透明基板颗粒检测装置及方法与流程

本发明涉及透明基板缺陷检测，特别涉及一种透明基板颗粒检测装置及方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、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。

2、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：

3、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；

4、第一光源，设置在载台上方，提供第一入射光；

5、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；

6、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；

7、第二光源，设置在载台下方，提供第二入射光；

8、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；

9、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；

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、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。

17、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。

18、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。

19、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：

20、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；

21、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；

22、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。

23、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。

24、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：

25、获取第一散射光信号或第二散射光信号的信号强度；

26、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。

27、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：

28、计算对应的第一消逝波或第二消逝波的渗透深度；

29、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；

30、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；

31、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。

32、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：

33、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。