[发明专利]一种晶圆检测实时对焦装置及方法

说明书

本发明提供一种晶圆检测实时对焦装置及方法，其中，该装置包括：镜头模块、控制器和距离检测模块；其中，镜头模块和距离检测模块相对设置，镜头模块与距离检测模块之间留有放置晶圆的间隙；镜头模块用于拍摄晶圆检测表面的图像；距离检测模块用于检测晶圆背面的起伏变化信息，并将起伏变化信息传输到控制器；控制器用于根据接收到的起伏变化信息计算镜头模块的移动补偿量，并根据计算的移动补偿量向镜头模块发出移动控制信号；镜头模块还用于根据接收到的移动控制信号调整镜头与晶圆表面的距离。本发明能够在基于简单和低成本的镜头整体设计的情况下，确保镜头对焦的准确性和效果，有助于提高了晶圆表面检测的准确性和效率。

技术领域

本发明涉及半导体晶圆检测技术领域，特别是一种晶圆检测实时对焦装置及方法。

背景技术

对于高精度的晶圆表面检测，通常使用光学镜头对晶圆表面进行检测，高精度检测过程中需要让镜头与晶圆表面在扫描过程中处于一个稳定恒定的距离(即对焦距离)，通常这个距离偏差不能超过镜头的景深，不然所拍摄到的图像会变模糊。

但晶圆由于加工等因素，不一定完全平整，横跨整个晶圆可能存在几十微米甚至更大的起伏波动，这对于比较高倍的镜头而言，此波动已经远超过镜头本身的景深，不采取对焦的话无法确保在扫描过晶圆的过程中可以拍摄到清晰的图案。

为了确保扫描晶圆过程中镜头能保持和晶圆表面相对恒定的距离，设备通常需要通过一些机制和方法，来对晶圆表面进行实时对焦。现有技术中，也提出有一些关于上述问题的解决方案如下：

1)垂直扫描结合图像算法：针对晶圆上的每个拍摄点位，镜头会在垂直方向上移动采集一系列图片，通过图像算法找出最锐利清晰的一张图。但是上述方式因为需要针对晶圆上每个拍摄点位都需要采集多张图片，整体的设备检测效率会比较低。

2)反射式镜头同轴对焦法：通过激光传感器透过镜头垂直向下打到晶圆上表面，收集反馈的信号来计算镜头此刻到晶圆表面的距离，然后对比应该有的对焦距离的偏差，对镜头高度进行一次调节后拍照。这种方式相对垂直扫描加图像算法效率快很多，因为物镜只需要移动一次。但是上述方式由于激光传感器发射的光线通过镜头照射到晶圆表面，对于激光传感器光的波长需要避开镜头采集图像用的波长，不然镜头拍摄到的图像会被激光传感器的光斑影响到(比如镜头拍摄的图像采集的是整个白光波段，激光传感器用的是红光，这个红光光斑就会被拍摄到镜头采集的图案里，而干扰到镜头想要看的其他图像细节)。特别如果镜头后面配备一系列复杂的光学系统时候，如固定波长的荧光激发等光学光路，要确保各路光线和激光传感器光线不干扰，就会增加镜头整体设计的复杂性和成本。

3)预扫法：先通过一个高度传感器对晶圆表面进行一个面型预采集，然后记录下每个需要拍摄点位的高度信息，这样在镜头后续采集拍照的时候就能够很好的对焦到响应的高度。但是上述方式由于需要预扫的步骤，整体测试多了一个环节，会影响检测效率。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种晶圆检测实时对焦装置及方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

第一方面，本发明提出一种晶圆检测实时对焦装置，包括：镜头模块、控制器和距离检测模块；其中，镜头模块和距离检测模块相对设置，镜头模块与距离检测模块之间留有放置晶圆的间隙；

镜头模块用于拍摄晶圆检测表面的图像；

距离检测模块用于检测晶圆背面的起伏变化信息，并将起伏变化信息传输到控制器；

控制器用于根据接收到的起伏变化信息计算镜头模块的移动补偿量，并根据计算的移动补偿量向镜头模块发出移动控制信号；

镜头模块还用于根据接收到的移动控制信号调整镜头与晶圆表面的距离。

优选的，镜头模块包括运动轴和镜头；其中运动轴正对间隙设置，镜头与运动轴连接；