CN113702397A - 一种光学检测系统和光学检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学检测系统和光学检测方法，包括：照明组件，被配置为向待测对象发射检测光束，检测光束经待测对象表面散射、反射形成信号光；检测组件用于收集信号光，并形成第一信号光和第二信号光，形成第一信号光的信号光传播方向与形成第二信号光的信号光传播方向关于检测光束的入射面对称；或者，检测组件还包括分光组件，其将信号光分成第一信号光和第二信号光；检测组件包括第一检测装置和第二检测装置；分别接收第一信号光和第二信号光，并根据第一信号光获得第一检测信息，根据第二信号光获得第二检测信息；处理系统根据第一检测信息和第二检测信息获取待测对象表面待检出目标的尺寸；通过以上设置，扩大了检测范围。

Description

一种光学检测系统和光学检测方法

技术领域

本发明涉及表面缺陷检测技术领域，更具体地说，涉及一种光学检测系统和光学检测方法。

背景技术

晶圆作为芯片的基底，若存在缺陷，会导致芯片失效，进而导致芯片的良率降低，制造成本增高。常用的手段是在芯片制备前或制备过程中进行晶圆表面缺陷检测。

其中，晶圆表面缺陷检测是指检测晶圆表面是否存在凹槽、颗粒、划痕等缺陷，并确定缺陷的位置。由于光学检测具有检测速度快、无污染等优点，因此，已经成为目前最常用的晶圆表面缺陷检测手段。但是，现有的光学检测设备对缺陷尺寸的检测范围小，且存在检测效率低、检测精度低等不足。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光学检测系统和光学检测方法，以扩大检测设备的检测范围。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光学检测系统，包括：

照明组件，所述照明组件被配置为向待测对象发射检测光束，所述检测光束经所述待测对象表面散射或/和反射形成信号光；

检测组件，用于收集所述信号光，并形成第一信号光和第二信号光；所述检测组件包括多个检测装置，多个所述检测装置包括第一检测装置和第二检测装置；

所述第一检测装置用于接收所述第一信号光，并根据所述第一信号光获得第一检测信息；

所述第二检测装置用于接收所述第二信号光，并根据所述第二信号光获得第二检测信息；

处理系统，用于根据所述第一检测信息和所述第二检测信息获取待测对象表面待检出目标的尺寸；

其中，形成所述第一信号光的信号光传播方向与形成所述第二信号光的信号光传播方向关于所述检测光束的入射面对称；或者，

所述检测组件还包括分光组件，所述分光组件将所述信号光分成所述第一信号光和所述第二信号光。

可选地，所述第一检测装置具有第一范围的光强量程，所述第一范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述第二检测装置具有第二范围的光强量程，所述第二范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述第一范围与所述第二范围的并集大于所述第一范围且大于所述第二范围。

可选地，所述第一检测装置包括第一探测器，所述第一探测器用于探测所述第一信号光；

所述第二检测装置包括第二探测器，所述第二探测器用于探测所述第二信号光；

所述第一探测器具有第一探测范围的光强量程，所述第一探测范围为到达所述第一探测器探测的第一信号光的光强范围；所述第二探测器具有第二探测范围的光强量程，所述第二探测范围为到达所述第二探测器探测的第二信号光的光强范围。

可选地，形成所述第一信号光的信号光传播方向与形成所述第二信号光的信号光传播方向关于所述检测光束的入射面对称；或者，所述检测组件还包括分光组件，且所述分光组件使所述第一信号光和第二信号光光强相同；

所述第一探测范围和第二探测范围的并集大于所述第一探测范围，且所述第一探测范围和第二探测范围的并集大于所述第二探测范围。

可选地，所述第一探测范围和第二探测范围的并集等于所述第一探测范围，或所述第一探测范围和第二探测范围的并集等于所述第二探测范围；

到达所述第一探测器的第一信号光和到达所述第二探测器的第二信号光光强不相同。

可选地，所述第一检测装置和所述第二检测装置中的至少一个所述检测装置还包括滤光组件，所述探测器接收透过所述滤光组件的光束。

可选地，所述滤光组件设置在所述信号光收集组件和所述探测器之间；

或者，所述滤光组件设置在所述分光组件和所述探测器之间。

可选地，所述滤光组件包括多个透光区，不同的透光区的光透过率不同，以通过将不同的所述透光区移动到光路上，使得所述信号光透过所述滤光组件后具有不同的光强度。

可选地，所述透光区包括第一透光区和/或第二透光区和/或第三透光区；

所述第一透光区内具有衰减片，不同的所述第一透光区内的衰减片的光透过率不同；

所述第二透光区为镂空的区域，或，所述第二透光区内具有透明片；

所述第三透光区内具有第一偏振片。

可选地，所述衰减片的透过率为0.1％～0.5％。

可选地，所述分光组件包括半透半反镜，所述半透半反镜的透光率与反光率不同。

可选地，所述第一检测信息包括第一信号光光强或所述待测对象的图像；所述第二检测信息包括第二信号光光强或所述待测对象的图像。

一种光学检测方法，应用于如上任一项所述的光学检测系统，所述检测方法包括：

使照明组件向待测对象发射检测光束，所述检测光束经待测对象表面散射和/反射形成信号光；

使检测组件收集所述信号光，并形成第一信号光和第二信号光；

通过第一检测装置接收待测对象表面出射的第一信号光，并根据所述第一信号光获取第一检测信息；

通过第二检测装置接收所述待测对象表面出射的第二信号光，并根据所述第二信号光获得第二检测信息；

使处理系统根据所述第一检测信息和所述第二检测信息，获取所述待测对象表面待检出目标的尺寸；

其中，形成所述第一信号光的信号光传播方向与形成所述第二信号光的信号光传播方向关于所述检测光束的入射面对称；或者，所述检测组件还包括分光组件，所述分光组件将所述信号光分成所述第一信号光和所述第二信号光。

可选地，所述第一检测装置具有第一范围的光强量程，第一范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述第二检测装置具有第二范围的光强量程，所述第二范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述方法还包括：

使所述第一范围与所述第二范围的并集大于所述第二范围且大于所述第二范围。

可选地，根据第一检测信息和第二检测信息，获取待测对象表面待检出目标的尺寸，包括：

当所述第一检测信息和第二检测信息中一者包括所述待检出目标的检测信息时，根据所述待测对象的检测信息获取待检出目标的尺寸；

当所述第一检测信息和第二检测信息均包括所述待检出目标的检测信息时，根据所述第一检测信息和第二检测信息中的一者或两者组合，获取待检出目标的尺寸。

可选地，根据所述第一检测信息和第二检测信息中的一者或两者组合，获取待检出目标的尺寸，包括：

根据所述第一检测信息获取所述待检出目标的第一尺寸；

根据所述第二检测信息获取所述待检出目标的第二尺寸；

当所述第一尺寸位于第一预设范围内时，获取所述第一尺寸作为所述待检出目标的尺寸；

当所述第二尺寸位于第二预设范围内时，获取所述第一尺寸作为所述待检出目标的尺寸。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

第一方面，本发明所提供的光学检测系统和光学检测方法通过设置第一检测装置和第二检测装置分别接收第一信号光和第二信号光，扩大了检测设备检测待测对象表面待检出目标的尺寸的范围。

第二方面，本发明所提供的光学检测系统和光学检测方法，第一检测装置具有第一范围的光强量程，第一范围为检测组件收集的信号光的光强范围，第二检测装置具有第二范围的光强量程，第二范围为检测组件收集的信号光的光强范围，第一范围与第二范围的并集大于第一范围且大于第二范围。当待测对象表面的待检出目标的尺寸较大时产生的信号光光强较大；当待测对象表面的待检出目标的尺寸较小时产生的信号光光强较小，若采用单一范围的检测装置会出现漏检待检出目标或者过度曝光的情况，降低检测的精度，因此，通过以上设置，可以对不同尺寸的待检出目标同时进行检测，扩大了检测范围，且提高了检测精度和检测效率。

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为本发明一个实施例提供的一种光学检测系统的侧面结构示意图；

图2为本发明另一个实施例提供的一种光学检测系统的立体结构示意图；

图3为本发明另一个实施例提供的一种光学检测系统的侧面结构示意图；

图4为本发明一个实施例提供的一种检测装置的结构示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种滤光组件的俯视结构示意图；

图6为本发明另一个实施例提供的一种检测装置的结构示意图；

图7为本发明一个实施例提供的一种光学检测方法的流程图。

具体实施方式

正如背景技术所述，光学检测手段是目前最常用的晶圆表面缺陷检测手段。现有的光学检测设备一般包括检测光源和检测装置，其中检测光源向待测晶圆出射检测光束，检测光束经待测对象表面的缺陷散射后形成信号光，检测装置用于检测该信号光，并根据该信号光获取待测晶圆表面的缺陷信息。

但是，由于待测晶圆表面的缺陷尺寸不一，既有大尺寸的缺陷，也有小尺寸的缺陷，且检测光束经大尺寸的缺陷散射产生的信号光的光强较强，经小尺寸的缺陷散射产生的信号光的光强较弱，因此，若光学检测设备仅采用单一量程的检测通道即仅能够对单一强度的信号光清晰成像，无法对不同强度的信号光清晰成像，即不能对不同尺寸的缺陷清晰成像。

基于此，本发明提供了一种光学检测系统和光学检测方法，以克服现有技术存在的上述问题，其中光学检测系统包括：

照明组件，照明组件被配置为向待测对象发射检测光束，检测光束经待测对象表面散射形成信号光；

检测组件，用于收集信号光，并形成第一信号光和第二信号光，该检测组件包括多个检测装置，多个检测装置包括第一检测装置和第二检测装置；

第一检测装置用于接收第一信号光，并根据第一信号光获得第一检测信息；

第二检测装置用于接收第二信号光，并根据第二信号光获得第二检测信息；

处理系统，用于根据所述第一检测信息和第二检测信息获取待测对象表面待检出目标的尺寸；

其中，形成所述第一信号光的信号光传播方向与形成所述第二信号光的信号光传播方向关于所述检测光束的入射面对称；或者，所述检测组件还包括分光组件，所述分光组件将所述信号光分成所述第一信号光和所述第二信号光。

通过以上设置，通过采用多个检测装置对待测对象进行检测，扩大了检测设备检测待测对象表面待检出目标的尺寸的范围。

需要说明的是，检测光束照射在待测对象表面，经待测对象表面散射、反射形成信号光；检测组件对待测待测表面产生的信号光进行收集和探测，并形成第一信号光和第二信号光，在本实施例中，第一检测装置用于收集、形成并探测第一信号光，第二检测装置用于收集、形成并探测第二信号光。待测对象表面出射的信号光可全部被检测组件收集，也可部分被检测组件收集，形成第一信号光和第二信号光。

在本实施例中，第一检测装置具有第一范围的光强量程，第一范围为检测组件收集的信号光的光强范围；第二检测装置具有第二范围的光强量程，第二范围为检测组件收集的信号光的光强范围；且第一范围与第二范围的并集大于第一范围且大于第二范围；通过使第一范围与第二范围的并集大于第一范围且大于第二范围，进一步扩大了该光学检测系统检测的信号光光强的范围，即扩大了检测设备检测待测对象表面待检出目标的尺寸的范围。由于待测对象表面的待检出目标的尺寸较大时产生的信号光光强较大；而待测对象表面的待检出目标的尺寸较小时产生的信号光光强较小，若采用单一范围的检测装置会出现漏检待检出目标或者过度曝光的情况，降低检测的精度，因此，本发明通过设置第一检测装置和第二检测装置，可以对不同尺寸的待检出目标同时进行检测，扩大了检测设备的检测范围，同时检测精度和检测效率均较高。

本发明实施例提供了一种光学检测系统，用于检测待测对象的表面检测信息，其中，待测对象可以是晶圆或玻璃基板等，检测信息可以是缺陷信息或结构信息等。

如图1所示，该光学检测系统包括照明组件和检测组件。

照明组件被配置为向待测对象2发射检测光束，具体地，检测光束包括正入射检测光束和/或斜入射检测光束，检测光束经待测对象2表面散射和/或反射形成信号光。

检测组件用于收集信号光，并形成第一信号光和第二信号光。

其中，检测组件包括多个检测装置1，多个检测装置1包括第一检测装置A1和第二检测装置B1。第一检测装置A1用于接收或收集待测对象2表面的信号光，并形成第一信号光；第二检测装置B1用于接收或收集待测对象2表面的信号光，并形成第二信号光，以此使得待测对象2表面的信号光形成第一信号光和第二信号光，其中，形成第一信号光的信号光传播方向与形成第二信号光的信号光传播方向关于检测光束的入射面对称。

或者，检测组件还包括分光组件，分光组件将待测对象2表面散射和/或反射形成的信号光分成第一信号光和第二信号光。可选地，分光组件包括半反半透镜，该半反半透镜的透光率和反光率相同，或者该半反半透镜的透光率和反光率不同。

本发明实施例中，第一检测装置A1用于接收第一信号光，并根据第一信号光获得待测对象2表面的第一检测信息。第二检测装置B1用于接收第二信号光，并根据第二信号光获得待测对象2表面的第二检测信息。

在本实施例中，第一检测信息包括第一信号光光强或待测对象的图像；第二检测信息包括第二信号光光强或待测对象的图像。

在本实施例中，第一检测装置具有第一范围的光强量程，第一范围为检测组件收集的信号光的光强范围，第二检测装置具有第二范围的光强量程，第二范围为检测组件收集的所述信号光的光强范围，第一范围与第二范围的并集大于第一范围且大于第二范围，即第一范围不等于第二范围，或者第一范围不包含在第二范围内，或者第二范围不包含在第一范围内，基于此，第一检测装置A1和第二检测装置B1被配置为响应于检测组件收集的信号光的范围不同，从而扩大了检测系统检测信号光的范围。

此外，本发明实施例中的第一信号光和第二信号光是待测对象2的同一待测区域出射的信号光，第一检测装置A1获得的待测对象2表面的检测信息和第二检测装置B1获得的待测对象2表面的检测信息为同一检测区域的检测信息，即本发明实施例中的多个检测装置1获得的都是待测对象2同一检测区域的检测信息。

并且，由于待测对象2表面不同尺寸的待检出目标产生的信号光的光强度不同，较小尺寸的待检测目标产生的信号光较弱，较大尺寸的待检测目标产生的信号光较强，若采用单一范围的检测装置会出现漏检或者过度曝光的情况，降低检测的精度，因此，本发明实施例中通过设置响应检测组件收到的信号光的范围不同的第一检测装置A1和第二检测装置B1，可以对不同尺寸的待检出目标同时进行检测，且至少有一个检测装置可对待检出目标进行精确的检测，即可对待测对象2表面不同尺寸的待检测目标均可以获得精确的检测信息，检测精度和检测效率较高。

需要说明的是，本实施例中，所述第一范围为能够使第一检测装置对第一信号光的灵敏度大于预定值，且第一检测装置对第一信号光小于饱和值时，所述检测组件收集的信号光的强度。即第一范围为第一检测装置能够识别缺陷且未饱和时的信号光的光强范围。

所述第二范围为能够使第二检测装置对第二信号光的灵敏度大于预定值，且第二检测装置对第二信号光小于饱和值时，所述检测组件收集的信号光的强度。即第二范围为第二检测装置能够识别缺陷且未饱和时的信号光的光强范围。

需要说明的是，本发明实施例中，仅以光学检测系统包括两个检测装置1为例进行说明，并不仅限于此，如图2和图3所示，光学检测系统还可以包括五个检测装置1。此外，本发明实施例中也仅以待测对象2是晶圆为例进行说明。

本发明实施例中，检测光束可以通过不同角度入射，如检测光包括斜入射光和垂直入射光，其中斜入射光和垂直入射光所在的平面为检测光的入射面。可选地，本发明实施例中，照明组件发射的检测光束为激光，该激光的光功率范围为2W～3W。

本发明实施例中，如图4所示，每个检测装置1都包括光收集组件10和探测器11，其中，光收集组件10用于收集待测对象2表面出射的信号光。探测器11用于探测信号光收集组件10收集的信号光。可选地，光收集组件10包括透镜组，该透镜组由多个透镜组成。

第一检测装置A1包括第一信号光收集组件和第一探测器；第一信号光收集组件用于收集待测对象出射的信号光，并形成第一信号光；第一探测器具有第一探测范围的光强量程，用于探测所述第一信号光，第一探测范围为到达第一探测器探测的第一信号光的光强范围；第二检测装置A2包括第二信号光收集组件和第二探测器；第二信号光收集组件用于收集待测对象出射的信号光，并形成第二信号光；第二探测器具有第二探测范围的光强量程，用于探测第二信号光，第二探测范围为到达第二探测器探测的第二信号光的光强范围。

在本实施例中，到达第一探测器的第一信号光和到达第二探测器的第二信号光光强不同，第一探测器的第一探测范围和第二探测器的第二探测范围的并集等于第一探测范围，或第一探测范围和第二探测范围的并集等于第二探测范围。

具体地，在本实施例中，第一检测装置和第二检测装置中至少一个检测装置还包括滤光组件12，以通过滤光组件12形成第一信号光或第二信号光，所述探测器接收探测所述滤光组件12的光束。

可选地，滤光组件12设置在光收集组件10和探测器11之间，当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，滤光组件12还可以设置在其他位置，如图6所示，在另一实施例中，滤光组件12还可以设置在分光组件13和探测器11之间。

如图4所示，滤光组件12设置在光收集组件10和探测器11之间，并且，如图5所示，滤光组件12包括多个透光区120，不同的透光区120的光透过率不同，以通过将不同的透光区120移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上，使得信号光透过滤光组件12后具有不同的光强。

在此实施例中，探测器11用于探测透光区120透射的信号光或探测光收集组件10收集的信号光，并根据信号光获得待测对象表面的检测信息。可选地，该探测器11为线阵探测器。

本发明实施例中，当光学检测系统对不同尺寸的待检测目标进行检测时，可以将滤光组件12上相应的透光区120移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上，使得信号光透过滤光组件12后具有相应的特性，从而可以通过探测器11探测具有相应的特性的信号光，并根据该信号光获得具有待测对象2表面的检测信息，进而可以通过不同的检测装置对待测对象2进行检测，实现对不同尺寸的待检测目标的检测，不仅提高了光学检测系统检测待检出目标的尺寸范围即检测范围，而且提高了光学检测系统的检测精度。

比如，当对大尺寸的待检测目标进行检测时，由于大尺寸待检测目标产生的信号光的光强较强，因此，将光透过率相对较小的透光区120移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上，使得信号光透过该透光区120后具有较小的光强，从而可以防止探测器11因信号光的光强太强而发生光饱和导致图像失真的情况，即可以通过探测器11获得清晰的图像；当对小尺寸的待检出目标进行检测时，由于小尺寸特征产生的信号光的光强较弱，因此，采用不具有滤光装置的探测器组进行检测，可以获得精确的检测信息。

本发明实施例中，如图4所示，滤光组件12为圆形的组件，该圆形的组件绕圆心旋转，以将不同的透光区120移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，滤光组件12还可以为方形的组件，该方形的组件沿垂直于光收集组件10和探测器11之间光路的方向移动，以将不同的透光区120移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上。

本发明实施例中，可以通过手动的方式移动滤光组件12，也可以通过控制器自动移动滤光组件12。可选地，本发明的一个实施例中，还包括控制器，该控制器用于根据探测器11探测到的信号光，控制相应的透光区120移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上。

也就是说，在进行检测时，先将滤光组件12的任一透光区120移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上，或者，先不将滤光组件12移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上，通过探测器11探测信号光，获得图像，并将图像信息发送至控制器，控制器根据图像信息判断信号光的光强是否太强，若是，根据光强选定合适的透光区120，之后控制器通过机械臂或马达等转动滤光组件12，使得选定的透光区120移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上，以获得清晰的图像。

可选地，本发明实施例中的透光区120包括第一透光区和/或第二透光区和/或第三透光区。其中，第一透光区内具有衰减片，不同的第一透光区内的衰减片的光透过率不同。第二透光区为镂空的区域，或，第二透光区内具有透明片如透明玻璃片。第三透光区内具有第一偏振片。

可选地，本发明实施例中，衰减片的光透过率范围为0.1％～0.5％。如当信号光的光强太强时，可以选择光透过率相对较大的第一透光区，当信号光的光强不是太强时，可以选择光透过率相对较小的第一透光区。

此外，当待检测目标的尺寸较小，信号光的光强较弱时，不进行光衰减即不通过衰减片更有利于清晰成像，此时，可以将第二透光区移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上。当待检测目标的尺寸较大，信号光的光强较强时，不进行光衰减会导致图像饱和失真，此时，可以将第一透光区移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上。当信号光的背景杂散光较强时，为了抑制背景杂散光，提高特征检测的信噪比，可以将第三透光区移动到光收集组件10和探测器11之间的光路上。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，透光区120还可以包括具有其他光学膜片的其他透光区，在此不再一一赘述。

可选地，当第一检测装置和第二检测装置都包括滤光组件，且第一检测装置和第二检测装置中的滤光组件上的透光区120的光透过率不同时，第一检测装置和第二检测装置可以是光路对称的两个检测装置1，如图3中光路为L2的检测装置1为第一检测装置，光路为L4的检测装置1为第二检测装置。

比如，第一检测装置的滤光组件的透光区120的光透过率范围为(R1，R2)，透射的信号光的光强范围为(I1，I2)，该第一检测装置的探测器11可以对光强范围为(I1，I2)的信号光清晰成像，第二检测装置的滤光组件的透光区120的光透过率范围为(R2，R3)，透射的信号光的光强范围为(I2，I3)，第二检测装置的探测器11可以对光强范围为(I2，I3)的信号光清晰成像，则整个光学检测系统的成像范围为(I1，I3)，因此，本发明实施例提供的光学检测系统的动态检测范围较大，可以同时检测待测对象2表面不同尺寸的特征，且具有较高的精度。

本发明的另一实施例中，第一检测装置的光路和第二检测装置的光路沿检测光的入射面对称设置，如图3所示，光路为L2的检测装置1为第一检测装置，光路为L4的检测装置1为第二检测装置，或者，光路为L1的检测装置1为第一检测装置，光路为L5的检测装置1为第二检测装置。

通过设置第一检测装置和第二检测装置具有不同探测范围的检测通道，可以提高光学检测系统的检测动态范围。

其中，第一检测装置和第二检测装置都包括滤光组件12，第一检测装置和第二检测装置中至少一个检测装置的滤光组件1212上具有第二透光区。或者，第一检测装置和第二检测装置中仅有一个检测装置包括滤光组件12，该滤光组件12上不具有第二透光区；其中，第二透光区为镂空的区域，或，第二透光区内具有透明片。

由于第一检测装置的光路和第二检测装置的光路沿检测光的入射面对称设置，因此，第一检测装置的光路上的信号光的光强与第二检测装置的光路上的信号光的光强相近或相同，基于此，可以通过在至少一个检测装置的滤光组件12上设置第二透光区，或者，在其中一个检测装置中设置不具有第二透光区的滤光组件12，在另一个检测装置中不设置滤光组件，来提高光学检测系统的动态检测范围。

在本发明的另一实施例中，如图6所示，第一检测装置和第二检测装置中至少有一个检测装置包括滤光组件，如第一检测装置包括滤光组件和/或第二检测装置包括滤光组件，并且，第一检测装置中的光收集组件10和第二检测装置中的光收集组件10为同一光收集组件，并且，光学检测系统还包括光学分光元件13，其中，第一检测装置内的探测器11包括第一探测器110，第二检测装置内的探测器11包括第二探测器111。

其中，光学分光组件13设置在光收集组件10的出射光路上，用于将光收集组件10出射的信号光分成光路不同的第一信号光和第二信号光，在本实施例中，光学分光组件13包括半透半反镜，该半透半反镜的透光率和反光率相同；滤光组件12设置在分光组件13和探测器11之间，如滤光组件12和第一探测器110依次设置在第一信号光的光路上，第一探测器110用于探测滤光组件12上的任一透光区透射的第一信号光，并根据第一信号光获得待测对象表面的检测信息；第二探测器111设置在第二信号光的光路上，用于探测第二信号光，并根据第二信号光获得待测对象表面的检测信息，或者滤光组件和第二探测器依次设置在第二信号光的光路上，第二探测器用于探测滤光组件上的任意透光区透射的第一信号光，也就是说，到达第一探测器的第一信号光和到达第二探测器的第二信号光光强不同。

需要说明的是，第一信号光可以是沿垂直于待测对象的表面方向出射的信号光，也可以是沿与待测对象表面呈一定角度方向出射的信号光，也就是说，滤光组件12可以设置在第一信号光的光路上，也可以设置在第二信号光的光路上，本发明并不仅限于此。

此外，本发明实施例中，可以仅设置一个光学分光元件13，也可以设置多个光学分光元件13，来将信号光分成更多束，从而进一步提高检测装置1的动态检测范围。

在另一实施例中，光学分光组件包括半透半反镜，且该半透半反镜的透光率和反光率不同，信号光经该半透半反镜分光后形成的第一信号光的光强度与第二信号光的光强度不同，第一探测器用于探测第一信号光，第二探测器用于探测第二信号光，即到达第一探测器的第一信号光和到达第二探测器的第二信号光光强不同。

在本发明的另一实施例中，检测组件收集待测对象表面的信号光，形成第一信号光的信号光传播方向和形成第二信号光的信号光传播方向关于检测光束的入射面对称，或者，检测组件中包括分光组件，且分光组件使第一信号光光强和第二信号光光强相同，此时，第一探测器接收的第一信号光的光强度与第二探测器接收的第二信号光的光强度相同或相近，而第一探测器的第一探测范围和第二探测器的第二探测范围的并集大于第一探测范围，且第一探测范围和第二探测范围的并集大于第二探测范围，也就是说，第一探测器的第一探测范围和第二检测装置探测器的第二探测范围不同，也即第一探测器和第二探测器的灵敏度不同，且至少一个探测器可对待测对象表面的待检出目标形成精确的检测信息，扩大检测检测系统检测范围。

本发明实施例还提供了一种光学检测方法，应用于如上任一实施例提供的光学检测系统，如图7所示，光学检测方法包括：

S101：使照明组件向待测对象发射检测光束，检测光束经待测对象表面散射形成信号光；

S102：使检测组件收集信号光，并形成第一信号光和第二信号光；

S103：通过第一检测装置接收待测对象表面出射的第一信号光，并根据第一信号光获得第一检测信息；

S104：通过第二检测装置接收待测对象表面出射的第二信号光，并根据第二信号光获得第二检测信息；

S105：使处理系统根据所述第一检测信息和第二检测信息，获取待测对象表面待检出目标的尺寸。

其中，形成第一信号光的信号光传播方向与形成第一信号光的信号光传播方向关于检测光束的入射面对称；或者检测组件还包括分光组件，分光组件将信号光分成第一信号光和第二信号光；

此外，所述第一检测装置具有第一范围的光强量程，第一范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述第二检测装置具有第二范围的光强量程，所述第二范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述方法还包括：使所述第一范围与所述第二范围的并集大于所述第二范围且大于所述第二范围。

也就是说，本发明实施例中，通过照明组件向待测对象发射检测光束之后，检测光束经待测对象表面散射、反射形成信号光，该信号光被检测组件收集，并形成第一信号光和第二信号光，通过第一检测装置接收待测对象表面出射的第一信号光，并根据第一信号光获得待测对象表面的检测信息，通过第二检测装置接收待测对象表面出射的第二信号光，并根据第二信号光获得待测对象表面的检测信息。具有以下有益效果：

第一方面，通过设置第一检测装置和第二检测装置分别接收第一信号光和第二信号光，扩大了检测设备检测待测对象表面待检出目标的尺寸的范围。

第二方面，由于第一检测装置具有第一范围的光强量程，第二检测装置具有第二范围的光强量程，且第一范围与第二范围的并集大于第一范围且大于第二范围，扩大了该光学检测系统检测的信号光光强的范围。当待测对象表面的待检出目标的尺寸较大时产生的信号光光强较大；当待测对象表面的待检出目标的尺寸较小时产生的信号光光强较小，若采用单一范围的检测装置会出现漏检待检出目标或者过度曝光的情况，降低检测的精度，因此，本发明通过设置第一检测装置和第二检测装置，可以对不同尺寸的待检出目标同时进行检测，检测精度和检测效率均较高。

可选地，当检测装置包括滤光组件时，还包括：通过滤光组件调整检测装置接收信号光强度范围。

本发明实施例中，滤光组件包括多个透光区，不同的透光区的光透过率不同，以通过将不同的透光区移动到光收集组件和探测器之间的光路上，使得信号光透过滤光组件后具有不同的光强。

本发明实施例中，当光学检测系统对不同尺寸的待检出目标进行检测时，可以将滤光组件上相应的透光区移动到光收集组件和探测器之间的光路上，使得信号光透过滤光组件后具有相应的光强，从而可以通过探测器探测具有相应的光强的信号光，并根据该信号光获得具有待测对象表面的检测信息的清晰的图像，进而可以通过不同的检测装置对待测对象进行检测，实现对不同尺寸的待检出目标的清晰成像，不仅提高了光学检测系统检测待检出目标的尺寸范围即检测范围，而且提高了光学检测系统的检测精度。

比如，当对大尺寸的缺陷进行检测时，由于大尺寸缺陷产生的信号光的光强较强，因此，将光透过率相对较小的透光区移动到光收集组件和探测器之间的光路上，使得信号光透过该透光区后具有较小的光强，从而可以防止探测器因信号光的光强太强而发生光饱和导致图像失真的情况，即可以通过探测器获得清晰的图像；此外，还可以通过灵敏度较小即检测信号光光强范围较大的检测装置对信号光进行检测，获得清晰的图像；当对小尺寸的缺陷进行检测时，由于小尺寸缺陷产生的信号光的光强较弱，因此，采用不具有滤光装置的探测器组进行检测，可以获得清晰的图像；此外，还可以通过灵敏度较高的检测装置对信号光进行检测，获得清晰的图像。

可选地，本发明实施例中的光学检测方法，根据第一检测信息和第二检测信息，获取待测对象表面待检出目标的尺寸，包括：

当所述第一检测信息和第二检测信息中一者包括所述待检出目标的检测信息时，根据所述待测对象的检测信息获取待检出目标的尺寸；

当所述第一检测信息和第二检测信息均包括所述待检出目标的检测信息时，根据所述第一检测信息和第二检测信息中的一者或两者组合，获取待检出目标的尺寸。

也就是说，当待检出目标尺寸较大时，待检出目标产生的信号光仅在响应范围大的检测装置中形成检测信息，根据该检测信息获得待检出目标的尺寸；而当待检出目标尺寸较小时，待检出目标产生的信号光仅在相应范围小的检测装置中形成检测信息，根据该检测信息获得检出目标的尺寸。

由于第一检测装置和第一检测装置响应于检测组件收集的信号光光强范围不同，使得第一检测装置和第二检测装置对待测对象表面相同尺寸的待检出目标的检出结果不同，此时，需根据待检出目标的尺寸确定选取哪一检测装置检出的尺寸作为该待检出目标的尺寸；在本实施例中，当第一检测信息获取的第一尺寸位于第一预设范围内时，获取第一尺寸作为待检出目标的尺寸；当第一检测信息获取的第二尺寸位于第二预设范围内时，获取第二尺寸作为所述待检出目标的尺寸。

当待检出目标产生的信号光能同时在响应范围大和影响范围小的检测装置中形成检测信息，根据两个检测信息中的一者或者两者组合，获取待检出目标的尺寸。

具体地，根据所述第一检测信息和第二检测信息中的一者或两者组合，获取待检出目标的尺寸，包括：

根据所述第一检测信息获取所述待检出目标的第一尺寸；

根据所述第二检测信息获取所述待检出目标的第二尺寸；

当所述第一尺寸位于第一预设范围内时，获取所述第一尺寸作为所述待检出目标的尺寸；当所述第二尺寸位于第二预设范围内时，获取所述第一尺寸作为所述待检出目标的尺寸。

由于第一检测装置和第二检测装置相应于检测组件收集的信号光光强的范围不同，第一检测装置和第二检测装置同时对待测对象表面相同尺寸的待检出目标进行检测时，第一检测信息和第二检测信息中，获取的该检出目标的第一尺寸与第二尺寸不同；当第一尺寸位于第一预设范围内时，获取第一尺寸作为待检出目标的尺寸，当第二尺寸位于第二预设范围内时，获取第二尺寸作为待检出目标的尺寸。

本实施例中，所述第一检测信息包括第一信号光的光强；所述第二检信息包括第二信号光的光强。根据所述第一检测信息获取所述待检出目标的第一尺寸包括：根据所述第一检测信息，获取所述第一信号光的光强；根据所述第一信号光的光强I₁，获取所述待检出目标的第一尺寸d₁；

根据所述第二检测信息获取所述待检出目标的第二尺寸，包括：根据所述第二检测信息，获取所述第二信号光的光强；根据所述第二信号光的光强I₁，获取所述待检出目标的第二尺寸d₂。

在其他实施例中，所述第一检测信息包括待测对象的第一图像；当所述第一图像中待检出对象的图像像素个数小于第一阈值时，根据所述第一检测信息获取所述待检出目标的第一尺寸包括：根据第一图像中所述待检出目标的图像灰度值，获取第一光束的光强；根据所述第一光束的光强获取所述第一尺寸；当所述第一图像中待检出对象的图像像素大于第一阈值时，根据所述第一检测信息获取所述待检出目标的第一尺寸包括：根据第一图像中所述待检出目标的图像像素个数，获取所述第一尺寸；所述第一阈值为1～5，例如1。

所述第二检信息包括待测对象的第二图像；当所述第二图像中待检出对象的图像像素个数小于第二阈值时，根据所述第二检测信息获取所述待检出目标的第二尺寸包括：根据第二图像中所述待检出目标的图像灰度值，获取第二光束的光强；根据所述第二光束的光强获取所述第二尺寸；当所述第二图像中待检出对象的图像像素大于第二阈值时，根据所述第二检测信息获取所述待检出目标的第二尺寸包括：根据第一图像中所述待检出目标的图像像素个数，获取所述第二尺寸；所述第二阈值为1～5，例如1。

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相应，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 (16)

1.一种光学检测系统，其特征在于，包括：

照明组件，所述照明组件被配置为向待测对象发射检测光束，所述检测光束经所述待测对象表面散射或/和反射形成信号光；

检测组件，用于收集所述信号光，并形成第一信号光和第二信号光；所述检测组件包括多个检测装置，多个所述检测装置包括第一检测装置和第二检测装置；

所述第一检测装置用于接收所述第一信号光，并根据所述第一信号光获得第一检测信息；

所述第二检测装置用于接收所述第二信号光，并根据所述第二信号光获得第二检测信息；

处理系统，用于根据所述第一检测信息和所述第二检测信息获取待测对象表面待检出目标的尺寸；

其中，形成所述第一信号光的信号光传播方向与形成所述第二信号光的信号光传播方向关于所述检测光束的入射面对称；或者，

所述检测组件还包括分光组件，所述分光组件将所述信号光分成所述第一信号光和所述第二信号光。

2.根据权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一检测装置具有第一范围的光强量程，所述第一范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述第二检测装置具有第二范围的光强量程，所述第二范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述第一范围与所述第二范围的并集大于所述第一范围且大于所述第二范围。

3.根据权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，

所述第一检测装置包括第一探测器，所述第一探测器用于探测所述第一信号光；

所述第二检测装置包括第二探测器，所述第二探测器用于探测所述第二信号光；

所述第一探测器具有第一探测范围的光强量程，所述第一探测范围为到达所述第一探测器探测的第一信号光的光强范围；所述第二探测器具有第二探测范围的光强量程，所述第二探测范围为到达所述第二探测器探测的第二信号光的光强范围。

4.根据权利要求3所述的光学检测系统，其特征在于，形成所述第一信号光的信号光传播方向与形成所述第二信号光的信号光传播方向关于所述检测光束的入射面对称；或者，所述检测组件还包括分光组件，且所述分光组件使所述第一信号光和第二信号光光强相同；

所述第一探测范围和第二探测范围的并集大于所述第一探测范围，且所述第一探测范围和第二探测范围的并集大于所述第二探测范围。

5.根据权利要求3所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一探测范围和第二探测范围的并集等于所述第一探测范围，或所述第一探测范围和第二探测范围的并集等于所述第二探测范围；

到达所述第一探测器的第一信号光和到达所述第二探测器的第二信号光光强不相同。

6.根据权利要求5所述的光学检测系统，其特征在于，

所述第一检测装置和所述第二检测装置中的至少一个所述检测装置还包括滤光组件，所述探测器接收透过所述滤光组件的光束。

7.根据权利要求6所述的光学检测系统，其特征在于，所述滤光组件设置在所述信号光收集组件和所述探测器之间；

或者，所述滤光组件设置在所述分光组件和所述探测器之间。

8.根据权利要求6或7任一所述的光学检测系统，其特征在于，所述滤光组件包括多个透光区，不同的透光区的光透过率不同，以通过将不同的所述透光区移动到光路上，使得所述信号光透过所述滤光组件后具有不同的光强度。

9.根据权利要求8所述的光学检测系统，其特征在于，所述透光区包括第一透光区和/或第二透光区和/或第三透光区；

所述第一透光区内具有衰减片，不同的所述第一透光区内的衰减片的光透过率不同；

所述第二透光区为镂空的区域，或，所述第二透光区内具有透明片；

所述第三透光区内具有第一偏振片。

10.根据权利要求9所述的光学检测系统，其特征在于，所述衰减片的透过率为0.1％～0.5％。

11.根据权利要求5所述的光学检测系统，其特征在于，所述分光组件包括半透半反镜，所述半透半反镜的透光率与反光率不同。

12.根据权利要求1或2所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一检测信息包括第一信号光光强或所述待测对象的图像；所述第二检测信息包括第二信号光光强或所述待测对象的图像。

13.一种光学检测方法，其特征在于，应用于权利要求1～11任一项所述的光学检测系统，所述检测方法包括：

使照明组件向待测对象发射检测光束，所述检测光束经待测对象表面散射和/或反射形成信号光；

使检测组件收集所述信号光，并形成第一信号光和第二信号光；

通过第一检测装置接收待测对象表面出射的第一信号光，并根据所述第一信号光获取第一检测信息；

通过第二检测装置接收所述待测对象表面出射的第二信号光，并根据所述第二信号光获得第二检测信息；

使处理系统根据所述第一检测信息和所述第二检测信息，获取所述待测对象表面待检出目标的尺寸；

其中，形成所述第一信号光的信号光传播方向与形成所述第二信号光的信号光传播方向关于所述检测光束的入射面对称；或者，所述检测组件还包括分光组件，所述分光组件将所述信号光分成所述第一信号光和所述第二信号光。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一检测装置具有第一范围的光强量程，第一范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述第二检测装置具有第二范围的光强量程，所述第二范围为所述检测组件收集的所述信号光的光强范围，所述方法还包括：

使所述第一范围与所述第二范围的并集大于所述第二范围且大于所述第二范围。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据第一检测信息和第二检测信息，获取待测对象表面待检出目标的尺寸，包括：

当所述第一检测信息和第二检测信息中一者包括所述待检出目标的检测信息时，根据所述待测对象的检测信息获取待检出目标的尺寸；

当所述第一检测信息和第二检测信息均包括所述待检出目标的检测信息时，根据所述第一检测信息和第二检测信息中的一者或两者组合，获取待检出目标的尺寸。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，根据所述第一检测信息和第二检测信息中的一者或两者组合，获取待检出目标的尺寸，包括：

根据所述第一检测信息获取所述待检出目标的第一尺寸；

根据所述第二检测信息获取所述待检出目标的第二尺寸；

当所述第一尺寸位于第一预设范围内时，获取所述第一尺寸作为所述待检出目标的尺寸；

当所述第二尺寸位于第二预设范围内时，获取所述第一尺寸作为所述待检出目标的尺寸。

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