CN110050184A - 检查透明基材上的缺陷的方法和设备及发射入射光的方法 - Google Patents

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Abstract

一种检查透明基材上的缺陷的方法可以包括：对照明光学系统的倾斜度进行选择，使得入射在透明基材上的光具有第一角度；对检测光学系统的倾斜度进行选择，使得位于透明基材上方的检测光学系统的光轴具有第二角度，所述第二角度等于或小于所述第一角度；调整照明光学系统、透明基材和检测光学系统中的至少一者的位置，使得检测光学系统的视场覆盖第一区域，但不覆盖第二区域，在第一区域中，光与透明基材的第一表面相遇，在第二区域中，透射通过光与透明基材的第二表面相遇，第二表面与第一表面相对；照射透明基材；以及检测从透明基材散射的光。

Description

检查透明基材上的缺陷的方法和设备及发射入射光的方法
背景技术
本申请依据35U.S.C.§119要求于2016年11月2日提交的系列号为62/416,308的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
技术领域
本文公开的一个或多个实施方式涉及通过区分透明基材上的各缺陷来检查缺陷的设备和方法，以及涉及发射入射光的方法。
相关领域描述
透明基材上的缺陷可以通过使用光学方法来检查，所述光学方法包括将光发射到待检查的物体，以及检查从待检查的物体反射和散射的光。在这种情况中，由于所发射的光透射通过透明基材，因此，不仅待检查的物体的第一表面(即，光首先入射在其上的表面)可被检测到，而且与第一表面相对的第二表面上的缺陷或待被检查的物体的第一表面与第二表面之间(即物体内)的缺陷也可被检测到。
人们对透明基材具有最小表面缺陷的要求不断增加。还需要改进的技术来快速且准确地区分并检测透明基材的第一表面上的缺陷和透明基材的第二表面上的缺陷。
发明内容
一个或多个实施方式包括：通过区分透明基材的第一表面上的缺陷以及与透明基材的第一表面相对的第二表面上的缺陷来快速且准确地检测纳米级缺陷(即，几百纳米或更小的缺陷)的设备和方法。
其他方法将在下面的说明书中阐述，且部分方面会由说明书显现或通过实施本公开的实施方式而习得。
根据一个或多个实施方式，一种检查透明基材的缺陷的方法包括：选择照明光学系统的倾斜度，使得从照明光学系统发射并入射在透明基材上的光相对于透明基材的法向方向具有第一角度；选择检测光学系统的倾斜度，使得位于透明基材上方的检测光学系统的光轴相对于透明基材的法向方法具有第二角度，所述第二角度等于或小于第一角度；调整照明光学系统、透明基材和检测光学系统中的至少一者的位置，使得检测光学系统的视场覆盖光与透明基材的第一表面相遇的第一区域，但不覆盖透射通过透明基材的光与透明基材的第二表面相遇的第二区域，第二表面与第一表面相对；通过从照明光学系统发射光来照射透明基材；以及通过检测光学系统来检测从透明基材散射的光。
照明光学系统的倾斜度的选择可以包括：对第一角度进行选择，使得第一区域和第三区域彼此不重叠，其中第三区域是透射的光从第二区域反射并且与透明基材的第一表面相遇的区域。
可以根据以下方程来选择第一角度：
其中，DR1R3是第一区域与第三区域之间的分离距离，T是透明基材的厚度，θ1是第一角度，n是透明基材的折射率，并且WL是入射光的光束宽度。
可以根据以下方程调整照明光学系统、透明基材和检测光学系统中的至少一者的位置：
其中DFOVR2'是视场与第2'区域之间的分离距离，第2'区域是当以第二角度观察第二区域时，第二区域通过其暴露于透明基材的第一表面的区域，且DR1R2'是第一区域与第2'区域之间的分离距离，其由以下方程决定：
其中，T是透明基材的厚度，θ1是第一角度，θ2是第二角度，n是透明基材的折射率，并且WL是入射光的光束宽度。
所述方法还可以包括调整照明光学系统的光束宽度和检测光学系统的视场宽度中的至少一者，使得检测光学系统的视场与第一区域匹配。
调整照明光学系统的光束宽度和检测光学系统的视场宽度中的至少一者可以包括根据以下方程调整照明光学系统的光束宽度和检测光学系统的视场宽度中的至少一者：
其中，θ1是第一角度，θ2是第二角度，WL是入射光的光束宽度，并且WFOV是检测光学系统的视场宽度。
入射光可以是S偏振的。
所述方法还可以包括：根据检测光学系统的倾斜度，获得指示从透明基材散射的散射光的强度的数据。
第二角度可以选定为基于所述数据指示最大散射光强度的倾斜度。
所述方法还可以包括移动安装在台架上的透明基材，其中，当移动透明基材时，同时进行照明和检测。
检测光学系统可以包括使用时间延迟积分的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
照明光学系统可以包括被构造用于产生蓝光的光源。
照明光学系统可以包括被构造用于产生波段范围为约400nm至约500nm的光的光源。
在对从透明基材散射的散射光进行检测后，所述方法还可以包括：将检测到光强度等于或大于参比光强度的部分确定为透明基材的第一表面上的缺陷。
根据一个或多个实施方式，一种发射入射光的方法包括：准备透明基材；计算入射在透明基材上的光的入射角范围，使得第一区域与第二区域不重叠，在所述第一区域处入射光与透明基材的第一表面相遇，在所述第二区域处，透射通过透明基材并从透明基材的第二表面反射的光与透明基材的第一表面相遇，所述第二表面与所述第一表面相对；以及基于入射角范围调整发射入射光的照明光学系统的倾斜度。
入射光的入射角可以基于以下方程来计算：
其中，D是第一区域与第二区域之间的分离距离，T是透明基材的厚度，θ1是入射角，n是透明基材的折射率，并且WL是入射光的光束宽度。
无论透明基材的厚度，透明基材的折射率和入射光的光束宽度中的至少一者何时发生改变，都可以进行入射角范围的计算和照明光学系统的倾斜度的调整。
根据一个或多个实施方式，一种检查透明基材的缺陷的设备包括：第一台架、照明光学系统、检测光学系统和控制器，所述第一台架被构造用于移动安装在第一台架上的透明基材；所述照明光学系统位于透明基材上方，其具有光轴，所述光轴相对于透明基材的法向方向成第一角度倾斜，并且其包含产生蓝光的光源；所述检测光学系统位于透明基材的上方并且包括时间延迟积分型互补金属氧化物半导体(TDI CMOS)图像传感器，所述检测光学系统具有相对于透明基材的法向方向以第二角度倾斜的光轴，所述第二角度等于或小于所述第一角度；所述控制器被构造用于计算照明光学系统、透明基材和检测光学系统中的至少一者的位置范围，使得检测光学系统的视场覆盖第一区域——在该第一区域处从照明光学系统发射的光与透明基材的第一表面相遇，并且不覆盖第二区域——在第二区域处，透射通过透明基材的光与透明基材的第二表面相遇，所述第二表面与所述第一表面相对。
所述设备还可以包括第二台架，其与照明光学系统和检测光学系统中的任一者连接，并且被构造用于移动照明光学系统或检测光学系统。
所述设备还可以包括：第一光束截止器，其位于透明基材的上方并与照明光学系统相对，使得透明基材在第一光束截止器与照明光学系统之间，并且其被构造用于捕获并吸收从透明基材反射的反射光；以及第二光束截止器，其位于透明基材的下方并与照明光学系统相对，使得透明基材位于第二光束截止器与照明光学系统之间，并且其被构造用于捕获并吸收透射通过透明基材的透射光。
附图说明
结合附图，根据以下的实施方式描述能够使这些方面和/或其他方面变得显而易见并更容易理解，图中：
图1A是根据一个实施方式所述的用于检测透明基材的缺陷的设备的视图；
图1B是图1A的部分A的放大视图，其例示了透明基材的入射光、透射光或反射光，以及检测光学系统的视场；
图2是根据一个实施方式所述的检测透明基材的缺陷的方法流程图；
图3是图1A的部分A的放大视图，用于解释对照明光学系统的倾斜度进行选择的操作；
图4是图1A的部分A的放大视图，用于解释对检测光学系统的倾斜度进行选择的操作以及对照明光学系统、透明基材和检测光学系统的部分进行调整的操作；
图5是例示了检测光学系统的倾斜度与第一区域和第2'区域间的分离距离之间的关系的图；
图6是例示了检测光学系统的倾斜度与散射光的散射强度之间的关系的图；以及
图7是根据一个实施方式所述的将入射光发射到透明基材的方法的流程图。
具体实施方式
将参照附图更完整地描述本文中的实施方式，附图中示出了各个实施方式，并且相同的附图标记表示相同或相似的部分。应理解，尽管在本文中可以用术语第一、第二等描述各种部件，但是这些部件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分各部件。
本公开中使用的术语用于描述实施方式，并且以单数形式使用的表述涵盖复述表述，除非在上下文中具有明确不同的含义。在本公开中，应理解，例如“包括”、“具有”和“包含”之类的术语旨在表示在本公开内容中所公开的特征、数目、步骤、操作、组分、零件或其组合的存在，而不旨在排除可能存在或者可以增加一个或多个特征、数目、步骤、操作、组分、零件或其组合。
如果没有特别定义术语，则本文中所使用的所有术语，包括技术和科学术语，可具有本领域普通技术人员一般所理解的含义。如果在本文中没有特别定义术语，则字典定义的一般术语应该被理解为具有可根据上下文理解的本领域的含义，并且不应具有理想或过于正式的含义。
当某个实施方式可以以不同的方式实施时，具体的过程顺序可以与所述顺序不同。例如，所述的两个连续过程可以基本上同时进行或者以与所述顺序相反的顺序进行。
由于例如制造技术和/或公差的原因，预计所示的形状有所变化。因此，实施方式不应被解释为限于本文例示的具体的区域形状，而是可以包含因为例如制造导致的形状偏差。本文中所用的术语“和/或”包括所列的相关对象中的一种或多种的任意组合以及全部组合。
本文中所用的术语“和/或”包括所列的相关对象中的一种或多种的任意组合以及全部组合。当例如“……中的至少一种”之类的表述在一连串要素之后时，所述表述修饰该一连串要素而不是修饰一连串要素中的单个要素。
图1A是根据一个实施方式所述的用于检测透明基材TS的缺陷的设备100的视图。图1B是图1A的部分A的放大视图，其例示了透明基材TS的入射光L、透射光LT和反射光LR，以及检测光学系统120的视场FOV。
参考图1A和1B，用于检测透明基材TS的缺陷的设备100可以包括照明光学系统110、检测光学系统120、控制器130、其上安装有透明基材TS的第一台架140、以及第一光束截止器151a和第二光束截止器151b。照明光学系统110和检测光学系统120与透明基材TS的法向方向成不同角度倾斜。
设备100待检查的物体是透明基材TS。透明基材TS可以包括光入射在其上的第一表面TSTS，以及与第一表面TSTS相对的第二表面BSTS。作为外来物质的颗粒PTS和PBS可以分别存在于第一表面TSTS和第二表面BSTS上。颗粒PTS和PBS可以在随后的使用透明基材TS的工艺中在透明基材TS上引起缺陷。特别地，需要精确地监测透明基材TS的第一表面TSTS上的尺寸为约几百纳米的颗粒PTS。
透明基材TS可以是用于显示装置的玻璃基材，所述显示装置例如液晶显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、量子点(QD)显示器等。透明基材TS的厚度相比于实际的透明基材厚度(例如几毫米至几微米)被夸大来例示。
照明光学系统110可以位于透明基材TS的上方，以具有相对于透明基材TS的法向方向成第一角度倾斜的光轴。照明光学系统110可以包括光源110-1、偏振器110-2和聚焦透镜110-3。偏振器110-2和聚焦透镜110-3位于由光源110-1产生的光路中。
光源110-1的实例可以包括发光装置、照明装置、灯和光束形成器。入射光L可以是光线或激光束。光源110-1可以产生例如蓝光。在一个实施方式中，光源110-1可以产生波段范围为约400nm至约500nm的光。
偏振器110-2可以将由光源110-1产生的光转换成S偏振光。在照明光学系统110和检测光学系统120倾斜，并且它们之间具有透明基材TS的结构中，检测光学系统120可以具有较高的检测S偏振光的效率，这将在下文中参考图6详细解释。
聚焦透镜110-3可以将由光源110-1产生的光聚焦在透明基材TS的发射区域上。也就是说，聚焦透镜110-3可以调整透明基材TS的发射区域的尺寸。
照明光学系统110可以连接到第一角度调整元件111。第一角度调整元件111可以调整照明光学系统110的倾斜度，使得照明光学系统110具有相对于透明基材100的法向方向倾斜的第一角度。
可以将照明光学系统110和第一角度调整元件111安装在第二台架113上。照明光学系统110的位置可以通过与第二台架113连接的第一位置调整元件115来调整。由于第一支承元件117，照明光学系统110、第一角度调整元件111、第二台架113和第一位置调整元件115可以位于离底部预定高度的位置处。
检测光学系统120可以位于与照明光学系统110相对的位置处，并且透明基材TS位于检测光学系统120和照明光学系统110之间，使得检测光学系统120具有相对于透明基材TS的法向方向成第二角度倾斜的光轴，所述第二角度等于或小于所述第一角度。检测光学系统120可以包括成像透镜20-1和照相机120-2。成像透镜120-1可以调整检测光学系统120的视场FOV的范围。照相机120-2可以是利用时间延迟积分(TDI)的CMOS图像传感器(被称为TDI CMOS图像传感器)。当安装在第一台架140上的透明基材TS移动的同时，TDI CMOS图像传感器可以以高精度检测透明基材TS上的颗粒PTS。而且，由于TDI CMOS图像传感器对蓝光具有高灵敏度，因此TDI CMOS图像传感器可以显示出高的检测效率，即使当颗粒PTS极小并且散射强度低时也如此。
检测光学系统120可以连接到第二角度调整元件121。第二角度调整元件121可以调整检测光学系统120的倾斜度，使得检测光学系统120具有相对于透明基材110的法向方向倾斜的第二角度。
可以将检测光学系统120和第二角度调整元件121安装在第三台架123上。检测光学系统120的位置可以通过与第三台架123连接的第二位置调整元件125，根据第二支承元件127来调整。由于第二位置调整元件125和第二支承元件127，检测光学系统120、第二角度调整元件121和第三台架123可以位于离底部预定高度的位置处。
控制器130可以计算照明光学系统110、透明基材TS和检测光学系统120中的至少一者的位置范围。因此，检测光学系统120可以使从透明基材TS的第二表面BSTS上的颗粒PBS散射的光最小化，并且可以仅检测从透明基材TS的第一表面TSTS上的颗粒PTS散射的光。也就是说，设备100可以区分并检测透明基材TS的第一表面TSTS上的颗粒PTS和透明基材TS的第二表面BSTS的颗粒PBS，这在下文将参考图4详细解释。
基于在检测到从透明基材TS散射的散射光之后所获得的结果，控制器130可以将光强度等于或大于参比光强度的部分确定为透明基材TS的第一表面TSTS的缺陷，并且可以输出所确定的结果。也就是说，控制器130可以将光强度等于或小于参比光强度的部分确定为透明基材TS的第二表面BSTS的缺陷，并且可以从得到的结构移除这些缺陷。
在一些实施方式中，控制器130可以包括含有程序存储单元的计算机。用于计算照明光学系统110、透明基材TS和检测光学系统120中的至少一者的位置范围的程序或任意程序以及分析图像可储存在程序存储单元中。程序存储单元的实例可以包括计算机可读硬盘、软盘、光盘、磁光盘和存储卡。
第一台架140可以使透明基材TS水平和垂直移动。在一些实施方式中，第一台架140可以包括第三支承元件141、可移动元件143和传递元件145。透明基材TS可以通过第三支承元件141连接到可移动元件143，所述可移动元件143位于离底部预定高度的位置处，所述第三支承元件141支承透明基材TS的端部。可移动元件143可以在传递元件145上移动。然而，第一台架140不限于上述构造。在一些实施方式中，第一台架140可以包括空气轴承组件。在这种情况中，可以通过形成于空气轴承组件中的空气孔，在透明基材TS与空气轴承组件的顶表面(第一表面)之间施加真空压力和空气压力，以支承或移动透明基材TS。由于空气轴承组件几乎不接触透明基材TS，因此在检测缺陷的过程中，空气轴承组件可以保护透明基材TS。
第一光束截止器151a和第二光束截止器151b可以去除除了从透明基材TS的第一表面TSTS上的颗粒PTS散射的光之外的噪声光。第一光束截止器151a可以位于透明基材TS的上方并与照明光学系统110相对，使得透明基材TS位于第一光束截止器151a与照明光学系统110之间。第一光束截止器151a可以捕获并吸收从透明基材TS的第一表面TSTS反射的反射光LR。第二光束截止器151b可以位于透明基材TS的下方并与照明光学系统110相对，使得透明基材TS位于第二光束截止器151b与照明光学系统110之间。第二光束截止器151b可以捕获并吸收透射通过透明基材TS的透射光LT。在一些实施方式中，第一光束截止器151a和第二光束截止器151b各自可以由碳纳米管箔形成。
第一光束截止器151a和第二光束截止器151b可以分别通过第一固定元件153a和第二固定元件153b固定于第四支承元件155。虽然图1A和1B未示出，但是位置调整元件可以分别连接于第一固定元件153a和第二固定元件153b，并且第一光束截止器151a和第二光束截止器151b可以通过第一固定元件153a和第二固定元件153b移动。
图2是根据一个实施方式所述的检测透明基材TS的缺陷的方法流程图。图3是图1A的部分A的放大视图，用于解释对照明光学系统110的倾斜度进行选择的操作。图4是图1A的部分A的放大视图，用于解释对照明光学系统110的倾斜度和检测光学系统120的倾斜度进行选择的操作以及对照明光学系统110、透明基材TS和检测光学系统120的位置进行调整的操作。图2的对透明基材TS的缺陷进行检测的方法可以使用图1A的设备100。相同的元件用相同的附图标记表示，并因此将不给出其重复说明。
参考图1A至2，在操作S101中，可以对照明光学系统110的倾斜度进行选择，使得从照明光学系统110发射并入射在透明基材TS上的入射光L的光轴AX1相对于透明基材TS的法向方向具有第一角度θ1。
当入射光L与透明基材TS的第一表面TSTS相遇时，可以形成第一区域R1。当来自入射光L的透射通过透明基材TS的透射光LT与透明基材TS的第二表面BSTS相遇时，可以形成第二区域R2。在这种情况中，当第二区域R2上存在颗粒PBS时，从第二区域R2上的颗粒PBS散射和反射的光可以到达第一区域R1。在这种情况中，由于可以同时检测到从第一表面TSTS上的颗粒PTS散射的光以及从第二表面BSTS上的颗粒PBS散射的光，因此，可能无法区分第一表面TSTS上的颗粒PTS和第二表面BSTS上的颗粒PBS。
因此，可以调整入射光L的入射角，以最大程度地减小从第二表面BSTS散射的光对作为待被检查的表面的第一表面TSTS的影响。
具体来说，当透射光LT从第二区域R2反射并与透明基材TS的第一表面TSTS相遇时，可以形成第三区域R3。在这种情况中，可以对第一角度θ1进行选择，以使第一区域R1和第三区域R3彼此不重叠。因此，可以在根据方程1计算的入射角范围内选择第一角度θ1。
其中，DR1R3是第一区域R1与第三区域R3之间的分离距离，T是透明基材TS的厚度，θ1是第一角度，n是透明基材TS的折射率，并且WL是入射光L的光束宽度。
方程1可以基于以下条件导出：入射光L，透射光LT和反射光LR各自是平行光，并且入射光L所发射向的空气的折射率是1。从照明光学系统110发射的入射光L可以具有第一光束宽度WL，当该入射光L与透明基材TS相遇时，其在第一区域R1上可以具有第二光束宽度WL'。在这种情况中，第二光束宽度WL'和第一光束宽度WL具有以下关系：透射光LT和反射光LR在第二区域R2和第三区域R3上具有第二光束宽度WL'。
因此，可以利用方程1计算入射光L的入射角范围，以最大程度地减小从透明基材的第二表面BSTS散射的光对作为待被检查的表面的第一表面TSTS的影响。接着，可以基于入射角范围来选择照明光学系统110的第一角度θ1。无论透明基材TS的厚度T，透明基材TS的折射率和入射光的第一光束宽度WL中的至少一者何时发生改变，都可以进行入射角范围的计算和照明光学系统的倾斜度的调整。
接着，参考图2至4，在操作S103中，可以对检测光学系统120的倾斜度进行选择，使得位于透明基材TS上方的检测光学系统120的光轴AX2相对于透明基材TS的法向方向具有第二角度θ2。检测光轴120的光轴AX2可以指检测光学系统的视场FOV的光路。
在这种情况中，第二角度θ2可以选定为等于或小于第一角度θ1。因此，检测光学系统120的视场FOV可以不重叠从透明基材TS的第二表面BSTS反射并以第一角度θ1从透明基材TS的第一表面TSTS处发射的反射光LR。因此，检测光学系统120可以使第二表面BSTS的反射光LR所导致的噪声影响最小化。
并且，可以根据检测光学系统120的倾斜度选择第二角度θ2作为指示散射强度中的最大散射强度的值。在这种情况中，由于S偏振光的平均散射强度大于P偏振光的平均散射强度，因此入射光L可以是S偏振的。在S103中，对检测光学系统120的倾斜度进行选择，在一些实施方式中，在操作S103之前，当S偏振的入射光L入射在透明基材TS上时，可以进行以下操作：根据检测光学系统120的倾斜度，获得指示从透明基材TS散射的光的散射强度的数据。随后，可以基于这些数据选择第二角度θ2作为指示最大散射强度的角，这在下文将参考图6详细描述。
接着，在操作S105中，可以调整照明光学系统110的光束宽度WL和检测光学系统120的第一视场宽度WFOV中的至少一者，使得检测光学系统120的视场FOV的宽度与第一区域互相匹配。
详细来说，从照明光学系统110发射的入射光L具有第一光束宽度WL，接着其在第一区域R1上具有第二光束宽度WL'，并且第一光束宽度WL和第二光束宽度WL'具有以下关系同样地，检测光学系统120的视场FOV在透明基材TS上具有第二视场宽度WFOV'，并且第一视场宽度WFOV和第二视场宽度WFOV'具有以下关系因此，可以根据方程4调整照明光学系统110的第一光束宽度WL和检测光学系统120的第一视场宽度WFOV。
通过使第二光束宽度WL'与第二视场宽度WFOV'匹配，可以防止噪声光被不必要地引入到检测光学系统120中，并且可以防止照明光学系统110的入射光L被浪费。虽然为了方便解释，图4中的第二光束宽度WL'与第二视场宽度WFOV'彼此不相同，但是第二光束宽度WL'与第二视场宽度WFOV'可以基本上相同。
接着，在操作S107中，可以调整照明光学系统110、透明基材TS和检测光学系统120中的至少一者的位置。在这种情况中，可以调整照明光学系统110、透明基材TS和检测光学系统120的相对位置，以使检测光学系统120的视场FOV覆盖第一区域R1，但不覆盖第二区域R2。
也就是说，当检测光学系统120的视场FOV也覆盖第二区域R2时，检测光学系统120也检测到第二区域R2上的颗粒PBS。在这种情况中，由于同时检测到从第一表面TSTS上的颗粒PTS散射的光以及从第二表面BSTS上的颗粒PBS散射的光，因此，可能无法使第一表面TSTS上的颗粒PTS和第二表面BSTS上的颗粒PBS彼此区别开。
因此，可以调整元件的位置，使得检测光学系统120的视场FOV仅覆盖第一区域R1。
具体地，当在透明基材TS上的第二角度θ2的视场tFOV中观察第二区域R2时，第二区域R2可以通过第2’区域R2'暴露于透明基材TS的第一表面TSTS。因此，检测光学系统120的视场FOV覆盖第一区域R1，并且与第2’区域R2'间隔预定的分离距离DRIR2'。因此，可以根据方程2调整照明光学系统110、透明基材TS和检测光学系统120中的至少一者的位置。
其中DFOVR2'是视场FOV与第2’区域R2'之间的分离距离，并且DR1R2’是第一区域R1与第2’区域R2'之间的分离距离。可以根据方程3来确定分离距离DFOVR2'和分离距离DR1R2’。
其中，T是透明基材TS的厚度，θ1是第一角度，θ2是第二角度，n是透明基材TS的折射率，并且WL是入射光L的光束宽度。
方程3可以根据以下条件导出：视场FOV可以具有第三宽度WFOV，并且当与透明基材TS相遇时可以具有第四宽度WFOV'。在这种情况中，第四宽度WFOV'和第三宽度WFOV具有以下关系：
由此，通过采用方程2和3，可以调整照明光学系统110、透明基材TS和检测光学系统120的相对位置，以使检测光学系统120的视场FOV仅覆盖第一区域R1。无论透明基材TS的厚度T，透明基材TS的折射率、入射光L的光束宽度WL、第一角度θ1和第二角度θ2中的至少一者何时发生改变，都可以进行照明光学系统110、透明基材TS和检测光学系统120的位置的调整。
在操作S109中，可以如上所述设置照明光学系统110和检测光学系统120，并且可以通过使用照明光学系统110来照射透明基材TS。同时，在操作S111中，可以通过使用检测光学系统120来检测从透明基材TS散射的散射光。当移动安装在第一台架140上的透明基材时，可以同时进行对透明基材TS进行照射的操作S109以及对散射光进行检测的操作S111。因此，可以快速检查甚至是在整个透明基材TS上的缺陷。
接着，在操作S113中，可以将检测到光强度等于或大于参比光强度的部分选择性地确定为透明基材TS的第一表面TSTS上的颗粒PTS。由此，基于待检查的物体的特征在于——其是透明基材，利用精确地调整照明光学系统110的倾斜度、检测光学系统120的倾斜度和每种元件的位置，通过与第二表面BSTS上的颗粒PBS区别开，可以高精确度检测出透明基材TS的第一表面TSTS上的颗粒PTS。
虽然颗粒PTS和PBS分别存在于透明基材TS的第一表面TSTS和第二表面BSTS上，但是本公开的检查透明基材的缺陷的方法也可以用于检查除颗粒PTS和PBS之外的一般缺陷。
图5是例示了检测光学系统120的第二角度θ2与第一区域R1和第2'区域R2'间的分离距离DR1R2'之间的关系的图。在这种情况中，照明光学系统110的第一角度θ1可以保持恒定
参考图1A、4和5，第一区域R1与第2'区域R2'之间的分离距离DR1R2'可以随着检测光学系统120的第二角度θ2的增加而增加。也就是说，引入到检测光学系统120的视场FOV中的第二区域R2的噪声光的风险可以随着检测光学系统120的第二角度θ2的增加而减小。并且，根据方程2，视场FOV的可变范围可以增加。然而，即使是在这种情况中，应选择检测光学系统120的第二角度θ2等于或小于照明光学系统110的第一角度θ1，如上文详细描述。
当入射光L的光束宽度增加到50μm、75μm、100μm、125μm和150μm，分离距离DR1R2'减小，并因此可使第二区域R2的噪声光引入到检测光学系统120的视场FOV中的风险增加。因此，随着从照明光学系统110发射的入射光L的光束宽度减小，可以更有效地降低透明基材TS的第二表面BSTS的影响。
图6是例示了检测光学系统120的倾斜度与散射光的散射强度之间的关系的图。该图的水平轴代表与透明基材TS中形成的垂直轴逆时针增加所成的角度。
参考图6，由于透明基材TS的第一表面上的缺陷，入射在透明基材TS上的入射光L可以被散射而变成背向散射光LBS或前向散射光。前向散射光可以包括从透明基材TS反射的反射性前向散射光LFSR以及透射通过透明基材TS的透射性前向散射光LFST。
参考图4和6，检测光学系统120位于与照明光学系统110相对的位置，使得透明基材TS在检测光学系统120与照明光学系统110之间，并且可以根据检测光学系统120的倾斜度，将检测光学系统120的第二角度θ2选定为反射性前向散射光LFSR具有最大强度时的值。
参考图6的图，在90°至180°的检测光学系统的位置范围中，当反射性前向散射光LFSR是S偏振光时，反射性前向散射光LFSR的强度大于反射性前向散射光LFSR不是偏振光或者是P偏振光时的强度。因此，照明光学系统110如上所述地发射S偏振的入射光。
当反射性前向散射光LFSR是S偏振时，反射性前向散射光LFSR在检测光学系统的倾斜度为约157.5°时具有最大散射强度。因此，可以选定检测光学系统的倾斜度为约157.5°，在该角度下，反射性前向散射光LFSR具有最大强度。然而，该数值基于的是特定的照明光学系统的入射角，而取决于检测光学系统的倾斜度的散射强度数据可根据照明光学系统的入射角而变化。
图7是根据一个实施方式所述的将入射光发射到透明基材的方法的流程图。
参考图7，在操作S201中，可以准备透明基材。可以计算发射到透明基材的入射光在透明基材上的角度范围。在这种情况中，在操作S203中，可以计算入射角范围，使得第一区域与第二区域彼此不重叠，在所述第一区域中，入射光与透明基材的第一表面相遇，在所述第二区域中，来自入射光的透射通过透明基材并从透明基材的第二表面反射的反射光与透明基材的第一表面相遇。接着，在操作S205中，可以基于入射角范围调整发射入射光的照明光学系统的倾斜度。在这种情况中，如上文参考图2详细描述的，可以使用方程1来计算入射角范围。
根据本公开，通过区分透明基材的第一表面上的缺陷和透明基材的第二表面上的缺陷，可以快速且准确地检测纳米级缺陷。
虽然已经参考本公开的实施方式具体示出和描述了本公开，但是这些实施方式是出于说明的目的而提供的，并且本领域普通技术人员应理解，可以从本公开做出各种修改和等同的其他实施方式。因此，本公开的真实技术范围由所附权利要求的技术精神限定。

Claims (20)

1.一种检查透明基材的缺陷的方法，所述方法包括：
对照明光学系统的倾斜度进行选择，使得从照明光学系统发射并入射在透明基材上的光相对于透明基材的法向方法具有第一角度；
对检测光学系统的倾斜度进行选择，使得位于透明基材上方的检测光学系统的光轴相对于透明基材的法向方法具有第二角度，所述第二角度等于或小于所述第一角度；
调整照明光学系统、透明基材和检测光学系统中的至少一者的位置，使得检测光学系统的视场覆盖第一区域但不覆盖第二区域，在所述第一区域中，光与透明基材的第一表面相遇，在所述第二区域中，透射通过透明基材的光与透明基材的第二表面相遇，第二表面与第一表面相对；
通过从照明光学系统发射光来照射透明基材；以及
检测从透明基材散射的光并且是通过检测光学系统来检测。
2.如权利要求1所述的方法，其中，照明光学系统的倾斜度的选择包括：对第一角度进行选择，使得第一区域和第三区域彼此不重叠，
其中，第三区域是透射的光从第二区域反射并且与透明基材的第一表面相遇的区域。
3.如权利要求2所述的方法，其中，根据以下方程选择第一角度：
其中，DR1R3是第一区域与第三区域之间的分离距离，T是透明基材的厚度，θ1是第一角度，n是透明基材的折射率，并且WL是入射光的光束宽度。
4.如权利要求1所述的方法，其中，根据以下方程调整照明光学系统、透明基材和检测光学系统中的至少一者的位置：
DR1R2’≥DFOVR2’≥0
其中DFOVR2'是视场与第2'区域之间的分离距离，第2'区域是当以第二角度观察第二区域时，第二区域通过其暴露于透明基材的第一表面的区域，且DR1R2'是第一区域与第2'区域之间的分离距离，其由以下方程决定：
其中，T是透明基材的厚度，θ1是第一角度，θ2是第二角度，n是透明基材的折射率，并且WL是入射光的光束宽度。
5.如权利要求1所述的方法，其还包括调整照明光学系统的光束宽度和检测光学系统的视场宽度中的至少一者，使得检测光学系统的视场宽度与第一区域的宽度匹配。
6.如权利要求5所述的方法，其中，调整照明光学系统的光束宽度和检测光学系统的视场宽度中的至少一者包括：根据以下方程调整照明光学系统的光束宽度和检测光学系统的视场宽度中的至少一者：
其中，θ1是第一角度，θ2是第二角度，WL是入射光的光束宽度，并且WFOV是检测光学系统的视场宽度。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述入射光是S偏振的。
8.如权利要求7所述的方法，其还包括：根据检测光学系统的倾斜度，获得指示从透明基材散射的散射光的强度的数据。
9.如权利要求8所述的方法，其中，选择第二角度作为基于所述数据指示最大散射光强度的倾斜度。
10.如权利要求1所述的方法，其还包括移动安装在台架上的透明基材，
其中，当透明基材移动时，同时进行照射和检测。
11.如权利要求10所述的方法，其中，检测光学系统包括使用时间延迟积分的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
12.如权利要求1所述的方法，其中，照明光学系统包括被构造用于产生蓝光的光源。
13.如权利要求1所述的方法，其中，照明光学系统包括被构造用于产生波段范围为约400nm至约500nm的光的光源。
14.如权利要求1所述的方法，其还包括：在对从透明基材散射的散射光进行检测后，将检测到光强度等于或大于参比光强度的部分确定为透明基材的第一表面上的缺陷。
15.一种发射入射光的方法，所述方法包括：
准备透明基材；
计算发射在透明基材上的光的入射角范围，使得第一区域与第二区域不重叠，在所述第一区域中，入射光与透明基材的第一表面相遇，在所述第二区域中，透射通过透明基材并从透明基材的第二表面反射的光与透明基材的第一表面相遇，所述第二表面与所述第一表面相对；以及
基于入射角范围调整发射入射光的照明光学系统的倾斜度。
16.如权利要求15所述的方法，其中，入射光的入射角基于以下方程来计算：
其中，D是第一区域与第二区域之间的分离距离，T是透明基材的厚度，θ1是入射角，n是透明基材的折射率，并且WL是入射光的光束宽度。
17.如权利要求15所述的方法，其中，无论透明基材的厚度，透明基材的折射率和入射光的光束宽度中的至少一者何时发生改变，都进行入射角范围的计算和照明光学系统的倾斜度的调整。
18.一种检查透明基材的缺陷的设备，所述设备包括：
第一台架，其被构造用于移动安装在第一台架上的透明基材；
位于透明基材上方的照明光学系统，其具有相对于透明基材的法向方向成第一角度倾斜的光轴，以及包括产生蓝光的光源；
检测光学系统，其位于透明基材的上方并且包括时间延迟积分型互补金属氧化物半导体(TDICMOS)图像传感器，所述检测光学系统具有相对于透明基材的法向方向以第二角度倾斜的光轴，所述第二角度等于或小于所述第一角度；和
控制器，其被构造用于计算照明光学系统、透明基材和检测光学系统中的至少一者的位置，使得检测光学系统的视场覆盖第一区域但不覆盖第二区域，在第一区域中，从照明光学系统发射的光与透明基材的第一表面相遇，在第二区域中，透射通过透明基材的光与透明基材的第二表面相遇，第二表面与第一表面相对。
19.如权利要求18所述的设备，其还包括第二台架，所述第二台架与照明光学系统和检测光学系统中的任一者连接，并且被构造用于移动照明光学系统或检测光学系统。
20.如权利要求18所述的设备，其还包括：
第一光束截止器，其位于透明基材的上方并与照明光学系统相对，使得透明基材在第一光束截止器与照明光学系统之间，并且其被构造用于捕获并吸收从透明基材反射的反射光；以及
第二光束截止器，其位于透明基材的下方并与照明光学系统相对，使得透明基材位于第二光束截止器与照明光学系统之间，并且其被构造用于捕获并吸收透射通过透明基材的透射光。
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