CN109084678B - 一种光学检测装置和光学检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学检测装置和光学检测方法，光源用于出射探测光；投射器件用于将光源模组出射的探测光投射至待测物的表面，收集待测物的反射光并出射检测信号光；接收单元用于接收检测信号光，并根据检测信号光，获得待测物的图像信息和结构信息；孔径限制组件用于进出光源的出射光路，并在进入光源的出射光路时，对光源发出的探测光的口径进行限制，以阻挡与待测物的法线方向夹角较大的部分光线，从而可以获得待测物的结构信息和图像信息，根据图像信息确定待测物的待测区是否具有特定检测结构及其位置，并根据位置对特定检测结构进行结构检测，而且可以通过孔径限制组件对待测区的特定检测结构如高深宽比结构进行有效检测。

Description

一种光学检测装置和光学检测方法

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，更具体地说，涉及一种光学检测装置和光学检测方法。

背景技术

随着现代科技的发展，半导体芯片的尺寸日益减小，半导体芯片的加工工艺日益更新。但是，由于半导体芯片的加工步骤较多，且任一加工步骤生产的芯片不合格都可能导致整个芯片失效，因此，现有技术中经常在关键的加工步骤之后引入芯片检测工序，通过检测芯片的三维坐标信息和膜层厚度等信息，及时排除不合格芯片，提高芯片产品的合格率。

光学检测方法是检测半导体芯片三维坐标信息和膜层厚度等信息的主要方法之一，但是，采用光学检测方法检测芯片上的高深宽比结构时，如图1所示，由于高深宽比结构的深度D和宽度L的比例较大，因此，光源出射光中的大部分大角度入射光α1会被周围的结构遮挡，仅有小部分小角度入射光α2能入射到高深宽比结构的底部，从而导致小角度入射光形成的有效反射光信号被大角度入射光形成的噪声信号淹没，进而导致芯片上的高深宽比结构无法有效测量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光学检测装置和光学检测方法，以解决现有的光学检测方法无法检测芯片上的高深宽比结构的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光学检测装置，包括光源模组、投射单元和接收单元，所述光源模组包括光源和孔径限制组件；

所述光源用于出射探测光；

所述孔径限制组件用于进出所述光源的出射光路，并在进入所述光源的出射光路时，对所述光源发出的探测光的口径进行限制，以阻挡与待测物的法线方向夹角较大的部分光线；

所述投射单元包括至少一个投射器件，所述投射器件用于将所述光源模组出射的探测光投射至所述待测物的表面，收集所述待测物的反射光并出射检测信号光；

所述接收单元用于接收所述检测信号光，并根据所述检测信号光，获得所述待测物待测区的图像信息和结构信息。

可选地，还包括第一移动装置；

所述第一移动装置用于控制所述孔径限制组件进出所述光源的出射光路。

可选地，所述投射器件为物镜；

所述孔径限制组件包括第一光阑，当所述孔径限制组件位于所述光源的出射光路时，所述第一光阑位于所述物镜的入射光瞳处；

或者，所述孔径限制组件包括第一光阑和匹配透镜，当所述孔径限制组件位于所述光源的出射光路时，所述匹配透镜用于使所述第一光阑经匹配透镜成的像位于所述物镜的入射光瞳处。

可选地，还包括控制器；

所述控制器用于根据所述图像信息，判断所述待测物的待测区中是否具有特定检测结构，若是，向所述第一移动装置发送第一控制指令，控制所述第一移动装置带动所述孔径限制组件进入所述光源的出射光路。

可选地，所述特定检测结构包括高深宽比结构。

可选地，所述投射单元包括切换器件和至少两个投射器件；

所述切换器件用于对所述光源模组的出射光路上的投射器件进行切换，其中，不同的投射器件出射的检测信号光不同。

可选地，所述至少两个投射器件包括第一投射器件和第二投射器件；

所述第一投射器件用于将所述光源模组出射的部分探测光投射至所述待测物的表面，使部分探测光产生参考光，并收集探测光经所述待测物的反射光，使所述反射光与参考光发生干涉，并将干涉光出射至所述接收单元，所述干涉光为所述第一投射器件出射的检测信号光；

所述第二投射器件用于将所述光源模组出射的探测光投射至所述待测物的表面，收集所述待测物的反射光，并将所述反射光出射至所述接收单元，所述反射光为所述第二投射器件出射的检测信号光。

可选地，所述结构信息包括待测物的三维坐标信息，所述接收单元包括第一接收器件；

所述第一接收器件用于根据所述第一投射器件出射的检测信号光生成所述待测物的三维坐标信息，根据所述第二投射器件出射的检测信号光生成所述待测物的图像信息。

可选地，所述结构信息还包括待测区中膜层的厚度信息，所述接收单元还包括第二接收器件；

所述第二接收器件根据所述第二投射器件出射的检测信号光，获得所述待测物待测区中膜层的厚度信息。

可选地，所述第一投射器件为干涉物镜；所述第二投射器件为成像物镜；所述第一接收器件包括图像传感器。

可选地，所述投射单元包括一个投射器件，所述投射器件用于在收集所述待测物的反射光后，将所述反射光出射至所述接收单元，所述反射光为所述投射器件出射的检测信号光；

所述结构信息包括待测物待测区膜层的厚度信息；

所述接收单元包括第一接收器件和第二接收器件；

所述第一接收器件用于根据所述检测信号光，获得所述待测物的图像信息；

所述第二接收器件用于根据所述检测信号光，获得所述待测物的膜层的厚度信息。

可选地，所述投射器件为成像物镜；所述第一接收器件为图像传感器；所述第二接收器件为光谱仪。

一种光学检测方法，包括：

获取待测物的待测区的图像信息；

根据所述图像信息判断所述待测区中是否具有特定检测结构；

对所述待测物进行检测处理；

所述检测处理步骤包括：

当所述待测物具有特定检测结构时，对所述待测区进行特定检测，所述特定检测的步骤包括：向所述待测区发射第一探测光，并对第一探测光的口径进行限制，以阻挡与所述待测物的法线方向夹角较大的部分光线；对所述第一探测光进行限制之后，获取所述特定检测结构的结构信息。

可选地，所述待测物包括多个待测区；

对所述待测物进行检测处理之前，光学检测方法的步骤还包括：重复获取所述图像信息和判断所述待测区中是否具有特定检测结构的步骤；

所述特定检测的步骤还包括：根据所述图像信息获取特定结构的位置信息；

根据所述位置信息获取所述特定结构的结构信息；

或者，所述光学检测方法包括重复获取待测物的待测区的图像信息至检测处理的步骤；

在获取前一待测区的图像信息后，获取下一待测区的图像信息之前，根据前一待测区的图像信息判断所述待测区中是否具有特定检测结构；在所述前一待测区具有特定检测结构时，对前一待测区进行特定检测。

可选地，应用于如上任意一项所述的光学检测装置，所述探测光包括所述第一探测光或第二探测光，获取待测物的待测区的图像信息的步骤包括：

所述光源发射第二探测光；

所述投射器件将所述第二探测光投射至所述待测物的表面，并收集探测光经所述待测物的反射光并出射检测信号光；

所述接收单元接收所述检测信号光，并根据所述检测信号光，获得所述待测物待测区的图像信息；

所述特定检测的步骤还包括：

获取所述特定检测结构的结构信息的步骤包括：

所述投射器件收集所述第一探测光经特定检测结构反射形成的检测信号光；

所述接收单元根据所述检测信号光获取特定检测结构的结构信息。

可选地，对第一探测光的口径进行限制的步骤包括：

所述孔径限制组件进入所述光源的出射光路，以对所述第一探测光的口径进行限制。

可选地，所述投射单元包括第一投射器件、第二投射器件和切换器件；

将所述探测光投射至所述待测物的表面之前，获取所述图像信息的步骤包括：使所述第二投射器件进入所述光源的出射光路；

所述特定检测的步骤还包括：通过所述切换器件使所述第一投射器件进入所述光源的出射光路中，并使所述第二投射器件移出所述光源的出射。

可选地，所述接收单元包括第一接收器件和第二接收器件，所述投射单元包括第二投射器件，所述结构信息包括厚度信息时，

通过所述第二投射器件将所述第二探测光投射至所述待测物的表面，并收集第二探测光经所述待测物的反射光并出射检测信号光；通过所述第一接收器件接收所述检测信号光，并根据所述检测信号光，获得所述待测物待测区的图像信息；

通过所述第二投射器件收集第一探测光经特定检测结构反射形成的检测信号光；通过所述第二接收器件获取所述特定检测结构膜层的厚度信息。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的光学检测装置和光学检测方法，可以获得待测物的结构信息和图像信息，从而可以根据图像信息确定待测物的待测区是否具有特定检测结构及其位置，并根据位置对特定检测结构进行结构检测，还可以通过孔径限制组件对光源发出的探测光的口径进行限制，以阻挡与待测物的法线方向夹角较大的部分光线，使光沿待测物的法线方向或与法线方向成小角度的方向入射到待测物的待测区，对待测区的特定检测结构进行有效检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中检测高深宽比结构的光路示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光学检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中检测高深宽比结构的光路示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种光学检测装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种第一投射器件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种光学检测装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种光学检测装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种光学检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种光学检测装置，该光学检测装置可以应用于检测芯片的图像信息和结构信息，该结构信息包括三维坐标信息和膜层厚度信息等。

如图2所示，光学检测装置包括光源模组1、投射单元2和接收单元3，光源模组1包括光源10和孔径限制组件11。

本发明中，光源10用于出射探测光；投射单元2包括至少一个投射器件，投射器件用于将光源模组1出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光并出射检测信号光；接收单元3用于接收检测信号光，并根据检测信号光，获得待测物4的图像信息和结构信息。

其中，孔径限制组件11用于进出光源10的出射光路，并在进入光源10的出射光路时，对光源10发出的探测光的口径进行限制，以阻挡与待测物4的法线方向夹角较大的部分光线，使光沿图3所示的待测物4的法线方向Y1或与待测物4的法线方向Y1成小角度的方向Y2入射到待测物4的当前检测区域的特定检测结构如高深宽比结构的底部，从而可以对特定检测结构如高深宽比结构进行有效检测。

此外，本发明提供的光学检测装置中，光源10和孔径限制组件11之间还可以具有第一透镜组12，该第一透镜组12用于对光源10出射的探测光进行扩束整形等。光源模组1和投射单元2之间还具有第一分光器件13，用于将光源模组1出射的探测光反射至投射单元2中的投射器件上，将投射器件出射的探测光信号透射至接收单元3。第一分光器件13和接收单元3之间还具有第二透镜组5，第二透镜组5用于将第一分光器件13投射的探测光信号会聚至接收单元3中的接收器件上。待测物4底部还具有承载台6，该承载台6为电动移动平台，可以带动待测物4沿X轴、Y轴和Z轴移动。

可选地，本实施例中的光学检测装置还包括第一移动装置，第一移动装置用于控制孔径限制组件11进出光源10的出射光路。

进一步地，本实施例中的光学检测装置还包括控制器，控制器用于根据接收单元3预先获得的待测物4的图像信息，判断待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构，若是，向第一移动装置发送第一控制指令，控制第一移动装置带动孔径限制组件进入光源10的出射光路。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，控制器还可以根据预先存储的待测物4的结构数据，判断待测物4的待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构。其中，本发明实施例中的特定检测结构包括高深宽比结构，但，并不仅限于此。

可选地，投射单元2中的投射器件为物镜；孔径限制组件11包括第一光阑，当孔径限制组件11位于光源10的出射光路时，第一光阑位于物镜的入射光瞳处；或者，孔径限制组件11包括第一光阑和匹配透镜，当孔径限制组件11位于光源10的出射光路时，匹配透镜用于使第一光阑经匹配透镜成的像位于物镜的入射光瞳处。

可选地，本实施例中的孔径限制组件11包括第一光阑，当孔径限制组件11位于光源10的出射光路上时，第一光阑位于物镜的入射光瞳处，且通孔的中心轴与物镜的光轴重合或近似重合。

当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，第一光阑可以不位于物镜的入射光瞳处，此时，需要匹配透镜使第一光阑经匹配透镜成的像位于物镜的入射光瞳处。也就是说，本发明实施例中的孔径限制组件11可以包括第一光阑、位于第一光阑朝向物镜一侧的匹配透镜和控制组件；当孔径限制组件11位于光源的出射光路时，匹配透镜用于使第一光阑经匹配透镜成的像位于物镜的入射光瞳处。

其中，第一光阑为中心具有通孔的光阑，可选地，通孔的直径在1mm～10mm的范围内，此外，光阑的形状、尺寸以及通孔的形状和尺寸可以根据实际需要进行设定，本发明并不仅限于此。

本发明的一个实施例中，参考图2，先将孔径限制组件11移出光源10的出射光路，然后通过承载台6带动待测物4移动，找到待测物4的待测区，然后令光源10出射探测光，投射单元2中的投射器件将光源10出射的探测光投射至待测物4的待测区，收集待测物4的反射光并出射检测信号光，接收单元3根据检测信号光，获得待测物4的图像信息，该图像信息包括待测区内待测物4上的光刻胶、金属层等关键部位的横向尺寸信息；

然后，孔径限制组件11的控制器根据该图像信息，判断待测物4的待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构，并在待测区具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11进入光源10的出射光路，对光源10发出的探测光的口径进行限制，在待测区不具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11不进入光源10的出射光路。

之后，投射单元2中的投射器件将光源10或控制孔径限制组件11出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光并出射检测信号光，接收单元3根据检测信号光获得待测物4的结构信息，该结构信息包括三维坐标信息和膜层厚度信息等。

本实施例中，所述检测区的个数为多个，相邻检测区相互接触或不接触。

重复上述步骤，直至待测物4的所有区域都检测完成。

基于此，本发明实施例提供的光学检测装置不仅可以通过光源10、投射单元2和接收单元3获得待测物4的结构信息，而且可以通过光源10、孔径限制组件11、投射单元2和接收单元3对待测物4待测区的特定检测结构如高深宽比结构进行有效检测，还不会影响无特定检测结构如高深宽比结构的区域的检测结果和检测速度，且具有结构简单等优点。需要说明的是，本发明实施例提供的光学检测装置可以对深度和宽度比大于20的高深宽比结构进行有效检测。

在本发明的一个实施例中，投射单元2包括至少两个投射器件和切换器件20；切换器件20用于对光源模组1的出射光路上的投射器件进行切换，即将相应的投射器件切换至光源模组1的出射光路上，其中，不同的投射器件出射的检测信号光不同。可选地，切换器件20为物镜转换器。

具体地，如图4所示，至少两个投射器件包括第一投射器件21和第二投射器件22。第一投射器件21用于将光源模组1出射的部分探测光投射至待测物4的表面，使部分探测光产生参考光，收集探测光经待测物4的反射光，使反射光与参考光发生干涉，并将干涉光出射至接收单元3，干涉光为第一投射器件21出射的检测信号光，参考光为入射到第一投射器件21中的部分探测光；第二投射器件22用于将光源模组1出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光，将反射光出射至接收单元3，反射光为第二投射器件22出射的检测信号光。

基于此，结构信息包括待测物的三维坐标信息，接收单元3至少包括第一接收器件31；第一接收器件31根据第一投射器件21出射的检测信号光生成待测物的三维坐标信息，根据第二投射器件22出射的检测信号光生成待测物的图像信息。

其中，第二投射器件22为成像物镜；第一投射器件21为干涉物镜。第一接收器件31为图像传感器，例如CCD图像传感器或CMOS图像传感器。

或者，如图5所示，干涉物镜包括依次设置在光路上的会聚透镜211、支撑板212、参考板213、补偿板214和第一分束板215；其中，会聚透镜211用于将探测光会聚至支撑板212；探测光经过支撑板212和补偿板214透射后到达第一分束板215，被第一分束板215反射的光线为参考光，被第一分束板215透射的光线为入射到待测物4的探测光；参考光透过补偿板214后依次被参考板213和第一分束板215反射，与被待测物4反射的反射光形成干涉光。补偿板214用于对参考光和探测光进行相位补偿，以使参考光和探测光满足干涉条件。

需要说明的是，干涉物镜通常包括会聚透镜和设置于会聚透镜与待测物4之间的干涉头构成，所述干涉头的结构与图5所示的支撑板212、补偿板214和第一分束板215的结构相似或相同。本申请对第一投射器件21的具体结构和实现方式并不做限定，具体视实际情况而定。

图4所示的光学检测装置，先将孔径限制组件11移出光源10的出射光路，切换器件20将第二投射器件22切换入光源10的出射光路，然后通过承载台6带动待测物4移动，找到待测物4的待测区，然后令光源10出射探测光，第二投射器件22将光源10出射的探测光投射至待测物4的待测区，收集待测物4的反射光并出射该反射光，第一接收器件31根据该反射光，获得待测物4的图像信息，该图像信息包括待测区内待测物4上待测结构的位置和横向尺寸信息；所述待测结构包括：光刻胶、金属层和硅通孔中一者或多者。

然后，孔径限制组件11的控制器根据该图像信息，判断待测物4的待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构，并在待测区具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11进入光源10的出射光路，对光源10发出的探测光的口径进行限制；对光源10发出的探测光的口径进行限制之后，获取所述特定检测结构的结构信息。在待测区不具有特定检测结构如高深宽比结构时或者对待测区除特定结构之外的其他结构进行检测时，控制孔径限制组件11不进入光源10的出射光路。

之后，切换器件20将第一投射器件21切换入光源10的出射光路，第一投射器件21将光源10或孔径限制组件11出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光使反射光与参考光发生干涉，并将干涉光出射至第一接收器件31，第一接收器件31根据干涉光获得待测物4的三维坐标信息。

重复上述步骤，直至待测物4的所有区域都检测完成。

需要说明的是，在对待测物4进行三维坐标信息检测时，需要在检测过程中不断改变待测物4与第一投射器件21之间的距离，以根据获得干涉信息获得图案不断变化的干涉条纹。第一接收器件31得到的干涉图案也将随着检测过程中的距离变化呈现震荡式波动，干涉条纹亮度峰值即为检测位置的相对高度值，从而可以通过对比不同位置相对高度值得到所需要的检测区域的高度分布。

在此基础上，如图6所示，结构信息还包括待测区中膜层的厚度信息，接收单元3还包括第二接收器件32。第二接收器件32根据第二投射器件22出射的检测信号光获得待测物4表面膜层的厚度信息。可选地，第二接收器件32为光谱仪，该光谱仪的入光口具有第二光阑33，第二光阑33用于对进入光谱仪的出射光的口径进行限制。

图6所示的装置中，获得待测物4的图像信息后，孔径限制组件11根据该图像信息，判断待测物4的待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构之后，第二投射器件22将光源10或孔径限制组件出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光，并将反射光出射至第二接收器件32，第二接收器件32根据反射光获得待测物4的膜层的厚度信息；

之后，切换器件20将第一投射器件21移入光源10的出射光路，第一投射器件21将光源10或孔径限制组件11出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光使反射光与参考光发生干涉，并将干涉光出射至第一接收器件31，第一接收器件31根据干涉光获得待测物4的三维坐标信息。

重复上述步骤，直至获得待测物4的所有待测区表面膜层的厚度信息和三维坐标信息。

本实施例中，是通过第二投射器件22和第一接收器件31获取的图像信息，即通过成像透镜和图像传感器获得的待测物的图像信息。

在本发明的另一实施例中，如图7所示，投射单元2包括一个投射器件23，该投射器件23在收集待测物4的反射光后，将反射光出射至接收单元3，反射光为投射器件23出射的检测信号光。

所述结构信息包括待测物待测区膜层的厚度信息；

接收单元3包括第一接收器件31和第二接收器件32；第一接收器件31根据检测信号光获得待测物4的图像信息；第二接收器件32根据检测信号光获得待测物4的膜层厚度信息。

可选地，投射器件23为成像物镜。第一接收器件31为图像传感器，例如CCD图像传感器或CMOS图像传感器。第二接收器件32为光谱仪。

图7所示的装置中，先将孔径限制组件11移出光源10的出射光路，通过承载台6带动待测物4移动，找到待测物4的待测区，然后令光源10出射探测光，投射器件23将光源10出射的探测光投射至待测物4的待测区，收集待测物4的反射光并出射该反射光，第二接收器件32根据该反射光，获得待测物4的图像信息，该图像信息包括待测区内待测物4上待测结构的位置和横向尺寸信息；所述待测结构包括：光刻胶、金属层和硅通孔中一者或多者；

然后，孔径限制组件11根据该图像信息，判断待测物4的待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构，并在待测区具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11进入光源10的出射光路，对光源10发出的探测光的口径进行限制，在待测区不具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11不进入光源10的出射光路。

之后，投射器件23将光源10或孔径限制组件11出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光，并将反射光出射至第二接收器件32，第二接收器件32根据反射光获得待测物4的膜层厚度信息；并重复上述步骤，直至获得待测物4的所有待测物的膜层的厚度信息。

需要说明的是，当接收单元3包括第一接收器件31和第二接收器件32时，光学检测装置还包括第二分光器件7，第二分光器件7将部分检测信号光透射至第一接收器件31，将部分检测信号光反射至第二接收器件32。

可选地，第一分光器件13和第二分光器件7都为半反半透镜。

需要说明的是，当透射单元2具有切换装置20时，在对待测物4进行检测的过程中，可以通过切换装置20对第一投射器件21和第二投射器件22的切换，实现对待测物4的三维形貌和膜层厚度的检测，在这个过程中无需将待测物4在检测装置之间转移，不仅避免了在转移待测物4的过程中可能造成的污染，降低了待测物4在检测过程中被污染的概率，而且无需重复进行待测物4的待测区的确定，提升了待测物4的检测速度。

本发明实施例所提供的光学检测装置，不仅可以获得待测物的结构信息和图像信息，而且可以根据图像信息确定待测物的待测区是否具有特定检测结构及其位置，并根据位置对特定检测结构进行结构检测，还可以通过孔径限制组件对光源发出的探测光的口径进行限制，以阻挡与待测物的法线方向夹角较大的部分光线，使光沿待测物的法线方向或与法线方向成小角度的方向入射到待测物的待测区，对待测区的特定检测结构进行有效检测。

本发明实施例还提供了一种光学检测方法，如图8所示，包括：

S801：获取待测物的待测区的图像信息；

S802：根据图像信息判断待测物待测区中是否具有特定检测结构；

S803：对待测物进行检测处理；检测处理步骤包括：当待测物具有特定检测结构时，对待测区进行特定检测，特定检测的步骤包括：向待测区发射第一探测光，并对第一探测光的口径进行限制，以阻挡与待测物的法线方向夹角较大的部分光线；对第一探测光进行限制之后，获取特定检测结构的结构信息。

其中，特定检测结构包括高深宽比结构，可选地，高深宽比结构的深宽比大于20。

可选地，本发明实施例提供的光学检测方法，所述待测物包括多个待测区；

对所述待测物进行检测处理之前，光学检测方法的步骤还包括：重复获取所述图像信息和判断所述待测区中是否具有特定检测结构的步骤；

所述特定检测的步骤还包括：根据所述图像信息获取特定结构的位置信息；

根据所述位置信息获取所述特定结构的结构信息；

或者，所述光学检测方法包括重复获取待测物的待测区的图像信息至检测处理的步骤；

在获取前一待测区的图像信息后，获取下一待测区的图像信息之前，根据前一待测区的图像信息判断所述待测区中是否具有特定检测结构；在所述前一待测区具有特定检测结构时，对前一待测区进行特定检测。

也就是说，在本发明的一个实施例中，可以先获得待测物的待测区的图像信息，之后再判断待测区中是否具有特定检测结构，并在确定有特定检测结构时，获得其位置信息，重复这两个步骤，直到获取所有待测区的特定检测结构的位置信息，之后根据所述位置信息获取所述特定检测结构的结构信息。

在本发明的另一个实施例中，可以获取一个待测区的图像信息，并在获取该待测区的图像信息后，根据该待测区的图像信息判断该待测区中是否具有特定检测结构，并在该待测区具有特定检测结构时，对该待测区进行特定检测。然后，再获取下一个待测区的图像信息，并重复后续步骤。

可选地，本发明实施例提供的光学检测方法，可以应用于上述任一实施例提供的光学检测装置，所述探测光包括所述第一探测光或第二探测光，则获取待测物的待测区的图像信息的步骤包括：

光源发射第二探测光；

所述投射器件将所述第二探测光投射至所述待测物的表面，并收集探测光经所述待测物的反射光并出射检测信号光；

所述接收单元接收所述检测信号光，并根据所述检测信号光，获得所述待测物待测区的图像信息；

其中，所述特定检测的步骤还包括：

获取所述特定检测结构的结构信息的步骤包括：

所述投射器件收集所述第一探测光经特定检测结构反射形成的检测信号光；

所述接收单元根据所述检测信号光获取特定检测结构的结构信息。

当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，还可以通过其他装置或设备获得待测物的图像信息，在其他实施例中，可以通过孔径限制组件的控制器根据图像信息判断待测物待测区中是否具有特定检测结构，或者，通过人工根据图像信息判断待测物待测区中是否具有特定检测结构。

进一步地，对第一探测光的口径进行限制，包括：

孔径限制组件进入光源的出射光路，以对第一探测光的口径进行限制。

进一步地，投射单元包括第一投射器件、第二投射器件和切换器件，将所述探测光投射至所述待测物的表面之前，获取所述图像信息的步骤包括：使所述第二投射器件进入所述光源的出射光路；

所述特定检测的步骤还包括：通过所述切换器件使所述第一投射器件进入所述光源的出射光路中，并使所述第二投射器件移出所述光源的出射。

进一步地，接收单元包括第一接收器件和第二接收器件，所述投射单元包括第二投射器件，所述结构信息包括膜层厚度信息时，

通过所述第二投射器件将所述第二探测光投射至所述待测物的表面，并收集第二探测光经所述待测物的反射光并出射检测信号光；通过所述第一接收器件接收所述检测信号光，并根据所述检测信号光，获得所述待测物待测区的图像信息；

通过所述第二投射器件收集第一探测光经特定检测结构反射形成的检测信号光；通过所述第二接收器件获取所述特定检测结构的膜层厚度信息。

本发明一个实施例中，参考图2，光学检测的具体过程为：

先将孔径限制组件11移出光源10的出射光路，然后通过承载台6带动待测物4移动，找到待测物4的待测区，然后令光源10出射第二探测光，投射单元2中的投射器件将光源10出射的第二探测光投射至待测物4的待测区，收集待测物4的反射光并出射检测信号光，接收单元3根据检测信号光，获得待测物4的图像信息，该图像信息包括待测区内待测物4上待测结构的位置和横向尺寸信息；所述待测结构包括：光刻胶、金属层和硅通孔中一者或多者；

然后，孔径限制组件11的控制器根据该图像信息，判断待测物4的待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构，并在待测区具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11进入光源10的出射光路，对光源10发出的第一探测光的口径进行限制，并在对第一探测光进行限制之后，获取所述特定检测结构如高深宽比结构的结构信息。

在待测区不具有特定检测结构如高深宽比结构时或者对待测区除特定结构之外的其他结构进行检测时，控制孔径限制组件11不进入光源10的出射光路。

之后，投射单元2中的投射器件将光源10或控制孔径限制组件11出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光并出射检测信号光，接收单元3根据检测信号光获得待测物4的结构信息，该结构信息包括三维坐标信息和厚度信息等。

重复上述步骤，直至待测物4的所有区域都检测完成。

在本发明的另一个实施例中，参考图4，光学检测的具体过程为：

先将孔径限制组件11移出光源10的出射光路，切换器件20将第二投射器件22切换入光源10的出射光路，然后通过承载台6带动待测物4移动，找到待测物4的待测区，然后令光源10出射第二探测光，第二投射器件22将光源10出射的第二探测光投射至待测物4的待测区，收集待测物4的反射光并出射该反射光，第一接收器件31根据该反射光，获得待测物4的图像信息，该图像信息包括待测区内待测物4上待测结构的位置和横向尺寸信息；所述待测结构包括：光刻胶、金属层和硅通孔中一者或多者；

然后，孔径限制组件11的控制器根据该图像信息，判断待测物4的待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构，并在待测区具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11进入光源10的出射光路，对光源10发出的第一探测光的口径进行限制，并在对第一探测光进行限制之后，获取所述特定检测结构如高深宽比结构的结构信息。

在待测区不具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11不进入光源10的出射光路。

之后，切换器件20将第一投射器件21切换入光源10的出射光路，第一投射器件21将光源10或孔径限制组件11出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光使反射光与参考光发生干涉，并将干涉光出射至第一接收器件31，第一接收器件31根据干涉光获得待测物4的三维坐标信息。

重复上述步骤，直至待测物4的所有区域都检测完成。

在本发明的另一个实施例中，参考图6，获得待测物4的图像信息后，孔径限制组件11根据该图像信息，判断待测物4的待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构并获取所述特定检测结构如高深宽比结构的结构信息之后，第二投射器件22将光源10出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光，并将反射光出射至第二接收器件32，第二接收器件32根据反射光获得待测物4的膜层的厚度信息；

之后，切换器件20将第一投射器件21移入光源10的出射光路，第一投射器件21将光源10或孔径限制组件11出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光使反射光与参考光发生干涉，并将干涉光出射至第一接收器件31，第一接收器件31根据干涉光获得待测物4的三维坐标信息。并重复上述步骤，直至获得待测物4的所有区域的膜层的厚度信息和三维坐标信息。

在本发明的另一个实施例中，参考图7，先将孔径限制组件11移出光源10的出射光路，通过承载台6带动待测物4移动，找到待测物4的待测区，然后令光源10出射第二探测光，投射器件23将光源10出射的第二探测光投射至待测物4的待测区，收集待测物4的反射光并出射该反射光，第二接收器件32根据该反射光，获得待测物4的图像信息，该图像信息包括待测区内待测物4上待测结构的位置和横向尺寸信息；所述待测结构包括：光刻胶、金属层和硅通孔中一者或多者；

然后，孔径限制组件11根据该图像信息，判断待测物4的待测区是否具有特定检测结构如高深宽比结构，并在待测区具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11进入光源10的出射光路，对光源10发出的第一探测光的口径进行限制，并在对第一探测光进行限制之后，获取所述特定检测结构如高深宽比结构的结构信息。在待测区不具有特定检测结构如高深宽比结构时，控制孔径限制组件11不进入光源10的出射光路。

之后，投射器件23将光源10或孔径限制组件11出射的探测光投射至待测物4的表面，收集待测物4的反射光，并将反射光出射至第二接收器件32，第二接收器件32根据反射光获得待测物4的膜层厚度信息；并重复上述步骤，直至获得待测物4的所有区域的膜层厚度信息。

本发明实施例所提供的光学检测方法，不仅可以获得待测物的结构信息和图像信息，而且可以根据图像信息确定待测物的待测区是否具有特定检测结构及其位置，并根据位置对特定检测结构进行结构检测，还可以通过孔径限制组件对光源发出的探测光的口径进行限制，以阻挡与待测物的法线方向夹角较大的部分光线，使光沿待测物的法线方向或与法线方向成小角度的方向入射到待测物的待测区，对待测区的特定检测结构进行有效检测。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

1.一种光学检测装置，其特征在于，包括光源模组、投射单元和接收单元，所述光源模组包括光源、孔径限制组件和控制器；

所述光源用于出射探测光；

所述孔径限制组件用于进出所述光源的出射光路，并在进入所述光源的出射光路时，对所述光源发出的探测光的口径进行限制，以阻挡与待测物的法线方向夹角较大的部分光线；

所述投射单元包括至少一个投射器件，所述投射器件用于将所述光源模组出射的探测光投射至所述待测物的表面，收集所述待测物的反射光并出射检测信号光；

所述接收单元用于接收所述检测信号光，并根据所述检测信号光，获得所述待测物待测区的图像信息和结构信息；

所述控制器用于根据所述图像信息，判断所述待测物的待测区中是否具有特定检测结构，若是，控制所述孔径限制组件进入所述光源的出射光路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第一移动装置；

所述第一移动装置用于控制所述孔径限制组件进出所述光源的出射光路。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述投射器件为物镜；

所述孔径限制组件包括第一光阑，当所述孔径限制组件位于所述光源的出射光路时，所述第一光阑位于所述物镜的入射光瞳处；

或者，所述孔径限制组件包括第一光阑和匹配透镜，当所述孔径限制组件位于所述光源的出射光路时，所述匹配透镜用于使所述第一光阑经匹配透镜成的像位于所述物镜的入射光瞳处。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制器用于根据所述图像信息，判断所述待测物的待测区中是否具有特定检测结构，若是，向所述第一移动装置发送第一控制指令，控制所述第一移动装置带动所述孔径限制组件进入所述光源的出射光路。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述特定检测结构包括高深宽比结构。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述投射单元包括切换器件和至少两个投射器件；

所述切换器件用于对所述光源模组的出射光路上的投射器件进行切换，其中，不同的投射器件出射的检测信号光不同。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述至少两个投射器件包括第一投射器件和第二投射器件；

所述第一投射器件用于将所述光源模组出射的部分探测光投射至所述待测物的表面，使部分探测光产生参考光，并收集探测光经所述待测物的反射光，使所述反射光与参考光发生干涉，并将干涉光出射至所述接收单元，所述干涉光为所述第一投射器件出射的检测信号光；

所述第二投射器件用于将所述光源模组出射的探测光投射至所述待测物的表面，收集所述待测物的反射光，并将所述反射光出射至所述接收单元，所述反射光为所述第二投射器件出射的检测信号光。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述结构信息包括待测物的三维坐标信息，所述接收单元包括第一接收器件；

所述第一接收器件用于根据所述第一投射器件出射的检测信号光生成所述待测物的三维坐标信息，根据所述第二投射器件出射的检测信号光生成所述待测物的图像信息。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述结构信息还包括待测区中膜层的厚度信息，所述接收单元还包括第二接收器件；

所述第二接收器件根据所述第二投射器件出射的检测信号光，获得所述待测物待测区中膜层的厚度信息。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一投射器件为干涉物镜；所述第二投射器件为成像物镜；所述第一接收器件包括图像传感器。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述投射单元包括一个投射器件，所述投射器件用于在收集所述待测物的反射光后，将所述反射光出射至所述接收单元，所述反射光为所述投射器件出射的检测信号光；

所述结构信息包括待测物待测区膜层的厚度信息；

所述接收单元包括第一接收器件和第二接收器件；

所述第一接收器件用于根据所述检测信号光，获得所述待测物的图像信息；

所述第二接收器件用于根据所述检测信号光，获得所述待测物的膜层的厚度信息。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述投射器件为成像物镜；所述第一接收器件为图像传感器；所述第二接收器件为光谱仪。

13.一种光学检测方法，其特征在于，包括：

获取待测物的待测区的图像信息；

根据所述图像信息判断所述待测区中是否具有特定检测结构；

对所述待测物进行检测处理；

所述检测处理步骤包括：

当所述待测物具有特定检测结构时，对所述待测区进行特定检测，所述特定检测的步骤包括：向所述待测区发射第一探测光，并使孔径限制组件进入光源的出射光路，以对第一探测光的口径进行限制，以阻挡与所述待测物的法线方向夹角较大的部分光线；对所述第一探测光进行限制之后，获取所述特定检测结构的结构信息。

14.根据权利要求13所述的光学检测方法，其特征在于，所述待测物包括多个待测区；

对所述待测物进行检测处理之前，光学检测方法的步骤还包括：重复获取所述图像信息和判断所述待测区中是否具有特定检测结构的步骤；

所述特定检测的步骤还包括：根据所述图像信息获取特定检测结构的位置信息；

根据所述位置信息获取所述特定检测结构的结构信息；

或者，所述光学检测方法包括重复获取待测物的待测区的图像信息至检测处理的步骤；

在获取前一待测区的图像信息后，获取下一待测区的图像信息之前，根据前一待测区的图像信息判断所述待测区中是否具有特定检测结构；在所述前一待测区具有特定检测结构时，对前一待测区进行特定检测。

15.根据权利要求13所述的光学检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至12任意一项所述的光学检测装置，所述探测光包括所述第一探测光或第二探测光，获取待测物的待测区的图像信息的步骤包括：

所述光源发射第二探测光；

所述投射器件将所述第二探测光投射至所述待测物的表面，并收集探测光经所述待测物的反射光并出射检测信号光；

所述接收单元接收所述检测信号光，并根据所述检测信号光，获得所述待测物待测区的图像信息；

所述特定检测的步骤还包括：

获取所述特定检测结构的结构信息的步骤包括：

所述投射器件收集所述第一探测光经特定检测结构反射形成的检测信号光；

所述接收单元根据所述检测信号光获取特定检测结构的结构信息。

16.根据权利要求15所述的光学检测方法，其特征在于，所述投射单元包括第一投射器件、第二投射器件和切换器件；

将所述探测光投射至所述待测物的表面之前，获取所述图像信息的步骤包括：使所述第二投射器件进入所述光源的出射光路；

所述特定检测的步骤还包括：通过所述切换器件使所述第一投射器件进入所述光源的出射光路中，并使所述第二投射器件移出所述光源的出射。

17.根据权利要求15所述的光学检测方法，其特征在于，所述接收单元包括第一接收器件和第二接收器件，所述投射单元包括第二投射器件，所述结构信息包括厚度信息时，

通过所述第二投射器件将所述第二探测光投射至所述待测物的表面，并收集第二探测光经所述待测物的反射光并出射检测信号光；通过所述第一接收器件接收所述检测信号光，并根据所述检测信号光，获得所述待测物待测区的图像信息；

通过所述第二投射器件收集第一探测光经特定检测结构反射形成的检测信号光；通过所述第二接收器件获取所述特定检测结构膜层的厚度信息。

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