CN111638226B - 检测方法、图像处理器以及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明技术方案公开了一种检测方法、图像处理器以及检测系统，本发明技术方案可以根据所述目标区域中目标像素的分布以及位置确定所述待测目标在所述待测部件中的位置以及形状，还可以根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，可以准确计算大尺寸缺陷的尺寸。

Description

检测方法、图像处理器以及检测系统

技术领域

本发明涉及尺寸检测技术领域，更具体的说，涉及一种检测方法、图像处理器以及检测系统。

背景技术

晶圆缺陷检测是指检测晶圆中是否存在凹槽、颗粒、划痕等缺陷以及缺陷位置和尺寸。晶圆缺陷检测应用十分广泛：一方面，做为芯片基底，晶圆上存在缺陷将可能导致上面制作的昂贵工艺失效，因此晶圆生产方常进行缺陷检测，确保晶圆产品的表面瑕疵率满足芯片制造的相关指标要求；晶圆使用方也需要在使用前确定晶圆的干净程度能保证产品合格率；另一方面，由于半导体加工对加工过程中附加污染控制十分严格，而直接监测加工过程中附加污染难度较大，人们常插入专门用于监测污染的控片(为晶圆裸片)共同进入流片工序，再通过检测各工序前后的控片缺陷情况，通过晶圆裸片加工前后缺陷对比，来反映各工序的污染情况，以便及时发现设备硬件或设备工艺中的各种污染因素，确保所产半导体设备的污染率满足芯片制造的相关指标要求。

目前常用晶圆缺陷检测方法的主要包括电子束扫描检测和光学检测两大类，其中电子束检测是基于电子波与被测样品散射作用的一种成像测量方式，得益于电子波的极端波长，电子束检测在测量精度方面具有巨大的优势，分辨率可达到1-2纳米，然而电子束检测所需的时间较长，且检测过程需要高真空环境，通常只能用来对少数关键电路环节抽样检查，无法用于全面质量监控。光学检测是利用光与芯片相互作用实现检测的方法的总称，包括光散射法、光学成像法、光干涉检测等。与电子束检测相比，光学检测方法的测量精度较低，但具有检测速度快、无附加污染的特点，可实现在线检测，这也就决定了光学检测方法在芯片生产过程质量监控领域具有巨大优势。

基于光散射法的光散射技术是目前广泛采用的光学晶圆缺陷检测方法，它的基本原理是收集缺陷的散射光并通过光强判断照明位置缺陷尺寸，并利用扫描的方式完成对整片晶圆或者晶圆指定区域检测。现有光散射技术在检测大尺寸缺陷时，若缺陷尺寸大于一定阈值，探测器信号达到饱和功率，无法通过探测功率强度判断缺陷准确尺寸。

发明内容

为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种检测方法、图像处理器以及检测系统，可以准确计算大尺寸缺陷的尺寸。

为了实现上述目的，本发明技术方案提供如下技术方案：

一种检测方法，所述检测方法包括：

获取待测部件的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素图像；

根据各像素图像的灰度值确定所述像素图像是否为目标像素图像，所述目标像素图像为所述待测部件中待测目标的图像；

当所述待处理图像中具有目标像素图像时，对目标像素图像进行聚类处理，获取目标区域，所述目标区域包括一个目标像素图像或多个相邻的目标像素图像；

根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

优选的，在上述检测方法中，所述根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，包括：当所述目标区域中具有灰度值大于或等于饱和灰度值的目标像素图像时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；否则，至少根据所述目标区域中目标像素图像的数量或者目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

优选的，在上述检测方法中，所述获取待测部件的待处理图像，包括：

通过光探测装置探测所述待测部件返回的信号光，并根据所述信号光获取所述待处理图像；

其中，当所述信号光到达所述光探测装置的饱和光强值时，像素图像具有第一灰度值，所述饱和灰度值小于或等于第一灰度值。

优选的，在上述检测方法中，所述至少根据所述目标区域中目标像素图像的数量或者目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，包括：

获取标准数量阈值；

当所述目标区域中目标像素图像的个数大于或等于所述标准数量阈值时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；

否则，至少根据目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

优选的，在上述检测方法中，所述至少根据目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，包括：

当所述目标区域中目标像素图像的个数为1时，根据目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸；

当所述目标区域中目标像素图像的个数大于1时，分别根据所述目标区域中目标像素图像的数量及目标像素图像的灰度值获取所述待测目标的第一尺寸和第二尺寸，当第一尺寸小于第二尺寸时，取第一尺寸作为所述待测目标的尺寸；否则，以所述第二尺寸作为所述待测目标的尺寸。

优选的，在上述检测方法中，所述获取标准数量阈值，包括：

获取多个已知尺寸的标准目标的图像；

设置多个预设数量阈值；

分别基于所述预设数量阈值，确定所述标准目标的计算尺寸；

选取与所述标准目标的已知尺寸的误差最小的计算尺寸对应的预设数量阈值，将该预设数量阈值作为所述标准数量阈值。

优选的，在上述检测方法中，根据所述目标区域中目标像素图像的数量确定所述待测目标的尺寸的方法包括：

设置灰度阈值；

确定所述目标区域中灰度值大于或等于所述灰度阈值的目标像素图像的个数；

根据灰度值大于或等于所述灰度阈值的目标像素图像的个数，获取所述待测目标的尺寸。

优选的，在上述检测方法中，当所述信号光到达所述光探测装置的饱和光强值时，像素图像具有第一灰度值；所述灰度阈值小于或等于所述第一灰度值。

优选的，在上述检测方法中，所述根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸的步骤包括：

获取所述目标区域中目标像素图像的数量，作为目标数量；

设置数量阈值；

当所述目标数量为1时，根据所述目标区域中目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸；

当所述目标数量不为1时，对所述目标数量和数量阈值进行比较；

当所述目标数量大于或等于所述数量阈值时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；

否则，使目标像素图像的灰度值与所述饱和灰度值比较，当目标像素图像的灰度值大于或等于所述饱和灰度值时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；当目标像素图像的灰度值小于所述饱和灰度值时，分别根据所述目标区域中目标像素图像的数量及目标像素图像的灰度值获取所述待测目标的第一尺寸和第二尺寸，当第一尺寸小于第二尺寸时，取第一尺寸作为待测目标的尺寸；否则，以所述第二尺寸作为待测目标的尺寸。

优选的，在上述检测方法中，所述数量阈值为2-8。

优选的，在上述检测方法中，所述根据各像素的灰度值确定所述像素图像是否为目标像素图像，包括：

判断所述像素图像的灰度值是否大于设定阈值；

如果是，则所述像素图像为目标像素图像。

优选的，在上述检测方法中，所述目标像素图像为缺陷的图像中的像素。

本发明还提供了一种用于执行上述任一项所述检测方法的图像处理器，所述图像处理器包括：

获取模块，所述获取模块用于获取待测部件的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素图像；

确定模块，所述确定模块用于根据各像素图像的灰度值确定所述像素图像是否为目标像素图像，所述目标像素图像为所述待测部件中待测目标的图像；

处理模块，所述处理模块用于当所述待处理图像中具有目标像素图像时，对目标像素图像进行聚类处理，获取目标区域，所述目标区域包括一个目标像素图像或多个相邻的目标像素图像，根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

本发明还提供了一种检测系统，所述检测系统包括：

光源装置，用于出射照明光，照明光经待测部件散射形成散射信号光；

光收集探测装置，所述光收集探测装置用于收集指定角度散射信号光，并根据所述散射信号光的强度形成待处理图像；

上位机，所述上位机包括上述处理器。

优选的，在上述检测系统中，所述光收集探测装置包括光收集装置以及光探测装置，所述光收集装置用于收集待检测部件散射的指定角度的散射信号光；所述指定角度为一个或多个，所述光探测装置用于检测所述散射信号光的强度。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的检测方法、图像处理器以及检测系统中，可以根据所述目标区域中目标像素的分布以及位置确定所述待测目标在所述待测部件中的位置以及形状，还可以根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，可以准确计算大尺寸缺陷的尺寸。

当所述检测方法用于晶圆缺陷检测时，待测晶圆作为待测部件，如果其表面存在缺陷，缺陷作为待测目标，通过照明光对待测晶圆进行扫描，形成待测晶圆的待处理图像，可以基于像素图像的灰度值与设定阈值的比较结果，确定所述像素图像是否为目标像素图像，目标像素图像对应区域存在缺陷，当存在目标像素时，根据目标像素图像数量以及目标像素图像对应的灰度值确定缺陷的尺寸，该方法用于晶圆缺陷检测时，是一种基于光散射法测量晶圆缺陷的方案，克服了现有光散射法无法检测大尺寸缺陷的问题，避免了由于散射光达到光探测装置(如光电探测器)饱和输出功率导致的无法准确确定大尺寸缺陷尺寸的问题。

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为本发明实施例提供的一种晶圆缺陷检测方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种待测目标尺寸确定方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种像素图像分布示意图；

图4为本发明实施例提供的一种图像处理器的结果示意图；

图5为本发明实施例提供的一种晶圆缺陷检测系统的结构示意图。

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。

由于衍射极限限制，只能对缺陷尺寸大于成像光波长一半的结构清楚成像，远远达不到颗粒缺陷检测需求，故散射技术在检测灵敏度上具有较大优势。然而光散射技术在检测大尺寸缺陷时具有困难：当颗粒缺陷尺寸大于一定尺寸(如几十微米)，会导致光探测装置接收到的散射光达到饱和，信号光强增加依然得到相同的电信号，因此只能知道这个缺陷大于某个尺寸，无法探知其具体尺寸。

为了解决上述问题，一种方式是：在颗粒缺陷散射光相对较弱的小角度方向进行单独的信号光收集，并加入衰减片对信号光进行衰减，实现大缺陷尺寸的有效测量。然而该方法增加检测光路及检测硬件的复杂程度，晶圆上方空间有限，增加探测通道会增加空间布局压力，也会增加设备成本。

基于上述问题，本发明实施例技术方案提供了一种检测方法、图像处理器以及检测系统，可以根据所述目标区域中目标像素的分布以及位置确定所述待测目标在所述待测部件中的位置以及形状，还可以根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，可以准确计算大尺寸缺陷的尺寸。

本发明是实施例技术方案可以用于晶圆缺陷检测，是一种基于散射法进行晶圆缺陷检测的方案，当缺陷尺寸较大(微米及以上)时会产生信号饱和现象，无法通过散射光强判断缺陷具体尺寸。针对大尺寸缺陷，本发明实施例提出根据缺目标像素图像数量，光收集探测装置对应的光学可分辨尺寸以及目标像素图像对应的灰度值，判断缺陷尺寸的方案，增加基于散射法进行晶圆缺陷检测方法缺陷尺寸判断上限。本发明实施例技术方案通过信号扫描后的数据处理，得到大缺陷尺寸，具有成本低、快速、能实现任意大尺寸缺陷尺寸测量的优点，该方法能实现大缺陷尺寸的自动光学检测。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种检测方法的方法流程图，所述检测方法可以用于晶圆缺陷检测，所述检测方法包括。

步骤S11：获取待测部件的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素图像。

所述待测部件可以为待测晶圆。通过照明光对待测晶圆进行扫描，例如通过光源装置对所述待测晶圆进行点扫描或是线扫描。

该步骤中，形成待处理图像的方法包括：根据所述照明光在所述待测部件表面的扫描轨迹以及待测部件表面照明光斑分布方式将所述待测部件划分为多个不同区域，每个所述区域对应一个所述像素图像；根据所述信号探测通道收集非反射光角度的散射信号光，以形成待处理图像，所述待处理图像包括多个阵列排布的所述像素图像。

可以根据获取的所述待测晶圆不同区域对应像素图像的灰度值，形成待处理图像。

该晶圆缺陷检测方法通过光收集探测装置收集指定角度散射信号光，并检测所述散射信号光的强度。一种实施方式中，所述光收集探测装置可以包括用于收集指定角度散射信号光的光收集装置(如可以为收集透镜组)以及用于检测所述散射信号光强度的光探测装置(如可以为光电探测器组)，通过光探测装置可以检测散射信号光的信号强度，基于所述信号强度的处理，可以得到对应的灰度值，此时，可以根据扫描路径以及光探测装置得到的时序强度序列确定所述待处理图像。

步骤S12：根据各像素图像的灰度值确定所述像素图像是否为目标像素图像，所述目标像素图像为所述待测部件中待测目标的图像。用于晶圆缺陷检测时，待测目标为晶圆表面的缺陷。

该步骤中，所述根据各像素的灰度值确定所述像素图像是否为目标像素图像，包括：判断所述像素图像的灰度值是否大于设定阈值；如果是，则所述像素图像为目标像素图像，反之，则不存在目标像素图像。

基于所述灰度值确定是否存在目标像素图像，即用于确定所述待处理图像中是否存在待测目标的图像，如果存在所述目标像素图像，表明具有待测目标，则用于晶圆缺陷检测时，表明待测晶圆在所述目标像素图像对应区域是存在缺陷，反之不存在缺陷。

用于晶圆检测时，判断所述像素图像的灰度值I是否大于设定阈值I1；如果是，则所述像素图像为目标像素图像，其对应区域存在缺陷；如果否，则所述像素图像非目标像素图像，其对应区域不存在缺陷。此时，所述目标图像为缺陷的图像中的像素。

可选的，所述检测方法还包括：根据存在已知尺寸的待测目标的参考部件的检测结果，确定所述设定阈值。

步骤S13：当所述待处理图像中具有目标像素图像时，对目标像素图像进行聚类处理，获取目标区域，所述目标区域包括一个目标像素图像或多个相邻的目标像素图像。

如果存在目标像图像，根据目标区域在所述待处理图像中的位置以及形状，可以确定待测目标在待测部件中的位置以及形状。

步骤S14：根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

该步骤中，所述根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，包括：

当所述目标区域中具有灰度值大于等于或大于饱和灰度值的目标像素图像时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；此时，直接根据目标像素图像的个数确定待测目标尺寸，如目标像素图像的个数为N，则待测目标尺寸S＝N×C，其中，常数C是与光收集探测装置相关的常数，例如，上述光收集探测装置包括光收集装置以及光探测装置时，可以基于光收集装置的放大倍数以及光探测装置的光学分辨率确定所述常数C；或，待测目标尺寸等于目标像素图像个数乘以其尺寸处于图像放大倍数。

否则，至少根据所述目标区域中目标像素图像的数量或者目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

可以通过光探测装置探测所述待测部件返回的信号光，并根据所述信号光获取所述待处理图像；其中，当所述信号光到达所述光探测装置的饱和光强值时，像素图像具有第一灰度值，所述饱和灰度值小于或等于第一灰度值。

该检测方法中，所述至少根据所述目标区域中目标像素图像的数量或者目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，包括：获取标准数量阈值A；当所述目标区域中目标像素图像的个数大于或等于所述标准数量阈值A时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；否则，至少根据目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

可选的，所述至少根据目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，包括：当所述目标区域中目标像素图像的个数为1时，根据目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸；当所述目标区域中目标像素图像的个数大于1时，分别根据所述目标区域中目标像素图像的数量及目标像素图像的灰度值获取所述待测目标的第一尺寸和第二尺寸，当第一尺寸小于第二尺寸时，取第一尺寸作为所述待测目标的尺寸；否则，以所述第二尺寸作为所述待测目标的尺寸。

可以基于存在已知尺寸的待测目标的标准部件的检测结果获取所述获取标准数量阈值A，例如所述获取标准数量阈值A的方法包括：获取多个已知尺寸的标准目标的图像；设置多个预设数量阈值A’；分别基于所述预设数量阈值A’，确定所述标准目标的计算尺寸；选取与所述标准目标的已知尺寸的误差最小的计算尺寸对应的预设数量阈值A’，将该预设数量阈值A’作为所述标准数量阈值A。

根据所述目标区域中目标像素图像的数量确定所述待测目标的尺寸的方法包括：设置灰度阈值；确定所述目标区域中灰度值大于或等于所述灰度阈值的目标像素图像的个数；根据灰度值大于或等于所述灰度阈值的目标像素图像的个数，获取所述待测目标的尺寸。其中，当所述信号光到达所述光探测装置的饱和光强值时，像素图像具有第一灰度值；所述灰度阈值小于或等于所述第一灰度值。

该检测方法中，所述根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸的方法如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种待测目标尺寸确定方法的流程示意图，该方法包括：

步骤S21:获取所述目标区域中目标像素图像的数量N，作为目标数量。

步骤S22:设置数量阈值A。A的获取过程如上述，在此不再赘述。

步骤S23：当所述目标数量为1时，根据所述目标区域中目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。该步骤中对应尺寸计算方法与现有散射法对应晶圆缺陷检测的原理相同。

步骤S24：当所述目标数量不为1时，对所述目标数量和数量阈值进行比较，基于与比较结果对应的方法计算待测目标的尺寸。

当所述目标数量大于或等于所述数量阈值时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；

否则，使目标像素图像的灰度值与所述饱和灰度值比较，当目标像素图像的灰度值大于或等于所述饱和灰度值时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；当目标像素图像的灰度值小于所述饱和灰度值时，分别根据所述目标区域中目标像素图像的数量及目标像素图像的灰度值获取所述待测目标的第一尺寸和第二尺寸，当第一尺寸小于第二尺寸时，取第一尺寸作为待测目标的尺寸；否则，以所述第二尺寸作为待测目标的尺寸。

根据相邻存在待测目标的目标像素图像数量，光收集探测装置对应的光学可分辨尺寸以及目标像素图像对应的灰度值确定缺陷的尺寸。

下面以晶圆缺陷检测为例对具体方案进行说明，但是不局限于晶圆缺陷检测，还可以用于工件表面探伤，如金属部件人眼不可见的裂缝、凹槽或是凸起等目标检测。

本发明实施例中，设定相邻存在缺陷的目标像素图像数量为N，N为正整数。对于设定目标像素图像对应区域具有缺陷，且该目标像素图像四周相邻像素图像均不存在缺陷，则N＝1。N＞1时，表示该N个目标像素图像均存在缺陷，且该N个目标像素图像对应区域连续。如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种像素图像分布示意图，图3中示出了36个像素图像，包括像素图像 T1-T36。如像素图像T1、像素图像T11、像素图像T10以及像素图像T3均存在缺陷时，N＝4，具有四个目标像素图像，如像素图像T1、像素图像T11均存在缺陷时，N＝2，具有两个目标像素图像。

本发明实施例检测方法中，确定缺陷的尺寸包括如下三种方式：

方式一：

当N＝1时，基于所述目标像素图像的灰度值确定所述缺陷的尺寸。

方式二：

当N＞A时，A为大于1的常数，确定该N个相邻存在缺陷的目标像素图像中，灰度值大于光探测装置设定强度值I2的像素图像数量N’，N’为不大于N的正整数，设定所述光学可分辨尺寸为常数C，基于正整数N’以及常数 C计算所述缺陷的尺寸S，S＝N’×C。

方式三：

当1＜N≤A时，如果存在一目标像素图像的灰度值达到所述光探测装置的饱和输出功率，基于N＞A时的计算过程计算所述缺陷的尺寸；如果不存在一目标像素图像的灰度值达到所述光探测装置的饱和输出功率，分别基于 N＝1和N＞A时两种计算过程计算所述缺陷的尺寸，选择较小的计算结果作为所述缺陷尺寸；其中，基于N＝1时的计算过程计算所述缺陷的尺寸时，灰度值等于该N个相邻存在缺陷的目标像素图像的灰度值和。

可选的，所述检测方法还包括：根据存在已知缺陷的参考晶圆检测结果，确定常数A。一般的，A的取值为2-8，如可以设置A＝5。

本发明实施例中，I1、I2的值由对参考晶圆实验测量得到。具体做法为：对上面制备已知尺寸、数量颗粒的参考晶圆进行检测，也就是说，对表面具有已知缺陷信息的参考晶圆进行缺陷检测，将检测结果代入不同I1、I2值，分别得出缺陷信息，在得出的多组缺陷信息中选择一组与实际已知的缺陷信息最接近的作为目标组，该目标组对应的I1、I2值作为该检测方法需要的I1 和I2。需要说明的是：散射技术中，进行晶圆缺陷检测的扫描方法分为点扫描与线扫描两种，其中点扫描的方式晶圆上的照明光源装置为尽可能小的光点，光探测装置为光强探测器，输出该时刻收集到的信号光强度，而线扫描方式晶圆照明光源装置为一个线光斑，光探测装置为线探测器，此时信号光收集系统为成像式收集，即晶圆表面发出位置与探测器收集位置有一一对应关系，此时同一时刻探测线区域，根据信号在线探测器得到的位置判断线区域哪个位置存在缺陷。本发明技术方案在点扫描与线扫描方案中均可以采用，仅在得到基于散射的待处理图像中数据拼接有所不同。

本发明实施例所述检测方法可以实现大尺寸缺陷尺寸的准确计算，还可以实现大尺寸缺陷位置的准确定位以及缺陷类型的判断。

基于上述检测方法，本发明另一实施例还提供了一种图像处理器，可以用于执行上述检测方法，该图像处理器如图4所示，图4为本发明实施例提供的一种图像处理器的结果示意图，包括：获取模块21，所述获取模块21用于获取待测部件的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素图像；确定模块22，所述确定模块22用于根据各像素图像的灰度值确定所述像素图像是否为目标像素图像，所述目标像素图像为所述待测部件中待测目标的图像；处理模块23，所述处理模块23用于当所述待处理图像中具有目标像素图像时，对目标像素图像进行聚类处理，获取目标区域，所述目标区域包括一个目标像素图像或多个相邻的目标像素图像，根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

所述图像处理器可以用于执行上述实施例所述检测方法，确定待测部件中待测目标的位置、形状以及尺寸的，可以实现大尺寸缺陷尺寸的准确计算。

基于上述检测方法实施例，本发明另一实施例还提供了一种检测系统，如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种检测系统的结构示意图，所述检测系统包括：光源装置13，用于出射照明光，照明光经待测部件11散射形成散射信号光；光收集探测装置，所述光收集探测装置用于收集指定角度散射信号光，并根据散射信号光的强度形成待处理图像；上位机15，包括上述图像处理器。

所述检测系统还包括电移动平台12，用于带动待测部件11在所述照明光照射下进行设定方式的运动，以通过所述照明光对待测部件11进行扫描。

可选的，所述光收集探测装置包括：光探测装置14以及光收集装置16，所述光收集装置16用于收集待检测部件散射的指定角度的散射信号光，所述指定角度为一个或多个，对指定角度范围内散射信号光进行整形，并使得所述散射信号光入射光探测装置14，光探测装置14用于检测所述散射信号光的强度。

所述检测系统可以实现上述检测方法，对待测部件11进行检测，如可以用于对待检测晶圆进行缺陷检测。对待检测晶圆进行缺陷检测时，照明光入射放置于电移动平台12上的待检测晶圆的设定位置，当该位置没有缺陷时，照明光将根据反射原理以相同角度反射出去，光探测装置14的信号探测通道用于收集非反射角度的部分角度范围的散射光刻，此时无法检测到散射信号，故基于此时散射信号的探测结果就可以确定该设定位置不存在缺陷。如图5 所示，当所述设定位置具有待测目标111时，将发生散射，散射光朝待测目标111上方各个方向传输，部分散射光对应的散射信号将被光探测装置14的信号探测通道收集，散射信号可以确定位置存在缺陷。

缺陷检测时，电移动平台12带动待检测晶圆按照设定轨迹运动，以配合光源装置13对待测部件11进行设定方式的扫描检测。通过不同时间探测结果，得到整个待测部件11对应的待处理图像或是部分待测部件11对应的检测结果，以获取待处理图像。

上位机15与光源装置13、电移动平台12以及光探测装置14分别连接。可以通过上位机15控制光源装置13、电移动平台12以及光探测装置14的工作状态。

传统散射技术根据散射信号的强度计算待测目标111的尺寸，进而获取该设定位置的待测目标111的尺寸，但是传统散射技术仅仅是依靠散射光强度大小判断缺陷尺寸，这种方法仅仅适用于计算小尺寸缺陷(如小于系统的光学可分辨尺寸的缺陷)，然而当待测目标111尺寸增大到一定程度后，散射光强度将大于探测器饱和输出功率，仅能确定其尺寸大于对应饱和输出功率的尺寸，无法获取待测目标111的尺寸以及缺陷类型器。

本发明实施例所述检测系统可以实现上述检测方法，用于晶圆缺陷检测，在同一光电探测装置14，针对扫描结果，得到缺陷尺寸、类型和位置信息。具体的基于上述第一种方式可以确定缺陷尺寸，缺陷类型为点缺陷，缺陷位置为待检测晶圆对应缺陷像素图像的位置，方式一用于检测小尺寸缺陷(如小于系统的光学可分辨尺寸的缺陷)，通过方式二和方式三可以确定大尺寸缺陷(如大于系统的光学可分辨尺寸的缺陷)的尺寸，缺陷位置为待检测晶圆对应缺陷像素图像的位置，可以基于缺陷像素图像的图形判定缺陷类型，如基于图形确定为面缺陷还是线缺陷。

当待检测晶圆表面存在较大尺寸缺陷时，该缺陷将在连续多个信号探测通道均被检测到，按照上述方法将待检测晶圆分为多个不同区域，取不同时刻探测的散射灰度值作为各个像素图像对应的灰度值，可以得到待检测晶圆对应的待处理图像。

在上位机15执行上述检测方法时，根据设定阈值判断各个所述像素图像是否存在缺陷，当灰度值大于该设定阈值时，则确定存在缺陷。上位机15可以执行上述检测方法，根据相邻存在缺陷像素图像数量N计算缺陷尺寸。

如上述，可以设定相邻存在缺陷的像素图像数量为N，N为正整数。根据N的取值，上位机15通过下述三种方式计算缺陷尺寸。

方式一：

当N＝1时，上位机15用于基于所述目标像素图像的灰度值确定所述缺陷的尺寸；该方式用于计算小尺寸缺陷的尺寸。对应的缺陷类型为点缺陷，根据所述目标像素图像的位置可以确定缺陷的位置。

方式二：

当N＞A时，A为大于1的常数，上位机15用于确定该N个相邻存在缺陷的目标像素图像中，灰度值大于光探测装置14设定强度值的目标像素图像数量N’，N’为不大于N的正整数，设定所述光学可分辨尺寸为常数C，基于正整数N’以及常数C计算所述缺陷的尺寸S，S＝N’×C，对应设定检测系统，其光学分辨率C为已知常数。该设定强度值可以根据需求设定，如可以根据对具有已知缺陷的参考晶圆进行检测，以确定该设定强度值。例如，该设定强度值可以为光探测装置14的饱和输出功率。

其中，A为一个大于2的常数，不同光学系统取值不同，可以根据实验校正该常数，对一个具有已知缺陷的参考晶圆进行检测，取不同A值进行缺陷尺寸计算，并与参考晶圆中已知缺陷尺寸比对，A选取计算结果最接近已知缺陷尺寸的值，一般A＝5。光学分辨率C为检测系统能分辨最小的尺寸，在晶圆检测中，不同光电探测装置14的光学分辨率不同。对于利用点扫描、采用反光杯直接收集所有散射光的实现方式，光学可分辨等于照明光斑尺寸；对于利用线扫描或者点扫描，成像式散射信号收集方式，光学可分辨等于光收集探测装置的光学分辨率。

该方式中，如设定A＝5，该N个相邻存在缺陷的像素图像为图3中的像素图像T2、T3、T4、T10、T15、T22，此时N＝6，设定该6个像素图像中存在四个像素图像对应的灰度值大于饱和输出功率，则N’＝4。此时，基于本发明实施例所述技术方案，可以确定缺陷尺寸S＝4C。缺陷位置为该6个相邻存在缺陷的像素图像对应待检测晶圆上的位置，其形状为该6个相邻存在缺陷的像素图像在待处理图像中的图形。

如上述，I1、I2的值由对参考晶圆实验测量得到。具体做法为：对上面制备已知尺寸、数量颗粒的参考晶圆进行检测，也就是说，对表面具有已知缺陷信息的参考晶圆进行缺陷检测，将检测结果代入不同I1、I2值，分别得出缺陷信息，在得出的多组缺陷信息中选择一组与实际已知的缺陷信息最接近的作为目标组，该目标组对应的I1、I2值作为该检测方法需要的I1和I2。

方式三：

当1＜N≤A时，如果存在一目标像素图像的灰度值达到所述光探测装置的饱和输出功率，上位机15用于基于N＞A时的计算过程计算所述缺陷的尺寸，即根据方式二计算缺陷尺寸，并判断缺缺陷位置以及形状。

当1＜N≤A时，如果不存在一目标像素图像的灰度值达到所述光探测装置的饱和输出功率，上位机15用于分别基于N＝1和N＞A时两种计算过程计算所述缺陷的尺寸，即采用方式一和方式二分别计算缺陷尺寸，选择较小的计算结果作为所述缺陷尺寸。

其中，基于N＝1时的计算过程计算所述缺陷的尺寸时，灰度值等于该N个相邻存在缺陷的目标像素图像的灰度值和，即如果方式三中采用方式一对应计算过程计算缺陷尺寸，需要根据灰度值计算尺寸，此时灰度值为该N个相邻存在缺陷的目标像素图像的灰度值和。

本发明实施例所述检测系统可以实现大尺寸缺陷尺寸的准确计算，还可以实现大尺寸缺陷位置的准确定位以及缺陷类型的判断，系统结构简单，成本低。

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。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (13)

1.一种检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

获取待测部件的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素图像，包括根据待测部件的散射信号光形成待处理图像；

根据各像素图像的灰度值确定所述像素图像是否为目标像素图像，所述目标像素图像为所述待测部件中待测目标的图像；

当所述待处理图像中具有目标像素图像时，对目标像素图像进行聚类处理，获取目标区域，所述目标区域包括一个目标像素图像或多个相邻的目标像素图像；

根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，包括：当所述目标区域中具有灰度值大于或等于饱和灰度值的目标像素图像时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；否则，获取标准数量阈值；当所述目标区域中目标像素图像的个数大于或等于所述标准数量阈值时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；否则，至少根据目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述获取待测部件的待处理图像，包括：

通过光探测装置探测所述待测部件返回的信号光，并根据所述信号光获取所述待处理图像；

其中，当所述信号光到达所述光探测装置的饱和光强值时，像素图像具有第一灰度值，所述饱和灰度值小于或等于第一灰度值。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述至少根据目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸，包括：

当所述目标区域中目标像素图像的个数为1时，根据目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸；

当所述目标区域中目标像素图像的个数大于1时，分别根据所述目标区域中目标像素图像的数量及目标像素图像的灰度值获取所述待测目标的第一尺寸和第二尺寸，当第一尺寸小于第二尺寸时，取第一尺寸作为所述待测目标的尺寸；否则，以所述第二尺寸作为所述待测目标的尺寸。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述获取标准数量阈值，包括：

获取多个已知尺寸的标准目标的图像；

设置多个预设数量阈值；

分别基于所述预设数量阈值，确定所述标准目标的计算尺寸；

选取与所述标准目标的已知尺寸的误差最小的计算尺寸对应的预设数量阈值，将该预设数量阈值作为所述标准数量阈值。

5.根据权利要求2～4任意一项所述的检测方法，其特征在于，根据所述目标区域中目标像素图像的数量确定所述待测目标的尺寸的方法包括：

设置灰度阈值；

确定所述目标区域中灰度值大于或等于所述灰度阈值的目标像素图像的个数；

根据灰度值大于或等于所述灰度阈值的目标像素图像的个数，获取所述待测目标的尺寸。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，当信号光到达光探测装置的饱和光强值时，像素图像具有第一灰度值；所述灰度阈值小于或等于所述第一灰度值。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸的步骤包括：

获取所述目标区域中目标像素图像的数量，作为目标数量；

设置数量阈值；

当所述目标数量为1时，根据所述目标区域中目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸；

当所述目标数量不为1时，对所述目标数量和数量阈值进行比较；

当所述目标数量大于或等于所述数量阈值时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；

否则，使目标像素图像的灰度值与所述饱和灰度值比较，当目标像素图像的灰度值大于或等于所述饱和灰度值时，根据所述目标区域中目标像素图像的个数获取所述待测目标的尺寸；当目标像素图像的灰度值小于所述饱和灰度值时，分别根据所述目标区域中目标像素图像的数量及目标像素图像的灰度值获取所述待测目标的第一尺寸和第二尺寸，当第一尺寸小于第二尺寸时，取第一尺寸作为待测目标的尺寸；否则，以所述第二尺寸作为待测目标的尺寸。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述数量阈值为2-8。

9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据各像素的灰度值确定所述像素图像是否为目标像素图像，包括：

判断所述像素图像的灰度值是否大于设定阈值；

如果是，则所述像素图像为目标像素图像。

10.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述目标像素图像为缺陷的图像中的像素。

11.一种用于执行如权利要求1-10任一项所述检测方法的图像处理器，其特征在于，所述图像处理器包括：

获取模块，所述获取模块用于获取待测部件的待处理图像，所述待处理图像包括多个像素图像；

确定模块，所述确定模块用于根据各像素图像的灰度值确定所述像素图像是否为目标像素图像，所述目标像素图像为所述待测部件中待测目标的图像；

处理模块，所述处理模块用于当所述待处理图像中具有目标像素图像时，对目标像素图像进行聚类处理，获取目标区域，所述目标区域包括一个目标像素图像或多个相邻的目标像素图像，根据所述目标区域中目标像素图像的数量以及目标像素图像的灰度值确定所述待测目标的尺寸。

12.一种检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：

光源装置，用于出射照明光，照明光经待测部件散射形成信号光；

光收集探测装置，所述光收集探测装置用于收集指定角度散射信号光，并根据所述散射信号光的强度形成待处理图像；

如权利要求11所述的处理器。

13.根据权利要求12所述的检测系统，其特征在于，所述光收集探测装置包括光收集装置以及光探测装置，所述光收集装置用于收集待测部件散射的指定角度的散射信号光；所述指定角度为一个或多个，所述探测装置用于检测所述散射信号光的强度。

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