详情

原文传递一种光学硅片检测系统中的对焦控制装置及方法

专利名称：	一种光学硅片检测系统中的对焦控制装置及方法
摘要：	本发明公开了一种光学硅片检测系统中的对焦控制装置及方法，记录最佳焦平面位置处的光栅像位置设为目标位置；测量光栅像中的其中一根光栅线在数字相机成像面上的位置为目标高度a；当硅片在z轴方向移动后，测量前述光栅线位置测量高度a’，与a进行对比，获得硅片位移量信息；根据硅片位移量信息，将工件台调整至对焦控制范围内。通过选取光栅图像中受到硅片图形影响较小的区域进行测量，保证测量精度。利用正负反馈结合的对焦控制方法，在进行对焦控制时，通过硅片高度测量装置测量硅片高度，并将该信号提供给工件台，使其逐步移动到预定位置，解决了不采用反馈控制时精度较低或仅采用负反馈控制导致循环次数较多，影响检测速度的技术问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国科学院微电子研究所
发明人：	范伟;李世光;武志鹏;谢冬冬;魏志国;宗明成;孟璐璐
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910313182.0
公开号：	CN110057839A
代理机构：	北京华沛德权律师事务所
代理人：	房德权
分类号：	G01N21/956(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100029 北京市朝阳区北土城西路3号
主权项：	1.一种光学硅片检测系统中的对焦控制装置，其特征在于，所述装置包括：硅片高度测量装置，所述硅片高度测量装置对硅片高度进行测量，产生硅片高度信息信号；工件台，所述工件台于所述硅片高度测量装置下方，所述硅片位于所述工件台上；处理器，所述处理器的输入端与所述硅片高度测量装置的输出端通讯连接，接收所述硅片高度信息信号并对所述硅片高度信息信号进行处理后获得硅片位移量信息，并将所述硅片位移量信息发出；控制电路，所述控制电路的输入端与所述处理器的输出端连接，接收所述硅片位移量信息并发出控制信号；驱动器，所述驱动器的输入端与所述控制电路的输出端连接，接收所述控制信号，所述驱动器的输出端与所述工件台电连接，根据所述控制信号，产生垂直方向位移，使硅片表面处于对焦控制范围内。 2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硅片高度测量装置，包括：光源，所述光源发出光束；光栅，所述光束入射至所述光栅，产生光栅像；投影光学系统，所述投影光学系统接收所述光栅像，将所述光栅像投影成像至所述硅片上；探测光学系统，所述探测光学系统接收经过硅片反射后的光束，并将所述光栅进行第二次投影成像；数字相机，所述数字相机接收所述光束和所述光栅像，并将所述光栅像传送至所述处理器进行处理。 3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述硅片高度测量装置，还包括：照明光学系统，所述照明光学系统位于所述光源和所述光栅之间，将所述光源发出的光束均匀化后发射至所述光栅。 4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述硅片高度测量装置，还包括：消杂光光阑，所述消杂光光阑位于所述光栅和所述投影光学系统之间；孔径光阑，所述孔径光阑位于所述探测光学系统和所述数字相机之间；其中，所述投影光学系统为物方远心，所述探测光学系统为像方远心，且所述光栅、所述硅片和所述数字相机三者为共轭关系。 5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述硅片高度测量装置，还包括：消杂光光阑，所述消杂光光阑位于所述投影光学系统两透镜之间；孔径光阑，所述孔径光阑位于所述探测光学系统两透镜之间；其中，所述投影光学系统和所述探测光学系统为双远心光路系统。 6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工件台包括：卡盘，所述卡盘设置在所述工件台上方，与所述工件台固定连接，吸附所述硅片。 7.一种光学硅片检测系统中的对焦控制方法，应用于权利要求1-6任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述方法包括：记录最佳焦平面位置处的光栅像位置，将所述光栅像位置设为目标位置；测量所述光栅像中的其中一根光栅线在数字相机成像面上的位置，记录为目标高度a；当硅片在z轴方向移动后，测量所述光栅像中所述光栅线位置，记录为测量高度a’；将a’与a进行对比，获得所述硅片位移量信息；根据所述硅片位移量信息，将所述工件台调整至对焦控制范围内。 8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述工件台中压电陶瓷的伸缩量与高度测量装置测量的述硅片位移量信息相等，即 Hx-Ht＝Hpx-Hpt 其中，Hx为高度测量装置测得的当前高度，Ht为目标高度，Hpx为压电陶瓷当前伸缩量，Hpt为压电陶瓷在目标高度处的伸缩量。 9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述硅片位移量信息，将所述工件台调整至对焦控制范围内，包括：获得所述对焦控制范围；判断所述硅片位移量信息是否在所述对焦控制范围内；如果所述硅片位移量信息不在所述对焦控制范围内，将所述硅片位移量信息转换为工件台控制信号，驱动所述工件台移动到所述目标位置。 10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述记录最佳焦平面位置处的光栅像位置，将所述光栅像位置设为目标位置之前，还包括：进行对焦控制时，通过图像识别算法自动选取所述光栅像中受到硅片图形影响较小的区域进行测量，提高测量精度。
所属类别：	发明专利