CN115825076B - 一种缺陷检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例的目的是提供一种缺陷检测装置和检测方法。所述缺陷检测装置包括运动台、两个光源、筒镜、两个半透半反镜、两组滤波片和两个相机；其中，两个光源中的一个用于暗场检测的照明，另一个用于明场检测的照明；其中，所述两组滤波片是可移动的。本申请实施例具有以下优点：通过在缺陷检测装置中设置可调整的明暗场光源滤波片，使得本申请实施例的缺陷检测装置能够实现同时明暗场检测、单明场检测和单暗场检测的自由切换，增加了缺陷检测装置的应用场景；单独使用明场或暗场测量时可以提高信噪比，有利于提高检出率；明暗场同时测量可以提高检测效率。

Description

一种缺陷检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种缺陷检测装置和检测方法。

背景技术

大多数光学检测系统为明场(bright-field，BF)检测系统或暗场(dark-field，DF)检测系统。明场检测系统以特定角度(例如垂直于待测样品的表面)将光引导至待测样品，并以相似角度来测量从样品表面反射的光。暗场检测方案则是测量当光源以斜入射角提供至待测样品时从样品表面散射的光。

然而，基于现有技术的缺陷检测方案，通常难以实现同时进行明暗场检测、单独进行明场检测和单独进行暗场检测的自由切换。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种缺陷检测装置和检测方法。

本申请实施例提供了一种缺陷检测装置，其特征在于，所述缺陷检测装置包括运动台、两个光源、筒镜、两个半透半反镜、两组滤波片和两个相机；其中，两个光源中的一个用于暗场检测的照明，另一个用于明场检测的照明；其中，所述两组滤波片是可移动的。

根据一个实施例，所述缺陷检测装置还包括物镜切换装置，其中，所述物镜切换装置用于实现物镜组中的多个物镜的自由切换。

根据一个实施例，所述两组滤波片的位置是可调整的；

当只做明场测量时，将两组滤波片的位置均调整到明场滤波片；当只做暗场测量时，将两组滤波片的位置均调整到暗场滤波片；当需要明暗场同时测量时，将两组滤波片调整到任意互补的位置。

根据一个实施例，所述两个半透半反镜中的一个设置在筒镜之前，用于明场照明光路。另一个半透半反镜设置在筒镜之后，用于对成像光路进行分光，使其可以在两个相机上成像。

本申请实施例提供了一种使用本申请所述的缺陷检测装置进行缺陷检测的方法，所述方法包括：

基于检测需求，对两组滤波片进行调整；

对待测样品进行缺陷检测，获得两个相机采集的图像；

基于采集到的图像进行图像拼接和缺陷计算。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下优点：根据本申请实施例的缺陷检测装置，通过在缺陷检测装置中设置可调整的明暗场光源滤波片，使得本申请实施例的缺陷检测装置能够实现同时明暗场检测、单明场检测和单暗场检测的自由切换，增加了缺陷检测装置的应用场景；单独使用明场或暗场测量时可以提高信噪比，有利于提高检出率；明暗场同时测量可以提高检测效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据本申请实施例的一个示例性的缺陷检测装置的结构示意图；

图2示出了根据本申请实施例的示例性的相机视场示意图；

图3示出了根据本申请实施例的一个示例性的缺陷检测装置的结构示意图

图4示出了使用本申请实施例的光学检测装置进行缺陷检测的方法流程图；

图5示出了使用本申请实施例的示例性的扫描图像的示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。

应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

应当理解的是，当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。与此相对，当一个单元被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则不存在中间单元。应当按照类似的方式来解释被用于描述单元之间的关系的其他词语(例如“处于...之间”相比于“直接处于...之间”，“与...邻近”相比于“与...直接邻近”等等)。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。

除非另行定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与示例性实施例所属领域内的技术人员通常所理解的相同的含义。还应当理解的是，除非在这里被明确定义，否则例如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释成具有与其在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，而不应按照理想化的或者过于正式的意义来解释。

根据本申请实施例的缺陷检测装置可作为半导体制造工艺设备中的缺陷检测设备，或者包含于缺陷检测设备。

根据本申请实施例的缺陷检测装置包括运动台、两个光源、筒镜、两个半透半反镜、两组滤波片和两个相机。

其中，所述运动台用于携带待测样品来移动。

优选地，运动台为四自由度的运动台，能够携带待测样品做X/Y/Z/T四自由度的运动。

其中，两个光源中的一个用于暗场检测的照明，另一个用于明场检测的照明。

其中，所述筒镜用于配合物镜成像。

其中，所述两个半透半反镜中的一个设置在筒镜之前，用于明场照明光路。另一个半透半反镜设置在筒镜之后，用于对成像光路进行分光，使其可以在两个相机上成像。

所述两组滤波片沿非运动的方向安装，且可沿非运动方向左右移动。其中，所述非运动方向包括扫描的方向。并且，两组滤波片的安装方向相反。

其中，所述两组滤波片的位置是可调整的。

当只做明场测量时，将两组滤波片的位置均调整到明场滤波片；

当只做暗场测量时，将两组滤波片的位置均调整到暗场滤波片；

当需要明暗场同时测量时，将两组滤波片调整到任意互补的位置。例如，一半为明场滤波片一半为暗场滤波片；再例如，一组明暗场滤波片的明暗场比例为1:2，另一组明暗场滤波片的明暗场比例为2:1。

其中，两个相机包括各种用于采集图像的相机，例如，扫描相机或CCD相机等。

根据一个实施例，所述缺陷检测装置还包括物镜切换装置。所述物镜切换装置用于实现物镜组中的多个物镜的自由切换。

下面结合附图对本申请实施例作进一步详细描述。

图1示出了根据本申请实施例的一个示例性的缺陷检测装置的结构示意图。

图1中的各个附图标记及其所对应的部件表示如下：

101：运动台；

102：物镜切换系统；

103：物镜组；

104：第一光源；

105：第二光源；

106：筒镜；

107：第一半透半反镜；

108：第二半透半反镜；

109：第一滤波片；

110：第二滤波片；

111：第一相机；

112：第二相机；

113：待测样品。

图1所示的缺陷检测装置包括运动台101、物镜切换系统102、物镜组103、第一光源104、第二光源105、筒镜106、第一半透半反镜107、第二半透半反镜108、第一滤波片109、第二滤波片110、第一相机111和第二相机112。

其中，运动台101为四自由度的运动台，能够携带硅片做X/Y/Z/T四自由度运动。

其中，待测样品113放置在运动台上。

其中，通过所述物镜切换系统102，实现物镜组103中的物镜的自由切换。

其中，第一光源104用于暗场检测的照明，第二光源105用于明场检测的照明。

其中，所述筒镜106用于配合物镜成像。

其中，所述第一半透半反镜107设置在筒镜之前，用于明场照明光路。所述第二半透半反镜108设置在筒镜之后，用于对成像光路进行分光，使其可以在两个相机上成像。

其中，第一相机111和第二相机112包括各种用于采集图像的相机，例如，扫描相机或CCD相机等。

第一相机111和第二相机112的视场如图2所示。

其中，所述第一滤波片109和第二滤波片110是可移动的。

如图1所示，明暗场光源滤波片的一半为明场光源滤波片一半为暗场光源滤波片，从而记性明暗场同时测量。当只做明场测量时，将两组滤波片的位置均调整到明场滤波片；当只做暗场测量时，将两组滤波片的位置均调整到暗场滤波片。

所述第一滤波片109和第二滤波片110沿非运动的方向安装，且第一滤波片109和第二滤波片110可沿非运动方向左右移动。其中，所述非运动方向包括步进或扫描的方向。并且，第一滤波片109和第二滤波片110的安装方向相反。

图3示出了根据本申请实施例的一个示例性的缺陷检测装置的结构示意图。

图3所示的缺陷检测装置包括运动台201、物镜切换系统202、物镜组203、第一光源204、第二光源205、筒镜206、第一半透半反镜207、第二半透半反镜208、第一滤波片209、第二滤波片210、第一相机211和第二相机212。

其中，运动台201、物镜切换系统202、物镜组203、第一光源204、第二光源205、筒镜206、第一半透半反镜207、第二半透半反镜208的结构与图1所示的示例相同，此处不再赘述。

与图1所示的缺陷检测装置不同的是，在本示例的缺陷检测装置中，第一相机211和第二相机212采用不一样的相机，如图3所示，第一相机211采用的是用于缺陷检测的扫描相机，第二相机212采用的是用于复测的CCD相机。

其中，第一滤波片209和第二滤波片210的位置是可调整的，但明暗场检测时，明场滤波片与暗场滤波片的占空比必须为1比1。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何基于本申请实施例的缺陷检测装置的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

根据本申请实施例的缺陷检测装置，通过在缺陷检测装置中设置可调整的明暗场光源滤波片，使得本申请实施例的缺陷检测装置能够实现同时明暗场检测、单明场检测和单暗场检测的自由切换，增加了缺陷检测装置的应用场景；单独使用明场或暗场测量时可以提高信噪比，有利于提高检出率；明暗场同时测量可以提高检测效率。

图4示出了使用本申请实施例的光学检测装置进行缺陷检测的方法流程图。

参照图，所述方法包括步骤S1、步骤S2和步骤S3。

在步骤S1中，基于检测需求，对两组滤波片进行调整。

具体地，当只做明场测量时，将两组滤波片的位置均调整到明场滤波片；当只做暗场测量时，将两组滤波片的位置均调整到暗场滤波片；当需要明暗场同时测量时，将两组滤波片调整到任意互补的位置。例如，一半为明场滤波片一半为暗场滤波片；再例如，一组明暗场滤波片的明暗场比例为1:2，另一组明暗场滤波片的明暗场比例为2:1。

在步骤S2中，对待测样品进行缺陷检测，获得两个相机采集的图像。

在步骤S3中，基于采集到的图像进行图像拼接和缺陷计算。

本领域技术人员应熟悉，可基于多种算法来进行图像拼接和缺陷计算，本领域技术人员可基于实际需求来选择合适的算法来进行图像拼接和缺陷计算，此处不再赘述。

下面继续结合图1和图3所示的对本申请实施例的检测方法进行说明。

参照图1，在使用图1所示的检测装置进行缺陷检测的流程包括：

将待测样品113放置在运动台101上相应的检测位置；

调试第一光源104和第二光源105的光源功率，使其分别用于暗场检测和明场检测的照明；

对第一滤波片109和第二滤波片110进行调整；具体地，当需要明暗场同时检测时，将第一滤波片109和第二滤波片110互补放置，使第一相机111和第二相机112测得的明暗场图像拼接后成为完整的图像，其中，明场滤波片与暗场滤波片的占空比可以为1比1，也可以是其他比例；当只需要进行明场或暗场测量时，将第一滤波片109和第二滤波片110全部切换为明场滤波片或暗场滤波片；

对待测样品113进行缺陷检测，获得第一相机111和第二相机112采集的图像；

将第一相机111和第二相机112采集到的图像进行图像拼接后得到更高信噪比的完整图像，并进行缺陷计算。

下面参照图3，在使用图3所示的缺陷检测装置时，将第一滤波片和第二滤波片调整到图3所示的位置。

使用图3的缺陷检测装置进行缺陷检测的操作与前述图1所示的多数操作类似，此处不再赘述。

与之不同的是，参照图5，在缺陷检测流程中通过进行n次扫描(分别表示为扫描1、扫描2、扫描3……扫描n)来进行检测，相应的缺陷检测流程包括：

通过第一次检测，得到第1列的暗场(或明场)图像；

通过第二次检测，得到第1列的明场(或暗场)图像和第2列的暗场(或明场)图像；

通过第三次测量得到第2列的明场(或暗场)图像和第3列的暗场(或明场)图像；

重复上述步骤，直至完成最后一列图像的明场(或暗场)图像检测；

基于得到的检测图像，进行图像拼接和缺陷计算。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何基于本申请实施例的使用缺陷检测装置进行缺陷检测的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

根据本申请实施例的方法，通过在缺陷检测装置中设置可调整的明暗场光源滤波片，使得本申请实施例的缺陷检测方法能够实现同时明暗场检测、单明场检测和单暗场检测的自由切换，增加了缺陷检测装置的应用场景；单独使用明场或暗场测量时可以提高信噪比，有利于提高检出率；明暗场同时测量可以提高检测效率。

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涵括在本发明内。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，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (3)

1.一种缺陷检测装置，其特征在于，所述缺陷检测装置包括运动台、两个光源、筒镜、两个半透半反镜、两组滤波片和两个相机；

其中，两个光源中的一个用于暗场检测的照明，另一个用于明场检测的照明；

其中，所述两个半透半反镜包括第一半透半反镜和第二半透半反镜，所述第一半透半反镜设置在筒镜之前，用于明场照明光路,所述第二半透半反镜设置在筒镜之后，用于对成像光路进行分光，使其在两个相机上成像；

其中，所述两组滤波片是可移动的，并且，所述两组滤波片分别设置在所述第二半透半反镜与两个相机之间；

其特征在于，所述两组滤波片的位置是可调整的；当只做明场测量时，将两组滤波片的位置均调整到明场滤波片；当只做暗场测量时，将两组滤波片的位置均调整到暗场滤波片；当需要明暗场同时测量时，将两组滤波片调整到任意互补的位置。

2.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述缺陷检测装置还包括物镜切换装置，其中，所述物镜切换装置用于实现物镜组中的多个物镜的自由切换。

3.一种使用前述权利要求1或2所述的缺陷检测装置进行缺陷检测的方法，其中，所述方法包括：

基于检测需求，对两组滤波片进行调整；

对待测样品进行缺陷检测，获得两个相机采集的图像；

基于采集到的图像进行图像拼接和缺陷计算；

其中，所述对两组滤波片进行调整包括：

当只做明场测量时，将两组滤波片的位置均调整到明场滤波片；当只做暗场测量时，将两组滤波片的位置均调整到暗场滤波片；当需要明暗场同时测量时，将两组滤波片调整到任意互补的位置。