检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了检测系统及方法，所述检测系统包括：检测光生成单元、信号探测单元以及处理单元；检测光生成单元被配置向待测物发射第二检测光，其中，所述待测物包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二检测光自所述第一表面透过所述待测物并经所述第二表面散射形成第二信号光；信号探测单元被配置为成像式收集所述第二信号光，并根据所述第二信号光生成第二检测信息；处理单元被配置为基于所述第二检测信息来获取所述第二表面的缺陷信息。与现有技术相比，本发明专利技术在检测透明膜状结构的表面的过程中具有检测速度快、检测结果精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
检测系统及检测方法
本专利技术涉及高精度缺陷检测领域，尤其涉及一种检测系统及检测方法。
技术介绍
随着现代工业的发展，透明膜状结构越来越多应用到半导体领域，例如硅晶圆上镀膜、玻璃晶圆、玻璃保护膜等。透明芯片也是未来半导体行业发展的重要方向之一。与硅等非透明材料相似的是，透明膜材料上存在的缺陷也将影响其功能，因此，对透明膜材料进行检测是及时发现缺陷、提高半导体良品率、降低成本的重要技术手段。目前，散射光检测是现有半导体行业进行高精度缺陷检测的主要方法，然而这种方法通常主要针对非透明材料设计，当检测透明材料时，由于透明材料中相对的两个表面均可能存在缺陷，传统方法难以确定散射信号源于该待测透明材料的具体位置。此外，光学成像法也是半导体缺陷检测的一种常用方法，然而受光学衍射极限的限制，光学成像法仅能检测大约几百纳米尺寸的缺陷，且实现高分辨率检测时速度较慢，难以满足工业应用中高吞吐量的需求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了检测系统及检测方法。本专利技术一方面提出了一种检测系统，其包括：检测光生成单元，被配置为向待测物发射第二检测光，其中，所述待测物包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二检测光自所述第一表面透过所述待测物并经所述第二表面散射形成第二信号光；信号探测单元，被配置为成像式收集所述第二信号光，并根据所述第二信号光生成第二检测信息；以及处理单元，被配置为基于所述第二检测信息来获取所述第二表面的缺陷信息。本专利技术另一方面还提出了一种检测方法，其包括：向待测物发射第二检测光，其中，所述待测物包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二检测光自所述第一表面透过所述待测物并经所述第二表面散射形成第二信号光；成像式收集所述第二信号光，并根据所述第二信号光生成第二检测信息；以及基于所述第二检测信息来获取所述第二表面的缺陷信息。本文所公开的检测系统及检测方法能够对待测物进行扫描式检测，并通过接收待测物的表面的缺陷(例如，污染物)形成的散射光判断该缺陷的有无、位置及尺寸。本专利技术通过对信号探测单元等部件的设计，确保信号探测单元仅能接收到位于指定表面的待测位置形成的散射光，从而实现对透明膜状结构的多个表面进行缺陷检测。附图说明参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。图1示出了根据本专利技术的检测系统的结构示意图；图2示出了与本专利技术所公开的检测系统的相关的现有技术示意图；图3A-3B示出了根据本专利技术的检测系统的第一示例性结构示意图；图4A-4B示出了根据本专利技术的检测系统的第二示例性结构示意图；图4C示出了根据本专利技术的检测系统的示例性光位移单元的结构示意图；以及图5示出了根据本专利技术的检测方法的流程图。具体实施方式以下参考附图详细描述本公开的各个示例性实施例。附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和设备的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的设备来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。本公开内容的实施例主要关注以下技术问题：现有技术中使用的成像检测方法一般需要采用面阵探测器进行光电检测，而面阵探测器的采样率较低，限制了检测速度的提高；此外，成像检测方法的检测精度还受到光学衍射极限的限制，使得该方法仅能够对特征尺寸大于检测波长一半的物体清楚成像，对于常用的可见光波段光源，精度仅处于几百纳米量级。另外，在现有技术中还采用散射光收集法实现对半导体中的缺陷进行检测，但是针对待测物是透明膜状结构的情况下，当待测物的相对的两个表面均存在缺陷时，将同时形成散射光，则现有的散射光收集法无法辨别散射信号来自于该透明膜状结构的具体位置，也即，现有的散射光收集法不能得到准确的检测结果。为了解决上述问题，本公开内容所公开的检测系统至少包括：检测光生成单元、信号探测单元、处理单元，其中，信号探测单元所包括的光电探测器可以采用具有较高的采样率的线探测器或光功率计，并且配合能够移动待测物的承载台，与现有的成像检测方法相比，大大提高了检测速度。此外，本专利技术基于接收的信号光的光强来判断缺陷的存在及尺寸，通过噪声控制能够检测到几十纳米量级的缺陷，显著提高了检测精度。另外，基于信号探测单元与承载台或光位移单元的配合，实现了对透明膜状结构的相对的两个表面缺陷形成的散射光的选择性接收。实施例1如图1、图3A以及图3B所示，本文所公开检测系统，所述系统包括：承载台100、检测光生成单元(附图中未示出)、信号探测单元200以及处理单元(附图中未示出)。其中，承载台100被配置为承载待测物300；检测光生成单元被配置为向待测物300发射第一检测光和第二检测光(第一检测光和第二检测光也即图1中的入射光)，其中，待测物300包括相对设置的第一表面310和第二表面320，第一检测光经第一表面310散射形成第一信号光，第二检测光自第一表面310透过待测物300并经第二表面320散射形成第二信号光；信号探测单元200被配置为分别成像式地收集第一信号光或第二信号光，并根据所述第一信号光生成第一检测信息或根据第二信号光生成第二检测信息；处理单元被配置为基于第一检测信息来获取第一表面310的缺陷信息，基于第二检测信息来获取第二表面320的缺陷信息。在本实施例中，在沿第一方向上承载台100的承载面与信号探测单元200之间的距离可调，并且该第一方向与信号探测单元200的光轴不垂直。此外，在本实施例中，检测系统还包括控制单元，该控制单元被配置为控制承载台100与信号探测单元200之间的相对运动。如图1所示，所述检测光的入射方向与待测物300的法线方向之间呈第一角度α，信号探测单元200的法线方向与待测物300的法线方向之间呈第二角度β。在本专利技术中，所述第二角度β的绝对值与所述第一角度α的绝对值不同，也即，信号探测单元200仅接收由待测物300的待测位置所形成的散射光，而不接收由待测物300的待测位置所形成的反射光。如图1、图3A以及图3B所示，信号探测单元200包括：信号光收集器210和光电探测器220。其中，信号光收集器210被配置为分别收集第一信号光和第二信号光；光电探测器220被配置为接收由所述信号光收集器210传送的第一信号光或第二信号光，并生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测系统，其特征在于，所述系统包括：/n检测光生成单元，被配置为向待测物发射第二检测光，其中，所述待测物包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二检测光自所述第一表面透过所述待测物并经所述第二表面散射形成第二信号光；/n信号探测单元，被配置为成像式收集所述第二信号光，并根据所述第二信号光生成第二检测信息；以及/n处理单元，被配置为基于所述第二检测信息来获取所述第二表面的缺陷信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测系统，其特征在于，所述系统包括：
检测光生成单元，被配置为向待测物发射第二检测光，其中，所述待测物包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二检测光自所述第一表面透过所述待测物并经所述第二表面散射形成第二信号光；
信号探测单元，被配置为成像式收集所述第二信号光，并根据所述第二信号光生成第二检测信息；以及
处理单元，被配置为基于所述第二检测信息来获取所述第二表面的缺陷信息。


2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，
所述检测光生成单元还被配置为向所述待测物发射第一检测光，所述第一检测光经所述第一表面散射形成第一信号光；
所述信号探测单元还被配置为成像式收集所述第一信号光，并根据所述第一信号光形成第一检测信息；
所述处理单元还被配置为基于所述第一检测信息获取所述第一表面的缺陷信息。


3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，还包括承载台，所述承载台被配置为承载所述待测物；在沿第一方向上所述承载台的承载面与所述信号探测单元之间的距离可调，所述第一方向与所述信号探测单元的光轴不垂直。


4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元被配置为控制所述承载台与所述信号探测单元之间的相对运动；
所述控制单元进一步被配置为使所述待测物与所述信号探测单元具有第一相对位置，其中，在所述第一相对位置处，所述信号探测单元的感光面位置与所述第一表面的待测位置相互共轭；和/或
所述控制单元进一步被配置为使所述待测物与所述信号探测单元具有第二相对位置，其中，在所述第二相对位置处，所述信号探测单元的感光面位置与所述第二表面的待测位置相互共轭。


5.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
光位移单元，被配置为改变所述第一表面和/或所述第二表面的待测位置的成像位置。


6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述信号探测单元包括：信号光收集器和光电探测器，所述信号光收集器被配置为分别收集所述第一信号光和所述第二信号光，并使所述第一信号光或所述第二信号光经由所述光位移单元汇聚至所述光电探测器。


7.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，
所述光位移单元进一步被配置为使所述信号探测单元在所述光位移单元进出光路时分别收集所述第一信号光和所述第二信号光；或者
所述光位移单元进一步被配置为使所述第一表面和/或所述第二表面的待测位置的成像位置的改变量可调。


8.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述光位移单元包括单个棱镜或双楔棱镜，所述双楔棱镜包括斜边平行设置的第一楔形棱镜和第二楔形棱镜。


9.根据权利要求8所述的检测系统，其特征在于，所述第一楔形棱镜和所述第二楔形棱镜的相对距离可调。


10.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述光位移单元包括光位移片承载单元和位于所述光位移片承载单元的多个光位移片，所述多个光位移片对所述第一信号光或所述第二信号光传播方向的改变量不同，所述光位移片承载单元被配置使不同的光位移片进入光路。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鲁，崔高增，黄有为，王天民，马凯，庞芝亮，
申请(专利权)人：深圳中科飞测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44