CN114739636B

CN114739636B - 一种光学物镜轴向色差检测方法、系统及半导体设备

Info

Publication number: CN114739636B
Application number: CN202210196153.2A
Authority: CN
Inventors: 马骏; 闫力松; 赵润川; 张羽; 艾立夫
Original assignee: Shanghai Jingji Micro Semiconductor Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Jingji Micro Semiconductor Technology Co ltd
Priority date: 2022-03-01
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2042-03-01
Also published as: CN114739636A

Abstract

本发明提供了一种光学物镜轴向色差检测方法、系统及半导体设备，该方法包括：基于宽光谱光源分别产生若干不同波长λ_m照明光并将不同波长λ_m照明光垂直入射至位于运动台上的标定片，其中，m为正整数；通过光学物镜搜集自标定片表面的反射光并将反射光投射至成像单元；获取不同波长λ_m照明光下标定片表面图案的清晰图像，并确定清晰图像生成时运动台与Z轴方向的位置

基于多个Z轴方向的位置

其中，Z轴方向为光学物镜的中心轴方向，且光学物镜的中心轴与运动台垂直，计算

的最大值及其最小值的差值，以确定光学物镜轴向色差。通过本发明，实现了对光学物镜轴向色差的检测。

Description

一种光学物镜轴向色差检测方法、系统及半导体设备

技术领域

本发明涉及半导体光学技术领域，尤其涉及一种光学物镜轴向色差检测方法、系统及半导体设备。

背景技术

半导体缺陷检测是半导体器件制造过程中的必备环节，其检测性能直接制约着半导体器材制造的产率及良率。半导体缺陷检测的方法通常有光学显微成像检测法和电子束检测法。而由于前述方法后者的检测速度远小于前者的检测速度，因此，主要是利用光学显微成像检测法对半导体器材进行缺陷检测。

在基于光学显微成像法的检测系统中，宽光谱物镜是检测系统中的核心元件之一，其中，轴向色差是表征宽光谱物镜成像性能的重要指标之一。对于优质轴向色差的物镜，其可以获得清晰高分辨的图像；对于劣质轴向色差的物镜，其会造成像质的模糊，严重影响系统的性能。因此，为了达到高质量的成像要求，在利用宽光谱物镜进行光学显微成像法的检测系统中，需要考虑对宽光谱物镜的轴向色差测量，从而对轴向色差进行校正以得到满足清晰度的图像。

有鉴于此，有必要对现有技术中的光学物镜轴向色差检测方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于揭示一种光学物镜轴向色差检测方法、系统及半导体设备，用以解决现有技术中光学物镜轴向色差所存在的诸多缺点，以确保成像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，本发明提供了一种光学物镜轴向色差检测方法，包括：

基于宽光谱光源分别产生若干不同波长λ_m照明光并将所述不同波长λ_m照明光垂直入射至位于运动台上的标定片，其中，标定片表面具有可识别的图案，m为正整数；

通过光学物镜搜集自所述标定片表面的反射光并将所述反射光投射至成像单元；

获取所述不同波长λ_m照明光下所述标定片表面图案的清晰图像，并确定所述清晰图像生成时所述运动台于Z轴方向的位置

其中，所述Z轴方向为所述光学物镜的中心轴方向，且所述光学物镜的中心轴与所述运动台垂直；

基于多个所述Z轴方向的位置

计算所述

的最大值及其最小值的差值，以确定光学物镜轴向色差。

作为本发明的进一步改进，所述获取所述不同波长λ_m照明光下所述标定片表面图案的清晰图像，包括：

分别在所述不同波长λ_m照明光下，控制所述运动台沿Z轴方向运动，同时对所述标定片拍摄以得到若干图像，所述图像经过模糊到清晰再到模糊的渐变过程；

获取若干图像所分别对应的灰度值数组，其中，所述图像包括若干像素点，所述像素点对应的灰度值构成所述渐变过程所获取的图像所对应的灰度值数组；

对所述灰度值数组中的灰度值进行卷积运算，以获得所述像素点的计算灰度值，所述计算灰度值构成相应图像所对应的计算灰度值数组；

计算每张图像所对应的计算灰度值数组中的计算灰度值的方差，并确定所述方差最大时所对应的图像为相应波长λ_m照明光下所述标定片的清晰图像。

作为本发明的进一步改进，所述对所述灰度值数组中的灰度值进行卷积运算，包括：

对所述灰度值进行拉普拉斯算子运算，以获得所述像素点的计算灰度值

其中，(x，y)表示像素点的图像坐标，f(x,y)表示图像坐标为(x，y)的像素点的灰度值。

作为本发明的进一步改进，所述计算每张图像所对应的计算灰度值数组中的计算灰度值的方差，通过以下公式计算：

其中，N表示相应图像的像素点数目，

表示第i个像素点(x,y)对应的计算灰度值，E(x,y)表示所述图像对应的计算灰度值数组所包含的N个计算灰度值的平均值。

同时，基于相同发明思想，本发明还揭示了一种光学物镜轴向色差检测系统，包括：

运动台，用于承载表面具有可识别图案的标定片；

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，m为正整数；

包含若干滤光片的转轮式滤光组件，通过切换所述滤光片，分别提取所述宽波段光束中的所述不同波长λ_m照明光；

分光镜，将提取后的所述不同波长λ_m的照明光并垂直入射至所述标定片；

成像单元，所述不同波长λ_m照明光于所述标定片表面反射后经所述光学物镜投射至所述成像单元，以获取所述标定片表面图案的清晰图像并确定所述清晰图像生成时所述运动台于Z轴方向的位置

计算单元，基于多个所述位置

计算所述位置

的最大值及其最小值的差值，以确定光学物镜轴向色差。

作为本发明的进一步改进，所述光学物镜轴向色差检测系统，还包括：

沿照明光路轴向依次设置的匀光棒，耦合镜组，光阑以及中继镜组；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。

作为本发明的进一步改进，所述成像单元获取所述标定片表面图案的清晰图像并确定所述清晰图像生成时所述运动台于Z轴方向的位置

包括：

所述成像单元分别在所述不同波长λ_m照明光下，所述运动台沿所述Z轴方向运动时，对所述标定片拍摄以得到若干图像，所述图像经过模糊到清晰再到模糊的渐变过程；

计算每张图像所对应的计算灰度值数组中的计算灰度值的方差，并确定所述方差最大时所对应的图像为相应波长λ_m照明光下所述标定片表面图案的清晰图像。

其中，N表示相应图像的像素点数目，

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光学物镜轴向色差检测系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种光学物镜轴向色差检测方法，基于宽光谱光源分别产生若干不同波长λ_m照明光并垂直入射至位于运动台上的标定片，其中，标定片具有可识别的图案，m为正整数，通过光学物镜搜集自标定片表面的反射光并将反射光投射至成像单元，以获取不同波长λ_m照明光下标定片表面图案的清晰图像以及清晰图像所对应的运动台于Z轴方向的位置

最后，基于多个Z轴方向的位置

计算

的最大值及其最小值的差值，以确定光学物镜轴向色差。本发明由于根据

的最大值及其最小值的差值，以确定光学物镜轴向色差，从而在消除光学物镜轴向色差后，实现了提高由成像单元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为应用本发明一种光学物镜轴向色差检测方法的一种光学物镜轴向色差检测系统的光学系统图；

图2为标定片的示意图；

图3为转轮式滤光组件的示意图；

图4为本发明一种光学物镜轴向色差检测方法的整体流程图；

图5为本发明一种光学物镜轴向色差检测方法所包含的确定清晰图像生成时运动台于Z轴方向的位置

的流程图；

图6为本发明的一个实施例提供的灰度图数组的示例图。

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光学物镜轴向色差检测方法、系统及半导体设备旨在消除朱成像光路上由透镜生成一系列与各色光对应的盖度不同的图像，并检测视场中的轴向色差，从而通过更换镜头玻璃或者软件优化设计去消除轴向色差。

请参图1所示，本实施例揭示了一种光学物镜轴向色差检测方法的光学物镜轴向色差检测系统(以下简称“系统”)，该光学物镜轴向色差检测系统包括：光学显微装置、成像单元以及计算单元。

光学显微装置包括：宽光谱光源11、包含若干滤光片的转轮式滤光组件51以及运动台81；其中，运动台81用于承载标定片100；宽光谱光源11用于产生包含若干不同波长λ_m照明光的宽波段光束，m为正整数；包含若干滤光片的转轮式滤光组件51用于通过切换滤光片，以分别提取宽波段光束中不同波长λ_m照明光并垂直入射至标定片100，其中，标定片100的表面具有可识别的图案。

成像单元，不同波长λ_m照明光于标定片100表面反射后经光学物镜汇聚至成像单元，从而获取标定片100表面图案的清晰图像并确定清晰图像生成时运动台81于Z轴方向的位置

在本实施例中，通过调节运动台81于Z轴方向的位置，以拍摄标定片处于Z轴方向不同位置时的相应图像，所述不同位置时的相应图像历经模糊到清晰再到模糊的变化过程，由此可以确定对应不同波长λ_m照明光下获取的标定片100的清晰图像时运动台81于Z轴方向的位置

计算单元，安装有程序，该程序在被执行时，基于多个运动台81于Z轴方向的位置

计算多个Z轴方向的位置

中的最大值以及最小值的差值，从而确定光学物镜轴向色差。

需要说明的是，Z轴方向是指光学物镜911的中心轴Z方向，且光学物镜911的中心轴Z与运动台81垂直。

具体地，参图1所示，该系统包括：沿垂直于光学物镜911中心轴Z的照明光路B依次设置的宽光谱光源11，匀光棒31，耦合镜组41，转轮式滤光组件51，光阑61以及中继镜组71。光学物镜911底部设置运动台81，其中，光学物镜911的中心轴Z与运动台81垂直。在执行光学物镜轴向色差检测过程中，标定片100的表面具有可识别的图案，可选地，采用图2所示出的标定片100，标定片100上具有一定宽度的条纹状标记图案，另外，标定片100放置于运动台81上，运动台81与光学物镜911的中心轴Z垂直。该条纹状标记图案被视为标定片所含可识别的图案的一种下位概念，并在实际光学物镜轴向色差检测场景中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标记图案的标定片100备视为晶圆、芯片等电子器件。

参图1所示，宽光谱光源11与匀光棒31之间设置有光纤21，从而宽光谱光源11通过光纤21将宽光谱光源11所发出的波宽波段入射光沿照明光路B射入匀光棒31。匀光棒31接收自宽光谱光源11发射的宽波段光束，并对宽波段光束进行匀光。参图3所示，转轮式滤光组件51包含四个供不同波长的宽光谱入射光透过的可转动切换的滤光片511，512，513，514。转轮式滤光组件51中每个滤光片允许宽波段光束中出射的出射光波长优选为均不相同，从而分别提取宽波段光束中的不同不同波长λ_m照明光并入射至标定片100。

需要说明的是，各个滤光片允许透过的波长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，转轮式滤光组件51包含七片滤光片，每个滤光片允许透过的光线波长λ_m分别记为λ₁＝400nm、λ₂＝450nm、λ₃＝500nm、λ₄＝550nm、λ₅＝600nm、λ₆＝650nm、λ₇＝700nm，其中m为正整数。需要说明的是，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光线波长λ_m也可分别为400nm、460nm、500nm、560nm、580nm、640nm、700nm等非均匀地递增。在检测光学物镜轴向色差过程中，将允许透过的光线波长λ_m最短的滤光片最先切换至照明光路B，并逐渐提高切换至照明光路B的滤光片所允许透过的光线波长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下述成像相机拍摄标定片100所设定的光线波长λ_m的范围内即可。

参图1所示，该系统包括沿中心轴Z依次设置成像相机913以及呈45度布置的分光镜90。分光镜90设置于镜筒912。通过切换转轮式滤光组件51中的滤光片选择指定波长的光透出，分光镜90将提取后的不同波长λ_m的照明光并入射至标定片100，以被成像相机913所拍摄得到的标记图案，获取对应不同滤光片透过的设定波长的光束下标定片100(或者标定片100表面的可识别的图案)所形成的清晰成像状态时所对应的运动台于Z轴方向的位置，获取Z轴方向的位置最大值与最小值之间的差值，以确定光学物镜轴向色差。

需要说明的是，宽波段光束是指包含不同波长的光束。成像相机913为面阵相机，面阵相机实现的是像素矩阵拍摄，从而实现下述计算基于矩阵形式的若干像素点所对应的计算灰度值，以确定计算灰度值数组，最终根据计算灰度值数组中的计算灰度值计算得到方差。

示例性地，光学物镜911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51上所承载的七片滤光片，每个滤光片透过波长λ_m分别记为λ₁＝400nm、λ₂＝450nm、λ₃＝500nm、λ₄＝550nm、λ₅＝600nm、λ₆＝650nm、λ₇＝700nm。测试光学物镜轴向色差时，首先，转轮式滤光组件51以透过波长λ₁为400nm照明光，并测量在上述任一波长λ_m照明光照射下标记片100在成像相机913面上清晰成像时的Z轴方向的位置，记为

(即，

或者

或者

或者

或者

或者

或者

)。其中，得到清晰成像时的Z轴方向的位置

的方法如下所述，假设，在波长λ₄₀₀照明光下，调整运动台81在Z轴方向的位置，以通过成像相机913拍摄得到标定片100在不同拍摄位置的图像，图像基于矩阵形式的若干像素点以实现，每个像素点对应一个灰度值，从而确定若干图像所分别对应的灰度值数组，然后，对灰度值数组中的灰度值进行卷积运算，以获得所述像素点的计算灰度值，从而构成计算灰度值数组，再根据计算灰度值数组中的灰度值计算得到图像所对应的计算灰度值数组中的计算灰度值的方差，从而将方差最大时所对应的图像为相应波长λ₄₀₀照明光下所述标定片的清晰图像，并将方差最大时所对应的图像所对应的运动台81Z轴方向的位置记为清晰成像时的Z轴方向的位置

切换多个滤光片时，多个滤光片沿平行于照明光路B的转动轴C转动，以切换多个滤光片。利用上述方法，获取不同波长λ_m所对应的不同

(例如，将前述波长λ₁＝400nm时清晰图像所对应的Z轴方向的位置记为

波长λ₂＝450nm时清晰图像所对应的Z轴方向的位置记为

依次类推)，最后，计算所述

的最大值及其最小值的差值，以确定光学物镜轴向色差，即，

需要说明的是，通过成像相机913拍摄得到标定片100于不同拍摄位置的图像时，要保证运动台81沿Z轴方向的位置相对于成像相机913由远到近或者由近到远的调整过程中，从而使得成像相机913所拍摄的图像由模糊到清晰再到模糊，最终保证清晰成像位置所对应的图像在已采集图像中。

参图1所示，运动台81包括：电动XYZ向运动平台811，以及设置于电动XYZ向运动平台811上方并承载标定片100的Rz旋转平台812，XYZ向运动平台811通过计算机或者手动以控制运动台81沿物镜911中心轴Z执行实时对焦。优选地，还可以设置显示屏，该显示屏为触摸显示屏。成像相机913在获取到不同滤光片下通过调整Z轴方向的拍摄位置所拍摄的不同图像所对应的方差以及该方差所对应的Z轴方向的拍摄位置，可以将方差的变化以及该方差所对应的Z轴方向的拍摄位置的变化通过显示屏显示，供工作人员查看。

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光学物镜轴向色差检测方法(以下简称“方法”)。参图3所示，该方法包括以下步骤S1至步骤S4。

步骤S1、基于宽光谱光源分别产生若干不同波长λ_m照明光并将不同波长λ_m照明光垂直入射至位于运动台上的标定片，其中，标定片表面具有可识别的图案，m为正整数。

具体地，结合图1所示，宽光谱光源11通过光纤21将宽光谱光源11所发出的宽波段入射光沿照明光路B射入匀光棒31。匀光棒31接收自宽光谱光源11发射的宽波段光束，并对宽波段光束进行匀光，再通过耦合镜组41射入转轮式滤光组件51所包含的不同波长λ_m的滤光片，其中，m为正整数，从而基于宽光谱光源11形成若干不同波长λ_m照明光，然后，将不同波长λ_m照明光入射至位于运动台81的标定片100。

例如，选取七片滤光片，每个滤光片允许透过的光线波长λ_m分别记为λ₁＝400nm、λ₂＝450nm、λ₃＝500nm、λ₄＝550nm、λ₅＝600nm、λ₆＝650nm、λ₇＝700nm进行测试。

需要说明的是，标定片100的表面具有可识别的图案，结合图2所示出的标定片100，标定片100上具有一定宽度的条纹状标记图案。该条纹状标记图案被视为标定片所含可识别的图案的一种下位概念，并在实际光学物镜轴向色差检测场景中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标记图案的标定片100备视为晶圆、芯片等电子器件。

步骤S2、通过光学物镜搜集自标定片表面的反射光并将反射光投射至成像单元。

具体地，不同波长λ_m照明光垂直入射至位于运动台81上的标定片100，标定片100反射光沿中心轴Z垂直向上穿过分光镜90并最终被成像单元，即成像相机913(成像相机913为成像单元的一种具体概念)所获取，最终以形成自标定片100表面的反射光并投射至成像相机913的图像。

步骤S3、获取不同波长λ_m照明光下标定片表面图案的清晰图像，并确定清晰图像生成时运动台于Z轴方向的位置

其中，Z轴方向为光学物镜的中心轴方向，且光学物镜的中心轴与运动台垂直。

具体地，参图5所示，前述确定标定片100表面图案的清晰图像生成时运动台于Z轴方向的位置

包括以下步骤S31至步骤S34。

示例性地，Z轴方向为光学物镜911的中心轴Z方向，且光学物镜的中心轴与运动台垂直，从而方便通过成像相机913获取运动台81上所承载的标定片100的图像。

步骤S31、分别在不同波长λ_m照明光下，控制运动台沿Z轴方向运动，同时对标定片拍摄以得到若干图像，图像经过模糊到清晰再到模糊的渐变过程。

具体地，在不同波长λ_m照明光下，控制运动台81沿Z轴方向基于成像相机913由远到近或者由近到远进行调整，从而采集在不同波长λ_m照明光下，成像相机913对标定片100进行拍摄以得到若干图像。需要说明的是，采集图像时，要保证运动台81沿Z轴方向的位置由远到近或者由近到远进行调整过程中，采集图像清晰度的变化由模糊到清晰再模糊，由此保证光学物镜911在不同波长λ_m照明光下的最佳焦面(即，清晰图像)出现在已采集图像内。若在前述采集图像过程中，Z轴方向的位置由远到近或者由近到远进行调整中，采集图像的清晰度仅为由模糊到清晰或者由清晰到模糊，则不能保证光学物镜911在不同波长λ_m照明光下的最佳焦面(即，清晰图像)被采集到。

例如，在波长λ_m＝400nm照明光下，即，记为λ₁照明光下，获取7个拍摄位置所对应的图像，分别记为λ_1-1、λ_1-2、λ_1-3、λ_1-4、λ_1-5、λ_1-6、λ_1-7。在光线波长λ_m＝450nm照明光下，即，记为λ₂照明光下，获取6个拍摄位置所对应的图像，分别记为λ_2-1、λ_2-2、λ_2-3、λ_2-4、λ_2-5、λ_2-6，依次类推，其中，每个光线波长λ_m照明光下所获取的图像的数量不唯一，只要如前述控制运动台81沿Z轴方向基于成像相机913由远到近或者由近到远进行调整过程中，保证采集图像清晰度的变化由模糊到清晰再模糊，由此保证光学物镜911在不同波长λ_m照明光下的最佳焦面(即，清晰图像)出现在已采集图像内即可。

步骤S32、获取若干图像所分别对应的灰度值数组，其中，图像包括若干像素点，像素点对应的灰度值构成图像所对应的灰度值数组。

具体地，每个图像P基于矩阵形式的若干像素点以实现，每个像素点对应一个灰度值，从而以构成图像所对应的灰度值数组。

例如，在波长λ₄₀₀照明光下，7个拍摄位置所对应的图像，分别记为λ_1-1、λ_1-2、λ_1-3、λ_1-4、λ_1-5、λ_1-6、λ_1-7，则将每个图像所对应的灰度值数组分别记为P_1-1、P_1-2、P_1-3、P_1-4、P_1-5、P_1-6、P_1-7。

步骤S33、对灰度值数组中的灰度值进行卷积运算，以获得像素点的计算灰度值，计算灰度值构成相应图像所对应的计算灰度值数组。

具体地，对每个图像所对应灰度值数组中的灰度值进行卷积运算，即，对每个灰度值进行拉普拉斯算子运算，最终获得像素点所对应的计算灰度值

拉普拉斯算子的运算公式为：

例如，参图6所示，对于灰度图数组，即图6中的每个像素标点对应坐标处的灰度值(例如，像素6，则像素6所对应的像素位置为第2行第2列，即像素6的坐标为(2,2)；像素11，则像素11所对应的像素位置为第3行第3列，即像素11的坐标为(3,3))，图中对于像素6来说，该像素6的位置所对应的计算灰度值为

即，

其中，x表示第x列，y表示第y行，从而像素6所对应的坐标(x,y)记为(2,2)。

利用上述方法，得到不同波长λ_m照明光下所对应的若干图像所分别包含的若干像素点所对应的计算灰度值，从而构成不同波长λ_m照明光下所对应的若干图像所分别对应的计算灰度值数组。将前述在波长λ₄₀₀照明光下，7个拍摄位置所对应的图像所分别对应的计算灰度值数组分别记为Q_1-1、Q_1-2、Q_1-3、Q_1-4、Q_1-5、Q_1-6、Q_1-7，并将7个拍摄位置所对应的图像所对应的拍摄位置分别记为Z_1-1、Z_1-2、Z_1-3、Z_1-4、Z_1-5、Z_1-6、Z_1-7。

步骤S34、计算每张图像(即，在渐变过程中所获取的多张图像)所对应的计算灰度值数组中的计算灰度值的方差，并确定方差最大时所对应的图像为相应波长λ_m照明光下标定片的清晰图像。

具体地，利用

计算每张图像所对应的计算灰度值数组中计算灰度值的方差，其中，N表示相应图像的像素点数目，

表示第i个像素点(x,y)对应的计算灰度值，E(x,y)表示图像对应的计算灰度值数组所包含的N个计算灰度值的平均值，并将不同波长λ_m照明光下所对应的若干图像所对应的方差的最大值时所对应的图像记为当前波长λ_m照明光下所对应的清晰图像，并将该清晰图像所对应的拍摄位置记为

例如，前述在波长λ₄₀₀照明光下，7个拍摄位置所对应的图像所分别对应的计算灰度值数组分别记为Q_1-1、Q_1-2、Q_1-3、Q_1-4、Q_1-5、Q_1-6、Q_1-7，并将7个拍摄位置所对应的图像所对应的拍摄位置分别记为Z_1-1、Z_1-2、Z_1-3、Z_1-4、Z_1-5、Z_1-6、Z_1-7，计算Q_1-1的方差为a，计算Q_1-2的方差为b，计算Q_1-3的方差为c，计算Q_1-4的方差为d，计算Q_1-5的方差为e，计算Q_1-6的方差为f，计算Q_1-7的方差为g。此时，a<b<c>d>e>f>g，则七个拍摄位置中，方差c为最大值，即方差c所对应的图像λ_1-3为波长λ₄₀₀照明光下的清晰图像，同时将方差c所对应的Z_1-3记为波长λ₄₀₀照明光下的清晰图像的运动台81的拍摄位置

依次类推，依次获得前述不同波长λ_m(即，λ₂、λ₃、λ₄、λ₅、λ₆、λ₇)照明光下的清晰图像所对应的拍摄位置，分别记为

需要说明的是，如果是模糊图像，则各像素点所对应的灰度值相差不大，则方差不大，如果是清晰图像，则各像素点所对应的灰度值相差越大，即方差越大，由此，将方差最大时所对应的图像记为该光线波长λ_m照明光下的清晰图像(即，最佳焦面)。

步骤S4、基于多个Z轴方向的位置

计算

的最大值及其最小值的差值，以确定光学物镜轴向色差。

获取不同波长λ_m照明光下所对应的不同清晰图像所对应的Z轴方向的位置

即前述

计算七个Z轴方向的位置的最大值与最小值的差值，以得到光学物镜轴向色差，即光学物镜轴向

最后，本实施例还揭示了一种半导体设备，该设备包括：如前述实施例所揭示的一种光学物镜轴向色差检测系统，并采用前述实施例所揭示的方法执行光学物镜轴向色差的检测。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

1.一种光学物镜轴向色差检测方法，其特征在于，包括：

获取不同波长λ_m照明光下、运动台于不同位置时所述标定片的图像，并计算所述标定片的图像的计算灰度值数组，基于所述计算灰度值数组获取所述不同波长λ_m照明光下所述标定片表面图案的清晰图像，并确定所述清晰图像生成时所述运动台于Z轴方向的位置

基于多个所述Z轴方向的位置

计算所述

的最大值及其最小值的差值，以确定光学物镜轴向色差。

2.根据权利要求1所述的光学物镜轴向色差检测方法，其特征在于，所述获取所述不同波长λ_m照明光下所述标定片表面图案的清晰图像，包括：

3.根据权利要求2所述的光学物镜轴向色差检测方法，其特征在于，所述对所述灰度值数组中的灰度值进行卷积运算，包括：

4.根据权利要求3所述的光学物镜轴向色差检测方法，其特征在于，所述计算每张图像所对应的计算灰度值数组中的计算灰度值的方差，通过以下公式计算：

其中，N表示相应图像的像素点数目，

5.一种光学物镜轴向色差检测系统，其特征在于，包括：

运动台，用于承载表面具有可识别图案的标定片；

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；

成像单元，所述不同波长λ_m照明光于所述标定片表面反射后经所述光学物镜投射至所述成像单元，以获取不同波长λ_m照明光下、运动台于不同位置时所述标定片的图像，并计算所述标定片的图像的计算灰度值数组，基于所述计算灰度值数组获取所述标定片表面图案的清晰图像并确定所述清晰图像生成时所述运动台于Z轴方向的位置