CN114441440A - 一种晶圆缺陷检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆缺陷检测系统及方法，系统包括处理单元、控制单元、信号采集单元、位移组件和检测组件；工作过程为位移组件带动晶圆移动，巡边探测单元将拍摄到的晶圆边缘信息结合位移台移动位置，得到晶圆相对于检测组件光轴的坐标位置，随后，根据晶圆的坐标位置移动位移台，线阵探测单元和面阵探测单元分别对晶圆表面进行扫描拍摄，采集得到的数据经信号采集单元传输给处理单元分析使用。本系统中包含了巡边探测单元，能够补偿由于晶圆放置位置的偏差带来的定位偏差，同时，线阵探测单元和面阵探测单元根据位移组件高精度的位置反馈，在不同位置拍摄图像，可以建立晶圆位置与图像的对应关系，有利于后续的图像拼接和缺陷识别处理。

Description

一种晶圆缺陷检测系统及方法
技术领域
本发明属于晶圆检测领域，尤其涉及一种晶圆缺陷检测系统及方法。
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、划痕等缺陷并记录缺陷位置和数量。晶圆缺陷检测广泛的应用于晶圆光片制造，有图案晶圆光刻等芯片制造各个环节。随着生产力的提高，机器检测逐步替代人工检测成为晶圆缺陷检测的主流方案。近些年来，由于制程工艺的提高，构成芯片的晶体管尺寸越来越小，晶圆缺陷检测设备需要检测晶圆的更小的缺陷尺寸，并且对设备的检测速率提出了更高的要求。
晶圆缺陷检测不仅需要找出晶圆表面的缺陷，同时还需要对缺陷进行分类，并标记缺陷在晶圆上的具体位置。将缺陷与晶圆位置对应依赖于可靠的定位方法和精准的位移组件。位移组件的定位精度通常需要满足系统的要求，不同的检测系统采用不同的定位方法，为了能够拍摄到晶圆的边缘信息，通常是采用明场拍摄。
对晶圆表面的检测方法常规有旋转晶圆检测方法，其实现方式是在晶圆高速旋转的同时，光学检测系统沿着晶圆径向从边缘移动到圆心，检测轨迹为螺旋形。如公开号为US6201601B1的专利文献公开了一种采用旋转晶圆方式，运用点共焦光学系统提升分辨率的晶圆检测方法。旋转晶圆检测的方式因为被检测位置距离圆心不同，相同角速度下被检测位置线速度有差异，易造成采样不均衡的问题，所以要求旋转台能够控制晶圆变速旋转。同时该专利采用单点扫描，检测速度较慢。公开号为CN110849899 A的专利文献公开了一种基于线共焦的缺陷检测系统，其通过线光斑扫描，旋转载物台，用多个角度探测器接收散射信号的表面缺陷检测装置；公开号为US6858859的专利文献提出了一种基于衍射元件，衍射多个光斑照射到样品表面，每一束光斑经过的成像路径均是共焦照明系统，通过旋转载物台，多束光斑扫描，用单个物镜接收散射信号的表面缺陷检测装置。虽然这两种专利相比于单点共焦检测，可以提高检测效率，但是旋转晶圆检测方法所需要的载物台变速旋转，多组信号时需高度同步的问题没有得到根本解决，造成控制电路复杂，调试困难。
晶圆表面的另一种检测方法是逐行匀速扫描检测法。如公开号为US9551672B2的专利文献将面阵成像和线阵成像结合，通过逐行匀速扫描的方式规避了上述旋转控制难的问题。其实现方式是用546nm光源做线共焦扫描，用线阵探测器接收，同时用313nm的偏振紫外光源以布鲁斯特角倾斜照明样品表面，激发出PL光，用面阵探测器接收，实现对表面缺陷和深层缺陷的同步检测。在该系统中，线阵相机用来做明场成像，面阵相机用来做暗场成像。在进行晶圆的巡边定位时，通常需要做明场成像，因此在系统中加入了振镜和扫瞄镜。当晶圆边缘移动到成像系统下方时，振镜转动线扫描拍摄成像，实现对晶圆边缘的局部扫描，但是该种方式光路复杂，在光路中加入了额外的振镜和扫瞄镜，同时装调也不容易。
本发明提出一种能够补偿晶圆放置误差，晶圆缺陷定位精准的缺陷快速检测新系统和检测方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种晶圆缺陷检测系统及方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现的。
第一方面，本发明提供了一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，包括处理单元、控制组件、信号采集单元、位移组件和检测组件；
所述检测组件与信号采集单元连接，将采集得到的探测信号传输到信号采集单元；所述信号采集单元将得到的探测信号传输到处理单元；所述处理单元向控制组件发出指令并接收控制组件的反馈；所述控制组件可以控制位移组件、检测组件和信号采集单元；所述位移组件通过控制组件按照处理单元的指令进行移动；所述位移组件的移动触发检测组件采集探测信号。
进一步地，所述位移组件的下方设有在X、Y和Z轴做移动的驱动装置。
进一步地，所述检测组件包括线阵探测单元、面阵探测单元、巡边探测单元和焦面探测单元；
所述线阵探测单元包括线第一线共焦照明模块、第一准直透镜、第一滤光片、第一半反半透镜、第一二向色镜、第二半反半透镜、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜、第二滤光片、第一筒镜和第一线共焦接收模块；第一线共焦照明模块输出的光束依次经第一准直透镜、第一滤光片、第一半反半透镜、第一二向色镜、第二半反半透镜、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜汇聚在待测晶圆表面上，所述待测晶圆被放置在位移组件上，经待测晶圆散射和反射形成的光束依次经第一物镜、第一圆环反射镜、第二二向色镜、第二半反半透镜、第一二向色镜、第一半反半透镜、第二滤光片、第一筒镜汇聚到第一线共焦接收模块；
所述面阵探测单元包括第一面阵照明模块、第二准直透镜、第三滤光片、第一圆环反射镜、第一物镜、第二半反半透镜、第一二向色镜、第四滤光片、第二筒镜和第一面阵接收模块；第一面阵照明模块输出的光束依次经第二准直透镜、第三滤光片、第一圆环反射镜、第一物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第一物镜、第一圆环反射镜、第二二向色镜、第二半反半透镜、第一二向色镜、第四滤光片、第二筒镜汇聚到第一面阵接收模块；
所述巡边探测单元包括第一巡边照明模块、第二半反半透镜、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜、第一二向色镜、第四滤光片、第二筒镜和第一面阵接收模块；第一巡边照明模块输出的光束依次经第二半反半透镜、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第一物镜、第一圆环反射镜、第二二向色镜、第二半反半透镜、第一二向色镜、第四滤光片、第二筒镜汇聚到第一面阵接收模块；
所述焦面探测单元包括第一焦面检测模块、第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜；第一焦面检测模块输出的光束依次经第二二向色镜、第一圆环反射镜、第一物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第一物镜、第一圆环反射镜、第二二向色镜汇聚到第一焦面检测模块。
进一步地，所述检测组件包括线阵探测单元、面阵探测单元、巡边探测单元和焦面探测单元；
所述线阵探测单元包括第二线共焦照明模块、第三准直透镜、第五滤光片、第一偏振片、第三半反半透镜、第三二向色镜、第四半反半透镜、第四二向色镜、第一微分干涉对比棱镜、第二物镜、第六滤光片、第二偏振片、第三筒镜和第二线共焦接收模块；第二线共焦照明模块输出的光束依次经第三准直透镜、第五滤光片、第一偏振片、第三半反半透镜、第三二向色镜、第四半反半透镜、第四二向色镜、第一微分干涉对比棱镜、第二物镜汇聚在待测晶圆表面上，所述待测晶圆被放置在位移组件上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第二物镜、第一微分干涉对比棱镜、第四二向色镜、第四半反半透镜、第三二向色镜、第三半反半透镜、第六滤光片、第二偏振片、第三筒镜汇聚到第二线共焦接收模块；
所述面阵探测单元包括第一环形照明模块、第二物镜、第一微分干涉对比棱镜、第四二向色镜、第四半反半透镜、第三二向色镜、第七滤光片、第四筒镜和第二面阵接收模块；第一环形照明模块输出的光束照射到待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第二物镜、第一微分干涉对比棱镜、第四二向色镜、第四半反半透镜、第三二向色镜、第七滤光片、第四筒镜汇聚到第二面阵接收模块；
所述巡边探测单元包括第二巡边照明模块、第四半反半透镜、第四二向色镜、第一微分干涉对比棱镜、第二物镜、第三二向色镜、第七滤光片、第四筒镜和第二面阵接收模块；第二巡边照明模块输出的光束依次经第四半反半透镜、第四二向色镜、第一微分干涉对比棱镜、第二物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第二物镜、第一微分干涉对比棱镜、第四二向色镜、第四半反半透镜、第三二向色镜、第七滤光片、第四筒镜汇聚到第二面阵接收模块；
所述焦面探测单元包括第二焦面检测模块、第四二向色镜、第一微分干涉对比棱镜、第二物镜；第二焦面检测模块输出的光束依次经第四二向色镜、第一微分干涉对比棱镜、第二物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第二物镜、第一微分干涉对比棱镜、第四二向色镜汇聚到第二焦面检测模块。
进一步地，所述检测组件包括线阵探测单元、面阵探测单元、巡边探测单元和焦面探测单元；
所述线阵探测单元包括第三共焦照明模块、第五准直透镜、第八滤光片、偏振分光片、第五二向色镜、第六半反半透镜、第六二向色镜、第二微分干涉对比棱镜、第三物镜、第九滤光片、第五筒镜、第三线共焦接收模块；第三共焦照明模块输出的光束依次经第五准直透镜、第八滤光片、偏振分光片、第五二向色镜、第六半反半透镜、第六二向色镜、第二微分干涉对比棱镜、第三物镜汇聚在待测晶圆表面上，所述待测晶圆被放置在位移组件上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第三物镜、第二微分干涉对比棱镜、第六二向色镜、第六半反半透镜、第五二向色镜、偏振分光片、第九滤光片、第五筒镜汇聚到第三线共焦接收模块；
所述面阵探测单元包括第二环形照明模块、第三物镜、第二微分干涉对比棱镜、第六二向色镜、第六半反半透镜、第五二向色镜、第十滤光片、第六筒镜和第三面阵接收模块；第二环形照明模块输出的光束照射到待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第三物镜、第二微分干涉对比棱镜、第六二向色镜、第六半反半透镜、第五二向色镜、第十滤光片、第六筒镜汇聚到第三面阵接收模块；
所述巡边探测单元包括第三巡边照明模块、第六半反半透镜、第六二向色镜、第二微分干涉对比棱镜、第三物镜、第五二向色镜、第十滤光片、第六筒镜和第三面阵接收模块；第三巡边照明模块输出的光束依次经第六半反半透镜、第六二向色镜、第二微分干涉对比棱镜、第三物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第三物镜、第二微分干涉对比棱镜、第六二向色镜、第六半反半透镜、第五二向色镜、第十滤光片、第六筒镜汇聚到第三面阵接收模块；
所述焦面探测单元包括第三焦面检测模块、第六二向色镜、第二微分干涉对比棱镜、第三物镜；第三焦面检测模块输出的光束依次经第六二向色镜、第二微分干涉对比棱镜、第三物镜汇聚在待测晶圆表面上，经待测晶圆反射形成的光束依次经第三物镜、第二微分干涉对比棱镜、第六二向色镜汇聚到第三焦面检测模块。
第二方面，本发明提供了一种晶圆缺陷检测方法，所述检测方法使用上述的晶圆缺陷检测系统，包括以下步骤：
步骤一：位移组件带动待测晶圆移动到检测组件正下方；
步骤二：焦面探测单元开始工作，位移组件将待测晶圆移动到最佳对焦位置；所述最佳对焦位置为能够使线阵探测单元和面阵探测单元能够清晰成像的位置；
步骤三：待测晶圆在Z轴方向上移动到最佳对焦位置后，位移组件在X、Y轴方法上移动，将待测晶圆的边缘移动到检测组件正下方，巡边探测单元开始工作，拍摄4-8张晶圆边缘图片，通过信号采集单元将拍摄的4-8张晶圆边缘图片和每张图片对应的位置信息传送到处理单元；处理单元根据传送回来的信息计算出待测晶圆的圆心和物镜光轴与待测晶圆的交点的位置偏差，计算得到圆心和位置偏差后向控制组件发送指令，控制组件控制位移组件移动，使待测晶圆的圆心和物镜的光轴重合；
步骤四：待测晶圆的圆心和物镜的光轴重合后，处理单元开始规划扫描路径并向控制组件发送指令，控制组件控制位移组件带动待测晶圆按照扫描路径移动，移动开始前，巡边探测单元停止工作；
步骤五：移动开始后，线阵探测单元和面阵探测单元分别同步工作，线阵探测单元在扫描路径的每一行连续拍摄，得到线扫描图像；面阵探测单元在扫描路径的每一行上间隔拍摄，得到面扫描图像，并通过信号采集单元将采集到的线扫描图像和面扫描图像传送到处理单元；
步骤六：处理单元完成对线扫描图像和面扫描图像的检测与分类，完成对待测晶圆的缺陷检测。
本发明的有益效果是：通过巡边探测单元，使每次检测后晶圆中心都能够在检测组件的正中心，能够补偿由于晶圆放置导致的坐标误差，拍摄图像能够与晶圆坐标准确对应，便于后续晶圆缺陷回顾。
附图说明
图1为一种晶圆缺陷检测系统图；
图2为实施例1的检测组件的结构图；
图3为实施例2的检测组件的结构图；
图4为实施例2的晶轴方向图；
图5为实施例3的检测组件的结构图；
图6为实施例3的晶轴方向图；
图7为一种晶圆缺陷检测方法的流程图；
图8为扫描路径图；
图中101-处理单元，102-控制组件，103-信号采集单元，104-位移组件，105-检测组件，106-线阵探测单元，107-面阵探测单元，108-巡边探测单元，109-焦面探测单元；
301-第一线共焦照明模块，302-第一准直透镜，303-第一滤光片，304-第一半反半透镜，305-第一二向色镜，306-第二半反半透镜，307-第二二向色镜，308-第一圆环反射镜，309-第一物镜，310-待测晶圆，311-第二滤光片，312-第一筒镜，313-第一线共焦接收模块，314-第一面阵照明模块，315-第二准直透镜，316-第三滤光片，317-第四滤光片，318-第二筒镜，319-第一面阵接收模块，320-第一巡边照明模块，321-第一焦面检测模块；
401-第二线共焦照明模块，402-第三准直透镜，403-第五滤光片，404-第三半反半透镜，405-第三二向色镜，406-第四半反半透镜，407-第四二向色镜，409-第二物镜，411-第六滤光片，412-第三筒镜，413-第二线共焦接收模块，414-第二面阵照明模块，415-第四准直透镜，417-第七滤光片，418-第四筒镜，419-第二面阵接收模块，420-第二巡边照明模块，421-第二焦面检测模块，422-第一偏振片,423-第一微分干涉对比棱镜，424-第二偏振片，425-第一环形照明模块；
501-第三线共焦照明模块，502-第五准直透镜，503-第八滤光片，505-第五二向色镜，506-第六半反半透镜，507-第六二向色镜，509-第三物镜，511-第九滤光片，512-第五筒镜，513-第三线共焦接收模块，514-第三面阵照明模块，515-第六准直透镜，517-第十滤光片，518-第六筒镜，519-第三面阵接收模块，520-第三巡边照明模块，521-第三焦面检测模块，522-第三偏振片,523-第二微分干涉对比棱镜，524-第四偏振片，525-第二环形照明模块，626-偏振分光片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明，本说明书实施例所述内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。
如图1所示，一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，包括处理单元101、控制组件102、信号采集单元103、位移组件104和检测组件105；
所述检测组件105与信号采集单元103连接，将采集得到的探测信号传输到信号采集单元103；所述信号采集单元103将得到的探测信号传输到处理单元101；所述处理单元101向控制组件102发出指令并接收控制组件102的反馈；所述控制组件102可以控制位移组件104、检测组件105和信号采集单元103；所述位移组件104通过控制组件102按照处理单元101的指令进行移动。
所述位移组件104的下方设有在X、Y和Z轴做移动的驱动装置；
所述检测组件105包括线阵探测单元106、面阵探测单元107、巡边探测单元108和焦面探测单元109；
所述线阵探测单元106的物方探测区域为线形，面阵探测单元107的物方探测区域为面形，巡边探测单元108的物方探测区域也为面形，所述焦面探测单元109用于判断待测晶圆所处的位置是否是最佳对焦位置。
实施例1
所述检测组件105包括线阵探测单元106、面阵探测单元107、巡边探测单元108和焦面探测单元109，如图2所示；
所述线阵探测单元106包括线第一线共焦照明模块301、第一准直透镜302、第一滤光片303、第一半反半透镜304、第一二向色镜305、第二半反半透镜306、第二二向色镜307、第一圆环反射镜308、第一物镜309、第二滤光片311、第一筒镜312和第一线共焦接收模块313；第一线共焦照明模块301输出的光束依次经第一准直透镜302、第一滤光片303、第一半反半透镜304、第一二向色镜305、第二半反半透镜306、第二二向色镜307、第一圆环反射镜308、第一物镜309汇聚在待测晶圆310表面上，所述待测晶圆310被放置在位移组件104上，经待测晶圆310散射和反射形成的光束依次经第一物镜309、第一圆环反射镜308、第二二向色镜307、第二半反半透镜306、第一二向色镜305、第一半反半透镜304、第二滤光片311、第一筒镜312汇聚到第一线共焦接收模块313；
线阵探测单元106的工作原理：第一线共焦照明模块301输出波长为546nm的光束，提供线光源照明；输出的光束经过第一准直透镜302准直后，经过第一滤光片303滤光，所述第一滤光片303为546nm带通滤光片，经过第一滤光片303滤光后的光源波长为546nm，滤过其他杂质光源；随后经过第一半反半透镜304，一半能量的光束被第一半反半透镜304透过，另一半能量的的光束被第一半反半透镜304反射到第一二向色镜305，随即被第一二向色镜305透过，因第一二向色镜305的反射波长与第一线共焦照明模块301输出光束的波长不一致；光束随后经过第二半反半透镜306，一半能量的光束透过第二半反半透镜306到达，随即被第二二向色镜307透过，因第二二向色镜307的反射波长与第一线共焦照明模块301输出光束的波长不一致，所述第二二向色镜307的反射波长为850nm；接着透过第二二向色镜307的光束经过中空的第一圆环反射镜308，因光束没有任何遮挡，光束直接从第一圆环反射镜308的中空部分透过到达第一物镜309；随即光束经第一物镜309汇聚到待测晶圆310表面上，所述待测晶圆310放置在位移组件104上；光束随即被待测晶圆310表面散射并反射，被散射并反射被第一物镜309重新收集，依次通过第一圆环反射镜308中心、第二二向色镜307、第二半反半透镜306、第一二向色镜305后到达第一半反半透镜304，光束遇到这些元件的情况如前所述，最终透过的光束经过第二滤光片311滤光，所述第二滤光片311为546nm带通滤光片；经第二滤光片311滤光后到达第一筒镜312并汇聚到第一线共焦接收模块313中；
所述第一线共焦接收模块313为面阵探测器，如线阵相机；第一线共焦接收模块313内部包含感光探测器；第一线共焦接收模块313接收到光束并转为电信号，随后传送到信号采集单元103；
另外，第一线共焦照明模块301也可以提供均匀照明的线性光斑，则照射到待测晶圆310上的光斑也是线形，这样光的利用率较高，但是要注意的是照明光斑的线方向要与第一线共焦接收模块313内部的感光探测器的线方向一致。
所述线阵探测单元106是线共焦成像系统，相比于面阵探测单元107，能够显著提高检测的分辨率。同时，线阵探测单元106可以根据样品特性结合DIC，C-DIC，偏振成像技术等实现多种成像效果。
线阵探测单元106每次拍摄采集到晶圆的一条线视场，如线阵探测单元106每拍摄一次，可以获取晶圆上1mm*1μm的图像。线阵探测单元106的拍摄由位移组件104触发，位移组件104在扫描一行中匀速移动，每带动晶圆水平每移动1μm，触发线阵探测单元拍摄一次，连续不断的拍摄就能获取一行的图像，如果共触发1000次，就获得了1mm*1mm的图像。
所述面阵探测单元107包括第一面阵照明模块314、第二准直透镜315、第三滤光片316、第一圆环反射镜308、第一物镜309、第二半反半透镜306、第一二向色镜305、第四滤光片317、第二筒镜318和第一面阵接收模块319；第一面阵照明模块314输出的光束依次经第二准直透镜315、第三滤光片316、第一圆环反射镜308、第一物镜309汇聚在待测晶圆310表面上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第一物镜309、第一圆环反射镜308、第二二向色镜307、第二半反半透镜306、第一二向色镜305、第四滤光片317、第二筒镜318汇聚到第一面阵接收模块319；
面阵探测单元107的工作原理：第一面阵照明模块314输出波长为313nm的光束，提供光源照明；随即光束经过第二准直透镜315后被准直为平行光束，经过第三滤光片316滤光成波长为313nm的光束，所述第三滤光片316为313nm带通滤光片；经第三滤光片316滤光的光束到达第一圆环反射镜308，所述第一圆环反射镜308是中空的反射镜，只有光束的外围一圈光束被其反射，中间光束部分被透过；经第一圆环反射镜308反射的光束经过第一物镜309后汇聚在待测晶圆310表面上，提供一圈倾斜的暗场照明；光束照射在待测晶圆310表面上后被待测晶圆310表面散射入射光或激发内部光，散射光或激发光经第一物镜309重新收集后，透过第一圆环反射镜308中间部分，经过第二二向色镜307、第二半反半透镜306透过，并被第一二向色镜305反射；被第一二向色镜305反射的光束后经第四滤光片317滤光和第二筒镜318汇聚后到达第一面阵接收模块319；
面阵探测单元107若是暗场成像，则第一二向色镜305的反射波长为313nm，光束到达待测晶圆310表面后，被待测晶圆310表面散射入射光；所述第三滤光片316和第四滤光片317透过的波长与第一二向色镜305的反射波长一样，均为313nm；
面阵探测单元107若是光致发光成像(PL成像)，因光致发光成像是指物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导致发光的现象；如果是光致发光成像，则第一二向色镜305的反射波长为380nm-490nm或近红外波长，光束到达待测晶圆310表面后，被待测晶圆310表面激发内部光，且第三滤光片316透过波长为313nm，第四滤光片317透过的波长为380nm-490nm或近红外波长；由于光致发光成像激发的光波长可能比较分散，在经过第一二向色镜305反射后，可以增加多路分光光路将光致发光成像激发的广播操分别筛选探测；
所述光致发光成像(PL成像)是指用一束激发光照射晶圆，晶圆吸收激发光，同时由于内部有各种生长缺陷，而发出各种特征波长，对这些特征波长成像就能够判别缺陷特征的方法。
另外，面阵探测单元107可以与其他成像模式如DIC，C-DIC，偏振，暗场等结合以提升光学成像效果。
所述第一面阵接收模块319为面阵探测器，如面阵SCMOS相机、EMCCD相机，相比于线阵探测器，面阵探测器一次拍照成像视野比较大。
面阵探测单元107中第一面阵接收模块319采集到的图像对应物方视场为面区域，如面阵探测单元每次能够获取晶圆上1mm*1mm的图像，则位移组件104带动晶圆水平每移动1mm，触发面阵探测单元拍摄一次。
所述巡边探测单元108包括第一巡边照明模块320、第二半反半透镜306、第二二向色镜307、第一圆环反射镜308、第一物镜309、第一二向色镜305、第四滤光片317、第二筒镜318和第一面阵接收模块319；第一巡边照明模块320输出的光束依次经第二半反半透镜306、第二二向色镜307、第一圆环反射镜308、第一物镜309汇聚在待测晶圆310表面上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第一物镜309、第一圆环反射镜308、第二二向色镜307、第二半反半透镜306、第一二向色镜305、第四滤光片317、第二筒镜318汇聚到第一面阵接收模块319；
巡边探测单元108的工作原理：第一巡边照明模块320输出波长为313nm的光束，提供光源照明；输出的光束经过第二半反半透镜306，一半能量的光束被透过，一半能量的光束被第二半反半透镜306反射到第二二向色镜307；随即被第二二向色镜307透过，到达第一圆环反射镜308的中间并透过，没有任何光能量的损失，接着光束被第一物镜309会聚到待测晶圆310表面；光束被待测晶圆310表面反射并散射被第一物镜309接收，并重新依次透过第一圆环反射镜308、第二二向色镜307、第二半反半透镜306后到达第一二向色镜305被反射，所述第一二向色镜305的反射波长为313nm；被第一二向色镜305反射的光束到达第四滤光片317，所述第四滤光片317为313nm带通滤光片；被第四滤光片317滤光后的光束被第二筒镜318会聚并被第一面阵接收模块319接收。
第一巡边照明模块320和第一物镜309构成科勒照明系统或者临界照明系统，通常因为科勒照明系统光照均匀，有利于拍摄图像的智能识别，因此优先采用科勒照明系统。
巡边探测单元108中第一面阵接收模块319采集到的图像对应物方视场为面区域，如面阵探测单元每次能够获取晶圆上1mm*1mm的图像，根据算法需要，位移组件需要多次将晶圆不同方位边缘移动到巡边探测单元108成像视场内。
所述焦面探测单元109包括第一焦面检测模块321、第二二向色镜307、第一圆环反射镜308、第一物镜309；第一焦面检测模块321输出的光束依次经第二二向色镜307、第一圆环反射镜308、第一物镜309汇聚在待测晶圆310表面上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第一物镜309、第一圆环反射镜308、第二二向色镜307汇聚到第一焦面检测模块321；
焦面探测单元109的工作原理：第一焦面检测模块321输出波长为850nm的光束，提供光源照明；输出的光束经过第二二向色镜307被反射，所述第二二向色镜307的反射波长为850nm，随即经过第一圆环反射镜308，并从第一圆环反射镜308的中间透过到达第一物镜309，没有任何光能量的损失；光束被第一物镜309到待测晶圆310表面上，光束被待测晶圆310表面反射并散射，随后重新被第一物镜309接收，经过第一圆环反射镜308到达第二二向色镜307被反射，所述第二二向色镜307反射波长与第一焦面检测模块321输出光束的波长一致；被第二二向色镜307反射的光束到达第一焦面检测模块321；所述第一焦面检测模块321具有光电探测电路，可以判断出当前待测晶圆310位置是否在第一物镜309的焦面上；
同时，焦面探测单元109可以根据当前待测晶圆Z向位置与线阵探测单元106和面阵探测单元107的焦面的位置偏差和方向，面阵探测单元106和线阵探测单元107的焦面是重合的。焦面探测单元108给位移组件104传递位置偏差和方向，位移组件104根据该信息移动待测晶圆Z向位置使之与焦面重合。
实施例2
所述检测组件105包括线阵探测单元106、面阵探测单元107、巡边探测单元108和焦面探测单元109，如图3所示；
所述线阵探测单元106包括第二线共焦照明模块401、第三准直透镜402、第五滤光片403、第一偏振片422、第三半反半透镜404、第三二向色镜405、第四半反半透镜406、第四二向色镜407、第一微分干涉对比棱镜423、第二物镜409、第六滤光片411、第二偏振片424、第三筒镜412和第二线共焦接收模块413；第二线共焦照明模块401输出的光束依次经第三准直透镜402、第五滤光片403、第一偏振片422、第三半反半透镜404、第三二向色镜405、第四半反半透镜406、第四二向色镜407、第一微分干涉对比棱镜423、第二物镜409汇聚在待测晶圆310表面上，所述待测晶圆310被放置在位移组件104上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第二物镜409、第一微分干涉对比棱镜423、第四二向色镜407、第四半反半透镜406、第三二向色镜405、第三半反半透镜404、第六滤光片411、第二偏振片424、第三筒镜412汇聚到第二线共焦接收模块413；
线阵探测单元106的工作原理：第二线共焦照明模块401输出波长为546nm的光束，提供线光源照明；输出的光束经过第三准直透镜402准直后，经过第五滤光片403被滤光，所述第一滤光片303为546nm带通滤光片，经过第五滤光片403被滤光后的光束波长为546nm，滤过其他杂质光源；被第五滤光片403滤光后的光束经过第一偏振片422被透过，透过的光束是一束偏振光，这一部分不同于实施例1；随后光束经过第三半反半透镜404，一半能量的光束被第三半反半透镜404透过，一半能量的光束被第三半反半透镜404反射到第三二向色镜405，随即被第三二向色镜405透过，因第三二向色镜405的反射波长与第二线共焦照明模块401输出光束的波长不一致；光束随后经过第四半反半透镜406，一半能量的光束透过第四半反半透镜406到达第四二向色镜407，随即被第四二向色镜407透过，因第四二向色镜407的反射波长与第二线共焦照明模块401输出光束的波长不一致，所述第四二向色镜407的反射波长为850nm；接着透过第四二向色镜407的光束经过第一微分干涉对比棱镜423，所述第一微分干涉对比棱镜423为DIC棱镜；第一微分干涉对比棱镜423的光轴方向与第一偏振片422的偏振方向呈45°；经过第一微分干涉对比棱镜423的偏振光被分为两束分离的偏振光，分别为o光和e光，且根据第一微分干涉对比棱镜423横向位置的不同，o光和e光可以引入特定的光程差；o光和e光在某一位置相交，这一位置称为第一微分干涉对比棱镜423的干涉面，第一微分干涉对比棱镜423的干涉面与第二物镜409的后焦面重合；o光和e光经过第二物镜409汇聚在待测晶圆310表面上；待测晶圆310放置在位移组件104上，待测晶圆310表面存在缺陷给o光和e光之间带来了相位差，待测晶圆310表面反射和散射o光和e光并重新被第二物镜409收集，并经过第一微分干涉对比棱镜423重新合为一束光，随后该光束再依次经过第四二向色镜407、第四半反半透镜406、第三二向色镜405后到达第三半反半透镜404被透过，光束遇到这些元件的情况如前所述，最终透过的光束经过第六滤光片411被滤光，所述第六滤光片411为546nm带通滤光片，并经过第二偏振片424，所述第二偏振片424的偏振方向与第一偏振片422的偏振方向垂直，因此，待测晶圆310反射和散射的光束仅有偏振方向与第二偏振片424相同的光束能够通过，通过的光束经第三筒镜412汇聚到第二线共焦接收模块413中；
所述第一微分干涉对比棱镜423为DIC棱镜，可以采用沃拉斯顿棱镜或者诺马斯基棱镜，所述第一微分干涉对比棱镜423的棱镜晶轴方向、第一偏振片422的晶轴方向与第二偏振片424的晶轴方向如图4所示；如上所述展示了结合了微分干涉对比成像技术的线共焦成像模式，相比于线共焦成像模式，更能够展现缺陷形貌。
所述第二线共焦接收模块413为面阵探测器，如线阵相机；第二线共焦接收模块413内部包含感光探测器；第二线共焦接收模块413接收到光束并转为电信号，随后传送到信号采集单元103；
另外，第二线共焦照明模块401也可以提供均匀照明的线性光斑，则照射到待测晶圆310上的光斑也是线形，这样光的利用率较高，但是要注意的是照明光斑的线方向要与第二线共焦接收模块413内部的感光探测器的线方向一致。
所述线阵探测单元106是线共焦成像系统，相比于面阵探测单元107，能够显著提高检测的分辨率。同时，线阵探测单元106可以根据样品特性结合DIC，C-DIC，偏振成像技术等实现多种成像效果。
线阵探测单元106每次拍摄采集到晶圆的一条线视场，如线阵探测单元106每拍摄一次，可以获取晶圆上1mm*1μm的图像；线阵探测单元106的拍摄由位移组件104触发，位移组件104在扫描一行中匀速移动，每带动晶圆水平每移动1μm，触发线阵探测单元拍摄一次，连续不断的拍摄就能获取一行的图像，如果共触发1000次，就获得了1mm*1mm的图像。
所述面阵探测单元107包括第一环形照明模块425、第二物镜409、第一微分干涉对比棱镜423、第四二向色镜407、第四半反半透镜406、第三二向色镜405、第七滤光片417、第四筒镜418和第二面阵接收模块419；第一环形照明模块425输出的光束照射到待测晶圆310表面上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第二物镜409、第一微分干涉对比棱镜423、第四二向色镜407、第四半反半透镜406、第三二向色镜405、第七滤光片417、第四筒镜418汇聚到第二面阵接收模块419；
面阵探测单元107的工作原理：第一环形照明模块425发出的313nm的光倾斜照射到待测晶圆310表面上，在第二物镜409视野范围内光能量均匀；光束照射在待测晶圆310表面上后被待测晶圆310表面散射入射光或激发内部光，散射光或激发光经第二物镜409重新收集后，透过第一微分干涉对比棱镜423，由于散射光或激发光是非偏振光，因此光束没有分离成o光和e光；随后光束经过第四二向色镜407被透过并到达第四半反半透镜406，随即一半能量的光束被第四半反半透镜406透过并到达第三二向色镜405，光束被第三二向色镜405反射；随即被第七滤光片417滤光；接着光束被第四筒镜418汇聚后到第二面阵接收模块419；
面阵探测单元107若是暗场成像，则第三二向色镜405的反射波长为313nm，光束到达待测晶圆310表面后，被待测晶圆310表面散射入射光；所述第七滤光片417透过的波长与第三二向色镜405的反射波长相同，也为313nm；
面阵探测单元107若是光致发光成像(PL成像)，因光致发光成像是指物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导致发光的现象；如果是光致发光成像，则第三二向色镜405的反射波长为380nm-490nm或近红外波长，光束到达待测晶圆310表面后，被待测晶圆310表面激发内部光，且所述第七滤光片417透过的波长为380nm-490nm或近红外波长；由于光致发光成像激发的光波长可能比较分散，在经过第三二向色镜405反射后，可以增加多路分光光路将光致发光成像激发的广播操分别筛选探测；
所述光致发光成像(PL成像)是指用一束激发光照射晶圆，晶圆吸收激发光，同时由于内部有各种生长缺陷，而发出各种特征波长，对这些特征波长成像就能够判别缺陷特征的方法。
另外，面阵探测单元107可以与其他成像模式如DIC，C-DIC，偏振，暗场等结合以提升光学成像效果。
所述第二面阵接收模块419为面阵探测器，如面阵SCMOS相机、EMCCD相机，相比于线阵探测器，面阵探测器一次拍照成像视野比较大。
面阵探测单元107中第二面阵接收模块419采集到的图像对应物方视场为面区域，如面阵探测单元每次能够获取晶圆上1mm*1mm的图像，则位移组件带动晶圆水平每移动1mm，触发面阵探测单元拍摄一次。
所述巡边探测单元108包括第二巡边照明模块420、第四半反半透镜406、第四二向色镜407、第一微分干涉对比棱镜423、第二物镜409、第三二向色镜405、第七滤光片417、第四筒镜418和第二面阵接收模块419；第二巡边照明模块420输出的光束依次经第四半反半透镜406、第四二向色镜407、第一微分干涉对比棱镜423、第二物镜409汇聚在待测晶圆310表面上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第二物镜409、第一微分干涉对比棱镜423、第四二向色镜407、第四半反半透镜406、第三二向色镜405、第七滤光片417、第四筒镜418汇聚到第二面阵接收模块419；
巡边探测单元108的工作原理：第二巡边照明模块420输出波长为313nm的光束，提供光源照明；输出的光束经过第四半反半透镜406，一半能量的光束被透过，一半能量的光束被第四半反半透镜406反射到第四二向色镜407，所述第四二向色镜407的反射波长与第二巡边照明模块420输出光束的波长不一致；被第四二向色镜407透过的光束经过第一微分干涉对比棱镜423，由于经过第一微分干涉对比棱镜423的光束不是偏振光束，光束性质经过第一微分干涉对比棱镜423后不做改变；光束从第一微分干涉对比棱镜423透过后，接着光束被第二物镜409会聚，照射到待测晶圆310表面上，最后光束被待测晶圆310反射和散射并重新被第二物镜409接收，并重新依次透过第一微分干涉对比棱镜423、第四二向色镜407、第四半反半透镜406到达第三二向色镜405后被反射，所述第三二向色镜405的反射波长为313nm；被三二向色镜405反射的光束到达第七滤光片417，所述第七滤光片417为546nm带通滤光片；被第七滤光片417滤光后的光束被第四筒镜418会聚并被第二面阵接收模块419接收。
第二巡边照明模块420和第二物镜409构成科勒照明系统或者临界照明系统，通常因为科勒照明系统光照均匀，有利于拍摄图像的智能识别，因此优先采用科勒照明系统。
巡边探测单元108中第二面阵接收模块419采集到的图像对应物方视场为面区域，如面阵探测单元每次能够获取晶圆上1mm*1mm的图像，根据算法需要，位移组件104需要多次将晶圆不同方位边缘移动到巡边探测单元108成像视场内。
所述焦面探测单元109包括第二焦面检测模块421、第四二向色镜407、第一微分干涉对比棱镜423、第二物镜409；第二焦面检测模块421输出的光束依次经第四二向色镜407、第一微分干涉对比棱镜423、第二物镜409汇聚在待测晶圆310表面上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第二物镜409、第一微分干涉对比棱镜423、第四二向色镜407汇聚到第二焦面检测模块421；
焦面探测单元109的工作原理：第二焦面检测模块421输出波长为850nm的光束，提供光源照明；输出的光束经过第四二向色镜407被反射，所述第四二向色镜407的反射波长为850nm；被第四二向色镜407反射的光束经过第一微分干涉对比棱镜423，由于经过第一微分干涉对比棱镜423的光束不是偏振光束，光束性质经过第一微分干涉对比棱镜423后不做改变；接着光束被第二物镜409会聚，照射到待测晶圆310表面上，光束被待测晶圆310反射和散射并重新被第二物镜409接收，并重新透过第一微分干涉对比棱镜423，并被第四二向色镜407反射，所述第四二向色镜407反射波长与第二焦面检测模块421输出光束的波长一致；被第四二向色镜407反射的光束到达第二焦面检测模块421；所述第二焦面检测模块421中有光电探测电路，可以判断出当前待测晶圆310位置是否在第二物镜409的焦面上。
同时，焦面探测单元109可以根据当前待测晶圆Z向位置与线阵探测单元106和面阵探测单元107的焦面的位置偏差和方向，面阵探测单元106和线阵探测单元107的焦面是重合的。焦面探测单元108给位移组件104传递位置偏差和方向，位移组件104根据该信息移动待测晶圆Z向位置使之与焦面重合。
实施例3
所述检测组件105包括线阵探测单元106、面阵探测单元107，、巡边探测单元108和焦面探测单元109，如图5所示；
所述线阵探测单元106包括第三共焦照明模块501、第五准直透镜502、第八滤光片503、偏振分光片526、第五二向色镜505、第六半反半透镜506、第六二向色镜507、第二微分干涉对比棱镜523、第三物镜509、第九滤光片511、第五筒镜512、第三线共焦接收模块513；第三共焦照明模块501输出的光束依次经第五准直透镜502、第八滤光片503、偏振分光片526、第五二向色镜505、第六半反半透镜506、第六二向色镜507、第二微分干涉对比棱镜523、第三物镜509汇聚在待测晶圆310表面上，所述待测晶圆310被放置在位移组件104上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第三物镜509、第二微分干涉对比棱镜523、第六二向色镜507、第六半反半透镜506、第五二向色镜505、偏振分光片526、第九滤光片511、第五筒镜512汇聚到第三线共焦接收模块513；
线阵探测单元106的工作原理：第三线共焦照明模块501输出波长为546nm的光束，提供线光源照明；输出的光束经过第五准直透镜502准直后，经过第八滤光片503滤光，所述第八滤光片503为546nm带通滤光片，经过第八滤光片503滤光后光源波长为546nm，滤过其他杂质光源；被第八滤光片503滤光后的光束经过偏振分光片526被分成两束偏振光，分别为P光和S光，偏振方向互相垂直；偏振分光片526透过P光，反射S光；随后被反射的S光束经过第五二向色镜505被透过，因第五二向色镜505的反射波长与第三线共焦照明模块501输出光束的波长不一致；光束随后经过第六半反半透镜506，一半能量的光束透过第六半反半透镜506到达第六二向色镜507，随即被第六二向色镜507，因第六二向色镜507的反射波长与第三线共焦照明模块501输出光束的波长不一致，所述第六二向色镜507的反射波长为850nm；接着透过第六二向色镜507的光束经过第二微分干涉对比棱镜523，所述第二微分干涉对比棱镜523为DIC棱镜，DIC棱镜的光轴方向与S光的偏振方向呈45°；经过第二微分干涉对比棱镜523的S光被分为两束分离的偏振光，分别为o光和e光，且根据第二微分干涉对比棱镜523横向位置的不同，o光和e光可以引入特定的光程差；o光和e光在某一位置相交，这一位置称为第二微分干涉对比棱镜523的干涉面，第二微分干涉对比棱镜523的干涉面与第三物镜509的后焦面重合。o光和e光经过第三物镜509汇聚在待测晶圆310表面上，待测晶圆310放置在位移组件104上，待测晶圆表面的高低起伏给o光和e光之间带来了相位差；待测晶圆310表面反射和散射o光和e光并重新被第三物镜509收集，并经过第二微分干涉对比棱镜523重新合为一束光，随后该光束再依次经过第六二向色镜507、第六半反半透镜506、第五二向色镜505后到达偏振分光片526，光束遇到这些元件的情况如前所述，此时，光束中的S光成分被偏振分光片526反射，只有包含了晶圆形貌信息的P光成分能够透过偏振分光片526；最终透过的光束经过第九滤光片511滤光，所述第九滤光片511为546nm带通滤光片，并经过第五筒镜512汇聚到第三线共焦接收模块513中；
不同于实施例1，本实施例采用偏振分光片526取代第一半反半透镜304；不同于实施例2，本实施例采用偏振分光片526代替了第三半反半透镜404、第一偏振片422和第二偏振片424；本实施例采用偏振分光片526能够避免额外引入半反半透镜带来的能量损失，提高探测器接收的光能量，提高信噪比并显著提升检测效率。
所述第二微分干涉对比棱镜523为DIC棱镜，可以采用沃拉斯顿棱镜或者诺马斯基棱镜，所述第二微分干涉对比棱镜523晶轴方向如图6所示；如上所述展示了结合了微分干涉对比成像技术的线共焦成像模式，相比于线共焦成像模式，更能够展现缺陷形貌。
所述第三线共焦接收模块513为面阵探测器，如线阵相机；第三线共焦接收模块513内部包含感光探测器；第三线共焦接收模块513接收到光束并转为电信号，随后传送到信号采集单元103；
另外，第三线共焦照明模块401也可以提供均匀照明的线性光斑，则照射到待测晶圆310上的光斑也是线形，这样光的利用率较高，但是要注意的是照明光斑的线方向要与第三线共焦接收模块513内部的感光探测器的线方向一致。
所述线阵探测单元106是线共焦成像系统，相比于面阵探测单元107，能够显著提高检测的分辨率。同时，线阵探测单元106可以根据样品特性结合DIC，C-DIC，偏振成像技术等实现多种成像效果。
线阵探测单元106每次拍摄采集到晶圆的一条线视场，如线阵探测单元每拍摄一次，可以获取晶圆上1mm*1μm的图像。线阵探测单元106的拍摄由位移组件104触发，位移组件104在扫描一行中匀速移动，每带动晶圆水平每移动1μm，触发线阵探测单元拍摄一次，连续不断的拍摄就能获取一行的图像，如果共触发1000次，就获得了1mm*1mm的图像。
所述面阵探测单元107包括第二环形照明模块525、第三物镜509、第二微分干涉对比棱镜523、第六二向色镜507、第六半反半透镜506、第五二向色镜505、第十滤光片517、第六筒镜518和第三面阵接收模块519；第二环形照明模块525输出的光束照射到待测晶圆310表面上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第三物镜509、第二微分干涉对比棱镜523、第六二向色镜507、第六半反半透镜506、第五二向色镜505、第十滤光片517、第六筒镜518汇聚到第三面阵接收模块519；
面阵探测单元107的工作原理：第二环形照明模块525发出的313nm的光倾斜照射到待测晶圆310表面上，在第三物镜509视野范围内光能量均匀；光束照射在待测晶圆310表面上后被待测晶圆310表面散射入射光或激发内部光，散射光或激发光经第三物镜509重新收集后，透过第二微分干涉对比棱镜523，由于散射光或激发光是非偏振光，因此光束没有分离成o光和e光；随后光束经过第六二向色镜507被透过并到达第六半反半透镜506，随即一半能量的光束被第六半反半透镜506透过并到达第五二向色镜505，光束被第五二向色镜505反射；随即被第十滤光片517滤光；接着光束被第六筒镜518汇聚后到第三面阵接收模块519；
面阵探测单元107若是暗场成像，则第五二向色镜505的反射波长为313nm，光束到达待测晶圆310表面后，被待测晶圆310表面散射入射光；所述第十滤光片517透过的波长与第五二向色镜505的反射波长相同，也为313nm；
面阵探测单元107若是光致发光成像(PL成像)，因光致发光成像是指物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导致发光的现象；如果是光致发光成像，则第五二向色镜505的反射波长为380nm-490nm或近红外波长，光束到达待测晶圆310表面后，被待测晶圆310表面激发内部光，且所述第十滤光片517透过的波长为380nm-490nm或近红外波长；由于光致发光成像激发的光波长可能比较分散，在经过第五二向色镜505反射后，可以增加多路分光光路将光致发光成像激发的广播操分别筛选探测；
所述光致发光成像(PL成像)是指用一束激发光照射晶圆，晶圆吸收激发光，同时由于内部有各种生长缺陷，而发出各种特征波长，对这些特征波长成像就能够判别缺陷特征的方法。
另外，面阵探测单元107可以与其他成像模式如DIC，C-DIC，偏振，暗场等结合以提升光学成像效果。
所述第三面阵接收模块519为面阵探测器，如面阵SCMOS相机、EMCCD相机，相比于线阵探测器，面阵探测器一次拍照成像视野比较大。
面阵探测单元107中第三面阵接收模块519采集到的图像对应物方视场为面区域，如面阵探测单元每次能够获取晶圆上1mm*1mm的图像，则位移组件104带动晶圆水平每移动1mm，触发面阵探测单元拍摄一次。
所述巡边探测单元108包括第三巡边照明模块520、第六半反半透镜506、第六二向色镜507、第二微分干涉对比棱镜523、第三物镜509、第五二向色镜505、第十滤光片517、第六筒镜518和第三面阵接收模块519；第三巡边照明模块520输出的光束依次经第六半反半透镜506、第六二向色镜507、第二微分干涉对比棱镜523、第三物镜509汇聚在待测晶圆310表面上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第三物镜509、第二微分干涉对比棱镜523、第六二向色镜507、第六半反半透镜506、第五二向色镜505、第十滤光片517、第六筒镜518汇聚到第三面阵接收模块519；
巡边探测单元108的工作原理：第三巡边照明模块520输出波长为313nm的光束，提供光源照明；输出的光束经过第六半反半透镜506，一半能量的光束被透过，一半能量的光束被第六半反半透镜506反射到第六二向色镜507，所述第六二向色镜507的反射波长与第三巡边照明模块520输出光束的波长不一致；被第六二向色镜507透过的光束经过第二微分干涉对比棱镜523，由于经过第二微分干涉对比棱镜523的光束不是偏振光束，光束性质经过第二微分干涉对比棱镜523后不做改变；光束从第二微分干涉对比棱镜523透过后，接着光束被第三物镜509会聚，照射到待测晶圆310表面上，最后光束被待测晶圆310反射和散射并重新被第三物镜509接收，并重新依次透过第二微分干涉对比棱镜523、第六二向色镜507、第六半反半透镜506到达第五二向色镜505后被反射，所述第五二向色镜505的反射波长为313nm；被第五二向色镜505反射的光束到达第十滤光片517，所述第十滤光片517为546nm带通滤光片；被第十滤光片517滤光后的光束被第六筒镜518会聚并被第三面阵接收模块519接收。
第三巡边照明模块520和第三物镜509构成科勒照明系统或者临界照明系统，通常因为科勒照明系统光照均匀，有利于拍摄图像的智能识别，因此优先采用科勒照明系统。
巡边探测单元108中第三面阵接收模块519采集到的图像对应物方视场为面区域，如面阵探测单元每次能够获取晶圆上1mm*1mm的图像，根据算法需要，位移组件需要多次将晶圆不同方位边缘移动到巡边探测单元108成像视场内。
所述焦面探测单元109包括第三焦面检测模块521、第六二向色镜507、第二微分干涉对比棱镜523、第三物镜509；第三焦面检测模块521输出的光束依次经第六二向色镜507、第二微分干涉对比棱镜523、第三物镜509汇聚在待测晶圆310表面上，经待测晶圆310反射形成的光束依次经第三物镜509、第二微分干涉对比棱镜523、第六二向色镜507汇聚到第三焦面检测模块521；
焦面探测单元109的工作原理：第三焦面检测模块521输出波长为850nm的光束，提供光源照明；输出的光束经过第六二向色镜507被反射，所述第六二向色镜507的反射波长为850nm；被第六二向色镜507反射的光束经过第二微分干涉对比棱镜523，由于经过第二微分干涉对比棱镜523的光束不是偏振光束，光束性质经过第二微分干涉对比棱镜523后不做改变；接着光束被第三物镜509会聚，照射到待测晶圆310表面上，光束被待测晶圆310反射和散射并重新被第三物镜509接收，并重新透过第二微分干涉对比棱镜523，并被第六二向色镜507反射，所述第六二向色镜507反射波长与第三焦面检测模块521输出光束的波长一致；被第六二向色镜507反射的光束到达第三焦面检测模块521；所述第三焦面检测模块521中有光电探测电路，可以判断出当前待测晶圆310位置是否在第三物镜509的焦面上。
同时，焦面探测单元109可以根据当前待测晶圆Z向位置与线阵探测单元106和面阵探测单元107的焦面的位置偏差和方向，面阵探测单元106和线阵探测单元107的焦面是重合的。焦面探测单元108给位移组件104传递位置偏差和方向，位移组件104根据该信息移动待测晶圆Z向位置使之与焦面重合。
实施例4
如图7所示，一种晶圆缺陷检测方法，该方法使用上述一种晶圆缺陷检测系统，包括以下步骤：
步骤一：位移组件104带动待测晶圆移动到检测组件105正下方；
将待测晶圆放置位移组件104上，处理单元101向控制组件102发送移动待测晶圆到检测组件105正下方的指令，控制组件102接收到所述指令并控制位移组件104移动，位移组件104移动带动待测晶圆移动到检测组件105正下方；
步骤二：焦面探测单元109开始工作，位移组件104将待测晶圆移动到最佳对焦位置；所述最佳对焦位置为能够使线阵探测单元106和面阵探测单元107能够清晰成像的位置；光学原理上讲，当晶圆表面与线阵探测单元106和面阵探测单元107的成像接收面同时共轭，此时成像最清晰。
焦面探测单元109开始工作，判断出待测晶圆是否处于最佳对焦位置，若否，给位移组件104信号，使位移组件104带动待测晶圆在Z轴方向上移动直到移动到最佳对焦位置；
步骤三：待测晶圆在Z轴方向上移动到最佳对焦位置后，位移组件104在X、Y轴方法上移动，将待测晶圆的边缘移动到检测组件105正下方，巡边探测单元108开始工作，拍摄4-8张晶圆边缘图片，通过信号采集单元103将拍摄的4-8张晶圆边缘图片和每张图片对应的位置信息传送到处理单元101；处理单元101根据传送回来的信息计算出待测晶圆的圆心和物镜光轴与待测晶圆的交点的位置偏差，计算得到圆心和位置偏差后向控制组件102发送指令，控制组件102控制位移组件104移动，使待测晶圆的圆心和物镜的光轴重合；
步骤四：待测晶圆的圆心和物镜的光轴重合后，处理单元101开始规划扫描路径并向控制组件102发送指令，控制组件102控制位移组件104带动待测晶圆按照扫描路径移动，移动开始前，巡边探测单元108停止工作；
扫描路径可以将晶圆划分成多行，如图8所示。线阵探测单元106和面阵探测单元107的扫描路径一致，且最终的扫描成像区域一致，且在扫描过程中，晶圆只需要扫描一次就可以同时获得线阵探测单元106和面阵探测单元107采集的图像。每一行和下一行可以有5-30个像素的重叠，多行覆盖一整个晶圆。
规划路径如图8所示，左边的图为线阵探测单元的扫描路径，可以将晶圆划分为多行扫描。由于线阵探测单元每次只能拍摄晶圆的一条线，如线阵探测单元每拍摄一次，可以获取晶圆上1mm*1μm的图像。线阵探测单元106的拍摄由位移组件104触发，位移组件104在扫描一行中匀速移动，每带动晶圆水平每移动1μm，触发线阵探测单元拍摄一次，连续不断的拍摄就能获取一行的图像，同时，由于巡边探测单元108巡边后已经找到晶圆的圆心，由位移组件104移动的距离就可以将拍摄的照片与晶圆位置坐标联系起来。右边的图为面阵探测单元的扫描路径，也是分为多行扫描，面阵探测单元每次能够获取晶圆上1mm*1mm的图像，因此，位移组件带动晶圆水平每移动1mm，面阵探测单元拍摄一次。虚线是面阵探测单元每次拍摄的范围，点的位置是拍摄的位置，由于巡边探测单元108巡边后已经找到晶圆的圆心，由位移组件104移动的距离也可以将拍摄的照片与晶圆位置坐标联系起来。
步骤五：移动开始后，线阵探测单元106和面阵探测单元107分别同步工作，线阵探测单元106在扫描路径的每一行连续拍摄，得到线扫描图像；面阵探测单元107在扫描路径的每一行上间隔拍摄，得到面扫描图像；
线阵探测单元106和面阵探测单元107拍摄图像均通过位移组件104的位置信息触发拍摄，以面阵图像为例，每一张面阵图像都是在图8中黑点位置处拍摄，每次拍摄时都会记录位移台此时的位置，因此可以知道拍摄的面阵图像对应于黑点位置处的。因此拍摄到的图像可以建立与晶圆表面位置信息的关系
步骤六：按照规划的路径对整个待测晶圆完成扫描后，得到线扫描图像和面扫描图像。为了处理方便，线扫描图像也会按照面扫描图像的大小做裁剪，并通过信号采集单元103传送到处理单元101，处理单元101完成对线扫描图像和面扫描图像的检测与分类；处理单元101可以结合二值化，膨胀腐蚀等传统缺陷提取方法，也可以结合深度学习训练对图片中的颗粒，微管，层错，位错等缺陷进行提取分类，最终完成对待测晶圆的缺陷检测。

Claims (6)

1.一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，包括处理单元(101)、控制组件(102)、信号采集单元(103)、位移组件(104)和检测组件(105)；
所述检测组件(105)与信号采集单元(103)连接，将采集得到的探测信号传输到信号采集单元(103)；所述信号采集单元(103)将得到的探测信号传输到处理单元(101)；所述处理单元(101)向控制组件(102)发出指令并接收控制组件(102)的反馈；所述控制组件(102)可以控制位移组件(104)、检测组件(105)和信号采集单元(103)；所述位移组件(104)通过控制组件(102)按照处理单元(101)的指令进行移动；所述位移组件(104)的移动触发检测组件(105)采集探测信号。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述位移组件(104)的下方设有在X、Y和Z轴做移动的驱动装置。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述检测组件(105)包括线阵探测单元(106)、面阵探测单元(107)、巡边探测单元(108)和焦面探测单元(109)；
所述线阵探测单元(106)包括线第一线共焦照明模块(301)、第一准直透镜(302)、第一滤光片(303)、第一半反半透镜(304)、第一二向色镜(305)、第二半反半透镜(306)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)、第二滤光片(311)、第一筒镜(312)和第一线共焦接收模块(313)；第一线共焦照明模块(301)输出的光束依次经第一准直透镜(302)、第一滤光片(303)、第一半反半透镜(304)、第一二向色镜(305)、第二半反半透镜(306)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)汇聚在待测晶圆(310)表面上，所述待测晶圆(310)被放置在位移组件(104)上，经待测晶圆(310)散射和反射形成的光束依次经第一物镜(309)、第一圆环反射镜(308)、第二二向色镜(307)、第二半反半透镜(306)、第一二向色镜(305)、第一半反半透镜(304)、第二滤光片(311)、第一筒镜(312)汇聚到第一线共焦接收模块(313)；
所述面阵探测单元(107)包括第一面阵照明模块(314)、第二准直透镜(315)、第三滤光片(316)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)、第二半反半透镜(306)、第一二向色镜(305)、第四滤光片(317)、第二筒镜(318)和第一面阵接收模块(319)；第一面阵照明模块(314)输出的光束依次经第二准直透镜(315)、第三滤光片(316)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第一物镜(309)、第一圆环反射镜(308)、第二二向色镜(307)、第二半反半透镜(306)、第一二向色镜(305)、第四滤光片(317)、第二筒镜(318)汇聚到第一面阵接收模块(319)；
所述巡边探测单元(108)包括第一巡边照明模块(320)、第二半反半透镜(306)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)、第一二向色镜(305)、第四滤光片(317)、第二筒镜(318)和第一面阵接收模块(319)；第一巡边照明模块(320)输出的光束依次经第二半反半透镜(306)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第一物镜(309)、第一圆环反射镜(308)、第二二向色镜(307)、第二半反半透镜(306)、第一二向色镜(305)、第四滤光片(317)、第二筒镜(318)汇聚到第一面阵接收模块(319)；
所述焦面探测单元(109)包括第一焦面检测模块(321)、第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)；第一焦面检测模块(321)输出的光束依次经第二二向色镜(307)、第一圆环反射镜(308)、第一物镜(309)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第一物镜(309)、第一圆环反射镜(308)、第二二向色镜(307)汇聚到第一焦面检测模块(321)。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述检测组件(105)包括线阵探测单元(106)、面阵探测单元(107)、巡边探测单元(108)和焦面探测单元(109)；
所述线阵探测单元(106)包括第二线共焦照明模块(401)、第三准直透镜(402)、第五滤光片(403)、第一偏振片(422)、第三半反半透镜(404)、第三二向色镜(405)、第四半反半透镜(406)、第四二向色镜(407)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第二物镜(409)、第六滤光片(411)、第二偏振片(424)、第三筒镜(412)和第二线共焦接收模块(413)；第二线共焦照明模块(401)输出的光束依次经第三准直透镜(402)、第五滤光片(403)、第一偏振片(422)、第三半反半透镜(404)、第三二向色镜(405)、第四半反半透镜(406)、第四二向色镜(407)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第二物镜(409)汇聚在待测晶圆(310)表面上，所述待测晶圆(310)被放置在位移组件(104)上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第二物镜(409)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第四二向色镜(407)、第四半反半透镜(406)、第三二向色镜(405)、第三半反半透镜(404)、第六滤光片(411)、第二偏振片(424)、第三筒镜(412)汇聚到第二线共焦接收模块(413)；
所述面阵探测单元(107)包括第一环形照明模块(425)、第二物镜(409)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第四二向色镜(407)、第四半反半透镜(406)、第三二向色镜(405)、第七滤光片(417)、第四筒镜(418)和第二面阵接收模块(419)；第一环形照明模块(425)输出的光束照射到待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第二物镜(409)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第四二向色镜(407)、第四半反半透镜(406)、第三二向色镜(405)、第七滤光片(417)、第四筒镜(418)汇聚到第二面阵接收模块(419)；
所述巡边探测单元(108)包括第二巡边照明模块(420)、第四半反半透镜(406)、第四二向色镜(407)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第二物镜(409)、第三二向色镜(405)、第七滤光片(417)、第四筒镜(418)和第二面阵接收模块(419)；第二巡边照明模块(420)输出的光束依次经第四半反半透镜(406)、第四二向色镜(407)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第二物镜(409)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第二物镜(409)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第四二向色镜(407)、第四半反半透镜(406)、第三二向色镜(405)、第七滤光片(417)、第四筒镜(418)汇聚到第二面阵接收模块(419)；
所述焦面探测单元(109)包括第二焦面检测模块(421)、第四二向色镜(407)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第二物镜(409)；第二焦面检测模块(421)输出的光束依次经第四二向色镜(407)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第二物镜(409)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第二物镜(409)、第一微分干涉对比棱镜(423)、第四二向色镜(407)汇聚到第二焦面检测模块(421)。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆缺陷检测系统，其特征在于，所述检测组件(105)包括线阵探测单元(106)、面阵探测单元(107)、巡边探测单元(108)和焦面探测单元(109)；
所述线阵探测单元(106)包括第三共焦照明模块(501)、第五准直透镜(502)、第八滤光片(503)、偏振分光片(326)、第五二向色镜(505)、第六半反半透镜(506)、第六二向色镜(507)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第三物镜(509)、第九滤光片(511)、第五筒镜(512)、第三线共焦接收模块(513)；第三共焦照明模块(501)输出的光束依次经第五准直透镜(502)、第八滤光片(503)、偏振分光片(326)、第五二向色镜(505)、第六半反半透镜(506)、第六二向色镜(507)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第三物镜(509)汇聚在待测晶圆(310)表面上，所述待测晶圆(310)被放置在位移组件(104)上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第三物镜(509)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第六二向色镜(507)、第六半反半透镜(506)、第五二向色镜(505)、偏振分光片(526)、第九滤光片(511)、第五筒镜(512)汇聚到第三线共焦接收模块(513)；
所述面阵探测单元(107)包括第二环形照明模块(525)、第三物镜(509)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第六二向色镜(507)、第六半反半透镜(506)、第五二向色镜(505)、第十滤光片(517)、第六筒镜(518)和第三面阵接收模块(519)；第二环形照明模块(525)输出的光束照射到待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第三物镜(509)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第六二向色镜(507)、第六半反半透镜(506)、第五二向色镜(505)、第十滤光片(517)、第六筒镜(518)汇聚到第三面阵接收模块(519)；
所述巡边探测单元(108)包括第三巡边照明模块(520)、第六半反半透镜(506)、第六二向色镜(507)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第三物镜(509)、第五二向色镜(505)、第十滤光片(517)、第六筒镜(518)和第三面阵接收模块(519)；第三巡边照明模块(520)输出的光束依次经第六半反半透镜(506)、第六二向色镜(507)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第三物镜(509)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第三物镜(509)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第六二向色镜(507)、第六半反半透镜(506)、第五二向色镜(505)、第十滤光片(517)、第六筒镜(518)汇聚到第三面阵接收模块(519)；
所述焦面探测单元(109)包括第三焦面检测模块(521)、第六二向色镜(507)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第三物镜(509)；第三焦面检测模块(521)输出的光束依次经第六二向色镜(507)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第三物镜(509)汇聚在待测晶圆(310)表面上，经待测晶圆(310)反射形成的光束依次经第三物镜(509)、第二微分干涉对比棱镜(523)、第六二向色镜(507)汇聚到第三焦面检测模块(521)。
6.一种晶圆缺陷检测方法，所述检测方法使用如权利要求1所述的晶圆缺陷检测系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：位移组件(104)带动待测晶圆移动到检测组件(105)正下方；
步骤二：焦面探测单元(109)开始工作，位移组件(104)将待测晶圆移动到最佳对焦位置；所述最佳对焦位置为能够使线阵探测单元(106)和面阵探测单元(107)能够清晰成像的位置；
步骤三：待测晶圆在Z轴方向上移动到最佳对焦位置后，位移组件(104)在X、Y轴方法上移动，将待测晶圆的边缘移动到检测组件(105)正下方，巡边探测单元(108)开始工作，拍摄4-8张晶圆边缘图片，通过信号采集单元(103)将拍摄的4-8张晶圆边缘图片和每张图片对应的位置信息传送到处理单元(101)；处理单元(101)根据传送回来的信息计算出待测晶圆的圆心和物镜光轴与待测晶圆的交点的位置偏差，计算得到圆心和位置偏差后向控制组件(102)发送指令，控制组件(102)控制位移组件(104)移动，使待测晶圆的圆心和物镜的光轴重合；
步骤四：待测晶圆的圆心和物镜的光轴重合后，处理单元(101)开始规划扫描路径并向控制组件(102)发送指令，控制组件(102)控制位移组件(104)带动待测晶圆按照扫描路径移动，移动开始前，巡边探测单元(108)停止工作；
步骤五：移动开始后，线阵探测单元(106)和面阵探测单元(107)分别同步工作，线阵探测单元(106)在扫描路径的每一行连续拍摄，得到线扫描图像；面阵探测单元(107)在扫描路径的每一行上间隔拍摄，得到面扫描图像，并通过信号采集单元(103)将采集到的线扫描图像和面扫描图像传送到处理单元(101)；
步骤六：处理单元(101)完成对线扫描图像和面扫描图像的检测与分类，完成对待测晶圆的缺陷检测。
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