一种明暗场和白光干涉的缺陷检测系统

本技术涉及一种光学检测领域，尤其涉及一种明暗场和白光干涉检测图案化蓝宝石衬底缺陷的系统。

背景技术：

1、目前资源匮乏，全球节能装备产业已形成一定的规模，且发展速度迅猛，led照明作为一种绿色照明产品，是当前能源危机、温室效应和生态环境恶化大背景下重要的节能环保手段。

2、图案化蓝宝石衬底(pss)技术作为一种无掩膜、无生长打断的侧向合并生长技术，不仅能有效降低与外延层的位错密度，还能提高led的光提取效率，是提高led照明亮度常用的技术手段。图案化蓝宝石衬底技术在单抛的蓝宝石衬底上光刻、蚀刻等技术在蓝宝石表面加工出周期的图案，图案化蓝宝石衬底质量检测成为led产业链中的重要一环，提高图案化蓝宝石衬底的检测效率和检出准确率能够提高led产业的产能。目前常用于检测图案化蓝宝石衬底的主要检测方式主要包括3d显微镜、扫描电子显微镜(sem)、原子力显微镜(afm)，然而常规的3d显微镜检测单片扫描效率低，难以实现大批量生产的检测要求；sem检测对象的尺寸有限，要求样品表面导电，且需要在真空环境下检测，难以实现即时、高效的检测；afm检测会导致探针的损耗严重，需要及时更换探针，且检测效率较低；基于此，一种既能实现图案化蓝宝石衬底全局缺陷检出也能实现缺陷的三维高精度定量测量十分必要。

3、中国专利申请cn109459417a公开了一种用于检测图形衬底的方法和装置，通过光学检测仪获取图形化衬底表面的中心区域至边缘的多个独立的环形区域反射率或透光值，并通过一控制单元，依据获取的每个环形区域内多个反射率或透光值计算出多个反射率或多个透光率的平均值与偏差值并与预设的目标图案化衬底的反射率或透过率阈值进行比较，来判断待测晶片是否合格。然而该方法能够实现图案化衬底表面均匀性的判断，无法直观观察缺陷的形貌及计算缺陷的大小，获取图形化衬底缺陷信息十分有限。

4、中国专利申请cn217655026u公开了一种明暗场检测装置，在明场照明单元中设置明场光斑偏置单元，来增大明场光斑与暗场光斑之间的间距，以防止明场检测与暗场检测之间的串扰。该方法能够保证明暗场检测的精度，且有效提高缺陷检测的准确率，但对于半导体检测，仅通过二维成像方法难以分辨缺陷类别，且无法获取缺陷的表面形貌。

5、中国专利申请cn114264664a公开了一种基于明暗场和结构光检测的缺陷检测系统，该方法检测包括明暗场缺陷检测模块和结构光检测模块，在结构光检测模块中，光源投射装置将正弦条纹图案投射到待测镜片上，控制采集设备进行采集结构光图像，并对采集的图像进行相位分析，获取相位图中具有深度信息的缺陷位置，并将缺陷位置在镜片中标记，控制传输模块移动至明暗场缺陷检测模块中检测。然而结构光检测过程中易受外部光源影响，外部光源使得获取到的点云数据坐标值产生较大的误差，通常需要在暗室箱体中进行光学检测，对检测环境有着较高的要求，且难以满足生产线上在位检测。

6、综上，现有技术的光学检测装置，包括明场检测装置、暗场检测装置、光反射率检测法等分别针对不同工艺、不同种类的缺陷检测，但这些检测设备获取的缺陷信息有限，检测效果难以适应当前工艺需求，需要一种对图案化蓝宝石衬底的全局、高精度三维缺陷检测的系统和方法，并且需要提高检测效率和检测准确率。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种明暗场和白光干涉的缺陷检测系统，其克服了背景技术中所存在的不足。

2、本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：一种明暗场和白光干涉检测的缺陷检测系统，包括明暗场缺陷检测模块、白光干涉缺陷检测模块、图像数据处理模块、传输模块和上位机模块；

3、所述明暗场缺陷检测模块和白光干涉缺陷检测模块包括镜筒、物镜转塔、明暗场显微物镜、干涉物镜、第一光源、第二光源和图像采集设备，图像采集设备设于镜筒正上方，镜筒内设分光镜和管状透镜，物镜转塔连接于镜筒正下方且设有两物镜接口，明暗场显微物镜和干涉物镜分别连接在物镜转塔的两物镜接口；所述明暗场缺陷检测模块实现明场成像和暗场成像；明场成像应用第一光源、分光镜、明暗场显微物镜、物镜转塔和图像采集设备，第一光源发出的光束发出的光经过分光镜和明暗场显微物镜到达样品图案化蓝宝石衬底表面，经图案化蓝宝石衬底表面反射后依序经明暗场显微物镜和分光镜后到达图像采集设备；暗场成像应用第二光源、分光镜、明暗场显微物镜、物镜转塔和图像采集设备，第二光源发出的光束照射在图像采集设备的正下方的样品上，经由图案化蓝宝石衬底表面反射后依序入射至明暗场显微物镜和分光镜后到达图像采集设备；所述白光干涉缺陷检测模块应用第一光源、分光镜、明暗场显微物镜、物镜转塔和图像采集设备，第一光源发出的光束依序入射至分光镜、干涉物镜到达图案化蓝宝石衬底表面，经由图案化蓝宝石衬底反射后依序到达干涉物镜和分光镜后到达图像采集设备；所述明暗场缺陷检测模块和白光干涉缺陷检测模块通过物镜转塔转动实现明暗场检测模式和白光干涉检测模式的切换；

4、所述传输模块包括x轴位移台、设于x轴位移台的y轴位移台和设于y轴位移台的晶圆载物台，图案化蓝宝石衬底设置在晶圆载物台；该上位机模块在明暗场缺陷检测模块中通过图像数据处理模块识别图像采集设备采集的数据并获取缺陷位置，若待测图案化的衬底上存在多个缺陷，则先后逐一进行缺陷位置的标注，并计算标注的缺陷位置坐标，计算图像采集设备的位置坐标差值，并驱动传输装置对缺陷定位。

5、一实施例之中：所述第一光源为白光光源，第二光源为405nm激光点光源，图像采集设备为ccd相机，分光镜为45°半透半反分光镜。

6、一实施例之中：所述明暗场缺陷检测模块和白光干涉缺陷检测模块还包括丝杆螺母机构，丝杆螺母机构设能上下活动的运动平台，通过运动平台上下活动控制镜筒活动以实现明暗场和白光干涉检测的对焦。

7、一实施例之中：所述明暗场缺陷检测模块和白光干涉缺陷检测模块还包括压电陶瓷，镜筒设在压电陶瓷上，压电陶瓷设在运动平台上，其中压电陶瓷在白光干涉检测时通过控制压电陶瓷垂直扫描步长实现干涉条纹图像的采集。

8、一实施例之中：所述压电陶瓷移动端连接镜筒，镜筒连接图像采集设备和物镜转塔，压电陶瓷连接镜筒以控制镜筒、图像采集设备、物镜转塔、干涉物镜沿垂直衬底表面方向运动。

9、一实施例之中：所述第一光源发出的光束垂直照射图案化蓝宝石衬底表面，第二光源发出的光学与图案化蓝宝石衬底表面呈一定角度斜入射至图案化衬底表面。

10、一实施例之中：所述明暗场缺陷检测模块和白光干涉缺陷检测模块还包括升降机构和角度调节器，第二光源设置在角度调节器上，该角度调节器设在升降机构上，通过升降机构和角度调节器调整第二光源的高度和光源入射角度。

11、本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

12、采用的明暗场缺陷检测模块和白光干涉缺陷检测模块共用一个光路和一个相机，通过物镜转塔实现两种模式的切换，整个检测系统结构紧凑、成本低，同时避免了缺陷复检过程中从明暗场缺陷检测模块到白光干涉缺陷检测模块由于光路位置差异而引起的缺陷重复定位误差。通过明场成像与暗场成像的结合，并进行明场图像和暗场图像融合，能够有效提高缺陷的检出率，且准确率较高。通过对明暗场缺陷检测模块和白光干涉缺陷检测模块的集成，明暗场缺陷检测实现图案化蓝宝石衬底的全局缺陷检出，白光干涉缺陷检测模块实现对明暗场所检出的缺陷复检，得到高精度的三维形貌缺陷，在满足图案化全局检测的同时，又能保证缺陷检测的精度。