基板表面缺陷检测装置、图像畸变校正方法和装置以及基板表面缺陷检测设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基板表面缺陷检测装置和设备、图像畸变校正方法和装置，涉及半导体技术领域。其中，所述基板表面缺陷检测装置包括：光波导，用于接收光并引导光至所述基板的待检测表面，所述光波导具有与所述基板相邻的第一表面和与第一表面相对的第二表面；至少一个微透镜阵列，层叠地设置在所述光波导的与所述基板相对的一侧，每一个微透镜阵列都包括以阵列形式布置的多个微透镜，用于接收并会聚来自于所述待检测表面的经过所述光波导的光；成像部件，用于接收来自于所述微透镜的光以进行成像。本发明专利技术利用微透镜阵列来检测基板表面缺陷可以提高缺陷的检测速度。

Substrate surface defect detection device, image distortion correction method and device, and substrate surface defect detection equipment

The invention discloses a substrate surface defect detection device and a device, an image distortion correction method and a device, which relates to the field of semiconductor technology. Among them, the surface defects of the substrate detection device includes an optical waveguide, for receiving light and direct light onto the substrate surface to be detected, the optical waveguide has a first surface and adjacent the substrate opposite to the first surface and the second surface; at least one microlens array is arranged on one side of the cascade the optical waveguide substrate and the relative, each micro lens array are arranged in array form a plurality of microlenses for receiving and converging from the surface to be examined by the optical waveguide light; imaging means for receiving from the micro lens to the light imaging. The detection speed of the defect can be improved by using the microlens array to detect the surface defect of the substrate.

【技术实现步骤摘要】
基板表面缺陷检测装置、图像畸变校正方法和装置以及基板表面缺陷检测设备
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种基板表面缺陷检测装置、图像畸变校正方法和装置、以及包括基板表面缺陷检测装置和图像畸变校正装置的基板表面缺陷检测设备。
技术介绍
图1A和1B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101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。
技术实现思路
本公开的一个实施例的目的在于提出一种新型的基板表面缺陷检测装置，其能够大大提高基板表面缺陷的检测速度。本公开的另一个实施例的目的在于提出一种图像畸变校正方法和装置，能够对基板表面缺陷检测装置输出的图像进行畸变校正。本公开的又一个实施例的目的在于提供一种改进的基板表面缺陷检测设备或系统。本公开的再一个实施例的目的在于降低缺陷检测的成本。根据本公开的一个实施例，提供了一种基板表面缺陷检测装置，包括：光波导，用于接收光并引导光至所述基板的待检测表面，所述光波导具有与所述基板相邻的第一表面和与第一表面相对的第二表面；至少一个微透镜阵列，层叠地设置在所述光波导的与所述基板相对的一侧，每一个微透镜阵列都包括以阵列形式布置的多个微透镜，用于接收并会聚来自于所述待检测表面的经过所述光波导的光；成像部件，用于接收来自于所述微透镜的光以进行成像。在一个实施例中，所述至少一个微透镜阵列包括叠置的第一微透镜阵列和第二微透镜阵列；所述至少一个微透镜阵列被配置为其每一个微透镜阵列中的微透镜的光轴与另一微透镜阵列中的相应微透镜的光轴彼此对准。在一个实施例中，所述成像部件包括多个成像单元，所述成像单元包括多个像素，每个成像单元与一个微透镜对应来接收通过该微透镜的光的至少一部分。在一个实施例中，所述装置还包括：多个光约束部件，分别位于对应的成像单元与微透镜之间，用于至少允许来自对应微透镜的反映特定视场的光通过并进入对应的成像单元。在一个实施例中，所述光约束部件包括挡光板。在一个实施例中，所述光约束部件包括：柱形光学件，其包括受光面和出光面；以及挡光板，其包围柱形光学件的除受光面和出光面以外的外围表面。在一个实施例中，所述微透镜阵列还包括：在微透镜边缘的支承部件，其能够用于支承与其邻接的微透镜。在一个实施例中，所述至少一个微透镜阵列包括叠置的第一微透镜阵列和第二微透镜阵列，并且所述第一微透镜阵列的支承部件与所述第二微透镜阵列的支承部件彼此一一对准。在一个实施例中，所述支承部件由与微透镜相同的材料形成；所述装置还包括：在支承部件的下表面的阻挡层，用于阻挡光进入支承部件。在一个实施例中，所述支承部件由与微透镜相同的材料形成，所述装置还包括：在支承部件下的光波导的表面上的阻挡层，用于阻挡光进入支承部件。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，所述微透镜包括平凸镜。在一个实施例中，所述平凸镜的曲面上点的Z方向的坐标是对应的平面投影点在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：其中，Z是平凸镜的曲面上的点的Z方向的坐标，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，所述光波导包括第一入射面和第二入射面，分别位于所述光波导的两侧；所述光包括第一光和第二光，所述第一光和所述第二光分别从所述第一入射面和所述第二入射面进入所述光波导。在一个实施例中，所述第一入射面和所述第二入射面相对于所述第一表面是倾斜的。在一个实施例中，所述装置还包括：激光光源，用于产生激光光束；分光镜，用于将所述激光光束分光，以产生分离的第一部分光和第二部分光；以及用于产生第一光的第一光产生部件，其包括：第一扩束镜，用于将来自分光镜的第一部分光在第一维度上进行扩束以生成扩束后的第一激光光束；第一透镜，用于将扩束后的第一激光光束在不同于第一维度的第二维度上会聚以生成会聚后的第一激光光束；第一反射镜，用于将会聚后的第一激光光束反射，以作为所述第一光入射到所述光波导的第一入射面。在一个实施例中，所述装置还包括：第二反射镜，用于将来自分光镜的第二部分光反射；以及用于产生第二光的第二光产生部件，其包括：第二扩束镜，用于将来自第二反射镜的光在第一维度上进行扩束以生成扩束后的第二激光光束；第二透镜，用于将扩束后的第二激光光束在不同于第一维度的第二维度上会聚以生成会聚后的第二激光光束；第三反射镜，用于将会聚后的第二激光光束反射，以作为所述第二光入射到所述光波导的第二入射面。在一个实施例中，所述第一光和所述第二光的光强基本相同。在一个实施例中，所述装置还包括：隔板，位于所述微透镜阵列的侧面上，用于阻挡环境光进入微透镜。在一个实施例中，所述光波导的厚度、所述微透镜阵列的厚度、以及所述光波导与所述微透镜阵列之间的间距的和小于或等于20μm。在一个实施例中，所述基板的待检测表面与所述柱形光学件的受光面之间的距离小于或等于20μm。在一个实施例中，所述微透镜的直径的范围是5-20μm。在一个实施例中，所述光波导包括多个散射体，用于将在所述光波导中传输的光散射到基板的待检测表面。在一个实施例中，所述微透镜阵列还包括：在微透镜边缘的支承部件，其能够用于支承与其邻接的微透镜；所述多个散射体的位置被设置为分别与微透镜阵列的支承部件对应。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。在一个实施例中，所述光波导、所述至少一个微透镜阵列以及所述成像部件被配置为使得：来自所述基板的待检测表面的期望的被成像部分的光通过所述光波导和所述至少一个微透镜阵列入射在所述成像部件的成像平面上而形成的斑点满足衍射极限要求，即，该斑点小于艾里斑。在一个实施例中，所述光波导、所述至少一个微透镜阵列、所述柱形光学件以及所述成像部件被配置为使得：来自所述基板的待检测表面的期望的被成像部分的光通过所述光波导、所述至少一个微透镜阵列和所述柱形光学件入射在所述成像部件的成像平面上而形成的斑点满足衍射极限要求，即，该斑点小于艾里斑。根据本公开的另一个实施例，提供了一种图像畸变校正方法，包括：获取包括多个像素的图像中的每个像素的光强，所述多个像素包括处于图像中心位置或附近的一个中心像素以及不同于所述中心像素的第一像素；计算该第一像素与中心像素之间的第一距离；计算作为与该第一像素相邻的相邻像素中的至少一部分像素的第二像素距离中心像素的第二距离；根据该第一像素的光强、第一距离、第二距离以及该第二像素的光强，对该第一像素的光强进行校正。在一个实施例中，所述第一像素的坐标为(i，j)，中心像素的坐标为(0，0)，根据如下公式对第一像素(i，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基板表面缺陷检测装置，其特征在于，包括：光波导，用于接收光并引导光至所述基板的待检测表面，所述光波导具有与所述基板相邻的第一表面和与第一表面相对的第二表面；至少一个微透镜阵列，层叠地设置在所述光波导的与所述基板相对的一侧，每一个微透镜阵列都包括以阵列形式布置的多个微透镜，用于接收并会聚来自于所述待检测表面的经过所述光波导的光；成像部件，用于接收来自于所述微透镜的光以进行成像。

【技术特征摘要】
1.一种基板表面缺陷检测装置，其特征在于，包括：光波导，用于接收光并引导光至所述基板的待检测表面，所述光波导具有与所述基板相邻的第一表面和与第一表面相对的第二表面；至少一个微透镜阵列，层叠地设置在所述光波导的与所述基板相对的一侧，每一个微透镜阵列都包括以阵列形式布置的多个微透镜，用于接收并会聚来自于所述待检测表面的经过所述光波导的光；成像部件，用于接收来自于所述微透镜的光以进行成像。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个微透镜阵列包括叠置的第一微透镜阵列和第二微透镜阵列；所述至少一个微透镜阵列被配置为其每一个微透镜阵列中的微透镜的光轴与另一微透镜阵列中的相应微透镜的光轴彼此对准。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成像部件包括多个成像单元，所述成像单元包括多个像素，每个成像单元与一个微透镜对应来接收通过该微透镜的光的至少一部分。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：多个光约束部件，分别位于对应的成像单元与微透镜之间，用于至少允许来自对应微透镜的反映特定视场的光通过并进入对应的成像单元。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光约束部件包括挡光板。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光约束部件包括：柱形光学件，其包括受光面和出光面；以及挡光板，其包围柱形光学件的除受光面和出光面以外的外围表面。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微透镜阵列还包括：在微透镜边缘的支承部件，其能够用于支承与其邻接的微透镜。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，其中所述至少一个微透镜阵列包括叠置的第一微透镜阵列和第二微透镜阵列，并且所述第一微透镜阵列的支承部件与所述第二微透镜阵列的支承部件彼此一一对准。9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，其中所述支承部件由与微透镜相同的材料形成，所述装置还包括：在支承部件的下表面的阻挡层，用于阻挡光进入支承部件。10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，其中所述支承部件由与微透镜相同的材料形成，所述装置还包括：在支承部件下的光波导的表面上的阻挡层，用于阻挡光进入支承部件。11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述阻挡层包括金属镀层。12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微透镜包括平凸镜。13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述平凸镜的曲面上点的Z方向的坐标是对应的平面投影点在平面上距离原点的距离r的2阶至4阶函数。14.根据权利要求13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：其中，Z是平凸镜的曲面上的点的Z方向的坐标，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。15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导包括第一入射面和第二入射面，分别位于所述光波导的两侧；所述光包括第一光和第二光，所述第一光和所述第二光分别从所述第一入射面和所述第二入射面进入所述光波导。16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一入射面和所述第二入射面相对于所述第一表面是倾斜的。17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括：激光光源，用于产生激光光束；分光镜，用于将所述激光光束分光，以产生分离的第一部分光和第二部分光；以及用于产生第一光的第一光产生部件，其包括：第一扩束镜，用于将来自分光镜的第一部分光在第一维度上进行扩束以生成扩束后的第一激光光束；第一透镜，用于将扩束后的第一激光光束在不同于第一维度的第二维度上会聚以生成会聚后的第一激光光束；第一反射镜，用于将会聚后的第一激光光束反射，以作为所述第一光入射到所述光波导的第一入射面。18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，还包括：第二反射镜，用于将来自分光镜的第二部分光反射；以及用于产生第二光的第二光产生部件，其包括：第二扩束镜，用于将来自第二反射镜的光在第一维度上进行扩束以生成扩束后的第二激光光束；第二透镜，用于将扩束后的第二激光光束在不同于第一维度的第二维度上会聚以生成会聚后的第二激光光束；第三反射镜，用于将会聚后的第二激光光束反射，以作为所述第二光入射到所述光波导的第二入射面。19.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一光和所述第二光的光强基本相同。20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：隔板，位于所述微透镜阵列的侧面上，用于阻挡环境光进入微透镜。21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导的厚度、所述微透镜阵列的厚度、以及所述光波导与所述微透镜阵列之间的间距的和小于或等于20μm。22.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基板的待检测表面与所述柱形光学件的受光面之间的距离小于或等于20μm。23.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微透镜的直径的范围是5-20μm。24.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导包括多个散射体，用于将在所述光波导中传输的光散射到基板的待检测表面。25.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍强，熊威，李璇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31