CN116183607A - 缺陷自动检测装置及用于缺陷检测的调焦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于缺陷检测的调焦方法，包括：将待测基底置于工件台上并使所述待测基底的中心点处于检测物镜的最佳焦面；垂向测量传感器获取多个采样点的垂向高度；对所述待测基底的所有采样点进行多项式拟合，输出用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效；根据输出的有效采样点数据拟合基底面型，实时调节检测光斑所在基底区域的垂向高度参数，或者实时调节X方向倾斜值、Y方向倾斜值以及垂向高度参数，以使所述待测基底整体置于所述检测物镜的最佳焦面。实现对多层高阶复杂基底面型的垂向控制，提高垂向控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及光刻设备测量技术领域，特别涉及一种缺陷自动检测装置及用于缺陷检测的调焦方法。
背景技术
光刻技术被广泛应用于集成电路制造工艺中。该技术通过光刻系统曝光，将掩模图形转移到光刻胶上。光刻系统最终决定集成电路的特征尺寸，其精度对光刻工艺极其重要。为获得最佳成像效果，在曝光时，涂有光刻胶的基底(如硅片)需置于最佳焦面的高度。然而，由于加工工艺等原因，基底表面并非是理想平面，其表面起伏足以影响光刻机曝光成像的质量。
光学自动检测设备是面向半导体产线应用广泛的一种重要检测设备，用于光刻、电镀、刻蚀等关键工艺步骤的缺陷检测，其可提供缺陷识别、统计、报告等功能，可提高产线对产品缺陷的管控能力，对于提升产线的工艺稳定性、提高产品良率都有着重要的意义。
线阵扫描缺陷检测设备使用线阵时间延时积分(time delay integration,TDI)扫描检测方式，通过高速的大面阵TDI相机实现超高的分辨率和产率。在对准环节，采用扫描对准的方式节约时间。在检查(Review)阶段，Review的方式采用面阵相机Review和线阵TDI相机Review两种类型，根据具体使用工况选择最优方式。在所有过程中使用闭环方式完成实时调焦。闭环实时调焦根据垂向测量传感器测量的结果实时调整工件台的垂向参数，实现最佳焦面的实时闭环控制。
但是，由于基底面型变化较大，光斑的不同部分同一时刻在基底上的不同区域之间的高度不一，或者光斑的同一部分在不同时刻在基底上的不同区域的高度不一，导致仅按照基底上某一时刻的某一区域决定检测过程的最佳焦面，导致拍出的检测图片变糊。另一方面，若直接使用全部采样点进行基底面型拟合，导致采样点中Z向高度值过大或者过小的无效数据也被使用，尤其是后道多层工艺基底检查时，导致需要拟合层的面型差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缺陷自动检测装置及用于缺陷检测的调焦方法，以解决待测基底检测图片变糊以及拟合层的面型差的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于缺陷检测的调焦方法，包括：
将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面；
所述待测基底沿着X方向或Y方向以预定距离运动，垂向测量传感器对所述待测基底的整个基底面型进行测量，获取多个采样点的垂向高度；
对所述待测基底的所有采样点进行多项式拟合，计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差是否小于预设阈值；若拟合残差小于等于预设阈值，则判定采样点的测量数据有效；若拟合残差大于预设阈值，则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效；
根据输出的有效采样点数据拟合基底面型，实时调节检测光斑所在基底区域的垂向高度参数，或者实时调节X方向倾斜值，或者Y方向倾斜值以及垂向高度参数，以使所述待测基底的实时被测基底区域置于所述检测物镜的最佳焦面。
可选的，所述滤波处理，包括：
若拟合残差小于或者等于滤波预设阈值，则判定采样点有效，并记录保存所述采样点数据；
若拟合残差大于滤波预设阈值，则判定采样点无效，并删除所述采样点数据。
可选的，重新对记录保存的有效的采样点进行拟合滤波并判断迭代次数；若迭代次数大于预设次数，则报错提醒，并增加测量采样点；若迭代次数小于或者等于预设次数，则统计有效采样点相对于所有采样点的损失百分比，当损失百分比超过约束百分比时，则报错提醒，并增加测量采样点。
可选的，将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面的步骤中，包括将待测基底置于工件台上并使所述待测基底的中心点处于检测物镜的最佳焦面。
可选的，所述工件台带动所述待测基底沿着X方向或者Y方向以预定距离步进运动。
可选的，根据输出的有效采样点拟合基底面型，通过测量模型计算输出所述基底面型的X方向倾斜量、Y方向倾斜量及拟合残差的波形分布图，并根据拟合结果统计所述垂向高度参数。
可选的，将所述垂向测量传感器的设定值与实时测量值的差值下发至一工件台垂向控制机构，通过所述工件台垂向控制机构实时闭环调整所述工件台的垂向高度。
可选的，用于拟合基底面型的测量数据全部有效之后，对所有有效采样点进行N阶多项式拟合，获得所述所有有效采样点的垂向高度拟合值，其中，N为≥1的整数。
可选的，将所述所有有效采样点的垂向高度拟合值与工件台的初始最佳焦面高度值的差值下发给工件台垂向控制机构，通过所述工件台垂向控制机构调整工件台的垂向高度。
可选的，将所述采样点的垂向高度拟合值与初始最佳焦面高度值的差值下发给光学系统工件台垂向控制机构，通过所述光学系统垂向控制机构调整光学系统的垂向高度。
可选的，判断拟合残差是否小于预设阈值的步骤中，采用所述拟合残差的三倍方差进行判断。
基于同一发明构思，本发明还提供一种缺陷自动检测装置，用于执行上述所述的用于缺陷检测的调焦方法，包括：
工件台，用于承载待测基底；
光学系统，所述光学系统包括检测物镜，用于发出光斑；
垂向测量传感器，用于测量所述待测基底的垂向高度；
调整结构，用于调节所述工件台或所述检测物镜移动；
控制单元，用于接收所述垂向测量传感器测量的采样点数据并对所述待测基底的所有采样点进行多项式拟合，计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差是否小于预设阈值；若拟合残差小于等于预设阈值，则判定采样点的测量数据有效；若拟合残差大于预设阈值，则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效；根据输出的有效采样点数据拟合基底面型，实时调节检测光斑所在基底区域的垂向高度参数，或者实时调节X方向倾斜值，或者Y方向倾斜值以及垂向高度参数，以使所述待测基底的实时被测基底区域置于所述检测物镜的最佳焦面。
可选的，所述调整结构包括：
Rz旋转台，位于所述工件台下方，用于调整所述工件台的倾斜度；
工件台水平向控制机构，位于所述Rz旋转台下方，用于控制所述工件台的X方向的运动和Y方向的运动；
垂向控制机构，所述垂向控制机构用于控制所述工件台或者光学系统进行垂向运动；。
可选的，所述垂向控制机构包括工件台垂向控制机构，位于所述Rz旋转台和所述工件台水平向控制机构之间，所述工件台垂向控制机构用于控制所述工件台进行垂向运动或Rx方向运动以及Ry方向运动。
可选的，所述垂向控制机构包括光学系统垂向控制机构，位于所述垂向测量传感器的下方，所述光学系统垂向控制机构用于控制所述光学系统进行垂向运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种缺陷自动检测装置及用于缺陷检测的调焦方法，通过垂向测量传感器对整个待测基底面型进行测量，获取工件台不同水平向位置的垂向高度，然后计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差是否小于预设阈值，若拟合残差小于预设阈值，则采样点的测量数据有效，若拟合残差大于预设阈值则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型测量的采样点数据全部有效；在线扫描检测过程中，根据输出的有效采样点拟合基底面型，实时调整工件台的垂向执行机构，以使所述待测基底整体置于所述检测物镜的最佳焦面；实现对多层高阶复杂基底面型的垂向控制，提高垂向控制精度，提高像质，有利于加强最终的检出效果，从而能够解决待测基底检测图片变糊以及拟合层的面型差的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的缺陷检测装置结构示意图；
图2是本发明实施例的另一缺陷检测装置结构示意图；
图3是本发明实施例的用于缺陷检测的调焦方法流程图；
图4是本发明实施例的另一用于缺陷检测的调焦方法流程图；
图中，
1-光学系统；2-横梁；3-垂向测量传感器；4-待测基底；5-工件台；6-Rz旋转台；7-工件台垂向控制机构；7a-光学系统垂向控制机构；8-工件台水平向控制机构。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种缺陷自动检测装置及用于缺陷检测的调焦方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本发明实施例的缺陷检测装置结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种缺陷自动检测装置，包括光学系统1、垂向测量传感器3、工件台5、调整结构以及控制单元(图中未示出)。光学系统1用于发出光斑，所述光学系统1中包括检测物镜(图中未示出)。工件台5用于承载待测基底4。垂向测量传感器3例如是固定于横梁2之上，用于测量待测基底4的垂向高度。所述调整结构用于调节所述工件台或所述检测物镜移动，所述调整结构包括Rz旋转台6、工件台垂向控制机构7、工件台水平向控制机构8。Rz旋转台6例如是位于工件台5下方，用于实现工件台5绕Z轴旋转。工件台水平向控制机构8例如是位于Rz旋转台6下方，用于控制工件台5在X方向和Y方向上的运动。工件台垂向控制机构7例如是位于Rz旋转台6和工件台水平向控制机构8之间，所述工件台垂向控制机构7用于控制工件台5进行垂向运动，以调节待测基底4置于最佳焦面；控制单元用于接收所述垂向测量传感器3测量的采样点数据并对所述待测基底的所有采样点进行多项式拟合，计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差是否小于预设阈值；若拟合残差小于等于预设阈值，则判定采样点的测量数据有效；若拟合残差大于预设阈值，则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效；根据输出的有效采样点数据拟合基底面型，实时调节检测光斑所在基底区域的垂向高度参数，或者实时调节X方向倾斜值，或者Y方向倾斜值以及垂向高度参数，以使所述待测基底的实时被测基底区域置于所述检测物镜的最佳焦面。
本实施例采用三角测量法测量待测基底的垂向高度。具体为，垂向测量时，垂向测量传感器3一侧(例如是左侧)发出测量光斑，光斑入射到待测基底4上表面形成反射，另一侧(例如是右侧)接收待测基底4上表面反射的测量光斑，采用本领域技术人员熟知的三角测量原理计算待测基底4的垂向高度。
整个垂向测量过程中，工件台水平向控制机构8执行水平向x方向、y方向运动，同时垂向测量传感器3测量对应的工件台(x，y)的垂向高度z，测量过程中工件台5垂向不需要运动。垂向测量完成，开始进行扫描检测过程。
扫描检测过程中，将垂向测量传感器3中工件台5的设定值与实时测量值的差值下发至工件台垂向控制机构7，再由工件台垂向控制机构7将工件台5的设定值与实时测量值的差值下发至控制单元，实现工件台垂向控制机构7的闭环控制。
图2是本发明实施例的另一缺陷检测装置结构示意图。如图2所示，缺陷自动检测装置中的工件台垂向控制机构7，还可以设置于垂向测量传感器3下方，所述工件台垂向控制机构7用于控制光学系统1进行垂向运动，以调节光学系统1使得待测基底4置于最佳焦面。
图3是本发明实施例的用于缺陷检测的调焦方法流程图。如图3所示，结合图1所示，基于同一发明构思，本实施例还提供一种用于缺陷检测的调焦方法，包括：
步骤S10，将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面；所述待测基底沿着X方向或Y方向以预定距离步进运动，垂向测量传感器对待测基底的整个基底面型进行测量，获取多个采样点(Xi，Yi)的垂向高度Zi。
步骤S20，对所述待测基底的所有采样点(Xi，Yi，Zi)进行多项式拟合。
步骤S30，计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差否小于预设阈值；若拟合残差小于预设阈值，则判定采样点的测量数据有效；若拟合残差大于预设阈值则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效。
步骤S40，根据输出的有效采样点数据拟合基底面型，实时调节检测光斑所在基底区域的X方向倾斜值Rx、Y方向倾斜值Ry、垂向高度Z的参数，以使所述待测基底整体置于所述检测物镜的最佳焦面。
具体的，在步骤S10中，将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面包括将待测基底置于工件台上并使所述待测基底的中心点处于检测物镜的最佳焦面，或者是，当待测基底没有位于检测物镜的最佳焦面时，调整工件台，以使待测基底的中心点处于检测物镜的最佳焦面。待测基底4上载至工件台5后，根据对准模型，计算出基底坐标系wcs相对于工件台坐标系wscs之间的位置关系，基底坐标系中的某点(x_wcs、y_wcs)在工件台坐标系中的某点(x_wscs、y_wscs)的对应关系满足式(1)：
其中，Rw为基底上片旋转角度；Cwx为基底上片x方向平移量；Cwy为基底上片y方向平移量。由此，基底坐标系中各点坐标可对应至工件台不同的运动位置。采样点测量过程中，工件台5分别以一定的步距沿x方向及y方向分别步进nx、ny步，对应待测基底4表面一系列采样点。在各采样点，工件台5的工件台垂向控制机构7将工艺基底4带入光学系统1中的成像物镜的中心坐标点的最佳焦面内，并保持此最佳焦面对应的工件台5的高度Z不变，Rx＝0、Ry＝0，垂向测量传感器3记录工件台(xi，yi)对应的垂向高度zi。
在步骤S20中，根据待测基底4的表面形貌整体连续缓变的特点，对垂向测量传感器3记录的一系列采样点(xi，yi，zi)，采用式(2)即如下多项式面型拟合计算：
n阶拟合公式：
其中，zi是拟合的垂向高度，akl是待测基底面型的第k和第l阶系数，n是模型的阶数，k+l≤n。根据测量过程中垂向测量传感器3记录的一系列采样点(xi，yi，zi)，通过拟合计算可得多项式系数akl。
一阶面型拟合展开式：
zi＝a00+a10*xi+a01*yi (2_1)
二阶面型拟合：
zi＝a00+a20*xi 2+a10*xi+a11*xi*yi+a02*yi 2+a01*yi (2_2)
三阶面型拟合：
zi＝a00+a30*xi 3+a21*xi 2*yi+a20*xi 2+a10*xi+a12*xi*
yi 2+a11*xix*yi+a03*yi 3+a02*yi 2+a01*yi (2_3)
由公式(2)中拟合的待测基底的垂向高度与实测的垂向高度计算拟合残差,拟合残差结果如下：
其中，z是实测垂向高度，
为面型拟合结果，ss为实际拟合残差。
以一阶拟合为例，
ssi＝zi－a00－a10*xi－a01*yi (3_1)
步骤S30中还包括子步骤：
步骤S31，判断拟合残差的三倍方差是否小于或等于预设阈值，若是，则将则认为记录的测量点均有效，进行测量模型结果输出。若否，则执行步骤S22。
在步骤S31中，在进行具体判断时，采用拟合残差的三倍方差进行判断。
步骤S32，对记录的采样点进行拟合滤波，若拟合残差小于或者等于滤波预设阈值，则判断记录的测量点有效，记录保存所述采样点数据，否则，判断记录的测量采样点无效，删除。
步骤S33，进行迭代次数判断，若迭代次数超过预设迭代次数，则报错提醒，并增加测量点数，若迭代次数小于或者等于预设迭代次数，则执行步骤S24。
步骤S34，统计有效采样点相对所有采样点的损失百分比p％，当损失百分比超过约束的百分比时，则报错提醒，并增加采样点数。当损失百分比小于或者等于约束的百分比时，对重新对记录的有效采样点进行拟合滤波直至用于拟合基底面型的测量采样点数据全部有效。
在本实施例中，以一阶为例，统计残差的3倍方差ss1，如果ss1(ssi)≤d，其中，d为设定的预设阈值，则认为记录的测量采样点均有效，进行测量模型结果输出。否则的话，对一阶拟合残差进行d′的阈值滤波，若ssi≤d′，则判断记录的测量采样点有效，记录保存所述采样点，否则，判断记录的测量采样点无效，删除。并进行迭代次数判断，最后统计有效点相对所有测量采样点的损失百分比p％，当超过约束的百分比时，则报错提醒，并增加采样点数。当损失百分比小于或者等于约束的百分比时，对重新对记录的有效采样点进行拟合滤波直至用于拟合基底面型的测量采样点数据全部有效。
在步骤S40中，一阶滤波拟合完成，进行测量模型输出，输出计算的待测基底4的x方向的倾斜值Rx，y方向的倾斜值Ry及拟合残差ssi的波形分布图，设置垂向焦面补偿值作为垂向测量传感器3设定值。在线运行过程中，Z向将垂向测量传感器3中的工件台的设定值与实时测量值的差值下发至工件台垂向控制机构7进行实时闭环调整，x方向的倾斜值Rx，y方向的倾斜值Ry根据滤波拟合的结果作为垂向测量传感器3的设定值下发至工件台垂向控制机构7进行实时调整。
对待测基底4的全片测量获取垂向高度，根据一阶拟合滤波模型的结果，输出拟合残差ssi的波形分布图，根据残差ssi的波形分布图判断不同工艺层的高度差h，在线扫描过程中，设置垂向焦面补偿值作为垂向测量传感器的设定值。实现不同层形貌的观察与测量。
在另一个实施例中，工件台垂向控制机构7，位于工件台5和工件台水平向控制机构8之间，工件台垂向控制机构7用于焦面调节，控制工件台的垂向运动，此时的工件台垂向控制机构7不能控制工件台进行X方向倾斜值Rx和Y方向倾斜值Ry的调节。
图4是本发明实施例的另一用于缺陷检测的调焦方法流程图。如图4所示，本实施例还提供一种用于缺陷检测的调焦方法，包括：
步骤S10，将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面；所述待测基底沿着X方向或Y方向以预定距离步进运动，垂向测量传感器对待测基底的整个基底面型进行测量，获取一系列采样点(Xi，Yi)的垂向高度Zi。
在步骤S10中，将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面包括将待测基底置于工件台上并使所述待测基底的中心点处于检测物镜的最佳焦面，或者是，当待测基底没有位于检测物镜的最佳焦面时，调整工件台，以使待测基底的中心点处于检测物镜的最佳焦面。
步骤S20，对所述待测基底的所有采样点(Xi，Yi，Zi)进行多项式拟合。
步骤S30，计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差是否小于预设阈值，若拟合残差小于预设阈值，则采样点的测量数据有效，若拟合残差大于预设阈值则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效。
在步骤S30中，在进行具体判断时，采用拟合残差的三倍方差进行判断。
步骤S40a，根据输出的有效采样点数据进行多项式拟合，实时调节检测光斑所在基底区域的垂向高度Z的参数，以使所述待测基底整体置于所述检测物镜的最佳焦面。
在步骤S40a中，本实施例中，以一阶为例，一阶滤波拟合完成，统计所有有效采样点，对所有有效采样点进行如下的N阶多项式拟合：
其中，Ci,(m_i)为系数，解出N阶多项式的系数C，m，N为多项式的阶数。
任意一个控制采样点水平坐标(x0，y0)代入上述拟合的多项式即得到该控制采样点的垂向高度拟合值为：
下发给工件台5的工件台垂向控制机构7的高度设定值为：
Z_set0＝ Zfit0 _BF_Z (6)
其中，BF_Z为最佳焦面高度值，Z_set0即为下发给工件台5的垂向执行机构7的设定值，Zfit0为控制采样点的垂向高度拟合值。
在另一个实施例中，光学系统垂向控制机构7，位于垂向测量传感器3的下方，用于焦面调节，控制自动调焦的光学系统1的垂向运动，也就是说，此时的光学系统垂向控制机构7用于控制光学系统的Z向运动。
如图2和图4所示，以光学系统1中的成像镜头为垂向运动执行机构的缺陷检测装置，本实施例还提供一种用于缺陷检测的调焦方法，包括：
步骤S10，将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面；所述待测基底沿着X方向或Y方向以预定距离步进运动，垂向测量传感器对待测基底的整个基底面型进行测量，获取一系列采样点(Xi，Yi)的垂向高度Zi。
在步骤S10中，将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面包括将待测基底置于工件台上并使所述待测基底的中心点处于检测物镜的最佳焦面，或者是，当待测基底没有位于检测物镜的最佳焦面时，调整工件台，以使待测基底的中心点处于检测物镜的最佳焦面。
步骤S20，对所述待测基底的所有采样点(Xi，Yi，Zi)进行多项式拟合。
步骤S30，计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差是否小于预设阈值，若拟合残差小于预设阈值，则采样点的测量数据有效，若拟合残差大于预设阈值则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效。
在步骤S30中，在进行具体判断时，采用拟合残差的三倍方差进行判断。
步骤S40b，根据输出的有效采样点数据进行多项式拟合，实时调节光学系统的垂向高度Z的参数，以使所述待测基底整体置于所述检测物镜的最佳焦面。
在步骤S40b中，一阶滤波拟合完成，统计所有有效采样点，对所有有效采样点进行如下的N阶多项式拟合：
其中，Ci,(m_i)为系数，解出N阶多项式的系数C，m，N为多项式的阶数。
任意一个控制采样点水平坐标(x0，y0)代入上述拟合的多项式即得到该控制采样点的垂向高度拟合值为：
下发给光学系统1的工件台垂向控制机构7的高度设定值：
Z_set0_lens＝Zfit0_BF_Z_len s (7)
其中，BF_Z_lens为定义在光学系统1的垂向执行机构7的最佳焦面的高度值，Z_set0_lens为下发给光学系统1的垂向执行机构7的设定值。
综上可见，在本发明实施例提供的缺陷自动检测装置及用于缺陷检测的调焦方法，通过垂向测量传感器对整个待测基底面型进行测量，获取工件台不同水平向位置的垂向高度；计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差是否小于预设阈值，若拟合残差小于预设阈值，则采样点的测量数据有效，若拟合残差大于预设阈值则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效；在线扫描检测过程中，根据输出的有效采样点数据拟合基底面型，实时调整工件台的垂向执行机构，以使所述待测基底整体置于所述检测物镜的最佳焦面；实现对多层高阶复杂基底面型的垂向控制，提高垂向控制精度，提高像质，提高最终的检出效果；从而能够解决待测基底检测图片变糊以及拟合层的面型差的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (15)
1.一种用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，包括：
将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面；
所述待测基底沿着X方向或Y方向以预定距离运动，垂向测量传感器对所述待测基底的整个基底面型进行测量，获取多个采样点的垂向高度；
对所述待测基底的所有采样点进行多项式拟合，计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差是否小于预设阈值；若拟合残差小于等于预设阈值，则判定采样点的测量数据有效；若拟合残差大于预设阈值，则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效；
根据输出的有效采样点数据拟合基底面型，实时调节检测光斑所在基底区域的垂向高度参数，或者实时调节X方向倾斜值，或者Y方向倾斜值以及垂向高度参数，以使所述待测基底的实时被测基底区域置于所述检测物镜的最佳焦面。
2.如权利要求1所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，所述滤波处理，包括：
若拟合残差小于或者等于滤波预设阈值，则判定采样点有效，并记录保存所述采样点数据；
若拟合残差大于滤波预设阈值，则判定采样点无效，并删除所述采样点数据。
3.如权利要求2所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，重新对记录保存的有效的采样点进行拟合滤波并判断迭代次数；
若迭代次数大于预设次数，则报错提醒，并增加测量采样点；
若迭代次数小于或者等于预设次数，则统计有效采样点相对于所有采样点的损失百分比，当损失百分比超过约束百分比时，则报错提醒，并增加测量采样点。
4.如权利要求1所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，将待测基底置于距检测物镜预定距离的平面的步骤中，包括将待测基底置于工件台上并使所述待测基底的中心点处于检测物镜的最佳焦面。
5.如权利要求4所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，所述工件台带动所述待测基底沿着X方向或者Y方向以预定距离步进运动。
6.如权利要求5所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，根据输出的有效采样点拟合基底面型，通过测量模型计算输出所述基底面型的X方向倾斜值、Y方向倾斜值及拟合残差的波形分布图，并根据拟合结果统计所述垂向高度参数。
7.如权利要求6所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，将所述垂向测量传感器的设定值与实时测量值的差值下发至一工件台垂向控制机构，通过所述工件台垂向控制机构实时闭环调整所述工件台的垂向高度。
8.如权利要求7所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，将所述所有有效采样点的垂向高度拟合值与工件台的初始最佳焦面高度值的差值下发给工件台垂向控制机构，通过所述工件台垂向控制机构调整所述工件台的垂向高度。
9.如权利要求7所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，将所述采样点的垂向高度拟合值与初始最佳焦面高度值的差值下发给光学系统垂向控制机构，通过所述光学系统垂向控制机构调整光学系统的垂向高度。
10.如权利要求1所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，用于拟合基底面型的测量数据全部有效之后，对所有有效采样点进行N阶多项式拟合，获得所述所有有效采样点的垂向高度拟合值，其中，N为≥1的整数。
11.如权利要求1所述的用于缺陷检测的调焦方法，其特征在于，判断拟合残差是否小于预设阈值的步骤中，采用所述拟合残差的三倍方差进行判断。
12.一种缺陷自动检测装置，其特征在于，用于执行如权利要求1-11任一项所述的用于缺陷检测的调焦方法，包括：
工件台，用于承载待测基底；
光学系统，所述光学系统包括检测物镜，用于发出光斑；
垂向测量传感器，用于测量所述待测基底的垂向高度；
调整结构，用于调节所述工件台或所述检测物镜移动；
控制单元，用于接收所述垂向测量传感器测量的采样点数据并对所述待测基底的所有采样点进行多项式拟合，计算采样点的垂向高度与拟合的基底面型相同位置处垂向高度的拟合残差并判断拟合残差是否小于预设阈值；若拟合残差小于等于预设阈值，则判定采样点的测量数据有效；若拟合残差大于预设阈值，则进行滤波处理且迭代判断直至用于拟合基底面型的测量的所有采样点数据全部有效；根据输出的有效采样点数据拟合基底面型，实时调节检测光斑所在基底区域的垂向高度参数，或者实时调节X方向倾斜值，或者Y方向倾斜值以及垂向高度参数，以使所述待测基底的实时被测基底区域置于所述检测物镜的最佳焦面。
13.如权利要求12所述的缺陷自动检测装置，其特征在于，所述调整结构包括：
Rz旋转台，位于所述工件台下方，用于实现工件台绕Z轴旋转；
工件台水平向控制机构，位于所述Rz旋转台下方，用于控制所述工件台的X方向的运动和Y方向的运动；
垂向控制机构，所述垂向控制机构用于控制所述工件台或者光学系统进行垂向运动或Rx方向运动以及Ry方向运动。
14.如权利要求12所述的缺陷自动检测装置，其特征在于，所述垂向控制机构包括工件台垂向控制机构，位于所述Rz旋转台和所述工件台水平向控制机构之间，所述工件台垂向控制机构用于控制所述工件台进行垂向运动。
15.如权利要求12所述的缺陷自动检测装置，其特征在于，所述垂向控制机构包括光学系统垂向控制机构，位于所述垂向测量传感器的下方，所述光学系统垂向控制机构用于控制所述光学系统进行垂向运动。
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| CN116754565A (zh) * | 2023-08-04 | 2023-09-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种光学元件全口径表面微缺陷光致荧光检测用自动对焦检测方法 |
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