CN114234835A - 检测设备和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种检测设备和检测方法，用于进行扫描检测，所述检测设备包括：照明光源，用于提供照明光；物镜，用于使所述照明光投射至检测面，还用于对检测面成像，所述物镜的光轴在所述检测面的投影为检测点；聚焦装置，用于在所述检测面上确定测量点，所述测量点相对于所述检测点沿扫描方向具有一偏移量；还用于根据测量点对应的检测面位置，调整物镜进行聚焦；探测装置，用于探测物镜收集的所述照明光。本发明实施例能优化聚焦性能，提高成像质量。

Description

检测设备和检测方法

技术领域

本发明实施例涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种检测设备和检测方法。

背景技术

在半导体制造和封装过程中，通常会采用光学设备对检测晶圆的形变或表面结构进行检测。

而随着半导体工艺节点的逐渐减小，制造和封装过程对检测或量测技术提出了更高的要求。检测设备通常采用高倍的光学显微镜来对关键指标进行检测或量测。高倍的光学显微镜中，物镜具有极其有限的焦深。因而，为了避免离焦，高倍光学显微镜还需要配置自动聚焦模块。所述自动聚焦模块根据检测面与光学物镜的相对高度，实时检测并调焦。

然而，现有技术通过光学显微镜获得的晶圆(或其他检测物)图像分辨率低，甚至出现检测物的图像只被部分采集或未被采集的问题。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供一种检测设备和检测方法，优化聚焦性能。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种检测设备，用于进行扫描检测，包括：照明光源，用于提供照明光；物镜，用于使所述照明光投射至检测面，还用于收集检测面返回的照明光，所述物镜的光轴在所述检测面的投影为检测点；聚焦装置，用于在所述检测面上确定测量点，所述测量点相对于所述检测点沿扫描方向具有一偏移量；还用于根据测量点对应的检测面位置，调整物镜进行聚焦；探测装置，用于探测物镜收集的所述照明光。

可选地，所述聚焦装置包括：自动聚焦模块，用于提供进行测距用的检测光，所述检测光经所述物镜投射在所述检测面上形成光斑；还用于基于光斑位置处的测量点获得检测面与物镜焦面的间距，执行聚焦；光路切换机构，用于使所述光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量。

可选地，所述自动聚焦模块包括：用于提供所述检测光的传感器；所述检测设备还包括：分束器，设置于所述自动聚焦模块和物镜之间的光路上，用于使所述检测光和照明光中的一者透过，且另一者反射。

可选地，所述分束器用于使所述检测光反射至物镜，所述光路切换机构包括：控制组件，用于控制所述分束器旋转。

可选地，所述光路切换机构包括：反射镜组，用于将传感器发出的光反射向所述分束器；控制电组件，用于控制所述反射镜组中一个或多个反射镜旋转。

可选地，所述检测设备还包括：扫描装置，用于驱动扫描检测；所述光路切换机构与所述扫描装置相连，用于获取扫描方向，使光斑的偏移方向与所述扫描装置相同。

可选地，所述扫描装置为双向扫描装置；所述光路切换机构使所述光斑能实现双向偏移。

可选地，所述检测光经检测面返回形成信号光；所述聚焦装置还包括：接收器，用于探测所述信号光，并根据所述信号光获得检测面与物镜焦面的间距。

可选地，所述检测设备还包括：三维形貌检测装置，用于对待测物表面的形貌进行检测，获得待测物表面各位置处的初始高度数据；所述聚焦装置，用于从所述三维形貌检测装置获得检测面的初始高度数据，还用于在根据所述初始高度数据获得所述偏移量并进行聚焦。

可选地，所述聚焦装置用于在所述检测设备移动所述偏移量使检测点与所述测量点重合时，所述检测面与物镜焦面重合。

可选地，所述聚焦装置包括聚焦执行系统，用于使检测面和物镜相对移动；所述聚焦装置基于以下公式设置所述偏移量：△＝Vs*t；其中，△为偏移量；Vs为检测设备的扫描速度；t＝L/Vz，Vz为所述相对移动速度，L为检测面与物镜焦面之间的距离。

相应地，本发明实施例还提供一种检测方法，用于通过检测设备进行扫描检测，包括：提供照明光；使所述照明光通过物镜投射至检测面，所述物镜的光轴在所述检测面的投影为检测点；根据检测面和物镜焦点的相对位置，在所述检测面上确定测量点，所述测量点相对于所述检测点沿扫描方向具有一偏移量，以测量点为基准进行聚焦；在检测设备移动至测量点时，探测物镜收集的所述照明光。

可选地，聚焦的步骤包括：提供进行测距用的检测光，所述检测光经所述物镜投射在所述检测面上形成光斑；使所述光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量；基于光斑位置处的测量点获得检测面与物镜焦面的间距，执行聚焦。

可选地，提供检测光的步骤包括：使所述检测光反射形成反射光，所述反射光经物镜在检测面上形成光斑；确定测量点的步骤包括：控制所述反射光的方向，使光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量。

可选地，使所述光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量的步骤包括：使所述检测光反射形成初始反射光；使所述初始反射光再次反射形成反射光，所述反射光经物镜在检测面上形成光斑；控制所述初始反射光的方向，以控制所述反射光的方向使光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量。

可选地，所述检测方法还包括：在进行聚焦之前，对待测物表面的形貌进行检测，获得待测物表面各位置处的初始高度数据；进行聚焦的步骤包括：根据所述初始高度数据获得所述偏移量并进行聚焦。

可选地，在检测设备的检测点沿扫描方向移动至与测量点重合时，所述检测面与物镜的焦面重合。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例中，聚焦装置在所述检测面上确定测量点，且测量点相对于检测点沿扫描方向具有一偏移量，在检测设备移动所述偏移量至检测点的过程中，所述聚焦装置基于所述测量点进行聚焦，也就是说，在检测设备移动至检测点之前，聚焦装置提前执行聚焦的动作，从而有更多的时间完成聚焦的过程，进而有利于优化聚焦效果、获得高分辨率的图像。

可选方案中，所述聚焦装置用于在所述检测设备移动所述偏移量使检测点与所述测量点重合时，所述检测面与物镜焦面重合，从而在检测设备扫描移动至测量点时刚好完成聚焦，从而在保证成像质量的同时，还提高了检测效率。

附图说明

图1是一种光学显微镜的结构示意图；

图2是本发明实施例一检测设备的结构示意图；

图3是图2所示检测设备的局部放大图；

图4是图2所示检测设备的检测面的俯视图；

图5是图2检测设备另一使用状态的示意图；

图6是图5所示使用状态中检测面的俯视图；

图7是本发明实施例另一检测设备的结构示意图；

图8是本发明实施例再一检测设备的结构示意图；

图9是本发明实施例一检测方法的流程示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术存在光学显微镜获得的图像分辨率较低的问题，下面结合图1所示一种光学显微镜的结构示意图，分析图像分辨率低的原因。

如图1中，所述光学显微镜包括：照明光源10、分束器11、物镜12、筒镜13、相机14和自动聚焦模块15。其中，照明光源10发出的照明光经分束器11反射后投射至检测面S，照亮检测面S；物镜12对检测面S进行成像后，经由筒镜13被相机14采集，从而获得检测面S的图像。检测设备通过扫描检测，通过移动至不同位置对各个检测面进行成像，从而获取待测物(例如晶圆)各个检测面的图像。

检测设备扫描检测时，由于待测物各个检测面的高度不同，因此需要自动聚焦模块15在检测过程中，进行实时聚焦。具体地，所述自动聚焦模块15发出激光对检测面S进行测距，根据检测面S与物镜12焦面的相对位置，沿垂直于检测面的方向Z调整所述物镜12的位置，从而实现实时检测和聚焦。

需要说明的是，自动聚焦模块15从检测到聚焦完成需要花费一定的时间，当自动聚焦模块15根据当前检测面S聚焦还未完成时，相机14已经开始采集图像，这样拍出的图像分辨率较低，影响了检测效果。

甚至，当检测设备扫描速度过快时，在聚焦还未完成时，检测设备已经开始移动至下一检测面位置进行检测，在相机14拍摄时，检测面S已经不在相机视野范围内，无法被相机14采集到，从而影响了检测设备的性能。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种检测设备，用于进行扫描检测，包括：照明光源，用于提供照明光；物镜，用于使所述照明光投射至检测面，还用于对检测面成像，所述物镜的光轴在所述检测面的投影为检测点；聚焦装置，用于在所述检测面上确定测量点，所述测量点相对于所述检测点沿扫描方向具有一偏移量；还用于根据测量点对应的检测面位置，调整物镜进行聚焦；图像采集装置，用于采集物镜对所述检测面所成的像。

本发明实施例中聚焦装置在所述检测面上确定测量点，且测量点相对于检测点沿扫描方向具有一偏移量，在检测设备移动所述偏移量至检测点的过程中，所述聚焦装置基于所述测量点进行聚焦，也就是说，在检测设备移动至检测点之前，聚焦装置提前执行聚焦的动作，从而有更多的时间完成聚焦的过程，进而有利于优化聚焦效果、获得高分辨率的图像。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图2，是本发明实施例一检测设备的结构示意图。

本实施例的检测设备的检测原理是：通过光学成像方式对检测面进行放大成像，并进行图像采集，然后基于采集到的图像分析检测面的表面信息。

所述检测设备包括：照明光源110、物镜112、聚焦装置120和探测装置。其中，

照明光源110，用于提供照明光。所述照明光用于照亮检测面W，以便于检测设备能实对照亮后的检测面W进行图像采集。

具体地，所述照明光源110可以是白光光源。例如，所述照明光源110为汞灯等工业常用光源。

物镜112为光学显微镜的一部分，用于使所述照明光投射至检测面W，还用于收集检测面返回的照明光。沿物镜112光轴成像的像差最小、成像质量高，因此，以所述物镜112的光轴在所述检测面W的投影为检测点B。

本实施例中，物镜112为高倍物镜，对所述检测面W进行40倍以上放大成像，从而能对检测面的精细结构进行放大，进而实现精度较高的检测。具体地，所述物镜112可以是多个透镜组，用于减小像差、提高成像质量。

所述照明光经检测面W后形成带有检测面信息的反射光，如图2所示，所述反射光经由物镜112透射后，进入至筒镜113。所述筒镜113也为光学显微镜的一部分，用于将所述反射光会聚至探测装置。

本实施中，所述探测装置用于根据所述物镜收集的照明光，获取检测面的图像。所述探测装置根据所述图像对检测面进行检测，获取待测目标的尺寸或厚度或者待测目标的位置。在其他实施例中，所述探测装置可以不对所述检测面进行成像；具体的，所述探测装置用于根据所述物镜收集的照明光的光强获取检测面表面待测目标的厚度或尺寸。所述待测目标为膜层、金属线或缺陷。所述探测装置包括：相机114，对检测面W经由光学显微镜放大后的像进行图像采集，输出检测面的图像。

请继续参考图2，本发明实施例的检测设备，在照明光源110发出的照明光的光路上，还包括：第一分束器111，用于使照明光发生反射，从而投射至物镜112，进而被物镜112会聚至检测点B。所述第一分束器111还可以使经检测面W反射的照明光透射，以便于进入探测装置。所述第一分束器111可以改变光路方向，从而使照明光源110不位于光学显微镜的成像光路上，一方面，可以减少成像光路的干扰、保证光学成像质量；另一方面，可以实现光学检测设备各个光学元件在空间上的合理配置，提高光学检测设备的紧凑性。

需要说明的是，所述检测设备进行检测时，采用扫描检测的方式，移动至检测物的不同表面待测位置处进行成像，且在每一位置处均采集相应的图像，从而完成对整个待测物的检测。所述光学显微镜每一扫描位置处的待测物表面为检测面。

待测物的表面通常会有高低起伏，因此，在每一扫描检测位置处，检测面与物镜的相对距离会有所变化。为了提高成像质量，检测设备在进行扫描检测时，需要针对不同的检测面进行聚焦处理。具体地，聚焦时沿物镜112光轴方向Z(垂直于检测面W的方向)调整物镜的位置，使将检测面W设置于物镜112焦深范围内以提高成像质量，更进一步的，将检测面W设置在物镜112焦面位置处可以获得高分辨率图像。

而物镜的放大倍率越高，焦深越有限，进而对聚焦提出了更高的要求。如图2所示，本发明实施例检测设备，还包括：聚焦装置120，用于实现实时自动聚焦。聚焦装置120为了实现聚焦，一方面需要获得检测面W的位置信息，即检测面W与物镜112焦面的间距；另一方面调整物镜112的位置，以使物镜112焦面与检测面W相重合。聚焦之后，再通过图像采集装置114对检测面W的像进行采集时，可以得到高分辨率图像，进而提高检测精度。

本实施例检测设备中的聚焦装置120，包括：自动聚焦模块115，用于提供进行测距用的检测光，所述检测光经所述物镜投射在所述检测面W上形成光斑；还用于基于光斑位置处的测量点A获得检测面W与物镜焦面的间距，执行聚焦。

本实施例中，所述自动聚焦模块115为激光测距模块。在其他实施例中，所述自动聚焦模块还可以为干涉仪、微分相移干涉模块或光谱共聚焦模块。

所述自动聚焦模块115包括：传感器(图未示)、聚焦执行系统(图未示)、电机控制模块(图未示)。下面结合几个组件的功能说明自动聚焦模块115的工作原理。

传感器，用于提供检测光，对检测面W进行测距。例如，所述传感器为激光器，发出测距用的激光束。检测光投射到检测面W上形成光斑，为传感器的测量点A，即传感器通过测量点A进行测距。

聚焦执行系统，用于使检测面和物镜相对移动，本实施例中，所述聚焦执行系统为与物镜112的机械结构相连的马达，用于驱动物镜112沿光轴方向Z移动。

电机控制模块，基于传感器在测量点A获得的检测面W的距离，结合物镜112的焦面、聚焦执行系统的速度等参数，控制马达驱动物镜112移动使检测面W至焦面位置处。

所述检测光经检测面返回形成信号光；所述聚焦装置还包括：接收器(图未示)，用于探测所述信号光，并根据所述信号光获得检测面与物镜焦面的间距。

继续参考图2，本实施例，聚焦装置120还包括：光路切换机构118，用于使所述光斑相对于所述检测点B沿扫描方向具有一偏移量。

自动聚焦模块115进行测距用检测光，相对于物镜112光轴沿扫描方向偏心设置，从而使聚焦测量点A与物镜成像检测点B沿扫描方向具有一偏移量。这样，自动聚焦模块115开始以测量点A为基准执行聚焦时，检测设备还位于检测点B；当检测设备因扫描检测而移动至测量点A的位置时，自动聚焦模块115已经执行了一段时间的聚焦动作，因而在成像和图像采集之前有更充分的时间执行聚焦。也就是说，在检测设备移动到测量点A，使检测点B与测量点A重合时，由于已经提前执行了聚焦，因而聚焦效果较好。相应地，通过物镜112可获得高质量成像，进而得到高分辨率的图像。

需要说明的是，在执行聚焦时，使检测面W位于物镜112的焦深范围内，成像质量是可以保证的，因此预设偏移量时，可根据检测面W位于焦深范围内作为聚焦完成的参考。可选方案中，所述聚焦装置120用于在所述物镜112移动所述偏移量使检测点B与所述测量点A重合时，所述检测面W与物镜焦面重合。与使检测面W位于焦深范围内相比，通过以焦面作为完成聚焦的基准设置偏移量，可以使检测面W获得更高质量的成像。

还需要说明的是，预设偏移量时，如果偏移量过大，在检测设备从检测点B扫描至测量点A时，已执行完聚焦，能保证高质量成像，但是由于物镜已经完成聚焦但还未开始对测量点A进行检测，也容易造成检测时间的延长。如果偏移量过小，则聚焦还未完成，从而影响成像质量。可选方案中，可以在检测设备从检测点B扫描至测量点A时，刚好执行完聚焦，即，在检测设备的检测点B沿扫描方向移动至与测量点A重合时，所述检测面W与物镜112的焦面刚好重合，从而减少了聚焦完成且还未图像采集的等待时间，进而能在保证成像质量的同时还兼顾了检测效率。

结合参考图3和图4，分别示出的图2所示局部放大图和检测面的俯视图，说明聚焦装置120设置偏移量的原理。所述聚焦装置120基于以下公式设置所述偏移量△：

△＝Vs*t……公式1

其中，△为检测点B至测量点A沿扫描方向的偏移量；Vs为检测设备的扫描速度，t为从检测点B至测量点A的时间；

t＝L/Vz……公式2

Vz为所述相对移动的速度，L为检测面与物镜焦面(图3中虚线所示)之间的距离。

其中Vs和Vz为检测设备各组件的参数，为已知量。实际应用中，可以根据检测光实时测距获得的L，先通过公式2计算执行聚焦所花费的时间t；因为本实施例中在检测设备从检测点B扫描至测量点A时，刚好执行完聚焦；因此从检测点B扫描至测量点A的时间也为t，可以将公式2计算得到的t代入至公式1中，获得所述偏移量△。

请继续参考图2，所述检测设备包括：第二分束器117，设置于所述自动聚焦模块115和物镜112之间的光路上，设置于所述自动聚焦模块和物镜之间的光路上，用于使所述检测光和照明光中的一者透过，且另一者反射。具体地，本实施例中，所述第二分束器117用于使所述检测光反射至物镜112，所述检测光的反射光经由物镜112后投射在检测面W上形成光斑，所述光斑处为检测点B的位置。所述第二分束器117，位于物镜光轴上，还用于使经检测面反射后形成的光透射，进而能被图像采集装置探测。

所述光路切换机构118包括：控制组件116，用于控制所述第二分束器117旋转(文本相对面的逆时针方向)，从而改变检测光的方向，使检测光的方向偏离物镜112的光轴方向，从而在检测面W上形成偏离检测点B的测量点A。本发明实施例中，通过所述控制组件116和所述第二分束器117相配合，使测量点A偏离检测点B的量符合公式1中偏移量△的要求。

所述控制装置与电机连接，电机通过所述控制装置控制所述第二分束器117旋转。在其他实施例中，可以人为通过所述控制装置控制所述第二分束器117旋转。

需要说明的是，为了使测量点A相对于检测点B的偏转与扫描方向保持一致，所述检测设备还包括：扫描装置(图未示)，用于驱动扫描检测，所述光路切换机构118与所述扫描装置相连，用于获取扫描方向，使光斑的偏移方向与所述扫描电机相同。

参考图5和图6，示出了图2检测设备另一使用状态的示意图和检测面俯视图。本发明实施例中，检测设备中扫描装置为双向扫描装置，用于驱动检测设备沿相反的两个方向扫描。相应地，所述光路切换机构118，用于使所述光斑能实现双向偏移，使测量点相对于检测点的偏移方向与扫描方向保持一致。

具体地，控制组件116可以通过控制第二分束器117朝另一方向旋转(文本相对面的顺时针方向)，从而使检测光的方向偏离物镜112的光轴方向，进而在检测面W上形成偏离检测点B的测量点C。

需要说明的是，在上述实施例中，聚焦装置通过检测光进行测距，并基于测量到的数据进行聚焦。在其他实施例中，还可以通过其他方式对检测面的位置进行测量，进而为聚焦提供参考数据。

参考图7，示出了本发明检测设备另一实施例的示意图。需要说明的是，为了使附图更加简洁，附图7中省略了照明光源以及对应照明光的光路，不应以此限制本发明。本实施例与图2所示实施例相同之处不再赘述，不同之处在于：

在本实施例中，所述自动聚焦模块315包括：用于提供所述检测光的传感器。

所述光路切换机构包括：反射镜组319，包括多个反射镜，用于将传感器发出的光反射向所述第二分束器317；控制组件316，用于控制所述反射镜组319中一个或多个反射镜的旋转，从而在检测光投射向第二分束器317之前，通过反射镜组319改变检测光方向，形成初始反射光。

本实施例中，反射镜组319包括第一反射镜3191和与第一反射镜3191相对的第二反射镜3192。反射镜组319位于自动聚焦模块315和第二分束器317之间，其中，所述第一反射镜3191将传感器发出的检测光反射至第二反射镜3192，在第二反射镜3192再次发生反射后投射至第二分束器317，所述反射镜组319使检测光反射后形成初始反射光，初始反射光大致与检测光方向相同，从而不会造成光传播方向的偏差。

控制组件316，与第一反射镜3191和第二反射镜3192中任意一个相连，或者，与第一反射镜3191和第二反射镜3192均相连，通过控制第一反射镜3191和/或第二反射镜3192的旋转改变初始反射光的方向，从而改变通过物镜312的反射光方向，以形成所述偏移量。

本实施例在检测光进入至光学显微镜之前，先通过光路切换机构318改变检测光的方向，从而尽量减少光学显微镜主光路上的部件，进而减少其他部件对光学显微镜主光路的干扰。此外，反射镜组319和控制组件316均没有位于光学显微镜的主光路上，相应地，反射镜组319和控制组件316的尺寸、位置布置等更加灵活，而不受光学显微镜主光路的限制。

参考图8，是本发明实施例再一检测设备的结构示意图。

本发明实施例与图2所示实施例相同之处不再赘述，不同之处在于：

所述检测设备还包括：三维形貌检测装置218，用于对待测物表面的形貌进行检测，获得待测物表面各位置处的初始高度数据；所述聚焦装置220，用于从所述三维形貌检测装置218获得检测面W的初始高度数据，还用于根据所述初始高度数据获得所述偏移量并进行聚焦。

所述三维形貌检测装置218为干涉仪、光谱共聚焦模块、激光测距模块、激光三角法检测模块或微分相移干涉模块。

本发明实施例中，可以根据初始高度数据获得公式2中的L，再通过公式2计算执行聚焦所花费的时间t；将计算得到的t代入至公式1中获得偏移量△，聚焦装置220可以相对于检测点B提前偏移量△时开始执行聚焦。图7所示实施例可以不采用检测光的方式得到各检测面的高度，从而减少检测光对光学显微镜光路的干扰，进而使检测设备的光路结构更加简单。

相应地，为了解决所述技术问题，本发明实施例还提供一种检测方法，用于通过检测装置进行扫描检测，参考图9，示出了本发明检测方法一实施例的流程示意图，所述检测方法包括：

步骤S1，提供照明光；

步骤S2，使所述照明光通过物镜投射至检测面，所述物镜的光轴在所述检测面的投影为检测点；

步骤S3，根据检测面和物镜焦点的相对位置，在所述检测面上确定测量点，所述测量点相对于所述检测点沿扫描方向具有一偏移量，以测量点为基准进行聚焦；

步骤S4，在检测设备移动至测量点时，探测物镜收集的所述照明光。

下面结合检测设备对检测方法的各个步骤进行说明。

如图2所示，可以通过光学成像方式对检测面W进行放大成像，并对检测面放大后的像进行图像采集，然后基于采集到的图像分析检测面的表面信息。

执行步骤S1，提供照明光。所述照明光用于照亮检测面W，以便于检测设备能实对照亮后的检测面W进行图像采集。具体地，所述照明光可以是白光。

执行步骤S2，使所述照明光通过物镜投射至检测面W，所述物镜112的光轴在所述检测面的投影为检测点B。物镜112为光学显微镜的一部分，通过物镜112使所述照明光投射至检测面W，还用于对检测面W成像。沿物镜112光轴成像的像差最小、成像质量高，因此，以所述物镜112的光轴在所述检测面W的投影为检测点B。

执行步骤S3，根据检测面W的位置和物镜112焦点的相对位置关系，在所述检测面上确定测量点A，所述测量点A相对于所述检测点B沿扫描方向具有一偏移量，以测量点A为基准进行聚焦。

需要说明的是，进行检测时，采用扫描检测的方式，将检测装置移动至检测物的不同表面位置处进行成像，且在每一位置处对均采集相应的图像，从而完成对整个检测物的检测。所述光学显微镜每一扫描位置处的检测物表面为检测面。

检测物的表面通常会有高低起伏，因此，在每一扫描检测位置处，检测面W与物镜112的相对距离会有所变化。为了提高成像质量，在进行扫描检测时，需要针对不同的检测面W进行聚焦处理。具体地，聚焦时使检测面和物镜相对移动，例如：沿物镜112光轴方向Z(垂直于检测面W的方向)调整物镜112的位置，使将检测面W设置于物镜112焦深范围内以提高成像质量，更进一步的，将检测面W设置在物镜112焦面位置处可以获得高分辨率图像。

本发明实施例，通过使测量点A与检测点B沿扫描方向具有一偏移量。从而在开始以测量点A为基准执行聚焦时，检测设备还位于检测点B；当检测设备因扫描检测而移动至测量点A的位置时，已经执行了一段时间的聚焦动作，因而在成像和图像采集之前有更充分的时间执行聚焦。也就是说，在检测设备移动测量点A进行成像和图像采集时，由于聚焦已经提前执行，通过物镜112可获得高质量成像，进而得到高分辨率的图像。

需要说明的是，在执行聚焦时，使检测面W位于物镜112的焦深范围内，成像质量是可以保证的，因此预设偏移量时，可以以检测面W位于焦深范围内作为聚焦完成的参考。可选方案中，所述聚焦步骤中，在所述检测设备移动所述偏移量使检测点B与所述测量点A重合时，所述检测面W与物镜112焦面重合。通过以焦面作为完成聚焦的基准设置偏移量，可以使检测面W获得更高质量的成像。

还需要说明的是，预设偏移量时，如果偏移量过大，在物镜112从检测点B扫描至测量点A时，已执行完聚焦，能保证高质量成像，但是由于物镜112已经完成聚焦但还未开始对测量点A进行检测，也容易造成检测时间的延长。可选方案中，在检测设备从检测点B扫描至测量点A时，刚好执行完聚焦，即，在检测设备的检测点B沿扫描方向移动至与测量点A重合时，所述检测面W与物镜112的焦面重合，从而减少了聚焦完成且还未图像采集的等待时间，进而能在保证成像质量的同时还兼顾了检测效率。

结合参考图3和图4，分别示出的图2所示局部放大图和检测面的俯视图，说明聚焦步骤设置偏移量的原理。所述聚焦步骤基于以下公式设置所述偏移量△：

△＝Vs*t……公式1

其中，△为检测点B至测量点A沿扫描方向的偏移量；Vs为检测设备的扫描速度，t为从检测点B至测量点A的时间；

t＝L/Vz……公式2

Vz为所述检测面和物镜相对移动的速度，L为检测面W与物镜112焦面(图3中虚线所示)之间的距离。

其中Vs和Vz为检测设备各组件的参数，为已知量。实际应用中，可以根据测距获得的L，先通过公式2计算执行聚焦所花费的时间t；因为本实施例中在检测设备从检测点B扫描至测量点A时，刚好执行完聚焦；因此从检测点B扫描至测量点A的时间也为t，可以通过计算得到的t代入至公式1中，从而获得所述偏移量△。

具体地，聚焦的步骤包括：提供进行测距用的检测光，所述检测光经所述物镜112投射在所述检测面W上形成光斑；使所述光斑相对于所述检测点B沿扫描方向形成所述偏移量；基于光斑位置处的测量点A获得检测面W与物镜112焦面的间距，执行聚焦。

请继续参考图2，所述光路切换机构118包括：第二分束器117和控制组件116。所述第二分束器117设置于所述自动聚焦模块115和物镜112之间的光路上。通过第二分束器11于使所述检测光反射至物镜112。所述检测光经由物镜112后投射在检测面W上形成光斑，所述光斑处为检测点位置，可以随检测光的入射方向而变化。通过所述控制组件116控制所述第二分束器117旋转(文本相对面逆时针)，从而改变检测光的方向，使检测光的方向偏离物镜112的光轴方向，从而在检测面W上形成偏离检测点B的测量点A，通过所述控制组件116和所述第二分束器117使测量点A偏离检测点B的量符合公式1中偏移量△的要求。

在其他实施例中，如图7所示，还可以在检测光投射至第二分束器317之前，对检测光的方向进行调整。具体地，使所述检测光反射形成初始反射光；使所述初始反射光再次反射形成反射光，所述反射光经物镜在检测面W上形成光斑；控制所述初始反射光的方向，进而控制所述反射光的方向使光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量。

具体地，如图7所示，所述自动聚焦模块315包括：用于提供所述检测光的传感器。所述光路切换机构包括：反射镜组319，包括多个反射镜，用于将传感器发出的光反射向所述第二分束器317；控制组件316，用于控制所述反射镜组319中一个或多个反射镜的旋转，从而在检测光投射向第二分束器317之前，通过反射镜组319改变检测光方向，形成初始反射光。

通过光路切换机构318中的控制组件316改变反射镜的旋转角度，从而改变初始反射光的方向，进而改变检测光的方向。在检测光进入至光学显微镜的主光路之前，对检测光进行预调整，可以使各个光学元件的尺寸、位置布置等更加灵活，而不受光学显微镜主光路的限制。

所述检测方法还包括：在进行聚焦之前，对待测物表面的形貌进行检测，获得待测物表面各位置处的初始高度数据；根据所述初始高度数据获得所述偏移量并进行聚焦。

如图8所示，本发明实施例检测方法中，可以根据三维形貌检测装置218获得初始高度数据，之后将初始高度数据获得公式2中的L，再通过公式2计算执行聚焦所花费的时间t；将计算得到的t代入至公式1中获得偏移量△，聚焦装置220可以相对于检测点B提前偏移量△时开始执行聚焦。即可以不采用检测光的方式，而是通过其他设备的预检测得到各检测面的高度，从而减少检测光对光学显微镜光路的干扰，进而使光路结构更加简单。

步骤S4，在检测设备移动至测量点时，探测物镜收集的所述照明光。

如图2所示，由于聚焦的过程是基于测量点A进行的，即在检测设备移动至检测点B之前，物镜112已经开始执行聚焦的动作。在光学显微镜移动到测量点B时，检测面W位于物镜的焦面位置处，因而此时通过对检测面成像的方式获得检测面的图像，进而获取待测目标的尺寸或厚度或者待测目标的位置。需要说明的是，可以通过对所述探测装置根据所述图像对检测面进行检测，在其他实施例中，也可以不对所述检测面进行成像；具体的，可以根据所述物镜收集的照明光的光强获取检测面表面待测目标的厚度或尺寸。所述待测目标为膜层、金属线或缺陷。

更多的关于检测方法的技术细节可参考检测设备实施例中的描述。

本发明实施例提供的检测方法和检测设备，通过使测量点相对于检测点沿扫描方向具有一偏移量，即在检测设备移动至检测点之前，提前执行聚焦的动作，从而有更多的时间完成聚焦的过程，进而有利于获得高分辨率的图像。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种检测设备，用于进行扫描检测，其特征在于，包括：

照明光源，用于提供照明光；

物镜，用于使所述照明光投射至检测面，还用于收集检测面返回的照明光，所述物镜的光轴在所述检测面的投影为检测点；

聚焦装置，用于在所述检测面上确定测量点，所述测量点相对于所述检测点沿扫描方向具有一偏移量；还用于根据测量点对应的检测面位置，调整物镜进行聚焦；

探测装置，用于探测物镜收集的所述照明光。

2.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述聚焦装置包括：

自动聚焦模块，用于提供进行测距用的检测光，所述检测光经所述物镜投射在所述检测面上形成光斑；还用于基于光斑位置处的测量点获得检测面与物镜焦面的间距，执行聚焦；

光路切换机构，用于使所述光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量。

3.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述自动聚焦模块包括：用于提供所述检测光的传感器；所述检测设备还包括：

分束器，设置于所述自动聚焦模块和物镜之间的光路上，用于使所述检测光和照明光中的一者透过，且另一者反射。

4.如权利要求3所述的检测设备，其特征在于，所述分束器用于使所述检测光反射至物镜，所述光路切换机构包括：控制组件，用于控制所述分束器旋转。

5.如权利要求3所述的检测设备，其特征在于，所述光路切换机构包括：

反射镜组，用于将传感器发出的光反射向所述分束器；

控制电组件，用于控制所述反射镜组中一个或多个反射镜旋转。

6.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括：扫描装置，用于驱动扫描检测；

所述光路切换机构与所述扫描装置相连，用于获取扫描方向，使光斑的偏移方向与所述扫描装置相同。

7.如权利要求6所述的检测设备，其特征在于，所述扫描装置为双向扫描装置；所述光路切换机构使所述光斑能实现双向偏移。

8.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述检测光经检测面返回形成信号光；所述聚焦装置还包括：接收器，用于探测所述信号光，并根据所述信号光获得检测面与物镜焦面的间距。

9.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括：

三维形貌检测装置，用于对待测物表面的形貌进行检测，获得待测物表面各位置处的初始高度数据；

所述聚焦装置，用于从所述三维形貌检测装置获得检测面的初始高度数据，还用于在根据所述初始高度数据获得所述偏移量并进行聚焦。

10.如权利要求1～9任一项所述的检测设备，其特征在于，所述聚焦装置用于在所述检测设备移动所述偏移量使检测点与所述测量点重合时，所述检测面与物镜焦面重合。

11.如权利要求1～9任一项所述的检测设备，其特征在于，所述聚焦装置包括聚焦执行系统，用于使检测面和物镜相对移动；所述聚焦装置基于以下公式设置所述偏移量：△＝Vs*t；

其中，△为偏移量；Vs为检测设备的扫描速度；t＝L/Vz，Vz为所述相对移动速度，L为检测面与物镜焦面之间的距离。

12.一种检测方法，用于通过检测设备进行扫描检测，其特征在于，包括：

提供照明光；

使所述照明光通过物镜投射至检测面，所述物镜的光轴在所述检测面的投影为检测点；

根据检测面和物镜焦点的相对位置，在所述检测面上确定测量点，所述测量点相对于所述检测点沿扫描方向具有一偏移量，以测量点为基准进行聚焦；

在检测设备移动至测量点时，探测物镜收集的所述照明光。

13.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于，聚焦的步骤包括：

提供进行测距用的检测光，所述检测光经所述物镜投射在所述检测面上形成光斑；

使所述光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量；

基于光斑位置处的测量点获得检测面与物镜焦面的间距，执行聚焦。

14.如权利要求13所述的检测方法，其特征在于，提供检测光的步骤包括：使所述检测光反射形成反射光，所述反射光经物镜在检测面上形成光斑；确定测量点的步骤包括：控制所述反射光的方向，使光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量。

15.如权利要求13所述的检测方法，其特征在于，使所述光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量的步骤包括：

使所述检测光反射形成初始反射光；

使所述初始反射光再次反射形成反射光，所述反射光经物镜在检测面上形成光斑；

控制所述初始反射光的方向，以控制所述反射光的方向使光斑相对于所述检测点沿扫描方向形成所述偏移量。

16.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：在进行聚焦之前，对待测物表面的形貌进行检测，获得待测物表面各位置处的初始高度数据；

进行聚焦的步骤包括：根据所述初始高度数据获得所述偏移量并进行聚焦。

17.如权利要求12～16任一项所述的检测方法，其特征在于，在检测设备的检测点沿扫描方向移动至与测量点重合时，所述检测面与物镜的焦面重合。

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