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CN118566121A - 一种检测方法、系统、终端设备以及存储介质 - Google Patents

一种检测方法、系统、终端设备以及存储介质 Download PDF

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CN118566121A
CN118566121A CN202310233632.1A CN202310233632A CN118566121A CN 118566121 A CN118566121 A CN 118566121A CN 202310233632 A CN202310233632 A CN 202310233632A CN 118566121 A CN118566121 A CN 118566121A
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CN
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area
light source
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Application number
CN202310233632.1A
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陈鲁
刘伟龙
辛自强
许理北
张龙
黄有为
张嵩
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Shenzhen Zhongke Feice Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Zhongke Feice Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Abstract

一种检测方法、系统、终端设备以及存储介质，方法包括：获取面阵探测器的探测参数，探测参数包括曝光时间；控制面阵探测器对待测区域进行图像采集，其中，在面阵探测器对待测区域进行一次图像采集的过程中，控制探测光源提供一次照明，探测光源的一次照明时间小于曝光时间。本申请通过控制探测光源的照明时间，探测光源的一次照明时间小于面阵探测器的曝光时间，在保证面阵探测器拍摄一张图像时间中，通过只有较短的照明时间，避免出现长时间曝光导致的拖影问题。

Description

一种检测方法、系统、终端设备以及存储介质
技术领域
本发明涉及自动检测技术领域，具体涉及一种检测方法、系统、终端设备以及存储介质。
背景技术
在检测技术领域中，对待测件(如晶圆、面板、玻璃等平面产品)的待测区域(包括表面以及边缘)进行的边缘进行缺陷检测，例如是进行崩边检测，一般采用面阵探测器对边缘进行连续的图像采集，再将多个子图像拼接后得到待测区域整个区域的图像。
为了实现连续的自动化图像采集，待测件与面阵探测器之间相对运动，探测器按照预设的频率进行图像采集。
在相对运动速度较高的图像采集中，往往出现图像拖影的问题，影响图像的采集质量，对后续自动化检测影响较大。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是相对运动速度较高的图像采集中，出现图像拖影的问题。
根据第一方面，一种实施例中提供一种检测方法，应用于检测系统，检测系统包括探测光源、面阵探测器以及运动机构，探测光源被配置为对待测件的待测区域进行照明，面阵探测器被配置为采集待测区域的图像，运动机构被配置为驱动待测件与面阵探测器之间发生相对运动，以使得待测件的所有待测区域被面阵探测器遍历；
方法包括：
获取面阵探测器的探测参数，探测参数包括曝光时间；
控制面阵探测器对待测区域进行图像采集，其中，在面阵探测器对待测区域进行一次图像采集的过程中，控制探测光源提供一次照明，探测光源的一次照明时间小于曝光时间。
根据第二方面，一种实施例中提供一种检测系统，包括：探测光源、面阵探测器、运动机构以及处理模块；
探测光源被配置为对待测件的待测区域进行照明；
面阵探测器被配置为采集待测区域的图像；
运动机构被配置为驱动待测件与面阵探测器之间发生相对运动，以使得待测件的所有待测区域被面阵探测器遍历；
处理模块被配置为获取面阵探测器的探测参数，探测参数包括曝光时间；控制面阵探测器对待测区域进行图像采集，其中，在面阵探测器对待测区域进行一次图像采集的过程中，控制探测光源提供一次照明，探测光源的一次照明时间小于曝光时间。
根据第三方面，一种实施例中提供一种终端设备，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于通过执行所述存储器存储的程序以实现如第一方面所描述的方法。
根据第四方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，介质上存储有程序，程序能够被处理器执行以实现如第一方面所描述的方法。
依据上述实施例的检测方法、系统、终端设备以及存储介质，通过控制探测光源的照明时间，探测光源的一次照明时间小于面阵探测器的曝光时间，在保证面阵探测器拍摄一张图像时间中，通过只有较短的照明时间，避免出现长时间曝光导致的拖影问题。
附图说明
图1为本申请一种实施例提供的检测系统的结构示意图(一)；
图2为本申请一种实施例提供的检测系统的结构示意图(二)；
图3为本申请一种实施例提供的检测系统的结构示意图(三)；
图4为本申请一种实施例提供的检测方法的流程图；
图5为本申请一种实施例提供的曝光时间与照明时间的示意图。
附图标记：1-镜头；2-面阵探测器；3-分光棱镜；4-探测光源；5-待测件；6-运动机构；7-处理模块。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
以晶圆为例等待测件，待测件具有正面、背面以及边缘侧面的等多个表面待测区域需要进行缺陷检测，不同待测区域的检测标准以及检测方式对应不同。例如晶圆的正面的中心区域与边缘区域各自需要检测的缺陷类型也不同，在本申请中，晶圆的边缘区域可以包括晶圆正面的边缘以及侧面。
在晶圆制造厂和FAB厂里，设备的使用不当或者运输问题，造成晶圆崩边或者崩裂，继而影响下一步制造环节，因此需要对晶圆崩边进行检测。当发生崩边缺陷时，可以在晶圆的正面或背面观察到，或者从侧面也可以观察到。为了提高检测效率，在待测件相对于面阵探测器发生相对运动的状态下，连续获取图像实现待测区域的完整扫描，随后进行崩边检测，并计算得到崩边缺陷的大致尺寸。
申请人研究发现，在现有的持续光源下，探测器获取的图像存在模糊的现象，也就是存在图像拖影问题，这种时候崩边缺陷的边界难以获得清晰的边界，影响检测崩边的精确性。
申请人对上述现象进行研究分析，发现这是由于持续光源长时间照明，导致探测器曝光时间过长，待测件为高速运动状态，拍摄的图片就会出现上述的拖影问题。申请人通过实验发现，在降低的运动速度下，过长的曝光时间会出现拖影问题；在较短的曝光时间下，过高的运动速度也会出现拖影问题。基于上述研究发现的技术问题存在的原因，本申请提供一种采用频闪光源与面阵探测器配合工作的检测系统以及算法，通过控制频闪光源的照明时间与面阵探测器的曝光时间，至少能解决上述由于曝光时间过长导致的拖影问题，使得面阵探测器获得的图像不会出现拖影问题，保证检测的精确度。
如图1与图2所示，本申请实施例提供一种检测系统，系统可以包括探测光源4、面阵探测器2、运动机构6以及处理模块7。在本申请实施例中，以晶圆为待测件5，待检测区域为晶圆的边缘(正面的边缘或背面的边缘或边缘侧面)为例进行说明，当然待测区域也可以是晶圆的正面或背面。
探测光源4被配置为对待测件5的待测区域进行照明。
面阵探测器2被配置为采集待测区域的图像。
运动机构6被配置为驱动待测件5与面阵探测器2之间发生相对运动，以使得待测件5的所有待测区域被面阵探测器2遍历。
处理模块7被配置为获取面阵探测器2的探测参数，探测参数包括曝光时间；控制面阵探测器2对待测区域进行图像采集，其中，在面阵探测器2对待测区域进行一次图像采集的过程中，控制探测光源4提供一次照明，探测光源4的一次照明时间小于曝光时间。
一些实施例中，当待测件5为晶圆时，运动机构6可以为晶圆承载装置，晶圆承载装置可以驱动晶圆沿晶圆中心转动，面阵探测器2可以相对于晶圆承载装置静止，晶圆的边缘被面阵探测器2遍历，拍摄得到多张图像。一些实施例中，检测系统可以设置一个或多个面阵探测器2，当具有多个面阵探测器2时，多个面阵探测器2同时进行拍摄。对于同一个面阵探测器2而言，处理模块7控制探测器在一次照明过程中拍摄一次图像，面阵探测器2的单次曝光时间大于探测光源4的单次照明时间。
以一个面阵探测器2拍摄6张图像能完全覆盖晶圆的边缘为例说明，假设晶圆转动一周需要6秒，这就需要面阵探测器2每间隔1秒拍摄一次边缘。当次曝光时间为0.1S时，探测光源4提供小于0.1S的照明。
一些实施例中，探测光源4可以为频闪光源，其可以在时序控制信号下，按照设定的频率控制发光元件发光与关闭，提供频闪照明。在其他实施例中，探测光源4可以为持续照明的方式，发光元件持续照明，通过快门、光阑等结构按照设定的频率对光线进行阻挡，以提供频闪照明。结合晶圆的检测工序，由于晶圆承载装置驱动晶圆转动，因此面阵探测器2需要按照对应的频率获取多张图像，也就是说，探测光源4可以对应为通过相同频率的频闪照明，避免出现照明提前或延后的问题。
当然，运动机构6可以是驱动待测件5不匀速运动，在运动到指定位置后，处理模块7才开始控制探测光源4以及面阵探测器2工作，面阵探测器2的单次曝光时间大于探测光源4的单次照明时间，以及曝光时间与照明之间存在重叠，即可保证解决上述拖影问题。需要说明的是，本申请实施例中描述的曝光时间为探测器/相机拍摄一次的曝光时间，同理，照明时间对应为一次拍摄过程中的照明的时间，并未整个检测工序的照明时间或曝光时间。
本申请并不限制探测光源4、运动机构6以及面阵探测器2的具体硬件形式，凡是能实现上述功能的硬件系统均是本申请需要保护的范围。
例如，如图2所示，检测系统可以包括光学组件，例如是光学组件可以包括分光棱镜3以及镜头1。其中，探测光源4发射的光线可以垂直待测件5的表面，并穿过分光棱镜3后照射在待测件5的待测区域上，待测件5将光线进行反射，反射光传播至分光棱镜3被反射至面阵探测器2，面阵探测器2与分光棱镜3之间可以设置镜头1。同时，通过分光棱镜3，可以实现对探测器的同轴照明，提高了机器视觉的准确性和重现性。又例如，如图3所示，还可以调整检测光线的发射角度，以关于待测件5表面对称的方式布置探测光源4以及面阵探测器2，检测光线直接进待测件5的表面反射至面阵探测器2。
本申请实施例还提供一种检测方法，应用于上述实施例描述的检测系统，检测系统可以包括探测光源4、面阵探测器2以及运动机构6，探测光源4被配置为对待测件5的待测区域进行照明，面阵探测器2被配置为采集待测区域的图像，运动机构6被配置为驱动待测件5与面阵探测器2之间发生相对运动，以使得待测件5的所有待测区域被面阵探测器2遍历。
下面就检测系统进行检测方法的具体过程进行阐述，如图4所示，检测方法可以包括如下步骤：
步骤1、获取面阵探测器2的探测参数，探测参数可以包括曝光时间。
步骤2、控制面阵探测器2对待测区域进行图像采集，其中，在面阵探测器2对待测区域进行一次图像采集的过程中，控制探测光源4提供一次照明，探测光源4的一次照明时间小于曝光时间。
一些实施例中，为了保证曝光时间与照明时间具有重叠部分，基于照明时间短，上述步骤2中，控制探测光源4提供一次照明，可以包括：
获取面阵探测器2的输出信号，确定面阵探测器2正常工作并开始采集图像；触发探测光源4工作，控制探测光源4提供一次照明。获取面阵探测器2的输出信号，一方面保证面阵探测器2是处于正常工作的状态；另一方面可以保证探测光源4提供的照明能处于面阵探测器2的曝光时间内，以确保面阵探测器2可以对待测区域进行图像获取，避免出现先照明后拍摄的异常情况。
一些实施例中，为了完成对处于运动状态的待测件5的拍摄，进一步防止出现拖影问题，需要保证待测件5的相对运动速度不能过高，探测参数还可以包括像元尺寸；上述步骤2中，控制面阵探测器2对待测区域进行图像采集，可以包括：
步骤210、根据曝光时间、照明时间以及像元尺寸，确定待测件5与面阵探测器2之间的相对运动速度的第一最大值。需要说明的是，第一最大值是在一次受光时间内的相对运动速度的最大值。
一些实施例中，可以依据以下公式确定待测件5与面阵探测器2之间的相对运动速度的第一最大值。
Vmax＝P÷n÷t1。n可以为正数，例如是n＝3。
其中，Vmax为第一最大值；P为面阵探测器2的像元尺寸；t1为面阵探测器2的受光时间。受光时间为曝光时间与照明时间重叠的部分，可见受光时间的最大值为照明时间。当待测件5为晶圆时，待测件5的第一速度V为晶圆边缘转动的线速度。可以理解为，对于一个像元来说，当运动速度不大于上述Vmax，就可以保证拖影不超过一个像元的1/3，形成的图像基本不能观察到拖影问题。
例如，在实际检测工序中，第一最大值可以为600mm/S，面阵探测器2的曝光时间可以为40微秒，频闪光源的照明时间为0.1微秒。对应的受光时间t1可以为0.1微秒。
申请人研究发现，在固定像元尺寸的探测器以及固定的受光时间下，不出现拖影的时候，待测件5的运动速度存在上限。由于探测器完成图像获取，必然需要一定的受光时间，也就是说受光时间存在最小值，而待测件5的相对运动速度存在最大值。
步骤220、控制待测件5以第一速度相对于面阵探测器2运动，并控制面阵探测器2对待测区域进行图像采集，第一速度小于或等于第一最大值。通过上述的方式，可以确保当前待测件5被成像的时候的相对运动速度不会超过阈值，可以避免由于高速运动带来的拖影问题。
一些实施例中，在对待测区域进行图像采集之前，方法还可以包括：
步骤221、获取待测区域的尺寸以及面阵探测器2的成像尺寸，确定面阵探测器2需要成像的数量的第一最小值。例如，面阵探测器2沿晶圆切向的尺寸是L，镜头1的倍率是X，那需要拍摄的面阵照片的数量N。
N＝C×X/L，其中，C为晶圆边缘的周长，也就是待测区域的最大尺寸。例如是最少需要获取6张图像。显然，不同尺寸的待测件5，以及不同成像尺寸的探测器，完成拍摄需要的图像数量并不相同，也就是需要在规定的拍摄时间内，保证探测器的采集频率满足工序的效率要求。
步骤222、根据待测件5的预设检测时间以及第一最小值，得到面阵探测器2单次采集的时间的第二最大值。例如，晶圆转动一圈为6秒，那么对应的预设检测时间为6S，需要一个面阵探测器2获取6张图像，那么单次采集的时间的第二最大值为6S/6张＝1秒/张。
步骤223、确定第二最大值大于或等于曝光时间，控制待测件5以第一速度相对于面阵探测器2运动，并控制面阵探测器2对待测区域进行图像采集。当曝光时间小于面阵探测器2单次采集的时间的第二最大值时，才能保证采用本申请的检测方法，并不需要影响检测效率，在保证检测效率的前提下，也解决了拖影问题。需要说明的是，上述实施例是在兼顾检测效率前提下对探测器的采集频率进行限制，并不是对本申请提供检测方法进行限制。显而易见的是，若采集到的图像都存在拖影问题，那再高的检测速度也是没用的，并不能精确检测出崩边等缺陷问题。也就是说，在必要的时候，可以根据实际曝光时间来设置面阵探测器2单次采集的时间的第二最大值，保证每次采集的图像均不存在拖影问题，即使整体检测时间变长，但是基于检测精确度的提高，整体的检测效率也是提高的。
一些实施例中，待测件5可以为圆形，例如是晶圆，待测件5在被检测时，绕自身圆心转动，以使得待测件5相对于面阵探测器2发生相对运动，待测件5的边缘为待测区域，第一速度为待测件5边缘的线速度。另一些实施例中，待测件5为多边形，例如是玻璃面板，四边形，待测件5的边缘为待测区域，待测件5沿边缘的方向与面阵探测器2发生相对运动。本领域技术人员可以根据待测件的实际外形，调整待测件5的运动方式。
一些实施例中，如图5所示，面阵探测器2的采集频率与探测光源4的照明频率可以相同。也就是说，探测器曝光时序与光源照明时序相同。确保在每拍摄一张面阵照片的时候频闪光源只能有一次照明，否则探测器的拍摄不会稳定进行。面阵探测器2的采集频率也可以理解为曝光时序。
本申请实施例提供的检测方法、系统、终端设备以及存储介质，通过控制探测光源4的照明时间，探测光源4的一次照明时间小于面阵探测器2的曝光时间，在保证面阵探测器2拍摄一张图像时间中，通过只有较短的照明时间，避免出现长时间曝光导致的拖影问题。
同时本申请的一些实施例中，通过面阵探测器2的像元尺寸以及一次拍摄的受光时间，可以确定待测件5相对运动速度的最大值，采用合理的运动速度控制待测件运动，避免高速运动带来的拖影问题。
本申请提供的检测方法，通过终端设备来实现，终端设备可包括存储器与处理器。例如，终端设备可以是计算机、服务器等具有运算、数据处理能力的设备。
存储器，用于存储程序。处理器，用于通过执行所述存储器存储的程序以实现如上述实施例所描述的检测方法。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
本文参照了各种示范实施例进行说明。然而，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本文范围的情况下，可以对示范性实施例做出改变和修正。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件，可以根据特定的应用或考虑与系统的操作相关联的任何数量的成本函数以不同的方式实现(例如一个或多个步骤可以被删除、修改或结合到其他步骤中)。
虽然在各种实施例中已经示出了本文的原理，但是许多特别适用于特定环境和操作要求的结构、布置、比例、元件、材料和部件的修改可以在不脱离本披露的原则和范围内使用。以上修改和其他改变或修正将被包含在本文的范围之内。
前述具体说明已参照各种实施例进行了描述。然而，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本披露的范围的情况下进行各种修正和改变。因此，对于本披露的考虑将是说明性的而非限制性的意义上的，并且所有这些修改都将被包含在其范围内。同样，有关于各种实施例的优点、其他优点和问题的解决方案已如上所述。然而，益处、优点、问题的解决方案以及任何能产生这些的要素，或使其变得更明确的解决方案都不应被解释为关键的、必需的或必要的。本文中所用的术语“包括”和其任何其他变体，皆属于非排他性包含，这样包括要素列表的过程、方法、文章或设备不仅包括这些要素，还包括未明确列出的或不属于该过程、方法、系统、文章或设备的其他要素。此外，本文中所使用的术语“耦合”和其任何其他变体都是指物理连接、电连接、磁连接、光连接、通信连接、功能连接和/或任何其他连接。
具有本领域技术的人将认识到，在不脱离本发明的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节进行许多改变。因此，本发明的范围应仅由权利要求确定。

Claims (11)

1.一种检测方法，其特征在于，应用于检测系统，所述检测系统包括探测光源、面阵探测器以及运动机构，所述探测光源被配置为对待测件的待测区域进行照明，所述面阵探测器被配置为采集所述待测区域的图像，所述运动机构被配置为驱动所述待测件与所述面阵探测器之间发生相对运动，以使得所述待测件的所有待测区域被所述面阵探测器遍历；
所述方法包括：
获取所述面阵探测器的探测参数，所述探测参数包括曝光时间；
控制所述面阵探测器对所述待测区域进行图像采集，其中，在所述面阵探测器对所述待测区域进行一次图像采集的过程中，控制所述探测光源提供一次照明，所述探测光源的一次照明时间小于所述曝光时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测参数还包括像元尺寸；
控制所述面阵探测器对所述待测区域进行图像采集，包括：
根据所述曝光时间、照明时间以及像元尺寸，确定所述待测件与所述面阵探测器之间的相对运动速度的第一最大值；
控制所述待测件以第一速度相对于所述面阵探测器运动，并控制所述面阵探测器对所述待测区域进行图像采集，所述第一速度小于或等于所述第一最大值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在对所述待测区域进行图像采集之前，所述方法还包括：
获取所述待测区域的尺寸以及所述面阵探测器的成像尺寸，确定所述面阵探测器需要成像的数量的第一最小值；
根据所述待测件的预设检测时间以及所述第一最小值，得到所述面阵探测器单次采集的时间的第二最大值；
确定所述第二最大值大于或等于所述曝光时间，控制所述待测件以第一速度相对于所述面阵探测器运动，并控制所述面阵探测器对所述待测区域进行图像采集。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，依据以下公式确定所述待测件与所述面阵探测器之间的相对运动速度的第一最大值；
Vmax＝P÷3÷t1；
其中，Vmax为第一最大值；P为所述面阵探测器的像元尺寸；t1为所述面阵探测器的受光时间。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待测件为圆形，所述待测件在被检测时，绕自身圆心转动，以使得所述待测件相对于所述面阵探测器发生相对运动，所述待测件的边缘为所述待测区域，所述第一速度为所述待测件边缘的线速度；
或，所述待测件为多边形，所述待测件的边缘为所述待测区域，所述待测件沿边缘的方向与所述面阵探测器发生相对运动。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述待测件为晶圆，晶圆的边缘为所述待测区域。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述面阵探测器的采集频率与所述探测光源的照明频率相同。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述探测光源提供一次照明，包括：
获取所述面阵探测器的输出信号，确定所述面阵探测器正常工作并开始采集图像；触发所述探测光源工作，控制所述探测光源提供一次照明。
9.一种检测系统，其特征在于，包括：探测光源、面阵探测器、运动机构以及处理模块；
所述探测光源被配置为对待测件的待测区域进行照明；
所述面阵探测器被配置为采集所述待测区域的图像；
所述运动机构被配置为驱动所述待测件与所述面阵探测器之间发生相对运动，以使得所述待测件的所有待测区域被所述面阵探测器遍历；
所述处理模块被配置为获取所述面阵探测器的探测参数，所述探测参数包括曝光时间；控制所述面阵探测器对所述待测区域进行图像采集，其中，在所述面阵探测器对所述待测区域进行一次图像采集的过程中，控制所述探测光源提供一次照明，所述探测光源的一次照明时间小于所述曝光时间。
10.一种终端设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于通过执行所述存储器存储的程序以实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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