TW201702585A - 用於使用光學技術來針對缺陷檢驗基板及三維地定位如此缺陷的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

用於針對缺陷檢驗一基板及三維地定位如此缺陷的方法及裝置，包括：定向該基板，使得該基板具有一X軸上的一寬度尺度、一Y軸上的一高度尺度及一Z軸上的一厚度尺度；相對於一對稱Z軸以+A度的一角度引導一第一光束；相對於該對稱Z軸以-A度的一角度引導第二光束；偵測已穿過該基板之一第一及/或第二相反主要面上之任何缺陷且已受該等缺陷影響的該第一及第二光束；及以充足的準確度計算該等缺陷的X、Y及Z位置，以確認該等缺陷中的各者是安置在該基板的該第一及第二相反主要面的何者上。

Description

用於使用光學技術來針對缺陷檢驗基板及三維地定位如此缺陷的方法及裝置
此申請案依據專利法主張於2015年6月19日所提出之第62/181901號美國臨時專利申請案的優先權權益，該申請案之整體內容於本文中以引用方式依附及併入本文中。
本揭示案關於用於使用光學技術來針對缺陷檢驗基板及三維地定位如此缺陷的方法及裝置。
近年來，基板材料（例如玻璃基板）的生產已演進為包括高度精製表面（其非常平滑、較少缺陷（例如較少數量的缺陷及/或較小尺寸的缺陷））等等的需求。基板材料的較高品質表面已造成許多新的產品及應用以及不斷擴展的商業機會。
雖然基板製造技術（例如玻璃製造技術）已被改良，還未達成缺陷（例如表面缺陷）的消除（至少以合理的成本還未達成缺陷的消除）。因此，在製造期間在基板上或內偵測缺陷是生產符合來自客戶不斷增加之需求之產品的重要部分。以生產速率在基板（例如玻璃基板）上或內精確偵測缺陷之數量及/或尺寸的能力提供製造商確保客戶在不會不必要地犧牲生產產量（且因此犧牲利潤）的情況下獲取所需品質水準的寶貴工具。
已使用用於執行透明基板之光學檢驗的非成像同調線路掃描器系統而作出在製造期間光學偵測缺陷上的極大進步。如此系統的細節可見於標題為「NON-IMAGING COHERENT LINE SCANNER SYSTEMS AND METHODS FOR OPTICAL INSPECTION」之於2014年12月17日所提出之第14/573,157號的美國專利申請案（代理案卷SP13-396），其整體揭示內容特此以引用方式併入。上述系統提供快速決定生產期間之透明基板上或內之偵測之X-Y座標（及尺寸及形狀）的能力。該系統在提供高度準確、低複雜度、節省成本之偵測解決方案的意義上是高度優雅的，這相較於具有僅數十微米景深的傳統偵測系統展現了非常大的景深。因此，該系統容許同大致平面但亦有些半球形或在其他情況下彎出平面外的基板使用。
某些基板應用（特別是玻璃基板）需要的是，基板的一側（所謂的A側）遠較相反側（所謂的B側）為純淨（更少數量及/或更小尺寸的缺陷）。例如，在下游生產程序涉及使用列印頭（或其他物件）非常靠近基板表面地推移時（例如在50 um內），凸出表面凸塊或外來微粒的存在可能在生產時造成列印頭從所欲位置偏轉及生成的裂隙。在另一示例中，下游程序可能需要進一步的材料片被層壓至基板，這可能需要的是，基板表面沒有缺陷及/或僅展現某個數量及/或尺寸的缺陷。確實，凸出表面凸塊、外來微粒及/或凹坑的存在可能造成層壓期間的孔隙及層的生成的不完全接合。
雖然上述光學系統提供決定缺陷之X-Y座標的能力，其並不容許決定三維空間中缺陷的Z維度。例如，該系統並不容許決定表面缺陷可能位於基板的哪一側，且因此並不提供用於決定具有表面缺陷的基板是否還是會展現適於在下游程序中使用的一個表面（例如A側表面）的方式。
據此，在本領域中存在用於使用光學技術針對缺陷檢驗基板及三維地定位如此缺陷之新方法及裝置的需要。
為了討論的目的，本文中的揭示可通常指涉及形成自玻璃之基板的方法學及裝置；然而，具技藝的工匠將理解的是，本文中的方法學及裝置施用於許多種類的基板，包括玻璃基板、晶質基板、單晶基板、玻璃陶瓷基板、聚合物基板等等。
本文中所揭露的方法及裝置提供解決用於在製造期間進行缺陷偵測的三個新興需求的能力：(i) 高度準確的測量敏感度，允許偵測較小及較小尺寸的外來微粒及/或缺陷；(ii) 掃瞄非常大區域且以高吞吐量掃瞄的能力；及(iii) 以充足的準確度決定Z維度上之外來微粒及/或其他缺陷之位置的能力，例如用以確認微粒及/或其他缺陷是位於基板的哪一側上。
依據本文中所揭露之一或更多個實施例，提供方法及/或裝置以供：將一基板支撐在一三維笛卡耳坐標系統內，使得：(i) 該基板具有一X軸上的一寬度尺度、一Y軸上的一高度尺度及一Z軸上的一厚度尺度；(ii) 該X軸及Y軸定義一X-Y平面，該X-Y平面實質平行於該基板的各別的第一及第二相反主要面；及(iii) 該Z軸為該裝置的一對稱軸。該等方法及/或裝置更提供定向一第一光源，使得相對於該對稱軸以+A度的一角度引導第一光束，及定向一第二光源，使得相對於該對稱軸以-A度的一角度引導第二光束。該等方法及/或裝置更提供至少一個偵測器，該至少一個偵測器配置為偵測已穿過該基板之任何缺陷且已受該等缺陷影響的該第一及第二光束；及一處理器，配置為計算該等缺陷的X、Y及Z位置。
藉由示例的方式，該等缺陷可包括該基板之該第一及第二相反主要面中之至少一者上的一或更多個表面缺陷。在這樣的情況下，該處理器可配置為以充足的準確度計算該等表面缺陷的X、Y及Z位置，以確認該等表面缺陷中的各者是安置在該基板的該第一及第二相反主要面的何者上。
從結合隨附繪圖所採取的本文中描述，對於本領域中具技藝者而言，其他態樣、特徵及優點將是清楚的。要了解的是，揭露於此說明書以及圖示中之各種特徵可用於任何或所有組合中。藉由非限制性示例的方式，各種特徵可彼此結合，如以下態樣中所闡述的：
依據一第一態樣，提供一裝置，該裝置包括： 一輸送機構，配置為將一基板支撐在一三維笛卡耳坐標系統內，使得：(i) 該基板具有一X軸上的一寬度尺度、一Y軸上的一高度尺度及一Z軸上的一厚度尺度，該厚度尺度為從50至250微米；(ii) 該X軸及Y軸定義一X-Y平面，該X-Y平面實質平行於該基板的各別的第一及第二相反主要面；及(iii) 該Z軸為該裝置的一對稱軸； 一第一光源，經定向使得一第一光束相對於該對稱軸以+A度的一角度引導； 一第二光源，經定向使得一第二光束從該對稱軸以-A度的一角度引導； 至少一個偵測器，配置為偵測已穿過該基板的任何缺陷且已受該等缺陷影響的該第一及第二光束，該等缺陷具有0.3微米或更少的一尺度；及 一處理器，配置為計算該等缺陷的X、Y及Z位置。
依據一第二態樣，提供態樣1的裝置，其中： 該等缺陷可包括該基板之該第一及第二相反主要面中之至少一者上的一或更多個表面缺陷；及 該處理器配置為以充足的準確度計算該等表面缺陷的X、Y及Z位置，以確認該等表面缺陷中的各者是安置在該基板的該第一及第二相反主要面的何者上。
依據一第三態樣，提供態樣1或態樣2的裝置，其中： 該至少一個偵測器包括一(N x n)的光感應構件陣列，其中N實質大於n，該陣列經定向，使得該N個的光感應構件實質上在該Y軸上延伸； 該輸送機構配置為造成該基板及該至少一個偵測器之間沿該X軸的相對移動；及 該至少一個偵測器及該處理器用以偵測及儲存於該基板及該至少一個偵測器沿該X軸之連續相對位置處之(N x n)的光量測的複數個集合，該等缺陷的該X、Y及Z位置是從該等集合確認的。
依據一第四態樣，提供態樣1-3中之任一者的裝置，其中該第一光束及該第二光束經時間脈衝化，使得該至少一個偵測器在一個時間處僅接收已穿過該基板之該第一及第二光束中的一者。
依據一第五態樣，提供態樣1-3中之任一者的裝置，其中該第一光束及該第二光束同時啟動，使得該至少一個偵測器同時接收已穿過該基板的該第一及第二光束兩者。
依據一第六態樣，提供態樣1-5中之任一者的裝置，其中： 該等缺陷中的各者造成穿過該基板之該第一光束的一第一干涉以及穿過該基板之該第二光束的一第二干涉； 該第一光束及該第二光束具有實質不同的波長； 該至少一個偵測器單獨感應於該等實質不同的波長；及 該至少一個偵測器及處理器協同測量產生自該第一干涉的一第一條紋圖樣以及產生自該第二干涉的一第二條紋圖樣。
依據一第七態樣，提供態樣1-6中之任一者的裝置，更包括： 一第一徧振器，經安置使得該第一光束在穿過該基板之前穿過該第一徧振器； 一第二徧振器，經安置使得該第二光束在穿過該基板之前，穿過該第二徧振器以及相對於該第一光束垂直地被徧振；及 該至少一個偵測器單獨感應於該等實質不同的徧振。
依據一第八態樣，提供態樣1-7中之任一者的裝置，其中： 該等缺陷中的各者造成穿過該基板之該第一光束的一第一干涉以及穿過該基板之該第二光束的一第二干涉； 該至少一個偵測器及處理器協同測量產生自該第一干涉的一第一條紋圖樣以及產生自該第二干涉的一第二條紋圖樣；及 該處理器配置為：(i) 計算各缺陷之該各別的第一及第二條紋圖樣的至少X、Y位置，及(ii) 基於該各別的第一及第二條紋圖樣的該至少X、Y位置來計算各缺陷的一Z位置，其中各缺陷的該Z位置是一參考位置及該相關聯缺陷之間沿該Z軸的一距離。
依據一第九態樣，提供態樣8的裝置，其中： 該至少一個偵測器被定向在該X-Y平面上；及 使用以下關係來計算各缺陷的該Z位置：L = D/(2*tan(A))，其中D是該各別的第一及第二條紋圖樣的該至少X、Y位置之間的一距離。
依據一第十態樣，提供態樣8或態樣9的裝置，該裝置更包括至少一個準直透鏡，該至少一個準直透鏡配置為分別以經準直的方式從該第一及第二光源朝該基板引導該第一及第二光束。
依據一第十一態樣，提供態樣10的裝置，其中： 該第一及第二光源配置為分別產生該第一及第二光束，使得該等光束在該Y-Z平面上展現扇形特性；及 該至少一個準直透鏡是一圓柱透鏡，相較於該X軸在該Y軸上具有一伸長尺度，且在該Y、Z軸上經調整形狀以使用經準直的方式朝該基板引導該第一及第二光束，各光束具有該等扇形特性。
依據第十二態樣，提供態樣11的裝置，其中該第一及第二光源經定向，使得該第一及第二光束實質上在該Y-Z平面上以該+A及-A角度引導。
依據一第十三態樣，提供態樣8的裝置，更包括： 一第一準直透鏡，具有一輸入面，該輸入面以相對於該第一光源的一實質正交定向而定位，該第一準直透鏡配置為以經準直的方式從該第一光源朝該基板引導該第一光束；及 一第二準直透鏡，具有一輸入面，該輸入面以相對於該第二光源的一實質正交定向而定位，該第二準直透鏡配置為以經準直的方式從該第二光源朝該基板引導該第二光束。
依據一第十四態樣，提供態樣13的裝置，其中： 該第一及第二光源配置為分別產生該第一及第二光束，使得該等光束在該Y-Z平面上展現扇形特性；及 該第一及第二準直透鏡是各別的圓柱透鏡，相較於該X軸在該Y軸上各具有一伸長尺度，且在該Y、Z軸上經調整形狀以使用經準直的方式朝該基板引導該各別的第一及第二光束，該等光束各具有該等扇形特性。
依據一第十五態樣，提供態樣14的裝置，其中： 該第一光源及正交於該第一準直透鏡之該輸入面的一輸入軸放置在以一角度+a橫切該對稱軸的一第一平面中； 該第二光源及正交於該第二準直透鏡之該輸入面的一輸入軸放置在以一角度-a橫切該對稱軸的一第二平面中；及 來自該各別第一及第二準直透鏡之該第一光束及該第二光束中的各者與該各別第一及第二平面實質共平面，且實質上投射於該至少一個偵測器上平行於該Y軸的一單一線上。
依據一第十六態樣，提供態樣14的裝置，其中該至少一個偵測器包括： 一第一偵測器，經定向使得其一輸入面正交於該經準直的第一光束而定向；及 一第二偵測器，經定向使得其一輸入面正交於該經準直的第二光束而定向。
依據一第十七態樣，提供態樣16的裝置，其中該第一及第二偵測器中的各者包括一(N x n)的光感應構件陣列，其中N實質大於n，該陣列經定向，使得該N個的光感應構件實質平行於該第一及第二準直透鏡中的各別一者而延伸。
依據一第十八態樣，提供態樣16的裝置，其中： 使用以下關係來計算各缺陷的該Z位置：L = (S1 – S2)/(2*cos (A)*tan(A))； S1是從一參考線且沿該第一偵測器的該輸入面到表示該第一條紋圖樣的一位置的一距離的一表示，該第一條紋圖樣產生自該第一偵測器之該輸入面上的該第一干涉； S2是從該參考線且沿該第二偵測器的該輸入面到表示該第二條紋圖樣的一位置的一距離的一表示，該第二條紋圖樣產生自該第二偵測器之該輸入面上的該第二干涉； 該參考線是平行於該X軸而延伸之一線的一表示，該第一及第二偵測器的各別輸入面於該線處共平面； 及L是從一參考平面到各個如此缺陷的一垂直距離，其中該參考平面平行於該基板。
依據一第十九態樣，提供一方法，包括以下步驟： 將一基板支撐在一三維笛卡耳坐標系統內，使得：(i) 該基板具有一X軸上的一寬度尺度、一Y軸上的一高度尺度及一Z軸上的一厚度尺度，該厚度尺度為從50至250微米；(ii) 該X軸及Y軸定義一X-Y平面，該X-Y平面實質平行於該基板的各別的第一及第二相反主要面；及(iii) 該Z軸為該裝置的一對稱軸； 朝該基板相對於該對稱軸以+A度的一角度引導一第一光束； 朝該基板相對於該對稱軸以-A度的一角度引導一第二光束； 偵測已穿過該基板的任何缺陷且已受該等缺陷影響的該第一及第二光束，該等缺陷具有0.3微米或更少的一尺度；及 計算該等缺陷的X、Y及Z位置。
依據一第二十態樣，提供態樣19的方法，其中： 該等缺陷可包括該基板之該第一及第二相反主要面中之至少一者上的一或更多個表面缺陷；及 該等表面缺陷的X、Y及Z位置的該計算具有充足的準確度，以確認該等表面缺陷中的各者是安置在該基板的該第一及第二相反主要面的何者上。
為了討論的目的，以下所討論的實施例參照基板10（例如玻璃基板）的測試。圖1提供大致平板之基板10的兩個視圖，第一視圖（於圖式左側）是來自於垂直於基板之可見主要面12的視點，而第二視圖（於圖式右側）為基板10的側視圖，該側視圖圖示基板10的第一及第二主要面12、14。基板10可形成自玻璃片，具有X軸上的寬度尺度、Y軸上的高度尺度及Z軸上的厚度尺度（在笛卡耳坐標系統內）。值得注意的是，X軸及Y軸定義了X-Y平面，這在本文中可稱為是在面內（in-plane）及/或針對基板10定義面內參考。
一般而言，基板10可具有任何形狀，例如矩形、正方形、不規則形（具有直的及/或彎曲的邊緣）。此外，基板10實質上可為扁平的（例如如所繪示地為平面的），或其在其厚度上可包括某些曲線及/或不規則。在一或更多個實施例中，基板10可形成自任何數量的材料，且具有從約50 um（微米（micron）或微米（micrometer））至約250 um的厚度。在某些實施例中，基板可具有從約50微米至約150微米的厚度。亦即，系統的配置係使得其可偵測具有0.3微米或更少之尺寸的微粒，且可區別它們是位於基板的哪一側上。過去，對於此基板厚度（50至250微米），檢驗設備不能區隔此尺寸（0.3微米或更少）的微粒是位於基板的哪一側上。為了測量的目的，基板10可形成自對於至少某些光波長而言至少部分地透明的材料（如本文後將更詳細討論的）。在某些實施例中，為了測量的目的，基板10形成自實質透明於至少某些光波長的材料。本文中的揭示可指涉及形成自玻璃（透明材料的一個示例）之基板10的方法學及裝置；然而，具技藝的工匠將了解的是，本文中的方法學及裝置施用於許多材料的基板，包括玻璃基板、晶質基板、單晶基板、玻璃陶瓷基板、聚合物基板等等。此外，本文中的方法學及裝置將施用於形成自如此材料之組合的基板，例如不同玻璃基板的層板、玻璃及聚合物基板的層板等等。
值得注意的是，基板10可展現其第一主要面12上的缺陷20（在此示例中為表面缺陷）。雖然表面缺陷20將是本文中討論的焦點，了解的是，任何數量及/或類型的缺陷可能出現，包括基板10上或內的其他缺陷。一般而言，缺陷可包括基板上或中的凸塊、凹陷、凹入、微坑、氣泡、夾雜物、表面灰塵、外來微粒等等。
圖2為用於針對缺陷檢驗基板10及三維地定位如此缺陷之光學系統100-1之實施例的側視、示意說明。系統100-1包括用於將基板10支撐於三維笛卡耳坐標系統中的機構102，使得X-Y平面實質平行於基板10之各別的第一及第二相反主要面12、14。Z軸定義系統10的對稱軸AS（以虛線圖示）。
系統100-1亦包括第一及第二光源104-1、104-2，其以朝及通過基板10引導各別的第一及第二光束106-1、106-2的如此方式安置。在一或更多個實施例中，第一及第二光源104-1、104-2中的一或更多者可使用雷射源（例如二極體雷射）及一或更多個光學構件來實施，該等光學構件以以下如此方式佈置於雷射下游：經發射的第一及第二光束106-1、106-2的特徵各為窄的同調雷射線束，該窄的同調雷射線束隨著光束從光源傳播開而從中心軸發散。依據另一示例，經發射之第一及第二光束106-1、106-2中的各者可為實質平行於Y-Z平面之扇形光束的形式，且在X軸上具有相對窄的尺度。例如，經發射之第一及第二光束106-1、106-2中的各者可具有約0.25吋（6.5 mm）、約0.5吋（13 mm）或約0.375吋（9.5 mm）的光束寬度（X軸上）。藉由示例的方式，可藉由採用點雷射二極體及下游光學扇葉產生器來獲取上述的第一及第二光束106-1、106-2。
第一及第二光源104-1、104-2可以有益的方式定向，以改良偵測及測量基板10上或中之任何缺陷之位置的精確度。例如，第一光源104-1可經定位，使得第一光束106-1相對於對稱軸AS以+A度的角度引導，同時第二光源以互補方式定向；亦即，使得第二光束106-2相對於對稱軸AS以-A度的角度引導。為了說明的目的，+A、-A的角度被圖示為一個弧，在圖2中標示為2A。在此示例中，第一及第二光源104-1、104-2以在Y-Z平面上實質共面的方式定向。
系統100-1亦可包括光學構件110，以協助更改及/或朝及通過基板10引導各別的第一及第二光束106-1、106-2。例如，可採用至少一個準直透鏡110，以提供Y-Z平面上的某些準直，使得第一及第二光束106-1、106-2在入射於基板10上時實質準直。例如，可使用圓柱透鏡來實施該至少一個準直透鏡110，該準直透鏡110在Y軸上具有伸長的尺度（相較於X軸），且在Y-Z平面上經調整尺寸以產生朝基板10傳播之經準直的第一及第二光束108-1、108-2。在僅採用一個準直透鏡110（其如所繪示地對準為實質平行於Y軸）時，由於第一及第二光源104-1、104-2分別以+A及-A角度定向，經準直的第一及第二光束108-1、108-2將以各別的角度入射於基板10上。雖然這樣的入射角非最佳的，小心的設計可能還是在測量上造成可接受的精確度。
系統100-1亦可包括至少一個偵測器112，該至少一個偵測器112配置為偵測已穿過基板10且已被任何缺陷（例如缺陷20）影響的第一及第二光束108-1、108-2。藉由示例的方式，該至少一個偵測器112可包括光感應構件陣列，該陣列產生具有成比於入射光之特性之特性的電訊號。在所繪示的實施例中，可使用(N x n)的光感應構件陣列來實施該至少一個偵測器112。在一或更多個實施例中，N及n可具有充足的數量，以呈現足夠大到一次回應於所有承載來自基板10之光之資訊的陣列，例如生產如基板10的整個X-Y尺度一般大（或大於該等尺度）的陣列。在這樣的佈置下，可以一個資料收集掃瞄獲取承載入射於偵測器112上之光的資訊的完全測量。另一方面來說，在N及/或n不是充足的數量時（產生太小而不能夠以一個掃瞄回應於承載來自基板10之光之所有資訊的陣列），則可採用多個掃瞄以收集所有相關資訊。
例如，在一或更多個實施例中，N可實質大於n，例如n = 1，產生N x 1的線陣列，該陣列經定向使得N個光感應構件以大致平行於Y軸的線延伸。藉由示例的方式，N x 1的線陣列偵測器112可以90 kHz的線速率及十億像素的吞吐量操作（例如可從加拿大安大略省的Teledyne DALSA公司取得）。如上所述，可在偵測器112被實施為線陣列時採用複數個掃瞄以回應於承載來自基板10之光的所有資訊。在這方面，機構102可採用輸送機能，配置為沿X軸在基板10及偵測器112之間造成相對移動。例如，機構102可用以沿X軸移動基板10而通過固定的偵測器112，使得以各別的、序列的次數（掃瞄），偵測器112可回應於各別的N x 1的承載入射於偵測器112上之已穿過基板10之光的資訊切片。
系統100-1亦可包括處理器114，該處理器114配置為基於承載已穿過基板10且已於偵測器112處被接收之光的資訊，來計算基板10上及/或內之缺陷的X、Y及Z位置。與以上所討論的示例連結，採用N x 1的光感應構件陣列，處理器114、偵測器112、機構102及光源104可同步操作以使用基板10的連續的相對的X軸位置來偵測及儲存(N x 1)測量的複數個集合（掃瞄或訊框），任何缺陷的X、Y及Z位置係確認自該等測量集合。將於本文後討論關於用於確認缺陷之如此X、Y及Z位置之特定程序的進一步細節。
可使用合適的硬體及/或軟體（例如使用本領域中可用的任何已知技術）來實施處理器114。這樣的硬體可採用可用的數位電路系統、任何已知可用以執行軟體及/或韌體程式的微處理器、一或更多個可編程數位裝置或系統（例如可編程唯讀記憶體（PROM）、可編程陣列邏輯裝置（PAL） ）等等。更進一步地，可藉由可儲存於一或更多個合適存儲媒體（例如記憶體晶片等等）上之軟體及/或韌體程式（或多個）的方式來實施處理器114的各種機能。
在一或更多個實施例中，處理器114可包括訊框擷取器（例如Xcelera-HS PX8 Teledyne訊框擷取器，亦可自Teledyne DALSA公司取得）及執行合適軟體程式的傳統桌上型電腦或工作站。這樣的佈置使得桌上型電腦實現來自訊框擷取器之複數個數位訊框（序列掃瞄）的處理。如上所述，各個這樣的掃瞄涉及：(i) 機構102相對於偵測器112沿X軸將基板10移動至特定位置；(ii) 從訊框擷取器獲取資訊訊框（例如來自偵測器112的N x 1掃瞄），該訊框資訊為承載已穿過基板10之光之資訊切片的示性；(iii) 將訊框資訊儲存在桌上型電腦的記憶體中；及(iv) 針對沿X軸之基板10之連續遞增的移動重複以上步驟，直到該複數個經儲存的資訊訊框提供承載特徵化基板10之光之資訊的完整集合為止。此後，可採用桌上型電腦來執行用於確認基板10上及/或內任何缺陷之X、Y及Z位置的程序。
用於確認基板10上及/或內之任何缺陷之X、Y及Z位置的進程可包括產生基板10所謂的干涉影像。更具體而言，處理器114可配置為組合來自承載由偵測器112所獲取及由處理器114所收集之光之資訊之一或更多個訊框（或掃瞄）的干涉影像。如以下所解釋的，干涉影像不是傳統意義上之基板10的可見影像，而是在被基板10上及/或內的任何缺陷影響時之基板10的表示。
基板10的干涉影像形成自以下系統100-1的特性及機能。各別的經準直第一及第二光束108-1、108-2大約產生各別的、實質平面的光波前（大約是因為各別入射之第一及第二光束106-1、106-2的各別角度及/或其他影響）。各別、實質平面的光波前接著穿過基板10且受基板10之屬性（包括任何缺陷（例如缺陷20））的影響。假設大致平面（或僅適度彎曲）的基板10，在無任何缺陷的情況下，離開基板10及投射於偵測器10上的光的特徵亦為各別、實質平面的光波前。可對於如此實質平面的光波前的特性校正處理器114內的合適資料處理（在無缺陷之影響的情況下），產生特徵為無關於缺陷之資訊的干涉影像。然而，缺陷20的存在產生各別的干涉波前109-1、109-2，該等干涉波前產生自穿過基板10且被缺陷20重新引導的平面光波前。平面光波前的重新引導（產生干涉波前109-1、109-2）是缺陷20之特性及第一及第二光源104-1、104-2之角度+A、-A的函數。
圖3為由基板10之第一主要面12上的缺陷20所產生之干涉影像的示意表示。值得注意的是，單一缺陷20產生干涉波前109-1、109-2的對偶，其反過來以產生如圖3中所示之各別的第一及第二條紋圖樣116-1、116-2（或訊跡）的如此方式啟動偵測器112的光感應構件。處理器114可配置為分析干涉影像，以決定缺陷20的任何數量的特性，例如：(i) 缺陷20的尺寸及/或形狀；及/或(ii) 三度空間中缺陷20的準確位置（特別是Z位置）。
關於經偵測缺陷的尺寸及/或形狀，第一及第二條紋圖樣116-1、116-2的特徵可為一光中心以及大致圓形的波痕，該等波痕隨著距中心遞增的徑向距離而在強度上遞減。這樣的訊跡已被發現指示某個類型的缺陷，例如凸塊等等。這樣的缺陷可作用而在偵測器112上集中光，藉此造成光中心。大致圓形的中心及波痕可指示的是，相對應的缺陷具有大致圓形的形狀及/或是如此地小使其產生彷彿是實質上像點之缺陷的訊跡。另一示例（未圖示）可產生第一及第二條紋圖樣，該等條紋圖樣特徵為暗中心以及大致圓形的波痕，該等波痕隨著距中心遞增的徑向距離而在強度上遞減。這樣的訊跡已被發現指示凹陷、刻痕、微坑等等。這樣的缺陷可充當發散光的小型負透鏡，藉此造成暗中心。處理器114可使用基板10及偵測器112之間的距離、及第一及第二光束106-1、106-2的波長（或多個）及或其他參數，來將經測量之缺陷的尺寸及形狀確認至合理的精確度。例如，可針對如此目的採用光學領域中已知的標準干涉及繞射方法。
關於缺陷20的三維準確位置，處理器114可採用系統100-1及基板10（包括缺陷20）的幾何形狀特性以及第一及第二條紋圖樣116-1、116-2的X-Y位置，來計算三維空間中之缺陷20的X、Y、Z位置。因為第一及第二條紋圖樣116-1、116-2的訊跡可跨展各別的顯著尺寸區域，處理器114可利用可用的數學演算法，來確認第一及第二條紋圖樣116-1、116-2中之各者的中心，及在之後的計算中將如此中心的位置用作圖樣116的位置。
藉由示例的方式，處理器114可藉由決定圖3之干涉影像中之第一及第二條紋圖樣116-1、116-2的X位置來確認缺陷20的X位置。確實，在一或更多個實施例中，第一及第二光源104-1、104-2及偵測器112（實施為線陣列）可在Y-Z平面上大致共平面，產生圖3之干涉影像中之第一及第二條紋圖樣116-1、116-2的特定X位置，該特定X位置直接相對應於基板10上之缺陷20的X位置。
藉由進一步示例的方式，處理器114可藉由分析圖3之干涉影像中之第一及第二條紋圖樣116-1、116-2的各別Y位置來確認缺陷20的Y位置。這樣的分析可採用某些幾何因素，例如角度+A及-A、缺陷20相對於系統之對稱軸AS之Y方向上的徧移等等。
藉由進一步示例的方式，處理器114亦可藉由分析第一及第二條紋圖樣116-1、116-2的各別X、Y位置來確認缺陷20的Z位置。將幾何原理採用於這樣的分析產生的是，缺陷20的Z位置由以下關係描述：L = D/(2*tan(A))，其中D是圖3中之各別第一及第二條紋圖樣116-1、116-2之間的距離。值得注意的是，由處理器114所採用之用於確認缺陷20之X、Y及Z位置的技術可具有充足的準確度來確認缺陷20是安置在基板10之第一及第二相反主要面12、14中的何者上。確實，該準確度亦可足以決定基板10內缺陷所在的特定深度。這樣的資訊可用以確認基板10是否展現關於針對下游程序及/或應用建立基板10的A側及B側的充足品質。
注意的是，可採用處理器114以減少及/或消除干涉影像中不想要的偽影，例如產生自與光源104-1、104-2的實施方式相關聯之亮/暗點的偽影。例如，處理器114可編程為標準化來自承載由偵測112所獲取及由處理器114所收集之光之資訊之一系列訊框（或掃瞄）的傳入資料。一個這樣的標準化演算法涉及在複數個掃瞄（例如100個掃瞄）上平均化傳入資料（逐個像素地），且接著將傳入掃瞄的資料乘以該平均的倒數。這樣的標準化演算法將減少及/或消除干涉影像中之上述亮/暗點及/或許多其他類型的背景雜訊的效應。
在系統100-1（確實，及本文中所揭露的其他實施例及從其推導的實施例）的替代實施方式之間考慮的是第一及第二光源104-1、104-2及偵測器112之間的交互作用。例如，在一或更多個實施例中，第一及第二光源104-1、104-2可經脈衝化，使得在任何一個時間段只有一個光源是ON，且因此偵測器112在任何一個時間可僅接收已穿過基板10之第一及第二光束108-1、108-2中的一者。例如，第一及第二光源104-1、104-2可脈衝化為與奇及偶的掃瞄（例如基板10相對於偵測器112（其可為上述的線陣列）之奇及偶的遞增X位置移動）同步而ON及OFF。從偵測器112所獲取之造成的資料訊框（掃瞄）可被適當地儲存及由處理器114整合，以組成基板10的完整干涉影像。一旦獲取了基板10的干涉影像，可採用上述技術來確認基板10上及/或內之任何缺陷的Z位置。
替代性地，在一或更多個實施例中，第一及第二光源104-1、104-2可同時皆為ON，使得偵測器112同時皆接收第一及第二光束108-1、108-2。在這樣的實施例中，來自第一及第二光源104-1、104-2中之各者的能量可設定為一半的強度，且可每次掃瞄都被通電。生成的掃瞄可被處理器114儲存及整合以產生包含第一及第二條紋圖樣116-1、116-2兩者的一個干涉影像，且可採用處理器114的軟體來排序及尋找條紋圖樣對、計算第一及第二條紋圖樣116-1、116-2的中心且接著實現其餘分析步驟來決定距離D及其他關注的量值。
在一或更多個替代性實施例中，可在偵測器112中採用時間延遲整合（TDI）攝影機，且第一及第二光源104-1、104-2可再次同時皆為ON，使得TDI攝影機同時接收第一及第二光束108-1、108-2兩者。在這樣的實施例中，來自第一及第二光源104-1、104-2中之各者的能量可設定為一半的強度，且可每次掃瞄都被通電。生成的掃瞄可被處理器114儲存及整合以如先前實施例中所討論地產生包含第一及第二條紋圖樣116-1、116-2兩者的一個干涉影像。
附加性及/或替代性地，在一或更多個實施例中，第一及第二光源104-1、104-2可以第一光束106-1及第二光束106-2具有實質不同波長的如此方式實施。這可使用各別不同頻譜波長的雷射二極體來完成。偵測器112可例如藉由採用一或更多個彩色電荷耦合裝置（CCD）感測器，以單獨感應於實質不同的波長的如此方式來實施。可採用CCD色彩感應構件的各別群組（例如各別線）以分離由第一及第二光束106-1、106-2的不同波長所產生的各別第一及第二條紋圖樣。偵測器112之色彩感應構件的各個群組（例如線）可被合適的帶通濾色器（例如用於紅光的第一通帶及用於藍光的第二通帶）過濾。再次地，生成的掃瞄可被處理器114儲存及整合以如先前實施例中所討論地產生包含第一及第二條紋圖樣116-1、116-2兩者的一個干涉影像。
附加性及/或替代性地，在一或更多個實施例中，第一及第二光源104-1、104-2可包括各別的第一及第二徧振器118-1、118-2（參照圖2）。第一徧振器118-1可經安置，使得第一光束穿過之以產生經徧振的第一光束106-1。類似地，第二徧振器118-2可經安置，使得第二光束穿過之以產生經徧振的第二光束106-2。第一及第二徧振器118-1、118-2可經設計，使得第一光束106-1以相對於第二光束106-2垂直的角度（或多個）徧振。偵測器112可設計為單獨感應於實質不同的徧振。例如，偵測器112可採用兩個單獨的線陣列，各陣列具有各別的徧振濾波器119-1、119-2，該等徧振濾波器僅允許相對應徧振的經徧振光束通過。再次地，生成的掃瞄可被處理器114儲存及整合以如先前實施例中所討論地產生包含第一及第二條紋圖樣116-1、116-2兩者的一個干涉影像。
參照圖4，圖示了用於針對缺陷檢驗基板10及三維地定位如此缺陷之光學系統100-2之進一步實施例的側視、示意說明。系統100-2在許多方面上類似於系統100-1，且因此以上所討論的細節可在適當調整的情況下施用於100-2的系統，該等調整對於具技藝的工匠而言將是清楚的。系統100-2相較於系統100-1中的主要差異是未採用光學構件110的事實。因此，在系統100-2中，各別的第一及第二光束106-1、106-2未被準直且直接傳播至基板10且通過基板10。如系統100-1中地，造成的第一及第二條紋圖樣109-1、109-2將再次造成；然而，將需要更複雜的演算法來至少尋找任何缺陷的Z位置，因為光波前的方向將隨著跨偵測器112的位置而變化。然而，具技藝的工匠可輕易調整所揭露的演算法來在系統100-2中達成合適的演算法，以供確認基板10上及/或內之任何缺陷的Z位置。
參照圖5，圖示了用於針對缺陷檢驗基板10及三維地定位如此缺陷之光學系統100-3之又進一步實施例的側視、示意說明。圖6為圖5之光學系統100-3的頂視圖。系統100-3在許多方面上類似於系統100-1，且因此以上所討論的細節可在適當調整的情況下施用於100-3的系統，該等調整對於具技藝的工匠而言將是清楚的。系統100-3相較於系統100-1中的主要差異是以下事實：光學元件包括第一光學構件110-1及第二光學構件110-2。可使用各別的準直透鏡來實施第一及第二光學構件110-1、110-2中的各者，這在Y-Z平面上提供了某種準直，使得第一及第二光束106-1、106-2在入射於基板10上時實質準直。如系統100-1中地，可使用圓柱透鏡來實施各別的準直透鏡110，該準直透鏡110在Y軸上具有伸長的尺度（相較於X軸），且在Y-Z平面上經調整尺寸以產生朝基板10傳播之經準直的第一及第二光束108-1、108-2。第一及第二準直透鏡110-1、110-2中的各者可經定向（相對於對稱軸以各別角度+/-A），使得各別的第一及第二光束106-1、106-2垂直入射（正交）至該等準直透鏡的各別輸入面。已發現的是，此實施方式更適用於20度或更多的角度A。以上的等式1（L的關係）仍施用於圖5的概念。上述關於確認缺陷20之尺寸及/或形狀及/或三維空間中之缺陷20的準確位置的方法學及變化可由具技藝的工匠施用於系統100-3。
參照圖6，在偵測器112被實施為線陣列時（及/或其中陣列中的多個線在X維度上非常靠近在一起），則第一及第二光源104-1、104-2相對於各別第一及第二準直透鏡110-1、110-2之對準上的某些調整是必要的。例如，第一光源104-1及正交於第一準直透鏡110-1之輸入面的輸入軸可經定向，使得它們放置在以角度+a橫切於對稱軸的第一平面中。類似地，第二光源104-2及正交於第二準直透鏡110-2之輸入面的輸入軸可以它們放置在以角度-a橫切於對稱軸的第二平面中的如此方式來定向。藉由示例的方式，約2度的角度+/-a可能作用相當良好。當適當完成時，來自各別第一及第二準直透鏡110-1、110-2的第一光束108-1及第二光束108-2實質上與各別第一及第二平面共平面，且實質投射於偵測器112上的單一線（平行於Y軸）上。
參照圖7，圖示了用於針對缺陷檢驗基板10及三維地定位如此缺陷之光學系統100-4之又進一步實施例的側視、示意說明。系統100-4在許多方面上類似於系統100-3，且因此以上所討論的細節可在適當調整的情況下施用於100-4的系統，該等調整對於具技藝的工匠而言將是清楚的。系統100-4相較於系統100-3中的主要差異是以下事實：偵測器112實施為具有兩個單獨的偵測器112-1、112-2，各者用於偵測各別的第一及第二光束108-1、108-2。例如，第一偵測器112-1可經定向，使得其輸入面被定向為正交於經準直的第一光束108-1；而第二偵測器112-1可經定向，使得其輸入面被定向為正交於經準直的第二光束108-2。例如，在一或更多個實施例中，第一及第二偵測器112-1、112-2中的各者可包括(N x n)的光感應構件陣列，其中N實質大於n，該陣列經定向，使得N個的光感應構件實質平行於第一及第二準直透鏡110-1、110-2中的各別一者而延伸。
使用系統100-4的佈置，各缺陷的X、Y及Z位置可由處理器114使用對於具技藝的工匠而言將是清楚的幾何計算所計算。例如，圖8是產生自基板10之第一主要面12上之缺陷20之某些經測量位置的幾何表示。對於具技藝的工匠將了解的是，缺陷20的Z位置可由處理器114使用以下關係所計算：L = (S1 – S2)/(2*cos (A)*tan(A))。S1是從參考線P0且沿第一偵測器112-1的輸入面到表示第一條紋圖樣116-1的位置P1（例如其中心）的距離表示。S2是從參考線P0且沿第二偵測器112-2的輸入面到表示第二條紋圖樣116-2的位置P2（例如其中心）的距離表示。參考線P0是平行於X軸而延伸之線的表示，第一及第二偵測器112-1、112-2的各別輸入面於該線處共平面。L是從參考平面到缺陷20的垂直距離，其中參考平面平行於基板10。
雖然已參照特定實施例來描述本文中的揭示，要了解的是，這些實施例僅說明本文中實施例的原理及應用。因此要了解的是，可對於說明性實施例作出許多修改，且可設計其他佈置而不脫離本案的精神及範圍。
10‧‧‧基板
12‧‧‧第一主要面
14‧‧‧第二主要面
20‧‧‧表面缺陷
100-1‧‧‧光學系統
100-2‧‧‧光學系統
100-3‧‧‧光學系統
100-4‧‧‧光學系統
102‧‧‧機構
104-1‧‧‧第一光源
104-2‧‧‧第二光源
106-1‧‧‧第一光束
106-2‧‧‧第二光束
108-1‧‧‧經準直的第一光束
108-2‧‧‧經準直的第二光束
109-1‧‧‧干涉波前
109-2‧‧‧干涉波前
110‧‧‧光學構件
110-1‧‧‧第一光學構件
110-2‧‧‧第二光學構件
112‧‧‧偵測器
112-1‧‧‧偵測器
112-2‧‧‧偵測器
114‧‧‧處理器
116-1‧‧‧第一條紋圖樣
116-2‧‧‧第二條紋圖樣
118-1‧‧‧第一徧振器
118-2‧‧‧第二徧振器
119-1‧‧‧徧振濾波器
119-2‧‧‧徧振濾波器
a‧‧‧角度
A‧‧‧角度
AS‧‧‧對稱軸
D‧‧‧距離
D1‧‧‧距離
D2‧‧‧距離
L‧‧‧距離
P0‧‧‧參考線
P1‧‧‧位置
P2‧‧‧位置
S1‧‧‧距離
S2‧‧‧距離
X‧‧‧X軸
Y‧‧‧Y軸
Z‧‧‧Z軸
為了說明的目的，在繪圖中存在所請裝置及方法之實施例之示例的形式，然而了解的是，本文中所揭露及描述的實施例不限於所示的準確佈置及手段。
圖1提供大致平面之基板的兩個視圖，第一視圖具有基板的可見主要面（在X-Y平面中），而第二視圖為側視圖，其中基板在其主要面中的一者上展現缺陷；
圖2為用於針對缺陷檢驗基板及三維地定位如此缺陷之光學系統之實施例的側視、示意說明；
圖3為一視覺影像，表示由基板之一個主要面上的缺陷所產生的經偵測光學干涉圖樣；
圖4為用於針對缺陷檢驗基板及三維地定位如此缺陷之光學系統之進一步實施例的側視、示意說明；
圖5為用於針對缺陷檢驗基板及三維地定位如此缺陷之光學系統之又進一步實施例的側視、示意說明；
圖6為圖5之光學系統的頂視圖；
圖7為用於針對缺陷檢驗基板及三維地定位如此缺陷之光學系統之又進一步實施例的側視、示意說明；及
圖8為產生自基板之一個主要面上之缺陷的某些經測量位置的幾何表示，及圖7之裝置之某些物理特性，其用以三維地決定缺陷位置。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
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10‧‧‧基板
12‧‧‧第一主要面
14‧‧‧第二主要面
20‧‧‧表面缺陷
100-1‧‧‧光學系統
102‧‧‧機構
104-1‧‧‧第一光源
104-2‧‧‧第二光源
106-1‧‧‧第一光束
106-2‧‧‧第二光束
108-1‧‧‧經準直的第一光束
108-2‧‧‧經準直的第二光束
109-1‧‧‧干涉波前
109-2‧‧‧干涉波前
110‧‧‧光學構件
112‧‧‧偵測器
114‧‧‧處理器
118-1‧‧‧第一偏振器
118-2‧‧‧第二偏振器
119-1‧‧‧偏振濾波器
119-2‧‧‧偏振濾波器
A‧‧‧角度
AS‧‧‧對稱軸
D‧‧‧距離
L‧‧‧距離
X‧‧‧X軸
Y‧‧‧Y軸
Z‧‧‧Z軸

Claims (12)

  1. 一種裝置，包括： 一輸送機構，配置為將一基板支撐在一三維笛卡耳坐標系統內，使得：(i) 該基板具有一X軸上的一寬度尺度、一Y軸上的一高度尺度及一Z軸上的一厚度尺度，該厚度尺度為從50至250微米；(ii) 該X軸及Y軸定義一X-Y平面，該X-Y平面實質平行於該基板的各別的第一及第二相反主要面；及(iii) 該Z軸為該裝置的一對稱軸； 一第一光源，經定向使得一第一光束相對於該對稱軸以+A度的一角度引導； 一第二光源，經定向使得一第二光束從該對稱軸以-A度的一角度引導； 至少一個偵測器，配置為偵測已穿過該基板的任何缺陷且已受該等缺陷影響的該第一及第二光束，該等缺陷具有0.3微米或更少的一尺度；及 一處理器，配置為計算該等缺陷的X、Y及Z位置。
  2. 如請求項1所述之裝置，其中： 該等缺陷可包括該基板之該第一及第二相反主要面中之至少一者上的一或更多個表面缺陷；及 該處理器配置為以充足的準確度計算該等表面缺陷的X、Y及Z位置，以確認該等表面缺陷中的各者是安置在該基板的該第一及第二相反主要面的何者上。
  3. 如請求項1所述之裝置，其中： 該至少一個偵測器包括一(N x n)的光感應構件陣列，其中N實質大於n，該陣列經定向，使得該N個的光感應構件實質上在該Y軸上延伸； 該輸送機構配置為造成該基板及該至少一個偵測器之間沿該X軸的相對移動；及 該至少一個偵測器及該處理器用以偵測及儲存於該基板及該至少一個偵測器沿該X軸之連續相對位置處之(N x n)的光量測的複數個集合，該等缺陷的該X、Y及Z位置是從該等集合確認的。
  4. 如請求項1所述之裝置，其中： 該等缺陷中的各者造成穿過該基板之該第一光束的一第一干涉以及穿過該基板之該第二光束的一第二干涉； 該第一光及該第二光束具有實質不同的波長； 該至少一個偵測器單獨感應於該等實質不同的波長；及 該至少一個偵測器及處理器協同測量產生自該第一干涉的一第一條紋圖樣以及產生自該第二干涉的一第二條紋圖樣。
  5. 如請求項1所述之裝置，更包括： 一第一徧振器，經安置使得該第一光束在穿過該基板之前穿過該第一徧振器； 一第二徧振器，經安置使得該第二光束在穿過該基板之前，穿過該第二徧振器以及相對於該第一光束垂直地被徧振；及 該至少一個偵測器單獨感應於該等實質不同的徧振。
  6. 如請求項1-5中之任一者所述之裝置，其中： 該等缺陷中的各者造成穿過該基板之該第一光束的一第一干涉以及穿過該基板之該第二光束的一第二干涉； 該至少一個偵測器及處理器協同測量產生自該第一干涉的一第一條紋圖樣以及產生自該第二干涉的一第二條紋圖樣；及 該處理器配置為：(i) 計算各缺陷之該各別的第一及第二條紋圖樣的至少X、Y位置，及(ii) 基於該各別的第一及第二條紋圖樣的該至少X、Y位置來計算各缺陷的一Z位置，其中各缺陷的該Z位置是一參考位置及該相關聯缺陷之間沿該Z軸的一距離。
  7. 如請求項6所述之裝置，其中： 該至少一個偵測器被定向在該X-Y平面上；及 使用以下關係來計算各缺陷的該Z位置：L = D/(2*tan(A))，其中D是該各別的第一及第二條紋圖樣的該至少X、Y位置之間的一距離。
  8. 如請求項6所述之裝置，更包括至少一個準直透鏡，該至少一個準直透鏡配置為分別以經準直的方式從該第一及第二光源朝該基板引導該第一及第二光束，其中： 該第一及第二光源配置為分別產生該第一及第二光束，使得該等光束在該Y-Z平面上展現扇形特性；及 該至少一個準直透鏡是一圓柱透鏡，相較於該X軸在該Y軸上具有一伸長尺度，且在該Y、Z軸上經調整形狀以使用經準直的方式朝該基板引導該第一及第二光束，各光束具有該等扇形特性。
  9. 如請求項8所述之裝置，其中該第一及第二光源經定向，使得該第一及第二光束實質上在該Y-Z平面上以該+A及-A角度引導。
  10. 如請求項6所述之裝置，更包括： 一第一準直透鏡，具有一輸入面，該輸入面以相對於該第一光源的一實質正交定向而定位，該第一準直透鏡配置為以經準直的方式從該第一光源朝該基板引導該第一光束；及 一第二準直透鏡，具有一輸入面，該輸入面以相對於該第二光源的一實質正交定向而定位，該第二準直透鏡配置為以經準直的方式從該第二光源朝該基板引導該第二光束，其中： 該第一及第二光源配置為分別產生該第一及第二光束，使得該等光束在該Y-Z平面上展現扇形特性；及 該第一及第二準直透鏡是各別的圓柱透鏡，相較於該X軸在該Y軸上各具有一伸長尺度，且在該Y、Z軸上經調整形狀以使用經準直的方式朝該基板引導該各別的第一及第二光束，該等光束各具有該等扇形特性，且進一步地其中 該至少一個偵測器包括： 一第一偵測器，經定向使得其一輸入面正交於該經準直的第一光束而定向；及 一第二偵測器，經定向使得其一輸入面正交於該經準直的第二光束而定向，且進一步地其中： 使用以下關係來計算各缺陷的該Z位置：L = (S1 – S2)/(2*cos (A)*tan(A))； S1是從一參考線且沿該第一偵測器的該輸入面到表示該第一條紋圖樣的一位置的一距離的一表示，該第一條紋圖樣產生自該第一偵測器之該輸入面上的該第一干涉； S2是從該參考線且沿該第二偵測器的該輸入面到表示該第二條紋圖樣的一位置的一距離的一表示，該第二條紋圖樣產生自該第二偵測器之該輸入面上的該第二干涉； 該參考線是平行於該X軸而延伸之一線的一表示，該第一及第二偵測器的各別輸入面於該線處共平面； 及L是從一參考平面到各個如此缺陷的一垂直距離，其中該參考平面平行於該基板。
  11. 一種方法，包括以下步驟： 將一基板支撐在一三維笛卡耳坐標系統內，使得：(i) 該基板具有一X軸上的一寬度尺度、一Y軸上的一高度尺度及一Z軸上的一厚度尺度，該厚度尺度為從50至250微米；(ii) 該X軸及Y軸定義一X-Y平面，該X-Y平面實質平行於該基板的各別的第一及第二相反主要面；及(iii) 該Z軸為該裝置的一對稱軸； 朝該基板相對於該對稱軸以+A度的一角度引導一第一光束； 朝該基板相對於該對稱軸以-A度的一角度引導一第二光束； 偵測已穿過該基板的任何缺陷且已受該等缺陷影響的該第一及第二光束，該等缺陷具有0.3微米或更少的一尺度；及 計算該等缺陷的X、Y及Z位置。
  12. 如請求項11所述之方法，其中： 該等缺陷可包括該基板之該第一及第二相反主要面中之至少一者上的一或更多個表面缺陷；及 該等表面缺陷的X、Y及Z位置的該計算具有充足的準確度，以確認該等表面缺陷中的各者是安置在該基板的該第一及第二相反主要面的何者上。
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