一种光学设备及其对准方法和检测方法与流程

1.本发明涉及光学检测技术领域，更具体地说，涉及一种光学设备及其对准方法和检测方法。


背景技术：

2.目前，随着技术的发展，对工业检测的要求越来越高。晶圆缺陷检测是一种检测晶圆中是否存在凹槽、颗粒、划痕等缺陷以及检测晶圆中缺陷所在位置的方法。
3.光散射技术是目前广泛采用的光学晶圆缺陷检测方法，它的基本原理是以缺陷的散射光为信号光，并通过采集到的光强判断缺陷尺寸，该方法能测量到比成像分辨率(如几十纳米)更小的颗粒。现有技术中主要是使用点光源进行点扫描检测，但其存在的主要问题是检测速度慢；采用线扫描增大扫描面积，可以减少扫描次数，加快检测速度。目前线扫描技术中，为保证检测精度，探测器的探测区域与检测光斑的中心位置需对准或者多个探测器的探测区的中心位置需对准。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种光学设备及其调节方法和检测方法，以提高光学检测的精度。所述光学设备包括对准参考物和待对准探测装置，所述待对准探测装置包括待对准探测器和镜头，所述待对准探测器用于在待测物表面形成待对准视场区，所述待对准视场区沿至少一个方向的尺寸小于所述对准参考物沿相应方向的尺寸；该光学设备的调节方法包括：提供参考探测装置，所述参考探测装置用于在待测物表面形成参考视场区，所述参考视场区被配置为沿任意方向的尺寸大于或等于所述对准参考物沿相应方向的尺寸；使所述对准参考物处于所述参考视场区中；根据所述对准参考物在所述参考视场区中的位置，对所述参考探测装置进行第一调整处理，使所述对准参考物处于所述参考视场区中的预定区域；所述第一调整处理之后，将所述参考探测装置替换为所述待对准探测装置，所述待对准探测装置在待测物表面形成的待对准视场区处于所述对准参考物的预定位置。
5.通过以上设置，使待对准参考物与所述对准参考物之间进行快速、准确的对准，该调节方法具有速度快和精度高的优点，进而提高光学设备的检测精度。
6.在一种实施方式中，所述光学设备包括光源，用于在所述待测物表面形成光斑，所述对准参考物为所述光斑；或者，所述光学设备还包括多个探测装置，所述多个探测装置包括对准探测装置及所述待对准探测装置，所述对准参考物为所述对准探测装置在待测物表面形成的视场区。
7.在一种实施方式中，所述对准参考物为条形，所述预定区域为条形，所述参考探测装置包括多个阵列式排列的探测单元，所述多个阵列式排列的探测单元包括多行探测单元；所述第一调整处理的步骤包括：使所述预定区域的延伸方向平行于所述对准参考物的延伸方向，并使所述对准参考物处于所述参考视场区的预定行。
8.在一种实施方式中，所述待测物表面具有第一特征对准物，所述第一特征对准物
具有特征方向，所述参考探测装置包括多个阵列式排列的探测单元，所述多个阵列式排列的探测单元包括多行探测单元；所述第一调整处理的步骤包括：使所述特征对准物位于所述对准参考物和所述参考视场区的预定行，所述特征对准物的特征方向平行于所述参考视场区的延伸方向。
9.在一种实施方式中，所述参考探测装置为面阵模式下的tdi相机、所述待对准探测装置为线阵模式下的tdi相机，线阵模式下的tdi相机通过对多行探测单元获取的具有时间延迟的信号进行积分，获取线性图像；所述预定行为面阵模式下tdi相机的任意一行。
10.在一种实施方式中，所述待对准探测装置的个数为多个，所述第一调整处理包括：使所述特征对准物分别处于多个所述对准探测装置对应的参考探测装置的参考视场区的同一行。
11.在一种实施方式中，所述参考探测装置为面阵相机、所述待对准探测装置为非延时线阵相机；所述预定行为所述面阵相机的指定行。
12.在一种实施方式中，所述特征对准物包括：所述待测物表面的光斑或所述待测物表面的特征图案。
13.在一种实施方式中，所述第一调整处理的步骤包括：获取所述对准参考物的图像信息，并根据所述图像信息获取所述对准参考物中心的位置信息；根据所述对准参考物中心在所述参考视场区中的位置对所述参考探测装置进行调整处理，使所述对准参考物中心处于所述参考视场区的预定行。
14.在一种实施方式中，所述第一调整处理包括：根据所述对准参考物在所述参考视场区中的位置，调整所述光源、所述参考探测器与所述镜头之间的相对位置；或者，调整所述探测器与所述镜头之间的相对位置，使所述对准参考物中心处于所述参考视场区的预定行。
15.在一种实施方式中，将所述参考探测器替换为所述待对准探测器后，若所述待对准视场区未处于所述对准参考物的预定位置，所述调节方法还包括：根据所述待对准视场区与所述对准参考物之间的相对位置关系，获取所述对准视场区与所述对准参考物沿第一方向的第二偏移量；根据第一偏移量对所述待对准探测器进行第二调整处理，减小所述待对准视场区中心与所述对准参考物中心之间的距离。
16.在一种实施方式中，所述第二调整处理的步骤包括：根据第一偏移量设置所述待对准探测装置的感兴趣区域，至少减小所述感兴趣区域与对准参考物中心之间沿第一方向的距离；所述感兴趣区域形成所述待对准视场区。
17.在一种实施方式中，所述待对准探测装置的待对准视场区为条形，所述第一方向垂直于所述待对准视场区的延伸方向。
18.在一种实施方式中，所述待测物表面具有第二特征对准物；获取所述待对准视场区与所述对准参考物中心沿第一方向的第一偏移量包括：通过所述对准探测装置获取所述特征对准物的第一图像信息；通过所述待对准探测装置获取所述特征对准物的第二图像信息；根据所述第一图像信息获取所述特征对准物中心的位置信息；根据所述第二图像信息获取所述待对准视场区与所述第二特征对准物中心沿第一方向的第一偏移量。
19.在一种实施方式中，进行所述第一调整处理的步骤之前，所述调节方法还包括：使所述待测物表面位于所述参考探测装置的焦平面处。
20.本技术还提供一种光学设备的检测方法，包括：通过上述任一项的调节方法使所述待对准视场区处于所述对准参考物的预定位置后；通过所述待对准探测装置对待测物表面进行检测，获取所述待测物的检测信息。
21.本技术还提供一种光学系统，包括：光源，用于在所述待测物表面形成光斑，所述光斑为对准参考物；待对准探测装置，包括待对准探测器待对准探测器和镜头，所述待对准探测器用于在待测物表面形成待对准视场区，所述待对准视场区沿至少一个方向的尺寸小于所述对准参考物的相应尺寸；参考探测装置，用于在所述待测物表面形成参考视场区，所述参考视场区被配置为沿任意方向的尺寸大于或等于所述对准参考物沿相应方向的尺寸；控制单元，用于根据所述对准参考物在所述参考视场区中的位置，对所述参考探测器进行调整处理，并在所述调整处理之后，将所述参考探测器替换为所述对准探测器。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术的一实施例中的光学设备的调节方法的流程图；
24.图2为本技术的一实施例中的光源的结构示意图；
25.图3为本技术的一实施例中的光学系统的结构示意图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
28.还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
29.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.本发明中提供的对准方法，根据多个探测装置形成的图像信息可快速地将多个探测装置的第一视场调整至检测光斑的相同位置，具有简便、高效的特点。
33.根据附图1至图3对本技术的实施例中涉及的光学设备及其调节方法进行详细介绍：
34.本发明实施例提供了一种光学设备的调节方法，该光学设备包括：对准参考物和待对准探测装置，待对准探测装置包括待对准探测器和镜头，所述待对准探测器用于在待测物表面形成待对准视场区，所述待对准视场区沿至少一个方向的尺寸小于所述对准参考物的相应尺寸。该光学设备还包括参考探测器，用于在待测物表面形成参考视场区，所述参考视场区被配置为沿任意方向的尺寸大于或等于所述对准参考物沿相应方向的尺寸。该光学设备的调节方法包括：提供参考探测装置，所述参考探测装置用于在待测物表面形成参考视场区，所述参考视场区被配置为沿任意方向的尺寸大于或等于所述对准参考物沿相应方向的尺寸；使所述对准参考物处于所述参考视场区中；根据所述对准参考物在所述参考视场区中的位置，对所述参考探测装置进行第一调整处理，使所述对准参考物处于所述参考视场区中的预定区域；所述第一调整处理之后，将所述参考探测装置替换为所述待对准探测装置，所述待对准探测装置在待测物表面形成的待对准视场区处于所述对准参考物的预定位置。
35.在本实施例中，请参考图2，该光学设备包括光源110、参考探测装置120a及待对准探测装置120b；光源110用于在待测物表面形成光斑，且光斑为条形；此时，对准参考物为光源在待测物表面形成的光斑，所述对准参考物为条形；参考探测装置120a包括参考探测器121a和镜头122a，待对准探测装置120b包括待对准探测器121b和镜头122b，其中，镜头122a和镜头122b为同一镜头；参考探测装置120a用于在待测物表面形成参考视场区，待对准探测装置120b用于在待测物表面形成待对准视场区；参考探测装置包括多个阵列式排列的探测单元，多个阵列式排列的探测单元包括多行探测单元，参考探测装置在待测物表面形成的参考视场区包括预定区域，所述预定区域为条形。
36.在本实施例中，如图2所示，光源110包括发光器111、光束整形组件112、光学元件113；发光器111出射的光经光束整形组件112扩束、整形，再经光学元件113会聚后照射至待测物130的表面形成光斑。需要说明的是，光源主要用于在待测物表面形成光斑，光源的组成不做限定，可以包括任意光学元件。
37.在本实施例中，参考探测装置为面阵模式下的tdi相机，待对准探测装置为线阵模式下的tdi相机，线阵模式下的tdi相机通过对多行探测单元获取的具有时间延迟的信号进行积分，获取线性图像。
38.在另一种实施方式中，参考探测装置为面阵相机，待对准探测装置为非延时线阵相机，面阵相机在待测物表面形成面阵视场区，非延时线阵相机在待测物表面形成线阵视场区。
39.此外，本发明实施例中的待测物130可以是表面具有图案的晶圆，也可以是无图案的晶圆或者显示器件中的基板等，本发明并不对此进行限定。在本实施例中，待测物表面具有特征对准物，该特征对准物包括待测物表面的光斑或者待测物表面的特征图案。
40.本实施例中，请参考图1，光学设备的调节方法包括以下步骤：
41.步骤s101：提供参考探测装置120a，将待测物表面设置在所述参考探测装置120a的焦平面处，参考探测装置120a用于在待测物表面形成参考视场区，该参考视场区被配置为沿任意方向的尺寸大于对准参考物沿相应方向的尺寸。具体地，参考探测器121a的感光面经镜头122a在待测物表面形成参考视场区；对准参考物为光源110在待测物表面形成的光斑；参考探测装置在待测物表面形成参考视场区沿任意方向的尺寸大于光源在待测物表面形成的光斑沿对应方向的尺寸。
42.步骤s102：使对准参考物处于参考视场区中；具体地，使光源在待测物表面形成的光斑处于参考视场区中，通过以上设置可快速准确地使光斑位于参考视场区中。
43.步骤s103：根据对准参考物在参考视场区中的位置，对参考探测装置进行第一调整处理，使对准参考物处于参考视场区中的预定区域。
44.在本实施例中，光源提供的光斑为条形，即对准参考物位条形，参考探测装置包括多个阵列式排列的探测单元，多个阵列式排列的探测单元包括多行探测单元，参考探测装置在待测物表面形成的参考视场区包括预定区域，所述预定区域为条形。第一调整处理的步骤包括：使预定区域的延伸方向平行于对准参考物的延伸方向，并使对准参考物处于参考视场区的预定行。当参考探测装置采用面阵模式下的tdi相机，预定行为面阵模式下tdi相机的任意一行；当参考探测装置采用面阵相机，预定行为面阵相机中的指定行。
45.此外，在本实施例中，待测物表面具有第一特征对准物，第一特征对准物具有特征方向；当待对准探测装置的个数为多个，第一调整处理包括：使特征对准物分别处于多个探测装置对应的参考探测装置的参考视场区的同一行或同一指定行。
46.具体地，第一调整处理的步骤包括：获取对准参考物的图像信息，由于参考视场区沿任意方向的尺寸均大于所述对准参考物沿对应方向的尺寸，故参考探测装置收集参考视场区的信号光，并根据收集到的信号光可获取对准参考物的图像信息；根据该图像信息可获取对准参考物中心的位置信息；根据对准参考物中心在参考视场区中的位置对参考探测装置进行调整处理，使对准参考物中心处于参考视场区的预定区域，即参考视场区的预定行。
47.更具体地，第一调整处理的步骤包括：根据对准参考物中心在参考视场区中的位置，调整光源110、参考探测器121a和镜头122a之间的相对位置，使对准参考物中心处于参考视场区的预定区域，即参考视场区的预定行中。
48.步骤s104：第一调整处理之后，将参考探测装置120a替换为待对准探测装置120b，待对准探测装置120b在待测物表面形成的待对准视场区处于对准参考物的预定位置。
49.在本实施例中，直接将参考探测器121a替换为待对准探测器121b，镜头保持不变，待对准探测器121b的感光面经镜头在待测物表面形成待对准视场区；待对准视场区沿至少一个方向的尺寸小于对准参考物沿相应方向的尺寸，且待对准视场区处于对准参考物的预定位置，在本实施例中，仅将参考探测器121a更换为待对准探测装置121b，可提高光学设备的稳定性，提高调节的准确性。在另一实施方式中，也可将参考探测装置120a直接替换为待对准探测装置120b。在本实施例中，待对准探测器121a为线阵模式下的tdi相机，或者，待对准探测器121a为线阵相机，待对准探测装置在待测物表面形成的待对准视场区为条形。
50.将参考探测装置替换卫对准探测装置后，若待对准视场区未处于对准参考物的预
定位置，该调节方法还包括：
51.步骤s105：根据待对准视场区与对准参考物之间的相对位置关系，获取待对视场区与对准参考物沿第一方向的第一偏移量；根据第一偏移量对待对准探测器进行第二调整处理，减小待对准视场区中心与对准参考物中心之间的距离。在本实施例中，待对准探测装置的待对准视场区为条形，第一方向垂直于待对准视场区的延伸方向。
52.当待对准视场区沿任一方向的尺寸大于对准参考物沿相应方向的尺寸时，获取待对准视场区与对准参考物中心沿第一方向的第一偏移量包括：通过待对准探测装置获取对准参考物的图像信息；根据对准参考物的图像信息获取对准参考物中心与待对准视场区中心沿第一方向的第一偏移量。
53.当待对准探测装置在待测物表面形成的视场区仅沿至少一个方向的尺寸大于对准参考物沿相应方向的尺寸时，第二调整处理的步骤包括：根据第一偏移量设置待对准探测装置的感兴趣区域，至少减小感兴趣区域与对准参考物中心之间沿第一方向的距离；此时，感兴趣区域形成待对准视场区，待对准视场区沿任一方向的尺寸大于对准参考物沿相应方向的尺寸；获取待对准视场区与对准参考物中心沿第一方向的第一偏移量包括：通过待对准探测装置获取对准参考物的图像信息；根据对准参考物的图像信息获取对准参考物中心与待对准视场区中心沿第一方向的第一偏移量。
54.通过第二调整处理，可以进一步提高调节的精度。在另一实施例中，该光学设备包括多个探测装置，多个探测装置包括对准探测装置和待对准探测装置，此时，对准参考物为对准探测装置在待测物表面形成的视场区。参考探测装置为面阵相机或者面阵模式下的tdi相机，待对准探测装置为非延时线阵相机或者线阵模式下的tdi相机。对准探测装置和参考探测装置均包括多个阵列式排列的探测单元，所述多个阵列式排列的探测单元包括多行探测单元。
55.请再次参考图1，该光学设备的调节方法包括：
56.步骤s101：提供参考探测装置，使待测物表面位于参考探测装置和对准探测装置的焦平面处，参考探测装置用于在待测物表面形成参考视场区，对准探测装置再待测物表面形成的视场区卫对准参考物，此时，参考视场区沿任意方向的尺寸等于对准参考物沿对应方向的尺寸。
57.步骤s102：使对准参考物处于参考视场区中。
58.步骤s103：根据对准参考物与参考视场区的相对位置，对参考探测装置进行第一调整处理，使对准参考物处于参考视场区中的预定区域。
59.在本实施例中，待测物表面具有第一特征参考物，且第一特征参考物具有特征方向，该特征参考物可以是待测物表面的光斑或者待测物表面的特征图案；参考视场区包括预定区域，且预定区域为条形，该第一调整处理的步骤具体包括：使特征参考物位于参考视区和对准参考物的同一行，且使特征参考物的特征方向平移于特征区域的延伸方向。
60.具体地，该第一调整处理的步骤包括：根据对准参考物与参考视场区的相对位置，调整对准探测器、参考探测器和镜头之间的相对位置，使对准参考物处于参考视场区的预定区域。
61.通过步骤s102和步骤s103处理后，参考视场区与对准参考物几乎重叠。
62.步骤s104：第一调整处理之后，将参考探测装置替换为待对准探测装置，待对准探
测装置在待测物表面形成的待对准视场区处于对准参考物的预定位置。
63.在本实施例中，直接将参考探测器替换为待对准探测器，镜头保持不变；在另一实施方式中，也可以直接将参考探测装置替换为待对准探测装置。待对准探测装置用于在待测物表面形成待对准视场区。
64.将参考探测装置替换为待对准探测装置后，若待对准视场区未处于对准参考物的预定位置，该调节方法还包括：
65.步骤s105：根据待对准视场区与对准参考物之间的相对位置关系，获取待对准视场区与待对准参考物沿第一方向的第一偏移量；根据第一偏移量对待对准探测器进行第二调整处理，减小待对准视场区中心与对准参考物中心之间的距离；待对准探测装置在待测物表面形成的待对准视场区为条形，第一方向垂直于待对准视场区的延伸方向。第二调整处理的步骤包括：根据所述第一偏移量设置待对准探测装置的感兴趣区域，至少减小感兴趣区域与对准参考物中心之间沿第一方向的距离；感兴趣区域形成待对准视场区。
66.在本实施例中，待测物表面具有第二特征对准物，第二特征对准物与第一特征对准物可以相同，也可以不同；获取所述待对准视场区与所述对准参考物中心沿第一方向的第一偏移量包括：通过对准探测装置获取特征对准物的第一图像信息；通过待对准探测装置获取特征对准物的第二图像信息；根据第一图像信息获取第二特征对准物中心的位置信息；根据第二图像信息获取待对准视场区与第二特征对准物中心沿第一方向的第一偏移量。
67.通过以上设置，可使多个待对准探测装置在待测物表面的待对准视场区完全重叠，提高调节的精度。
68.本技术还提供一种光学设备的检测方法，包括：通过上述所述的调节方式对待对准视场处于对准参考物的预定位置后；通过所述待对准探测装置对待测物表面进行检测，获取所述待测物的检测信息。该检查方法具有高精度和高准确性。
69.本技术进一步提供一种光学系统，请再次参考图2，该光学系统包括：光源110，用于在所述待测物表面形成光斑，所述光斑为对准参考物；待对准探测装置120b，包括待对准探测器待对准探测器和镜头，所述待对准探测器用于在待测物表面形成待对准视场区，所述待对准视场区沿至少一个方向的尺寸小于所述对准参考物的相应尺寸；参考探测装置120a，用于在所述待测物表面形成参考视场区，所述参考视场区被配置为沿任意方向的尺寸大于或等于所述对准参考物沿相应方向的尺寸；控制单元130，用于根据所述对准参考物在所述参考视场区中的位置，对所述参考探测器进行调整处理，并在所述调整处理之后，将所述参考探测器替换为所述对准探测器。
70.虽然参照特定的示例来描述了本发明，其中，这些特定的示例仅仅旨在是示例性的，而不是对本发明进行限制，但对于本领域普通技术人员来说是显而易见的是，在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上，可以对所公开的实施例进行改变、增加或者删除。