基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统及方法

1.本公开涉及光学分析技术领域，具体涉及一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统及方法。


背景技术：

2.光掩模版是制作半导体器件和集成电路微图形结构的关键性工艺，随着集成电路设计工艺的发展，对掩模版品质的要求也逐步趋向更为严格，其质量直接影响着器件成品率、可靠性、器件性能以及使用寿命等参数指标的稳定和提高。而造成影响这些性能参数的最直接的、最重要的原因之一，就是在整个光刻工艺中引入的各种缺陷及颗粒。在掩模版生产过程中，环境中的粉尘、颗粒等污染物，一旦掉落到掩模版上，会直接影响掩模版上集成电路图形在硅片表面的图形转印，产生致命缺陷，严重的会造成短路、断路等情况，直接影响集成电路产品良率。晶圆表面的杂质颗粒分布情况也需进行严格把控，避免因无效刻蚀而造成芯片损失。
3.在工业应用过程中，百纳米、微米级别颗粒的控制极为重要。要解决掩模版和晶圆表面的颗粒问题，首先要研究掩模版和晶圆表面的颗粒的来源和发生机理，这对于查清和解决掩模版和晶圆表面的颗粒问题是非常必要的。对掩模版和晶圆表面的颗粒进行成分分析，有助于查清颗粒污染物的来源及发生机理，为解决掩模版和晶圆表面的颗粒控制问题及清洗提供重要支撑。
4.目前，国内外的颗粒检测技术主要采用光散射、图像对比、空间像测量等技术实现掩模或晶圆表面颗粒分布及位置定位，掩模或晶圆颗粒的成分分析主要采用扫描电子显微镜的edx(energy dispersive x-ray detector)进行定点能谱分析，只能在真空环境下检测，缺乏快速、大面积的掩模或晶圆表面颗粒检测分析方法和设备。
5.因此，高效、高通量、大面积的颗粒检测及成分分析技术研究成为目前解决掩模版和晶圆上颗粒控制问题的迫切需求。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.针对上述问题，本公开提供了一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统及方法，用于解决传统颗粒检测技术难以实现高效、高通量、大面积的颗粒检测及颗粒成分分析等技术问题。
8.(二)技术方案
9.本公开一方面提供了一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，包括：光源组件，用于产生激光并将激光进行分束；y型光纤阵列，其中每根y型光纤包括输入端、第一输出端、第二输出端，分束后的激光分别从每根y型光纤的输入端输入；微透镜阵列，其中每个微透镜组与每根y型光纤的第一输出端分别对应，用于将激光聚焦于待检测样品的表面，并收集被激光激发的拉曼信号，分别通过每根y型光纤的第二输出端输出；拉曼光谱组件，用于接
收拉曼信号并得到待检测样品表面的颗粒成分和位置分布。
10.进一步地，y型光纤阵列、微透镜阵列分别呈n*n阵列分布，n为整数；每根y型光纤的第一输出端分别位于每个微透镜组的焦平面位置。
11.进一步地，还包括：三维运动控制台，用于控制待检测样品进行移动，使从微透镜阵列出射的激光依次对待检测样品分区进行区域检测。
12.进一步地，三维运动控制台用于控制待检测样品在每个区域内进行z字形移动，z字形为横向z字形、纵向z字形、斜向z字形中的一种或其组合。
13.进一步地，光源组件包括：激光器；功率衰减模块，用于将激光器出射的激光进行功率衰减；激光分束模块，用于将功率衰减后的激光分束至每根y型光纤的输入端。
14.进一步地，激光器的发射波长为266nm、405nm、488nm、532nm、633nm、785nm、830nm、1064nm中的一种。
15.进一步地，拉曼光谱组件包括：信号接收模块，用于接收y型光纤的第二输出端输出的拉曼信号；拉曼光谱仪，用于将拉曼信号转换成电信号；控制分析模块，用于控制三维运动控制台的运动并用于根据电信号生成待检测样品的拉曼光谱，得到待检测样品表面的颗粒位置分布、成分分布。
16.进一步地，待检测样品为空白掩模、版图掩模、晶圆中的一种。
17.本公开另一方面提供了一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析方法，包括：光源组件产生激光并将激光进行分束；分束后的激光分别从y型光纤阵列中每根y型光纤的输入端输入，其中，每根y型光纤包括输入端、第一输出端、第二输出端；微透镜阵列将激光聚焦于待检测样品的表面，并收集被激光激发的拉曼信号，分别通过每根y型光纤的第二输出端输出，其中，微透镜阵列中每个微透镜组与每根y型光纤的第一输出端分别对应；拉曼光谱组件接收拉曼信号并得到待检测样品表面的颗粒成分和位置分布。
18.进一步地，还包括：三维运动控制台控制待检测样品进行移动，使从微透镜阵列出射的激光依次对待检测样品分区进行区域检测。
19.进一步地，还包括：三维运动控制台控制待检测样品在每个区域内进行z字形移动，z字形为横向z字形、纵向z字形、斜向z字形中的一种或其组合；保存收集的拉曼光谱并与数据库预设颗粒的拉曼光谱进行对比分析；移动至下一区域，重复区域检测的步骤，直至完成检测。
20.进一步地，还包括：控制分析模块根据各个区域检测的数据，得到待检测样品表面的颗粒成分和位置分布；所述分区进行区域检测的移动路径为横向z字形、纵向z字形、斜向z字形中的一种或其组合。
21.(三)有益效果
22.本公开提供的基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统及方法，基于拉曼光谱信号，利用y型光纤阵列、微透镜阵列，可以快速地进行大面积的颗粒检测分析；进一步结合二维扫描的方式，实现了高通量、实时检测的大尺寸掩模或晶圆等表面的颗粒检测和颗粒成分分析。
附图说明
23.图1示意性示出了根据本公开实施例中基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统的结构
示意图；
24.图2示意性示出了根据本公开实施例中y型光纤阵列与微透镜阵列的分布示意图；
25.图3示意性示出了根据本公开实施例中微透镜阵列分布及其对激光束聚焦后的光斑的示意图；
26.图4示意性示出了根据本公开实施例中点阵光斑及其扫描路径的示意图；
27.图5示意性示出了根据本公开实施例中对待检测样品进行区域检测的扫描路径的示意图；
28.图6示意性示出了根据本公开实施例中的斜向z字形扫描路径的示意图；
29.图7示意性示出了根据本公开实施例中基于拉曼光谱的颗粒检测分析方法的流程图；
30.图8示意性示出了根据本公开实施例中掩模版表面测量的颗粒拉曼光谱与数据库对比分析结果。
具体实施方式
31.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
32.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
33.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
34.本公开的实施例提供了一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，请参见图1和图2，包括：光源组件2，用于产生激光并将激光进行分束；y型光纤阵列14，其中每根y型光纤包括输入端502、第一输出端501、第二输出端503，分束后的激光分别从每根y型光纤的输入端502输入；微透镜阵列13，其中每个微透镜组与每根y型光纤的第一输出端501分别对应，用于将激光聚焦于待检测样品12的表面，并收集被激光激发的拉曼信号，分别通过每根y型光纤的第二输出端503输出；拉曼光谱组件3，用于接收拉曼信号并得到待检测样品12表面的颗粒成分和位置分布。
35.图1为基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统的详细结构示意图，图2为y型光纤阵列与微透镜阵列分布示意图。光源组件2将激光进行分束处理，分束后的激光分别从每根y型光纤的输入端502(即图1中b端)输入，并分别从每根y型光纤的第一输出端501(即图1中a端)输出，分别经由微透镜阵列13中的每个微透镜组聚焦入射到待检测样品12的表面，该表面被激发出的拉曼信号依次经由微透镜阵列13、第一输出端501、第二输出端503(即图1中c端)输出；拉曼光谱组件3接收该拉曼信号得到待检测样品12表面的颗粒成分和位置分布。
36.本公开中，使用y型光纤阵列、微透镜阵列有利于扩大检测面积，实现快速地大面积颗粒检测；由于在空气环境下即可激发和收集拉曼信号，该系统位于非真空环境下使用，克服了传统edx只能在真空环境下检测的条件限制。
37.在上述实施例的基础上，y型光纤阵列14、微透镜阵列13分别呈n*n阵列分布，n为
整数；每根y型光纤的第一输出端501分别位于每个微透镜组的焦平面位置。
38.具体地，如图2所示，y型光纤阵列14由n2个单根y型光纤呈n*n阵列分布(n为整数)，其中每根y型光纤的a端中心对准n*n微透镜阵列中的单个微透镜组，且a端面位于单个微透镜组的焦平面位置。其中，n取值理论上越大越好，实际与拉曼光谱仪的探测器接收范围有关系，可取值n≤10。
39.微透镜阵列13由n2个微透镜组呈n*n阵列分布(n为整数)，单个微透镜组的功能是把单根y型光纤a端出射的光束准直然后聚焦于待检测样品12表面，单个微透镜组的另一功能是收集激光束激发样品表面的拉曼信号并送入单根y型光纤a端，拉曼信号经单根y型光纤a端收集后又经单根y型光纤c端输出给拉曼光谱组件3。
40.y型光纤为市面常规的y型光纤。微透镜阵列中的单个微透镜组可以包括多个凸起的微透镜但不局限于多个凸起的微透镜，其功能是实现光束准直和聚焦的效果，具体结构如图2中504所示。
41.在上述实施例的基础上，还包括：三维运动控制台11，用于控制待检测样品12进行移动，使从微透镜阵列13出射的激光依次对待检测样品12分区进行区域检测。
42.图1中示出的阵列扫描检测组件1包含y型光纤阵列14、微透镜阵列13、待检测样品12以及三维运动控制台11。三维运动控制台11的功能是承载待检测样品12，并由软件控制三维运动控制台11按所设计位移路线进行运动，其中沿着z方向的移动用于固定待检测样品12表面在z方向上的位置，使得激光束经微透镜阵列13聚焦后的焦平面与待检测样品12表面重合；水平x/y方向的移动用于按预先设计的扫描检测线路进行各区域检测。
43.在上述实施例的基础上，三维运动控制台11用于控制待检测样品12在每个区域内进行z字形移动，z字形可以为横向z字形、纵向z字形、斜向z字形中的一种或其组合。
44.待检测样品12的表面可以被分为m*m阵列的区域，依次对每个区域进行快速检测，每个区域的范围大小由微透镜阵列范围决定。检测方式是首先在每个区域内进行如z字形移动的扫描检测，每个区域检测完后以同样的方式在m*m阵列区域间进行如z字形移动的扫描检测。横向z字形路径如图4所示，斜向z字形路径如图6所示。
45.在上述实施例的基础上，光源组件2包括：激光器23；功率衰减模块22，用于将激光器出射的激光进行功率衰减；激光分束模块21，用于将功率衰减后的激光分束至每根y型光纤的输入端502。
46.光源组件2可以包括激光器23、功率衰减模块22和激光分束模块21；从激光器23出射的激光经功率衰减模块22衰减功率，激光束经激光分束模块21分束后分别聚焦到y型光纤的b端。功率衰减模块22用于调整发射的激光功率，可以由控制分析模块33进行衰减比例控制。优选地，激光分束模块21分束得到的激光束数量与y型光纤阵列14的数量n2相对应。
47.在上述实施例的基础上，激光器23的发射波长可以为266nm、405nm、488nm、532nm、633nm、785nm、830nm、1064nm中的一种。
48.激光器23的发射波长包含但并不局限于常用拉曼激发波长。
49.在上述实施例的基础上，拉曼光谱组件3包括：信号接收模块31，用于接收y型光纤的第二输出端503输出的拉曼信号；拉曼光谱仪32，用于将拉曼信号转换成电信号；控制分析模块33，用于控制三维运动控制台11的运动并用于根据上述电信号生成待检测样品的拉曼光谱，得到待检测样品表面的颗粒成分和位置分布。
50.控制分析模块33可以包括计算机及其上位机拉曼数据分析单元，计算机可以用于控制三维运动控制台11的运动、功率衰减模块的衰减比例并保存相应的数据等；上位机拉曼数据分析单元可以用于根据电信号生成待检测样品的拉曼光谱，得到待检测样品表面的颗粒成分和位置分布。
51.具体地，拉曼光谱组件3包含信号接收模块31、拉曼光谱仪32、计算机以及拉曼数据分析单元。信号接收模块31用于接收y型光纤阵列14输出的拉曼信号，经拉曼光谱仪32输出的电信号传输至控制分析模块33中的计算机及其上位机拉曼数据分析单元。
52.拉曼数据分析单元用于生成待检测样品的拉曼光谱，并对所测得拉曼光谱与数据库中各物质成分的拉曼光谱进行对比分析，得出所测得拉曼光谱对应样品位置的颗粒成分；同时将所有测得拉曼光谱数据保存为可读数据格式至计算机的本地磁盘，并将对比分析的结果进行系统分类和统计。控制分析模块33的功能还可以包括设置待检测样品12的检测范围和检测方式，以及控制三维运动控制台11按所设置检测路线进行位移。
53.在上述实施例的基础上，待检测样品12可以为空白掩模、版图掩模、晶圆中的一种。
54.待检测样品12可以为大面积的样品，例如6寸空白掩模、6寸版图掩模、6寸晶圆、8寸晶圆、12寸晶圆等。
55.本公开还提供了一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析方法，请参见图7，包括：
56.s1，光源组件2产生激光并将激光进行分束；
57.s2，分束后的激光分别从y型光纤阵列14中每根y型光纤的输入端502输入，其中，每根y型光纤包括输入端502、第一输出端501、第二输出端503；
58.s3，微透镜阵列13将激光聚焦于待检测样品12的表面，并收集被激光激发的拉曼信号，分别通过每根y型光纤的第二输出端503输出，其中，微透镜阵列13中每个微透镜组与每根y型光纤的第一输出端501分别对应；
59.s4，拉曼光谱组件3接收拉曼信号并得到待检测样品12表面的颗粒成分和位置分布。
60.具体地，光源组件2中激光器23发射的激光经功率衰减模块22衰减后进入激光分束模块21，激光经激光分束模块21分束后进入y型光纤阵列14的b端，y型光纤阵列14的a端连接微透镜阵列13；分束后的激光光束经激光分束模块21、y型光纤阵列14、微透镜阵列13后聚焦入射到待检测样品12，待检测样品12放置于三维运动控制台11上；激发的拉曼光谱经微透镜阵列13收集进入y型光纤阵列14，经y型光纤阵列14的c端、信号接收模块31输出后进入拉曼光谱仪32；控制分析模块33控制三维运动控制台11中的待检测样品12进行移动，控制拉曼光谱仪32采集对应该区域的拉曼光谱并保存，同时对采集的数据进行数据库对比分析，得到待检测样品表面的颗粒位置分布、成分分布后实时显示检测结果。
61.在上述实施例的基础上，还包括：三维运动控制台11控制待检测样品12进行移动，使从微透镜阵列13出射的激光依次对待检测样品12分区进行区域检测。
62.待检测样品12的表面可以被分为m*m阵列的区域，依次对每个区域进行快速检测，每个区域的范围大小由微透镜阵列范围决定。通过三维运动控制台11带动待检测样品12移动，进行区域扫描分析，无需移动光源组件2和阵列扫描检测组件1，有利于加快检测速度。
63.在上述实施例的基础上，还包括：三维运动控制台11控制待检测样品12在每个区
域内进行z字形移动，z字形可以为横向z字形、纵向z字形、斜向z字形中的一种或其组合；保存收集的拉曼光谱并与数据库预设颗粒的拉曼光谱进行对比分析；随后移动至下一区域，重复上述区域检测的步骤，直至完成检测。
64.每个区域内的检测方式可以是z字形扫描检测，前述已具体说明，这里不再赘述。m*m阵列中第一区域检测完后，随即移动待检测样品12进行第二区域检测，m*m阵列的检测方式可以是如图5所示的路径，依次检测每个区域直至完成整个待检测样品12的检测。通过二维扫描的方式，可以对待检测样品12的表面快速扫描，实现高通量、实时的大尺寸表面的颗粒分析。
65.在上述实施例的基础上，还包括：控制分析模块33的拉曼数据分析单元根据各个区域检测的数据，得到待检测样品12表面的颗粒成分和位置分布；其中，分区进行区域检测的移动路径可以为横向z字形、纵向z字形、斜向z字形中的一种或其组合。
66.进一步地，拉曼数据分析单元生成待检测样品12表面颗粒的拉曼光谱，并对所测得拉曼光谱与数据库中各物质成分的拉曼光谱进行对比分析，并将对比分析的结果进行系统分类和统计并生成map图便于直观显示颗粒成分分布情况。
67.本公开提供一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析方法，针对现有技术缺乏非真空环境下快速、大面积颗粒成分分析的缺点，基于拉曼光谱信号，利用微透镜阵列、y型光纤阵列和二维扫描方式，实现高通量、快速、实时检测的大尺寸掩模或晶圆表面的颗粒成分分析和位置分布。本公开还可进一步实现大尺寸掩模或晶圆表面的所有颗粒物质成分分布图以及各成分占比直观显示。
68.下面通过具体实施方式对本公开作进一步说明，以待检测样品为空白掩模板为例。
69.图1示意性示出了根据本公开实施例中基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统的结构示意图。
70.本实施例提供了一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，包括：光源组件2、阵列扫描检测组件1、拉曼光谱组件3。光源组件2包含激光器23、功率衰减模块22和激光分束模块21；激光器23发出的激光通过功率衰减模块22进行功率衰减，再通过激光分束模块21分束，分束后的激光分别从每根y型光纤的输入端502输入。阵列扫描检测组件1包含y型光纤阵列14、微透镜阵列13、待检测样品12以及三维运动控制台11；y光纤阵列14与微透镜阵列13分布示意图如图2所示，其中，单根y型光纤如左图所示，由输入端502(b端)、第一输出端501(a端)、第二输出端503(c端)；y型光纤阵列的第一输出端501与微透镜阵列13分布如右图所示，每个微透镜组与每根y型光纤的第一输出端501分别对应，每个微透镜组用于将激光聚焦于待检测样品12的表面，并收集被激光激发的拉曼信号，分别通过每根y型光纤的第二输出端503输出。拉曼光谱组件3包含信号接收模块31、拉曼光谱仪32和控制分析模块33；信号接收模块31用于接收第二输出端503输出的拉曼信号，拉曼光谱仪32用于将该拉曼信号转换成电信号；控制分析模块33，用于控制三维运动控制台11的运动并用于根据前述电信号生成待检测样品12的拉曼光谱，得到待检测样品12表面的颗粒位置分布、成分分布。本实施例中待检测样品为空白掩模板402。
71.具体地，光源组件2中激光器23发射的激光经功率衰减模块22后进入激光分束模块21，激光束经激光分束模块21分束后进入y型光纤阵列14的b端，y型光纤阵列14的a端连
接微透镜阵列13；激光光束经激光分束模块21、y型光纤阵列14、微透镜阵列13后聚焦入射到待检测样品12，待检测样品12放置于三维运动控制台11上；激发的拉曼光谱经微透镜阵列13收集进入y型光纤阵列14，经y型光纤阵列14的c端、信号接收模块31输出后进入拉曼光谱仪32；控制分析模块33控制三维运动控制台11中的待检测样品12进行z字形移动，控制拉曼光谱仪32采集对应该区域的拉曼光谱并保存，同时对采集的数据进行数据库对比分析，实时显示检测结果。本实施例中z字形移动路径如图4所示。
72.参照图1～图5，利用该基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统并基于拉曼光谱进行高通量颗粒成分分析的基本流程为：
73.(1)打开激光器电源，激光束经y型光纤阵列14及微透镜阵列13后的光斑呈点阵分布，y型光纤阵列a端输出的激光束505经微透镜阵列504后聚焦。微透镜阵列13的分布及其对激光束聚焦后的光斑如图3所示，d为相邻两透镜或相邻两光斑之间的距离，图3左为微透镜阵列201分布，图3右为激光束聚焦后的光斑202分布。
74.(2)将6寸方形空白掩模板固定于三维运动控制台11，方形掩模版边长的放置方向与水平x/y方向一致，控制分析模块33控制三维运动控制台11沿着z方向移动，使得空白掩模板表面位于微透镜阵列的焦平面，掩模板边长为152mm。
75.(3)控制分析模块33根据所采用的空白掩模板在水平x/y方向的尺寸大小，如图5所示，首先设置将空白掩模板402虚拟划分为m*m阵列扫描区域(本实施例中m＝8)，设置起始检测位置为空白掩模左上角第一个区域401；其中m的取值采用m＝掩模板边长/(光斑间距d*n)，本实施例中n为5，光斑间距d为3.8mm，d取值一般在3mm以上。
76.(4)然后设置第一区域401的检测方式，如图4所示，图中点线框为第一区域401的边界303；点阵光斑在初始位置301按z字形扫描路径302依次移动进行扫描检测，右图为第一区域的终点检测位置。
77.(5)控制分析模块33控制三维运动控制台11移动使得点阵光斑在初始位置301按z字形扫描路径302依次移动进行扫描检测。首先阵列光斑在初始位置301处时采集n*n阵列拉曼信号并生成对应的拉曼光谱，然后横向向右移动单步距离d(z字形扫描路径302中的单步位移距离d＝光斑间距d/n，本实施例中d为0.76mm)，移动过程中同时保存收集的拉曼光谱并与数据库进行对比分析，移动单步距离d停止后采集此位置的n*n阵列拉曼信号并生成对应的拉曼光谱；继续横向向右移动单步距离d，重复前面的步骤，每步移动后采集当前位置的n*n阵列拉曼信号并生成对应的拉曼光谱，同时保存收集的拉曼光谱并与数据库进行对比分析；从初始位置301横向向右移动n步后纵向向下移动一步，然后反向横向移动n步后纵向向下移动一步，依次循环，最终单次z字形扫描过程纵向共需移动n步。对应于图4，小区域内的扫描是横向z字形，还可以是纵向z字形和斜向z字形。
78.(6)待第一区域检测完后，从第一区域终点位置横向向右移动(n-1)*d，纵向向上移动d到下一个区域，按图5中所示z字形扫描路径403进行依次后续其他区域的检测，每个区域检测步骤重复步骤(5)。类似地，整个区域的扫描还可以是纵向z字形和斜向z字形，效果也是一致的。由此，可以将上面小区域的3种扫描方式与整个区域的3种扫描方式随机组合形成9种可行的扫描组合方式，本公开不对此进行限制。
79.(7)对所有采集的拉曼光谱分析数据与数据库进行对比、分类及统计，图8给出了掩模版表面测量的颗粒拉曼光谱与数据库对比分析结果，对比分析结果可以看出颗粒的成
分主要为pvc润滑剂、碳酸钙，此结果能够对追溯和分析颗粒来源提供重要帮助。
80.本公开的基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统及方法基于拉曼光谱信号，利用微透镜阵列、y型光纤阵列和二维扫描方式，实现了高通量、快速、实时的大尺寸掩模或晶圆等表面的颗粒检测和成分分析。
81.以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，其特征在于，包括：光源组件(2)，用于产生激光并将所述激光进行分束；y型光纤阵列(14)，其中每根y型光纤包括输入端(502)、第一输出端(501)、第二输出端(503)，分束后的激光分别从每根所述y型光纤的输入端(502)输入；微透镜阵列(13)，其中每个微透镜组与每根所述y型光纤的第一输出端(501)分别对应，用于将所述激光聚焦于待检测样品(12)的表面，并收集被所述激光激发的拉曼信号，分别通过每根所述y型光纤的第二输出端(503)输出；拉曼光谱组件(3)，用于接收所述拉曼信号并得到所述待检测样品(12)表面的颗粒成分和位置分布。2.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，其特征在于，所述y型光纤阵列(14)、微透镜阵列(13)分别呈n*n阵列分布，n为整数；所述每根y型光纤的第一输出端(501)分别位于所述每个微透镜组的焦平面位置。3.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，其特征在于，还包括：三维运动控制台(11)，用于控制所述待检测样品(12)进行移动，使从所述微透镜阵列(13)出射的激光依次对所述待检测样品(12)分区进行区域检测。4.根据权利要求3所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，其特征在于，所述三维运动控制台(11)用于控制所述待检测样品(12)在每个所述区域内进行z字形移动，所述z字形为横向z字形、纵向z字形、斜向z字形中的一种或其组合。5.根据权利要求1所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，其特征在于，所述光源组件(2)包括：激光器(23)；功率衰减模块(22)，用于将所述激光器出射的激光进行功率衰减；激光分束模块(21)，用于将功率衰减后的激光分束至每根所述y型光纤的输入端(502)。6.根据权利要求5所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，其特征在于，所述激光器(23)的发射波长为266nm、405nm、488nm、532nm、633nm、785nm、830nm、1064nm中的一种。7.根据权利要求3所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，其特征在于，所述拉曼光谱组件(3)包括：信号接收模块(31)，用于接收所述y型光纤的第二输出端(503)输出的拉曼信号；拉曼光谱仪(32)，用于将所述拉曼信号转换成电信号；控制分析模块(33)，用于控制所述三维运动控制台(11)的运动并用于根据所述电信号生成所述待检测样品(12)的拉曼光谱，得到所述待检测样品(12)表面的颗粒成分和位置分布。8.根据权利要求1～7中任意一项所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，其特征在于，所述待检测样品(12)为空白掩模、版图掩模、晶圆中的一种。9.一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析方法，其特征在于，包括：光源组件(2)产生激光并将所述激光进行分束；分束后的激光分别从y型光纤阵列(14)中每根y型光纤的输入端(502)输入，其中，每根y型光纤包括输入端(502)、第一输出端(501)、第二输出端(503)；
微透镜阵列(13)将所述激光聚焦于待检测样品(12)的表面，并收集被所述激光激发的拉曼信号，分别通过每根所述y型光纤的第二输出端(503)输出，其中，微透镜阵列(13)中每个微透镜组与每根所述y型光纤的第一输出端(501)分别对应；拉曼光谱组件(3)接收所述拉曼信号并得到所述待检测样品(12)表面的颗粒成分和位置分布。10.根据权利要求9所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析方法，其特征在于，还包括：三维运动控制台(11)控制所述待检测样品(12)进行移动，使从所述微透镜阵列(13)出射的激光依次对所述待检测样品(12)分区进行区域检测。11.根据权利要求10所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析方法，其特征在于，还包括：所述三维运动控制台(11)控制所述待检测样品(12)在每个所述区域内进行z字形移动，所述z字形为横向z字形、纵向z字形、斜向z字形中的一种或其组合；保存收集的拉曼光谱并与数据库预设颗粒的拉曼光谱进行对比分析；移动至下一区域，重复所述区域检测的步骤，直至完成检测。12.根据权利要求10或11所述的基于拉曼光谱的颗粒检测分析方法，其特征在于，还包括：控制分析模块(33)根据所述各个区域检测的数据，得到所述待检测样品(12)表面的颗粒成分和位置分布；所述分区进行区域检测的移动路径为横向z字形、纵向z字形、斜向z字形中的一种或其组合。

技术总结
本公开提供一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析系统，包括：光源组件，用于产生激光并将激光进行分束；Y型光纤阵列，其中每根Y型光纤包括输入端、第一输出端、第二输出端，分束后的激光分别从每根Y型光纤的输入端输入；微透镜阵列，其中每个微透镜组与每根Y型光纤的第一输出端分别对应，用于将激光聚焦于待检测样品的表面，并收集被激光激发的拉曼信号，分别通过每根Y型光纤的第二输出端输出；拉曼光谱组件，用于接收拉曼信号并得到待检测样品表面的颗粒成分和位置分布。本公开还提供了一种基于拉曼光谱的颗粒检测分析方法。本公开能够实现高通量、快速、实时的大尺寸掩模或晶圆等表面的颗粒检测和成分分析。颗粒检测和成分分析。颗粒检测和成分分析。


技术研发人员：罗先刚 张涛 高平 岳伟生 蒲明博 李雄
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：2021.12.01
技术公布日：2022/3/8