CN114688972A - 检测设备及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测设备及检测方法，其中，所述检测设备包括：发光装置，用于产生照射待测物的入射光，所述入射光用于在所述图案标记表面形成图案光斑，所述待测物表面具有图案标记，所述图案光斑用于与所述图案标记形成莫尔条纹，所述图案光斑包括多个条纹光斑，所述多个条纹光斑的条纹延伸方向不同；成像装置，用于收集所述信号光并根据所述物镜收集的信号光形成检测图像。所述图案光斑包括多个条纹光斑，所述检测设备获取的图案标记的信息较多，进而能够增加检测设备的检测功能，且能够提高检测速度。

Description

检测设备及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种应用于半导体制程的装置，特别是一种检测半导体器件生 产质量的检测设备及其检测方法。

背景技术

随着半导体行业的发展，半导体器件的关键尺寸逐渐缩小，在半导体制程 中，小的生产误差也有可能引起半导体器件的失效，这就对半导体检测系统提 出更高的要求。

半导体器件的生产过程包括：在硅基底上一层层沉积多层堆叠的膜层，并 在每次膜层中通过刻蚀形成不同的图案。在刻蚀膜层形成图案的过程中，上下 两层膜层的图案的位置必须满足套刻要求。为了监控上下两层膜层之间的相对 位置关系，在刻蚀膜层的同时在切割道区的膜层中形成套刻标记。通过对套刻 标记进行套刻测量，确定上下层图案的对准误差，从而对半导体制程进行监控。

现有技术中，套刻测量的方法包括：基于成像的光学测量方法(IBO),基 于衍射的光学测量方法(DBO)以及基于莫尔条纹的测量方法。由于基于莫尔 条纹的检测方法能够将小空间周期的套刻标记的对准误差转换为大空间周期的 莫尔条纹的对准误差，从而能够提高检测精度。然而随着半导体器件集成度的 提高，套刻标记的尺寸逐渐减小，莫尔条纹的检测方法逐渐显示出其优势。

然而，传统的基于莫尔条纹的检测方法的检测速度较低，导致半导体生产 的吞吐量较低。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出了一种检测设备及其检测方法，通过使图案 光斑包括多个条纹光斑，能够同时通过多个条纹光斑对图案标记进行检测，从 而提高检测速度。

本发明的技术方案提供了一种检测设备，其特征在于，包括：发光装置， 用于产生照射待测物的入射光，所述待测物表面具有图案标记，所述入射光用 于在所述图案标记表面形成图案光斑，所述图案光斑用于与所述图案标记形成 莫尔条纹，所述入射光经所述图案标记衍射后形成信号光，所述信号光携带所 述莫尔条纹的信息，所述图案光斑包括多个条纹光斑，所述条纹光斑包括沿同 一方向重复排列的多个条纹，所述多个条纹光斑的条纹延伸方向不同；成像装 置，用于收集所述信号光并根据所述物镜收集的信号光形成检测图像。

可选的，所述成像装置包括：物镜，用于收集所述信号光，所述入射光用 于入射至待测物表面；探测组件，用于根据所述物镜收集的信号光形成所述检 测图像；所述入射光自所述物镜之外入射至待测物表面；或者，所述检测设备 还包括分束器，用于使所述入射光朝向所述物镜传播，所述物镜还用于收集所 述入射光并使所述入射光到达所述待测物表面；所述分束器还用于使所述物镜 收集的信号光与所述入射光分光，并使所述信号光朝向所述探测器传播。

可选的，所述发光组件包括：一个或多个发光组件，发光组件用于在待测 物表面形成条纹光斑；所述发光装置包括多个发光组件时，所述多个发光组件 形成的条纹光斑的条纹方向均不相同。

可选的，所述发光组件包括：光源，用于发射初始光束；整形组件，用于 对所述初始光束进行整形形成所述入射光，所述入射光用于在所述待测物表面 形成所述图案光斑；所述整形组件包括：衍射光学元件或空间调制器；或者， 所述发光组件包括显示屏幕，所述显示屏幕具有显示图案，并将所述显示图案 投影至待测物表面，形成图案光斑。

可选的，所述多个条纹光斑包括第一条纹光斑和第二条纹光斑，所述第一 条纹光斑和第二条纹光斑中条纹的延伸方向之间具有第二夹角，所述第二夹角 为直角或锐角；所述图案标记包括条纹标记。

可选的，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记包括第一条 纹标记和第二条纹标记，所述第一条纹标记和第二条纹标记中条纹的延伸方向 之间具有第一夹角，所述第一夹角为直角或锐角；所述第一条纹光斑用于与所 述第一条纹标记形成莫尔条纹，所述第二条纹光斑用于与所述第二条纹标记形 成莫尔条纹；所述第二夹角与第一夹角相同。

可选的，所述多个条纹光斑还包括第三条纹光斑；所述第一条纹光斑、第 二条纹光斑和第三条纹光斑中条纹的延伸方向均不相同；所述第一条纹光斑、 第二条纹光斑和第三条纹光斑至少部分重合。

可选的，所述图案标记包括一个或多个条纹标记；检测设备还包括：控制 装置，用于控制发光装置和成像装置，通过多个图案光斑对所述图案标记执行 多次检测处理，获取图案标记的多个检测图像，所述检测图像包括：所述多个 条纹光斑与所述条纹标记形成的多个子检测图像。

可选的，所述待测物包括分别位于不同膜层的多个图案标记，所述多个图 案标记中具有第一图案标记和第二图案标记；所述控制装置还用于控制所述发 光装置和所述成像装置，以获取第一图案标记和第二图案标记的检测图像；处 理装置，用于根据所述第一图案标记的检测图像获取所述第一图案标记的位置 信息，并根据所述第二图案标记的检测图像获取所述第二图案标记的位置信息； 根据第一图案标记和第二图案标记的位置信息，获取第一图案标记和第二标记 的对准误差。

本发明技术方案还提供一种基于上述的检测设备的检测方法，其特征在于， 包括对所述图案标记执行检测处理，所述检测处理包括：通过一个或多个图案 光斑分别对所述图案标记执行成像处理，获取图案标记的检测图像；

所述成像处理的步骤包括：通过所述发光装置产生照射待测物的入射光， 所述入射光在图案标记表面形成图案光斑，所述待测表面具有图案标记，所述 图案光斑包括多个条纹光斑，所述条纹光斑包括沿同一方向重复排列的多个条 纹，所述多个条纹光斑的条纹延伸方向不同，所述图案光斑的多个条纹光斑分 别与图案标记形成莫尔条纹，所述入射光经所述图案标记衍射后形成信号光， 所述信号光携带所述莫尔条纹的信息；通过成像装置收集所述信号光，并根据 所述物镜收集的信号光形成检测图像。

可选的，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记包括第一条 纹标记和第二条纹标记，所述第一条纹标记和第二条纹标记中条纹的延伸方向 之间具有第一夹角，所述第一夹角为锐角或直角；

通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述入射光在图案标记表面 形成图案光斑的步骤包括：通过发光装置在第一条纹标记表面形成第一条纹光 斑，所述第一条纹光斑用于与所述第一条纹标记形成第一莫尔条纹，所述入射 光经所述第一条纹标记衍射形成第一信号光；通过发光装置在第二条纹标记表 面形成第二条纹光斑，所述第二条纹光斑用于与所述第二条纹标记形成第二莫 尔条纹，所述入射光经所述第二条纹标记衍射形成第二信号光；所述检测图像 包括第一子检测图像和第二子检测图像；通过成像装置收集所述信号光，并根 据所述物镜收集的信号光形成检测图像的步骤包括：通过成像装置收集所述第 一信号光，并根据所述第一信号光获取第一子检测图像；通过成像装置收集所述第二信号光，并根据所述第二信号光获取第二子检测图像。

可选的，所述待测物包括分别位于不同膜层的多个图案标记，所述多个图 案标记中具有第一图案标记和第二图案标记；所述检测方法还包括：分别对所 述第一图案标记和第二图案标记执行检测处理，获取第一图案标记的第一检测 图像以及第二图案标记的第二检测图像，所述第一检测图像和第二检测图像均 包括所述第一子检测图像和第二子检测图像；根据所述第一图案标记的第一子 检测图像和第二图案标记的第一子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案 标记沿第一检测方向的第一对准误差，所述第一检测方向与所述第一条纹标记 中条纹的延伸方向之间具有非零夹角；根据所述第一图案标记的第二子检测图 像和第二图案标记的第二子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记沿 第二检测方向的第二对准误差，所述第二检测方向与所述第二条纹标记中条纹 的延伸方向之间具有非零夹角。

可选的，获取所述第一子检测图像之后，通过发光装置在第二条纹标表面 形成第二条纹光斑；或者，通过发光装置在第一条纹标记表面形成第一条纹光 斑，并在第二条纹标记表面形成第二条纹光斑之后，通过所述成像装置获取所 述第一子检测图像和第二子检测图像。

可选的，所述图案标记包括一个或多个条纹标记；

通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述入射光在图案标记表面 形成图案光斑的步骤包括：通过所述发光装置在一个所述条纹标记表面形成多 个条纹光斑，所述多个条纹光斑中条纹的延伸方向均不同，各所述条纹光斑分 别与所述条纹标记形成莫尔条纹。

可选的，所述检测处理包括：通过多个第一图案光斑对所述图案标记执行 多次成像处理，获取图案标记的多个检测图像；各所述第一图案光斑与图案标 记之间的相位差不同；

在相邻两次成像处理之间，所述检测处理的步骤还包括：通过移动所述发 光装置或待测物，改变第一图案光斑与图案标记之间的相位差。

可选的，所述检测处理还包括：根据所述多个检测图像重构所述图案标记 的完整图像；根据所述完整图像，获取所述图案标记的位置信息；所述待测物 包括分别位于不同膜层的多个图案标记，所述多个图案标记包括第一图案标记 和第二图案标记；所述检测方法还包括：对所述第一图案标记执行第一检测处 理，获取所述第一图案标记的第一位置信息；对所述第二图案标记执行第二检 测处理，获取所述第二图案标记的第二位置信息；根据所述第一位置信息和第 二位置信息，获取所述第一图案标记和第二图案标记之间的对准误差。

本发明的技术方案提供的检测设备，发光装置用于发射入射光，且入射光 在所述图案标记表面形成图案光斑，所述图案光斑包括多个条纹光斑，所述多 个条纹光斑能够分别与图案标记形成莫尔条纹，则通过成像装置获取的检测图 案包括多个莫尔条纹的图像信息，因此所述检测设备获取的图案标记的信息较 多，进而能够增加检测设备的检测功能；所述检测设备能够同时利用多个条纹 光斑检测图案光斑，因此能够提高检测速度。

进一步，所述发光装置包括多个发光组件，则可以通过多个发光组件同时 在图案标记表面形成多个条纹光斑，可以对条纹标记与多个条纹光斑形成的莫 尔条纹进行成像，从而能够提高检测速度。另外，通过多个发光组件同时在图 案标记表面形成多个条纹光斑，可以使每个发光组件仅产生一个条纹光斑，从 而能够降低发光组件的设计难度。

进一步，所述多个条纹标记包括第一条纹标记和第二条纹标记，所述第一 条纹标记和第二条纹标记中条纹的延伸方向之间具有第一夹角；所述图案光斑 包括第一条纹光斑和第二条纹光斑，所述第一条纹光斑和第二条纹光斑中条纹 的延伸方向之间具有第二夹角；所述第一条纹光斑用于与所述第一条纹标记形 成莫尔条纹，所述第二条纹光斑用于与所述第二条纹标记形成莫尔条纹，则通 过获取所述第一条纹标记和第二条纹标记的莫尔条纹的图像，能够获取所述图 案标记分别沿不同检测方向上所述第一图案标记和第二图案标记的对准误差。

本发明的技术方案提供的检测设备的检测方法，所述图案光斑包括多个条 纹光斑，所述多个条纹光斑能够分别与图案标记形成莫尔条纹，则通过成像装 置获取的检测图案包括多个莫尔条纹的图像信息，因此所述检测设备获取的图 案标记的信息较多，进而能够增加检测设备的检测功能；另外，所述检测设备 能够同时利用多个条纹光斑检测图案光斑，从而能够提高检测速度。

进一步，所述检测方法包括：通过多个第一图案光斑对所述图案标记执行 多次成像处理，获取图案标记的多个检测图像，且所述检测图像包括：各所述 条纹光斑分别与所述条纹标记形成的莫尔条纹形成的图像。根据多个所述检测 图像能够重构所述图案标记的整体图像，从而能够检测图案标记的位置信息， 从而能够增加对图案标记的检测参数。同时由于所述图案光斑包括多个条纹光 斑，能够减少获取所述多个检测图像的成像处理的次数，进而能够提高检测速 度。

附图说明

以下参考附图并结合实施例来具体地描述本发明，本发明的优点和实现方 式将更加明显，其中，附图所示的内容仅用于对本发明进行解释说明，而不构 成对本发明的任何意义上的限制，附图仅是示意性的，并非严格地按比例绘制。 在附图中：

图1示出了根据本发明的检测设备一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的待测物表面图案标记的结构示意图；

图3a～图3c示出了根据本发明的检测设备所形成的图案光斑各实施例的结 构示意图；

图4示出了根据本发明的检测设备第二实施例的结构示意图；

图5示出了根据本发明的检测设备第三实施例的结构示意图；

图6示出了根据本发明的检测设备第四实施例的结构示意图；

图7示出了根据本发明的检测设备第五实施例的结构示意图

图8示出了根据本发明的检测设备的检测方法实施例中成像处理的各步骤 的流程示意图；

图9示出了根据本发明的检测设备的检测方法一实施例各步骤的流程示意 图；

图10示出了根据本发明的检测设备的检测方法二实施例各步骤的流程示 意图；

图11示出了根据本发明的检测设备的检测方法二实施例中检测处理的各 步骤的流程示意图。

具体实施方式

由于通过莫尔条纹检测套刻测量的设备中，由于检测设备系统设计的原因 及检测原理的限制，往往在一次成像处理中仅能获取图案标记与一个条纹图案 形成的莫尔条纹，导致检测速度较低。

本发明的技术方案提供一种光学装置，包括：发光装置，用于产生照射待 测物的入射光，所述入射光用于在所述图案标记表面形成图案光斑，所述待测 物表面具有图案标记，所述图案光斑用于与所述图案标记形成莫尔条纹，所述 图案光斑包括多个条纹光斑，所述多个条纹光斑的条纹延伸方向不同；成像装 置，用于收集所述信号光并根据所述物镜收集的信号光形成检测图像。所述图 案光斑包括多个条纹光斑，所述检测设备获取的图案标记的信息较多，进而能 够增加检测设备的检测功能，且能够提高检测速度。

将在下面描述本发明的一个或多个具体实施例。为了致力于提供这些实施 例的简洁描述，在说明书中可不描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在 任何这种实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须进行许多 针对实施方式的决定来实现开发者的具体目标，诸如符合与系统有关和与商业 有关的约束，约束可能从一个实施方式到另一个实施方式而改变。此外，应当 理解，这种开发努力可能是复杂和耗时的，但对于具有本公开的益处的普通技 术人员而言，将不过是设计、加工和制造的例行工作。

图1是本发明的检测设备一实施例的结构示意图；

图2是本发明技术方案提供的图案标记的结构示意图；

图3a～图3c示出了根据本发明的检测设备所形成的图案光斑各实施例的结 构示意图。

请参考图1～图3c，本发明技术方案提供的检测设备包括：发光装置，用于 产生照射待测物100的入射光，所述入射光用于在所述图案标记表面形成图案 光斑200，所述待测物100表面具有图案标记，所述图案光斑200用于与所述 图案标记形成莫尔条纹，所述入射光经所述图案标记衍射后形成信号光，所述 信号光携带所述莫尔条纹的信息，所述图案光斑200包括多个条纹光斑，所述 条纹光斑包括沿同一方向重复排列的多个条纹，所述多个条纹光斑的条纹延伸 方向不同；

成像装置，用于收集所述信号光，并根据所述物镜130收集的信号光形成 检测图像。

本实施例中，所述发光装置用于在所述待测物100表面形成条纹光斑。所 述条纹光斑包括多个周期性排列的条纹。即所述条纹光斑为明暗条纹交替排列 的光斑。

所述发光装置包括：光源110，用于发射初始光束；整形组件120，用于对 所述初始光束进行整形形成所述入射光，所述入射光用于在所述待测物100表 面形成所述图案光斑200。具体的，本实施例中，所述整形组件120包括：衍 射光学元件或空间调制器。

或者，所述发光装置包括显示屏幕，所述显示屏幕具有显示图案，并将所 述显示图案投影至待测物100表面，形成图案光斑200。

本实施例中，所述成像装置包括：物镜130，用于收集所述信号光，所述 入射光自所述物镜130之外入射至待测物100表面；探测组件150，用于根据 所述物镜130收集的信号光形成所述检测图像。即本实施例中，所述入射光不 经过所述物镜130，则所述物镜130仅用于收集所述信号光，从而能够降低对 物镜130的要求。

本实施中，所述成像装置还包括：汇聚镜组140，用于使透过所述物镜的 光汇聚至所述探测组件150。

本实施例中，所述成像装置收集的信号光的中心轴与所述入射光的中心轴 之间具有非零夹角。

发光装置用于发射入射光，且入射光在所述图案标记表面形成图案光斑 200，图案光斑200与所述图案标记形成莫尔条纹，根据莫尔条纹的图像对待测 物100进行检测能够提高检测精度。同时，所述成像装置收集的信号光的中心 轴与所述入射光的中心轴之间具有非零夹角，则能够使所述成像装置收集的信 号光与入射光分离开，使所述入射光在所述图案标记表面形成图案光斑200的 发光装置部分与收集信号光的成像装置部分分离，即产生入射光的发光装置不 需要用于收集信号光，从而能够降低发光装置的设计要求。

具体的，本实施例中，所述入射光中心轴的入射角与所述信号光中心轴的 出射角不相同；或者，所述入射光中心轴、所述信号光中心轴以及待测物100 表面法线不共面。即，所述物镜130收集的信号光为待测物100对入射光进行 散射形成的，所述成像装置用于对待测物100进行暗场检测，所述物镜130不 收集入射光的反射光。所述成像装置对待测物100进行暗场检测能够提高所获 取图像的对比度，提高检测精度。在其他实施例中，所述入射光中心轴与所述 信号光中心轴关于待测物100表面法线对称，则所述成像系统如图5所示。

具体的，本实施例中，所述入射光中心轴的入射角与所述信号光中心轴的 出射角不相同，所述信号光的出射角为零，所述入射光中心轴的入射角为锐角。 在其他实施例中，所述入射光中心轴的入射角为零，所述信号光的出射角为锐 角。

请参考图2，所述图案标记包括条纹标记，所述条纹标记沿同一方向重复 排列的多个条纹。

具体的，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记包括第一条 纹标记101和第二条纹标记102，所述第一条纹标记101和第二条纹标记102 中条纹的延伸方向之间具有第一夹角。具体的，本实施例中，所述第一夹角为 直角；在其他实施例中，所述第一夹角为锐角。

本实施例中，所述第一条纹标记101和第二条纹标记102的个数均为两个； 四个条纹标记具有对称中心。

所述待测物100包括分别位于不同膜层的多个图案标记，所述多个图案标 记中具有第一图案标记和第二图案标记。

所述第一图案标记和第二图案标记均包括第一条纹标记101和第二条纹标 记102；且当所述第一图案标记与第二图案标记无偏移时，所述第一图案标记 和第二图案标记的对称中心重合。

具体的，参考图2，所述第一图案标记包括：第一条纹标记101a和第二体 条纹标记102a；所述第二图案标记包括：第一条纹标记101b和第二条纹标记 102b。

在其他实施例中，所述第一图案标记仅包括第一条纹标记或第二条纹标记； 所述第二图案标记包括：第一条纹标记或第二条纹标记。

本实施例中，所述条纹光斑与条纹标记的周期相同。在其他实施例中，所 述条纹光斑与条纹标记的周期不相同。

本实施例中，通过所述整形元件对光源110发射的初始光束进行整形而形 成的。所述整形组件120包括：衍射光学元件或空间调制器。或者，所述发光 装置包括显示屏幕，所述显示屏幕具有显示图案，并将所述显示图案投影至待 测物100表面，形成图案光斑200。

具体的，所述衍射光学元件为衍射光栅，例如二维拉曼光栅。

图3a～图3c为本发明检测设备形成的图案光斑200各实施例的结构示意 图。

所述图案光斑200包括多个条纹光斑，所述条纹图案包括沿同一方向重复 排列的多个条纹。

需要说明的是，当条纹光斑与所述条纹标记的条纹延伸方向之间的角度过 大，容易导致所形成的莫尔条纹的周期过小，从而导致检测的图案标记的位置 精度较低；当所述条纹光斑与所述条纹标记的条纹延伸方向之间的角度过小， 容易在当同样的图案标记面积时，所形成莫尔条纹的周期减小，从而降低后续 模型拟合的精度，进而降低检测精度。具体的，本实施例中，使所述条纹光斑 与所述条纹标记的条纹延伸方向之间的角度为1°～30°，例如5°或15°。在其他 实施例中，所述条纹光斑与所述条纹标记的条纹延伸方向之间的角度可以小于 1°或大于30°。因此，所述第一条纹标记101与第二条纹标记102对条纹光斑中 条纹的延伸方向要求不同。

另外，当利用至少三个不同延伸方向的条纹光斑与条纹标记形成莫尔条纹 图像，并在条纹光斑的延伸方向不变，而改变条纹光斑与条纹标记之间的相位 差，从而对于延伸方向相同的条纹光斑和条纹标记得到三张及三张以上具有不 同相位的莫尔条纹的图像时，能够根据所述获取的九个或九个以上的莫尔条纹 图像重构所述条纹标记的结构，从而能够确定条纹标记的任意一个尺寸和位置 信息。

本发明技术方案提供三种不同图案光斑200的实施例，并提供通过不同图 案光斑200的实施例实现对不同延伸方向的条纹标记的精确测量，以及重构条 纹标记的方法。在其他实施例中，可以通过同一条纹光斑检测不同延伸方向的 条纹标记；和/或，仅利用一个条纹光斑或两个条纹光斑与同一条纹标记形成莫 尔条纹，通过莫尔条纹的周期与条纹光斑的周期之间的关系，获取条纹标记的 位置。

所述条纹光斑的延伸方向为所述条纹光斑中条纹的延伸方向；所述条纹标 记的延伸方向为所述条纹标记中条纹的延伸方向。

图3a～图3c分别示出所述发光装置在待测物100表面形成的三种图案光斑 200的结构示意图。

请参考图3a，在第一实施例中，所述图案光斑200包括多个条纹光斑， 所述多个条纹光斑包括第一条纹光斑210和第二条纹光斑220。即所述发光装 置能同时在所述标记表面形成第一条纹光斑210和第二条纹光斑220。

在本实施例中，所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220相互分离。

所述多个条纹标记包括第一条纹标记101和第二条纹标记102，所述第一 条纹标记101和第二条纹标记102中条纹的延伸方向之间具有第一夹角，所述 第一夹角为锐角或直角；所述图案光斑包括第一条纹光斑210和第二条纹光斑 220，所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220中条纹的延伸方向之间具有第 二夹角，所述第一夹角为锐角或直角；所述第一条纹光斑210用于与所述第一 条纹标记101形成莫尔条纹，所述第二条纹光斑220用于与所述第二条纹标记 102形成莫尔条纹，则通过获取所述第一条纹标记101和第二条纹标记102的 莫尔条纹的图像，能够获取所述第一图案标记和第二图案标记沿第一检测方向的第一对准误差和沿第二检测方向的第二对准误差；所述第一检测方向与第一 条纹标记中条纹的延伸方向之间具有非零夹角，所述第二检测方向与第二条纹 标记中条纹的延伸方向之间具有非零夹角。

需要说明的是，本发明提供的技术方案中，延伸方向之间的夹角指的是延 伸方向之间较小的夹角，也就延伸方向之间的夹角的范围为0度到90度，即延 伸方向之间的夹角仅为零、锐角或直角。同样，检测方向与延伸方向之间的夹 角指的是检测方向与延伸方向之间较小的夹角。

所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220中条纹的延伸方向之间具有第 二夹角，所述第二夹角与第一夹角相同；所述第一条纹光斑210用于与所述第 一条纹标记101形成莫尔条纹，所述第二条纹光斑220用于与所述第二条纹标 记102形成莫尔条纹。

具体的，本实施例中，所述第一条纹光斑210的个数为两个，各第一条纹 光斑210分别与两个第一条纹标记101形成莫尔条纹；所述第二条纹光斑220 的个数为两个，各第二条纹光斑220分别与两个第二条纹标记102形成莫尔条 纹。

本实施例的图案光斑能够同时与所述第一条纹标记101和第二条纹标记102形成莫尔条纹，从而能够增加获取第一对准误差和第二对准误差的检测速 度。

参考图3b，在第二实施例中，所述图案光斑200包括第一条纹光斑210和 第二条纹光斑220，所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220至少部分重叠。

所述第一条纹光斑210的延伸方向与所述第二条纹光斑220的延伸方向之 间具有非零夹角。具体的，所述第一条纹光斑210的延伸方向与所述第二条纹 光斑220的延伸方向垂直，或所述第一条纹光斑210的延伸方向与所述第二条 纹光斑220的延伸方向之间具有锐角夹角。

本实施例中，所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220的重叠区域完全 覆盖所述图案标记；所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220的重叠区域完 全覆盖所述图案标记能够通过对所述图案标记进行一次成像处理，获取第一条 纹标记101与第一条纹光斑210形成的莫尔条纹、第一条纹标记201与第二条 纹光斑210形成的莫尔条纹、第二条纹标记102与第一条纹光斑210形成的莫 尔图像以及第二条纹标记102与第二条纹光斑220形成的莫尔图像，从而能够 简化获取第一对准误差和第二对准误差的方法，提高检测剫。在其他实施例中， 所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220的重叠区域部分覆盖所述图案标记。

具体的，当所述发光装置包括整形组件120时，还可以通过旋转所述整形 组件120，使图案光斑200旋转，从而获取具有不同延伸方向的图案光斑200； 或者，通过旋转发光装置，或者改变显示平面的显示图案，从而获取同一条纹 标记与三个及三个以上不同延伸方向的条纹光斑形成的莫尔条纹的图像，进而 能够重构条纹标记的完整图像。

参考图3c，在第三实施例中，所述图案光斑200还包括第三条纹光斑230； 具体的，所述图案光斑200包括第一条纹光斑210，第二条纹光斑220和第三 条纹光斑230；所述第一条纹光斑210，第二条纹光斑220和第三条纹光斑230 的延伸方向不相同。

本实施例中，所述第一条纹光斑210，第二条纹光斑220和第三条纹光斑 230重叠区域覆盖至少部分第一条纹标记101以及至少部分第二条纹标记102。 在其他实施例中，所述第一条纹光斑210，第二条纹光斑220和第三条纹光斑 230重叠区域覆盖至少部分第一条纹标记101或至少部分第二条纹标记102。

本实施例中，所述发光装置可以同时在图案标记表面形成多个条纹光斑， 可以对条纹标记与多个条纹光斑形成的莫尔条纹进行成像，从而能够减少成像 次数，进而能够提高检测速度。

本实施例中，所述第一条纹光斑210，第二条纹光斑220和第三条纹光斑 230的延伸方向之间的夹角为60°。

本实施例中，所述图案标记包括一个或多个条纹标记；所述检测设备还包 括控制装置，用于控制发光装置和成像装置，以通过多个第一图案光斑对所述 图案标记执行多次成像处理，获取图案标记的多个检测图像，各所述第一图案 光斑与图案标记之间的相位差不同。

所述控制装置还用于控制发光装置和成像装置，以通过多个第二图案光斑 对所述图案标记执行多次光斑成像处理，获取图案标记的多个检测图像，各所 述第二图案光斑中条纹的延伸方向不同。

所述控制装置还用于控制所述发光装置和所述成像装置，获取多个图案标 记102的检测图像，具体的，获取第一图案标记101和第二图案标记102的检 测图像。

处理装置，用于根据所述第一图案标记的检测图像获取所述第一图案标记 的位置信息，并根据所述第二图案标记的检测图像获取所述第二图案标记的位 置信息；并根据第一图案标记和第二图案标记的位置信息，获取第一图案标记 和第二图案标记的对准误差。

在另一实施例中，所述处理装置用于根据所述第一图案标记的第一子检测 图像和第二图案标记的第一子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记 沿第一检测方向的第一对准误差，所述第一检测方向与所述第一条纹标记中条 纹的延伸方向之间具有非零夹角；根据所述第一图案标记的第二子检测图像和 第二图案标记的第二子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记沿第二 检测方向的第二对准误差，所述第二检测方向与所述第二条纹标记中条纹的延 伸方向之间具有非零夹角。

图4是本发明提供的检测设备第二实施例的结构示意图。

请参考4，本实施例与图1所示实施例的相同之处在此不做赘述，不同之 处包括：

本实施例中，所述发光装置包括：多个发光组件，发光组件用于在待测物 100表面形成条纹光斑，所述多个发光组件形成的条纹光斑的条纹方向均不相 同。多个发光组件形成的条纹光斑重叠或分离。

所述发光装置包括多个发光组件，则可以通过多个发光组件同时在图案标 记表面形成多个条纹光斑，可以对条纹标记与多个条纹光斑形成的莫尔条纹进 行成像，从而能够提高检测速度。另外，通过多个发光组件同时在图案标记表 面形成多个条纹光斑，可以使每个发光组件仅产生一个条纹光斑，从而能够降 低发光组件的设计难度。

多个发光组件发射的入射光的方位角不同。本实施例中，所述多个发光组 件发射的入射光的入射角的角度值相同。在其他实施例中，所述多个发光组件 发射的入射光的入射角的角度值可以不相同。

可以通过本实施例的检测设备形成图3a～3c的图案光斑200。

具体的，根据图3a所示实施例中，多个发光组件的个数为两个，两个所述 发光组件分别在所述图案标记表面形成第一条纹光斑210和第二条纹光斑220， 所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220的延伸方向不同。具体的，所述第 一条纹光斑210和第二条纹光斑220的延伸方向垂直。

根据图3b所示实施例中，多个发光组件的个数为两个，两个所述发光组件 形成的第一条纹光斑210和第二条纹光斑220至少部分重合。

根据图3c所示实施例中，多个发光组件的个数为三个，三个所述发光组件 分别在所述标记表面形成所述第一条纹光斑210、第二条纹光斑220和第三条 纹光斑230；所述第一条纹光斑210、第二条纹光斑220和第三条纹光斑230 至少部分重叠。

图5是本发明的检测设备的第三实施例的结构示意图。

请参考图5，本实施例中，与图1所示实施例的相同之处不做赘述，不同 之处包括：

本实施例中，所述入射光中心轴与所述信号光中心轴关于待测物100表面 法线对称，即本实施例中所述成像组件用于进行明场成像。且所述入射光中心 轴与所述待测物表面法线之间具有锐角夹角。

图6是本发明的检测设备的第四实施例的结构示意图。

请参考图6，本实施例中，与图1所示实施例的相同之处不做赘述，不同 之处包括：

本实施例中，所述成像装置包括：物镜130，用于收集所述信号光，所述 入射光自所述物镜130之内入射至待测物100表面；探测组件150，用于根据 所述物镜130收集的信号光形成所述检测图像。

本实施例中，由于所述入射光中心轴与所述信号光中心轴之间具有非零夹 角，则所述入射光和信号光分别透过所述物镜130的不同区域，可以通过分别 对物镜130的不同区域进行设计，从而降低物镜130的设计难度。

本实施例中，所述发光装置包括一个或多个发光组件，一个或多个发光组 件的入射光经所述物镜130透射后到达所述待测物100表面。

图7是本发明的检测设备的第五实施例的结构示意图。

请参考图7，本实施例与图1所示实施例的相同之处不做赘述，不同之处 包括：

本实施例中，所述入射光经过所述物镜130入射至待测物表面。所述入射 光的中心轴入射角为直角。本实施例的检测设备为明场成像设备。

本实施例中，所述检测设备还包括分束器160，所述分束器160用于使所 述入射光反射进入所述物镜130，并用于使所述物镜收集的信号光透射后进入 所述探测组件150。在另一实施例中，所述分束器用于使所述入射光透射进入 所述物镜130，并用于使所述物镜收集的信号光反射后进入所述探测组件150。

本发明实施例还提供一种检测设备的检测方法，包括：对所述图案标记执 行检测处理，所述检测处理包括：通过一个或多个图案光斑分别对所述图案标 记执行成像处理，获取图案标记的检测图像。

图8是本发明的检测设备的检测方法一实施例中成像处理各步骤的流程示 意图。

请参考图8，对所述图案标记执行成像处理的步骤包括：

步骤S11，通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述入射光在图 案标记表面形成图案光斑，所述待测表面具有图案标记，所述图案光斑包括多 个条纹光斑，所述条纹光斑包括沿同一方向重复排列的多个条纹，所述多个条 纹光斑的条纹延伸方向不同，所述图案光斑的多个条纹光斑分别与图案标记形 成莫尔条纹，所述入射光经所述图案标记衍射后形成信号光，所述信号光携带 所述莫尔条纹的信息；

步骤S12，通过成像装置收集所述信号光，并根据所述物镜收集的信号光 形成检测图像。

以下结合图1至图7对本发明的检测方法进行详细说明。

请参考图2，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记包括第 一条纹标记101和第二条纹标记102，所述第一条纹标记101和第二条纹标记 102中条纹的延伸方向之间具有第一夹角，所述第一夹角为锐角或直角。

请参考图1至图7，通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述入 射光在图案标记表面形成图案光斑200的步骤包括：通过发光装置在第一条纹 标记101表面形成第一条纹光斑210，所述第一条纹光斑210用于与所述第一 条纹标记101形成第一莫尔条纹，所述入射光经所述第一条纹标记101衍射形 成第一信号光；通过发光装置在第二条纹标记101表面形成第二条纹光斑220， 所述第二条纹光斑220用于与所述第二条纹标记102形成第二莫尔条纹，所述 入射光经所述第二条纹标记102衍射形成第二信号光。

本实施例中，所述检测图像包括第一子检测图像和第二子检测图像。

通过成像装置收集所述信号光，并根据所述物镜130收集的信号光形成检 测图像的步骤包括：通过成像装置收集所述第一信号光，并根据所述第一信号 光获取第一子检测图像；通过成像装置收集所述第二信号光，并根据所述第二 信号光所述第二莫尔条纹成像，获取第二子检测图像。

所述多个条纹标记包括第一条纹标记101和第二条纹标记102，所述第一 条纹标记101和第二条纹标记102中条纹的延伸方向之间具有第一夹角；所述 图案光斑包括第一条纹光斑210和第二条纹光斑220，所述第一条纹光斑210 和第二条纹光斑220中条纹的延伸方向之间具有第二夹角；所述第一条纹光斑 210用于与所述第一条纹标记101形成莫尔条纹，所述第二条纹光斑220用于 与所述第二条纹标记102形成莫尔条纹，则通过获取所述第一条纹标记101和 第二条纹标记102的莫尔条纹的图像，能够获取所述图案标记分别沿不同检测 方向的第一图案标记和第二图案标记之间的对准误差。

所述待测物包括分别位于不同膜层的多个图案标记，所述多个图案标记中 具有第一图案标记和第二图案标记。

图9是本发明的检测方法第一实施例的流程图。

请参考图9，所述检测方法包括：

步骤S21，分别对所述第一图案标记和第二图案标记执行检处理，获取第 一图案标记的第一检测图像以及第二图案标记的第二检测图像，所述第一检测 图像和第二检测图像均包括所述第一子检测图像和第二子检测图像；

步骤S22，根据所述第一图案标记的第一子检测图像和第二图案标记的第 一子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记沿第一检测方向的第一对 准误差，所述第一检测方向与所述第一条纹标记中条纹的延伸方向之间具有非 零夹角；

步骤S23，根据所述第一图案标记的第二子检测图像和第二图案标记的第 二子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记沿第二检测方向的第二对 准误差，所述第二检测方向与所述第二条纹标记中条纹的延伸方向之间具有非 零夹角。

具体的，根据所述第一图案标记的第一子检测图像和第二图案标记的第一 子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记沿第一检测方向的第一对准 误差的步骤包括：根据所述第一图案标记的第一子检测图像和第二图案标记的 第一子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记的第一莫尔条纹沿第一 检测方向的第一莫尔偏移；根据所述第一图案标记和/或第二图案标记的第一子 图像获取第一条纹标记101沿第一检测方向的第一检测倍率，所述第一检测倍 率表征：在沿所述第一检测方向上，所述第一莫尔条纹的周期与第一条纹标记 101周期之间的比值；根据所述第一莫尔偏移与第一检测倍率的比值，获取所 述第一对准误差。

根据所述第一图案标记的第二子检测图像和第二图案标记的第二子检测图 像获取所述第一图案标记和第二图案标记沿第二检测方向的第二对准误差的步 骤包括：根据所述第一图案标记的第二子检测图像和第二图案标记的第二子检 测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记的第二莫尔条纹沿第二检测方向 的第二莫尔偏移；根据所述第一图案标记和/或第二图案标记的第二子图像获取 第二条纹标记102沿第二检测方向的第二检测倍率，所述第二检测倍率表征： 在沿所述第二检测方向上，所述第二莫尔条纹周期与第二条纹标记102周期之 间的比值；根据所述第二莫尔偏移与第二检测倍率的比值，获取所述第二对准 误差。

在本实施例的检测方法中仅需要通过分别获取第一图案标记和第二图案标 记与一个条纹光斑形成的莫尔条纹，可以获得第一对准误差和第二对准误差， 能够提高检测速度。然而，该方法仅能获取对准误差，无法获取第一图案标记 和第二图案标记的位置信息。

在通过图3a至3c所示的图案光斑通过本实施例的检测方法获取第一对准 误差和第二对准误差的过程中，在所述检测处理过程中，通过所述发光装置产 生照射待测物的入射光，所述入射光在图案标记表面形成图案光斑包括：在所 述第一条纹标记101表面形成第一条纹光斑210，并同时在第二条纹标记102 表面形成第二条纹光斑220，所述第一条纹标记101与第一条纹光斑210形成 第一莫尔条纹，所述第二条纹标记102与第二条纹光斑220形成第二莫尔条纹。

图10是本发明的检测方法第二实施例的流程图。

在本实施例中，所述检测方法包括：

步骤S31，对所述第一图案标记执行第一检测处理，获取所述第一图案标 记的第一位置信息；

步骤S32，对所述第二图案标记执行第二检测处理，获取所述第二图案标 记的第二位置信息；

步骤S33，根据所述第一位置信息和第二位置信息，获取所述第一图案标 记和第二图案标记之间的对准误差。

图11是本发明的检测设备的检测方法第二实施例中检测处理的各步骤的 流程图。

请参考图11，本实施例中，对所述图案标记执行检测处理的步骤包括：

步骤S41，通过多个第一图案光斑分别对所述图案标记执行成像处理，获 取图案标记的多个检测图像，各所述第一图案光斑与图案标记之间的相位差不 同；

需要说明的是，所述第一图案光斑的个数大于或等于3。

步骤S42，根据所述多个检测图像重构所述图案标记的完整图像；

步骤S43，根据所述完整图像，获取所述图案标记的位置信息。

以下结合附图1至图7对本发明的检测方法第二实施例进行详细说明。

本实施例中，在相邻两次成像处理之间，所述检测处理还包括：通过移动 所述发光装置或待测物，改变第一图案光斑与图案标记之间的相位差。

具体的，通过多个第一图案光斑对所述图案标记执行的检测处理的次数大 于或等于3。

通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述入射光在图案标记表面 形成图案光斑的步骤包括：通过所述发光装置在任意一个所述条纹标记表面形 成多个条纹光斑，所述多个条纹光斑中条纹的延伸方向均不同，各所述条纹光 斑分别与所述条纹标记形成莫尔条纹。

具体的，通过所述发光装置在任意一个所述条纹标记表面形成的多个条纹 光斑的个数大于或等于3。

在本实施例中，所述检测方法还包括：分别对所述第一图案标记和第二图 案标记执行检测处理，获取第一图案标记的第一检测图像以及第二图案标记的 第二检测图像，所述第一检测图像和第二检测图像均包括所述第一子检测图像 和第二子检测图像。

分别对所述第一图案标记和第二图案标记执行检测处理，获取第一图案标 记的第一检测图像以及第二图案标记的第二检测图像的步骤包括：对所述第一 图案标记执行第一检测处理，获取第一图案标记的第一检测图像；对所述第二 图案标记执行第二检测处理，获取第二图案标记的第二检测图像。

根据所述多个检测图像重构所述图案标记的完整图像的步骤包括：根据所 述第一图案标记的多个第一检测图像重构所述第一图案标记的完整图像；根据 所述第二图案标记的多个第二检测图像重构所述第二图案标记的完整图像。

需要说明的是，通过检测设备获取所述第一图案标记和第二图案标记的检 测图像，或者在同一检测处理过程中，同时获取所述第一图案标记和第二图案 标记的检测图像。

根据所述完整图像获取所述图案标记的位置信息的步骤包括：根据所述完 整图像获取所述图案标记的轮廓曲线；根据所述轮廓曲线获取所述图案标记的 中心位置，得到所述图案标记的位置信息。

具体的，所述检测方法还包括：对第一图案标记和第二图案标记重复根据 所述完整图像获取所述图案标记的位置信息至获取第一图案标记的第一位置信 息和第二图案标记的第二位置信息；根据所述第一位置信息和第二位置信息获 取所述第一图案标记和第二图案标记的对准误差。所述对准误差包括：所述第 一图案标记和第二图案标记的对准误差量及偏移方向。

具体的，本实施例中，所述检测方法包括：通过对所述第一图案标记执行 第一检测处理，获取所述第一图案标记的第一位置信息；对所述第二图案标记 执行第二检测处理，获取所述第二图案标记的第二位置信息；根据所述第一位 置信息和第二位置信息，获取所述第一图案标记和第二图案标记之间的对准误 差。

所述第一检测处理包括：通过多个第一图案光斑分别对所述第一图案标记101执行多次所述成像处理，获取所述第一图案标记101的多个第一检测图像， 各第一图案光斑与图案标记的相位差不同；

所述第二检测处理包括：通过多个第一图案光斑分别对所述第二图案标记 101执行多次所述成像处理，获取所述第二图案标记101的多个第二检测图像， 各第一图案光斑与图案标记的相位差不同。

所述成像处理包括：通过一个或多个第二图案光斑对所述图案标记执行光 斑成像处理，所述光斑成像步骤包括：所述步骤S11和步骤S12。当所述第二 图案光斑为多个时，各所述第二图案光斑中条纹的延伸方向不同。

所述检测方法中通过3次及3次以上的检测处理，每次检测处理获取3个 及3个以上的检测图像，则对于一个图案标记，通过所述检测方法获取9个及 9个以上的检测图像。

在图3a所示的实施例中，通过发光装置在第一条纹标记101表面形成第 一条纹光斑210，并在第二条纹标记102表面形成第二条纹光斑220之后，通 过所述成像装置获取检测图像。

具体的，本实施例中，通过多个第二图案光斑对所述图案标记执行光斑成 像处理包括：通过三个及三个以上的第二图案光斑分别对所述图案标记执行所 述光斑成像处理。具体的，重复通过发光装置在第一条纹标记101表面形成第 一条纹光斑210，并在第二条纹标记102表面形成第二条纹光斑220至通过所 述成像装置获取检测图像的步骤。

两次相邻的光斑成像处理之间，所述成像处理的步骤还包括：通过所述发 光装置或旋转待测物，改变第二图案光斑中条纹的延伸方向。

通过所述发光装置改变第二图案光斑中条纹的延伸方向包括：通过旋转发 光装置改变第二图案光斑中条纹的延伸方向，或者，当所述反光装置包括整形 组件时，通过旋转所述整形组件改变第二图案光斑中条纹的延伸方向。

当所述反光装置包括显示屏幕时，通过改变显示屏幕的显示图像，改变第 二图案光斑中条纹的延伸方向。

在图3b所述实施例中，与图3a所示实施例的相同之处在此不多做赘述， 不同之处包括：

所述光斑成像处理的步骤中，通过所述发光装置产生照射待测物的入射光， 所述入射光在图案标记表面形成图案光斑包括：在所述第一条纹标记101表面 形成第一条纹光斑210和第二条纹光斑220，所述第一条纹标记102分别与所 述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220形成第一莫尔条纹，第一条纹标记102 对所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220的入射光进行衍射形成第一信号 光；在所述第二条纹标记102表面形成第一条纹光斑210和第二条纹光斑220， 所述第二条纹标记102分别与所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220形成 第二莫尔条纹，第二条纹标记102对所述第一条纹光斑210和第二条纹光斑220 的入射光进行衍射形成第二信号光。

通过成像装置收集所述信号光，并根据所述物镜收集的信号光形成检测图 像包括：根据所述第一信号光形成第一子检测图像；根据所述第二信号光形成 第二子检测图像。

通过一个或多个第二图案光斑对所述图案标记执行光斑成像处理包括：重 复两次及两次以上的所述光斑成像步骤，获取两个及两个以上第一子检测图像， 以及两个和两个以上第二子检测图像，所述两个及两个以上第一子检测图像包 括三个及三个以上第一莫尔条纹的图像，所述两个及两个以上第二子检测图像 包括三个及三个以上第二莫尔条纹的图像。

通过多个第一图案光斑对所述图案标记执行多次检测处理，获取图案标记 的多个检测图像；各所述第一图案光斑与图案标记之间的相位差不同。所述多 个第一图案光斑的个数大于或等于3。

所述检测方法中通过3次及3次以上的检测处理，每次检测处理获取3个 及3个以上的检测图像，则对于一个图案标记，通过所述检测方法获取9个及 9个以上的检测图像。每个检测图像包括：第一子检测图像和第二子检测图像。

所述检测方法还包括：根据多个所述第一子检测图像获取第一条纹标记 101沿第一检测方向的第一位置；根据多个所述第二子检测图像获取第二条纹 标记沿的第二位置；根据第一图案标记101的第一位置和第二图案标记102的 第一位置，获取所述图案标记沿垂直于所述第一条纹标记101延伸方向的第一 对准误差；根据第一图案标记101的第二位置和第二图案标记102的第二位置， 获取所述图案标记沿第二检测方向的第二对准误差。

具体的，本实施例中，所述第一检测方向垂直于第一条纹标记101的延伸 方向；所述第二检测方向垂直于第二条纹标记102的延伸方向。

两次相邻的光斑成像处理之间，所述成像处理的步骤还包括：通过所述发 光装置或旋转待测物，改变第二图案光斑中条纹的延伸方向。本实施例中，所 述第一条纹光斑和第二条纹光斑的条纹延伸方向之间的夹角为90°，通过所述 发光装置或旋转待测物使所述多个第二图案光斑的第一条纹光斑的延伸方向之 间均具有非零夹角。

具体的，本实施例中，改变第二图案光斑中条纹的延伸方向可以使所述第 二图案光斑旋转45°。

具体的，当所述整形组件120为衍射光栅时，可以通过旋转所述整形组件 120，使图案光斑200旋转，从而获取具有不同延伸方向的图案光斑200。

在图3c所示实施例中，通过发光装置在在第一条纹标记101表面形成第一 条纹光斑210，并在第二条纹标记102表面形成第二条纹光斑220之后，通过 所述成像装置获取检测图像。

本实施例中，通过所述成像装置对所述第一莫尔条纹和第二莫尔条纹成像 之前，还包括在所述第一条纹标记表面形成第三条纹光斑；在所述第二条纹标 记表面形成第三条纹光斑。

本实施例中，第一条纹光斑210、第二条纹光斑220和第三条纹光斑230 的重叠部分覆盖至少部分第一条纹标记101和至少部分第二条纹标记102。

具体的，通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述入射光在图案 标记表面形成图案光斑的步骤包括：通过所述发光装置产生照射待测物100的 入射光，所述入射光在所述图案标记表面形成所述图案光斑200，所述图案光 斑200覆盖至少部分第一条纹标记101和第二条纹标记102，所述图案光斑200 的第一条纹光斑210、第二条纹光斑220和第三条纹光斑230分别与所述第一 条纹标记101形成第一莫尔条纹，所述图案光斑200的第一条纹光斑210、第 二条纹光斑220和第三条纹光斑230分别与所述第二条纹标记102形成第二莫 尔条纹，所述入射光与经所述第一条纹标记101衍射后形成第一信号光，所述 第一信号光携带所述第一莫尔条纹的信息，所述入射光与经所述第一条纹标记 101衍射后形成第二信号光，所述第二信号光携带所述第二莫尔条纹的信息； 通过成像装置收集所述第一信号光和第二信号光，根据所述物镜130收集的第 一信号光获取第一子检测图像，并根据物镜130收集的第二信号光获取第二子 检测图像。

本实施例中，通过一次光斑成像处理能够获取第一条纹光斑210、第二条 纹光斑220和第三条纹光斑230分别与所述第一条纹标记101形成的第一莫尔 条纹的三个第一子检测图像，以及所述图案光斑200的第一条纹光斑210、第 二条纹光斑220和第三条纹光斑230分别与所述第二条纹标记102形成的第二 莫尔条纹的三个第二子检测图像。因此，本发明的成像处理可以仅包括一次光 斑成像处理的步骤。

在图1、图4至图7所示实施例中，所述发光装置包括整形组件120；通过 所述发光装置在所述图案标记表面形成多个第二图案光斑的步骤包括：通过旋 转整形组件120或整个发光装置使入射光在所述图案标记101表面形成多个第 二图案光斑，所述多个第二图案光斑中条纹的延伸方向不相同；在其他实施例 中，所述发光装置包括显示屏；通过改变显示屏显示的图案，在所述图案标记 101表面形成多个第二图案光斑。

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 (16)

1.一种检测设备，其特征在于，包括：

发光装置，用于产生照射待测物的入射光，所述待测物表面具有图案标记，所述入射光用于在所述图案标记表面形成图案光斑，所述图案光斑用于与所述图案标记形成莫尔条纹，所述入射光经所述图案标记衍射后形成信号光，所述信号光携带所述莫尔条纹的信息，所述图案光斑包括多个条纹光斑，所述条纹光斑包括沿同一方向重复排列的多个条纹，所述多个条纹光斑的条纹延伸方向不同；

成像装置，用于收集所述信号光并根据所述信号光形成检测图像。

2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述成像装置包括：物镜，用于收集所述信号光，所述入射光用于入射至待测物表面；探测组件，用于根据所述物镜收集的信号光形成所述检测图像；

所述入射光自所述物镜之外入射至待测物表面；或者，所述检测设备还包括分束器，用于使所述入射光朝向所述物镜传播，所述物镜还用于收集所述入射光并使所述入射光到达所述待测物表面；所述分束器还用于使所述物镜收集的信号光与所述入射光分光，并使所述信号光朝向所述探测器传播。

3.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述发光组件包括：一个或多个发光组件，发光组件用于在待测物表面形成条纹光斑；

所述发光装置包括多个发光组件时，所述多个发光组件形成的条纹光斑的条纹方向均不相同。

4.根据权利要求3所述的检测设备，其特征在于，所述发光组件包括：光源，用于发射初始光束；整形组件，用于对所述初始光束进行整形形成所述入射光，所述入射光用于在所述待测物表面形成所述图案光斑；所述整形组件包括：衍射光学元件或空间调制器；

或者，所述发光组件包括显示屏幕，所述显示屏幕具有显示图案，并将所述显示图案投影至待测物表面，形成图案光斑。

5.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述多个条纹光斑包括第一条纹光斑和第二条纹光斑，所述第一条纹光斑和第二条纹光斑中条纹的延伸方向之间具有第二夹角，所述第二夹角为直角或锐角；所述图案标记包括条纹标记。

6.根据权利要求5所述的检测设备，其特征在于，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记包括第一条纹标记和第二条纹标记，所述第一条纹标记和第二条纹标记中条纹的延伸方向之间具有第一夹角，所述第一夹角为直角或锐角；所述第一条纹光斑用于与所述第一条纹标记形成莫尔条纹，所述第二条纹光斑用于与所述第二条纹标记形成莫尔条纹；

所述第二夹角与第一夹角相同。

7.根据权利要求5所述的检测设备，其特征在于，所述多个条纹光斑还包括第三条纹光斑；所述第一条纹光斑、第二条纹光斑和第三条纹光斑中条纹的延伸方向均不相同；所述第一条纹光斑、第二条纹光斑和第三条纹光斑至少部分重合。

8.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述图案标记包括一个或多个条纹标记；检测设备还包括：控制装置，用于控制发光装置和成像装置，通过多个图案光斑对所述图案标记执行多次检测处理，获取图案标记的多个检测图像，所述检测图像包括：所述多个条纹光斑与所述条纹标记形成的多个子检测图像。

9.根据权利要求8所述的检测设备，其特征在于，所述待测物包括分别位于不同膜层的多个图案标记，所述多个图案标记中具有第一图案标记和第二图案标记；

所述控制装置还用于控制所述发光装置和所述成像装置，以获取第一图案标记和第二图案标记的检测图像；

处理装置，用于根据所述第一图案标记的检测图像获取所述第一图案标记的位置信息，并根据所述第二图案标记的检测图像获取所述第二图案标记的位置信息；根据第一图案标记和第二图案标记的位置信息，获取第一图案标记和第二标记的对准误差。

10.一种基于权利要求1～9任意一项所述的检测设备的检测方法，其特征在于，包括对所述图案标记执行检测处理，所述检测处理包括：通过一个或多个图案光斑分别对所述图案标记执行成像处理，获取图案标记的检测图像；所述成像处理的步骤包括：

通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述入射光在图案标记表面形成图案光斑，所述待测表面具有图案标记，所述图案光斑包括多个条纹光斑，所述条纹光斑包括沿同一方向重复排列的多个条纹，所述多个条纹光斑的条纹延伸方向不同，所述图案光斑的多个条纹光斑分别与图案标记形成莫尔条纹，所述入射光经所述图案标记衍射后形成信号光，所述信号光携带所述莫尔条纹的信息；

通过成像装置收集所述信号光，并根据所述信号光形成检测图像。

11.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述图案标记包括多个条纹标记，所述多个条纹标记包括第一条纹标记和第二条纹标记，所述第一条纹标记和第二条纹标记中条纹的延伸方向之间具有第一夹角，所述第一夹角为锐角或直角；

通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述入射光在图案标记表面形成图案光斑的步骤包括：

通过发光装置在第一条纹标记表面形成第一条纹光斑，所述第一条纹光斑用于与所述第一条纹标记形成第一莫尔条纹，所述入射光经所述第一条纹标记衍射形成第一信号光；通过发光装置在第二条纹标记表面形成第二条纹光斑，所述第二条纹光斑用于与所述第二条纹标记形成第二莫尔条纹，所述入射光经所述第二条纹标记衍射形成第二信号光；

所述检测图像包括第一子检测图像和第二子检测图像；

通过成像装置收集所述信号光，并根据所述信号光形成检测图像的步骤包括：通过成像装置收集所述第一信号光，并根据所述第一信号光获取第一子检测图像；通过成像装置收集所述第二信号光，并根据所述第二信号光获取第二子检测图像。

12.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于，所述待测物包括分别位于不同膜层的多个图案标记，所述多个图案标记中具有第一图案标记和第二图案标记；所述检测方法还包括：

分别对所述第一图案标记和第二图案标记执行检测处理，获取第一图案标记的第一检测图像以及第二图案标记的第二检测图像，所述第一检测图像和第二检测图像均包括所述第一子检测图像和第二子检测图像；

根据所述第一图案标记的第一子检测图像和第二图案标记的第一子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记沿第一检测方向的第一对准误差，所述第一检测方向与所述第一条纹标记中条纹的延伸方向之间具有非零夹角；

根据所述第一图案标记的第二子检测图像和第二图案标记的第二子检测图像获取所述第一图案标记和第二图案标记沿第二检测方向的第二对准误差，所述第二检测方向与所述第二条纹标记中条纹的延伸方向之间具有非零夹角。

13.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于，获取所述第一子检测图像之后，通过发光装置在第二条纹标表面形成第二条纹光斑；或者，通过发光装置在第一条纹标记表面形成第一条纹光斑，并在第二条纹标记表面形成第二条纹光斑之后，通过所述成像装置获取所述第一子检测图像和第二子检测图像。

14.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述图案标记包括一个或多个条纹标记；

通过所述发光装置产生照射待测物的入射光，所述入射光在图案标记表面形成图案光斑的步骤包括：

通过所述发光装置在一个所述条纹标记表面形成多个条纹光斑，所述多个条纹光斑中条纹的延伸方向均不同，各所述条纹光斑分别与所述条纹标记形成莫尔条纹。

15.根据权利要求10或14所述的检测方法，其特征在于，所述检测处理包括：通过多个第一图案光斑对所述图案标记执行多次成像处理，获取图案标记的多个检测图像；各所述第一图案光斑与图案标记之间的相位差不同；

在相邻两次成像处理之间，所述检测处理的步骤还包括：通过移动所述发光装置或待测物，改变第一图案光斑与图案标记之间的相位差。

16.根据权利要求15所述的检测方法，其特征在于，所述检测处理还包括：根据所述多个检测图像重构所述图案标记的完整图像；根据所述完整图像，获取所述图案标记的位置信息；

所述待测物包括分别位于不同膜层的多个图案标记，所述多个图案标记包括第一图案标记和第二图案标记；

所述检测方法还包括：对所述第一图案标记执行第一检测处理，获取所述第一图案标记的第一位置信息；对所述第二图案标记执行第二检测处理，获取所述第二图案标记的第二位置信息；根据所述第一位置信息和第二位置信息，获取所述第一图案标记和第二图案标记之间的对准误差。

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