一种光学检测系统的制作方法

本发明涉及检测，尤其涉及一种光学检测系统。

背景技术：

1、半导体制程中，需要对晶圆上的缺陷进行检测，以确保制程良率或品质。而现有的晶圆检测，一般是通过线阵光学检测系统对晶圆进行扫描检测，或通过面阵光学检测系统对晶圆进行扫描检测。

2、而这两种方式在对晶圆进行检测时，往往存在检测效率低下和检测精度较低的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了光学检测系统，用于控制线阵光学检测系统和面阵光学检测系统相互配合，对检测对象的检测区域进行扫描检测，从而提升了对检测对象的检测效率和检测精度。

2、本技术实施例提供了一种光学检测系统，包括：

3、面阵光学检测系统，包括第一光源、多个不同倍率的物镜、以及面阵检测相机，所述第一光源用于提供以预设角度照射检测对象的光束，所述多个不同倍率的物镜用于对所述检测对象的检测区域进行不同倍率的成像，所述面阵检测相机用于对所述检测区域进行逐帧图像扫描；

4、线阵光学检测系统，包括第二光源、单倍率物镜和线阵检测相机，所述第二光源用于提供以预设角度照射检测对象的光束，所述单倍率物镜用于对所述检测对象的检测区域进行单倍率成像，所述线阵检测相机用于对所述检测区域进行逐行图像扫描；

5、控制单元，用于控制所述面阵光学检测系统和所述线阵光学检测系统相互配合，以实现对所述检测区域的逐帧图像扫描和逐行图像扫描，并对逐帧扫描到的图像和逐行扫描到的图像进行缺陷检测。

6、在一实施例中，所述检测对象的检测区域内置有坐标轴，所述检测对象放置于载物台上，且所述载物台也内置有坐标轴，所述控制单元具体用于：

7、控制所述面阵光学检测系统对位于所述载物台上的检测对象的检测区域进行图像扫描；

8、根据扫描到的检测区域的图像，判断所述检测区域的坐标轴与所述载物台的坐标轴是否平行；

9、若是，则触发所述面阵光学检测系统开始对所述检测区域进行逐帧图像扫描，和/或，触发所述线阵光学检测系统开始对所述检测区域进行逐行图像扫描。

10、在一实施例中，所述控制单元具体用于：

11、控制所述线阵光学检测系统利用所述单倍率物镜对所述检测对象的检测区域逐行进行图像扫描；

12、对逐行扫描到的图像进行缺陷检测；

13、若在所述图像中检测到缺陷，则控制所述面阵光学检测系统利用目标物镜对所述缺陷所在的目标检测区域再次进行逐帧图像扫描，其中，目标物镜的倍率大于所述单倍率物镜的倍率；

14、对逐帧扫描到的图像再次进行缺陷检测。

15、在一实施例中，所述控制单元具体用于：

16、控制所述线阵光学检测系统利用所述单倍率物镜对所述检测对象的检测区域逐行进行图像扫描；

17、对逐行扫描到的图像进行第一精度的缺陷检测；

18、控制所述面阵光学检测系统利用目标物镜对所述检测对象的检测区域逐帧进行图像扫描，其中，所述目标物镜的倍率大于所述单倍率物镜的倍率；

19、对逐帧扫描到的图像进行第二精度的缺陷检测，其中，所述第二精度大于所述第一精度。

20、在一实施例中，所述面阵检测相机为黑白相机，所述面阵光学检测系统还包括彩色相机，所述彩色相机通过分光镜和反光镜，设置在平行于所述黑白相机的方向上。

21、在一实施例中，所述控制单元具体用于：

22、在所述线阵光学检测系统所扫描到的图像中检测到缺陷时，将所述缺陷所在的目标检测区域移动至所述面阵光学检测系统的目标物镜下，其中，所述目标物镜的倍率大于所述单倍率的物镜倍率；

23、控制所述面阵光学检测系统中的所述彩色相机对所述目标检测区域进行图像扫描。

24、在一实施例中，所述控制单元具体用于：

25、在所述面阵光学检测系统中所扫描到的黑白图像中检测到缺陷时，控制所述面阵光学检测系统中的所述彩色相机对所述缺陷所述在的目标检测区域进行图像扫描；

26、或者，

27、在所述面阵光学检测系统中，控制所述面阵检测相机和所述彩色相机对所述检测对象的检测区域同步进行图像扫描。

28、在一实施例中，所述第一光源包括第一环形光源，所述第二光源包括第二环形光源，所述第一环形光源所在的第一平面和所述第二环形光源所在的第二平面都平行于所述检测对象所在的平面；

29、所述面阵光学检测系统还包括第三光源，所述第三光源包括第一明场光源，所述第一明场光源设置于垂直于所述第一平面的第三平面内，所述第一明场光源通过反光镜和分光镜与所述第一环形光源的光轴同轴设置，所述第一明场光源用于提供垂直照射所述检测对象中检测区域的光束；

30、所述线阵光学检测系统还包括第四光源，所述第四光源包括第二明场光源，所述第二明场光源设置于垂直于所述第二平面的第四平面内，所述第二明场光源通过反光镜和分光镜与所述第二环形光源的光轴同轴设置，所述第二明场光源用于提供垂直照射所述检测对象中检测区域的光束。

31、在一实施例中，所述第一光源包括垂直照射所述检测区域的第一明场光源，所述第二光源包括垂直照射所述检测区域的第二明场光源，所述第一明场光源和所述第二明场光源分别都通过反光镜和分光镜提供垂直照射所述检测区域的光束；

32、所述面阵光学检测系统还包括第三光源，所述第三光源包括第一环形光源，所述第一环形光源所在的第一平面平行于所述检测对象所在的平面，所述第一平面垂直于所述第一明场光源所在的平面，且所述第一环形光源的光轴与所述第一明场光源照射所述检测区域的光束同轴设置；

33、所述线阵光学检测系统还包括第四光源，所述第四光源包括第二环形光源，所述第二环形光源所在的第二平面平行于所述检测对象所在的平面，所述第二平面垂直于所述第二明场光源所在的平面，且所述第二环形光源的光轴与所述第二明场光源照射所述检测区域的光束同轴设置。

34、在一实施例中，所述面阵光学检测系统还包括第一自动聚焦传感器，所述线阵光学检测系统还包括第二自动聚焦传感器；

35、所述第一自动聚焦传感器通过分光镜和反光镜设置于所述第一明场光源所在的平面内，且与所述第一明场光源的光轴垂直的方向上，所述第一自动聚焦传感器用于改变所述检测对象的检测区域与所述多个不同倍率的物镜之间的距离，以实现所述多个不同倍率的物镜和所述面阵检测相机对所述检测对象中检测区域的清晰成像；

36、所述第二自动聚焦传感器通过分光镜和反光镜设置于所述第二明场光源所在的平面内，且与所述第二明场光源的光轴垂直的方向上，所述第二自动聚焦传感器用于改变所述检测对象不同检测区域与所述单倍率物镜之间的距离，以实现所述单倍率物镜和所述线阵检测相机对所述检测对象中不同检测区域的清晰成像。

37、在一实施例中，所述面阵光学检测系统还包括第一光强监测器，所述第一光强监测器通过反光镜和分光镜设置于所述第一明场光源所在的平面内，且与所述第一明场光源的光轴垂直的方向上，以用于监测所述第一明场光源的光强，以确保所述第一明场光源的光强在预设光强范围内；

38、所述线阵光学检测系统还包括第二光强监测器，所述第二光强监测器通过反光镜和分光镜设置于所述第二明场光源所在的平面内，且与所述第二明场光源的光轴垂直的方向上，以用于监测所述第二明场光源的光强，以确保所述第二明场光源的光强在预设光强范围内。

39、在一实施例中，所述面阵光学检测系统还包括沿着所述第一明场光源所发射的光束方向设置的第一滤光轮，其中，所述第一滤光轮中设置了多张滤光片，以从所述第一明场光源中筛选出预设波段的光波；

40、所述线阵光学检测系统还包括沿着所述第二明场光源所发射的光束方向设置的第二滤光轮，其中，所述第二滤光轮中设置了多张滤光片，以从所述第二明场光源中筛选出预设波段的光波。

41、在一实施例中，所述控制单元具体用于：

42、控制所述面阵光学检测系统中的第一光源和所述第三光源同时照射所述检测对象的检测区域；

43、控制所述面阵检测相机同时对所述第一光源和所述第三光源照射下的检测区域进行图像扫描，以同时获取所述检测区域的暗场图像和明场图像；

44、或，

45、控制所述线阵光学检测系统中的第二光源和所述第四光源同时照射所述检测对象的检测区域；

46、控制所述线阵检测相机同时对所述第二光源和所述第四光源照射下的检测区域进行图像扫描，以同时获取所述检测区域的暗场图像和明场图像。

47、在一实施例中，所述面阵光学检测系统还包括沿所述第一环形光源的光轴方向，设置在所述多个不同倍率的物镜和所述面阵检测相机之间的第一滤光片，以用于筛选出对所述检测对象敏感的目标波长；

48、所述线阵光学检测系统还包括沿所述第二环形光源的光轴方向，设置在所述单倍率物镜和所述线阵检测相机之间的第二滤光片，以用于筛选出对所述检测对象敏感的目标波长。

49、在一实施例中，所述第二光源包括频闪氙灯。

50、在一实施例中，所述控制单元具体用于：

51、控制所述面阵检测相机的曝光时间与所述检测对象在扫描方向上运动速度的乘积不大于预设的图像分辨率精度；

52、控制所述频闪氙灯的频闪周期与所述检测对象在扫描方向上运动速度的乘积不大于所述面阵检测相机所扫描的单帧图像在所述扫描方向上的高度。

53、在一实施例中，所述面阵光学检测系统还包括物镜转盘，所述多个不同倍率的物镜安装于所述物镜转盘，所述物镜转盘沿圆周运动时切换不同倍率的物镜，使得所述物镜对所述检测对象的检测区域进行不同倍率的成像；

54、或者，

55、所述面阵光学检测系统还包括直线移动模块，所述多个不同倍率的物镜安装于所述直线移动模块，所述直线移动模块沿直线运动时切换不同倍率的物镜，使得所述物镜对所述检测对象的检测区域进行不同倍率的成像。

56、在一实施例中，当所述检测对象为coms图像传感器时，所述第一环形光源和所述第二环形光源的入射角度包括30至60度。

57、从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

58、本技术实施例中提供的光学检测系统，包括：面阵光学检测系统和线阵光学检测系统，其中，面阵光学检测系统包括第一光源、多个不同倍率的物镜、以及面阵检测相机，第一光源用于提供以预设角度照射检测对象的光束，多个不同倍率的物镜用于对检测对象的检测区域进行不同倍率的成像，面阵检测相机用于对检测区域进行逐帧图像扫描；线阵光学检测系统包括第二光源、单倍率物镜和线阵检测相机，第二光源用于提供以预设角度照射检测对象的光束，单倍率物镜用于对检测对象的检测区域进行单倍率成像，线阵检测相机用于对检测区域进行逐行图像扫描；控制单元，用于控制面阵光学检测系统和线阵光学检测系统相互配合，以实现对检测区域进行逐行图像扫描和逐帧图像扫描，并对逐行扫描到的图像和逐帧扫描到的图像进行缺陷检测。

59、因为本技术实施例光学检测系统中的控制单元可以控制面阵光学检测系统和线阵光学检测系统相互配合，而线阵光学检测系统中的单倍率物镜的视场角大，单次可以扫描的范围大，故可以提升检测效率，而面阵光学检测系统中倍率大于线阵光学检测系统中倍率的物镜，视场角小，单次可以看到更多的细节信息，故可以提升检测精度。