CN117907344A - 透明基板颗粒检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种透明基板颗粒检测装置及方法，该装置包括：载台，承载透明基板；第一光源，设在载台上方提供第一入射光；第一镜组，设在第一光源和载台之间使第一入射光在透明基板下表面发生全反射；第一光检测器，设在载台下方，接收下表面产生的第一消逝波照射颗粒产生的散射光，生成第一散射光信号；第二光源，设在载台下方，提供第二入射光；第二镜组，设在第二光源和载台之间使第二入射光在透明基板上表面发生全反射；第二光检测器，设在载台上方，接收上表面产生的第二消逝波照射颗粒产生的散射光，生成第二散射光信号；处理器，接收第一散射光信号和第二散射光信号，确定下表面或上表面存在颗粒。本发明能够检测透明基板上的200nm以下的颗粒。

Description

透明基板颗粒检测装置及方法

技术领域

本发明涉及透明基板缺陷检测技术领域，特别涉及一种透明基板颗粒检测装置及方法。

背景技术

Blank mask(掩模基板，又称空白掩模)是在透明的石英玻璃上沉积Cr、MoSi、PR(光刻胶)及其他功能性物质，用于制造光掩膜(reticle，又称掩膜版)的基板。Blank mask上的缺陷严重影响掩膜版的性能，因此，在空白掩膜制造工艺中控制缺陷非常重要。

石英基板具有高化学稳定性、低热膨胀系数、高透光率的特点，是空白掩模的主要原材料，石英基板存在缺陷会造成空白掩模缺陷。石英基板上的缺陷大多是外来颗粒(Particle)，为尽可能减少石英基板的颗粒缺陷造成掩模基板缺陷，需要对石英基板进行有效的颗粒缺陷检测，以便进行颗粒去除操作确保石英基板不会造成掩模基板缺陷。

随着半导体元件的集成度越高，电路线宽度就越细，因此，缺陷的最小尺寸要求条件也变得越来越小。特别是，在使用ArF Excimer Laser作为光源或EUV作为光源的曝光工艺中，不允许存在数纳米的缺陷。但是，传统透明基板缺陷检测设备在200nm以下的缺陷领域无法正确区分透明基板的表面粗糙度和颗粒缺陷，无法检测透明基板上的微小颗粒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透明基板颗粒检测装置及方法，以解决传统透明基板缺陷检测设备存在的无法检测微小颗粒的技术问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种透明基板颗粒检测装置，包括：

载台，用于承载待检测的透明基板，且载台被配置为能够带动透明基板移动；

第一光源，设置在载台上方，提供第一入射光；

第一镜组，设置在第一光源和载台之间，用于使第一入射光以第一临界角照射透明基板，以在透明基板的下表面发生全反射；

第一光检测器，设置在载台下方，接收透明基板的下表面全反射产生的第一消逝波照射下表面上的颗粒产生的散射光，生成第一散射光信号；

第二光源，设置在载台下方，提供第二入射光；

第二镜组，设置在第二光源和载台之间，用于使第二入射光以第二临界角照射透明基板，以在透明基板的上表面发生全反射；

第二光检测器，设置在载台上方，接收透明基板的上表面全反射产生的第二消逝波照射上表面上的颗粒产生的散射光，生成第二散射光信号；

处理器，分别与第一光检测器和第二光检测器连接，接收第一散射光信号和第二散射光信号，以确定透明基板的下表面或上表面存在颗粒。

上述的透明基板颗粒检测装置中，第一光源提供的第一入射光经第一镜组传输后以第一临界角照射透明基板在透明基板的下表面发生全反射，在全反射的条件下，第一入射光会在透明基板的下表面沿着空气面进行一部分传输，然后再返回下表面，形成第一消逝波，如果在第一消逝波的发生位置没有颗粒，第一消逝波会以指数函数衰减而消失，当下表面存在粗糙度时，第一消逝波根据下表面的粗糙度形状产生然后消失，因此，下表面上没有颗粒时，第一光检测器检测不到光信号。当下表面存在颗粒时，第一消逝波照射颗粒，颗粒产生散射光，第一光检测器检测到散射光信号生成第一散射光信号发送至处理器，处理器接收到第一散射光信号确定下表面存在颗粒。同样地，第二光源和第二光检测器以同样的方式检测透明基板的上表面，当处理器接收到第二光检测器发送的第二散射光信号时，确定透明基板的上表面存在颗粒。进一步地，检测过程中，载台带动透明基板移动以实现对透明基板的整个表面进行检测。

上述的透明基板颗粒检测装置通过在透明基板表面形成消逝波(EvanescentWave)以检测消逝波发生的位置是否产生散射光来判断透明基板的表面是否存在颗粒，能够有效区分透明基板表面的粗糙度和颗粒缺陷。一般地，消逝波的渗透深度不大于入射光波长的二分之一，对于颗粒尺寸不大于消逝波渗透深度的数百纳米以下的颗粒经消逝波照射会产生散射光，而对于颗粒尺寸大于消逝波渗透深度的大颗粒，消逝波照射颗粒后被完全遮挡，而不会产生散射光信号，因此，上述的透明基板颗粒检测装置能够用于检测透明基板上的微小颗粒，对透明基板上200nm以下的缺陷也可以准确识别，可以有效填补现有技术中无法检测透明基板上200nm以下的缺陷的技术空白，能够满足短波长曝光工艺的颗粒管控需求。并且，上述的透明基板颗粒检测装置只有在存在微小颗粒的情况下才能从光检测器接收到散射光信号，从而只能测定没有噪音的小颗粒的信号,可以大幅改善信噪比(SNR)，检测精度高。进一步地，上述的透明基板颗粒检测装置能够同时对透明基板的上表面和下表面进行颗粒检测，检测效率高，有助于提高掩模基板生产效率，利于节约成本。

综上所述，上述的透明基板颗粒检测装置能够在200nm以下的缺陷领域有效区分透明基板表面的粗糙度和颗粒缺陷，可以快速、准确地识别透明基板表面上的200nm以下的颗粒缺陷，能够满足短波长曝光工艺的颗粒管控需求，且该装置检测效率高，检测精度高，利于提高掩模基板的生产效率，节约生产成本。因此，与现有技术相比，上述的透明基板颗粒检测装置具有能够检测透明基板上的200nm以下的颗粒缺陷，且检测准确性高、检测效率高、检测精度高的有益效果。

在其中一个实施例中，透明基板颗粒检测装置还包括：第一柱面透镜、第一复眼透镜、第一狭缝孔板、第二柱面透镜、第二复眼透镜和第二狭缝孔板，第一柱面透镜、第一复眼透镜和上述第一狭缝孔板依次设置在第一光源和第一镜组之间，第二柱面透镜、第二复眼透镜和第二狭缝孔板依次设置在第二光源和第二镜组之间。

在其中一个实施例中，第一入射光和第二入射光的波长不同。

在其中一个实施例中，透明基板颗粒检测装置还包括：第一滤光器和第二滤光器，第一滤光器与第一光检测器相邻设置，第二滤光器与第二光检测器相邻设置。

在其中一个实施例中，处理器还用于根据第一散射光信号和第二散射光信号计算颗粒的尺寸。

在其中一个实施例中，处理器还与载台连接，处理器根据载台的移动位置计算颗粒所在的位置。

另一方面，本发明还提供一种基于上述任一项的透明基板颗粒检测装置的透明基板颗粒检测方法，包括以下步骤：

提供第一入射光和第二入射光，使第一入射光在透明基板的下表面发生全反射，第二反射光在透明基板的上表面发生全反射；

检测透明基板的下表面及上表面是否产生散射光并移动透明基板；

当检测到透明基板的下表面或上表面产生散射光时，对应生成第一散射光信号或第二散射光信号，确定透明基板的下表面或上表面存在颗粒。

上述的透明基板颗粒检测方法通过应用上述的透明基板颗粒检测装置进行颗粒检测，具有能够检测透明基板上的200nm以下的颗粒缺陷，且检测准确性高、检测效率高、检测精度高的有益效果。

在其中一个实施例中，当检测到透明基板的下表面或上表面产生散射光时，确定透明基板的下表面或上表面存在颗粒的步骤之后，还包括以下步骤：

获取第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度；

根据第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度查询预设的颗粒尺寸对照表，获取颗粒尺寸。

在其中一个实施例中，根据第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度查询预设的颗粒尺寸对照表，获取颗粒尺寸的步骤之后还包括：

计算对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度；

将获取到的颗粒尺寸与对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度进行比较；

当颗粒尺寸小于对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度时，根据瑞利散射定律分析对应的第一散射光信号或第二散射光信号计算颗粒尺寸；

当颗粒尺寸与对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度相当时，根据Lorenz-Mie散射理论分析对应的第一散射光信号或第二散射光信号计算颗粒尺寸。

在其中一个实施例中，当检测到透明基板的下表面或上表面产生散射光时，确定透明基板的下表面或上表面存在颗粒的步骤之后，还包括以下步骤：

获取载台的移动距离，根据载台的移动距离计算颗粒所在位置的坐标。

附图说明

图1为一实施例的透明基板颗粒检测装置的结构示意图；

图2a为透明基板的下表面无颗粒时的检测原理图；

图2b为透明基板的下表面有颗粒时的检测原理图；

图3a为存在粗糙度的透明基板的下表面无颗粒时的检测原理图；

图3b为存在粗糙度的透明基板的下表面有颗粒时的检测原理图；

图4为一实施例的临界角计算原理图；

图5为一实施例的透明基板的下表面发生全反射时的光路传输示意图；

图6为一实施例的透明基板颗粒检测方法的流程原理图。

附图标记说明：

10-载台，20-石英基板，31-第一光源，32-第一反射镜，33-第一聚焦透镜，34-第一光检测器，35-第一入射光，36-第一滤光器，41-第二光源，42-第二反射镜，43-第二聚焦透镜，44-第二光检测器，45-第二入射光，46-第二滤光器。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当某层被称为形成在其它层上，其可以直接地形成在其它层上，或者可以存在居间的膜层。其中，术语“上”、“下”、“正面”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，其中“纵向”可以理解为垂直于衬底表面的方向，“横向”可以理解为平行与衬底表面的方向。在此使用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚的指出另外的方式。还应明白术语“包括”用于确定可以特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任何及所有组合。术语“相同”、“相等”以及“一致”包括完全相等和完全相同的含义，也可包括在所允许的工艺误差下近似相同或近似相等的含义。在说明书中的术语"第一""第二"等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本发明实施例能够以不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。

以下通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在以下的实施例范围之中。

本发明提供一种透明基板颗粒检测装置及方法，该装置及方法能够快速、准确地检测透明基板上的200nm以下的颗粒缺陷。该装置及方法可以用于各种具有透光特性的基板，优选应用于半导体和LCD工艺的各类透光基板，透光基板优选为石英基板。为方便说明，以下结合具体实施例对本发明的透明基板颗粒检测装置及方法进行详细说明，本实施例中，透明基板颗粒检测装置及方法应用于检测半导体和LCD工艺的石英基板。

请参阅1，一实施例的透明基板颗粒检测装置包括：载台10、第一光源31、第一镜组、第一光检测器34、第二光源41、第二镜组、第二光检测器44和处理器(图中未示出)。其中，载台10用于承载待检测的透明基板，且载台10被配置为能够带动透明基板移动；第一光源31设置在载台10上方，用于提供第一入射光35；第一镜组设置在第一光源31和载台10之间，第一镜组用于使第一入射光35以第一临界角照射透明基板，以在透明基板的下表面发生全反射；第一光检测器34设置在载台10下方，第一光检测器34接收透明基板的下表面全反射产生的第一消逝波照射下表面上的颗粒产生的散射光，生成第一散射光信号；第二光源41设置在载台10下方，用于提供第二入射光45；第二镜组设置在第二光源41和载台10之间，第二镜组用于使第二入射光45以第二临界角照射透明基板，以在透明基板的上表面发生全反射；第二光检测器44设置在载台10上方，第二光检测器44接收透明基板的上表面全反射产生的第二消逝波照射上表面上的颗粒产生的散射光，生成第二散射光信号；处理器分别与第一光检测器34和第二光检测器44连接，处理器接收第一散射光信号和第二散射光信号，以确定透明基板的下表面或上表面存在颗粒。

具体地，为保证在石英基板20的下表面或上表面发生全反射，第一入射光35和第二入射光45以在对应的下表面或上表面上发生全反射的临界角以上的角度照射，但如果入射角过大，全反射产生的消逝波的光量就会减少，因此，优选以尽可能接近临界角的角度照射。另外，为了不让从第一光源31发射的第一入射光35和从第二光源41发射的第二入射光45相互干扰，控制二者在石英基板20上的照射点相互错开，相应地，第一光检测器34和第二光检测器44也相应错开，且确保第一光检测器34不会对第二入射光45的传输造成影响，第二光检测器44不会对第一入射光35的传输造成影响。

上述的透明基板颗粒检测装置中，第一光源31提供的第一入射光35经第一镜组传输后以第一临界角照射透明基板在透明基板的下表面发生全反射，在全反射的条件下，第一入射光35会在透明基板的下表面沿着空气面进行一部分传输，然后再返回下表面，形成第一消逝波。如图2a所示，如果在第一消逝波的发生位置没有颗粒，第一消逝波会以指数函数衰减而消失，因此，位于空气表面的第一光检测器34无法检测出任何信号。但是，如图2b所示，如果在发生第一消逝波的地方有颗粒，消逝波照射颗粒会产生散射光，第一光检测器34可以测量散射光并生成第一散射光信号发送至处理器，处理器接收到第一散射光信号确定下表面存在颗粒。如图3a所示，当下表面存在粗糙度时，由于消逝波是根据下表面的粗糙度形状产生然后消失，因此下表面上没有颗粒时，下表面的粗糙度导致光信号无法到达第一光检测器34，第一光检测器34无散射光信号生成。如图3b所示，当下表面存在粗糙度和颗粒时，由于消逝波照射颗粒而产生散射光，从而在第一光检测器34中接收散射信号并生成第一散射光信号发送至处理器，确定下表面存在颗粒。同样地，第二光源41和第二光检测器44以同样的方式检测透明基板的上表面，当处理器接收到第二光检测器44发送的第二散射光信号时，确定透明基板的上表面存在颗粒。进一步地，检测过程中，载台10带动透明基板移动以实现对透明基板的整个表面进行检测。

上述的透明基板颗粒检测装置通过在透明基板表面形成消逝波(EvanescentWave)以检测消逝波发生的位置是否产生散射光来判断透明基板的表面是否存在颗粒，能够有效区分透明基板表面的粗糙度和颗粒缺陷。一般地，消逝波的渗透深度不大于入射光波长的二分之一，对于颗粒尺寸不大于消逝波渗透深度的数百纳米以下的颗粒经消逝波照射会产生散射光，而对于颗粒尺寸大于消逝波渗透深度的大颗粒，消逝波照射颗粒后被完全遮挡，而不会产生散射光信号，因此，上述的透明基板颗粒检测装置能够用于检测透明基板上的微小颗粒，对透明基板上200nm以下的缺陷也可以准确识别，可以有效填补现有技术中无法检测透明基板上200nm以下的缺陷的技术空白，能够满足短波长曝光工艺的颗粒管控需求。并且，上述的透明基板颗粒检测装置只有在存在微小颗粒的情况下才能从光检测器接收到散射光信号，从而只能测定没有噪音的小颗粒的信号,可以大幅改善信噪比(SNR)，检测精度高。进一步地，上述的透明基板颗粒检测装置能够同时对透明基板的上表面和下表面进行颗粒检测，检测效率高，有助于提高掩模基板生产效率，利于节约成本。

综上所述，上述的透明基板颗粒检测装置能够在200nm以下的缺陷领域有效区分透明基板表面的粗糙度和颗粒缺陷，可以快速、准确地识别透明基板表面上的200nm以下的颗粒缺陷，能够满足短波长曝光工艺的颗粒管控需求，且该装置检测效率高，检测精度高，利于提高掩模基板的生产效率，节约生产成本。因此，与现有技术相比，上述的透明基板颗粒检测装置具有能够检测透明基板上的200nm以下的颗粒缺陷，且检测准确性高、检测效率高、检测精度高的有益效果。

在一个实施例中，第一光源31和第二光源41采用能够发射价格低廉且容易测量光量的激光光源，第一光源31和第二光源41可以但不局限于采用CW激光器或脉冲激光器(Pulse laser)激光器。

第一镜组用于使第一入射光35以在石英基板20的下表面产生全反射的临界角以上的角度照射并聚焦在石英基板20的下表面上，第二镜组用于将第二入射光45以在石英基板20的上表面产生全反射的临界角以上的角度照射并聚焦在石英基板20的上表面上。为了使入射到石英基板20下表面和上表面的光的角度一定，在一个实施例中，第一镜组包括第一反射镜32和第一聚焦透镜33，第一反射镜32用于使第一入射光35以在石英基板20的下表面产生全反射的临界角以上的角度照射至第一聚焦透镜33，第一聚焦透镜33沿第一入射光35的传输方向将第一入射光35聚焦至石英基板20的下表面。同样地，第二镜组包括第二反射镜42和第二聚焦透镜43，第二反射镜42用于使第二入射光45以在石英基板20的上表面产生全反射的临界角以上的角度照射至第二聚焦透镜43，第二聚焦透镜43沿第二入射光45的传输方向将第二入射光45聚焦至石英基板20的上表面。

在一个实施例中，第一光检测器34和第二光检测器44采用相同型号的检测器，检测器包括用于聚焦散射光的聚焦光学单元和用于传输检测信号的传感器单元。优选地，为了节约成本，聚焦光学单元可以采用显微镜物镜，传感器单元可以采用光电二极管(Photodiode)。在其它实施例中，为了提高测量灵敏度，传感器单元还可以使用光电倍增管(PM Tube)或CCD，本实施例并不做具体限定。为了控制在空气和石英基板20界面产生的反射光不进入传感器，上述物镜最好使用短透镜BFL(Back Focal Length)，物镜的焦距最好在3mm以下。

在一个实施例中，载台10能够带动石英基板20沿X方向和Y方向移动，且载台10以预设速度带动石英基板20匀速移动以使石英基板20整体面积都可以被第一入射光35和第二入射光45扫描，从而可以对石英基板20的整个表面进行颗粒检测。进一步地，如图1所示，本实施例中，载台10从石英基板20侧边夹持石英基板20以固定石英基板20，载台10仅接触石英基板20侧边，而并不接触石英基板20的上表面和下表面，采用该种固定方式可以避免载台10接触石英基板20的上表面和下表面而造成表面划伤或污染，可以有效保护石英基板20。

在一个实施例中，处理器可以但不局限于采用上位机，处理器分别与第一光检测器34和第二光检测器44连接，处理器接收第一光检测器34和第二光检测器44发送的第一散射光信号和第二散射光信号以判断石英基板20的下表面或上表面是否有颗粒，当处理器接收到第一散射光信号时，确定下表面存在颗粒，当处理器接收到第二散射光信号时，确定上表面存在颗粒。进一步地，处理器还用于计算颗粒大小及颗粒发生位置，并提供颗粒发生位置和大小的2Dmap显示信息。更进一步地，处理器还支持分析模式，提供颗粒分布及分类信息(颗粒大小分类及数量)。

在一个实施例中，处理器还与载台10、第一光源31和第二光源41连接，处理器控制载台10以预设速度沿x方向和Y方向移动，并控制第一光源31和第二光源41开关。进一步地，在一个实施例中，处理器还分别与第一镜组和第二镜组连接，处理器能够控制第一反射镜32、第一聚焦透镜33、第二反射镜42及第二聚焦透镜43旋转，以根据需要的临界角角度及时调整第一反射镜32、第一聚焦透镜33、第二反射镜42和第二聚焦透镜43的安装角度，提高检测效率。

在一个实施例中，透明基板颗粒检测装置还包括：第一柱面透镜、第一复眼透镜、第一狭缝孔板、第二柱面透镜、第二复眼透镜和第二狭缝孔板。第一柱面透镜、第一复眼透镜和上述第一狭缝孔板依次设置在第一光源31和第一镜组之间，第二柱面透镜、第二复眼透镜和第二狭缝孔板依次设置在第二光源41和第二镜组之间。

具体地，第一柱面透镜用于将第一入射光35的形状从圆形变为椭圆形，第一复眼透镜用于将椭圆形的光变为光分布均匀的线状光，第一狭缝孔板用于调节通过第一复眼透镜形成的线状光的大小，使线状光一次性照射石英基板20的一个方向(如Y方向)。本实施例中，石英基板20为152mm*152mm，第一狭缝孔板上的狭缝长度为152mm，形成152mm长的线状光。进一步地，经第一狭缝孔板形成的线状光照射至第一反射镜32，经第一反射镜32反射后通过第一聚焦透镜33聚焦至石英基板20的下表面。进一步地，第二柱面透镜、第二复眼透镜和第二狭缝孔板的作用分别与第一柱面透镜、第一复眼透镜和上述第一狭缝孔板的作用相同，在此不予赘述。

在一个实施例中，第一入射光35和第二入射光45的波长不同。具体地，第一光源31和第二光源41提供波长范围为190nm至11um的第一入射光35和第二入射光45，光源波长短时,全反射产生的表面消逝波的大小会变小，因此有利于检测更小的颗粒。进一步地，考虑到激光的价格和光量以及要检测的颗粒的大小范围，第一入射光35和第二入射光45中的一个使用使用波长为633nm的He-Ne激光，另一个使用波长为532nm的Nd-Yag激光。本实施例中，采用两个不同波长的激光同时检查石英基板20的正面和背面，能够方便区分光源，避免光源干扰。

在一个实施例中，透明基板颗粒检测装置还包括：第一滤光器36和第二滤光器46，第一滤光器36与第一光检测器34相邻设置，第二滤光器46与第二光检测器44相邻设置。具体地，第一滤光器36和第二滤光器46用于选择性地透射特定波长的光信号至对应的第一光检测器34和第二光检测器44，以确保第一光检测器34只接收第一入射光35的波长产生的散射光的信号，第二光检测器44只接受第二入射光45的波长产生的散射光的信号，如果第一入射光35和第二入射光45传输过程中发生重叠，第一滤光器36和第二滤光器46可以去除重叠噪音，确保第一光检测器34和第二光检测器44的检测结果准确可靠。

在一个实施例中，处理器还用于根据第一散射光信号和第二散射光信号计算颗粒的尺寸。本实施例能够提供颗粒的具体尺寸信息，方便对判断是否达到颗粒管控要求。具体地，处理器预存颗粒尺寸对照表，颗粒尺寸对照表存储颗粒尺寸与光信号强度的对应关系，当处理器接收到第一散射光信号或第二散射光信号后，先根据第一散射光信号或第二散射光信号计算光信号强度，获取第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度；之后，根据第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度查询预设的颗粒尺寸对照表，获取颗粒尺寸。进一步地，颗粒尺寸对照表的数量为两个，一个颗粒尺寸对照表存储颗粒尺寸与第一散射光信号的光信号强度的对应关系，另一个颗粒尺寸对照表存储颗粒尺寸与第二散射光信号的光信号强度的对应关系。

在一个实施例中，颗粒尺寸对照表通过预先采用上述的透明基板颗粒检测装置对标准板进行颗粒检测以获取颗粒尺寸与光信号强度的对应关系而建立。具体地，标准板为预制的具有预定颗粒的石英基板20，预定颗粒具有预设尺寸和固定位置。采用上述的透明基板颗粒检测装置对标准板进行颗粒检测，检测后记录每个颗粒对应的第一散射光信号的信号强度和第二散射光信号的信号强度，建立颗粒尺寸对照表。进一步地，为提高检测效率，节省标准板制作成本，预设尺寸根据需要只选择几个特定颗粒尺寸，例如，在一各实施例中，预设尺寸包括50nm、100nm、150nm和200nm，在标准板上只预制50nm、100nm、150nm及200nm的颗粒。对标准板进行颗粒检测后，根据获取到的每个颗粒尺寸对应的第一散射光信号的信号强度和第二散射光的光信号强度，建立颗粒尺寸与第一散射光信号的信号强度的数据关系和颗粒尺寸与第二散射光信号的信号强度的数据关系，进一步根据对应的数据关系计算其它颗粒尺寸对应的第一散射光信号的信号强度值及第二散射光的光信号强度值，进而建立颗粒尺寸对照表。

进一步地，由于颗粒尺寸对照表中的大多数颗粒尺寸与光信号强度的对应关系为预估值，而并非实际检测值，该预估值和实际值可能存在差异。因此，为提高检测准确性，在一个实施例中，当获取到的颗粒尺寸为非预设尺寸时，处理器进一步计算颗粒的实际尺寸。具体地，处理器先计算该颗粒对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度；将获取到的颗粒尺寸与对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度进行比较；当颗粒尺寸小于对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度时，根据瑞利散射定律分析对应的第一散射光信号或第二散射光信号计算颗粒尺寸；当颗粒尺寸与对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度相当时，根据Lorenz-Mie散射理论分析对应的第一散射光信号或第二散射光信号计算颗粒尺寸。

具体地，以下以计算第一消逝波的渗透深度为例对消逝波的渗透深度的计算进行详细说明，第二消逝波的渗透深度的计算方式与第一消逝波的渗透深度的计算方式相同，不再赘述。

如图4所示，第一入射光35在通过玻璃表面进入空气表面，当折射角θt达到90度以上时，就会发生全反射，从而没有透射光。当全反射发生时(θt＝90°)，θi的角称为临界角(CriticalAngle)，由Snell's定律根据以下公式1计算θi：

θi＝sin-1(nt/ni)[公式1]

其中，ni为空气的折射率，nt为石英基板20的折射率。

在上述图4中，空气的折射率ni为1，石英基板20的折射率nt为1.5，从公式1计算全反射临界角θi,可以获得θi＝41.8°。因此，当第一入射光35以41.8°以上的角度从石英基板20下表面向空气表面行进时，会产生全反射，使透射光变为零。在上述发生全反射的条件下，通过下表面的光如图5所示，沿着空气面进行一部分传输，然后返回玻璃面，形成第一消逝波，第一消逝波从下表面到空气面的距离即第一消逝波的渗透深度(δ)通过以下公式2计算：

δ＝1/β [公式2]

式中β为衰减系数(Attenuation Coefficient)，β进一步通过以下公式式3计算：

β＝kt[(ni/nt)2sin2(θi)-1]1/2 [公式3]

其中，kt通过以下公式4计算：

kt＝2πnt/λ [公式4]

因此，以第一入射光35的波长为532nm(λ＝532nm)，第一入射光35以全反射临界角(θi＝41.8°)入射到空气表面为例，可以计算出第一消逝波渗透到空气表面的渗透深度(δ)为240nm。此外，第一消逝波沿玻璃面移动的距离Δx与渗透深度δ的两倍成正比，Δx为480nm。

进一步地，当颗粒尺寸小于对应的消逝波的渗透深度时，根据瑞利散射定律计算可以得到准确的颗粒尺寸，且颗粒尺寸为消逝波的渗透深度的十分之一时，结果最为准确。而当颗粒尺寸与消逝波的渗透深度相似时，根据Lorenz-Mie散射理论计算颗粒尺寸更为准确。因此，本实施例通过以上方式计算得到消逝波的渗透深度以后，将查表获取的颗粒尺寸与渗透深度进行比较，并根据比较结果选择合适的计算方式计算颗粒的实际尺寸，从而获得精确的颗粒的实际尺寸。综上，本实施例通过对检测得到的非预设尺寸颗粒进行校验计算，得到颗粒的实际尺寸，有助于进一步提高检测准确性。

在一个实施例中，处理器还与载台10连接，处理器根据载台10的移动位置计算颗粒所在的位置。具体地，处理器根据载台10的移动速度和接收到第一散射光信号或第二散射光信号的时间计算载台10的移动距离，根据载台10的移动距离确定载台10的移动位置，进一步根据载台10和石英基板20的位置关系及对应的第一光检测器34和第二光检测器44的位置关系进行计算确定颗粒所在的位置。本实施例能够准确定位颗粒位置，方便后续进行颗粒去除操作。

另一方面，基于上述的透明基板颗粒检测装置，本发明还提供一种透明基板颗粒检测方法，包括以下步骤：

步骤S11：提供第一入射光35和第二入射光45，使第一入射光35在透明基板的下表面发生全反射，第二反射光在透明基板的上表面发生全反射。

具体地，启动第一光源31和第二光源41，第一光源31提供第一入射光35，第二光源41提供第二入射光45，第一入射光35经第一镜组传输后以第一临界角照射透明基板在透明基板的下表面发生全反射，第二入射光45经第二镜组传输后以第二临界角照射透明基板在透明基板的上表面发生全反射。

步骤S12：检测透明基板的下表面及上表面是否产生散射光并移动透明基板。

具体地，位于载台10下方的第一光检测器34检测透明基板的下表面发生全反射的位置处是否产生散射光，位于载台10上方的第一光检测器34检测透明基板的上表面发生全反射的位置处是否产生散射光，检测过程中，载台10带动石英基板20沿X方向和/或Y方向移动，实现扫描透明基板的整个表面，对透明基板的整个表面进行检测。

步骤S13：当检测到透明基板的下表面或上表面产生散射光时，对应生成第一散射光信号或第二散射光信号，确定透明基板的下表面或上表面存在颗粒。

具体地，当透明基板的下表面存在颗粒时，第一入射光35在下表面全反射产生的第一消逝波照射颗粒会产生散射光，第一光检测器34接收该散射光生成第一散射光信号发送至处理器，处理器接收到第一散射光信号，确定下表面存在颗粒。同样的，当透明基板的上表面存在颗粒时，第二入射光45在上表面全反射产生的第二消逝波照射颗粒会产生散射光，第二光检测器44接收该散射光生成第二散射光信号发送至处理器，处理器接收到第二散射光信号，确定上表面存在颗粒。

上述的透明基板颗粒检测方法通过应用上述的透明基板颗粒检测装置进行颗粒检测，具有能够检测透明基板上的200nm以下的颗粒缺陷，且检测准确性高、检测效率高、检测精度高的有益效果。

在一个实施例中，步骤S13之后，还包括以下步骤：获取第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度；根据第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度查询预设的颗粒尺寸对照表，获取颗粒尺寸。

具体地，处理器预存颗粒尺寸对照表，颗粒尺寸对照表存储颗粒尺寸与光信号强度的对应关系，当处理器接收到第一散射光信号或第二散射光信号后，先根据第一散射光信号或第二散射光信号计算光信号强度，获取第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度；之后，根据第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度查询预设的颗粒尺寸对照表，获取颗粒尺寸。具体颗粒尺寸对照表如上述实施例所述，在此不予赘述。本实施例能够提供颗粒的具体尺寸信息，方便对判断是否达到颗粒管控要求。

在一个实施例中，根据第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度查询预设的颗粒尺寸对照表，获取颗粒尺寸的步骤之后还包括：计算对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度；将获取到的颗粒尺寸与对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度进行比较；当颗粒尺寸小于对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度时，根据瑞利散射定律分析对应的第一散射光信号或第二散射光信号计算颗粒尺寸；当颗粒尺寸与对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度相当时，根据Lorenz-Mie散射理论分析对应的第一散射光信号或第二散射光信号计算颗粒尺寸。

由于颗粒尺寸对照表中的大多数颗粒尺寸与光信号强度的对应关系为预估值，而并非实际检测值，预估值和实际值可能存在差异。本实施例中，为提高检测准确性，当获取到的颗粒尺寸为非预设尺寸时，处理器进一步计算颗粒的实际尺寸。具体计算原理及过程已在上述透明基板颗粒检测装置的实施例中详细说明，在此不予赘述。

在一个实施例中，步骤S13之后，还包括以下步骤：获取载台10的移动距离，根据载台10的移动距离计算颗粒所在位置的坐标。具体地，处理器根据载台10的移动速度和接收到第一散射光信号或第二散射光信号的时间计算载台10的移动距离，根据载台10的移动距离确定载台10的移动位置，进一步根据载台10和石英基板20的位置关系及对应的第一光检测器34和第二光检测器44的位置关系进行计算，确定颗粒所在的位置。本实施例能够准确定位颗粒位置，方便后续进行颗粒去除操作。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种透明基板颗粒检测装置，其特征在于，包括：

载台，用于承载待检测的透明基板，且所述载台被配置为能够带动所述透明基板移动；

第一光源，设置在所述载台上方，提供第一入射光；

第一镜组，设置在所述第一光源和所述载台之间，用于使第一入射光以第一临界角照射所述透明基板，以在所述透明基板的下表面发生全反射；

第一光检测器，设置在所述载台下方，接收所述透明基板的下表面全反射产生的第一消逝波照射下表面上的颗粒产生的散射光，生成第一散射光信号；

第二光源，设置在所述载台下方，提供第二入射光；

第二镜组，设置在所述第二光源和所述载台之间，用于使第二入射光以第二临界角照射所述透明基板，以在所述透明基板的上表面发生全反射；

第二光检测器，设置在所述载台上方，接收所述透明基板的上表面全反射产生的第二消逝波照射上表面上的颗粒产生的散射光，生成第二散射光信号；

处理器，分别与所述第一光检测器和所述第二光检测器连接，接收所述第一散射光信号和所述第二散射光信号，以确定所述透明基板的下表面或上表面存在颗粒。

2.根据权利要求1所述的透明基板颗粒检测装置，其特征在于，所述透明基板颗粒检测装置还包括：第一柱面透镜、第一复眼透镜、第一狭缝孔板、第二柱面透镜、第二复眼透镜和第二狭缝孔板，所述第一柱面透镜、所述第一复眼透镜和上述第一狭缝孔板依次设置在所述第一光源和所述第一镜组之间，所述第二柱面透镜、所述第二复眼透镜和第二狭缝孔板依次设置在所述第二光源和所述第二镜组之间。

3.根据权利要求1所述的透明基板颗粒检测装置，其特征在于，所述第一入射光和所述第二入射光的波长不同。

4.根据权利要求3所述的透明基板颗粒检测装置，其特征在于，所述透明基板颗粒检测装置还包括：第一滤光器和第二滤光器，所述第一滤光器与所述第一光检测器相邻设置，所述第二滤光器与所述第二光检测器相邻设置。

5.根据权利要求1所述的透明基板颗粒检测装置，其特征在于，所述处理器还用于根据所述第一散射光信号和所述第二散射光信号计算颗粒的尺寸。

6.根据权利要求1所述的透明基板颗粒检测装置，其特征在于，所述处理器还与所述载台连接，所述处理器根据所述载台的移动位置计算所述颗粒所在的位置。

7.一种基于如权利要求1至6任一项所述的透明基板颗粒检测装置的透明基板颗粒检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供第一入射光和第二入射光，使第一入射光在透明基板的下表面发生全反射，第二反射光在所述透明基板的上表面发生全反射；

检测所述透明基板的下表面及上表面是否产生散射光并移动所述透明基板；

当检测到所述透明基板的下表面或上表面产生散射光时，对应生成第一散射光信号或第二散射光信号，确定所述透明基板的下表面或上表面存在颗粒。

8.根据权利要求7所述的透明基板颗粒检测方法，其特征在于，所述当检测到所述透明基板的下表面或上表面产生散射光时，确定所述透明基板的下表面或上表面存在颗粒的步骤之后，还包括以下步骤：

获取所述第一散射光信号或所述第二散射光信号的信号强度；

根据所述第一散射光信号或所述第二散射光信号的信号强度查询预设的颗粒尺寸对照表，获取颗粒尺寸。

9.根据权利要求8所述的透明基板颗粒检测方法，其特征在于，所述根据所述第一散射光信号或所述第二散射光信号的信号强度查询预设的颗粒尺寸对照表，获取颗粒尺寸的步骤之后还包括：

计算对应的所述第一消逝波或所述第二消逝波的渗透深度；

将获取到的所述颗粒尺寸与对应的第一消逝波或所述第二消逝波的渗透深度进行比较；

当所述颗粒尺寸小于对应的第一消逝波或所述第二消逝波的渗透深度时，根据瑞利散射定律分析对应的所述第一散射光信号或所述第二散射光信号计算颗粒尺寸；

当所述颗粒尺寸与对应的第一消逝波或所述第二消逝波的渗透深度相当时，根据Lorenz-Mie散射理论分析对应的所述第一散射光信号或所述第二散射光信号计算颗粒尺寸。

10.根据权利要求7所述的透明基板颗粒检测方法，其特征在于，所述当检测到所述透明基板的下表面或上表面产生散射光时，确定所述透明基板的下表面或上表面存在颗粒的步骤之后，还包括以下步骤：

获取载台的移动距离，根据所述载台的移动距离计算颗粒所在位置的坐标。