待测物表面高度的测量方法、光谱共焦测量系统及设备与流程

本技术属于三维测量领域，更具体地，涉及一种待测物表面高度的测量方法、光谱共焦测量系统及设备。

背景技术：

1、在半导体器件制造技术领域，随着半导体器件朝着更大的尺寸，更薄的厚度发展，对测量精度和速度的要求也越来越高。传统的接触式测量方法中，探头需要接触到被测物表面，这种方法在实际操作中可能会对被测表面造成损伤，影响产品质量。因此，非接触式测量技术成为了一种有效的替代方法。在光学测量技术领域，共聚焦测量技术是一种重要的非接触式测量技术，它具有三维层析能力，能获取被测量物体表面的详细信息。然而，传统的单点共焦测量技术在轴向扫描时存在检测效率低、检测速度慢的问题。

2、基于共聚焦测量技术，共聚焦线扫描技术应运而生。共焦线扫描技术是共焦点扫描技术的延伸，能够同时获得被测量物体表面一行或一列的信息，从而大大提高了检测效率。随着机器视觉技术的飞速发展，工业用户对产品质量检测的需求也越发严苛。虽然线共焦测量技术相比于点共焦测量技术有所提高，但仍存在检测效率不足、检测量程有限且更换检测量程时不便，限制了其应用范围等问题，无法满足当前的检测需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种待测物表面高度的测量方法、光谱共焦测量系统及设备，旨在解决现有共聚焦测量检测效率不足、检测量程有限且调整测量量程时操作不便的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本技术提供了一种待测物表面高度的测量方法，包括：

3、发射面入射光，所述面入射光先后经过分光元件和色散聚焦组件后，不同波长的光聚焦在待测物表面的不同高度，所述分光组件与所述色散聚焦组件同轴设置；

4、从所述待测物表面反射的反射光经过所述分光元件反射后，多个不同波段的光分别成像在不同的面阵感光耦合组件(charge-coupled device，ccd)上，从而获得所述待测物表面不同位置的反射光强，不同的面阵ccd对不同波段的光进行成像；

5、根据多个面阵ccd获得的所述待测物表面不同位置的反射光强，得到所述待测物表面不同位置的高度信息。

6、可以理解的是，本技术通过面入射、面接收的方式，实现了面入射-面接收方式的光谱共焦测量，进一步提升对待测物的检测效率；且配合多面阵ccd成像，能够实现宽量程高效率的检测，使得光谱共焦检测装置的应用范围广，具备更好的应用前景。

7、在一个可能的实现方式中，所述根据多个面阵ccd获得的所述待测物表面不同位置的反射光强，得到所述待测物表面不同位置的高度信息，包括：

8、提前获取与每个面阵ccd对应的每个波段光的反射光强度与测量点高度的参考标定曲线；

9、根据所述参考标定曲线与当前获得的所述待测物表面不同位置的反射光强，得到所述待测物表面不同位置的高度信息。

10、需要说明的是，本技术通过对多个面阵ccd进行标定，之后参考标定曲线对待测物表面信息进行测量，能够实现宽量程高效率的三维检测。当多个波段光对应的参考标定曲线波段均可检测某高度范围时，该高度范围的检测精度也随之提高。

11、在一个可能的实现方式中，所述多个面阵ccd为3ccd成像组件，所述3ccd成像组件具有三个分光组件，所述三个分光组件分别设置，使得经过所述分光元件反射后的第一波段的光通过第一分光组件后成像在第一面阵ccd上，第二波段的光通过第二分光组件后成像在第二面阵ccd上，第三波段的光通过第三分光组件后成像在第三面阵ccd上。

12、在一个可能的实现方式中，根据所述参考标定曲线得到反射光强度与测量点高度的查找表，根据所述查找表与当前获得的所述待测物表面不同位置的反射光强，得到所述待测物表面不同位置的高度信息。

13、第二方面，本技术提供了一种光谱共焦测量系统，包括：面阵照明模块、多ccd面阵成像模块以及处理模块；

14、所述面阵照明模块，用于发射面入射光，所述面入射光先后经过分光元件和色散聚焦组件后，不同波长的光聚焦在待测物表面的不同高度，所述分光元件与所述色散聚焦组件同轴设置；

15、所述多ccd面阵成像模块，用于当从所述待测物表面反射的反射光经过所述分光元件反射后，将多个不同波段的光成像在不同的成像组件上，从而获得所述待测物表面不同位置的反射光强，不同的成像组件对不同波段的光进行成像；

16、所述处理模块，用于根据所述多ccd面阵成像模块获得的所述待测物表面不同位置的反射光强，得到所述待测物表面不同位置的高度信息。

17、在一个可能的实现方式中，所述多ccd面阵成像模块，包括：多个分光组件和多个成像组件；

18、所述多个分光组件用于将经过所述分光元件反射的反射光分成多路不同波长范围的波段光；

19、所述多个成像组件分别设置在所述多路波段光的光路上，用于接收所述多路波段光并进行成像。

20、在一个可能的实现方式中，所述多个分光组件为三个分光组件，第一分光组件允许具有第一波长范围的光透射至第一成像组件，其余光反射至第二分光组件，第二分光组件允许具有第二波长范围的光透射至第二成像组件，其余光反射至第三分光组件，第三分光组件允许具有第三波长范围的光通过。

21、在一个可能的实现方式中，所述多个分光组件为至少四个分光组件，所述至少四个分光组件用于将反射光分成至少四路不同波长范围的波段光，并使得不同波长范围的波段光射入至对应的成像组件成像。

22、在一个可能的实现方式中，所述成像组件为灰度传感器。

23、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：至少一个存储器，用于存储程序；至少一个处理器，用于执行存储器存储的程序，当存储器存储的程序被执行时，处理器用于执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

24、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

25、第五方面，本技术提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

26、可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

27、总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

28、本技术提供一种待测物表面高度的测量方法、光谱共焦测量系统及设备，采用多ccd面阵成像，能够实现对被测物的面接收检测，通过面入射、面接收的方式，实现了面入射-面接收方式的光谱共焦测量，进一步提升对被测物的检测效率；多ccd面阵成像能够对三个波段的目标波长分别接收检测，实现对被测物的多个波段的并行检测；相对于现有技术的点式光谱共焦测量装置某个时刻仅能够通过当前测量的光强得到与之对应的一个高度，大大提高了检测效率。

29、本技术提供一种待测物表面高度的测量方法、光谱共焦测量系统及设备，采用多ccd面阵成像能够拓宽检测量程，当多个波段均可检测某高度范围时，由于对应高度信息对应多个目标波长的强度，故该高度范围的检测精度也随之提高。因此，本发明能够实现宽量程、高效率以及高精度的检测，使得光谱共焦检测装置的应用范围广，具备更好的应用前景。

30、本技术提供一种待测物表面高度的测量方法、光谱共焦测量系统及设备，通过控制多ccd的分光成像组件，可以调整每个ccd允许接收的波段，从而轻松更换量测范围，满足不同尺寸和形状的被测物体的测量需求，具有良好的灵活性和适应性。