CN119996830B - 寻焦方法、半导体的检测方法、检测设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种寻焦方法、半导体的检测方法、检测设备及存储介质，属于半导体检测技术领域。所述方法包括：控制承载有参考物与待测物的载物台与物镜在垂直方向相对运动，使得载物台上所承载的参考物与物镜在垂直方向上依次处于多个不同的高度距离；其中，该载物台具有第一承载区域和第二承载区域。在每个高度距离时，控制对该载物台上的参考物进行拍摄，得到参考物在每个高度距离时的参考图像。基于该参考物在多个不同的高度距离时的参考图像，确定目标高度距离，目标高度距离用于确定对待测物进行扫描时载物台或待测物与物镜之间初始的高度距离。本申请通过引入参考物，能够提高确定出的目标高度距离的准确性。

Description

寻焦方法、半导体的检测方法、检测设备及存储介质

技术领域

本申请涉及半导体检测技术领域，具体涉及一种寻焦方法、半导体的检测方法、检测设备及存储介质。

背景技术

在对半导体进行检测时，最佳物面位置容易受环境因素的影响导致焦面漂移，如果不进行校正，可能会降低成像质量，影响缺陷检测的精度与稳定性。因此，为保证测片过程中得到的图像质量保持在最佳状态，需在每次测片前，准确评估当前物镜成像的最佳物距。但是对于暗场检测系统，其在对焦过程中往往会受到物方结构的影响，也就是说，暗场检测系统对有周期性结构的物体进行成像时，在对焦过程中会形成一系列清晰的周期性图像，从而对最佳物距的判断产生干扰。此外，图形晶圆表面图案通常具有不可预知的结构起伏，如果以图形晶圆的未知图形为物面进行对焦，也会导致对焦偏离最佳成像物距。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本申请提供了一种寻焦方法、半导体的检测方法、检测设备及存储介质，通过引入参考物，能够提高确定出的目标高度距离的准确性，从而进行准确地寻焦。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种寻焦方法，所述方法包括：

控制承载有参考物与待测物的载物台与物镜在垂直方向相对运动，使得所述载物台上所承载的参考物与所述物镜在垂直方向上依次处于多个不同的高度距离；其中，所述载物台具有第一承载区域和第二承载区域，所述第一承载区域用于承载所述待测物，所述第二承载区域用于承载所述参考物；

在每个高度距离时，控制对所述载物台上的所述参考物进行拍摄，得到所述参考物在每个高度距离时的参考图像；

基于所述参考物在多个不同的所述高度距离时的参考图像，确定目标高度距离，所述目标高度距离用于确定对所述待测物进行扫描时所述载物台或所述待测物与所述物镜之间初始的高度距离。

可选地，所述基于所述参考物在多个不同的所述高度距离时的参考图像，确定目标高度距离之后，所述方法还包括：

控制所述载物台根据所述目标高度距离在垂直方向上移动至相应的高度，获取所述载物台在该高度下时所述参考物的上表面的高度值作为目标高度值，所述目标高度值用于指示所述待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面需要处于的高度值。

可选地，所述基于所述参考物在多个不同的所述高度距离时的参考图像，确定目标高度距离包括：

对于多个所述参考图像中的每个参考图像：确定所述参考图像中的多个关注区域；确定多个所述关注区域分别对应的区域能量集中值；基于多个所述区域能量集中值，确定所述参考图像对应的图像能量集中值；

基于多个所述参考图像分别对应的图像能量集中值、多个所述参考图像分别对应的高度距离，确定所述目标高度距离。

可选地，所述基于多个所述区域能量集中值，确定所述参考图像对应的图像能量集中值包括：

将多个所述区域能量集中值的平均值作为所述参考图像对应的图像能量集中值。

可选地，所述基于多个所述参考图像分别对应的图像能量集中值、多个所述参考图像分别对应的高度距离，确定所述目标高度距离包括：

根据多个所述图像能量集中值、多个所述参考图像分别对应的高度距离，得到参考曲线图；

将所述参考曲线图中最大的所述图像能量集中值对应的高度距离确定为所述目标高度距离。

可选地，所述确定多个所述关注区域分别对应的区域能量集中值包括：

对于多个所述关注区域中的每一个关注区域：

确定所述关注区域中的中心像素，所述中心像素为所述关注区域中灰度值最大的像素；

以所述中心像素为中心，确定所述关注区域中的第一子区域、第二子区域和第三子区域，所述第一子区域位于所述中心像素的外围，所述第二子区域位于所述第一子区域的外围，所述第三子区域为所述关注区域中位于所述第二子区域外围的其他区域；

基于所述第一子区域、所述第二子区域和所述第三子区域，确定相应的区域能量集中值。

可选地，所述基于所述第一子区域、所述第二子区域和所述第三子区域，确定相应的区域能量集中值包括：

基于所述第二子区域中的像素和所述第三子区域中的像素，确定平均噪声；

确定所述第一子区域中的多个灰度像素，所述多个灰度像素中包括所述第一子区域中灰度值最大的第一像素以及灰度值依次小于所述第一像素的灰度值的至少一个像素；

基于所述多个灰度像素和所述平均噪声，确定第一能量值；

基于所述第二子区域中的像素和所述平均噪声，确定第二能量值；

基于所述第一能量值和所述第二能量值，确定所述区域能量集中值。

可选地，所述基于所述多个灰度像素和所述平均噪声，确定第一能量值包括：

对所述多个灰度像素中每一个灰度像素扣除所述平均噪声，得到多个扣除平均噪声后的灰度像素；

将所述多个扣除平均噪声的灰度像素的灰度值相加，得到所述第一能量值。

可选地，所述基于所述第二子区域中的像素和所述平均噪声，确定第二能量值包括：

对所述第二子区域中的每一个像素扣除所述平均噪声，得到多个扣除平均噪声后的像素；

将所述多个扣除平均噪声的像素的灰度值相加，得到所述第二能量值。

可选地，所述基于所述第一能量值和所述第二能量值，确定所述区域能量集中值包括：

将所述第一能量值和所述第二能量值的比值，确定为所述区域能量集中值。

可选地，所述参考物为标准件，所述标准件的表面具有直径相同、凹陷距离相同的多个圆形凹坑，且所述多个圆形凹坑呈矩形排列；或者，

所述参考物为与位于所述第一承载区域的所述待测物不同类型的另一待测物。

可选地，所述第一承载区域和所述第二承载区域的底部面处于同一水平面。

另一方面，提供了一种寻焦方法，所述方法包括：

控制承载有参考物的载物台与物镜在垂直方向相对运动，使得所述载物台上所承载的参考物与所述物镜在垂直方向上依次处于多个不同的高度距离；

在每个高度距离时，控制对载物台上的所述参考物进行拍摄，得到所述参考物在每个高度距离时的参考图像；

基于所述参考物在多个不同的所述高度距离时的参考图像，确定目标高度距离，所述目标高度距离用于在所述载物台上承载有待测物时，确定对所述待测物进行扫描时所述载物台或所述待测物与所述物镜之间初始的高度距离。

可选地，所述载物台具有第一承载区域，所述第一承载区域用于承载待测物；所述参考物为所述待测物。

可选地，所述基于所述参考物在多个不同的所述高度距离时的参考图像，确定目标高度距离包括：

对于多个所述参考图像中的每个参考图像：确定所述参考图像中的多个关注区域；确定多个所述关注区域分别对应的区域能量集中值；基于多个所述区域能量集中值，确定所述参考图像对应的图像能量集中值；

基于多个所述参考图像分别对应的图像能量集中值、多个所述参考图像分别对应的高度距离，确定所述目标高度距离。

另一方面，提供了一种半导体的检测方法，所述方法包括：

控制承载有待测物的载物台与物镜沿扫描方向相对运动以依次到达多个扫描位置，所述待测物为半导体的样品；其中，根据目标高度距离控制所述载物台与所述物镜在垂直方向相对运动以使得所述待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面处于期望的高度，所述目标高度距离基于上述所述的寻焦方法确定；

在扫描过程中，以所述待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面处于期望的高度作为跟焦零点控制对所述待测物进行全跟随聚焦，并在每个扫描位置进行自动聚焦后，控制对所述待测物进行成像得到所述待测物在当前扫描位置所对应待测区域的待测图像；

基于所述待测图像对所述待测区域进行检测。

另一方面，提供了一种检测设备，包括：

载物台，具有第一承载区域，所述第一承载区域用于承载待测物；

成像光路组件，包括检测传感器和物镜；所述成像光路组件用于通过所述物镜对所述载物台上的所述待测物和所述参考物进行光学成像，并将成像得到的光信号传递给所述检测传感器，所述检测传感器用于将光信号转换为电信号，从而能够得到所述待测物的检测图像和/或所述参考物的参考图像；

驱动组件，用于驱动所述载物台与所述物镜相对运动；

处理器，用于执行如本文中任一实施例所述的方法。

另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述寻焦方法或半导体的检测方法的步骤。

另一方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述所述的寻焦方法或半导体的检测方法的步骤。

本申请提供的技术方案至少可以带来以下有益效果：

通过引入参考物，且该参考物位于载物台的第二承载区域，通过控制该载物台与物镜在垂直方向相对运动，并在每个高度距离时，控制对载物台上的参考物进行拍摄，能够得到多个参考图像，之后，根据该参考物在多个不同的高度距离时的参考图像，确定目标高度距离。即，本申请实施例是基于该参考物进行寻焦的，由此，能够避免由于待测物的各个区域对应的图形类型不同，而难以找到固定的图形特征作为对焦成像的对象的情况，能够提高寻焦的准确性，从而在后续过程中提高对于待测物的成像质量，进而提高对待测物的检测精度；而且，能够避免直接对待测物进行对焦时，由于待测物图形结构起伏和泰伯效应而产生误差的情况。

此外，根据多个图像能量集中值、多个参考图像分别对应的高度距离来确定参考曲线图，由此，在后续过程中，能够从该参考曲线图中直接确定出目标高度距离。而且，将多个区域能量集中值的平均值作为参考图像对应的图像能量集中值，能够提高确定出的目标高度距离的准确性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种检测设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种寻焦方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种载物台的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种标准件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种参考图像的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种关注区域的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种参考曲线图的示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种寻焦方法的流程图；

图9为本申请实施例提供的一种半导体的检测方法的流程图。

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）。

在对本申请提供的寻焦方法、半导体的检测方法、检测设备及存储介质进行详细地解释说明之前，先对本申请实施例的应用场景和实施环境进行介绍。

在检测系统中，由于环境因素（如温度变化、机械振动等）会影响最佳物面的位置，如果不进行校正，可能会降低成像质量，进而影响检测的精度与稳定性。在相关技术中，自动对焦方案主要依赖图像对比度分析来确定最佳物距。但在暗场成像系统中，由于物方结构的显著影响，难以准确判断焦面位置，尤其是在对具有周期性结构的样品进行相干照明成像时，可能会出现泰伯效应而导致出现一系列清晰的周期性图像，从而难以精准判断最佳物距。此外，待测物的表面图案通常具有不可预知的结构起伏，直接以其图形进行对焦可能导致焦面偏移，影响成像清晰度和缺陷检测准确性。

基于此，本申请实施例通过引入参考物，并通过对标准物成像获取当最佳物距的高度距离，并将其作为初始跟焦高度输入自动跟焦系统，实现全片扫描过程中的动态调整，确保成像系统能够精准自动跟随，始终保持最佳焦面。能够有效减少环境变化和样品结构对对焦过程的干扰，从而提升自动对焦的精度和稳定性，提高检测结果的可靠性和一致性。

请参考图1，图1是本申请实施例提供的一种检测设备的结构示意图，该检测设备包括载物台1、成像光路组件2、驱动组件3以及处理器4，其中，成像光路组件2包括检测传感器21和物镜22。

其中，载物台1具有第一承载区域11，第一承载区域11用于承载待测物。

在一些实施例中，载物台1能够运动，载物台1运动之后能够带动承载的待测物运动。

在一些实施例中，载物台1能够沿扫描方向运动，从而带动承载的待测物沿扫描方向运动，使得该检测设备能够扫描整个待测物的表面。

在一些实施例中，扫描方向可以是X轴方向，也可以是Y轴方向，还可以是由X轴和Y轴定义的平面方向（例如水平方向或者说水平面方向）。

在一些实施例中，载物台1能够沿物镜22的光轴方向运动，从而带动承载的待测物沿物镜22的光轴方向运动。示例地，物镜22的光轴方向可以是Z轴方向（例如竖直方向）。

因此，在一些实施例中，载物台1能够沿Z轴方向（例如竖直方向），从而带动承载的待测物沿Z轴方向（例如竖直方向）运动。

另外，在一些实施例中，为了通过参考物来进行寻焦，即通过参考物来确定目标高度距离，请参考图1，载物台1还具有第二承载区域12，第二承载区域12用于承载参考物，由此，在载物台1移动时，也能够带动所承载的参考物进行移动，以进行相关步骤。

需要说明的是，本申请实施例中的待测物可以是晶圆、芯片等半导体产品，由于其表面可能存在瑕疵等缺陷，所以需要对其表面进行光学检测，从而对产品的质量进行管控。

成像光路组件2用于通过物镜22对载物台1上的待测物和参考物进行光学成像，并将成像得到的光信号传递给检测传感器21，检测传感器21用于将光信号转换为电信号，从而能够得到该待测物的检测图像和/或该参考物的参考图像。

在一些实施例中，检测传感器21可以为TDI（Time Delayed and Integration，时间延迟积分）相机。

需要说明的是，成像光路组件2除了包括检测传感器21和物镜22，还可以包括其他部件，例如设置在检测传感器21和物镜22之间光路的其他光学器件，例如准直透镜甚至滤光片、分光器等；此外，成像光路组件2还可以包括光源，光源出射的照明光经物镜22后投射到载物台1所承载的待测物，待测物的表面反射和散射形成的光再经由物镜22收集后入射至检测传感器21。光源可以采用LED（Light Emitting Diode，发光二极管）、氙灯、汞灯，卤素灯、激光灯、激光等离子体灯、激光驱动白光光源灯中的任一者，所以照明光可以是白光、有色光或激光。

驱动组件3，用于驱动载物台1与物镜22相对运动，可以是驱动组件3驱动载物台1运动而物镜22保持静止，也可以是驱动组件3驱动物镜22运动而载物台1保持静止，还可以是驱动组件3驱动载物台1运动且驱动物镜22运动。

示例地，驱动组件3驱动载物台1与物镜22沿扫描方向相对运动，可以是驱动组件3驱动载物台1沿扫描方向运动而物镜22保持静止，也可以是驱动组件3驱动物镜22沿扫描方向运动而载物台1保持静止，还可以是驱动组件3驱动载物台1运动且驱动物镜22运动以实现两者沿着扫描方向相对运动。

又示例地，驱动组件3驱动载物台1与物镜22沿物镜22的光轴方向相对运动，可以是驱动组件3驱动载物台1沿光轴方向运动而物镜22保持静止，也可以是驱动组件3驱动物镜22沿光轴方向运动而载物台1保持静止，还可以是驱动组件3驱动载物台1运动且驱动物镜22运动以实现两者沿着光轴方向相对运动。

因此，驱动组件3驱动载物台1与物镜22沿Z轴方向（例如竖直方向）相对运动，可以是驱动组件3驱动载物台1沿Z轴方向（例如竖直方向）运动而物镜22保持静止，也可以是驱动组件3驱动物镜22沿Z轴方向（例如竖直方向）运动而载物台1保持静止，还可以是驱动组件3驱动载物台1运动且驱动物镜22运动以实现两者沿着Z轴方向（例如竖直方向）相对运动。

在一些实施例中，驱动组件3可以基于压电、伺服电机、DD马达等驱动部件来实现。

处理器4包括但不限于中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）和数字信号处理（DSP）等用于解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据的装置。

一些实施例中，处理器4能够执行该非暂时性计算机可读存储介质中的各计算机应用程序，从而执行相应的步骤和方法。例如，处理器4可以通过软件、硬件、固件或者其组合实现，可以使用电路、单个或多个为特定用途集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理装置(Digital SignalProcessingDevice，DSPD)、可编程逻辑装置(ProgrammableLogic Device，PLD)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种，从而使得该处理器4可以执行本申请的各个实施例中的寻焦方法的部分步骤或全部步骤或其中步骤的任意组合，或者，从而使得该处理器4可以执行本申请的各个实施例中的半导体的检测方法的部分步骤或全部步骤或其中步骤的任意组合。

接下来，对本申请实施例提供的寻焦方法进行详细地解释说明。

图2是本申请实施例提供的一种寻焦方法的流程图，该方法应用于上述检测设备中的处理器。请参考图2，该方法包括如下步骤：

步骤201：控制承载有参考物与待测物的载物台与物镜在垂直方向相对运动，使得载物台上所承载的参考物与物镜在垂直方向上依次处于多个不同的高度距离；其中，该载物台具有第一承载区域和第二承载区域，第一承载区域用于承载待测物，第二承载区域用于承载参考物。

在对待测物进行检测时，由于待测物的各个区域对应的图形类型可能会不同，因此，难以找到固定的图形特征作为对焦成像的对象，因此，可以在载物台上加入除承载待测物的第一承载区域之外的承载参考物的第二承载区域，以进行后续的寻焦过程。

在一些实施例中，可以控制承载有参考物与待测物的载物台移动，物镜保持不动，并对该载物台进行水平方向上的移动，从而使该载物台上所承载的参考物位于该物镜的正下方；之后还可以控制该载物台进行垂直方向上的移动，从而使得该载物台上所承载的参考物与物镜在垂直方向上依次处于多个不同的高度距离。

另外，在一些实施例中，还可以控制物镜移动，载物台保持不动，并对该物镜进行水平方向上的移动，从而使该物镜位于该载物台上所承载的参考物的正上方；之后，还可以控制该物镜进行垂直方向上的移动，从而使得该载物台上所承载的参考物与物镜在垂直方向上依次处于多个不同的高度距离。

在一些实施例中，该载物台的第一承载区域和第二承载区域如图3所示，从图3中可看出，第一承载区域用于承载待测物，第二承载区域用于承载参考物，且第二承载区域与第二承载区域连接，由此，无需让载物台或者物镜进行大幅度移动，就可以让成像对象在待测物和参考物之间切换。

在一些实施例中，该参考物可以为标准件，该标准件的表面具有直径相同、凹陷距离相同的多个圆形凹坑，且该多个圆形凹坑呈矩形排列；或者，该参考物还可以为与位于第一承载区域的待测物不同类型的另一待测物。

作为一种示例，该参考物可以为如图4所示的标准件，从图4中可以看出，该标准件中的多个圆形凹坑的凹陷距离都为d。

需要说明的是，该参考物可以为标准件，或者，还可以为与在第一承载区域的待测物不同类型的另一待测物，本申请实施例对此不做限定。

在一些实施例中，第一承载区域和第二承载区域的底部面处于同一水平面，由此，可以确保待测物和参考物放置在同一水平面上。

步骤202：在每个高度距离时，控制对载物台上的该参考物进行拍摄，得到该参考物在每个高度距离时的参考图像。

也就是说，每次在控制载物台与物镜在垂直方向相对移动之后，都需要在该高度距离，控制对载物台上的参考物进行拍摄；在该高度距离的拍摄完成之后，可以改变该参考物与物镜在垂直方向的高度距离，然后再控制对载物台上的参考物进行拍摄。重复上述步骤，以得到该参考物在每个高度距离时的参考图像，即能够得到多个参考图像，且该多个参考图像中每个参考图像对应的高度距离不同。

步骤203：基于该参考物在多个不同的高度距离时的参考图像，确定目标高度距离，目标高度距离用于确定对待测物进行扫描时载物台或待测物与物镜之间初始的高度距离。

在得到该参考物在多个不同的高度距离时的参考图像之后，可以基于该多个参考图像来确定目标高度距离。

在一些实施例中，载物台的第一承载区域和第二承载区域的底部面处于同一水平面，且待测物的上表面与参考物的上表面也处于同一水平面，因此，根据参考物对应的参考图像确定出的目标高度距离能够用于确定对待测物进行扫描时载物台与物镜之间初始的高度距离。

另外，在一些实施例中，可能会由于载物台的第一承载区域和第二承载区域的底部面不处于同一水平面，或者由于待测物的厚度与参考物的厚度不相同，导致待测物的上表面与参考物的上表面不处于同一水平面，因此，根据该参考物对应的参考图像确定出的目标高度距离能够用于确定对待测物进行扫描时待测物的上表面与物镜之间初始的高度距离。也就是说，根据该多个参考图像确定出的目标高度距离为参考物的上表面与物镜之间的高度距离，因此，待测物的上表面与物镜之间的初始的高度距离要等于目标高度距离。

在一些实施例中，对于该多个参考图像中的每个参考图像：可以确定该参考图像中的多个关注区域（即ROI，Region of interest），然后，确定该多个关注区域分别对应的区域能量集中值，并基于该多个区域能量集中值，确定该参考图像对应的图像能量集中值，之后，基于该多个参考图像分别对应的图像能量集中值、该多个参考图像分别对应的高度距离，来确定目标高度距离。

也就是说，在获取该多个参考图像之后，需要针对每个参考图像都确定出相应的多个关注区域，并对于该多个关注区域中的每个关注区域都要确定出相应的区域能量集中值，以得到每个参考图像对应的多个区域能量集中值，进而根据该多个区域能量集中值，来确定每个参考图像对应的图像能量集中值。

作为一种示例，请参考图5，图5是本申请实施例提供的一种参考图像的示意图。从图5中可看出，该参考图像中包括多个区域，从该多个区域中选择了虚线框中的总共9个区域作为关注区域，之后，需要确定出这9个区域分别对应的区域能量集中值，能够得到9个区域能量集中值，由此，能够根据这9个区域能量集中值来确定出该参考图像对应的图像能量集中值。

需要说明的是，上述是以选择了9个关注区域来进行说明的，或者，在应用中，还可以根据情况来选择该参考图像中任意的更多或者更少的区域作为关注区域。本申请实施例对此不做限定。

在一些实施例中，可以按照如下步骤（1）-（3）来确定该多个关注区域中每一个关注区域对应的区域能量集中值；

（1）确定关注区域中的中心像素，该中心像素为关注区域中灰度值最大的像素。

也就是说，可以将关注区域中灰度值最大的像素确定为中心像素。示例地，请参考图6，图6是本申请实施例提供的一种关注区域的示意图，该中心像素为图6中的灰色区域A0。

（2）以中心像素为中心，确定关注区域中的第一子区域、第二子区域和第三子区域，第一子区域位于中心像素的外围，第二子区域位于第一子区域的外围，第三子区域为关注区域中位于第二子区域外围的其他区域。

作为一种示例，请参考图6，第一子区域为图6中的白色区域A1，第二子区域为图6中的阴影部分A2，第三子区域为图6中的黑色区域A3。

需要说明的是图6的第一子区域、第二子区域和第三子区域的区域大小仅为示例说明，在实际应用时，可以根据情况对第一子区域、第二子区域和第三子区域的区域大小进行更改。本申请实施例对此不做限定。

（3）基于第一子区域、第二子区域和第三子区域，确定相应的区域能量集中值。

在一些实施例中，可以按照如下步骤a-e来基于第一子区域、第二子区域和第三子区域，确定相应的区域能量集中值；

a.基于第二子区域中的像素和第三子区域中的像素，确定平均噪声。

由于第二子区域和第二子区域中都包括多个像素，因此，需要计算该多个像素中每个像素的噪声值。示例地，每个像素的噪声值为带噪声图像中的该像素与关注区域中的该像素的差值，其中，带噪声图像是指因各种干扰导致像素值出现非预期随机变化的图像，这类图像通常包含不来源于原始场景的异常亮度或颜色波动。

需要说明的是，上述是以根据带噪声图像和关注区域中的差值来确定每个像素的噪声进行说明的，或者，在应用中，还可以通过其他方式来确定每个像素的噪声。

需要说明的是，在得到第二子区域和第三子区域中的多个像素对应的噪声之后，可以对该多个噪声求平均，并将得到的平均值确定为平均噪声。或者，还可以对该多个噪声求标准差或者中值，来确定平均噪声。本申请实施例对此不做限定。

b.确定第一子区域中的多个灰度像素，该多个灰度像素中包括第一子区域中灰度值最大的第一像素以及灰度值依次小于第一像素的灰度值的至少一个像素。

也就是说，需要确定出第一子区域中灰度值最大的多个像素，即，该多个灰度像素中包括第一子区域中灰度值最大的第一像素以及灰度值依次小于第一像素的灰度值的至少一个像素。作为一种示例，假设第一子区域中有像素P1、像素P2、像素P3、像素P4、像素P5和像素P6，且像素P1是第一子区域中灰度值最大的像素，像素P2、像素P3、像素P4、像素P5和像素P6的灰度值依次减小；若需要选择4个灰度像素，那么，可以将像素P1、像素P2、像素P3、像素P4确定为灰度像素。

c.基于该多个灰度像素和平均噪声，确定第一能量值。

在一些实施例中，可以对该多个灰度像素中每一个灰度像素扣除平均噪声，得到多个扣除平均噪声后的灰度像素，然后，将多个扣除平均噪声的灰度像素的灰度值相加，以得到第一能量值。

在确定出多个灰度像素和平均噪声之后，需要对该多个灰度像素中的每一个灰度像素扣除平均噪声，以减少噪声的干扰，进而提高确定出的区域能量集中值的准确性。然后对于多个扣除平均噪声的灰度像素，确定出每个灰度像素的灰度值，得到多个扣除平均噪声的灰度像素对应的灰度值，之后，将该多个灰度值相加，来确定第一能量值。

d.基于第二子区域中的像素和平均噪声，确定第二能量值。

在一些实施例中，可以对第二子区域中的每一个像素扣除平均噪声，得到多个扣除平均噪声后的像素，然后，将多个扣除平均噪声的像素的灰度值相加，以得到第二能量值。

在确定出平均噪声之后，还可以对第二子区域中的每个像素都扣除该平均噪声，以减少噪声的干扰，提高后续确定出的区域能量集中值的准确性。然后对于第二子区域中所有扣除平均噪声后的像素，确定出每个像素的灰度值，得到第二子区域中每一个像素的灰度值，之后，将该多个灰度值相加，来确定第二能量值。

e.基于第一能量值和第二能量值，确定区域能量集中值。

在一些实施例中，在得到第一能量值和第二能量值之后，可以将第一能量值和第二能量值的比值，确定为区域能量集中值。

需要说明的是，上述是以将第一能量值和第二能量值的比值确定为区域能量集中值来进行说明的，或者，在应用中，还可以通过其他的方式来确定区域能量集中值。本申请实施例对此不做限定。

对于每个关注区域，在根据上述步骤a-e确定出每个关注区域对应的区域能量集中值，得到多个区域能量集中值之后，可以将多个区域能量集中值的平均值作为对应的参考图像对应的图像能量集中值。

继续上文描述，由于该多个参考图像中的每一个参考图像的图像能量集中值是该参考图像中的多个关注区域对应的区域能量集中值的平均值，因此，在后续过程中，根据该多个参考图像分别对应的图像能量集中值来确定目标高度距离，能够提高确定出的目标高度距离的准确性，进行更为精确的寻焦，进而提供在后续过程中对待测物进行检测时的成像质量。

在一些实施例中，为了能够快速确定目标高度距离，并在后续过程中仍然能够获取到目标高度距离，可以根据多个图像能量集中值、多个参考图像分别对应的高度距离，得到参考曲线图；将参考曲线图中最大的图像能量集中值对应的高度距离确定为目标高度距离。

基于上文描述可知，可以确定出每个参考图像对应的图像能量集中值，由此，能够得到多个图像能量集中值。而且，由于该多个参考图像是在不同的高度距离控制对载物台上的参考物进行拍摄得到的，由此可知，该多个参考图像中的每个参考图像都有相应的高度距离以及图像能量集中值。因此，可以根据该多个参考图像分别对应的图像能量集中值以及高度距离，来确定参考曲线图。

得到参考曲线图之后，在该参考曲线图中图像能量集中值最高的点对应的成像质量最高，因此，可以将该图像能量集中值最高的点对应的高度距离确定为目标高度距离。

作为一种示例，请参考图7，图7是本申请实施例提供的一种参考曲线图的示意图，该参考曲线图的横轴为高度距离，纵轴为图像能量集中值，从图7中可以看出，在高度距离为X时，对应的图像能量集中值最高，且该图像能量集中值为Y，由此，表示在高度距离为X时对应的成像质量最高，所以，可以将高度距离X确定为目标高度距离。

在一些实施例中，基于参考物在多个不同的高度距离时的参考图像，确定目标高度距离之后，还可以控制载物台根据目标高度距离在垂直方向上移动至相应的高度，获取载物台在该高度下时参考物的上表面的高度值作为目标高度值，目标高度值用于指示待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面需要处于的高度值。

也就是说，可能会出现由于载物台的第一承载区域和第二承载区域的底部面不处于同一水平面，或者由于待测物的厚度与参考物的厚度不相同，导致待测物的上表面与参考物的上表面不处于同一水平面的情况，因此，在确定目标高度之后，还需要获取载物台在该高度下时参考物的上表面的高度值作为目标高度值。

由此，在后续过程中，可以将该目标高度值确定为待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面需要处于的高度值，从而提高该对待测物中的待测区域进行检测时的成像质量，进而提高对待测物的检测精度。

另外，在一些实施例中，在成像系统景深大于最佳物距可能漂移的范围时，或最佳物距不敏感于温度等环境参数时，还可以不进行寻焦，即焦面校准，而是直接将待测物移动至名义物面来进行后续的检测，由此，不需要进行寻焦流程以及引入参考物，能够简化流程。

本申请实施例通过引入参考物，且该参考物位于载物台的第二承载区域，通过控制该载物台与物镜在垂直方向相对运动，并在每个高度距离时，控制对载物台上的参考物进行拍摄，能够得到多个参考图像，之后，根据该参考物在多个不同的高度距离时的参考图像，确定目标高度距离。即，本申请实施例是基于该参考物进行寻焦的，由此，能够避免由于待测物的各个区域对应的图形类型不同，而难以找到固定的图形特征作为对焦成像的对象的情况，能够提高寻焦的准确性，从而在后续过程中提高对于待测物的成像质量，进而提高对待测物的检测精度；而且，能够避免直接对待测物进行对焦时，由于待测物图形结构起伏和泰伯效应而产生误差的情况。此外，根据多个图像能量集中值、多个参考图像分别对应的高度距离来确定参考曲线图，由此，在后续过程中，能够从该参考曲线图中直接确定出目标高度距离。而且，将多个区域能量集中值的平均值作为参考图像对应的图像能量集中值，能够提高确定出的目标高度距离的准确性。

图8是本申请实施例提供的另一种寻焦方法的流程图，该方法应用于上述检测设备中的处理器。请参考图8，该方法包括如下步骤：

步骤801：控制承载有参考物的载物台与物镜在垂直方向相对运动，使得载物台上所承载的参考物与物镜在垂直方向上依次处于多个不同的高度距离。

在一些实施例中，该载物台具有第一承载区域，第一承载区域用于承载待测物；参考物为该待测物。也就是说，可以直接根据待测物来进行寻焦，此时载物台可以只有第一承载区域，只需使用第一承载区域来承载该待测物，即该待测物也可以作为参考物。

步骤802：在每个高度距离时，控制对载物台上的该参考物进行拍摄，得到该参考物在每个高度距离时的参考图像。

步骤802与上述步骤202相同，请参考步骤202的相关内容，此处不再赘述。

步骤803：基于该参考物在多个不同的高度距离时的参考图像，确定目标高度距离，目标高度距离用于在载物台上承载有待测物时，确定对该待测物进行扫描时载物台或待测物与物镜之间初始的高度距离。

在一些实施例中，对于该多个参考图像中的每个参考图像：确定该参考图像中的多个关注区域，然后，确定该多个关注区域分别对应的区域能量集中值，并基于该多个区域能量集中值，确定该参考图像对应的图像能量集中值，之后，基于该多个参考图像分别对应的图像能量集中值、该多个参考图像分别对应的高度距离，确定目标高度距离。

其中，确定目标高度距离的详细过程已在上述步骤203中详细描述，此处不再赘述，请参考上文内容。

本申请实施例通过将待测物作为参考物，无需引入额外的参考物，能够直接基于该待测物来进行寻焦，能够对不同的待测物进行更有针对性地寻焦过程，对于不同的待测物，都能够确定出准确的目标高度距离。

图9是本申请实施例提供的一种半导体的检测方法的流程图，该方法应用于上述检测设备中的处理器。请参考图9，该方法包括如下步骤：

步骤901：控制承载有待测物的载物台与物镜沿扫描方向相对运动以依次到达多个扫描位置，该待测物为半导体的样品；其中，根据目标高度距离控制载物台与物镜在垂直方向相对运动以使得待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面处于期望的高度，目标高度距离基于上述寻焦方法任一实施例确定。

也就是说，可以通过上述任一实施例中的寻焦方法来确定目标高度距离，由此，可以根据确定出的目标高度距离来进行控制，以使待测物在初始扫描位置所对应的待测区域的上表面处于期望的高度，即处于目标高度值。

步骤902：在扫描过程中，以该待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面处于期望的高度作为跟焦零点控制对该待测物进行全跟随聚焦，并在每个扫描位置进行自动聚焦后，控制对该待测物进行成像得到该待测物在当前扫描位置所对应待测区域的待测图像。

在一些实施例中，待测物在不同扫描位置对应着不同的待测区域，通过在多个不同扫描位置来对待测物的不同待测区域进行成像，能够完成对待测物的表面的扫描和成像。

步骤903：基于该待测图像对待测区域进行检测。

示例地，可以基于该待测图像对待测区域进行缺陷检测。

可以理解地，步骤903可以基于现有的、或未来出来的检测算法来基于待测图像进行相应待测区域的检测。

本申请实施例通过参考图像确定出目标高度距离，并根据该目标高度距离来确定该待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面处于的期望的高度，从而将该期望的高度作为跟焦零点控制对待测物进行全跟随跟焦，能够实现扫描过程中的动态调整，确定能够精准自动跟随，始终保持最佳焦面。

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）。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。另外，如本领域技术人员所理解的，本文的原理可以反映在计算机可读存储介质上的计算机程序产品中，该可读存储介质预装有计算机可读程序代码。任何有形的、非暂时性的计算机可读存储介质皆可被使用，包括磁存储设备（硬盘、软盘等）、光学存储设备（CD至ROM、DVD、Blue Ray盘等）、闪存和/或诸如此类。这些计算机程序指令可被加载到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备上以形成机器，使得这些在计算机上或其他可编程数据处理装置上执行的指令可以生成实现指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指示计算机或其他可编程数据处理设备以特定的方式运行，这样存储在计算机可读存储器中的指令就可以形成一件制造品，包括实现指定功能的实现装置。计算机程序指令也可以加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，从而在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生一个计算机实现的进程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令可以提供用于实现指定功能的步骤。

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 (15)

1.一种寻焦方法，其特征在于，所述方法包括：

控制承载有参考物与待测物的载物台与物镜在垂直方向相对运动，使得所述载物台上所承载的参考物与所述物镜在垂直方向上依次处于多个不同的高度距离；其中，所述载物台具有第一承载区域和第二承载区域，所述第一承载区域用于承载所述待测物，所述第二承载区域用于承载所述参考物；

在每个高度距离时，控制对所述载物台上的所述参考物进行拍摄，得到所述参考物在每个高度距离时的参考图像；

对于多个所述参考图像中的每个参考图像：确定所述参考图像中的多个关注区域；确定多个所述关注区域分别对应的区域能量集中值；基于多个所述区域能量集中值，确定所述参考图像对应的图像能量集中值；根据多个所述图像能量集中值、多个所述参考图像分别对应的高度距离，得到参考曲线图；将所述参考曲线图中最大的所述图像能量集中值对应的高度距离确定为目标高度距离，所述目标高度距离用于确定对所述待测物进行扫描时所述载物台或所述待测物与所述物镜之间初始的高度距离。

2.如权利要求1所述的寻焦方法，其特征在于，所述将所述参考曲线图中最大的所述图像能量集中值对应的高度距离确定为目标高度距离之后，所述方法还包括：

控制所述载物台根据所述目标高度距离在垂直方向上移动至相应的高度，获取所述载物台在该高度下时所述参考物的上表面的高度值作为目标高度值，所述目标高度值用于指示所述待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面需要处于的高度值。

3.如权利要求1所述的寻焦方法，其特征在于，所述基于多个所述区域能量集中值，确定所述参考图像对应的图像能量集中值包括：

将多个所述区域能量集中值的平均值作为所述参考图像对应的图像能量集中值。

4.如权利要求1所述的寻焦方法，其特征在于，所述确定多个所述关注区域分别对应的区域能量集中值包括：

对于多个所述关注区域中的每一个关注区域：

确定所述关注区域中的中心像素，所述中心像素为所述关注区域中灰度值最大的像素；

以所述中心像素为中心，确定所述关注区域中的第一子区域、第二子区域和第三子区域，所述第一子区域位于所述中心像素的外围，所述第二子区域位于所述第一子区域的外围，所述第三子区域为所述关注区域中位于所述第二子区域外围的其他区域；

基于所述第一子区域、所述第二子区域和所述第三子区域，确定相应的区域能量集中值。

5.如权利要求4所述的寻焦方法，其特征在于，所述基于所述第一子区域、所述第二子区域和所述第三子区域，确定相应的区域能量集中值包括：

基于所述第二子区域中的像素和所述第三子区域中的像素，确定平均噪声；

确定所述第一子区域中的多个灰度像素，所述多个灰度像素中包括所述第一子区域中灰度值最大的第一像素以及灰度值依次小于所述第一像素的灰度值的至少一个像素；

基于所述多个灰度像素和所述平均噪声，确定第一能量值；

基于所述第二子区域中的像素和所述平均噪声，确定第二能量值；

基于所述第一能量值和所述第二能量值，确定所述区域能量集中值。

6.如权利要求5所述的寻焦方法，其特征在于，所述基于所述多个灰度像素和所述平均噪声，确定第一能量值包括：

对所述多个灰度像素中每一个灰度像素扣除所述平均噪声，得到多个扣除平均噪声后的灰度像素；

将所述多个扣除平均噪声的灰度像素的灰度值相加，得到所述第一能量值。

7.如权利要求5或6所述的寻焦方法，其特征在于，所述基于所述第二子区域中的像素和所述平均噪声，确定第二能量值包括：

对所述第二子区域中的每一个像素扣除所述平均噪声，得到多个扣除平均噪声后的像素；

将所述多个扣除平均噪声的像素的灰度值相加，得到所述第二能量值。

8.如权利要求7所述的寻焦方法，其特征在于，所述基于所述第一能量值和所述第二能量值，确定所述区域能量集中值包括：

将所述第一能量值和所述第二能量值的比值，确定为所述区域能量集中值。

9.如权利要求1所述的寻焦方法，其特征在于，所述参考物为标准件，所述标准件的表面具有直径相同、凹陷距离相同的多个圆形凹坑，且所述多个圆形凹坑呈矩形排列；或者，

所述参考物为与位于所述第一承载区域的所述待测物不同类型的另一待测物。

10.如权利要求1所述的寻焦方法，其特征在于，所述第一承载区域和所述第二承载区域的底部面处于同一水平面。

11.一种寻焦方法，其特征在于，所述方法包括：

控制承载有参考物的载物台与物镜在垂直方向相对运动，使得所述载物台上所承载的参考物与所述物镜在垂直方向上依次处于多个不同的高度距离；

在每个高度距离时，控制对载物台上的所述参考物进行拍摄，得到所述参考物在每个高度距离时的参考图像；

对于多个所述参考图像中的每个参考图像：确定所述参考图像中的多个关注区域；确定多个所述关注区域分别对应的区域能量集中值；基于多个所述区域能量集中值，确定所述参考图像对应的图像能量集中值；基于多个所述参考图像分别对应的图像能量集中值、多个所述参考图像分别对应的高度距离，确定目标高度距离，所述目标高度距离用于在所述载物台上承载有待测物时，确定对所述待测物进行扫描时所述载物台或所述待测物与所述物镜之间初始的高度距离；

其中，所述确定多个所述关注区域分别对应的区域能量集中值包括：

对于多个所述关注区域中的每一个关注区域：

确定所述关注区域中的中心像素，所述中心像素为所述关注区域中灰度值最大的像素；

以所述中心像素为中心，确定所述关注区域中的第一子区域、第二子区域和第三子区域，所述第一子区域位于所述中心像素的外围，所述第二子区域位于所述第一子区域的外围，所述第三子区域为所述关注区域中位于所述第二子区域外围的其他区域；

基于所述第二子区域中的像素和所述第三子区域中的像素，确定平均噪声；确定所述第一子区域中的多个灰度像素，所述多个灰度像素中包括所述第一子区域中灰度值最大的第一像素以及灰度值依次小于所述第一像素的灰度值的至少一个像素；基于所述多个灰度像素和所述平均噪声，确定第一能量值；基于所述第二子区域中的像素和所述平均噪声，确定第二能量值；基于所述第一能量值和所述第二能量值，确定所述区域能量集中值。

12.如权利要求11所述的寻焦方法，其特征在于，所述载物台具有第一承载区域，所述第一承载区域用于承载待测物；所述参考物为所述待测物。

13.一种半导体的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

控制承载有待测物的载物台与物镜沿扫描方向相对运动以依次到达多个扫描位置，所述待测物为半导体的样品；其中，根据目标高度距离控制所述载物台与所述物镜在垂直方向相对运动以使得所述待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面处于期望的高度，所述目标高度距离基于如权利要求1至12任一项所述的寻焦方法确定；

在扫描过程中，以所述待测物在初始扫描位置时所对应的待测区域的上表面处于期望的高度作为跟焦零点控制对所述待测物进行全跟随聚焦，并在每个扫描位置进行自动聚焦后，控制对所述待测物进行成像得到所述待测物在当前扫描位置所对应待测区域的待测图像；

基于所述待测图像对所述待测区域进行检测。

14.一种检测设备，其特征在于，包括：

载物台，具有第一承载区域，所述第一承载区域用于承载待测物，所述载物台还具有第二承载区域，所述第二承载区域用于承载参考物；

成像光路组件，包括检测传感器和物镜；所述成像光路组件用于通过所述物镜对所述载物台上的所述待测物和所述参考物进行光学成像，并将成像得到的光信号传递给所述检测传感器，所述检测传感器用于将光信号转换为电信号，从而能够得到所述待测物的检测图像和所述参考物的参考图像；

驱动组件，用于驱动所述载物台与所述物镜相对运动；

处理器，用于执行如权利要求1至13中任一项所述的方法。

15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现如权利要求1至13中任一项所述的方法。