CN209416904U - 一种晶圆缺陷测试仪用纳米位移装置驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆缺陷测试仪用纳米位移装置驱动器，涉及半导体技术领域，该驱动器在实现对纳米位移装置的精准驱动的同时，驱动器内各个电路模块配合工作可以当传感器位置或反馈电路偏移时自动调整传感器反馈信号零位，使用方便快捷，性能稳定，有效的解决了传感器安装需要反复调整、效率低的问题。

Description

一种晶圆缺陷测试仪用纳米位移装置驱动器

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是一种晶圆缺陷测试仪用纳米位移装置驱动器。

背景技术

晶圆缺陷测试仪是晶圆参数测量仪中的一种，是针对半导体晶片的表面缺陷进行检查分析的仪器，包括划伤和图形缺陷等，其工作原理为：利用调制光源扫描晶片样品的表面，获取微观图像并和存储的正常图像进行比对，快速运算，迅速获得缺陷的大小和位置等信息，并快速统计每一种缺陷的数量和相应的缺陷尺寸，根据统计数据生成表面缺陷分布图和检测报告。在晶圆缺陷测试仪中，纳米位移装置通过压电陶瓷的伸缩改变反射镜的角度从而调整入射光在晶片表面的入射位置，纳米位移装置由纳米位移装置驱动器进行驱动，为了保证检测精度，驱动精度需为纳米级。目前应用的纳米位移装置驱动器需要在压电陶瓷被驱动至中心时，位移传感器反馈信号应在零位附近，进而才能保证位移在±50μm范围变化时，反馈信号在-5V～+5V，因而存在如下问题：由于位移区间仅为±50μm，这对传感器的安装提出了很高的要求，往往需要人工多次尝试和调整，效率低下，另外在长时间使用后，传感器位置或者反馈电路发生偏移时，又需要手动调整，耗费大量时间。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种晶圆缺陷测试仪用纳米位移装置驱动器，该驱动器中各个电路模块配和工作可以实现自动零位调整，安装方便快捷、使用方便且效率高。

本实用新型的技术方案如下：

一种晶圆缺陷测试仪用纳米位移装置驱动器，该纳米位移装置驱动器包括：主控电路板、电源接口、指令输入接口、位移输出接口、驱动输出接口和反馈信号采集接口，主控电路板包括控制模块、电压转换模块、电压放大模块、信号处理模块、信号采集模块和偏置电压模块，控制模块的输入端连接指令输入接口，指令输入接口用于连接晶圆缺陷测试仪中的上位机并输入控制指令，控制模块的输入端连接电压转换模块，电压转换模块的输出端连接电压放大模块，电压放大模块的输出端连接驱动输出接口，驱动输出接口用于连接压电陶瓷；反馈信号采集接口连接信号采集模块，信号采集模块的输出端连接信号处理模块，信号处理模块的输出端连接控制模块，控制模块的输出端还连接位移输出接口，反馈信号采集接口用于连接并采集位移传感器反馈信号，位移输出接口连接晶圆缺陷测试仪中的上位机并用于将位移传感器反馈信号发送给上位机；控制模块的输出端还连接偏置电压模块，偏置电压模块的输出端连接信号处理模块并调整信号处理模块的输出电压零点；电源接口用于连接供电电源，电源接口连接主控电路板并为主控电路板供电。

其进一步的技术方案为，主控电路板中还包括电流检测模块，纳米位移装置驱动器还包括过流检测输出接口，控制模块的输出端连接电流检测模块，电流检测模块的输出端连接过流检测输出接口，过流检测输出接口用于连接晶圆缺陷测试仪中的上位机。

其进一步的技术方案为，指令输入接口包括数字输入信号子接口、模拟输入信号子接口和控制信号子接口，数字输入信号子接口、模拟输入信号子接口和控制信号子接口分别连接控制模块的输入端。

其进一步的技术方案为，控制模块采用型号为STM32F103ZET6的模块。

其进一步的技术方案为，电压转换模块包括数模转换子模块和稳压子模块，数模转换子模块包括型号为AD7538的数模转换器和型号为OPA2156的运算放大器，稳压子模块包括型号为L7924CV的三端稳压芯片。

其进一步的技术方案为，信号处理模块、信号采集模块和电流检测模块均基于型号为OPA627的运算放大器。

其进一步的技术方案为，偏置电压模块基于型号为AD7538的数模转换器和型号为OPA2156的运算放大器。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种晶圆缺陷测试仪用纳米位移装置驱动器，该驱动器在实现对纳米位移装置的精准驱动的同时，驱动器内各个电路模块配合工作可以当传感器位置或反馈电路偏移时自动调整传感器反馈信号零位，使用方便快捷，性能稳定，有效的解决了传感器安装需要反复调整、效率低的问题。

附图说明

图1是本申请公开的纳米位移装置驱动器的电路结构图。

图2是本申请中的电压转换模块的具体电路图。

图3是本申请中的信号采集模块的具体电路图。

图4(a)是本申请中的信号处理模块中的电压放大电路的具体电路图。

图4(b)是本申请中的信号处理模块中的RC滤波电路的具体电路图。

图4(c)是本申请中的信号处理模块中的反相电路的具体电路图。

图5是本申请中的偏置电压模块的具体电路图。

图6是本申请中的电流检测模块的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种晶圆缺陷测试仪用纳米位移装置驱动器，该纳米位移装置驱动器作为晶圆缺陷测试仪的一部分，用于精确驱动压电陶瓷伸缩。请参考图1，该纳米位移装置驱动器包括主控电路板以及与主控电路板相连的电源接口、指令输入接口、位移输出接口、驱动输出接口和反馈信号采集接口，电源接口用于连接供电电源从而为主控电路板供电，包括-30V、-15V、+15V和+120V的电压。指令输入接口和位移输出接口用于连接晶圆缺陷测试仪中的上位机，指令输入接口包括数字输入信号子接口、模拟输入信号子接口和控制信号子接口并用于输入控制指令。驱动输出接口用于连接纳米位移装置，具体的连接压电陶瓷，反馈信号采集接口用于连接位移传感器。

主控电路板包括控制模块、电压转换模块、电压放大模块、信号处理模块、信号采集模块和偏置电压模块。其中，控制模块采用型号为STM32F103ZET6的模块。

控制模块的输入端连接指令输入接口，控制模块的输入端连接电压转换模块，电压转换模块的输出端连接电压放大模块，电压放大模块的输出端连接驱动输出接口。其中，电压转换模块包括数模转换子模块和稳压子模块，数模转换子模块包括基于型号为AD7538的数模转换器和型号为OPA2156的运算放大器的模数转换电路，稳压子模块是基于型号为L7924CV的三端稳压芯片的稳压电路。本申请中的电压转换模块的具体电路图请参考图2。电压放大模块用于进行电压的放大，本申请中的电压放大模块是基于MJE5730和TIP50功率三极管的模拟放大电路，模拟放大电路是目前使用广泛的电子电路，本领域技术人员可以根据实际电路参数需要利用功率三极管搭建合适的放大电路，本申请不详细示出电压放大模块的电路图。指令输入接口输入的控制指令输入到控制模块后，由控制模块根据控制指令生成驱动控制信号并将驱动控制信号传输给电压转换模块，电压转换模块中的数模转换子模块对驱动控制信号完成数模转换，并将数字输入调整至-5V～+5V，稳压子模块将-30V电压转换为-24V后传输给电压放大模块，电压放大模块放大后，由驱动输出接口输出给纳米位移装置，控制压电陶瓷伸缩。

反馈信号采集接口连接信号采集模块，信号采集模块的输出端连接信号处理模块，信号处理模块的输出端连接控制模块。控制模块的输出端还连接偏置电压模块，偏置电压模块的输出端连接信号处理模块并调整信号处理模块的输出电压零点。其中，信号采集模块是基于型号为OPA627的运算放大器实现的电压跟随电路，本申请的信号采集模块的具体电路图请参考图3。信号处理模块包括基于型号为OPA627的运算放大器组成的电压放大电路、RC滤波电路和反相电路，本申请中的信号处理模块的具体电路图请参考图4(a)、4(b)和4(c)，图4(a)、4(b)和4(c)依次为电压放大电路、RC滤波电路和反相电路的电路图。偏置电压模块包括基于型号为AD7538的数模转换器和型号为OPA2156的运算放大器构成的数模转换电路，本申请的偏置电压模块的具体电路图请参考图5。在纳米位移装置驱动器控制压电陶瓷伸缩的过程中，反馈信号采集接口输入位移传感器反馈信号，经过信号采集模块进行信号转换后，由信号处理模块转换至标准电压范围，然后由控制模块通过位移输出接口输出给晶圆缺陷测试仪中的上位机。在压电陶瓷驱动至中心位置时，控制模块自动计算偏置电压，控制偏置电压模块的输出电压，也即信号处理模块的偏置电压，将信号处理模块的输出电压调整至零位，实现输出电压零点的自动调整。

可选的，主控电路板中还包括电流检测模块，本申请的纳米位移装置驱动器还包括过流检测输出接口，控制模块的输出端连接电流检测模块，电流检测模块的输出端连接过流检测输出接口，过流检测输出接口用于连接晶圆缺陷测试仪中的上位机。其中，电流检测模块包括基于型号为OPA627的运算放大器的电流采样电阻电压放大电路，本申请的电流检测模块的具体电路图请参考图6。在纳米位移装置驱动器控制压电陶瓷伸缩的过程中，电流检测模块进行过流检测，然后通过过流检测输出接口将过流信号输出给晶圆缺陷测试仪中的上位机。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种晶圆缺陷测试仪用纳米位移装置驱动器，其特征在于，所述纳米位移装置驱动器包括：主控电路板、电源接口、指令输入接口、位移输出接口、驱动输出接口和反馈信号采集接口，所述主控电路板包括控制模块、电压转换模块、电压放大模块、信号处理模块、信号采集模块和偏置电压模块，所述控制模块的输入端连接所述指令输入接口，所述指令输入接口用于连接晶圆缺陷测试仪中的上位机并输入控制指令，所述控制模块的输入端连接所述电压转换模块，所述电压转换模块的输出端连接所述电压放大模块，所述电压放大模块的输出端连接所述驱动输出接口，所述驱动输出接口用于连接压电陶瓷；所述反馈信号采集接口连接所述信号采集模块，所述信号采集模块的输出端连接所述信号处理模块，所述信号处理模块的输出端连接所述控制模块，所述控制模块的输出端还连接所述位移输出接口，所述反馈信号采集接口用于连接并采集位移传感器反馈信号，所述位移输出接口连接所述晶圆缺陷测试仪中的上位机并用于将所述位移传感器反馈信号发送给所述上位机；所述控制模块的输出端还连接所述偏置电压模块，所述偏置电压模块的输出端连接所述信号处理模块并调整所述信号处理模块的输出电压零点；所述电源接口用于连接供电电源，所述电源接口连接所述主控电路板并为所述主控电路板供电。

2.根据权利要求1所述的纳米位移装置驱动器，其特征在于，所述主控电路板中还包括电流检测模块，所述纳米位移装置驱动器还包括过流检测输出接口，所述控制模块的输出端连接所述电流检测模块，所述电流检测模块的输出端连接所述过流检测输出接口，所述过流检测输出接口用于连接所述晶圆缺陷测试仪中的上位机。

3.根据权利要求1所述的纳米位移装置驱动器，其特征在于，所述指令输入接口包括数字输入信号子接口、模拟输入信号子接口和控制信号子接口，所述数字输入信号子接口、模拟输入信号子接口和控制信号子接口分别连接所述控制模块的输入端。

4.根据权利要求1至3任一所述的纳米位移装置驱动器，其特征在于，所述控制模块采用型号为STM32F103ZET6的模块。

5.根据权利要求1至3任一所述的纳米位移装置驱动器，其特征在于，所述电压转换模块包括数模转换子模块和稳压子模块，所述数模转换子模块包括型号为AD7538的数模转换器和型号为OPA2156的运算放大器，所述稳压子模块包括型号为L7924CV的三端稳压芯片。

6.根据权利要求2所述的纳米位移装置驱动器，其特征在于，所述信号处理模块、信号采集模块和电流检测模块均基于型号为OPA627的运算放大器。

7.根据权利要求1至3任一所述的纳米位移装置驱动器，其特征在于，所述偏置电压模块基于型号为AD7538的数模转换器和型号为OPA2156的运算放大器。