CN114636545B - 宽光谱物镜垂轴色差检测系统、方法及半导体设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了宽光谱物镜垂轴色差检测系统、方法及半导体设备，该系统包括运动台，用于承载表面具有可识别的图案的标定片；照明模块，用于产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束，分别提取宽波段光束中的不同波长λ_m照明光并垂直入射至标定片；调焦模块；成像模块，用于对位于宽光谱物镜的焦面的标定片成像，以获取标定片表面图案的清晰图像；计算单元，获取不同波长λ_m照明光形成清晰图像时图案的图案尺寸

并基于图案尺寸

确定宽光谱物镜垂轴色差LA。通过本发明，基于供不同波长透过的滤光片在清晰图像状态下所对应的最大可识别的图案尺寸与最小可识别的图案尺寸之间的差值，可方便地计算出宽光谱物镜垂轴色差。

Description

宽光谱物镜垂轴色差检测系统、方法及半导体设备

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种宽光谱物镜垂轴色差检测系统、方法及半导体设备。

背景技术

半导体缺陷检测设备通常利用线阵CCD感光单元对半导体器件表面进行检测，检测性能直接制约着半导体器件制造的产率及良率。高数值孔径(Numeric Aperture,NA)宽光谱物镜是半导体设备的核心部件之一，色差是描述宽光谱物镜光学性能的重要技术指标。通常的，在线阵扫描工作模式中，线阵相机的视场通常是一个大长宽比的矩形视场，在其视场内如果具有较大的垂轴色差，则会导致线阵相机所拍摄的图像出现图像模糊，从而影响线阵相机的成像性能，并最终对半导体器件表面缺陷或者器件表面形态的检测造成不利影响。

有鉴于此，有必要对现有技术中的宽光谱物镜垂轴色差检测方法及相关系统予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于揭示一种宽光谱物镜垂轴色差检测方法、系统及半导体设备，用以解决现有技术中宽光谱物镜垂轴色差检测所存在的诸多缺陷，尤其是为了实现对高数值孔径(高NA)物镜具有大长宽比视场的垂轴色差检测，以确保基于线阵传感器的相机所获取的半导体器件表面形貌的检测结果的准确性及光学成像质量。

为实现上述目的之一，本发明提供了宽光谱物镜垂轴色差检测系统，包括：

运动台，用于承载表面具有可识别的图案的标定片；

照明模块，用于产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束，分别提取所述宽波段光束中的所述不同波长λ_m照明光并垂直入射至所述标定片，以在所述标定片表面形成矩形视场，m为正整数；

调焦模块，用于调整所述运动台的位置，以使所述标定片位于所述宽光谱物镜的焦面；

成像模块，用于对位于所述宽光谱物镜的焦面的所述标定片成像，以获取所述标定片表面所述图案的清晰图像；

计算单元，获取所述不同波长λ_m照明光形成清晰图像时所述图案的图案尺寸

并基于所述图案尺寸/>

确定所述宽光谱物镜垂轴色差LA。

作为本发明的进一步改进，所述照明模块包括：

宽光谱光源，用于产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束；

光束整形元件，对所述宽波段光束整形以产生矩形光束，以在所述标定片表面形成所述矩形视场，所述矩形视场的长宽比大于10:1；

包含若干滤光片的轮转式滤光组件，通过切换所述滤光片，分别提取所述整形后的宽波段光束中的不同波长λ_m的照明光；

第一分光镜，将提取后的所述不同波长λ_m的照明光垂直入射至所述标定片。

作为本发明的进一步改进，所述光束整形元件包括匀光棒和光纤束，所述匀光棒接收自所述宽光谱光源发射的宽波段光束，并对所述宽波段光束进行匀光；所述光纤束对匀光后的宽波段光束整形，以输出矩形光束形成所述矩形视场。

作为本发明的进一步改进，所述成像模块包括线阵相机，所述线阵相机和所述第一分光镜沿宽光谱物镜的中心轴依次分布；所述不同波长λ_m照明光的宽波段光束于所述标定片表面反射后，透过所述第一分光镜，并经所述宽光谱物镜汇聚至所述线阵相机，以获取所述标定片表面所述图案的清晰图像，其中，所述宽光谱物镜的中心轴与所述运动台垂直。

作为本发明的进一步改进，所述调焦模块包括：

两个快速切换的光源，用以出射两束探测光束；

两个探测器，分别接收自所述标定片表面反射的两束反射光束以获取所述反射光束的光能量；

第二分光镜，布置于所述宽光谱物镜的中心轴上，所述探测光束经所述第二分光镜反射垂直入射至所述标定片；所述两束反射光束通过所述第二分光镜，并经所述宽光谱物镜分别汇聚至其中一个所述探测器；

控制器，计算所述两束反射光束的光能量的差分以获取所述标定片表面的离焦方向与离焦量变化，并基于所述离焦方向与所述离焦量变化控制所述运动台沿所述中心轴执行实时对焦，以使所述成像模块获取所述标定片表面所述图案的清晰图像。

作为本发明的进一步改进，所述运动台包括：电动XYZ向运动平台，以及设置于电动XYZ向运动平台上方并承载标定片的Rz旋转平台。

作为本发明的进一步改进，所述基于所述图案尺寸

确定所述宽光谱物镜垂轴色差LA，包括：

计算所述图案尺寸

中的最大值/>

及其最小值/>

的差值，以确定宽光谱物镜轴向色差LA，其中，

基于前述发明思想，本发明还揭示了宽光谱物镜垂轴色差检测方法，其特征在于，包括：

产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束，分别提取宽波段光束中的不同波长λ_m照明光并垂直入射至放置于运动台上且表面具有可识别的图案的标定片，以在所述标定片表面形成矩形视场，m为正整数；

调整所述运动台的位置，以使所述标定片位于所述宽光谱物镜的焦面；

对位于所述宽光谱物镜的焦面的所述标定片成像，以获取所述标定片表面所述图案的清晰图像；

获取所述不同波长λ_m照明光下形成清晰图像时所述图案的图案尺寸

并基于所述图案尺寸/>

确定所述宽光谱物镜垂轴色差LA。

作为本发明的进一步改进，基于所述图案尺寸

确定所述宽光谱物镜垂轴色差LA，包括：

计算所述图案尺寸

中的最大值/>

及其最小值/>

的差值，以确定宽光谱物镜轴向色差LA，其中，

最后，基于前述发明思想，本发明还揭示了一种半导体设备，包括：

如前述发明创造所揭示的宽光谱物镜垂轴色差检测系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的宽光谱物镜垂轴色差检测系统中，通过切换该切换轮转式滤光组件中供不同波长λ_m透过的滤光片在线阵相机所获取的清晰图像状态时可识别的图案所对应的最大图案尺寸与最小图案尺寸之间的差值，即可确定并计算得到宽光谱物镜垂轴色差，由此在消除宽光谱物镜垂轴色差后，有利于提高由相机所获取的半导体器件表面形貌检测结果的准确性及光学成像质量。

附图说明

图1为应用本发明一种宽光谱物镜垂轴色差检测方法的一种宽光谱物镜垂轴色差检测系统的光学系统图；

图2为轮转式滤光组件的示意图；

图3为光纤束的示意图，其中，左侧为光纤束与耦合镜组接触的出射端面的光纤分布状态，右侧为光纤束与匀光棒接触的入射端面的光纤分布状态；

图4为标定片的示意图；

图5为调焦模块的光学系统图；

图6为不同波长模式下线阵相机拍摄标定片并形成清晰图像时图案尺寸的示意图，其中，黑色区域是指定滤光片透过的波长λ₁时对应的线阵相机像面上清晰图像状态时的最小图案尺寸，虚线区域是指定滤光片透过的波长λ₂时对应的线阵相机的焦面上清晰图像状态时的最大图案尺寸；

图7为本发明一种宽光谱物镜垂轴色差检测方法的整体流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。本发明各实施例所揭示的宽光谱物镜垂轴色差检测方法、系统及半导体设备旨在消除主成像光路上由透镜生成一系列与各色光对应的高度不同的像，并检测矩形视场中的垂轴色差LA，并通过更换宽光谱物镜的镜头玻璃或者软件优化设计，以去消除宽光谱物镜的垂轴色差LA。

参图1所示，本实施例揭示了一种宽光谱物镜垂轴色差检测系统(以下简称“系统”)，该系统包含沿中心轴100设置的宽光谱物镜(或简称“物镜”)，运动台20、照明模块、调焦模块、成像模块及计算单元。

照明模块形成照明光路200，调焦模块104形成调焦光路107，物镜105中心轴100与照明光路200垂直设置。物镜105垂直设置并在其底部设置承载标定片30的运动台20。通常地，在执行宽光谱物镜垂轴色差LA检测过程中，采用图4所示出的表面具有一定宽度的条纹可识别的图案(即可识别的图案)的标定片30，并在实际的宽光谱物镜垂轴色差LA检测场景中，标定片30表面具有的可识别的图案可被视为半导体器件表面的各种形貌或者构造，例如，沟道、街区等。含有一个或者多个条纹可识别的图案的标定片30可被视为晶圆、芯片等电子器件。

计算单元获取不同波长λ_m照明光形成清晰图像时图案的图案尺寸

并基于图案尺寸/>

确定宽光谱物镜垂轴色差LA。计算单元逻辑上连接成像模块，并对成像模块所获取的多个图案计算图案尺寸/>

中的最大值/>

及其最小值/>

的差值，以最终计算并确定出宽光谱物镜垂轴色差LA。计算单元在客观上可被理解为具有图像计算功能的物理装置(例如GPU、FPGA或者内置图像运算逻辑的微处理器等)。

具体地，基于图案尺寸

确定宽光谱物镜垂轴色差LA，包括：计算图案尺寸/>

中的最大值/>

及其最小值/>

的差值，以确定宽光谱物镜轴向色差LA，其中，/>

尤其地，前述图案尺寸λ_m可被理解为标定片30表面所具有的某一(些)特征区域(例如线条)的尺寸(例如线条的长度和/或宽度)，或者被理解为标定片30表面所具有的特征区域的面积或者形状或者凹凸形貌等。

示例性地，轮转式滤光组件403设置有m个对应不同波长λ_m透过的滤光片(m为正整数)，则可以通过线阵相机101获得标定片30在m个波长下的清晰图像时的图案尺寸，即S₁、S₂、S₃、……、S_m，然后通过下述公式计算宽光谱物镜垂轴色差LA。

LA＝max(S₁、S₂、S₃、……、S_m)-min(S₁、S₂、S₃、……、S_m)；

式中，参数S为标定片30表面具有的可识别的图案在宽光谱物镜的焦面所形成的清晰图像的图案尺寸，参数S的下标为成清晰图像时所获得的图案尺寸所对应的沿照明光路200所透射过的λ_m波长的照明光，max为取最大值运算符，min为取最小值运算符。

宽光谱光源70产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束，并将宽波段光束借助第一分光镜103垂直入射至标定片30，并将标定片30所反射的反射光沿中心轴100被成像模块所包含的线阵相机101所捕获，并最终由成像模块对位于宽光谱物镜的焦面的标定片30成像，以获取标定片30表面图案的清晰图像。成像模块包括：线阵相机，线阵相机和第一分光镜103沿宽光谱物镜的中心轴100依次分布，不同波长λ_m照明光的宽波段光束于标定片30表面反射后，透过第一分光镜103，并经宽光谱物镜汇聚至线阵相机101，以获取标定片30表面具有可识别图案的清晰图像，其中，宽光谱物镜的中心轴100与运动台20垂直。

在本实施例中，照明模块包括：产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束的宽光谱光源70；光束整形元件，对宽波段光束整形以产生矩形光束，以在标定片30表面形成矩形视场，矩形视场的长宽比大于10:1，从而满足线阵相机扫描成像的成像条件；包含若干滤光片的轮转式滤光组件403，通过逐一地切换滤光片，分别提取整形后的宽波段光束中透射过滤光片的不同波长λ_m的照明光；以及第一分光镜103，将提取后的不同波长λ_m的照明光沿中心轴100垂直入射至标定片30。结合图1所示，该照明模块进一步具体包括：沿照明光路200依次设置，并优选为依次轴向设置的光纤61、匀光棒60、光纤束50、耦合镜组404、光阑402及中继镜组401，轮转式滤光组件403中的滤光片沿照明光路200轴向设置于耦合镜组404与光阑402之间。宽光谱光源70通过光纤61将宽光谱光源70所发出的宽波段光束沿照明光路200射入匀光棒60。匀光棒60接收自宽光谱光源70发射的宽波段光束，并对宽波段光束执行光束整形，以输出矩形光束并最终形成垂直入射至标定片30表面的矩形视场，且该矩形视场具有大长宽比。光纤束50连接匀光棒60与耦合镜组404，光纤束50的两端端部分别形成正方形的入射端面502及矩形的出射端面501，以通过光纤束50形成大长宽比矩形视场。

示例性地，结合图3所示，入射端面502由6*6共36根光纤51构成正方形的入射端面502，出射端面501由入射端面502的36根光纤变换排布为3*9的光纤排布形态，从而将经过匀光棒60执行匀光处理后的宽波段光束通过光纤束50变换为矩形视场，以满足线阵相机101矩形视场的成像需求。优选地，线阵相机101为TDI(Time Delay Integration，时间延时积分)线阵相机。

参图2所示，轮转式滤光组件403包含四个供不同波长λ_m照明光的宽波段光束透过的可转动切换的滤光片413,423,433,443。轮转式滤光组件403中每个滤光片允许宽波段光束中出射的出射照明光的波长λ_m优选为均不相同，且各个滤光片允许透过的照明光波长λ_m范围可按照规则方式均匀递增，也可非均匀地递增。本发明的一个实施例中，轮转式滤光组件403包含七片滤光片，每个滤光片允许透过的照明光的波长λ_m分别为400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm，每个滤光片许透过的光线波长λ_m分别均匀地增加50nm；当然，七片滤光片允许透过的光线波长λ_m也可分别为400nm、440nm、480nm、520nm、560nm、600nm、640nm；或者，七片滤光片允许透过的照明光的波长λ_m也可分别为400nm、460nm、500nm、560nm、580nm、640nm、700nm等非均匀地递增。在检测宽光谱物镜垂轴色差LA过程中，将允许透过的照明光的波长λ_m最短的滤光片最先切换至照明光路200，并逐渐提高切换至照明光路200的滤光片所允许透过的照明光波长λ_m。滤光片允许透过的光线波长λ_m的最大值与最小值只要落入线阵相机101拍摄标定片30所设定的光线波长λ_m的成像能力范围即可。

物镜沿中心轴100依次设置线阵相机101及交替呈45度布置的第一分光镜103与第二分光镜106。第一分光镜103与第二分光镜106设置于镜筒102内。通过切换轮转式滤光组件403中的滤光片选择指定波长的光透出并垂直入射至标定片30后被反射，并最终被线阵相机101所拍摄得到的可识别的图案，获取对应不同滤光片透过的照明光波长λ_m的照明光束下标定片30所形成的清晰图像状态时的图案尺寸

获取最大图案尺寸与最小图案尺寸之间的差值，以确定宽光谱物镜垂轴色差LA。

由宽光谱光源70发出并最终透过具体的滤光片的出射光线水平射向第二分光镜106，并向下反射并垂直入射至标定片30，标定片30所产生的反射光线沿中心轴100垂直向上并分别依次穿过第一分光镜103及第二分光镜106后最终被线阵相机101所获取，并形成可识别的图案(即空间像)。调焦模块104中两束高频闪烁的探测光束沿调焦光路107水平射入第二分光镜106，并向下反射，穿过第二分光镜106后，并向下反射至标定片30。标定片30反射探测光束并沿中心轴100垂直向上并穿过第一分光镜103后被第二分光镜106所反射，并沿调焦光路107折返并被共轭设置的焦点探测器803与标准探测器801所捕获。

结合图1及图5所示，调焦模块104形成偏离照明光路200的调焦光路107，以通过第一分光镜103与第二分光镜106向位于物镜105下方并被运动台20承载的标定片30射入两束探测光束，并接收自标定片30反射的反射光束，计算当前离焦方向与离焦量变化，以控制运动台20沿中心轴100执行实时对焦。

具体地，调焦模块104包括：两个快速切换且闪烁的光源，两个共轭设置的探测器(即，焦点探测器803与标准探测器801)，布置于宽光谱物镜的中心轴100上的第二分光镜106以及控制器。两个探测器分别接收在调焦过程中自自标定片40表面反射的两束反射光束以获取反射光束的光能量。第二分光镜106反射垂直入射至标定片30，并经过标定片30反射后，将两束反射光束透过第一分光镜103后并通过第二分光镜106反射，并经宽光谱物镜分别汇聚至其中一个探测器，其确定被反射的探测光束的光能量。控制器用于计算两束反射光束的光能量的差分以获取标定片30表面的离焦方向与离焦量变化，并基于离焦方向与所述离焦量变化控制运动台20沿中心轴100执行实时对焦，以使成像模块获取标定片30表面图案的清晰图像。前述控制器被视为属于调焦模块104中的一个具有控制运动台20沿Z轴运动的控制装置。

在本实施例中，两个快速切换且闪烁的光源出射两束探测光束，且调焦模块104所包含的两个光源所出射两束探测光束为窄光谱光束，其光波波长通常小于宽光谱光源70所产生的宽波段光束的波长。示例性地，两个快速切换且闪烁的光源可为LED光源。调焦光路107包括水平调焦光路与垂直调焦光路，沿水平调焦光路依次设置第三分光镜113及接收两束窄光谱光源分别通过反射镜所反射的两束独立的探测光束，沿垂直调焦光路设置第四分光镜806及共轭设置的焦点探测器803与标准探测器801，以及分别位于水平调焦光路与垂直调焦光路并呈共轭设置的掩膜光栅805与投影光栅95。两束独立的探测光束分别由图5中LED光源90A及LED光源90B所生成。LED光源90A向上射出的一束探测光束，并穿过透镜902及透镜902并通过反射镜93射向透镜94。LED光源90B向上射出的一束探测光束，并穿过透镜905及透镜906并通过反射镜92射向棱镜91，以通过棱镜91将探测光束向上射向反射镜93。反射镜93将LED光源90A及LED光源90B发出的高频闪烁的两束探测光束射向透镜94，并沿水平调焦光路沿箭头8射向第三分光镜113。两束探测光束穿过第三分光镜113后射向透镜97并沿箭头9射向第二分光镜106，通过第二分光镜106将两束探测光束向下反射，并射向标定片30。标定片30所反射的两束探测光束依次沿中心轴100向上反射，在透过第一分光镜103后，通过第二分光镜106将反射后的两束探测光束沿箭头9射向第三分光镜113，然后由第三分光镜113将反射后的两束探测光束向上反射至第四分光镜806，其中，50％光能量的探测光束沿垂直调焦光路垂直向上穿过掩膜光栅805及透镜804，并最终被焦点探测器803所捕获；另外50％光能量的探测光束沿水平调焦光路水平射向透镜802，并最终被标准探测器801所捕获。

当标定片30正好处于最佳焦面位置时，投影光栅95与掩膜光栅805正好存在90°的相位平移，当标定片30不在最佳焦面位置时，投影光栅95与95掩膜光栅805之间的相位会偏离90°，导致透过掩膜光栅805的光能量发生变化(即，对应的能量探测器信号发生对应变化)，由于快速切换的两路LED都会导致投影光栅95与掩膜光栅805的相位发生变化，只是相位变化的方向是相反的(即，当离焦时，其中一路LED透过掩膜光栅805的光能量变大，另一路LED透过掩膜光栅805的光能量变小)，那么通过后续的两路被反射的反射光束的光能量通过现有技术中的差分运算以及归一化运算，并基于控制器计算出当前离焦的方向以及离焦量的大小变化，反馈给运动台20以控制运动台20沿Z向运动，尤其是反馈给电动XYZ向运动平台沿中心轴100相对于物镜105作垂直接近运动或者垂直远离运动，实现实时对焦。在本实施例中，通过调焦模块104可以反馈并调节电动XYZ向运动平台沿Z向的位置，从而使TDI线阵相机可以对标定片30清晰图像，从而由线阵相机101对标定片30拍摄出清晰图像状态下的多组可识别的图案，由此确定对应滤光片所出射的出射光射入标定片30所获取的清晰图像状态的图案尺寸。

示例性地，宽光谱物镜工作波长λ_m范围为400nm至700nm，测试时旋转该轮转式滤光组件403上所承载七片滤光片，每个滤光片透过波长λ_m分别为400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm。测试宽光谱物镜垂轴色差LA时，首先旋转该轮转式滤光组件403以透过400nm照明光，并测量在上述任一个波长λ_m照明光照射情况下标定片30在线阵相机的焦面上清晰图像时的尺寸S₁，利用上述方法可以获得不同滤光片工作模式下对应的线阵相机的焦面上清晰图像状态时的图案尺寸。切换多个滤光片时，多个滤光片沿平行于照明光路200的转动轴300转动，以切换多个滤光片。以上述示例为例，通过调整滤光片透过照明光的波长λ_m分别为400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm，可以获得上述7种工作模式下，TDI线阵相机的焦面上清晰图像状态时的图案尺寸S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇。则此时高NA宽光谱物镜的垂轴色差＝max(S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇)-min(S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇)。结合图1所示，运动台20包括：电动XYZ向运动平台201，以及设置于电动XYZ向运动平台201上方并承载标定片30的Rz旋转平台202，XYZ向运动平台201根据调焦模块反馈的当前离焦方向与离焦量变化，以控制运动台20沿中心轴100执行实时对焦。

切换轮转式滤光组件403包含沿平行于照明光路200的转动轴300转动切换的若干供设定波长的宽波段光束透过的滤光片，并由线阵相机101分别拍摄标定片30在对应设定波长的宽波段光束所形成的清晰图像状态下所对应的图案尺寸最大图案尺寸与最小图案尺寸。同时，前述一定宽度的条纹是标定片30表面具有的可识别的图案的一种下位概念。结合图6所示，黑色区域可以认为是波长λ₁时对应的线阵相机的焦面上所获取的清晰图像状态时的最小图案尺寸，虚线区域为波长λ₂时对应的TDI线阵相机所获取的焦面上清晰图像状态时的最大图案尺寸，二者的图案尺寸在线阵相机像面上清晰图像状态时的图案尺寸存在差异，该图案尺寸的差异即宽光谱物镜垂轴色差LA。

结合图7所示，基于前述实施例所揭示的系统所含技术方案，本实施例还揭示了一种宽光谱物镜垂轴色差检测方法(以下简称“方法”)。该方法包括以下步骤。

步骤一，将宽光谱光源70产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束，分别提取宽波段光束中的不同波长λ_m照明光并垂直入射至放置于运动台上且表面具有可识别的图案的标定片30，以在标定片30表面形成矩形视场，m为正整数。不同波长λ_m照明光由照明模块中的宽光谱光源70产生，并由轮转式滤光组件403通过转动所确定的一块透射过滤光片所形成。

步骤二，调整运动台20的位置，以使标定片30位于宽光谱物镜的焦面。在确定标定片30位于宽光谱物镜的焦面过程中，对运动台20的位置调整可沿垂直于宽光谱物镜的中心轴100的方向调整垂直于运动台的Z轴方向予以实现。

步骤三，对位于宽光谱物镜的焦面的标定片30成像，以获取标定片30表面图案的清晰图像；

步骤四，获取不同波长λ_m照明光下形成清晰图像时图案的图案尺寸

并基于图案尺寸/>

的差值确定宽光谱物镜垂轴色差LA。其中，基于图案尺寸/>

确定宽光谱物镜垂轴色差LA，包括：计算图案尺寸/>

中的最大值/>

及其最小值/>

的差值，以确定宽光谱物镜轴向色差LA，其中，/>

最后，本实施例还揭示了一种半导体设备，该半导体设备包括：如前述实施例所揭示的一种宽光谱物镜垂轴色差检测系统，并采用前述实施例所揭示的方法执行宽光谱物镜垂轴色差的检测。系统及方法的具体实现方式，参前文所述，在此不再赘述。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.宽光谱物镜垂轴色差检测系统，其特征在于，包括：

运动台，用于承载表面具有可识别的图案的标定片；

照明模块，用于产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束，分别提取所述宽波段光束中的所述不同波长λ_m照明光并垂直入射至所述标定片，以在所述标定片表面形成矩形视场，m为正整数；

调焦模块，生成两束探测光束并探测所述两束探测光束经所述标定片后的两束反射光束的光能量，计算所述两束反射光束的光能量的差分以获取标定片表面的离焦方向与离焦量变化，基于所述离焦方向与离焦量变化调整所述运动台的位置以对所述运动台执行实时对焦，以使所述标定片位于所述宽光谱物镜的焦面；

成像模块，用于对位于所述宽光谱物镜的焦面的所述标定片成像，以获取所述标定片表面所述图案的清晰图像；

计算单元，获取所述不同波长λ_m照明光形成清晰图像时所述图案的图案尺寸

并基于所述图案尺寸/>

确定所述宽光谱物镜垂轴色差LA。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述照明模块包括：

宽光谱光源，用于产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束；

光束整形元件，对所述宽波段光束整形以产生矩形光束，以在所述标定片表面形成所述矩形视场，所述矩形视场的长宽比大于10:1；

包含若干滤光片的轮转式滤光组件，通过切换所述滤光片，分别提取所述整形后的宽波段光束中的不同波长λ_m的照明光；

第一分光镜，将提取后的所述不同波长λ_m的照明光垂直入射至所述标定片。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光束整形元件包括匀光棒和光纤束，所述匀光棒接收自所述宽光谱光源发射的宽波段光束，并对所述宽波段光束进行匀光；所述光纤束对匀光后的宽波段光束整形，以输出矩形光束形成所述矩形视场。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述成像模块包括线阵相机，所述线阵相机和所述第一分光镜沿宽光谱物镜的中心轴依次分布；所述不同波长λ_m照明光的宽波段光束于所述标定片表面反射后，透过所述第一分光镜，并经所述宽光谱物镜汇聚至所述线阵相机，以获取所述标定片表面所述图案的清晰图像，其中，所述宽光谱物镜的中心轴与所述运动台垂直。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调焦模块包括：

两个快速切换的光源，用以出射两束探测光束；

两个探测器，分别接收自所述标定片表面反射的两束反射光束以获取所述反射光束的光能量；

第二分光镜，布置于所述宽光谱物镜的中心轴上，所述探测光束经所述第二分光镜反射垂直入射至所述标定片；所述两束反射光束通过所述第二分光镜，并经所述宽光谱物镜分别汇聚至其中一个所述探测器；

控制器，计算所述两束反射光束的光能量的差分以获取所述标定片表面的离焦方向与离焦量变化，并基于所述离焦方向与所述离焦量变化控制所述运动台沿所述中心轴执行实时对焦，以使所述成像模块获取所述标定片表面所述图案的清晰图像。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运动台包括：电动XYZ向运动平台，以及设置于电动XYZ向运动平台上方并承载标定片的Rz旋转平台。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述基于所述图案尺寸

确定所述宽光谱物镜垂轴色差LA，包括：

计算所述图案尺寸

中的最大值/>

及其最小值/>

的差值，以确定宽光谱物镜轴向色差LA，其中，

8.宽光谱物镜垂轴色差检测方法，其特征在于，包括：

产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束，分别提取宽波段光束中的不同波长λ_m照明光并垂直入射至放置于运动台上且表面具有可识别的图案的标定片，以在所述标定片表面形成矩形视场，m为正整数；

生成两束探测光束并探测所述两束探测光束经所述标定片后的两束反射光束的光能量，计算所述两束反射光束的光能量的差分以获取标定片表面的离焦方向与离焦量变化，基于所述离焦方向与离焦量变化调整所述运动台的位置以对所述运动台执行实时对焦，以使所述标定片位于所述宽光谱物镜的焦面；

对位于所述宽光谱物镜的焦面的所述标定片成像，以获取所述标定片表面所述图案的清晰图像；

获取所述不同波长λ_m照明光下形成清晰图像时所述图案的图案尺寸

并基于所述图案尺寸/>

确定所述宽光谱物镜垂轴色差LA。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于所述图案尺寸

确定所述宽光谱物镜垂轴色差LA，包括：

计算所述图案尺寸

中的最大值/>

及其最小值/>

的差值，以确定宽光谱物镜轴向色差LA，其中，

10.半导体设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至7中任一项所述的宽光谱物镜垂轴色差检测系统。

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