CN108508031A - 一种双面检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的双面检测装置及检测方法，该装置包括：承载单元、设于承载单元上的待检测物料、光源、焦面调整单元、探测单元以及测距单元，焦面调整单元包括变焦透镜和与变焦透镜连接的控制装置，光源、变焦透镜、探测单元以及测距单元均设有两个，对称设于待检测物料上下两侧，测距单元用于测量待检测物料上下两侧距离对应的变焦透镜的高度，控制装置根据测量的高度调整变焦透镜的焦距使待检测物料上下表面同时处在最佳焦面处，光源发出的光线经待检测物料上的异物发生散射，散射光线经过变焦透镜成像后进入探测单元。本发明实现了一次扫描即可完成上下表面的异物检测，极大地减小检测时间，提升了检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种双面检测装置及检测方法。
背景技术
在半导体集成电路或平板显示的制备工艺中，为提高产品良率，污染控制是一个至关重要的环节，即在曝光前对掩模版、硅片或玻璃基板进行异物(包括外来颗粒、指纹、划痕、针孔等)检测。
现有集成在光刻设备中的颗粒检测装置通常采用暗场散射测量技术，其结构如图1所示。为保证曝光质量，掩模版的玻璃(glass)面50和薄膜(pellicle)面60都必须检测。其中针对玻璃面50，从辐射光源10发出的探测光线101经掩模上的异物20散射，散射光线102由成像镜组30成像后进行探测单元40。薄膜面的检测方法相同。然而由于掩模版的厚度有多个标准，玻璃的厚度范围为3～6.35mm，薄膜的厚度范围为2～5mm。
现有检测装置在检测不同规格掩模版时，上下表面无法同时处于其对应光路的最佳焦面，因此需要将上下表面的检测分为两次，先将上表面调整到上光路的最佳焦面，进行颗粒测量，再对版叉进行Z向位置调整，将下表面调整到下光路的最佳焦面，再次进行颗粒测量，至此完成一次测量流程。
由于在Z向调整过程中，电机需要带动版叉及掩模版进行Z轴方向的垂直运动，增加了测量过程中的风险，同时调整到焦面这一动作需要耗时2-3s时间，影响了设备检测产率。
如图2所示，该装置的检测过程如下：
Step1：版叉带动掩模版运动至调焦位，耗时5s；
Step2：调焦传感器进行玻璃高度测量，并调整待测面至最佳焦面，耗时1s；
Step3：执行同步扫描检测，版叉从静止加速到匀速，耗时0.5s；接着匀速扫描30s，同时探测单元进行同步采样，实时传输数据至上位机，并进行颗粒计算；然后版叉减速直到静止耗时0.5s；
Step4：掩模版回到调焦位，耗时5s；
Step5：重复Step2-3，完成薄膜面扫描测量，耗时30s；
Step6：版叉回到交接位，耗时2s。
由此可知，整个测试流程需要约80s，降低了检测产率。
发明内容
本发明提供了一种双面检测装置及方法，以解决现有技术中存在的测量过程中存在风险和以及检测产率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种双面检测装置，包括：承载单元、设于所述承载单元上的待检测物料、光源、焦面调整单元、探测单元以及测距单元，所述焦面调整单元包括变焦透镜和与所述变焦透镜连接的控制装置，所述光源、变焦透镜、探测单元以及测距单元均设有两个，对称设于所述待检测物料上下两侧，所述测距单元用于测量所述待检测物料上下两侧距离对应的变焦透镜的高度，所述控制装置根据测量的高度调整所述变焦透镜的焦距使所述待检测物料上下表面同时处在最佳焦面处，所述光源发出的光线经待检测物料上的异物发生散射，散射光线经过变焦透镜成像后进入探测单元。
进一步的，所述变焦透镜为液体透镜，所述控制装置为电控装置，所述电控装置输出可变电压给所述液体透镜以改变其焦距。
进一步的，所述待检测物料上下两侧的液体透镜连接至同一个电控装置。
进一步的，所述光源为线光源。
进一步的，所述探测单元为线阵CCD相机或线阵CMOS相机。
进一步的，所述测距单元为分别设于所述待检测物料上下两侧的测距传感器。
进一步的，所述双面检测装置还包括与所述探测单元连接的上位机。
进一步的，所述待检测物料为掩模版、硅片或玻璃基板。
本发明提供了一种使用上述的双面检测装置的检测方法，包括以下步骤：
S1：对不同规格的待检测物料上下两侧的焦面进行标定获得标定值，所述标定值包括所述待检测物料上下表面位于所述变焦透镜的焦面时，所述测距单元测得的所述待检测物料上下表面与对应的变焦透镜之间的距离，以及此时控制装置的控制参数；
S2：将待检测物料置于承载单元上，所述承载单元带动待检测物料运动到调焦位；
S3：所述测距单元对待检测物料上下表面距离对应的变焦透镜的高度进行测量，并将测量数据发送至控制装置，控制装置根据步骤S1中获得的标定值调整变焦透镜的焦距；
S4：所述光源发出光线，经待检测物料上的异物发生散射，散射光线经过变焦透镜成像后进入探测单元进行异物探测。
进一步的，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11：将一规格与待检测物料对应的标记版置于承载单元上，标记版的上下表面均设有标记；
S12：在标记版上下两侧安装面光源，并在探测单元位置处安装面阵CCD相机，打开面光源进行实时图像采集；
S13：通过所述控制装置调节变焦透镜的焦距，直至标记版上表面的标记清晰，记录此时标记版上表面的高度和对应的控制装置的控制参数；
S14：重复步骤S13，记录标记版下表面的高度和对应的控制装置的控制参数，从而得到该规格待检测物料上下两侧焦面的标定值；
S15：重复步骤S11-S14，获得不同规格待检测物料上下两侧的焦面的标定值。
进一步的，所述变焦透镜为液体透镜，所述控制装置为电控装置，所述控制参数为电压，所述电控装置输出可变电压给所述液体透镜以改变其焦距。
进一步的，所述步骤S4中，还包括承载单元带动待检测物料运动，执行同步扫描检测。
进一步的，所述步骤S4中，探测单元进行同步采样，并将采样数据实时传输至上位机，通过上位机进行异物检测。
本发明提供的双面检测装置及检测方法，该装置包括：承载单元、设于所述承载单元上的待检测物料、光源、焦面调整单元、探测单元以及测距单元，所述焦面调整单元包括变焦透镜和与所述变焦透镜连接的控制装置，所述光源、变焦透镜、探测单元以及测距单元均设有两个，对称设于所述待检测物料上下两侧，所述测距单元用于测量所述待检测物料上下两侧距离对应的变焦透镜的高度，所述控制装置根据测量的高度调整所述变焦透镜的焦距使所述待检测物料上下表面同时处在最佳焦面处，所述光源发出的光线经待检测物料上的异物发生散射，散射光线经过变焦透镜成像后进入探测单元。本发明实现了一次扫描即可完成上下表面的异物检测，极大地减小检测时间，提升了检测效率；避免电机带动承载单元和待检测物料进行垂向运动，提高设备的安全性。
附图说明
图1是现有技术中颗粒检测装置的结构示意图；
图2是现有技术中颗粒检测装置的检测流程图；
图3是本发明双面检测装置的结构示意图；
图4是本发明双面检测装置的检测流程图。
图1-2中所示：10、辐射光源；101、探测光线；102、散射光线；20、异物；50、玻璃面；60、薄膜面；
图3-4中所示：1、待检测物料；2、光源；21、探测光线；22、散射光线；3、异物；4、探测单元；5、测距单元；6、变焦透镜；7、控制装置；11、玻璃面；12、薄膜面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
如图3所示，本发明提供了一种双面检测装置，包括承载单元、设于所述承载单元上的待检测物料1、光源2、焦面调整单元、探测单元4以及测距单元5，所述焦面调整单元包括变焦透镜6和与所述变焦透镜6连接的控制装置7，所述光源2、变焦透镜6、探测单元4以及测距单元5均设有两个，对称设于所述待检测物料1上下两侧，所述待检测物料1可以是掩模版、硅片或玻璃基板，本实施例中以待检测物料1为掩模版、承载单元为版叉为例进行详细说明。具体的，测距单元5用于测量待检测物料1上下两侧距离对应的变焦透镜6的高度，即掩模版的玻璃面11和薄膜面12到对应变焦透镜6的距离，所述控制装置7根据测量的高度调整变焦透镜6的焦距使掩模版的玻璃面11和薄膜面12同时处在最佳焦面处。优选的，所述变焦透镜6为液体透镜，所述控制装置7输出可变电压给所述液体透镜以改变其焦距。可选的，所述待检测物料1上下两侧的所述变焦透镜6连接至同一个控制装置7，采用同一个控制装置7对两个变焦透镜6的焦距进行控制。检测时，所述光源2发出的探测光线21经待检测物料1上的异物3发生散射，散射光线22经过变焦透镜6成像后进入探测单元4进行探测，从而实现一次扫描即可完成上下表面的异物检测，极大地减小检测时间，提升了检测效率。
优选的，所述光源2为线光源，可以采用激光源或LED光源等线光源。
优选的，所述探测单元4为线阵CCD相机或线阵CMOS相机，用于采集经焦面调整单元成像的图像。
优选的，所述测距单元5为分别设于所述待检测物料1上下两侧的测距传感器。
优选的，该双面检测装置还包括与所述探测单元4连接的上位机，用于对探测单元4采集到的图像进行异物检测。
本发明还提供一种上述双面检测装置的检测方法，包括以下步骤：
检测前，对不同规格的待检测物料1上下两侧的焦面进行标定：为了使检测装置能够兼容不同规格(厚度)的掩模版，需要在检测之前对对不同规格的待检测物料1上下两侧的焦面进行标定获得标定值，所述标定值包括所述待检测物料1上下表面位于所述变焦透镜6的焦面时，所述测距单元5测得的所述待检测物料1上下表面与对应的变焦透镜6之间的距离，以及此时控制装置7的控制参数；。包括以下步骤：
首先，将与一规格与待检测物料对应的标记版置于承载单元上，标记版的上下表面均设有标记；具体的，在标定时，采用与各规格掩模版尺寸厚度相同的标记版，标记版的上下表面均设有标记。
其次，在标记版上下两侧安装面光源，在探测单元4位置处安装面阵CCD相机，打开面光源进行实时图像采集，即面光源发出的光线经标记版上的标记反射后通过变焦透镜6进入面阵CCD相机进行图像采集。
再次，通过所述控制装置7调节变焦透镜6的焦距，直至标记版上表面的标记清晰，记录此时标记版上表面的高度和对应的控制装置的控制参数，即记录测距单元5测量的该标记版上表面与变焦透镜6之间的距离，所述变焦透镜6为液体透镜，所述控制装置7为电控装置，所述控制参数为电压，所述电控装置输出可变电压给所述液体透镜以改变其焦距。
然后，重复步骤S13，记录标记版下表面的高度和对应的控制装置7的控制参数，从而得到该规格待检测物料上下两侧焦面的标定值；
最后，重复步骤S11-S14，获得不同规格待检测物料上下两侧的焦面的标定值，即不同规格待检测物料上下表面的高度和对应的电压值，作为后面检测过程中的参考值。
根据上述标定值进行实际检测，具体包括以下步骤：
S1：将待检测物料1(掩模版)置于版叉上，所述版叉带动掩模版运动到调焦位，耗时5s。
S2：所述测距单元5对掩模版上下表面相对变焦透镜6的高度进行测量，所述测距单元5将测量的数据发送至控制装置7，控制装置7根据记录的标定值输出对应的电压以调整掩模版上下两侧变焦透镜6的焦距，该过程耗时1s。
S3：所述光源2发出探测光线21，经掩模版上的异物8发生散射，散射光线22经过变焦透镜6成像后进入探测单元4进行异物探测。具体的，在检测的过程中版叉带动掩模版运动，从静止加速到匀速，耗时0.5s；接着执行同步扫描检测，匀速扫描30s，探测单元4进行同步采样，并将采样数据实时传输至上位机，通过上位机进行异物检测，最后版叉带动掩模版减速直至静止，耗时0.5s。
如图4所示，整个测量流程耗时大约40s，相比现有的检测装置缩短了一半的时间，极大提升了测量效率，且避免电机带动承载单元和待检测物料1进行垂向运动，提高设备的安全性。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (13)
1.一种双面检测装置，其特征在于，包括：承载单元、设于所述承载单元上的待检测物料、光源、焦面调整单元、探测单元以及测距单元，所述焦面调整单元包括变焦透镜和与所述变焦透镜连接的控制装置，所述光源、变焦透镜、探测单元以及测距单元均设有两个，对称设于所述待检测物料上下两侧，所述测距单元用于测量所述待检测物料上下两侧距离对应的变焦透镜的高度，所述控制装置根据测量的高度调整所述变焦透镜的焦距使所述待检测物料上下表面同时处在最佳焦面处，所述光源发出的光线经待检测物料上的异物发生散射，散射光线经过变焦透镜成像后进入探测单元。
2.根据权利要求1所述的双面检测装置，其特征在于，所述变焦透镜为液体透镜，所述控制装置为电控装置，所述电控装置输出可变电压给所述液体透镜以改变其焦距。
3.根据权利要求2所述的双面检测装置，其特征在于，所述待检测物料上下两侧的液体透镜连接至同一个电控装置。
4.根据权利要求1所述的双面检测装置，其特征在于，所述光源为线光源。
5.根据权利要求1所述的双面检测装置，其特征在于，所述探测单元为线阵CCD相机或线阵CMOS相机。
6.根据权利要求1所述的双面检测装置，其特征在于，所述测距单元为分别设于所述待检测物料上下两侧的测距传感器。
7.根据权利要求1所述的双面检测装置，其特征在于，所述双面检测装置还包括与所述探测单元连接的上位机。
8.根据权利要求1所述的双面检测装置，其特征在于，所述待检测物料为掩模版、硅片或玻璃基板。
9.一种使用权利要求1所述的双面检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对不同规格的待检测物料上下两侧的焦面进行标定获得标定值，所述标定值包括所述待检测物料上下表面位于所述变焦透镜的焦面时，所述测距单元测得的所述待检测物料上下表面与对应的变焦透镜之间的距离，以及此时控制装置的控制参数；
S2：将待检测物料置于承载单元上，所述承载单元带动待检测物料运动到调焦位；
S3：所述测距单元对待检测物料上下表面距离对应的变焦透镜的高度进行测量，并将测量数据发送至控制装置，控制装置根据步骤S1中获得的标定值调整变焦透镜的焦距；
S4：所述光源发出光线，经待检测物料上的异物发生散射，散射光线经过变焦透镜成像后进入探测单元进行异物探测。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S11：将一规格与待检测物料对应的标记版置于承载单元上，标记版的上下表面均设有标记；
S12：在标记版上下两侧安装面光源，并在探测单元位置处安装面阵CCD相机，打开面光源进行实时图像采集；
S13：通过所述控制装置调节变焦透镜的焦距，直至标记版上表面的标记清晰，记录此时标记版上表面的高度和对应的控制装置的控制参数；
S14：重复步骤S13，记录标记版下表面的高度和对应的控制装置的控制参数，从而得到该规格待检测物料上下两侧焦面的标定值；
S15：重复步骤S11-S14，获得不同规格待检测物料上下两侧的焦面的标定值。
11.根据权利要求9或10所述的检测方法，其特征在于，所述变焦透镜为液体透镜，所述控制装置为电控装置，所述控制参数为电压，所述电控装置输出可变电压给所述液体透镜以改变其焦距。
12.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，还包括承载单元带动待检测物料运动，执行同步扫描检测。
13.根据权利要求12所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，探测单元进行同步采样，并将采样数据实时传输至上位机，通过上位机进行异物检测。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180907 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |