[发明专利]一种离轴自动调焦装置及方法

说明书

本发明公开了一种离轴自动调焦装置及方法，该装置包括：工件台用于承载被加工物料；调焦模块位于被加工物料远离工件台的一侧，调焦模块和工件台在第二方向上具有相对运动，第二方向与第一方向垂直；调焦模块包括至少一个测焦单元、调焦单元和加工单元，至少一个测焦单元和加工单元均安装在调焦单元上，测焦单元用于在调焦模块和工件台相对运动过程中，测量被加工物料的表面面型起伏数据；调焦单元用于根据被测加工物料的表面面型起伏数据、测焦单元和加工单元之间的位置关系，调焦模块和工件台在第二方向上的相对运动速度，同时调整加工单元和测焦单元沿第一方向的高度，使被加工面始终处于加工单元的焦面上。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种离轴自动调焦装置及方法。

背景技术

随着IC产品的不断发展，半导体行业中对工件的加工显得尤为重要，对工件加工的一个普遍要求是将工件的上表面带入到一定的焦深中，并且在加工过程中，将工件上表面保持在焦深范围内。随着半导体行业的发展，焦深控制精度从百微米级降至微米级，直至纳米级；同时对工件在加工环节的速度、加速度以及位置精度的要求也越来越高；另外，因为探测或者处理对象的焦深越小，进行探测或者处理的光学系统就会越复杂；再有，工件自身的尺寸也在变大。

传统上，一般采用两种方法进行测量。一种是同轴测量，在探测光学系统周围布置离焦探测系统，采用三角测量原理进行探测(简称同轴三角测量法)，实现测量点和加工点的统一，但其存在的问题是，随着市场需求的焦深的变小、控制精度的提高，处理的工件尺寸越来越大，而导致探测光学系统结构变大，布置越来越复杂，最终难以布置同轴测量系统。另一种方法是离轴测量，在探测光学系统周围布置离焦探测系统，测量点一般和加工点在空间上存在一定的距离，这种方法在时间上将探测和调焦分开，先探测工件表面，待整个工件表面都探测完成后，再根据探测的结果进行调焦。但其存在的问题是，虽然采用将探测和调焦分开的方法，满足了市场不断变化的需求，但以系统产能的牺牲为代价，在市场竞争中，削弱了自身产品的竞争力。

发明内容

本发明提供一种离轴自动调焦装置和方法，以实现实时离轴自动调焦，保证调焦精度，提高加工效率。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种离轴自动调焦装置，包括：

工件台，所述工件台包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于承载被加工物料；

调焦模块，位于所述被加工物料远离所述工件台的一侧，所述调焦模块和所述工件台在第二方向上具有相对运动；

所述调焦模块包括至少一个测焦单元、调焦单元和加工单元，至少一个所述测焦单元和所述加工单元均安装在所述调焦单元上，所述测焦单元用于在所述调焦模块和所述工件台相对运动过程中，测量所述被加工物料的表面面型起伏数据；所述调焦单元用于根据所述被测加工物料的表面面型起伏数据、所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系，以及所述调焦模块和所述工件台在第二方向上的相对运动速度，同时调整所述加工单元和所述测焦单元沿第一方向的高度，以使所述被加工物料的被加工面始终处于所述加工单元的焦面上，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直且平行于所述第一表面指向所述第二表面的方向。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种离轴自动调焦方法，基于如前所述的离轴自动调焦装置实现，所述方法包括以下步骤：

获取多个测量点的表面面型起伏数据；

获取所述调焦模块和所述工件台之间的相对运动速度；

获取所述测焦单元和所述加工单元之间的位置关系；

根据所述多个测量点的表面面型起伏数据、所述相对运动速度和所述位置关系获取加工点处所述被加工物料的表面面型起伏数据；