CN220708334U - 光学检测装置、探测设备以及探针台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光学检测装置、探测设备以及探针台，其能够实现镜面晶圆吸盘表面的对焦和平面度检测。该光学检测装置包括投影组件和探测组件。该投影组件包括沿照明光路依次布置的第一同轴光源、透光标识件、投影镜组、第一分光元件以及物镜，用于将携带该透光标识件上标识信息的照明光投射至待测物，以在被该待测物反射后形成图像光。该探测组件被设置于该第一分光元件的透射侧或反射侧，用于接收先经由该物镜收集、再经由该第一分光元件透射或反射的该图像光，以进行成像测量。

Description

光学检测装置、探测设备以及探针台

技术领域

本实用新型涉及晶圆检测技术领域，特别是涉及一种光学检测装置、探测设备以及探针台。

背景技术

在晶圆制程中，探针台通过对晶圆裸芯上的测试点(Pad)进行精确定位扎针，使测试机完成芯片的电学性能监测。传统探针台通常利用晶圆吸盘来固定晶圆，除了能够为晶圆的电学性能检测提供稳定热源/冷媒的载体之外，还能够利用晶圆吸盘表面的粗糙度或划痕来实现对焦和平面度测试。

然而，为了提高吸附可靠性和接触电阻的稳定性，现有的晶圆吸盘表面通常会进行镜面处理，但精密抛光的镜面晶圆吸盘却会导致高倍光学系统难以实现对镜面晶圆吸盘表面聚焦的功能，导致现有的探针台难以对镜面晶圆吸盘的表面进行平面度检测。

实用新型内容

本实用新型的一个优势在于提供一种光学检测装置、探测设备以及探针台，其能够实现镜面晶圆吸盘表面的对焦和平面度检测。

本实用新型的另一优势在于提供一种光学检测装置、探测设备以及探针台，其中为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一解决方案，不只提供一种简单的光学检测装置、探测设备以及探针台，同时还增加了所述光学检测装置、探测设备以及探针台的实用性和可靠性。

为了实现本实用新型的上述至少一优势或其他优点和目的，本实用新型提供了一种光学检测装置，包括：

投影组件，所述投影组件包括沿照明光路依次布置的第一同轴光源、透光标识件、投影镜组、第一分光元件以及物镜，用于将携带所述透光标识件上标识信息的照明光投射至待测物，以在被该待测物反射后形成图像光；和

探测组件，所述探测组件被设置于所述第一分光元件的透射侧或反射侧，用于接收先经由所述物镜收集、再经由所述第一分光元件透射或反射的该图像光，以进行成像测量。

如此设置，本申请的该光学检测装置能够通过投影组件投射携带有标识信息的图像光，并充分利用诸如镜面晶圆吸盘等待测物的镜面反射以使该探测组件能够获取相应的标识图像，进而根据标识图像中的标识信息来判断该待测物的表面平整度，有效地解决了现有的探针台无法对镜面晶圆吸盘的表面进行平面度检测的问题。

根据本申请的一个实施例，所述第一分光元件具有面向所述投影镜组的第一功能面、面向所述探测组件的第二功能面以及面向所述物镜的第三功能面；所述投影镜组用于将携带有标识信息的照明光投射至所述第一功能面；所述第一分光元件用于分光经由所述第一功能面入射的照明光以从所述第三功能面出射至所述物镜；所述物镜用于将经由所述第三功能面出射的照明光汇聚至该待测物，并接收经由该待测物反射回的图像光以传播回所述第三功能面；所述第一分光元件用于分光经由所述第三功能面入射的图像光以从所述第二功能面出射至所述探测组件；所述探测组件用于接收经由所述第二功能面出射的图像光以成像。

根据本申请的一个实施例，所述透光标识件为具有中心标识图案的透光片；所述投影镜组为具有正焦度的双胶合透镜。

根据本申请的一个实施例，所述第一分光元件包括第一直角棱镜、第二直角棱镜以及分光膜，所述分光膜位于所述第一直角棱镜的斜面和所述第二直角棱镜的斜面之间；所述第一直角棱镜的两个直角面分别作为所述第一功能面和所述第三功能面；所述第二直角棱镜中与所述第三功能面平行的直角面作为所述第二功能面。

根据本申请的一个实施例，所述投影组件进一步包括第一反射件和第二反射件，所述第一反射件位于所述投影镜组和所述第一分光元件之间的光路中，所述第二反射件位于所述物镜的物侧。

根据本申请的一个实施例，所述探测组件包括成像组件和第二分光元件；所述成像组件包括第一成像模组和倍率小于所述第一成像模组的第二成像模组；所述第二分光元件被设置于所述成像组件和所述第一分光元件之间的光路中，用于将经由所述第一分光元件透射或反射的图像光分光成传播至所述第一成像模组的第一子光和传播至所述第二成像模组的第二子光。

根据本申请的一个实施例，所述第二分光元件具有面向所述第一分光元件的入光面、面向所述第一成像模组的第一出光面以及面向所述第二成像模组的第二出光面，所述第二分光元件中所述第一出光面平行于所述入光面，用于将经由所述入光面射入的图像光中的一部分透射至所述第一成像模组，并将经由所述入光面射入的图像光中的另一部分反射至所述第二成像模组。

根据本申请的一个实施例，所述第一成像模组包括第一相机和与所述物镜同轴布置的第一筒镜，所述第一筒镜位于所述第一相机和所述第一出光面之间的光路中；所述第二成像模组包括第二相机、第二筒镜以及反射棱镜，所述第二筒镜和所述反射棱镜依次位于所述第二相机和所述第二出光面之间的光路中。

根据本申请的一个实施例，所述待测物的反射面为镜面反射面。

根据本申请的另一方面，本申请的一个实施例进一步提供了一种探测设备，包括：

外壳；和

上述任一所述的光学检测装置，所述光学检测装置被装设于所述外壳。

根据本申请的一个实施例，所述探测设备进一步包括光学校正装置，所述光学校正装置包括照明光源、双远心镜头以及第三成像模组；所述第三成像模组的倍率小于所述光学检测装置中探测组件的倍率；所述双远心镜头与所述第三成像模组沿光轴方向同轴设置，所述双远心镜头用于收集经由所述照明光源发射至待测物所形成的成像光，以传播至所述第三成像模组成像。

根据本申请的一个实施例，所述双远心镜头包括沿光轴方向依次设置的物方远心镜头、第三分光元件以及像方远心镜头；所述照明光源包括第二同轴光源和环形光源；所述第三成像模组包括第三相机；所述第二同轴光源位于所述第三分光元件的反射侧，所述双远心镜头用于将经由所述第二同轴光源发射的照明光传播至该待测物，并收集经由所述第二同轴光源发射至该待测物所形成的反射光，以传播至所述第三相机成像；所述环形光源、所述双远心镜头以及所述第三相机沿光轴方向同轴布置，所述双远心镜头还用于收集经由所述环形光源发射至该待测物所形成的散射光，以传播至所述第三相机成像。

根据本申请的另一方面，本申请的一个实施例进一步提供了一种探针台，包括：

载片平台，用于承载晶圆吸盘；

针卡平台；以及

上述任一所述的探测设备，所述探测设备被对应地设置于所述针卡平台，用于采集经由所述载片平台所承载的该晶圆吸盘的图像信息。

附图说明

图1为根据本申请的一个实施例的探测设备的立体示意图；

图2示出了根据本申请的上述实施例的探测设备的爆炸示意图；

图3示出了根据本申请的上述实施例的探测设备去掉外壳的立体示意图；

图4示出了根据本申请的上述实施例的探测设备中光学检测装置的光路示意图；

图5示出了根据本申请的上述实施例的探测设备中光学校正装置的光路示意图；

图6示出了根据本申请的上述实施例的光学检测装置的对焦状态示意图；

图7示出了根据本申请的上述实施例的光学检测装置的检测状态示意图；

图8为根据本申请的一个实施例的探针台的结构示意图；

图9为晶圆吸盘的表面结构示意图；

图10为根据本申请的一个实施例的平面度检测方法的流程示意图；

图11示出了根据本申请的上述实施例的平面度检测方法的第一示例；

图12示出了根据本申请的上述实施例的平面度检测方法的第二示例；

图13示出了根据本申请的上述第二示例的平面度检测方法中对应关系获取步骤的流程示意图。

主要元件符号说明：1、探测设备；10、光学检测装置；11、投影组件；111、第一同轴光源；112、透光标识件；1121、透光片；1122、中心标识图案；113、投影镜组；114、第一分光元件；11401、第一功能面；11402、第二功能面；11403、第三功能面；1141、第一直角棱镜；1142、第二直角棱镜；1143、分光膜；115、物镜；116、第一反射件；117、第二反射件；12、探测组件；121、成像组件；1211、第一成像模组；12111、第一相机；12112、第一筒镜；1212、第二成像模组；12121、第二相机；12122、第二筒镜；12123、反射棱镜；122、第二分光元件；1221、入光面；1222、第一出光面；1223、第二出光面；20、光学校正装置；21、照明光源；211、第二同轴光源；212、环形光源；22、双远心镜头；221、物方远心镜头；222、第三分光元件；223、像方远心镜头；224、第三反射件；23、第三成像模组；231、第三相机；30、外壳；300、光窗；31、壳体；32、盖体；40、载片平台；41、XY轴运动机构；42、Z轴运动机构；50、针卡平台。

以上主要元件符号说明结合附图及具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本实用新型的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过媒介间接连结。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

考虑到现有的晶圆吸盘表面通常会进行镜面处理，但精密抛光的镜面晶圆吸盘却会导致高倍光学系统难以实现对镜面晶圆吸盘表面聚焦的功能，导致现有的探针台无法对镜面晶圆吸盘的表面进行平面度检测。因此，本申请创造性地提供了一种光学检测装置、探测设备以及探针台，其能够实现镜面晶圆吸盘表面的对焦和平面度检测。

具体地，参考本申请的说明书附图之图1和图2，根据本申请的一个实施例提供了一种探测设备1，其可以包括光学检测装置10和外壳30，该光学检测装置10被装设于该外壳30，用于对待测物进行光学检测。可以理解的是，本申请所提及的待测物可以但不限于被实施为晶圆或晶圆吸盘，尤其是镜面晶圆吸盘。

更具体地，如图2和图3所示，该光学检测装置10可以包括投影组件11和探测组件12；该投影组件11包括沿照明光路依次布置的第一同轴光源111、透光标识件112、投影镜组113、第一分光元件114以及物镜115，用于将携带该透光标识件112上标识信息的照明光投射至该待测物，以在被该待测物反射后形成图像光；该探测组件12被设置于该第一分光元件114的透射侧或反射侧，用于接收先经由该物镜115收集、再经由该第一分光元件114透射或反射的该图像光，以进行成像测量。

值得注意的是，如图4所示，经由该第一同轴光源111发射的照明光会先透过该透光标识件112以携带标识信息，再透过该投影镜组113以形成携带有标识信息的照明光；接着，携带有标识信息的照明光会被该第一分光元件114分光以透过该物镜115而汇聚至该待测物；之后，该物镜115又会接收经由该待测物反射回的图像光，并在该第一分光元件114分光后传播至该探测组件12以被接收成像；最后，通过该探测组件12获得该透光标识件的标识信息，以便进行该待测物的平面度检测。换言之，本申请的该光学检测装置10能够通过投影组件11投射携带有标识信息的图像光，并充分利用诸如镜面晶圆吸盘等待测物的镜面反射以使该探测组件12能够获取相应的标识图像，进而根据标识图像中的标识信息来判断该待测物的表面平整度，有效地解决了现有的探针台无法对镜面晶圆吸盘的表面进行平面度检测的问题。

可以理解的是，本申请的投影组件11基于临界照明的条件提供了两种照明模式：当物镜115直接对焦待测物时，透光标识件112上的标识信息经过投影组件11的共轭像(即经待测物表面反射形成的反射像)与物镜115的聚焦面在Z轴方向的位置不同，此时照明系统是介于临界照明与科勒照明之间的普通同轴照明方式，透光标识件112的投影像质是模糊的；当通过改变待测物在Z轴方向的距离使得上述反射像位于物镜115的聚焦面时，本申请的投影组件11和该待测物(可视为一块反射镜面)所形成的照明系统满足临界照明条件，使得该透光标识件112的标识信息二次投影成像的像质最佳，这是科勒照明无法实现的。

因此，本申请中的待测物的反射面优选为镜面反射面，当进行平面度检测时，该待测物的镜面反射面和投影组件11共同形成临界照明系统，以为透光标识件112的标识信息清晰成像提供反射基础。需要说明的是，该镜面反射面的反射率采用99％、90％、80％或50％等均可，以能够使标识信息清晰成像为准，本申请对此不做限制。此外，该待测物的反射面的粗糙度一般在0.2μm以下，保证像质不被破坏。

示例性地，如图4所示，该第一分光元件114可以具有面向该投影镜组113的第一功能面11401、面向该探测组件12的第二功能面11402以及面向该物镜115的第三功能面11403；该投影镜组113用于将携带有标识信息的照明光投射至该第一功能面11401；该第一分光元件114用于分光经由该第一功能面11401入射的照明光以从该第三功能面11403出射至该物镜115；该物镜115用于将经由该第三功能面11403出射的照明光汇聚至该待测物，并接受经由该待测物反射回的图像光以传播回该第三功能面11403；该第一分光元件114进一步用于分光经由该第三功能面11403入射的图像光以从该第二功能面11402出射至该探测组件12；该探测组件12用于接收经由该第二功能面11402出射的图像光以成像。

可选地，如图4所示，该第一分光元件114可以包括第一直角棱镜1141、第二直角棱镜1142以及分光膜1143，该分光膜1143位于该第一直角棱镜1141的斜面和该第二直角棱镜1142的斜面之间；该第一直角棱镜1141的两个直角面分别作为该第一功能面11401和该第三功能面11403；该第二直角棱镜1142中与该第三功能面11403平行的直角面作为该第二功能面11402。这样，经由该第一功能面11401入射的一部分照明光在被该分光膜1143反射后从该第三功能面11403出射；经由该第三功能面11403入射的一部分图像光在被该分光膜1143透射后从该第二功能面11402出射，以实现所需的分光效果。可以理解的是，该分光膜1143可以但不限于被实施为半反半透膜。

可选地，如图2至图4所示，该投影组件11可以进一步包括第一反射件116和第二反射件117，该第一反射件116位于该投影镜组113和该第一分光元件114之间的光路中，该第二反射件117位于该物镜115的物侧，均用于弯折光路，以便合理布置各种光学器件，减小探测设备1的体积。可以理解的是，该第一反射件116和该第二反射件117可以但不限于被实施为反射棱镜或平面反射镜，本申请对此不再赘述。

根据本申请的上述实施例，如图3所示，该透光标识件112可以被实施为具有中心标识图案1122的透光片1121，以便指示视场的中心位置。例如，该透光标识件112可以但不限于被实施为镀铬玻璃片或其他透明标识物。可以理解的是，本申请所提及的中心标识图案1122可以但不限于被实施为十字叉丝。

值得注意的是，以如图9所示的镜面晶圆吸盘W作为该待测物为例，该镜面晶圆吸盘W的表面中心区域通常可以加工出十字标识，本申请的该光学检测装置10可以对该十字标识的边缘进行聚焦以实现对焦，即此时镜面晶圆吸盘W与物镜115的间距为物镜115的工作距离L，如图6所示，该镜面晶圆吸盘W的表面位于该物镜115的聚焦面。而在对该镜面晶圆吸盘W进行平面度检测时，如图7所示，本申请的该光学检测装置10中的投影组件11可以投射携带有该透光标识件112上标识信息的图像光至该镜面晶圆吸盘W上不同检测位置的表面以被反射形成反射像；通过调节反射形成的反射像与物镜115的间距为物镜115的工作距离L，即反射像恰好位于物镜115的聚焦面处，该光学检测装置10中的探测组件12可以采集经由该镜面晶圆吸盘W反射的透光标识件112的反射像，以获得标识图像；进而根据该标识图像中的标识信息以及镜面晶圆吸盘W在光轴方向上的位置来评估该镜面晶圆吸盘W的平面度。可以理解的是，当经由该镜面晶圆吸盘W反射形成的反射像像位于该物镜115的聚焦面时，该标识图像中标识信息的清晰度值最佳。

此外，该投影镜组113优选地被实施为具有正焦度的双胶合透镜，以便消除色差，提高像质。可以理解都是，该投影镜组113还可以被实施为其他校正像差的聚光镜或筒镜，本申请对此不再赘述。

值得一提的是，传统探针台通常采用双倍率晶圆检测系统：低倍率光路用于获取晶粒阵列方向的图案信息，通过校正晶圆的方位角，使晶粒的阵列方向平行于扎针扫描的运动方向；高倍率光路用于在晶粒上测试点的高精度定位及针痕检测。然而，由于晶圆尺寸不同，因此在相同扫描速率的情况下，针对诸如12寸等较大尺寸的晶圆，单片针痕检测速率相对较低。

为了提高单片晶圆针痕检测速率，如图2和图3所示，本申请的光学检测装置10中的探测组件12可以包括成像组件121和第二分光元件122；该成像组件121包括第一成像模组1211和倍率小于该第一成像模组1211的第二成像模组1212；该第二分光元件122被设置于该成像组件121和该第一分光元件114之间的光路中，用于将经由该第一分光元件114透射或反射的图像光分光成传播至该第一成像模组1211的第一子光和传播至该第二成像模组1212的第二子光。这样，由于该第一成像模组1211和该第二成像模组1212共用同一个物镜115以具备相同的光学分辨率，因此在进行针痕检测之前，可以先根据倍率较大的第一成像模组1211(即高倍率光路)采集的该待测物(如晶圆)的表面图像，调节该待测物与该物镜115之间的Z轴距离，实现对该待测物的对焦；再通过倍率较小的第二成像模组1212(即中倍率光路)采集该待测物的表面图像，以便快速完成针痕检测。可以理解的是，本申请所提及的Z轴距离指的是沿探测组件12和物镜115之间光轴方向的距离，例如该待测物与该物镜115之间沿如图6和图7所示的Z轴方向上的直线距离。当然，在图3和图4中，探测组件12和物镜115之间的光轴会因第二反射件117的反射而弯折，此时Z轴距离就不是直线距离，而是折线距离。

值得注意的是，由于该第一成像模组1211和该第二成像模组1212共用一个视窗，且该第二成像模组1212的视野大于该第一成像模组1211的视野，因此本申请不仅能够利用倍率较大的该第一成像模组1211高效地实现对焦，而且还能够利用倍率较小的该第二成像模组1212快速完成针痕检测。此外，该第一成像模组1211和该第二成像模组1212共用一个视窗，无需机械切换机构，就能够实现中高倍率的无缝切换，特别适用于高速全自动探针台。

示例性地，如图4所示，该第二分光元件122可以具有面向该第一分光元件114的入光面1221、面向该第一成像模组1211的第一出光面1222以及面向该第二成像模组1212的第二出光面1223；该第二分光元件122中该第一出光面1222平行于该入光面1221，用于将经由该入光面1221射入的图像光中的一部分透射至该第一成像模组1211以被接收成像，并将经由该入光面1221射入的图像光中的另一部分反射至该第二成像模组1212以被接收成像。可以理解的是，本申请所提及的该第二分光元件122可以与该第一分光元件114具有相同的结构，也可以具有不同的结构，只要能够实现所需的分光效果即可，本申请对此不再赘述。

可选地，如图3和图4所示，该第一成像模组1211可以包括第一相机12111和与该物镜115同轴布置的第一筒镜12112，该第一筒镜12112位于该第一相机12111和该第一出光面1222之间的光路中；该第二成像模组1212可以包括第二相机12121、第二筒镜12122以及反射棱镜12123，该第二筒镜12122和该反射棱镜12123依次位于该第二相机12121和该第二出光面1223之间的光路中。可以理解的是，该第一相机12111的分辨率可以等于该第二相机12121的分辨率；该第一筒镜12112的倍率可以大于该第二筒镜12122的倍率，以便确保该第一成像模组1211与该第二成像模组1212具有相同的光学分辨率，但却具有不同的放大倍率，使得该第一成像模组1211和该第二成像模组1212能够同步完成对焦，以便在进行对焦和针痕检测时实现无缝切换。

根据本申请的上述实施例，如图1和图2所示，该探测设备1可以进一步包括光学校正装置20，该光学校正装置20包括照明光源21、双远心镜头22以及第三成像模组23；该第三成像模组23的倍率小于该光学检测装置10中探测组件12的倍率；该双远心镜头22与该第三成像模组23沿光轴方向同轴设置，该双远心镜头22用于收集经由该照明光源21发射至该待测物所形成的成像光，以传播至该第三成像模组23进行成像。换言之，该第三成像模组23的倍率小于该第二成像模组1212的倍率，以形成低倍率光路，进而通过该第三成像模组23采集该待测物的表面图像，用于校正诸如晶圆等待测物的方位角，使得该晶圆上晶粒的阵列方向平行于扎针扫描的运动方向，便于后续进行针痕检测。

可选地，如图3和图5所示，该双远心镜头22可以包括沿光轴方向依次设置的物方远心镜头221、第三分光元件222以及像方远心镜头223；该照明光源21可以包括第二同轴光源211和环形光源212；该第三成像模组23可以包括第三相机231。该第二同轴光源211位于该第三分光元件222的反射侧，该双远心镜头22用于将经由该第二同轴光源211发射的照明光传播至该待测物，并收集经由该第二同轴光源211发射至该待测物所形成的反射光，以传播至该第三相机231进行成像；该环形光源212、该双远心镜头22以及该第三相机231沿着光轴方向同轴布置，该双远心镜头22还用于收集经由该环形光源212发射至该待测物所形成的散射光，以传播至该第三相机231成像。

可以理解的是，本申请的该第二同轴光源211可以构成明场光源，该环形光源212可以构成暗场光源，以便满足不同缺陷的检测需求。

可选地，如图2和图5所示，该双远心镜头22可以进一步被设置于该物方远心镜头221物侧的第三反射件224，该环形光源212环绕着该第三反射件224的反射面布置，以便将该光学校正装置20装设于该外壳30。

可选地，如图1和图2所示，该外壳30可以包括壳体31和具有光窗300的盖体32；该光学检测装置10和该光学校正装置20被固装于该壳体31，该盖体32被封盖于该壳体31，并且该光学检测装置10和该光学校正装置20的视窗分别对应于该盖体32上的两个光窗300，以便透过该光窗300发射照明光并接收图像光或成像光。

值得一提的是，根据本申请的另一方面，如图8所示，本申请的一个实施例进一步提供了一种探针台，其可以包括上述探测设备1、用于承载晶圆吸盘的载片平台40以及针卡平台50；该探测设备1被对应地设置于该针卡平台50，用于采集经由该载片平台40所承载的该晶圆吸盘的图像信息，以实现所需的探测任务，诸如对焦或平面度检测等。

可选地，如图8所示，该载片平台40可以包括XY轴运动机构41和与该XY轴运动机构41驱动连接的Z轴运动机构；该XY轴运动机构41能够在XY平面内平移该晶圆吸盘，以将该晶圆吸盘移动至不同的检测点位，便于进行平面度检测；该Z轴运动机构42能够调节该晶圆吸盘与该物镜115之间的Z轴距离，以改变该晶圆吸盘的Z轴坐标。

值得一提的是，根据本申请的另一方面，本申请的一个实施例进一步提供了一种光学检测方法，其可以包括：通过第一同轴光源111，发射照明光先透过透光标识件112以携带标识信息，再透过投影镜组113以形成携带有标识信息的照明光；通过第一分光元件114，分光携带有标识信息的照明光以透过物镜115而汇聚至待测物；通过该物镜115，接收经由该待测物反射回的图像光；通过该第一分光元件114，分光经由该物镜115接收的图像光以传播至探测组件12；以及通过该探测组件12，接收经由该第一分光元件114分光的图像光以成像，获得该透光标识件112的标识信息或该待测物的图像信息。

具体地，在上述光学检测方法中，一般通过调节物距或物镜115的屈光度来选择成像的是透光标识件112的反射像还是待测物。本申请实施例中优选调节物距，也即调节待测物与物镜115之间Z轴方向的间距。当调节到透光标识件112的反射像位于物镜115的聚焦面处时形成透光标识件112的标识图像，进而获取标识图像中的标识信息；当调节到待测物表面位于物镜115的聚焦面处时形成待测物的图像，进而获取待测物图像中的图像信息。

由此可见，本申请的光学检测方法通过改变物距就能够实现对待测物或标识信息的选择性成像。对于待测物表面成像，可以完成镜面晶圆吸盘W表面聚焦或晶圆表面针痕检测等光学检测。对于标识信息成像，由于其成像是基于镜面晶圆吸盘W等镜面反射率较高的待测物的镜面反射实现，待测物表面不同位置的平面度差异会导致透光标识件112的反射像在Z轴方向的位置不同，进而导致获取的标识信息不同，因此能够基于获取的标识信息反馈待测物的平面度信息。

因此，根据本申请的另一方面，如图10所示，本申请的一个实施例提供了一种平面度检测方法，其可以包括：通过光学检测装置10的投影组件11，将携带透光标识件112上标识信息的照明光投射至待测物，以在被该待测物反射后形成图像光；通过该光学检测装置10的探测组件12，接收该图像光以成像；以及在预设景深范围内获取该待测物在XY平面内多个检测点位下的多个标识图像，基于多个标识图像和该待测物在多个检测点位下的Z轴坐标获取该待测物的平面度信息。其中，预设景深范围是指能使透光标识件112上标识信息清晰成像时的反射像位置在Z轴方向聚焦面前后的距离范围；可以理解的是，预设景深范围包括反射像位置恰好位于聚焦面处时的Z轴坐标。

需要说明的是，上述检测点位指固定待测物X轴和Y轴位置时光学检测装置探测到的待测物的位置，在每个检测点位下的待测物在Z轴方向的位置可调，也即物距可调。

示例性地，在本申请的第一示例中，如图11所示，在预设景深范围内获取该待测物在XY平面内多个检测点位下的多个标识图像，基于多个标识图像和该待测物在多个检测点位下的Z轴坐标获取该待测物的平面度信息，可以包括步骤：

S100：在当前检测点位下调节该待测物与物镜115之间的Z轴距离，以使经由该探测组件12获得的标识图像上标识信息的实测清晰度值达到预设清晰度值，记录该待测物在该当前检测点位下的当前实测Z轴坐标；

S200：在XY平面内平移该待测物至多个检测点位，以在多个检测点位下分别重复执行该步骤S100，获取该待测物在多个检测点位下的多个实测Z轴坐标；以及

S300：根据该待测物在多个检测点位下的多个实测Z轴坐标的离散程度，判断该待测物的平面度。

可选地，在其中一个实施例中，该预设清晰度值选择该透光标识件112的反射像位于该物镜115的聚焦面处时的标识图像上标识信息的清晰度值，此时清晰度值为最佳清晰度值。一般情况下，该最佳清晰度值以及与该最佳清晰度值对应的Z轴坐标是唯一确定的，因此能够减小检测误差。

可以理解的是，本申请所提及的预设清晰度值也可以是该透光标识件112的反射像位于该物镜115的聚焦面附近时的标识图像上标识信息的清晰度值，只要满足平面度检测精度的需求即可。例如，预设景深范围为[Zm-Z₀，Zm+Z₀]，其中Zm为最佳清晰度值对应的Z轴坐标，±Z₀为保证标识信息清晰成像时的反射像Z轴坐标最大可变范围。当预设清晰度值选择最佳清晰度值时，当前检测点位下待测物表面的Z轴坐标为Zm。当预设清晰度值选择其他清晰度值时，与其对应的Z轴坐标还可以选择Zm-0.8Z₀、Zm-0.5Z₀、Zm+0.3Z₀等等，只需要保证调节过程中透光标识件112的反射像位于Zm远离物镜115的一侧或靠近物镜115的一侧即可，本申请对此不再赘述。

需要说明书的是，在上述步骤S300中：上述实测Z轴坐标是依据Z轴运动机构42监测待测物获得，由于待测物表面存在平面度差异，为了在每个检测点位下获得预设清晰度值的标识信息，需要在Z轴方向移动待测物以使得透光标识件112的反射像位于预设清晰度值对应的Z轴坐标位置，从而获得多个检测点位下的实测Z轴坐标，分析多个不同的实测Z轴坐标之间的离散程度能够判断出待测物表面的平面度。

值得注意的是，在本申请的第二示例中，如图12所示，在预设景深范围内获取该待测物在XY平面内多个检测点位下的多个标识图像，基于多个标识图像和该待测物在多个检测点位下的Z轴坐标获取该待测物的平面度信息，也可以包括：

S100＇：获取该待测物的实测Z轴坐标与该标识图像上标识信息的实测清晰度值之间的对应关系；

S200＇：调节并固定该待测物与物镜115之间的Z轴距离，以使经由该透光标识件112的反射像位于预设景深范围之内；

S300＇：在XY平面内平移该待测物至多个检测点位，以获取经由该探测组件12在多个检测点位下探测的标识图像上标识信息的实测清晰度值；

S400＇：基于该对应关系和该标识信息的多个实测清晰度值，获取该待测物在多个检测点位下的多个预测Z轴坐标；以及

S500＇：根据该待测物在多个检测点位下的多个预测Z轴坐标的离散程度，判断该待测物的平面度。

可选地，在其中一个实施例中，如图13所示，上述步骤S100＇，可以包括：

S110＇：在预设检测点位下调节该待测物与该物镜115之间的Z轴距离，以记录与该待测物的多个实测Z轴坐标对应的标识图像上标识信息的多个实测清晰度值；和

S120＇：基于该待测物的多个实测Z轴坐标和对应的多个实测清晰度值，获得该对应关系。

可以理解的是，本申请所提及的预设检测点位可以是待测物表面的任意检测点位。

可选地，在其中一个实施例中，上述步骤S200＇可以通过调节该待测物与该物镜115之间的Z轴距离，以使该透光标识件112的反射像位于该物镜115的聚焦面。当然，在其他实施例中该反射像也可以位于预设景深范围内的任意Z轴位置，此处不再赘述。

可选地，在上述步骤S400＇中：该对应关系可以是一一对应的数值列表，将上述的实测清晰度值在列表中查找得到对应的预测Z轴坐标；也可以是根据数值拟合出的关系曲线，将实测清晰度值带入拟合公式计算得到预测Z轴坐标。

此外，在上述示例中，固定待测物与物镜115之间的Z轴距离后，每个检测点位下的待测物表面与物镜115之间Z轴距离将被固定，由于待测物表面存在平面度差异，因此在每个检测点位下获得的反射像在Z轴方向相对于物镜115聚焦面的位置也不相同，导致探测组件12获取的标识图像上标识信息的实测清晰度值也不相同。因此，通过预先获取上述实测Z轴坐标与实测清晰度值之间的对应关系，能够寻找到每个实测清晰度值对应的预测Z轴坐标，从而间接判断出待测物表面的平面度。

需要说明的是，上述平面度检测方法的具体示例只是本申请给出的优选实施例，能够基于调节待测物的Z轴坐标快速实现平面度检测。在其他实施例中还能够基于调节物镜115的屈光度值使反射像清晰成像实现平面度检测，原理与上述示例基本类似，此处不再赘述。

值得一提的是，根据本申请的另一方面，本申请的一个实施例进一步提供了一种晶圆检测方法，可以包括步骤：

通过光学校正装置20的双远心镜头22，收集经由照明光源21发射至晶圆的表面所形成的成像光，以传播至该光学校正装置20的第三成像模组23成像；

根据该第三成像模组23采集的该晶圆的表面图像，校正该晶圆的方位角，以使该晶圆上晶粒的阵列方向平行于扎针扫描的运动方向；

通过光学检测装置10的投影组件11，将照明光投射至该晶圆的表面，以在被该晶圆的表面反射后形成图像光而被该光学检测装置10的探测组件12接收成像；

根据该探测组件12中第一成像模组1211采集的该晶圆的表面图像，调节该晶圆与物镜115之间的Z轴距离，以对该晶圆进行对焦；以及

根据该探测组件12中第二成像模组1212采集的该晶圆的表面图像，对该晶圆进行针痕检测。

此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。例如，步骤S100＇可以滞后于或同步于步骤S200＇和步骤S300＇执行，只要在步骤S400＇之前执行即可。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.光学检测装置，其特征在于，包括：

投影组件(11)，所述投影组件(11)包括沿照明光路依次布置的第一同轴光源(111)、透光标识件(112)、投影镜组(113)、第一分光元件(114)以及物镜(115)，用于将携带所述透光标识件(112)上标识信息的照明光投射至待测物，以在被该待测物反射后形成图像光；和

探测组件(12)，所述探测组件(12)被设置于所述第一分光元件(114)的透射侧或反射侧，用于接收先经由所述物镜(115)收集、再经由所述第一分光元件(114)透射或反射的该图像光，以进行成像测量。

2.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述第一分光元件(114)具有面向所述投影镜组(113)的第一功能面(11401)、面向所述探测组件(12)的第二功能面(11402)以及面向所述物镜(115)的第三功能面(11403)；所述投影镜组(113)用于将携带有标识信息的照明光投射至所述第一功能面(11401)；所述第一分光元件(114)用于分光经由所述第一功能面(11401)入射的照明光以从所述第三功能面(11403)出射至所述物镜(115)；所述物镜(115)用于将经由所述第三功能面(11403)出射的照明光汇聚至该待测物，并接收经由该待测物反射回的图像光以传播回所述第三功能面(11403)；所述第一分光元件(114)用于分光经由所述第三功能面(11403)入射的图像光以从所述第二功能面(11402)出射至所述探测组件(12)；所述探测组件(12)用于接收经由所述第二功能面(11402)出射的图像光以成像。

3.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述透光标识件(112)为具有中心标识图案(1122)的透光片(1121)；所述投影镜组(113)为具有正焦度的双胶合透镜。

4.根据权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于，所述第一分光元件(114)包括第一直角棱镜(1141)、第二直角棱镜(1142)以及分光膜(1143)，所述分光膜(1143)位于所述第一直角棱镜(1141)的斜面和所述第二直角棱镜(1142)的斜面之间；所述第一直角棱镜(1141)的两个直角面分别作为所述第一功能面(11401)和所述第三功能面(11403)；所述第二直角棱镜(1142)中与所述第三功能面(11403)平行的直角面作为所述第二功能面(11402)。

5.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述投影组件(11)进一步包括第一反射件(116)和第二反射件(117)，所述第一反射件(116)位于所述投影镜组(113)和所述第一分光元件(114)之间的光路中，所述第二反射件(117)位于所述物镜(115)的物侧。

6.根据权利要求1至5中任一所述的光学检测装置，其特征在于，所述探测组件(12)包括成像组件(121)和第二分光元件(122)；所述成像组件(121)包括第一成像模组(1211)和倍率小于所述第一成像模组(1211)的第二成像模组(1212)；所述第二分光元件(122)被设置于所述成像组件(121)和所述第一分光元件(114)之间的光路中，用于将经由所述第一分光元件(114)透射或反射的图像光分光成传播至所述第一成像模组(1211)的第一子光和传播至所述第二成像模组(1212)的第二子光。

7.根据权利要求6所述的光学检测装置，其特征在于，所述第二分光元件(122)具有面向所述第一分光元件(114)的入光面(1221)、面向所述第一成像模组(1211)的第一出光面(1222)以及面向所述第二成像模组(1212)的第二出光面(1223)，所述第二分光元件(122)中所述第一出光面(1222)平行于所述入光面(1221)，用于将经由所述入光面(1221)射入的图像光中的一部分透射至所述第一成像模组(1211)，并将经由所述入光面(1221)射入的图像光中的另一部分反射至所述第二成像模组(1212)。

8.根据权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于，所述第一成像模组(1211)包括第一相机(12111)和与所述物镜(115)同轴布置的第一筒镜(12112)，所述第一筒镜(12112)位于所述第一相机(12111)和所述第一出光面(1222)之间的光路中；所述第二成像模组(1212)包括第二相机(12121)、第二筒镜(12122)以及反射棱镜(12123)，所述第二筒镜(12122)和所述反射棱镜(12123)依次位于所述第二相机(12121)和所述第二出光面(1223)之间的光路中。

9.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，所述待测物的反射面为镜面反射面。

10.探测设备，其特征在于，包括：

外壳(30)；和

如权利要求1至9中任一所述的光学检测装置，所述光学检测装置被装设于所述外壳(30)。

11.根据权利要求10所述的探测设备，其特征在于，所述探测设备进一步包括光学校正装置(20)，所述光学校正装置(20)包括照明光源(21)、双远心镜头(22)以及第三成像模组(23)；所述第三成像模组(23)的倍率小于所述光学检测装置中探测组件的倍率；所述双远心镜头(22)与所述第三成像模组(23)沿光轴方向同轴设置，所述双远心镜头(22)用于收集经由所述照明光源(21)发射至待测物所形成的成像光，以传播至所述第三成像模组(23)成像。

12.根据权利要求11所述的探测设备，其特征在于，所述双远心镜头(22)包括沿光轴方向依次设置的物方远心镜头(221)、第三分光元件(222)以及像方远心镜头(223)；所述照明光源(21)包括第二同轴光源(211)和环形光源(212)；所述第三成像模组(23)包括第三相机(231)；所述第二同轴光源(211)位于所述第三分光元件(222)的反射侧，所述双远心镜头(22)用于将经由所述第二同轴光源(211)发射的照明光传播至该待测物，并收集经由所述第二同轴光源(211)发射至该待测物所形成的反射光，以传播至所述第三相机(231)成像；所述环形光源(212)、所述双远心镜头(22)以及所述第三相机(231)沿光轴方向同轴布置，所述双远心镜头(22)还用于收集经由所述环形光源(212)发射至该待测物所形成的散射光，以传播至所述第三相机(231)成像。

13.探针台，其特征在于，包括：

载片平台(40)，用于承载晶圆吸盘；

针卡平台(50)；以及

如权利要求10至12中任一所述的探测设备，所述探测设备被对应地设置于所述针卡平台(50)，用于采集经由所述载片平台(40)所承载的该晶圆吸盘的图像信息。