CN107845584B - 用于检测基板表面缺陷的装置、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于检测基板表面缺陷的装置、系统和方法，涉及半导体技术领域。该装置包括：至少一个光学微透镜阵列，设置为与基板相邻，其每一个都包括以阵列形式布置的多个光学微透镜，用于将从其与基板相反的一侧照射在其上的入射光引导至基板的待检测表面，以及接收并会聚来自待检测表面的光；以及成像部件，用于接收经过光学微透镜阵列会聚的来自于待检测表面的光以进行成像；其中成像部件包括多个成像单元，每一个成像单元与所述至少一个光学微透镜阵列中的各光学微透镜阵列的相应光学微透镜对应，每个成像单元包括多个像素以及用于透过入射光的透光开口。本发明可以大大提高基板表面缺陷的检测速度。

Description

用于检测基板表面缺陷的装置、系统和方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种用于检测基板表面缺陷的装置、系统和方法。
背景技术
图1A和1B示意性地示出了现有的基板表面缺陷检测的示意图。如图1A所示，在现有技术中，基板101表面的缺陷需要利用精密复杂的光学系统102来进行检测。图1B示意性地示出了基板101上的曝光区域以及光学系统102的平直视场。光学系统102的平直视场通常大约为30μm×30μm，如果用此镜头来检测基板101上的通常大小为26mm×33mm的一个曝光区域的表面缺陷，则大约需要100万次操作(例如，每次操作拍摄一张对应的平直视场照片的话，则拍摄100万张照片)。如果拍摄一张照片所需的时间加上在拍摄不同照片之间移动所需的时间需要0.5秒钟，则拍摄整个曝光区域需要50万秒，也即，接近139个小时。可见，利用现有的缺陷检测方法需要耗费大量时间，效率很低。
发明内容
本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。
本发明的一个实施例的目的之一是：提供一种用于检测基板表面缺陷的装置。本发明的一个实施例的目的之一是：提供一种用于检测基板表面缺陷的系统。本发明的一个实施例的目的之一是：提供一种检测基板表面缺陷的方法。本发明可以大大提高基板表面缺陷的检测速度。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于检测基板表面缺陷的装置，包括：
至少一个光学微透镜阵列，设置为与所述基板相邻，其每一个都包括以阵列形式布置的多个光学微透镜，用于将从其与所述基板相反的一侧照射在其上的入射光引导至所述基板的待检测表面，以及接收并会聚来自所述待检测表面的光；以及
成像部件，用于接收经过所述光学微透镜阵列会聚的来自于所述待检测表面的光以进行成像；
其中所述成像部件包括多个成像单元，每一个成像单元与所述至少一个光学微透镜阵列中的各光学微透镜阵列的相应光学微透镜对应，每个成像单元包括多个像素以及用于透过所述入射光的透光开口。
在一个实施例中，所述的装置还包括：入射微透镜阵列，其包括多个入射微透镜，每个入射微透镜用于接收来自光源的光并将其会聚以作为所述入射光照射到所述光学微透镜阵列的对应的光学微透镜上。
在一个实施例中，所述入射微透镜阵列包括透光底板以及在所述透光底板的表面上的以阵列形式布置的多个入射微透镜；所述成像部件包括衬底，所述多个像素形成在所述衬底的表面上，所述衬底在与所述像素相反的表面中形成了多个凹陷；所述入射微透镜阵列被设置为与所述成像部件配合以使得所述入射微透镜被分别容纳在对应的凹陷中。
在一个实施例中，所述入射微透镜包括在所述透光底板上的柱形部分以及在柱形部分之上透镜部分。
在一个实施例中，其中所述入射微透镜将来自光源的光经过对应的凹陷会聚在所述透光开口中，以使得经过会聚的光通过所述透光开口，然后发散地照射到对应的光学微透镜上。
在一个实施例中，所述至少一个光学微透镜阵列包括叠置的第一光学微透镜阵列和第二光学微透镜阵列；所述至少一个光学微透镜阵列被配置为其每一个光学微透镜阵列中的光学微透镜的光轴与另一光学微透镜阵列中的相应光学微透镜的光轴彼此对准。
在一个实施例中，每个成像单元接收通过与其对应的光学微透镜的来自所述待检测表面的光的至少一部分。
在一个实施例中，所述透光开口设置在相应的成像单元的边缘处。
在一个实施例中，所述透光开口的大小与像素的大小相当。
在一个实施例中，所述成像单元的受光面为四边形，所述透光开口设置在所述四边形的顶角处。
在一个实施例中，通过所述透光开口的所述入射光入射在光学微透镜阵列中的对应的光学微透镜的边缘部分，并且所述光学微透镜阵列被配置为使得将入射在其光学微透镜的边缘部分的入射光引导到基板的待检测表面的处于其光学微透镜的视场中央的部分。
在一个实施例中，所述入射光和所述透光开口被配置为使得经过所述透光开口的光不超出衍射极限。
在一个实施例中，来自所述待检测表面的光包括被所述待检测表面反射的反射光和通过所述待检测表面产生的衍射光。
在一个实施例中，所述光学微透镜阵列还包括：在光学微透镜边缘的支承部件，其能够用于支承与其邻接的光学微透镜。
在一个实施例中，其中所述至少一个光学微透镜阵列包括叠置的第一光学微透镜阵列和第二光学微透镜阵列，并且所述第一光学微透镜阵列的支承部件与所述第二光学微透镜阵列的支承部件彼此一一对准。
在一个实施例中，其中所述支承部件由与光学微透镜相同的材料形成。
在一个实施例中，所述的装置还包括：在所述支承部件的下表面的阻挡层，用于阻挡光进入所述支承部件。
在一个实施例中，所述阻挡层包括金属镀层。
在一个实施例中，所述光学微透镜包括平凸镜。
在一个实施例中，所述平凸镜的曲面上的点的Z方向的坐标是对应的x-y平面投影点在x-y平面上距离原点的距离r的2阶至4阶函数。
在一个实施例中，所述平凸镜的曲面由以下公式来定义：
Figure BDA0001115263370000041
其中，Z是平凸镜的曲面上的点的Z方向的坐标，r为平凸镜的曲面上的点在x-y平面的投影点在x-y平面上距离原点的距离，R是球面的曲率半径，K是圆锥常数，α1是二阶系数，α2是四阶系数。
在一个实施例中，所述至少一个光学微透镜阵列包括面向所述基板的第一面；其中，所述第一面到所述基板的待检测表面的距离为5μm至10μm。
在一个实施例中，所述光学微透镜的直径范围为5μm至25μm。
在一个实施例中，所述入射微透镜的透镜部分到与所述入射微透镜对应的透光开口的距离为30μm至50μm。
在一个实施例中，所述的装置还包括：光产生部件，用于产生入射到所述入射微透镜阵列的光。
在一个实施例中，所述的装置还包括：隔板，位于所述光学微透镜阵列的侧面上，用于阻挡环境光进入光学微透镜。
在一个实施例中，所述基板包括从下列中选择的一种或多种：半导体晶片、半导体衬底、显示面板或石英基板。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于检测基板表面缺陷的系统，包括：如前所述的用于检测基板表面缺陷的装置，所述装置检测基板的待检测表面，获得所述待检测表面的图像信息；
基板支撑单元，设置在所述装置下方，用于支撑所述基板；以及
图像处理单元，用于接收并处理所述图像信息。
根据本发明的第三方面，提供了一种检测基板表面缺陷的方法，所述方法利用如前所述装置进行，所述方法包括：
步骤一：利用光学微透镜阵列将从其与所述基板相反的一侧照射在其上的入射光引导至所述基板的待检测表面的一部分，以及接收并会聚来自所述待检测表面的光；以及
步骤二：利用成像部件接收经过所述光学微透镜阵列会聚的来自于所述待检测表面的光以进行成像。
在一个实施例中，在步骤二之后，所述方法还包括：步骤三：将光学微透镜阵列移动到待检测表面的下一部分，重复所述步骤一和步骤二的操作，直到将待检测表面检测完毕。
在一个实施例中，在步骤三之后，所述方法还包括：以处在基板中心的法线为轴，将基板分别旋转90度、180度和270度，并且分别在旋转90度、180度和270度之后，重复所述步骤一、步骤二和步骤三的操作。
本发明提供的基板表面缺陷检测装置可以利用光学微透镜阵列成像的方式来进行基板表面缺陷的检测，由于光学微透镜阵列可以包括多个光学微透镜，从而一次移动得到基板表面不同位置的图像，从而可以提高基板表面缺陷的检测速度。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1A是示意性地示出了现有的基板表面缺陷检测的示意图。
图1B是示意性地示出了基板101上的曝光区域以及光学系统102的平直视场的示意图。
图2是示意性地示出了根据本发明一个实施例的用于检测基板表面缺陷的装置的结构示意图。
图3是示意性地示出了根据本发明一个实施例的光学微透镜阵列与基板表面的位置关系的示意图。
图4是示意性地示出了根据本发明一个实施例的成像单元的示意图。
图5是示意性地示出了根据本发明一个实施例的光学微透镜的示意图。
图6是示意性地示出了根据本发明一个实施例的成像部件接收反射光和衍射光的示意图。
图7A是示意性地示出了根据本发明一个实施例的入射微透镜阵列的示意图。
图7B是示意性地示出了根据本发明一个实施例的成像部件的示意图。
图7C是示意性地示出了图7A所示的入射微透镜阵列与图7B所示的成像部件的组装示意图。
图8是示意性地示出了根据本发明另一个实施例的用于检测基板表面缺陷的装置的结构示意图。
图9是示意性地示出了根据本发明一个实施例的用于检测基板表面缺陷的系统的结构示意图。
图10是示出了根据本发明一个实施例的检测基板表面缺陷的方法的流程图。
图11是示出了根据本发明另一个实施例的检测基板表面缺陷的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图2是示意性地示出了根据本发明一个实施例的用于检测基板表面缺陷的装置的结构示意图。如图2所示，用于检测基板表面缺陷的装置20可以包括：至少一个光学微透镜阵列210和成像部件220。下面分别对这几个部件进行说明。
如图2所示，所述至少一个光学微透镜阵列210设置为与基板(例如，该基板可以包括从下列中选择的一种或多种：半导体晶片、半导体衬底、显示面板或石英基板)101相邻。每一个光学微透镜阵列都可以包括以阵列形式布置的多个光学微透镜。该光学微透镜阵列用于将从其与基板101相反的一侧照射在其上的入射光(例如可以采用波长为400nm至650nm范围的光作为入射光)251引导至基板101的待检测表面，以及接收并会聚来自该待检测表面的光。例如，来自待检测表面的光可以包括被待检测表面反射的反射光和通过待检测表面产生的衍射光。在一个实施例中，光学微透镜的材料可以为石英玻璃，例如熔融石英。
在一个实施例中，所述至少一个光学微透镜阵列210可以包括叠置的第一光学微透镜阵列211和第二光学微透镜阵列212。应理解，所述至少一个微透镜阵列210还可以包括更多的光学微透镜阵列，例如设置在第二光学微透镜阵列212上的第三光学微透镜阵列等。相邻的光学微透镜阵列可以胶合在一起。
在一个实施例中，所述至少一个光学微透镜阵列210被配置为其每一个光学微透镜阵列中的光学微透镜的光轴与另一光学微透镜阵列中的相应光学微透镜的光轴彼此对准。例如，如图2所示，第一光学微透镜阵列211中的光学微透镜的光轴与第二光学微透镜阵列212中的光学微透镜的光轴彼此对准。
在一个实施例中，光学微透镜阵列还可以包括：在光学微透镜边缘的支承部件(例如可以是柱状物)240(例如第一支承部件241和第二支撑部件242)，其能够用于支承与其邻接的光学微透镜。优选地，第一光学微透镜阵列211的支承部件(即第一支撑部件241)与第二光学微透镜阵列212的支承部件(即第二支撑部件242)彼此一一对准。在一个实施例中，支承部件可以由与光学微透镜相同的材料形成，例如均为石英玻璃。例如可以用胶水将支撑部件与光学微透镜粘结在一起。该实施例中，可以通过支撑部件来精密控制微透镜阵列之间的距离。
在一个实施例中，光学微透镜可以包括平凸镜。在一个实施例中，该平凸镜的曲面上的点的Z方向的坐标是对应的x-y平面投影点在x-y平面上距离原点的距离r的2阶至4阶函数。例如，该平凸镜的曲面由以下公式来定义：
Figure BDA0001115263370000081
其中，Z是平凸镜的曲面上的点的Z方向的坐标，r为平凸镜的曲面上的点在x-y平面的投影点在x-y平面上距离原点的距离(这里，r为变量，r的最大值例如可以为光学微透镜的半径)，R是球面的曲率半径，K是圆锥常数，α1是二阶系数，α2是四阶系数。对于K，K＝0代表球面，K<-1代表双曲面，K＝-1代表抛物面，-1<K<0代表椭圆，K>1代表扁椭圆。对于本发明实施例的平凸镜来说，K可以为0。
在一个具体实现方式中，对于第一光学微透镜阵列211，R＝-0.11毫米，α1＝9.506，α2＝-8.614×104，K＝0，则第一光学微透镜阵列211的曲面可以表示为：
Figure BDA0001115263370000091
在一个具体实现方式中，对于第二光学微透镜阵列212，R＝0.016毫米，α1＝-74.284，α2＝4.01×104，K＝0，则第二光学微透镜阵列212的曲面可以表示为：
Figure BDA0001115263370000092
需要指出的是，光学微透镜阵列中的光学微透镜可以包括但不限于平凸镜、凸透镜、凹凸透镜等，只要其能够会聚光即可。在实际应用中，考虑到光学微透镜的加工和装配的便利，优选地，可以采用平凸镜作为光学微透镜，由于平凸镜包括平面，因此，可以更加便于光学微透镜阵列的加工和装配，并降低成本。
在一个实施例中，所述至少一个光学微透镜阵列可以包括面向基板101的第一面(例如图2中第一微透镜阵列211的平面)。其中，该第一面到基板101的待检测表面的距离可以为5μm至10μm，例如6μm。
如图2所示，成像部件220用于接收经过光学微透镜阵列210会聚的来自于待检测表面的光以进行成像。该成像部件220可以包括多个成像单元221。每一个成像单元221与所述至少一个光学微透镜阵列210中的各光学微透镜阵列(例如第一光学微透镜阵列211和第二光学微透镜阵列212)的相应光学微透镜对应。每个成像单元221可以包括多个像素2212以及用于透过入射光251的透光开口223(稍后将结合图4更详细地说明)。其中，像素用于接收光来成像。在一个实施例中，如图2所示，成像部件220可以包括衬底2211。所述多个像素2212形成在衬底2211的表面上。该衬底在与像素相反的表面中形成了多个凹陷224。
在一个实施例中，每个成像单元221接收通过与其对应的光学微透镜的来自待检测表面的光的至少一部分。在一个实施例中，成像单元可以包括CCD(Charge CoupledDevice，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary MetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)等。
在一个实施例中，如图2所示，该装置20还可以包括入射微透镜阵列230。该入射微透镜阵列230可以包括多个入射微透镜232。每个入射微透镜232用于接收来自光源(图2中未示出)的光并将其会聚以作为入射光251照射到光学微透镜阵列210的对应的光学微透镜上。
在一个实施例中，入射微透镜232将来自光源的光经过对应的凹陷224会聚在透光开口223中，以使得经过会聚的光通过该透光开口，然后发散地照射到对应的光学微透镜上。应理解，这仅仅是示意性的示例，在其他的实施例可以采用不同的配置。
在一个实施例中，如图2所示，通过透光开口223的入射光251入射在光学微透镜阵列210中的对应的光学微透镜的边缘部分，并且光学微透镜阵列210被配置为使得将入射在其光学微透镜的边缘部分的入射光引导到基板101的待检测表面的处于其光学微透镜的视场中央的部分。优选地，入射光251和透光开口223被配置为使得经过透光开口223的光不超出衍射极限。
在一个实施例中，如图2所示，入射微透镜阵列230可以包括透光底板231以及在该透光底板231的表面上的以阵列形式布置的多个入射微透镜232。在一个实施例中，入射微透镜232可以包括在透光底板231上的柱形部分2321以及在柱形部分2321之上透镜部分2322。在一个实施例中，入射微透镜232的透镜部分2322到与该入射微透镜对应的透光开口223的距离可以为30μm至50μm，例如36μm。入射微透镜阵列230被设置为与成像部件220配合以使得入射微透镜被分别容纳在对应的凹陷224中。
如下面将详细地进一步说明的，本发明提供的基板表面缺陷检测装置可以利用光学微透镜阵列成像的方式来进行基板表面缺陷的检测，由于光学微透镜阵列可以包括多个光学微透镜，从而一次移动得到基板表面不同位置的图像，从而可以提高基板表面缺陷的检测速度。
在实际应用中，可以通过设置光学微透镜阵列的尺寸、光学微透镜的直径、以及光学微透镜的视场来相应地提高缺陷检测速度的倍数。例如，以光学微透镜的直径为20μm为例，光学微透镜阵列的尺寸可以设置为与曝光区域相同。例如，对于26mm×33mm的曝光区域，可以设置包括1300×1650个微透镜的阵列。从而，如图3所示，在光学微透镜在2μm×2μm的视场里的任何成像点都满足衍射极限的情况下，一个曝光区域只要100张照片即可扫描完毕，检测速度可以提高到现在的1万倍。当然，考虑到获得多个角度的衍射光，可以再将基板旋转90度、180度和270度，从而在基板处在0度、90度、180度和270度分别检测待检测表面，这样需要400张照片即可扫描完毕，检测速度可以提高到现在的2500倍。
当然，应理解，光学微透镜阵列的尺寸也可以设置为与曝光区域不同，但同样也可以提高缺陷的检测速度。例如，光学微透镜阵列可以，设置为100×100或1000×1000的阵列等等。
在本发明的一些实施例中，可以通过使用光学微透镜阵列来完成探测，而由于光学微透镜阵列尺寸小，例如可以使用2片或者2片以上的光学微透镜阵列即可达到衍射极限。由于光学微透镜数量众多，可以通过一次平行成像来大大提高探测的速度。
图4示意性地示出了一个7×7个像素的成像单元的示意图。如图4所示，透光开口223可以设置在相应的成像单元的边缘处。例如，
成像单元的受光面可以为四边形(例如正方形、长方形、菱形等)，该透光开口223可以设置在四边形的顶角处。本发明的技术人员应该理解，透光开口的位置还可以位于成像单元的其他位置，例如可以位于成像单元的边缘且非顶角的位置，又例如，可以位于成像单元的接近中间的位置等，因此本发明的范围并不仅限于此。
在一个实施例中，透光开口223的大小与像素2212的大小相当。例如，如图4所示，可以是将成像单元的一个像素挖掉以形成透光开口。即可以采用成像单元挖洞的方式来实现科勒照明。
图5是示意性地示出了根据本发明一个实施例的光学微透镜的示意图。例如，关于经过光学微透镜的光路图可以参考图5所示。如图5所示，入射光251入射在第二光学微透镜阵列212中的对应的第二光学微透镜的边缘部分，然后通过该第二光学微透镜到达第一光学微透镜阵列211中对应的第一光学微透镜的边缘部分，然后通过该第一光学微透镜到达基板的待检测表面的处于其光学微透镜的视场461中央的部分。然后经过待检测表面反射的反射光和通过待检测表面产生的衍射光(可以统称为来自待检测表面的光252)透过光学微透镜阵列到达光学微透镜阵列的后焦面(也可以称为傅利叶平面)462上。其中，在该后焦面462上可以放置成像单元以接收来自待检测表面的光252。
另外，如图5所示，第一微透镜阵列211的第一光学微透镜的第一面到基板101的待检测表面的距离(也即第一面到光学微透镜的视场461的距离)S1可以为5μm至10μm，例如6μm。第一光学微透镜阵列211的厚度S2可以为1μm至10μm，例如6μm。第二光学微透镜阵列212的厚度S3可以为1μm至10μm，例如7μm。第二光学微透镜阵列212到后焦面462的距离S4可以为5μm至10μm，例如6.5μm。光学微透镜的视场宽度S5可以为1μm至3μm，例如2μm。光学微透镜的直径S6的范围可以为5μm至25μm，例如10μm或20μm。
图6是示意性地示出了根据本发明一个实施例的成像部件接收反射光和衍射光的示意图。如图6所示，入射光251通过透光开口223并经过光学微透镜阵列(图6未示出)到达基板的待检测表面(图6未示出)，然后经过待检测表面反射的反射光(也可以看作0级衍射光)2521和通过待检测表面产生的衍射光2522通过光学微透镜阵列到达成像单元的受光面上，从而成像单元获得待检测表面的图像信息。
图7A是示意性地示出了根据本发明一个实施例的入射微透镜阵列的示意图。图7B是示意性地示出了根据本发明一个实施例的成像部件的示意图。图7C是示意性地示出了图7A所示的入射微透镜阵列与图7B所示的成像部件的组装示意图。下面以图7A至图7C来举例说明关于入射微透镜阵列与成像部件的组合示意图。图7A示意性地示出了具有4×4个入射微透镜的阵列，该4×4个入射微透镜232以阵列形式布置在透光底板231上。图7B示意性地示出了具有4×4个凹陷的成像部件。其中，每一个凹陷224对应每一个成像单元的透光开口223。将入射微透镜阵列与成像部件组合以使得入射微透镜232被分别容纳在对应的凹陷224中，从而形成图7C所示的组合结构。
图8是示意性地示出了根据本发明另一个实施例的用于检测基板表面缺陷的装置的结构示意图。如图8所示，与图2中的装置20类似地，用于检测基板表面缺陷的装置80也可以包括：至少一个光学微透镜阵列210、成像部件220和入射微透镜阵列230。
在一个实施例中，该装置80还可以包括：在支承部件240的下表面的阻挡层870，用于阻挡光进入支承部件240。阻挡层可以减小不期望的反射光或衍射光进入支撑部件的可能性。例如，阻挡层可以包括金属镀层。
此外，环境光等不期望的光也有可能通过光学微透镜阵列的侧面进入光学微透镜中，从而对成像造成影响。为了消除这种影响，在一个实施例中，如图8所示，所述装置80还可以包括：隔板880，位于光学微透镜阵列210的侧面上，用于阻挡环境光进入光学微透镜，从而避免环境光对成像造成影响。
在一个实施例中，该装置80还可以包括：光产生部件890，用于产生入射到入射微透镜阵列230的光。例如，该光产生部件可以包括：激光器、照明板或照明灯等发光设备，或者由这些发光设备中的一种和其他光学器件(例如反光镜等)组成的发光组合装置。
图9是示意性地示出了根据本发明一个实施例的用于检测基板表面缺陷的系统的结构示意图。如图9所示，该用于检测基板表面缺陷的系统90可以包括用于检测基板表面缺陷的装置91。该装置91检测基板101的待检测表面，获得待检测表面的图像信息。在一个实施例中，用于检测基板表面缺陷的装置91可以采用与图2中的装置20相同或相似的结构。在另一个实施例中，用于检测基板表面缺陷的装置91可以采用与图8中的装置80相同或相似的结构。
在一个实施例中，如图9所示，该系统90还可以包括基板支撑单元92。该基板支撑单元92设置在装置91下方，用于支撑基板101。
在一个实施例中，如图9所示，该系统90还可以包括图像处理单元93。该图像处理单元93用于接收并处理图像信息。在一个实施例中，该图像处理单元可以与用于检测基板表面缺陷的装置91的成像部件相连。例如，该图像收集单元可以为计算机或显示器等。
在上述实施例的系统90中，上述装置91检测基板101的待检测表面，获得该待检测表面的图像信息，并将该图像信息传输至图像处理单元93。该图像处理单元93对接收的图像进行处理。检测人员可以通过该系统90获得基板101的表面缺陷情况。
图10是示出了根据本发明一个实施例的检测基板表面缺陷的方法的流程图。
在步骤S1001，利用光学微透镜阵列将从其与基板相反的一侧照射在其上的入射光引导至该基板的待检测表面的一部分，以及接收并会聚来自该待检测表面的光。
在步骤S1002，利用成像部件接收经过光学微透镜阵列会聚的来自于待检测表面的光以进行成像。
通过上述检测方法，可以获得基板的待检测表面的至少一部分的图像信息。
图11是示出了根据本发明另一个实施例的检测基板表面缺陷的方法的流程图。
在步骤S1001，利用光学微透镜阵列将从其与基板相反的一侧照射在其上的入射光引导至该基板的待检测表面的一部分，以及接收并会聚来自该待检测表面的光。
在步骤S1002，利用成像部件接收经过光学微透镜阵列会聚的来自于待检测表面的光以进行成像。
在步骤S1003，将光学微透镜阵列移动到待检测表面的下一部分，重复步骤S1001和步骤S1002的操作，直到将待检测表面检测完毕。
通过上述检测方法，可以获得基板的待检测表面的全部图像信息。
在前面的描述中，在透光开口设置在成像单元的四边形受光面的第一顶角处的情况下，例如如图6所示，待检测表面的反射光将照射在第二顶角处(该第二顶角与该第一顶角处在对角线上)，并且接收的衍射光以该第二顶角为中心向周围逐渐减弱。为了获得多个角度的衍射光，在另一个实施例中，在步骤S1003之后，上述方法还可以包括：以处在基板中心的法线为轴，将基板分别旋转90度、180度和270度，并且分别在旋转90度、180度和270度之后，重复步骤S1001、步骤S1002和步骤S1003的操作。即在基板处在0度、90度、180度和270度的位置的情况下，分别进行步骤S1001、步骤S1002和步骤S1003的操作，从而获得待检测表面的4组图像信息。然后对这里4组图像信息进行处理以获得比较均匀的待检测表面的图像信息。
在上述实施例中，入射光在顶角位置，可以最大限度地利用0.7NA(NumericalAperture，数值孔径)的数值孔径。以光学微透镜的直径为20μm为例，光学微透镜阵列的尺寸可以设置为与曝光区域相同。在光学微透镜在2μm×2μm的视场里的任何成像点都满足衍射极限的情况下，考虑到通过对基板在0度、90度、180度和270度四个方向进行测量，总测量次数为100×4＝400次，速度比现有的设备可以提高2500倍。因此本发明的检测基板表面缺陷的装置及其方法可以大大提高检测速度。
至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (28)

1.一种用于检测基板表面缺陷的装置，其特征在于，包括：
至少一个光学微透镜阵列，设置为与所述基板相邻，其每一个都包括以阵列形式布置的多个光学微透镜，用于将从其与所述基板相反的一侧照射在其上的入射光引导至所述基板的待检测表面，以及接收并会聚来自所述待检测表面的光；
成像部件，用于接收经过所述光学微透镜阵列会聚的来自于所述待检测表面的光以进行成像；其中所述成像部件包括多个成像单元，每一个成像单元与所述至少一个光学微透镜阵列中的各光学微透镜阵列的相应光学微透镜对应，每个成像单元包括多个像素以及用于透过所述入射光的透光开口，所述成像部件包括衬底，所述多个像素形成在所述衬底的表面上，所述衬底在与所述像素相反的表面中形成了多个凹陷；以及
入射微透镜阵列，其包括多个入射微透镜，每个入射微透镜用于接收来自光源的光并将其会聚以作为所述入射光照射到所述光学微透镜阵列的对应的光学微透镜上，所述入射微透镜阵列包括透光底板以及在所述透光底板的表面上的以阵列形式布置的多个入射微透镜，所述入射微透镜阵列被设置为与所述成像部件配合以使得所述入射微透镜被分别容纳在对应的凹陷中，所述入射微透镜将来自光源的光经过对应的凹陷会聚在所述透光开口中，以使得经过会聚的光通过所述透光开口，然后发散地照射到对应的光学微透镜上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述入射微透镜包括在所述透光底板上的柱形部分以及在柱形部分之上透镜部分。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述至少一个光学微透镜阵列包括叠置的第一光学微透镜阵列和第二光学微透镜阵列；
所述至少一个光学微透镜阵列被配置为其每一个光学微透镜阵列中的光学微透镜的光轴与另一光学微透镜阵列中的相应光学微透镜的光轴彼此对准。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
每个成像单元接收通过与其对应的光学微透镜的来自所述待检测表面的光的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述透光开口设置在相应的成像单元的边缘处。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述透光开口的大小与像素的大小相当。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述成像单元的受光面为四边形，所述透光开口设置在所述四边形的顶角处。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
通过所述透光开口的所述入射光入射在光学微透镜阵列中的对应的光学微透镜的边缘部分，并且
所述光学微透镜阵列被配置为使得将入射在其光学微透镜的边缘部分的入射光引导到基板的待检测表面的处于其光学微透镜的视场中央的部分。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述入射光和所述透光开口被配置为使得经过所述透光开口的光不超出衍射极限。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
来自所述待检测表面的光包括被所述待检测表面反射的反射光和通过所述待检测表面产生的衍射光。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学微透镜阵列还包括：
在光学微透镜边缘的支承部件，其能够用于支承与其邻接的光学微透镜。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，其中
所述至少一个光学微透镜阵列包括叠置的第一光学微透镜阵列和第二光学微透镜阵列，并且
所述第一光学微透镜阵列的支承部件与所述第二光学微透镜阵列的支承部件彼此一一对准。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，其中所述支承部件由与光学微透镜相同的材料形成。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：
在所述支承部件的下表面的阻挡层，用于阻挡光进入所述支承部件。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，
所述阻挡层包括金属镀层。
16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学微透镜包括平凸镜。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述平凸镜的曲面上的点的Z方向的坐标是对应的x-y平面投影点在x-y平面上距离原点的距离r的2阶至4阶函数。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述平凸镜的曲面由以下公式来定义：
Figure FDA0002584974520000041
其中，Z是平凸镜的曲面上的点的Z方向的坐标，r为平凸镜的曲面上的点在x-y平面的投影点在x-y平面上距离原点的距离，R是球面的曲率半径，K是圆锥常数，α1是二阶系数，α2是四阶系数。
19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述至少一个光学微透镜阵列包括面向所述基板的第一面；
其中，所述第一面到所述基板的待检测表面的距离为5μm至10μm。
20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述光学微透镜的直径范围为5μm至25μm。
21.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述入射微透镜的透镜部分到与所述入射微透镜对应的透光开口的距离为30μm至50μm。
22.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
光产生部件，用于产生入射到所述入射微透镜阵列的光。
23.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
隔板，位于所述光学微透镜阵列的侧面上，用于阻挡环境光进入光学微透镜。
24.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基板包括从下列中选择的一种或多种：
半导体晶片、半导体衬底、显示面板或石英基板。
25.一种用于检测基板表面缺陷的系统，其特征在于，包括：
如权利要求1至24任意一项的用于检测基板表面缺陷的装置，所述装置检测基板的待检测表面，获得所述待检测表面的图像信息；
基板支撑单元，设置在所述装置下方，用于支撑所述基板；以及
图像处理单元，用于接收并处理所述图像信息。
26.一种检测基板表面缺陷的方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1至24任意一项装置进行，所述方法包括：
步骤一：利用光学微透镜阵列将从其与所述基板相反的一侧照射在其上的入射光引导至所述基板的待检测表面的一部分，以及接收并会聚来自所述待检测表面的光；以及
步骤二：利用成像部件接收经过所述光学微透镜阵列会聚的来自于所述待检测表面的光以进行成像。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，在步骤二之后，所述方法还包括：
步骤三：将光学微透镜阵列移动到待检测表面的下一部分，重复所述步骤一和步骤二的操作，直到将待检测表面检测完毕。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在步骤三之后，所述方法还包括：
以处在基板中心的法线为轴，将基板分别旋转90度、180度和270度，并且分别在旋转90度、180度和270度之后，重复所述步骤一、步骤二和步骤三的操作。
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