线阵扫描装置及控制方法与流程

1.本技术涉及光学测量技术领域，特别是涉及一种线阵扫描装置及控制方法。


背景技术：

2.目前，晶圆的磁性薄膜层均匀性检测通常采用点阵扫描的方式，通过阵列的方式得到每个离散点的磁滞曲线，从而分析其磁性薄膜层的均匀性。
3.但在每次磁场扫描中，需要建立往复变化磁场，扫描过程过于繁琐，而点阵扫描的方式导致扫描时间较长，也无法实现全覆盖式扫描。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够简化扫描过程，提高扫描效率的线阵扫描装置及控制方法。
5.一种线阵扫描装置，包括：载物组件，用于承载待测磁性样品；第一磁场产生组件，包括两组相对设置的第一磁性组件，用于产生第一梯度磁场，所述载物组件设于所述第一梯度磁场内；光源组件，用于输出线偏振光；第一分光组件，设于所述光源组件的出射光路上，用于接收所述线偏振光，将所述线偏振光分为多束第一子线偏振光，并将沿第一方向传播的第一子线偏振光投射至所述待测磁性样品的第一检测区域；第一检测组件，用于接收从所述第一检测区域反射回的第一反射线偏振光，并检测所述第一反射线偏振光的偏振信息，获取所述待测磁性样品的磁畴均匀性信息。
6.上述线阵扫描装置，通过磁场产生组件产生梯度磁场，载物组件带动所述待测磁性样品旋转和平移，使得在扫描过程无需改变激励磁场的磁场强度，简化了扫描过程；另外，光源组件输出线偏振光，采用第一分光组件将线偏振光分为多束第一子线偏振光，将第一方向的第一子线偏振光汇聚至待测磁性样品的第一检测区域，并将从所述第一检测区域反射回的第一反射线偏振光投射至所述第一检测组件，通过所述第一检测组件检测第一反射线偏振光的偏振信息，获取所述第一检测区域处磁性薄膜层的磁畴均匀性信息，从而实现线阵扫描，一次扫描可以得到一个区域的磁畴均匀性信息，从而提高了扫描速度，大大缩短了扫描时间。
7.在其中一个实施例中，所述第一磁性组件内设有贯穿所述第一磁性组件的第一光通道，部分所述第一分光组件设于所述第一光通道中。
8.在其中一个实施例中，所述第一磁性组件包括第一铁芯和第一线圈，所述第一铁芯包括第一主体部和第一延伸部，所述第一线圈缠绕于所述第一主体部上；所述第一延伸部相对所述第一主体部靠近所述载物组件设置，所述第一延伸部朝向所述第一光通道的轴心倾斜设置。
9.在其中一个实施例中，所述第一延伸部包括第一端和第二端，所述第二端相对所述第一端背离所述第一主体部设置，所述第一延伸部的垂向横截面积自所述第一端至所述第二端逐渐减小。
10.在其中一个实施例中，所述第一分光组件包括：第一分光镜，设置于所述线偏振光的光轴上，所述第一分光镜用于将所述线偏振光分为多束第一子线偏振光；第一聚焦透镜，设于所述第一光通道中，并与所述第一分光镜共光轴设置，用于接收沿第一方向传播的第一子线偏振光，并将沿第一方向传播的第一子线偏振光汇聚至所述待测磁性样品的第一检测区域。
11.在其中一个实施例中，所述第一聚焦透镜包括第一壳体，所述第一壳体的材质为非导磁材质。
12.在其中一个实施例中，所述第一检测组件包括：第一检偏器，用于检测所述第一反射线偏振光的偏振状态和角度；第一线阵相机，与所述第一检偏器共光轴设置，用于接收通过所述第一检偏器的第一反射线偏振光，获取所述第一检测区域处磁性薄膜层的磁畴均匀性信息。
13.在其中一个实施例中，所述线阵扫描装置还包括：第二分光镜，用于接收从所述第一检测区域反射的所述第一反射线偏振光，并将部分所述第一反射线偏振光投射至所述第一检偏器；第一成像组件，与所述第二分光镜共光轴设置，用于接收剩余部分所述第一反射线偏振光，以对所述待测磁性样品成像。
14.在其中一个实施例中，所述多束第一子线偏振光包括沿第一方向传播的第一子线偏振光和沿第二方向传播的第一子线偏振光，所述线阵扫描装置还包括：第二磁场产生组件，包括两组相对设置的第二磁性组件，用于产生第二梯度磁场，所述载物组件设于所述第二梯度磁场内；第二分光组件，用于接收沿第二方向传播的第一子线偏振光，并将沿第二方向传播的第一子线偏振光投射至所述待测磁性样品的第二检测区域；第二检测组件，用于接收从所述第二检测区域反射回的第二反射线偏振光，检测所述第二反射线偏振光的偏振信息，获取所述待测磁性样品的磁畴均匀性信息。
15.在其中一个实施例中，所述光源组件包括：光源，用于生成并输出检测光；准直器，设置于所述检测光的光轴上，用于对所述检测光进行准直处理；起偏器，设置于所述检测光的光轴上，用于接收准直处理后的检测光，输出所述线偏振光。
16.在其中一个实施例中，所述检测光包括第一子检测光和/或第二子检测光，所述光源包括：第一发光元件，用于产生并输出所述第一子检测光；第二发光元件，与所述第一发光元件相邻并列设置，用于产生并输出所述第二子检测光；其中，所述第一发光元件和所述第二发光元件独立开关。
17.在其中一个实施例中，所述光源还包括电路板，所述第一发光元件和所述第二发
光元件并列拼接于所述电路板的表面。
18.在其中一个实施例中，所述载物组件包括：载物台，用于承载所述待测磁性样品；驱动机构，与所述载物台连接，用于驱动所述载物台相对所述第一磁场产生组件旋转和平移。
19.在其中一个实施例中，所述线阵扫描装置还包括处理组件，所述处理组件包括：处理器，用于输出数字控制信号；数据采集装置，与所述处理器、所述第一检测组件、所述载物组件连接，用于将对所述数字控制信号进行数模转换处理，输出模拟控制信号至所述载物组件，以控制所述载物组件带动所述待测磁性样品旋转和平移，并输出同步触发信号至所述第一检测组件，以控制所述第一检测组件同步检测所述偏振信息，获取所述待测磁性样品的磁畴均匀性信息；所述数据采集装置还用于对所述磁畴均匀性信息进行模数转换处理，将模数转换后的磁畴均匀性信息传输至所述处理器。
20.一种线阵扫描装置的控制方法，应用于如上所述的线阵扫描装置，所述方法包括：控制所述光源组件输出线偏振光；获取所述第一检测组件检测的偏振信息；在所述偏振信息满足预设条件时，控制所述第一磁场产生组件通电，以产生所述第一梯度磁场；控制置于所述第一梯度磁场外的载物组件旋转，并朝向所述第一梯度磁场平移；获取所述第一检测组件检测的目标偏振信息，所述目标偏振信息用于表征所述待测磁性样品的磁畴均匀性信息。
21.上述线阵扫描装置的控制方法，通过控制所述光源组件输出线偏振光，并在第一磁场产生组件断电情况下，获取第一检测组件检测的偏振信息，从而根据第一检测组件检测的偏振信息判断第一检测组件是否校准至合适状态。在所述偏振信息满足预设条件时，表示第一检测组件已校准至合适状态，通过控制所述第一磁场产生组件通电产生所述第一梯度磁场，控制置于所述第一梯度磁场外的载物组件旋转，并朝向所述第一梯度磁场平移，平移过程中首先会饱和磁化待测磁性样品，然后待测磁性样品在后续平移的过程中，受第一梯度磁场影响而发生自身的磁畴变化，从而使第一检测组件此时检测的目标偏振信息为能表征所述待测磁性样品的磁畴均匀性信息，实现线阵扫描，而由于一次扫描可以得到一个区域的磁畴均匀性信息，从而提高了扫描速度，大大缩短了扫描时间。
22.在其中一个实施例中，所述获取所述第一检测组件检测的目标偏振信息包括：控制所述载物组件执行旋转平移操作，所述旋转平移操作包括：带动所述待测磁性样品旋转一周，获得所述第一检测区域所在圆环的磁畴均匀性信息；控制所述载物组件带动待测磁性样品沿预定方向平移第一距离；重复执行旋转平移操作，直至所述载物组件的平移距离达到目标距离。
23.在其中一个实施例中，所述线阵扫描装置还包括励磁电源，所述励磁电源与第一磁场产生组件电性连接；所述方法还包括：控制所述载物组件带动所述待测磁性样品相对所述磁场产生组件移动；在所述第一检测区域为特征检测区域时，控制所述励磁电源对所述第一磁场产生
组件通入反向电流，并控制所述载物组件带动所述待测磁性样品沿原移动路径移动至初始位置。
24.在其中一个实施例中，所述光源组件包括第一发光元件和第二发光元件，第一发光元件与所述第二发光元件相邻并列设置；所述控制所述光源组件输出线偏振光包括：获取所述待测磁性样品的类型；在所述待测磁性样品属于第一类型样品时，控制所述第一发光元件和所述第二发光元件同步开启；在所述待测磁性样品属于第二类型样品时，控制所述第一发光元件开启、所述第二发光元件关闭。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述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技术的一些实施例，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。
26.图1为点阵扫描场景的示意图；图2为点阵扫描过程的示意图；图3为一个实施例中线阵扫描装置的结构示意图；图4为一个实施例中第一梯度磁场的示意图；图5为另一个实施例中线阵扫描装置的结构示意图；图6a为一个实施例第一磁性单元的主视图；图6b为一个实施例第一磁性单元的右视图；图6c为一个实施例第一磁性单元的左45度视图；图7为一个实施例中第一磁性产生组件的结构示意图；图8为一个实施例中线阵扫描过程的示意图；图9为一个实施例中根据线阵相机获取的数据得到磁滞回线的原理图；图10为一个实施例中获得的待测磁性样品磁性层均匀时测量原理图；图11为一个实施例中获得的待测磁性样品磁性层不均匀时测量原理图；图12为一个实施例中获得的均匀矫顽场分布图和不均匀矫顽场分布图的对比图；图13为再一个实施例中线阵扫描装置的结构示意图；图14为又一个实施例中线阵扫描装置的结构示意图；图15为一个实施例中第一发光元件和第二发光元件均开启的测量示意图；图16为一个实施例中第一发光元件开启、第二发光元件关闭的测量示意图；图17为一个实施例中线阵扫描装置的控制方法的流程示意图。
27.附图标记说明：1-晶圆，2-电磁铁，11-载物组件，111-载物台，112-驱动机构，12-待测磁性样品，13-第一磁性组件，131-第一铁芯，1311-第一主体部，1312-第一延伸部，132-第一线圈，133-第一光通道，14-光源组件，141-光源，1411-第一发光元件，1412-第二发光元件，142-准直器，143-起偏器，144-第一匀光模组，145-第二匀光模组，15-第一分光组件，151-第一
分光镜，152-第一聚焦透镜，16-第一检测组件，161-第一检偏器，162-第一线阵相机，17-第二分光镜，18-第一成像组件，19-第二磁性组件，191-第二铁芯，1911-第二主体部，1912-第二延伸部，192-第二线圈，193-第二光通道，20-第二分光组件，201-第三分光镜，202-第二聚焦透镜，21-第二检测组件，211-第二检偏器，212-第二线阵相机，22-第四分光镜，23-第二成像组件。
具体实施方式
28.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中至出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
30.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
31.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
32.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
33.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
34.正如背景技术所述，目前，晶圆1的磁性薄膜层均匀性检测通常采用点阵扫描的方式，通过阵列的方式得到每个离散点的磁滞曲线，从而分析其磁性薄膜层的均匀性。如图1和图2所示，图1为点阵扫描场景的示意图，图2为点阵扫描过程的示意图，可以发现，在每次磁场扫描中，需要通过电磁铁2建立往复变化磁场，扫描过程过于繁琐，而点阵扫描的方式导致扫描时间较长，也无法实现全覆盖式扫描。
35.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够简化扫描过程，提高扫描效率的线阵扫描装置。
36.在一个实施例中，如图3所示，本技术提供一种线阵扫描装置，包括：载物组件11、第一磁场产生组件、光源组件14、第一分光组件15和第一检测组件16。其中，载物组件11用
于承载待测磁性样品12；第一磁场产生组件包括两组相对设置的第一磁性组件13，用于产生第一梯度磁场，载物组件11设于第一梯度磁场内；光源组件14用于输出线偏振光；第一分光组件15设于光源组件14的出射光路上，用于接收线偏振光，将线偏振光分为多束第一子线偏振光，并将沿第一方向传播的第一子线偏振光投射至待测磁性样品12的第一检测区域；第一检测组件16用于接收从第一检测区域反射回的第一反射线偏振光，并检测第一反射线偏振光的偏振信息，获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
37.其中，第一梯度磁场的分布如图4所示。在载物组件11承载待测磁性样品12后，可以通过载物组件11的移动带动待测磁性样品12的移动，例如，可以控制载物组件11旋转和平移来带动待测磁性样品12旋转和平移。待测磁性样品12可以是晶圆。
38.具体地，由于载物组件11设于第一梯度磁场内，因此，待测磁性样品12也在第一梯度磁场内，待测磁性样品12受第一梯度磁场作用被磁化。在光源组件14输出线偏振光后，第一分光组件15接收线偏振光，将线偏振光分为多束第一子线偏振光，并将沿第一方向传播的第一子线偏振光投射至待测磁性样品12的第一检测区域，然后第一检测组件16接收从第一检测区域反射回的第一反射线偏振光，由于待测磁性样品12受第一梯度磁场作用被磁化，则第一反射线偏振光会携带有第一检测区域的磁畴信息。根据马吕斯定律，第一检测组件16可以获取磁畴状态引起的光偏振角度变化信息，进而获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
39.在一个实施例中，两组相对设置的第一磁性组件13的间距可以为几十毫米，从而保证第一梯度磁场对待测磁性样品12的磁化作用，进而保证第一检测组件16获取的磁畴均匀性信息的准确性。
40.上述线阵扫描装置，通过第一磁场产生组件产生梯度磁场，载物组件11带动待测磁性样品12旋转和平移，使得在扫描过程无需改变激励磁场的磁场强度，简化了扫描过程；另外，光源组件14输出线偏振光，采用第一分光组件15将线偏振光分为多束第一子线偏振光，将第一方向的第一子线偏振光汇聚至待测磁性样品12的第一检测区域，并将从第一检测区域反射回的第一反射线偏振光投射至第一检测组件16，通过第一检测组件16检测第一反射线偏振光的偏振信息，获取第一检测区域处磁性薄膜层的磁畴均匀性信息，从而实现线阵扫描，一次扫描可以得到一个区域的磁畴均匀性信息，从而提高了扫描速度，大大缩短了扫描时间。
41.在一个实施例中，如图5所示，第一磁性组件13内设有贯穿第一磁性组件13的第一光通道133，部分第一分光组件15设于第一光通道133中。
42.其中，为了形成梯度磁场，两组第一磁性组件13分别设于待测磁性样品12垂向的两侧，而在此情况下，第一子线偏振光需要穿过第一磁性组件13才能投射在待测磁性样品12的第一检测区域上。因此，在第一磁性组件13内设有贯穿第一磁性组件13的第一光通道133，以便第一子线偏振光穿过第一磁性组件13，从而避免第一磁性组件13的设置遮挡第一分光组件15所投射到待测磁性样品12上的光线。同时，通过将部分第一分光组件15设于第一光通道133中，使得第一子线偏振光在第一分光组件15上的出射位置尽量接近待测磁性样品12，以便第一子线偏振光在待测磁性样品12形成预定形状的光斑，并使得线阵扫描装置结构更为紧凑。
43.在一个实施例中，第一磁性组件13包括多个第一磁性单元，至少两个第一磁性单
元间隔设置，以在两个第一磁性单元之间形成第一光通道133。其中，第一磁性单元可以为第一铁芯131和第一线圈132形成的电磁铁。
44.具体地，如图5至图7所示，第一磁性组件13包括第一铁芯131和第一线圈132，第一铁芯131包括第一主体部1311和第一延伸部1312，第一线圈132缠绕于第一主体部1311上；第一延伸部1312相对第一主体部1311靠近载物组件11设置，第一延伸部1312朝向第一光通道133的轴心倾斜设置。
45.其中，由于第一线圈132缠绕于第一主体部1311上，则当第一线圈132通电后，第一铁芯131被通电后的第一线圈132产生的磁场磁化，磁化后的铁芯也变成了一个磁体，由于第一延伸部1312属于磁体的一部分，将第一延伸部1312靠近第一光通道133倾斜设置，使得位于载物组件11同侧的相邻第一铁芯131的第一延伸部1312末端之间的距离拉进，降低了因在第一光通道133设置部分第一分光组件15导致相邻第一铁芯131距离拉大带来的梯度磁场强度减弱的影响，保证了梯度磁场的磁化效果。通过将第一延伸部1312相对第一主体部1311靠近载物组件11设置，第一延伸部1312朝向第一光通道133的轴心倾斜设置，可以使得第一延伸部1312靠近待测磁性样品12设置，从而提高第一梯度磁场对待测磁性样品12的磁化效果。
46.在一个实施例中，如图5所示，第一延伸部1312包括第一端和第二端，第二端相对第一端背离第一主体部1311设置，第一延伸部1312的垂向横截面积自第一端至第二端逐渐减小。
47.可以理解，当第一铁芯131被通电后的第一线圈132产生的磁场磁化后，第一铁芯131变成了一个磁体，而磁体产生磁场的磁场强度随磁体横截面积的减小而增大。因此，第一延伸部1312的垂向横截面积自第一端至第二端逐渐减小，能够使得第一延伸部1312的第二端处产生磁场的磁场强度增大，而由于第一延伸部1312的第二端靠近载物组件11设置，从而提高第一磁场产生组件对待测磁性样品12的磁化作用效果。
48.可以理解地，第一线圈132工作时会产生热量，导致第一磁性组件13整体温度升高，进而直接导致磁场强度下降，造成磁场不稳定以及效率降低，而且，第一磁性组件13与待测磁性样品12间距微小，可能会使待测磁性样品12受热损伤，以上都会影响测量准确性。因此，线阵扫描装置还可以包括散热组件，散热组件用于对第一磁场产生组件进行散热处理。可选地，散热组件可以包括散热件和水管，散热件与第一磁场产生组件接触；水管与散热件接触，水管中用于供散热介质流通，其中，散热件的材料可以是铁。可选地，散热组件可以包括半导体制冷器，通过半导体制冷器的冷端与第一磁场产生组件接触来对第一磁场产生组件降温。可选地，也可以通过风冷的方式对第一磁场产生组件进行降温，例如，散热组件可以为风扇，通过风扇吹拂第一磁场产生组件对第一磁场产生组件进行降温。
49.在一个示例中，第一磁性组件13可以包括永磁体。
50.在一个实施例中，第一磁性组件13可以由支架固定，支架为非导磁材质，以免影响第一梯度磁场分布。
51.在一个实施例中，线阵扫描装置还包括励磁电源，励磁电源与第一磁场产生组件电性连接，励磁电源为第一线圈132输出数值恒定的电流，以使得第一磁场产生组件能够提供稳定的第一梯度磁场。第一梯度磁场的强度与励磁电源的输出电流有关，励磁电源输出固定数值电流，即可保持第一梯度磁场的强度的稳定性，此时，通过控制置于第一梯度磁场
外的载物组件11带动待测磁性样品12旋转，并朝向第一梯度磁场平移，使得在测量过程无需改变激励磁场的磁场强度，相较于点阵扫描中建立往复变化磁场的方式，本技术中的梯度磁场能够大大简化扫描过程，从而有效缩短扫描时间。
52.可以理解地，第一梯度磁场内的磁场强度会随着第一磁性组件13与待测磁性样品12之间的距离的增加而减弱，当第一磁性组件13与待测磁性样品12之间的距离较大时，可以通过加大励磁电源输入第一线圈132的电流，来保证第一梯度磁场内的磁场强度。
53.本实施例所述的线阵扫描装置可以适用尺寸较小的晶圆的磁畴均匀性测试。
54.在一个实施例中，如图5所示，第一分光组件15包括：第一分光镜151和第一聚焦透镜152。第一分光镜151设置于线偏振光的光轴上，第一分光镜151用于将线偏振光分为多束第一子线偏振光；第一聚焦透镜152设于第一光通道133中，并与第一分光镜151共光轴设置，用于接收沿第一方向传播的第一子线偏振光，并将沿第一方向传播的第一子线偏振光汇聚至待测磁性样品12的第一检测区域，以使得光线能够投射到待测磁性样品12上。
55.具体地，第一分光镜151设置于线偏振光的光轴上，在接收到线偏振光后将线偏振光分为多束第一子线偏振光，沿第一方向传播的第一子线偏振光射入第一聚焦透镜152，第一聚焦透镜152对射入的第一子线偏振光进行聚焦，将第一子线偏振光汇聚于待测磁性样品12的第一检测区域。可以理解，光在第一检测区域会发生反射，从第一检测区域沿原路反射回的第一反射线偏振光会射入第一检测组件16，第一检测组件16接收第一反射线偏振光后，可以检测出第一反射线偏振光的偏振信息，从而获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
56.在一个实施例中，第一聚焦透镜152包括第一壳体和第一聚焦镜体，第一聚焦镜体安装于第一壳体内。第一壳体的材质为非导磁材质，从而避免第一壳体被磁化形成干扰磁场，减少干扰因素，保证第一检测组件16检测得到的偏振信息的准确性。
57.示例性地，第一壳体的材质可以为塑料。
58.在一个实施例中，如图5所示，第一检测组件16包括第一检偏器161和第一线阵相机162。第一检偏器161用于检测第一反射线偏振光的偏振状态和角度；第一线阵相机162与第一检偏器161共光轴设置，用于接收通过第一检偏器161的第一反射线偏振光，获取第一检测区域处磁性薄膜层的磁畴均匀性信息。
59.具体地，如图8所示，带有第一检测区域磁畴信息的第一反射线偏振光从待测磁性样品12沿原路反射回去，进入第一线阵相机162中。由于带有第一检测区域磁畴信息的第一反射线偏振光会改变原偏振角度，而第一线阵相机162收集到的光强越强，偏振光偏转越多，即偏振角度越大，通过第一检偏器161和第一线阵相机162配合可以获取第一梯度磁场产生前后从第一检测区域反射回的透射光强度的变化，从而可以检测第一反射线偏振光的偏振信息，获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
60.应用中，如图9至图12所示，磁性薄膜层的磁光克尔转角（光强明暗信号）以+hc为截点，磁场大于+hc的磁记录层状态翻转为“1态”，第一线阵相机162采集到的信号强度较弱。磁场强度小于+hc的区域，磁记录层保留原有状态“0态”，第一线阵相机162采集到的信号强度较强。通过旋转待测磁性样品12，可以得到待测磁性样品12的第一检测区域所在圆环的磁性层矫顽场hc位置，而配合平移待测磁性样品12，可以得到待测磁性样品12的整面的磁性层矫顽场hc的位置信息。
61.其中，第一线阵相机162的数据采集模式为直读数据模式或锁相采集模式。为避免外部杂散光如自然光对投射光线的串扰，可以采用锁相信号采集方式，对入射光进行调制，调制参数如光强或频率（频率如100hz），因为自然光具有不固定的闪烁频率，第一线阵相机162采集光的模式采用锁频（lock-in）模式，只锁预设频率（如100hz）的信号。自然光转化为直流电压信号，投射光线转化为交流电压信号，第一线阵相机162获得两者混合的电压信号后，锁定预设频率的电压信号，将交流电压信号从混合信号中分离出来，从而避免自然光的干扰。
62.本实施例中，通过第一线阵相机162的光强明暗部分，能分辨出晶圆的磁性薄膜层上磁场均匀性和磁畴的矫顽力的均匀性情况，且分辨率高。相对于点阵扫描，线阵扫描可以连续采集，且采样速度非常快，进一步提高了扫描速度，大大缩短了扫描时间。
63.在一个实施例中，如图13所示，线阵扫描装置还包括：第二分光镜17和第一成像组件18。第二分光镜17用于接收从第一检测区域反射的第一反射线偏振光，并将部分第一反射线偏振光投射至第一检偏器161；第一成像组件18与第二分光镜17共光轴设置，用于接收剩余部分第一反射线偏振光，以对待测磁性样品12成像。
64.具体地，第二分光镜17接收从第一检测区域反射的第一反射线偏振光，并将第一反射线偏振光分为两部分，一部分第一反射线偏振光投射至第一检偏器161；另一部分第一反射线偏振光投射至第一成像组件18，从而使得第一检测组件16检测第一反射线偏振光的偏振信息的同时，也能通过第一成像组件18对待测磁性样品12成像，以便观察待测磁性样品12的形貌。其中，第一成像组件18可以包括成像相机。
65.在一个实施例中，如图14所示，多束第一子线偏振光包括沿第一方向传播的第一子线偏振光和沿第二方向传播的第一子线偏振光，线阵扫描装置还包括：第二磁场产生组件、第二分光组件20和第二检测组件21。第二磁场产生组件包括两组相对设置的第二磁性组件19，用于产生第二梯度磁场，载物组件11设于第二梯度磁场内；第二分光组件20用于接收沿第二方向传播的第一子线偏振光，并将沿第二方向传播的第一子线偏振光投射至待测磁性样品12的第二检测区域；第二检测组件21用于接收从第二检测区域反射回的第二反射线偏振光，检测第二反射线偏振光的偏振信息，获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
66.可以理解，第二分光组件20将第二方向的第一子线偏振光汇聚至待测磁性样品12的第二检测区域，并将从第二检测区域反射回的第二反射线偏振光投射至第二检测组件21，从而通过第二检测组件21检测第二反射线偏振光的偏振信息，获取第二检测区域处磁性薄膜层的磁畴均匀性信息，从而使得线阵扫描装置可以同时实现对第一检测区域和第二检测区域的扫描，从而一次扫描可以得到两个检测区域的磁畴均匀性信息，进一步提高了扫描速度，缩短了扫描时间。
67.可选地，在只存在第一梯度磁场时，初始时刻，第一检测区域对应样品的边缘区域。
68.可选地，在同时存在第一梯度磁场和第二梯度磁场时，初始时刻，第一检测区域对应样品的中心区域，而第二检测区域对应边缘区域，在该情况下，在测试时，相较于仅第一梯度磁场存在的方式，此方式能够使得待测磁性样品12的位移距离减半，进一步提高扫描速度。
69.其中，第一方向为待测磁性样品12相对第一分光组件15所在的方向，即线偏振光
经第一分光镜151反射后的出射方向，在图2中，第一方向为向下方向；第二方向为第二分光组件20相对第一分光组件15所在的方向，即线偏振光透过第一分光镜151后的出射方向，在图2中，为向左方向。第一检测区域为第一子线偏振光在待测磁性样品12形成的光斑所覆盖区域（即一次成像的范围），第二检测区域为第二子线偏振光在待测磁性样品12形成的光斑所覆盖区域。
70.在一个实施例中，如图14所示，第二分光组件20包括：第三分光镜201和第二聚焦透镜202。第三分光镜201设置于沿第二方向传播的第一子线偏振光的光轴上，用于接收沿第二方向传播的第一子线偏振光，输出第二子线偏振光；第二聚焦透镜202设于第三分光镜201投射第二子线偏振光的光路上，用于接收第二子线偏振光，并将第二子线偏振光汇聚至待测磁性样品12的第二检测区域。
71.具体地，第三分光镜201在接收到沿第二方向传播的第一子线偏振光后，输出第二子线偏振光并投射至第一聚焦透镜152，第一聚焦透镜152对射入的第二子线偏振光进行聚焦，将第二子线偏振光汇聚于待测磁性样品12的第二检测区域。可以理解，光在第二检测区域会发生反射，从第二检测区域沿原路反射回的第二反射线偏振光会射入第二检测组件21，第二检测组件21接收第二反射线偏振光后，可以检测出第二反射线偏振光的偏振信息，从而获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
72.在一个实施例中，第二聚焦透镜202包括第二壳体和第二聚焦镜体，第二聚焦镜体安装于第二壳体内，第二壳体的材质为非导磁材质。
73.在一个实施例中，如图14所示，第二检测组件21包括：第二检偏器211和第二线阵相机212。第二检偏器211用于检测第二反射线偏振光的偏振状态和角度；第二线阵相机212与第二检偏器211共光轴设置，用于接收通过第二检偏器211的第二反射线偏振光，获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
74.具体地，通过第二检偏器211对第二反射线偏振光进行滤光，然后第二线阵相机212接收滤光后的第二反射线偏振光，根据马吕斯定律，第二检测组件21可以获取磁畴状态引起的光偏振角度变化信息，进而获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
75.在一个实施例中，如图14所示，线阵扫描装置还包括：第四分光镜22和第二成像组件23。第四分光镜22用于接收从第二检测区域反射的第二反射线偏振光，并将部分第二反射线偏振光投射给第二检测组件21；第二成像组件23用于接收剩余部分的第二反射线偏振光，以对待测磁性样品12成像。
76.在一个实施例中，同样，为了避免第二磁性组件19的设置遮挡第二分光组件20所投射到待测磁性样品12上的光线，第二磁性组件19内设有贯穿第二磁性组件19的第二光通道193，部分第二分光组件20设于第二光通道193中，从而能够使得光线投射到待测磁性样品12上。
77.在一个实施例中，第二磁性组件19包括多个第二磁性单元，至少两个第二磁性单元间隔设置，以在两个第二磁性单元之间形成第二光通道193，第二聚焦透镜202设于第二光通道193中。其中，第二磁性单元可以为第二铁芯191和第二线圈192形成的电磁铁。
78.在一个实施例中，第二磁性组件19包括第二铁芯191和第二线圈192，第二铁芯191也包括第二主体部1911和第二延伸部1912，第二线圈192缠绕于第二主体部1911上；第二延伸部1912相对第二主体部1911靠近载物组件11设置，第二延伸部1912朝向第二光通道193
的轴心倾斜设置。
79.示例性地，第二磁性组件19的结构与第一磁性组件13的结构相同，以保证第一梯度磁场和第二梯度磁场的磁场强度等的一致性，从而减少测试设备即线阵扫描装置自身对测试结果准确性的影响。
80.在一个实施例中，如图14所示，光源组件14包括：光源141、准直器142和起偏器143。光源141用于生成并输出检测光；准直器142设置于检测光的光轴上，用于对检测光进行准直处理；起偏器143设置于检测光的光轴上，用于接收准直处理后的检测光，输出线偏振光。
81.其中，光源141可以为led光源。
82.可以理解，光源141产生的初始光往往是发散的光，通过准直器142对检测光进行准直处理，可以降低传输过程中的光损耗，保证投射在待测磁性样品12上的光斑为预定形状。而经过准直处理后的检测光并不是偏振光，需要通过起偏器143对准直处理后的检测光进行偏振处理，输出线偏振光，以便于实现对待测磁性样品12的线阵扫描。
83.在一个实施例中，如图13或图14所示，检测光包括第一子检测光和/或第二子检测光，光源141包括：第一发光元件1411和第二发光元件1412。第一发光元件1411用于产生并输出第一子检测光；第二发光元件1412与第一发光元件1411相邻并列设置，用于产生并输出第二子检测光；其中，第一发光元件1411和第二发光元件1412独立开关。
84.具体地，如图15所示，当第一发光元件1411和第二发光元件1412均开启时，第一子检测光和第二子检测光在水平方向上的影响互相抵消，最终形成的第一子线偏振光垂直入射在待测磁性样品12上，从而可以实现极向克尔测试，此时可以适用于垂直磁晶各向异性磁性材料分析。如图16所示，当第一发光元件1411和第二发光元件1412两者中只有一者开启时，如第一发光元件1411开启，第二发光元件1412关闭，第一子线偏振光会倾斜入射在待测磁性样品12上，从而可以实现纵向克尔测试，此时可以适用于面内磁晶各向异性磁性材料分析。
85.在一个实施例中，光源141还包括电路板，第一发光元件1411和第二发光元件1412并列拼接于电路板的表面。
86.本实施例中，通过将第一发光元件1411和第二发光元件1412并列拼接于电路板的表面，从而使得第一发光元件1411和第二发光元件1412在电路板上的位置上具有对称性，保证第一子检测光和第二子检测光在水平方向上的影响能够互相抵消，以实现极向克尔测试。
87.在一个实施例中，为了降低光源141出射光线的发散角，提高光源141出射光线的均匀性，光源组件14还可以包括：第一匀光模组144和第二匀光模组145。第一匀光模组144设置于第一子检测光的光轴上，用于对第一子检测光进行匀光处理；第二匀光模组145设置于第二子检测光的光轴上，用于对第二子检测光进行匀光处理。可选地，第一匀光模组144和第二匀光模组145可以均为匀光棒。
88.在一个实施例中，载物组件11包括：载物台111和驱动机构112。载物台111用于承载待测磁性样品12，以及保证待测磁性样品12在载物台111的高速旋转下不会脱离出去；驱动机构112与载物台111连接，用于驱动载物台111相对第一磁场产生组件旋转和平移。
89.其中，驱动机构112可以包括电机和驱动轴，电机和驱动轴驱动连接，驱动轴连接
于载物台111的中心下方处，通过电机驱动驱动轴，以驱动载物台111旋转和平移。可以理解地，两组相对设置的第一磁性组件13之间的距离应能够满足在载物组件11进行平移操作时，驱动轴能够无阻碍通过两组相对设置的第一磁性组件13之间的间隙，以保证测试过程中装置的安全性。
90.具体地，当驱动机构112驱动载物台111带动待测磁性样品12旋转一周后，可以控制载物组件11带动待测磁性样品12沿预定方向平移第一距离；重复执行旋转平移操作，可以实现待测磁性样品12的全覆盖式扫描。
91.在一个实施例中，线阵扫描装置还包括处理组件，处理组件包括：处理器和数据采集装置。处理器用于输出数字控制信号；数据采集装置与处理器、第一检测组件16、载物组件11连接，用于将对数字控制信号进行数模转换处理，输出模拟控制信号至载物组件11，以控制载物组件11带动待测磁性样品12旋转和平移，并输出同步触发信号至第一检测组件16，以控制第一检测组件16同步检测偏振信息，获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息；数据采集装置还用于对磁畴均匀性信息进行模数转换处理，将模数转换后的磁畴均匀性信息传输至处理器。数据采集装置可以控制载物组件11的转速与第一检测组件16的扫描频率同步，控制选准，实现线扫到面扫信号的同步采集，进而实现全覆盖式扫描。
92.在一个实施例中，如图17所示，本技术还提供一种线阵扫描装置的控制方法，应用于如上任一实施例的线阵扫描装置，方法包括：s1701：控制光源组件14输出线偏振光；s1702：获取第一检测组件16检测的偏振信息；s1703：在偏振信息满足预设条件时，控制第一磁场产生组件通电，以产生第一梯度磁场；s1704：控制置于第一梯度磁场外的载物组件11旋转，并朝向第一梯度磁场平移；s1705：获取第一检测组件16检测的目标偏振信息，目标偏振信息用于表征待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
93.其中，预设条件可以为入射线偏振光的偏振角度与检偏器偏振化方向垂直。
94.具体地，在第一磁场产生组件断电情况下，校准第一检测组件16的偏振轴位置，以使第一检测组件16对入射的线偏振光进行消光，此时经无磁畴信息的第一检测区域反射的线偏振光的偏振角度与检偏器垂直。而第一磁场产生组件通电后，相对经无磁畴信息的第一检测区域反射的线偏振光，带有第一检测区域磁畴信息的第一反射线偏振光的偏振角度会改变，此时第一检测组件16检测的目标偏振信息即表征待测磁性样品12的磁畴均匀性信息，从而获取待测磁性样品12的磁畴均匀性信息。
95.其中，载物组件11从置于第一梯度磁场外的位置旋转，并朝向第一梯度磁场平移，平移过程中首先会饱和磁化待测磁性样品12，然后待测磁性样品12在后续平移的过程中，受第一梯度磁场影响而发生自身的磁畴变化，第一检测组件16获得在其视野内的待测磁性样品12的磁畴均匀性信息，无需建立往复变化磁场，简化了扫描过程。可选地，待测磁性样品12的旋转可以为高速旋转。
96.示例性地，在开始测试前，当存在第一梯度磁场时，置于第一梯度磁场外的待测磁性样品12的待检测区域与第一梯度磁场之间设有垂向间隙；当存在第一梯度磁场和第二梯度磁场时，待测磁性样品12的待检测区域与第一梯度磁场之间设有垂向间隙。其中，垂向间
隙的间距可以设置为大于或等于零。
97.上述线阵扫描装置的控制方法，通过控制光源组件14输出线偏振光，并在第一磁场产生组件断电情况下，获取第一检测组件16检测的偏振信息，从而根据第一检测组件16检测的偏振信息判断第一检测组件16是否校准至合适状态。在偏振信息满足预设条件时，表示第一检测组件16已校准至合适状态，通过控制第一磁场产生组件通电产生第一梯度磁场，控制置于第一梯度磁场外的载物组件11旋转，并朝向第一梯度磁场平移，平移过程中首先会饱和磁化待测磁性样品12，然后待测磁性样品12在后续平移的过程中，受第一梯度磁场影响而发生自身的磁畴变化，第一检测组件16在待测磁性样品12进入其检测视野内开始扫描，从而使第一检测组件16此时检测的目标偏振信息为能表征待测磁性样品12的磁畴均匀性信息，实现线阵扫描，简化了扫描过程。而由于一次扫描可以得到一个区域的磁畴均匀性信息，从而提高了扫描速度，缩短了扫描时间。
98.在其中一个实施例中，获取第一检测组件16检测的目标偏振信息包括：控制载物组件11执行旋转平移操作，旋转平移操作包括：带动待测磁性样品12旋转一周，获得第一检测区域所在圆环的磁畴均匀性信息；控制载物组件11带动待测磁性样品12沿预定方向平移第一距离（即一个步长）；重复执行旋转平移操作，直至载物组件11的平移距离达到目标距离。
99.具体地，通过重复执行旋转平移操作，可以得到整个待测磁性样品12矫顽力hc的分布情况。步长与扫描速度有关。步长越大，扫描速度越快。反之，步长越小，扫描速度越慢，但扫描获得的数据点也越多。当步长达到最大（对应线阵相机一次扫描的径向长度）时，为筛检模式，即区域线扫，此模式扫描速度更快，适用于对待测磁性样品12的区域磁畴均匀性信息的抽查。当步长为非最大时，为全检模式，即平滑线扫，此模式下扫描速度有所降低，但是扫描获得的数据点增多，能够满足全覆盖式扫描。相较于点阵扫描中受到xy位移台运动精度的影响，横向分辨率比较小，本技术通过设置线阵相机，能够获得更高的横向分辨率，可以达到500nm~1μm。本技术中，步长可以根据实际需要确定，在此不做限制。
100.应用中，如果晶圆是均匀的，扫描晶圆一周后，待测区域的磁滞回线矫顽场（hc）的位置保持不变，即形成圆环。否则，该区域hc的位置发生扭曲，即矫顽场hc的分布出现位移，即形成锯齿状图形或其他不规则图形，说明该区域是不均匀的。基于上述原理，可以快速确定晶圆的磁性薄膜层不均匀的位置，简化了扫描过程，提高了扫描速度。另外，通过粗糙度计算，可以得到样品磁畴矫顽力不均匀度、离散度等信息。
101.在一个实施例中，线阵扫描装置还包括励磁电源，励磁电源与第一磁场产生组件电性连接；上述控制方法还包括：控制载物组件11带动待测磁性样品12相对第一磁场产生组件移动；在第一检测区域为特征检测区域时，控制励磁电源对第一磁场产生组件通入反向电流，并控制载物组件11带动待测磁性样品12沿原移动路径移动至初始位置后再进行测试，如此可以减小待测磁性样品12的回程误差，从而有效提高测试结果的准确性。通过通入反向电流的方式，不仅能够降低机械运动结构的复杂程度，还可以使得载物台111中心下的驱动轴在移动时能够避开第一磁场产生组件，从而保证测试过程中设备的安全性。
102.其中，在初始时刻，当第一检测区域为待测磁性样品12的边缘区域时，特征检测区域为待测磁性样品12的中心区域；在初始时刻，当第一检测区域为待测磁性样品12的中心区域时，特征检测区域为待测磁性样品12的边缘区域。
103.示例性地，当线阵扫描装置从待测磁性样品12的边缘区域测到待测磁性样品12的中心区域，此时得到半条磁滞回线，而在梯度磁场方向变为相反方向后，此时沿原移动路径移动至初始位置后再进行测试，可以得到完整的磁滞回线，从而可以判断待测磁性样品12的均匀性，而且还可以减小待测磁性样品12的回程误差，从而提高测试准确性。示例性地，本实施例中的初始位置是指线偏振光初始投射在待测磁性样品12，例如，当线偏振光初始投射在待测磁性样品12的边缘区域，则初始位置就是该边缘区域。
104.在一个实施例中，光源组件14包括第一发光元件和第二发光元件，第一发光元件与第二发光元件相邻并列设置；控制光源组件14输出线偏振光包括：获取待测磁性样品12的类型；在待测磁性样品12属于第一类型样品时，控制第一发光元件和第二发光元件同步开启；在待测磁性样品12属于第二类型样品时，控制第一发光元件开启、第二发光元件关闭。
105.其中，第一类型样品的材料为垂直磁晶各向异性磁性材料。第二类型样品的材料为面内磁晶各向异性磁性材料。
106.应该理解的是，虽然图17的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图17中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
107.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（read-only memory，rom）、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（random access memory，ram）或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（static random access memory，sram）或动态随机存取存储器（dynamic random access memory，dram）等。
108.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
109.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
110.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。