[发明专利]一种调焦调平装置与方法

说明书

本发明公开了一种调焦调平装置与方法，装置包括：位移台，用于承载待测目标物；光学成像系统，位于待测目标物远离位移台的一侧；垂向位移传感器，用于测量待测目标物的面型；驱动机构，使位移台随横向轴和/或纵向轴移动；垂向轴以使光学成像系统随垂向轴移动；控制器分别与光学成像系统、垂向位移传感器和驱动机构连接，基于光学成像系统采集的待测目标物图像，计算待测目标物图像的模糊尺度，结合模糊尺度与离焦量之间的实际映射关系，计算出反馈补偿离焦量，根据反馈补偿离焦量更新垂向轴的期望位置。以实现在线补偿离焦量。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种调焦调平装置与方法。

背景技术

随着工业自动化、智能化的深入及普及，使用自动光学检测设备(Auto OpticalInspection,AOI)替代传统的人工目检，已成为技术发展趋势。AOI设备凭借其快速、精确的缺陷识别定位能力，在汽车、医药、交通、半导体等领域广泛使用。

在半导体集成电路制程中，晶圆要经过涂胶、曝光、显影、高温氧化、扩散等工序。随着摩尔定律的飞速发展，微电子器件的尺寸不断缩小，制程工艺越来越复杂，对于单步过程中完成的质量要求越来越高，需要对上述每一步的完成质量进行检测，反馈控制。AOI作为一种极其重要的检测手段，在上述的每一个工艺环节都起到了不可替代的作用。

由于微电子器件尺寸的不断缩小，AOI的水平向尺寸分辨率必须不断增加，才能对测量对象进行更好的解析。伴随着分辨率的增加，AOI的垂向焦深被不断压缩，从百微米量级降至几微米量级。同时由于不可避免的像散的存在，光学系统对于相互垂直的两个方向上线条，具有不同的解析能力。这对传统的垂向焦面控制方法提出了更高的要求，一方面需要找出对相互垂直方向线条同时具有较好解析能力的焦面位置，另一方面需要在动态拍照过程中具有准确地到达最佳焦面的能力。

检测设备中传统的调焦调平方法为，先离线对光学成像系统的最佳焦面确定；再在检测设备检测过程中，在线使用位移传感器对载于运动台上的目标物相对于最佳参考焦面的高度进行测量、计算离焦量；在运动检测过程中，通过运动执行机构对离焦量进行补偿。

上述方法由于焦面测量位置是在离线状态下进行的，与设备运行过程中实际的拍照位置，不是同一状态，对于离焦量的估计会引入误差，最终计算出的最佳成像位置也会引入测量误差；另外离焦量的补偿是通过运动执行机构进行的补偿，无法实现在线的实时评估和反馈控制。

发明内容

本发明提供了一种调焦调平装置与方法，以实现在线补偿离焦量，使得待测目标物的表面位于光学成像系统的最佳焦面处，以保证待测目标物图像的清晰度。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种调焦调平装置，包括：

位移台，所述位移台用于承载待测目标物；

光学成像系统，位于所述待测目标物远离所述位移台的一侧；

驱动机构，包括横向轴、纵向轴和垂向轴，所述横向轴和所述纵向轴分别与所述位移台连接，以使所述位移台随横向轴和/或纵向轴移动；所述垂向轴与所述光学成像系统连接，以使所述光学成像系统随所述垂向轴移动；

控制器，分别与所述光学成像系统和所述驱动机构连接，基于所述光学成像系统采集的待测目标物图像计算所述待测目标物图像的模糊尺度，结合所述模糊尺度与离焦量之间的实际映射关系，计算出反馈补偿离焦量，以根据所述反馈补偿离焦量更新所述垂向轴的期望位置。

根据本发明的一个实施例，还包括：

垂向位移传感器，用于测量所述待测目标物的面型；

所述控制器用于基于所述待测目标物的面型和所述待测目标物中的标记的最佳焦面位置确定所述垂向轴的期望位置。