CN115684178B - 基于光学检测装置的表面检测方法和光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于光学检测装置的表面检测方法和光学检测装置。该方法包括：获取一测试样品，测试样品的第一待测表面上的图案包括至少一种特征区域，至少一种特征区域按照一图案分布方式在第一待测表面上重复出现；获取每个特征区域的特征图像，调整照明单元的照明参数以获得每个特征区域的最佳照明参数，建立最佳照明参数和特征区域的对应关系；获取目标样品，目标样品的第二待测表面上的图案按照至少一种特征区域的图案分布方式重复出现；以及按照预定顺序检测第二待测表面上的多个检测区域，根据对应关系获得每个检测区域对应的特征区域，控制照明单元的照明参数为特征区域对应的最佳照明参数，并获得检测区域的检测图像。

Description

基于光学检测装置的表面检测方法和光学检测装置

技术领域

本发明主要涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种基于光学检测装置的表面检测方法和光学检测装置。

背景技术

自动光学检测(Automatic Optical Inspection,AOI)技术可以实现快速、高精度、无损的检测，被广泛应用于半导体、LED、泛半导体、太阳能面板等领域。在半导体领域，采用自动光学检测技术可以进行晶圆表面缺陷的检测。由于不同领域内的不同产品工艺不同，即使相同领域的相同产品在不同的工艺阶段所要检测的缺陷的类型也可能是不同的。不同类型缺陷的光学特性往往存在较大差异，在检测时需要配置相应的检测参数以提高缺陷检测的灵敏度和检出率，检测参数例如是照明方式。例如，在进行晶圆图形片缺陷检测时，颗粒、玷污等缺陷所需的照明方式和划伤缺陷所需的照明方式有较大区别；晶圆上不同区域由于工艺不同，各个区域中的缺陷所需的照明方式也会不同。

目前AOI设备通常可以提供多种照明方式，例如明场照明、暗场照明，或者提供不同波长的照明光束。然而这些设备都是在设定了一种照明方式之后，对整个样品进行检测。由于样品上不同区域的工艺图案可能不同，同一种照明方式不能满足所有区域的缺陷检测精度。为了提高检测效果，可以采用多种照明方式对整个样品进行多次检测，但是会耗费较长的时间，影响检测速度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供可实时调节光学参数、检测效果佳、检测时间短的表面检测方法和采用该方法的光学检测装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于光学检测装置的表面检测方法，所述光学检测装置包括照明单元，包括：获取一测试样品，所述测试样品具有第一待测表面，所述第一待测表面上的图案包括至少一种特征区域，所述至少一种特征区域按照一图案分布方式在所述第一待测表面上重复出现；获取每个所述特征区域的特征图像，调整所述照明单元的照明参数以获得每个所述特征区域的最佳照明参数，建立所述最佳照明参数和所述特征区域的对应关系；获取目标样品，所述目标样品具有第二待测表面，所述第二待测表面上的图案按照所述至少一种特征区域的图案分布方式重复出现；以及按照预定顺序检测所述第二待测表面上的多个检测区域，根据所述对应关系获得每个所述检测区域对应的特征区域，控制所述照明单元的照明参数为所述特征区域对应的最佳照明参数，并获得所述检测区域的检测图像。

在本申请的一实施例中，所述特征区域包括曝光区域和/或管芯。

在本申请的一实施例中，所述照明参数包括波长、光强和光瞳中的任意个。

在本申请的一实施例中，所述调整所述照明单元的照明参数以获得每个所述特征区域的最佳照明参数的步骤包括：在当前照明参数下获得所述特征图像，比较所述特征图像中的缺陷和背景之间的对比度，当所述对比度达到预设阈值时，设置所述当前照明参数为所述最佳照明参数，否则调整所述当前照明参数并重复本步骤。

在本申请的一实施例中，根据所述对应关系获得每个所述检测区域对应的特征区域的步骤还包括：为所述第二待测表面上的每个所述检测区域标定对应的特征区域。

在本申请的一实施例中，所述按照预定顺序检测所述第二待测表面上的多个检测区域的步骤还包括：控制所述目标样品移动，使所述多个检测区域按照所述预定顺序依次位于所述照明单元的照明视场内；当相邻的两个检测区域所对应的最佳照明参数不同时，控制所述照明单元在所述相邻的两个检测区域之间的过渡区域位于所述照明视场中时切换所述最佳照明参数。

在本申请的一实施例中，所述过渡区域包括不含功能器件的非功能区。

在本申请的一实施例中，所述非功能区包括两个相邻管芯之间的切割道。

在本申请的一实施例中，在获取一测试样品的步骤之后还包括：将所述第一待测表面划分为中心区域和边缘区域，分别在所述中心区域和所述边缘区域中确定所述至少一种特征区域。

在本申请的一实施例中，还包括：在检测完所述目标样品上的全部检测区域之后，输出检测结果，所述检测结果包括所述第二待测表面上的全部缺陷。

本申请为解决上述技术问题还提出一种光学检测装置，包括样品承载台、照明单元、图像获取单元和控制器，其中，所述样品承载台用于承载待测样品，所述待测样品的待测表面上具有多个待测区域；所述照明单元包括光源和照明控制单元，所述照明控制单元用于控制所述光源的出射光的照明参数；所述图像获取单元用于获取所述待测区域的检测图像；所述控制器配置为：控制所述样品承载台按照预定路径移动，以使所述待测表面上的多个待测区域按照预定顺序依次位于所述照明单元的照明视场内，控制所述照明参数为当前待测区域对应的最佳照明参数，以及控制所述图像获取单元获得所述当前待测区域的检测图像。

在本申请的一实施例中，所述控制器还配置为：获得特征区域和最佳照明参数的对应关系；根据所述对应关系获得所述待测区域对应的特征区域，控制所述照明参数为所述特征区域对应的最佳照明参数。

在本申请的一实施例中，还包括运动台，所述运动台与所述样品承载台相连接以带动所述样品承载台在水平面内移动，所述控制器还配置为：控制所述运动台按照所述预定路径移动，并获得所述运动台的位置信息，根据所述位置信息判断每个所述待测区域是否具有对应的一个所述特征区域。

在本申请的一实施例中，所述控制器还配置为：若当前待测区域的最佳照明参数和下一个待测区域的最佳照明参数不同时，控制所述照明单元在所述当前待测区域和所述下一个待测区域之间的过渡区域位于所述照明视场中时切换所述最佳照明参数。

在本申请的一实施例中，所述照明控制单元包括波长控制器、光强控制器和光瞳控制器中的任意个。

在本申请的一实施例中，所述光瞳控制器包括数字微镜器件。

本申请的基于光学检测装置的表面检测方法，采用测试样品获得每个特征区域和最佳照明参数之间的对应关系，在测试目标样品时，获得每个检测区域对应的特征区域，并根据该对应关系为每个检测区域提供对应的最佳照明参数，获得最佳照明下的检测图像，仅需一次扫描即可获得目标样品上各种不同类型缺陷、不同区域的检测结果，具有检测精度高、耗时少的优点。本申请的光学检测装置适于执行本申请的表面检测方法，具有相同的有益效果。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1是本申请一实施例的基于光学检测装置的表面检测方法的示例性流程图；

图2是本申请一实施例的表面检测方法所要检测的测试样品的俯视示意图；

图3是图2中的曝光区域210的放大示意图；

图4是本申请一实施例的表面检测方法中照明参数中的光瞳的示意图；

图5是本申请一实施例的光学检测装置的示意性框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本申请的基于光学检测装置的表面检测方法可以应用于任何具有照明单元的光学检测装置，包括但不限于使用AOI技术的光学检测装置。本申请对所要进行表面检测的样品不做限制，该样品包括但不限于晶圆。

图1是本申请一实施例的基于光学检测装置的表面检测方法的示例性流程图。参考图1，该实施例的表面检测方法包括以下步骤：

步骤S110：获取一测试样品，该测试样品具有第一待测表面，该第一待测表面上的图案包括至少一种特征区域，该至少一种特征区域按照一图案分布方式在第一待测表面上重复出现；

步骤S120：获取每个特征区域的特征图像，调整照明单元的照明参数以获得每个特征区域的最佳照明参数，建立最佳照明参数和特征区域的对应关系；

步骤S130：获取目标样品，目标样品具有第二待测表面，第二待测表面上的图案按照至少一种特征区域的图案分布方式重复出现；以及

步骤S140：按照预定顺序检测第二待测表面上的多个检测区域，根据对应关系获得每个检测区域对应的特征区域，控制照明单元的照明参数为该特征区域对应的最佳照明参数，并获得检测区域的检测图像。

以下结合附图对上述步骤S110～S140进行说明。

在步骤S110中，测试样品可以是如图2所示的晶圆。图2是本申请一实施例的表面检测方法所要检测的测试样品或目标样品的俯视示意图。在步骤S110，图2用于说明测试样品。如图2，该测试样品200为一晶圆，其中包括多个重复出现的曝光区域210。曝光区域又被称为shot。曝光区域210中可以包括一个或多个管芯，管芯又被称为die。图3是图2中的曝光区域210的放大示意图。如图3所示，该曝光区域210中包括3个不同形状的管芯211、212、213。图2和图3仅为示例，不用于限制样品上曝光区域和管芯的大小、数量。本申请对测试样品200的具体类型不做限制，本说明书以图2所示的晶圆为例进行说明，但并不以此为限。

如图2，该测试样品200具有第一待测表面201，该第一待测表面201例如是晶圆的正面或背面，根据检测的需要而定。该第一待测表面201上的图案包括至少一种特征区域，特征区域指按照一定的图案分布方式在第一待测表面201上重复出现的区域。本申请对特征区域的大小、形状都不做限制。对于不同的被测样品，可以根据具体的样品特点来确定特征区域。本申请对具体的图案分布方式不做限制。

在一些实施例中，特征区域包括曝光区域。

如图2，曝光区域210以一定的图案分布方式规律地在第一待测表面201上重复出现。例如曝光区域以行列的方式规律排列。因此，可以确定曝光区域为特征区域，在图2所示的实施例中，具有一个特征区域。

在一些实施例中，特征区域包括管芯。

结合图2和图3所示，在第一待测表面201上的每个曝光区域中，该些管芯都以一定的图案分布方式规律地分布。例如图3所示，在每个曝光区域中都包括3个管芯211、212、213，并且管芯211都分布在左上部，管芯212都分布在左下部，管芯213都分布在右侧。因此，可以以每个管芯作为特征区域，也就是管芯在第一待测表面201上所占据的区域作为特征区域，则在该实施例中，具有3个特征区域。

在一些实施例中，特征区域同时包括曝光区域和管芯。根据测试样品200的具体情况，可以设置某一块区域中以曝光区域为特征区域，某一块区域中以管芯为特征区域。例如测试样品中一部分曝光区域中仅包括一种管芯，则以该部分曝光区域为特征区域；另一部分曝光区域中包括多种管芯，则以该些管芯作为特征区域。

管芯通常是具有一定功能的芯片，将包括类似管芯的功能器件的区域称为功能区。在测试样品200中还包括一些区域，在这些区域中不包括任何功能元件，例如两个相邻的曝光区域或管芯之间的过渡区域，将这些区域称为非功能区。

在一些实施例中，在步骤S110，测试样品200的第一待测表面201上的全部功能区域都被确定为某一种特征区域。则在采用光学检测装置进行表面检测时，每次位于照明单元的照明视场内的被测区域都属于某一种特征区域。在其他的实施例中，可能存在一些功能区域被确定为某一种特征区域，另一些功能区域则不对应于某种特征区域，可以为这些不对应于某种特征区域的功能区域设置特定的照明参数。

如图2，在一些实施例中，在步骤S110获取一测试样品的步骤之后还包括：将第一待测表面201划分为中心区域220和边缘区域230，分别在中心区域220和边缘区域230中确定至少一种特征区域。图2所示仅为示例，本申请对中心区域220和边缘区域230的数量不做限制，可以根据实际情况再进一步的细分，例如包括多个中心区域和/或多个边缘区域。对于晶圆来说，边缘的缺陷和中心的缺陷在光学特性上具有较大的差异，即便是相同的管芯所需的最佳照明参数也可能是不同的，通过划分中心区域220和边缘区域230可以分别针对边缘和中心的特征区域来确当其最佳照明参数。在这些实施例中，特征区域的数量大于等于2。

在步骤S120，本申请对如何获取特征图像不做限制。在一些实施例中，采用成像设备来获取每个特征区域的特征图像。

在进行晶圆图形片缺陷检测时，不同类型的缺陷和检测区域所需要的照明方式是不一样的。为了获得每种缺陷、每种区域的最佳检测结果，本申请的表面检测方法在步骤S120针对每个特征区域来调整照明单元的照明参数，以确定对应于该特征区域的最佳照明参数。也即，步骤S120中的最佳照明参数是指能够从特征图像中获得缺陷的最佳检测结果的照明参数。

在一些实施例中，照明参数包括波长、光强和光瞳中的任意个。其中，波长、光强和光瞳都指由照明单元所发射出去的出射光的波长、光强和光瞳，可以理解，使用光学检测装置时，该出射光经过处理之后最终照射至测试样品200的第一待测表面201上。在一些实施例中，对于不同类型的测试样品，不同大小的缺陷，至少需要改变照明参数中的波长。本申请对如何控制和改变照明参数不做限制。

在一些实施例中，照明参数包括波长、光强和光瞳。

图4是本申请一实施例的表面检测方法中照明参数中的光瞳的示意图。如图4，其中示出了8种可能采用的光瞳。例如其中的光瞳411、412适于检测具有长条特征的缺陷，光瞳421、422、423适于检测具有圆形特征、环形特征的缺陷，光瞳431、432适于检测不规则形状的缺陷，光瞳441适于检测具有十字形特征的缺陷等。

通过波长、光强和光瞳的相互配合，可以适用于检测几乎全部类型的缺陷，使本方法可以应用于各种类型的表面缺陷检测。

本申请对所获得的特征图像的大小不做限制。该特征图像可以是包括该特征区域的全部在内的图像，也可以是包括特征区域的一部分在内的图像。例如，针对某一特征区域，可以获得一张或多张特征图像。在一些实施例中，光学检测装置所获得的特征图像的大小取决于照明视场的大小。通常照明视场小于曝光区域和管芯，并且与所设置的分辨率相关。

在一些实施例中，步骤S120可以具体实施为在每个特征区域中按照一定的顺序扫描，获得多张特征图像，这些特征图像都是该特征区域内部的图像。在获得每张特征图像之后，通过图像分析判断当前的照明参数是否最佳，若是，则停止扫描；若否则调整照明参数之后再扫描下一张特征图像；重复执行上述步骤直到获得能够达到最佳检测效果的最佳照明参数。

在一些实施例中，步骤S120可具体实施为固定拍摄每个特征区域中的一块区域，获得一特征图像，通过图像分析判断当前的照明参数是否最佳，若是，则停止拍摄；若否则调整照明参数之后再拍摄该区域获得另一特征图像；重复执行上述步骤直到获得能够达到最佳检测效果的最佳照明参数。

在一些实施例中，步骤S120中调整照明单元的照明参数以获得每个特征区域的最佳照明参数的步骤包括：在当前照明参数下获得特征图像，比较特征图像中的缺陷和背景之间的对比度，当对比度达到预设阈值时，设置当前照明参数为最佳照明参数，否则调整当前照明参数并重复本步骤。假设测试样品200具有多个特征区域A1～An，依次获取特征区域A1～An的特征图像。对于特征区域A1，将照明单元的默认照明参数作为当前照明参数，采用具有当前照明参数的出射光照射测试样品200的特征区域A1获得特征图像B1，对B1进行图像分析，比较B1中的缺陷和背景之间的对比度。例如通过图像分割、特征识别等方法，确定B1中的缺陷和背景，比较二者的平均灰度值作为对比度，对比度越高表示缺陷越清楚，则缺陷被检出的可能性越大。通过设置一预设阈值Th与该对比度进行比较，若对比度达到预设阈值Th，表示此时的特征图像B1足以用来获得缺陷信息，则保存当前照明参数作为最佳照明参数。若对比度没有达到预设阈值Th，则调整当前照明参数为新的照明参数，将该新的照明参数作为当前照明参数，再次获得特征图像。如前所述，该特征图像是特征区域中的一处区域的图像，该区域可以是与前一次的特征图像相同的区域，也可以是该特征区域中的另一处区域。

需说明，对比度达到预设阈值Th表示对比度大于等于预设阈值Th。

通过步骤S120可以获得每个特征区域的最佳照明参数，建立特征区域和最佳照明参数之间的对应关系。

在步骤S120中，由于仅需要对特征区域进行检测和调试，获得该特征区域的最佳照明参数，而无需对整个第一待测表面201进行扫描，所需花费的时间较短。例如图2所示，如果以曝光区域210为特征区域的话，该测试样品200仅包括一种特征区域，则仅需在其中一个曝光区域210中执行步骤S120，即可获得每个曝光区域210的最佳照明参数。如果以图3中所示的三种管芯211、212、213分别作为特征区域的话，该测试样品200包括3种特征区域，则在步骤S120中仅需针对一个管芯211、一个管芯212、一个管芯213依次获得该3种特征区域分别对应的最佳照明参数，与整片扫描相比，所花费的时间也较短。

在一些实施例中，在步骤S120建立了特征区域和最佳照明参数之间的对应关系之后，还包括：存储该对应关系。例如，将该对应关系存储在光学检测装置的存储器中，以便于后续调用。

通过步骤S110和步骤S120可以针对某一种样品来建立其特征区域和最佳照明参数之间的对应关系。在大批量的生产过程中，某一类产品具有相同的特征区域的划分方式，因此从中选取一个产品作为测试样品200，通过比较短的时间来建立特征区域和最佳照明参数之间的对应关系，为后续步骤S130和步骤S140的执行做好准备。

在步骤S130，目标样品的第二待测表面上的图案也以步骤S110中的图案分布方式重复出现，表示目标样品至少是包括步骤S110中的至少一种特征区域，则可以根据特征区域来标定目标样品上相似区域的最佳照明参数。

在一些实施例中，目标样品和测试样品的图案相同。表示目标样品与测试样品属于同一类产品，其上的特征区域的数量、分布方式、特征区域中的器件都与测试样品相同，不同特征区域中的缺陷类型也相同。

步骤S130对目标样品的数量没有做出限制，可以循环执行步骤S130和S140以处理多个目标样品。

在步骤S140，本申请对检测区域的大小不做限制，可以根据实际情况设置。检测区域的大小可以和特征区域相同或不同。

在步骤S130和S140，图2用于说明目标样品。如图2，在一些实施例中，预定顺序例如是逐行逐列，例如在图2中建立XOY坐标系，其中左上角为原点O，首先从左至右沿X轴扫描第一行，再沿Y轴移动至第二行的最左端，从左至右扫描第二行，以此类推。也可以首先从左至右扫描第一行，再移动至第二行的最右端，从右至左扫描第二行，以此类推。

在一些实施例中，步骤S140中按照预定顺序检测第二待测表面上的多个检测区域的步骤包括：控制目标样品移动，使多个检测区域按照预定顺序依次位于照明单元的照明视场内；当相邻的两个检测区域所对应的最佳照明参数不同时，控制照明单元在所述相邻的两个检测区域之间的过渡区域位于照明视场中时切换最佳照明参数。在该实施例中，由照明单元的出射光束所形成的照明视场是固定不变的，通过控制目标样品移动，使各个检测区域依次位于该照明视场内。如前所述，照明视场的范围通常较小，可能小于检测区域，则检测区域位于照明视场内表示检测区域的部分区域位于照明视场内。成像单元按照一定的频率对照明视场进行成像，则对于一个检测区域来说可能会获得多张检测图像。

步骤S140还可以包括：获得步骤S130中建立的特征区域和最佳照明参数之间的对应关系。若在之前的步骤中将该对应关系存储在存储器中，则在步骤S140可以通过读取存储器中的内容来获得该对应关系，并根据该对应关系获得每个检测区域对应的特征区域。

在一些实施例中，可以通过目标样品的当前位置来判断检测区域是否对应于一个特征区域。在目标样品、检测区域和照明视场确定时，可以获得目标样品上各个检测区域的位置信息，结合目标样品的当前位置可以获知当前照明视场内的区域属于哪一个检测区域，根据该检测区域的位置信息可以获知其对应于哪一个特征区域，从而控制照明单元的照明参数为该特征区域对应的最佳照明参数。步骤S140可以由光学检测装置的控制器来执行。

在一些实施例中，步骤S140中根据对应关系获得每个检测区域对应的特征区域的步骤还包括：为目标样品的第二待测表面上的每个检测区域标定对应的特征区域。由于目标样品的图案是按照测试样品200上的至少一种特征区域的图案分布方式所重复出现的，则可以根据测试样品200上的特征区域的位置来对目标样品进行标定，从而可以使每个检测区域都被分配对应的特征区域。被标定的检测区域拥有一个标签，每个标签对应于一种特征区域，则可以通过获取该标签来确定该检测区域对应的特征区域。

在一些实施例中，检测区域的大小等于特征区域的大小。如图2所示，假设特征区域A为曝光区域210，检测区域的大小等于特征区域A的大小，则可以依次将每个检测区域标定为特征区域A，在检测到该检测区域时采用特征区域A对应的最佳照明参数来照射该检测区域，获得检测图像。

在一些实施例中，检测区域的大小等于照明视场的大小。在步骤S140，图3所示用于表示目标样品中的曝光区域210的放大示意图。如图3所示，其中以虚线框示出了照明视场在一个曝光区域210中的位置，从左至右分别是位于照明视场中的子区域311～317，每个小虚线框的大小表示照明视场的大小。需要说明，在一种实施例下，照明视场的绝对位置是不变的，目标样品移动时，照明视场在第二待测表面上的位置逐渐变化，图3所示用于体现这种变化，并不用于表示照明视场是可移动的。在另一种实施例中，目标样品保持不动，照明单元移动使照明视场分别位于第二待测表面上的不同位置，也在本申请所要保护的范围之内。

如图3，假设每个子区域311～317各为一个检测区域，各个子区域依次被置于照明视场中。例如，当子区域312为当前置于照明视场中的当前子区域时，控制器可以获得该子区域的位置信息并确定其所对应的特征区域是管芯211的特征区域C1，则控制器控制照明参数为特征区域C1对应的最佳照明参数P1；当子区域313为当前子区域时，控制器可以获得该子区域的位置信息并确定其所对应的特征区域还是管芯211的特征区域C1，则控制器控制照明参数为特征区域C1对应的最佳照明参数P1；当子区域315为当前子区域时，控制器可以获得该子区域的位置信息并确定其所对应的特征区域还是管芯213的特征区域C3，则控制器控制照明参数为特征区域C3对应的最佳照明参数P3，以此类推，直到检测完所有的检测区域。

如图3，当相邻的两个子区域，例如子区域312、313，都对应于同一个特征区域C1时，控制器可以根据预设的程序保持最佳照明参数P1不变。

如图3，子区域314是位于两个管芯211、213之间的一片区域。假设最佳照明参数P1和最佳照明参数P3是不同的，也即在子区域315被置于照明视场中时需要切换最佳照明参数。由于这些位置信息都可以预先获得的，为了节省时间，本申请的表面检测方法在两个检测区域之间的过渡区域，例如子区域314，位于照明视场中时执行对最佳照明参数进行切换的动作，从而在子区域315位于照明视场中时，照明参数切换已完成，可以即刻执行成像动作。采用这些实施例，进一步缩短了表面检测的时长。

在一些实施例中，过渡区域包括不含功能器件的非功能区。

在一些实施例中，非功能区包括两个相邻管芯之间的切割道。

在一些实施例中，将步骤S120中所建立的对应关系应用于光学检测装置的扫描位置策略中，可以预先设计好目标样品上各个检测区域所对应的最佳照明参数，以及将目标样品上一些过渡区域的位置和切换照明参数的时机联系起来，实现在整个目标样品扫描过程中的自动切换最佳照明参数，从而以最短的时间获得最佳的检测结果。

在一些实施例中，本申请的表面检测方法在步骤S140之后还包括：在检测完目标样品上的全部检测区域之后，输出检测结果，检测结果包括第二待测表面上的全部缺陷。根据本申请的表面检测方法可以快速、准确地获得样品的全部缺陷。

图5是本申请一实施例的光学检测装置的示例性框图。光学检测装置500可以用于执行前文所述的表面检测方法，前文关于表面检测方法的内容都可以用于说明该光学检测装置500，相同的内容将不再展开。

如图5所示，该实施例的光学检测装置500包括样品承载台510、照明单元520、图像获取单元530和控制器540。其中，样品承载台510用于承载待测样品W，待测样品W的待测表面上具有多个待测区域；照明单元520包括光源521和照明控制单元522，照明控制单元522用于控制光源521的出射光L0的照明参数；图像获取单元530用于获取待测区域的检测图像；控制器540配置为：控制样品承载台510按照预定路径移动，以使待测表面上的多个待测区域按照预定顺序依次位于照明单元530的照明视场内，控制照明参数为当前待测区域对应的最佳照明参数，以及控制图像获取单元530获得当前待测区域的检测图像。

需说明，在采用光学检测装置500执行步骤S110和S120时，待测样品W是测试样品200，其中的待测区域是测试样品200的特征区域；当采用光学检测装置500执行步骤S130和S140时，待测样品W是目标样品，其中的待测区域是目标样品的检测区域。

本申请对光学检测装置500中的各个模块之间的连接方式不做限制。尽管图5中示出了连线，除一些连线用于表示光线之外，各个模块之间可以以有线或无线的方式建立连接，以实现模块之间的数据、指令的传递。

如图5所示，在一些实施例中，图像获取单元530包括传感器531和成像单元532。其中传感器531为任意类型的图像传感器，包括但不限于CMOS图像传感器、CCD传感器等。光源521的出射光L0经过照明控制单元522之后成为光线L1，再经过成像单元532成为光束L2，光束L2在待测样品W的待测表面形成照明视场。成像单元532具有对光线L1的方向、分辨率等进行调控、控制传感器531在某一时刻执行拍照动作以及存储照片等功能。控制器540也可以通过控制成像单元532来控制图像获取单元530获取图像的动作。

在光学检测装置500中，图像获取单元530是固定不动的，相应的照明视场的位置、大小在经过设置后也是不变的。

在光学检测装置500中，样品承载台510本身可以由控制器540控制而移动，例如在水平面内移动，以使不同的待测区域被置于照明视场内。

在一些实施例中，控制器540还配置为：获得特征区域和最佳照明参数的对应关系；根据对应关系获得每个待测区域对应的特征区域，并控制照明参数为该特征区域对应的最佳照明参数。

在一些实施例中，特征区域和最佳照明参数的对应关系可以是光学检测装置500通过执行前文所述的步骤S110和S120所获得的，预先存储在光学检测装置500的存储器中。

如图5所示，在一些实施例中，光学检测装置500还包括运动台550，运动台550与样品承载台510相连接以带动样品承载台510在水平面内移动，控制器540还配置为：控制运动台550按照预定路径移动，并获得运动台的位置信息，根据位置信息判断每个待测区域是否具有对应的一个特征区域。在这些实施例中，控制器540可以是一种运动台位置反馈系统，其从运动台550获得其位置信息，结合待测样品上的待测区域的位置信息可以获知当前位于照明视场中的待测区域是哪一个，对应于哪一个特征区域。

在一些实施例中，控制器540将当前照明视场内的区域对应的特征区域发送至照明控制单元522，由照明控制单元522确定该特征区域对应的最佳照明参数，并调整照明参数。

在另一些实施例中，控制器540获得当前照明视场内的区域对应的特征区域的最佳照明参数，将该最佳照明参数发送至照明控制单元522，照明控制单元522调整照明参数为该最佳照明参数。

在一些实施例中，控制器540还配置为：若当前待测区域的最佳照明参数和下一个待测区域的最佳照明参数不同时，控制照明单元520在当前待测区域和下一个待测区域之间的过渡区域位于照明视场中时切换最佳照明参数。具体地请参考前文的说明内容。

在一些实施例中，照明参数包括波长、光强和光瞳中的任意个，照明控制单元522包括波长控制器、光强控制器和光瞳控制器中的任意个。其中，波长控制器用于控制出射光L0的波长，光强控制器用于控制出射光L0的光强，光瞳控制器用于控制出射光L0的光瞳。优选地，照明控制单元522包括波长控制器、光强控制器和光瞳控制器。在一实施例中，光强控制器是可变衰减器。

在一些实施例中，光瞳控制器包括数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD)。DMD是一种基于半导体制造的技术，由高速数字式光开关阵列组成，可以通过控制光开关阵列形成不同形状的光瞳，而且其响应时间很快可以达到10us，这样在高速扫描的情况下也可以在um级别的距离上完成照明方式的切换，进一步提高检测速度。在一些实施例中，相邻的两个特征区域之间没有过渡区域，或者过渡区域很小，采用DMD可以节省切换照明方式带来的时间开销，适合于更加精细的表面缺陷检测。

采用本申请的光学检测装置500可以快速、准确地实现对待测样品的表面检测，一次扫描即可实现对不同区域、不同类型缺陷的检测，在大批量的检测需求下，极大地节省了检测时间，提高了检测效率。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

本申请的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘CD、数字多功能盘DVD……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

Claims (13)

1.一种基于光学检测装置的表面检测方法，所述光学检测装置包括照明单元，其特征在于，包括：

获取一测试样品，所述测试样品具有第一待测表面，所述第一待测表面上的图案包括至少一种特征区域，所述至少一种特征区域按照一图案分布方式在所述第一待测表面上重复出现；

获取每个所述特征区域的特征图像，调整所述照明单元的照明参数以获得每个所述特征区域的最佳照明参数，建立所述最佳照明参数和所述特征区域的对应关系；

获取目标样品，所述目标样品具有第二待测表面，所述第二待测表面上的图案按照所述至少一种特征区域的图案分布方式重复出现；以及

按照预定顺序检测所述第二待测表面上的多个检测区域，根据所述对应关系获得每个所述检测区域对应的特征区域，控制所述照明单元的照明参数为所述特征区域对应的最佳照明参数，并获得所述检测区域的检测图像；其中，所述特征区域包括曝光区域，所述曝光区域中包括一个或多个管芯，所述照明参数包括波长、光强和光瞳。

2.如权利要求1所述的表面检测方法，其特征在于，所述调整所述照明单元的照明参数以获得每个所述特征区域的最佳照明参数的步骤包括：在当前照明参数下获得所述特征图像，比较所述特征图像中的缺陷和背景之间的对比度，当所述对比度达到预设阈值时，设置所述当前照明参数为所述最佳照明参数，否则调整所述当前照明参数并重复本步骤。

3.如权利要求1所述的表面检测方法，其特征在于，根据所述对应关系获得每个所述检测区域对应的特征区域的步骤还包括：为所述第二待测表面上的每个所述检测区域标定对应的特征区域。

4.如权利要求1所述的表面检测方法，其特征在于，所述按照预定顺序检测所述第二待测表面上的多个检测区域的步骤还包括：控制所述目标样品移动，使所述多个检测区域按照所述预定顺序依次位于所述照明单元的照明视场内；当相邻的两个检测区域所对应的最佳照明参数不同时，控制所述照明单元在所述相邻的两个检测区域之间的过渡区域位于所述照明视场中时切换所述最佳照明参数。

5.如权利要求4所述的表面检测方法，其特征在于，所述过渡区域包括不含功能器件的非功能区。

6.如权利要求5所述的表面检测方法，其特征在于，所述非功能区包括两个相邻管芯之间的切割道。

7.如权利要求1所述的表面检测方法，其特征在于，在获取一测试样品的步骤之后还包括：将所述第一待测表面划分为中心区域和边缘区域，分别在所述中心区域和所述边缘区域中确定所述至少一种特征区域。

8.如权利要求1所述的表面检测方法，其特征在于，还包括：在检测完所述目标样品上的全部检测区域之后，输出检测结果，所述检测结果包括所述第二待测表面上的全部缺陷。

9.一种光学检测装置，其特征在于，包括样品承载台、照明单元、图像获取单元和控制器，其中，

所述样品承载台用于承载待测样品，所述待测样品的待测表面上具有多个待测区域；

所述照明单元包括光源和照明控制单元，所述照明控制单元用于控制所述光源的出射光的照明参数；

所述图像获取单元用于获取所述待测区域的检测图像；

所述控制器配置为：控制所述样品承载台按照预定路径移动，以使所述待测表面上的多个待测区域按照预定顺序依次位于所述照明单元的照明视场内；获得特征区域和最佳照明参数的对应关系；根据所述对应关系获得所述待测区域对应的特征区域；控制所述照明参数为当前待测区域对应的最佳照明参数，以及控制所述图像获取单元获得所述当前待测区域的检测图像，其中，所述特征区域包括曝光区域，所述曝光区域中包括一个或多个管芯，所述照明参数包括波长、光强和光瞳。

10.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，还包括运动台，所述运动台与所述样品承载台相连接以带动所述样品承载台在水平面内移动，所述控制器还配置为：控制所述运动台按照所述预定路径移动，并获得所述运动台的位置信息，根据所述位置信息判断每个所述待测区域是否具有对应的一个所述特征区域。

11.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，所述控制器还配置为：若当前待测区域的最佳照明参数和下一个待测区域的最佳照明参数不同时，控制所述照明单元在所述当前待测区域和所述下一个待测区域之间的过渡区域位于所述照明视场中时切换所述最佳照明参数。

12.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于，所述照明控制单元包括波长控制器、光强控制器和光瞳控制器中的任意个。

13.如权利要求12所述的光学检测装置，其特征在于，所述光瞳控制器包括数字微镜器件。