專(zhuān)利名稱(chēng)：平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于檢測(cè)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是用于檢測(cè)平面基板上刻印圖形的缺陷的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
缺陷監(jiān)控是生產(chǎn)和加工平面顯示器類(lèi)大型基板的關(guān)鍵步驟。平面顯示器主要用于個(gè)人筆記本電腦，電腦平面顯示器，手機(jī)和數(shù)碼儀器顯示屏，汽車(chē)導(dǎo)向系統(tǒng)，攝像機(jī)，投影電視和液晶電視，以及許多儀器上的大大小小的顯示屏。平面顯示是由兩個(gè)透明基板(一般是玻璃)組成?；迳峡逃∮锌刂齐娐泛凸鈱W(xué)濾色片，兩個(gè)基板間充滿(mǎn)液晶。平面顯示器產(chǎn)品的加工過(guò)程非常繁復(fù)，而且必須在超凈環(huán)境下進(jìn)行，否則很容易受到加工過(guò)程中的各種缺陷影響，制造商有可能不得不修理或報(bào)廢有缺陷的顯示器。這將降低成品率，增加成本，因此制造商的成功在很大程度上取決于對(duì)基板缺陷的控制和檢測(cè)。
平面顯示器的加工過(guò)程中有許多類(lèi)型的缺陷，缺陷包括但不限于落塵(落在基板上的異物)，開(kāi)路和短路，化學(xué)殘留(留在基板表面的化學(xué)物質(zhì))，通孔(連接上下兩層的孔洞，此孔洞可能造成短路)。這些缺陷會(huì)使基板某些像素不工作或整塊基板不工作。
在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行基板檢測(cè)可幫助質(zhì)量控制和流程控制，而且?guī)椭鷾p少缺陷造成的材料損失。平面顯示屏檢測(cè)面臨特殊的技術(shù)挑戰(zhàn)，原因是基板使用透明材料，表面的刻線具有多層結(jié)構(gòu)，刻印的圖案密集，缺陷的尺寸非常小(在微米量級(jí))，基板面積太大，檢測(cè)時(shí)間非常短。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)用于平面晶體管液晶顯示器基板和半導(dǎo)體集成電路的加工過(guò)程，可診斷產(chǎn)品的質(zhì)量，提高成品率，降低生產(chǎn)成本。
傳統(tǒng)的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)使用照相機(jī)對(duì)基板進(jìn)行拍照。分析拍照的圖像可發(fā)現(xiàn)基板上的缺陷，圖像可提供缺陷的坐標(biāo)(x，y坐標(biāo)，經(jīng)度，緯度，區(qū)域等等)，大小，種類(lèi)。圖像分析不僅提供缺陷位置和種類(lèi)，還提供缺陷數(shù)目的趨勢(shì)。這些信息幫助制造商優(yōu)化他們的成品率管理系統(tǒng)。
自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的性能主要由檢測(cè)速度和靈敏度決定。加工技術(shù)的不斷更新大大提高生產(chǎn)速度，基板也不斷變大，基板上刻印的圖案線寬也越來(lái)越小，所有這些要求自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)具有更高的檢測(cè)速度和更高的靈敏度?，F(xiàn)在對(duì)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)和方法的要求是能夠高速分析大型平面基板(平面液晶顯示器基板，半導(dǎo)體晶圓等等)，同時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)器必須具有很高的靈敏度，而且能夠提供高分辨率圖像。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及方法，能夠高速分析大型平面基板，具有高靈敏度，而且可提供高分辨率圖像。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)照明組件；一個(gè)透鏡組用于引導(dǎo)照明組件的光束至基板的特定區(qū)域，透鏡組至少包含一個(gè)菲涅爾透鏡；和一個(gè)相機(jī)用于接收照明光與基板表面作用后的反射光，相機(jī)包含一個(gè)時(shí)間延遲積分(TDI)傳感器。
一種平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于包括產(chǎn)生照明；采用菲涅爾透鏡引導(dǎo)光線至基板的一個(gè)區(qū)域；采用時(shí)間延遲積分(TDI)傳感器接收經(jīng)入射光和基板作用之后的反射光；和采集反射光信息生成基板的圖像。
下面所述自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)和方法是用于平面顯示器基板上刻印圖案缺陷的檢測(cè)，判斷和分類(lèi)。平面顯示器包括液晶顯示器，有機(jī)發(fā)光二極管基板，掩模板和半導(dǎo)體晶圓。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)和方法在這里統(tǒng)稱(chēng)AOI系統(tǒng)，它是由光學(xué)模塊所組成。光學(xué)模塊包括照明光源和透鏡陣列，用于把光源的光投射到基板表面上去。本發(fā)明中透鏡陣列包括至少一個(gè)菲涅爾透鏡。光學(xué)模塊還包括一個(gè)照相機(jī)，用于接收投射到基板的光的反射部分、散射部分或透射部分。照相機(jī)包括時(shí)間延遲積分傳感器或線形掃描電荷耦合裝置(CCD)。一個(gè)遠(yuǎn)心透鏡把基板的反射光，散射光或透射光投射到照相機(jī)上去。
照明部分有一個(gè)控制器控制多個(gè)發(fā)光二級(jí)管(LED)光源，不同LED發(fā)射不同波長(zhǎng)的光?？刂破骺梢詥为?dú)控制每個(gè)LED光源。照明部分包括正面照明光源和背面照明光源，每一個(gè)光源包括明場(chǎng)和暗場(chǎng)光源。另一個(gè)在這里描述的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)例包括能發(fā)生不同波長(zhǎng)光波的單一LED光源。一個(gè)反饋系統(tǒng)連接到照相機(jī)的輸出端，這個(gè)反饋系統(tǒng)控制照明光強(qiáng)和照相機(jī)的增益。照相機(jī)與圖像采集和處理系統(tǒng)用一根電纜或光纜連接。
本發(fā)明具有高靈敏度以及可提供高分辨率圖像，通過(guò)調(diào)整不同波長(zhǎng)LED燈的輸出光強(qiáng)可優(yōu)化缺陷檢出靈敏度，通過(guò)采用菲涅爾透鏡可減少透鏡厚度從而減輕重量和體積，通過(guò)采用TDI相機(jī)可在相對(duì)較短的采樣時(shí)間內(nèi)采集大量的信號(hào)，因此與其它視頻掃描方法相比，可以提供一種具有更高響應(yīng)速度的線形掃描。


圖1是本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)模塊的一個(gè)實(shí)例的示意圖；圖2是本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)模塊的另一實(shí)例的示意圖；圖3是本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)模塊中菲涅爾透鏡的一個(gè)樣本實(shí)例的結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明在自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中使用暗場(chǎng)檢測(cè)的方法實(shí)例的示意圖；圖5是本發(fā)明在自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中的光學(xué)模塊用明場(chǎng)和暗場(chǎng)檢測(cè)的實(shí)例的示意圖；圖6是本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中用背光照明的光學(xué)模塊的實(shí)例的示意圖；圖7是本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中用反射鏡做背光照明的光學(xué)模塊實(shí)例的示意圖；圖8是本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中光學(xué)模塊使用正光，背光照明，明場(chǎng)和暗場(chǎng)檢測(cè)的組合實(shí)例的示意圖；圖9是本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)帶有反饋系統(tǒng)的光學(xué)模塊實(shí)例的示意圖；圖10是本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)模塊實(shí)例的示意圖；圖11是本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)由不同光學(xué)模塊組合而成，具有不同的監(jiān)控和表層測(cè)量功能實(shí)例；圖12是本發(fā)明用于檢測(cè)大型基板的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)例的示意圖；圖13是本發(fā)明檢測(cè)系統(tǒng)的高速致動(dòng)器實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面的描述提供了許多細(xì)節(jié)來(lái)描述和理解一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)和方法的實(shí)例。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可意識(shí)到即使缺乏一個(gè)或多個(gè)細(xì)節(jié)，或者用另外的元件，仍然可以實(shí)現(xiàn)這些實(shí)例。換句話(huà)說(shuō)，眾所周知的結(jié)構(gòu)和操作沒(méi)有顯示在這里，或者沒(méi)有詳細(xì)描述。
圖1是自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)模塊605的方塊圖實(shí)例。光學(xué)模塊605用來(lái)檢測(cè)基板并進(jìn)行缺陷的判斷和定位，通過(guò)探測(cè)與入射光強(qiáng)和積分時(shí)間乘積成正比的缺陷信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。光學(xué)模塊605包括多個(gè)LED光源，每個(gè)LED光源發(fā)出不同波長(zhǎng)的光入射到被檢測(cè)的平面基板上。雖然在這個(gè)例子中光學(xué)模塊605有三個(gè)LED光源產(chǎn)生三個(gè)波長(zhǎng)的光，實(shí)際應(yīng)用中同樣可使用不同數(shù)目的LED或波長(zhǎng)。多光源的光學(xué)模塊605包括LED 301產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ1的光，LED 302產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ2的光，LED 303產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ3的光，LED的輸出光束經(jīng)透鏡311，312和313準(zhǔn)直，并由二向色分光鏡314和315合并。二向色分光鏡314反射波長(zhǎng)為λ2的光和透射波長(zhǎng)為λ1的光。二向色分光鏡315透射波長(zhǎng)為λ1和λ2的光，反射波長(zhǎng)為λ3的光。
控制單元330獨(dú)立控制3個(gè)波長(zhǎng)光的光強(qiáng)。樣品表面的光強(qiáng)I由公式給出I＝I1+I2+I3這里I1，I2，和I3分別是波長(zhǎng)為λ1，λ2，λ3的LED光源的輸出光強(qiáng)。
LED光源301-303的光強(qiáng)I1，I2，和I3可以從0到100％單獨(dú)調(diào)整，這樣可以針對(duì)不同的樣品表面優(yōu)化缺陷檢測(cè)的靈敏度。例如，鍍?cè)诨迳系谋∧さ墓鈱W(xué)特性和厚度都會(huì)影響不同波長(zhǎng)的光的反射率。于是，某些波長(zhǎng)的光會(huì)比其他波長(zhǎng)的光具有更高的缺陷檢出靈敏度。不同波長(zhǎng)的光相對(duì)強(qiáng)度的可調(diào)性可以?xún)?yōu)化缺陷檢出靈敏度，但用傳統(tǒng)的光纖光源非常難以實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。
此外，由于不同的波長(zhǎng)的光的相對(duì)權(quán)重連續(xù)可調(diào)，使得光學(xué)模塊605可以補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)對(duì)不同光譜透射的不均勻性和CCD傳感器的光學(xué)響應(yīng)的不均勻性。因此，光學(xué)模塊605可以提供一個(gè)真實(shí)平坦的照明光譜，這對(duì)于檢測(cè)因表面鍍膜厚度不勻而產(chǎn)生許多噪聲的基板非常重要。另外，增加另一個(gè)光源還可以實(shí)現(xiàn)暗場(chǎng)的照明和成像(沒(méi)有圖示)，比如用激光以一個(gè)傾斜角度照射表面。
光學(xué)模塊605中在照明光路上位于彩色濾光片315和分光鏡307之間有一個(gè)柱狀透鏡202和一個(gè)球形透鏡203。柱狀透鏡202和球形透鏡203經(jīng)過(guò)配置和定位，用于控制各個(gè)LED輸出光源的光投射在基板上形成的形狀，在本發(fā)明中匯集在基板表面的照明區(qū)域是一條窄的線狀區(qū)域。照明區(qū)域還應(yīng)該加以?xún)?yōu)化，至少與象素的長(zhǎng)寬比、大小、成像傳感器在基板上的視野中的一項(xiàng)或全部相匹配。光學(xué)模塊605還包含位于分光鏡307的反射路徑上的成像透鏡205；分光鏡307的分光鏡面308朝向成像透鏡205，這樣來(lái)自樣品表面204或基板的光束就不會(huì)通過(guò)分光鏡307成像。通過(guò)這種方法光學(xué)模塊605具體實(shí)現(xiàn)了消除由分光鏡厚度引起的像差。來(lái)自成像透鏡205的光投向裝有線性?huà)呙桦姾神詈涎b置(CCD)或時(shí)間延遲積分器(TDI)的照相機(jī)206，如下所述。
圖2是一個(gè)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)模塊200之方塊圖的另一種實(shí)現(xiàn)方法。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)模塊200包括多個(gè)LED光源，每個(gè)LED光源通過(guò)設(shè)置可以輸出不同波長(zhǎng)的光。盡管本例中光學(xué)模塊200中有三個(gè)LED光源和各自分別可以輸出三種波長(zhǎng)的光，該裝置還可以配置不同的LED光源和/或波長(zhǎng)。具有多個(gè)光源的光學(xué)模塊200包含LED 301輸出光源波長(zhǎng)為λ1，LED 302輸出光源波長(zhǎng)為λ2，LED303輸出光源波長(zhǎng)為λ3。輸出的光源經(jīng)由透鏡311，312和313校準(zhǔn)，再由二向色分光鏡314和315合并。二向色分光鏡314反射波長(zhǎng)為λ2的光線和投射波長(zhǎng)為λ1的光線。二向色分光鏡315透射波長(zhǎng)為λ1和λ2的光線，反射波長(zhǎng)為λ3的光線。
控制單元330獨(dú)立控制三種波長(zhǎng)的光源的光強(qiáng)。樣品表面照明光強(qiáng)的計(jì)算如前述圖1所示。LED光源301-303的光強(qiáng)I1，I2，和I3可獨(dú)立由0至100％光強(qiáng)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以?xún)?yōu)化不同樣品表面缺陷檢測(cè)的靈敏度。
光學(xué)模塊200中在照明光路上位于彩色濾光片315和分光鏡307之間包含一個(gè)柱狀透鏡202和一個(gè)球形透鏡203。柱狀透鏡202和球形透鏡203經(jīng)過(guò)配置和定位，用于控制LED輸出光源的光投射在基板上的形狀。匯集在基板表面的照明區(qū)域是一條窄的線狀區(qū)域。照明區(qū)域應(yīng)該加以?xún)?yōu)化，至少與象素的長(zhǎng)寬比、大小、成像傳感器在基板上的視野中的一項(xiàng)或全部相匹配。光學(xué)模塊200包含位于分光鏡307和樣品表面204之間的光線路徑上的成像透鏡205；分光鏡307的分光鏡面朝向照相機(jī)206，它直接把樣品表面204上過(guò)來(lái)的光308反射到裝有線性?huà)呙桦姾神詈涎b置(CCD)或時(shí)間延遲積分器(TDI)的照相機(jī)206上，這樣來(lái)自樣品表面204或基板的光束就不會(huì)通過(guò)分光鏡307。通過(guò)這種方法自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)模塊200具體實(shí)現(xiàn)了消除由分光鏡厚度引起的像差。
光線模塊200在光路上位于光源和分光鏡307之間包含透鏡311，312，313，316，202和203。每個(gè)透鏡311，312，313，316，202和203經(jīng)過(guò)配置，收集和導(dǎo)向來(lái)自光源301-303的光線至基板表面204，每個(gè)透鏡311，312，313，316，202和203都是一個(gè)菲涅爾透鏡。
圖3所示為光學(xué)模塊200所含菲涅爾透鏡300的實(shí)例。光學(xué)模塊200用聚丙烯樹(shù)脂菲涅爾透鏡300替代傳統(tǒng)鏡頭。菲涅爾透鏡300以直接壓膜而成的輕而薄的塑料片取代了傳統(tǒng)制作鏡頭所需的大量材料。菲涅爾透鏡300可以有大的孔徑和短的焦距，卻不需要像其它透鏡那樣為此耗費(fèi)很重和很大體積的材料。與其它類(lèi)型透鏡比較，菲涅爾透鏡300更輕，透光率更高。因?yàn)榉颇鶢柾哥R很薄，很小或幾乎沒(méi)有因吸收引起的光損失。菲涅爾透鏡300由一組被稱(chēng)為菲涅爾區(qū)的同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，減少了傳統(tǒng)球形透鏡所需大量材料。對(duì)每個(gè)菲涅爾區(qū)，透鏡的整體厚度大大減少，等效為將一個(gè)具有連續(xù)表面的標(biāo)準(zhǔn)透鏡切割為一套具有相同曲率但不連續(xù)的多個(gè)表面。這樣就可以大大減少透鏡厚度(于是減輕重量減少體積)，但代價(jià)是透鏡成像質(zhì)量下降。光線模塊200的配置可以采用菲涅爾透鏡300，是因?yàn)門(mén)DI傳感器在掃描方向上每次只讀取一個(gè)像素，而不是一個(gè)圖片，因此光學(xué)模塊200的照明線遠(yuǎn)遠(yuǎn)寬于成像區(qū)，所以在表面上僅僅利用了一個(gè)很小的，相對(duì)均勻的線狀區(qū)域。因此，任何由菲涅爾透鏡產(chǎn)生的成像質(zhì)量下降都不會(huì)妨礙菲涅爾透鏡應(yīng)用于本發(fā)明自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)照明系統(tǒng)中。
來(lái)自基板204的反射光308應(yīng)與TDI相機(jī)206垂直，因?yàn)槌上穹较虻囊苿?dòng)與電荷移動(dòng)方向(通過(guò)相機(jī)206的傳感器)一致。參看圖1，光學(xué)模塊的配置滿(mǎn)足這個(gè)要求，它將入射光經(jīng)分光鏡307射入基板表面204。同一個(gè)分光鏡將由基板204反射回來(lái)的散射光和/或透射光導(dǎo)入TDI相機(jī)206。成像透鏡205位于光路中將來(lái)自基板表面204的光導(dǎo)入TDI相機(jī)206。
光線模塊200采用了更為緊湊的設(shè)計(jì)，把成像透鏡205放在分光鏡307和基板表面204之間，這樣成像透鏡205就可以收集和引導(dǎo)來(lái)自基板204的反射光。光學(xué)模塊200中的成像透鏡205擁有相對(duì)較小的工作距離。當(dāng)光學(xué)模塊200的放大倍率固定時(shí)，成像透鏡205和TDI鏡頭206之間的距離也就變短。
基于上述原因，光學(xué)模塊200包含的成像透鏡205采用遠(yuǎn)心透鏡。一般說(shuō)來(lái)，遠(yuǎn)心透鏡的配置是使來(lái)自物體或圖像所有點(diǎn)的光主軸平行。遠(yuǎn)心透鏡可提供同軸成像光。本發(fā)明的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)采用遠(yuǎn)心透鏡是因?yàn)樽詈蟮膱D像具有固定的放大倍率和幾何形狀，遠(yuǎn)心透鏡使物體的大小不受物體圖像在視野中的位置影響，甚至當(dāng)物體距鏡頭的距離有一些變化時(shí)也沒(méi)有關(guān)系。同時(shí)采用遠(yuǎn)心透鏡和LED光源可以?xún)?yōu)化遠(yuǎn)心的效果，因?yàn)長(zhǎng)ED是通過(guò)遠(yuǎn)心透鏡照明，它可以產(chǎn)生平行的光束。因此，入射光和由基板表面204的反射光以相同的光路通過(guò)成像透鏡205。
與傳統(tǒng)透鏡不同，遠(yuǎn)心透鏡對(duì)距鏡頭任意距離的物體有相同的放大倍率，于是遠(yuǎn)心透鏡對(duì)任意距離的物體都生成大小一樣的圖像，在全部的視野范圍內(nèi)保持固定的視角。一個(gè)物體如果距離遠(yuǎn)心透鏡太近或太遠(yuǎn)都會(huì)造成聚焦模糊，但是即使是聚焦模糊的圖像也都與聚焦清晰的圖像具有相同的大小。
應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的遠(yuǎn)心透鏡因此在一定距離范圍內(nèi)和整個(gè)視野范圍內(nèi)可以提供固定大小和幾何形狀的圖像。采用了遠(yuǎn)心透鏡的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)因而克服了許多采用傳統(tǒng)透鏡的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)常見(jiàn)的問(wèn)題，這些問(wèn)題包括但不限于由于物距改變而引起的表觀大小的改變，由于不在視野的中心區(qū)域而引起的變型(使用傳統(tǒng)透鏡，物體在邊緣時(shí)的視角和物體在視野中心區(qū)域時(shí)視角不同)。
一般情況一張待檢測(cè)的基板有兩個(gè)表面底層的基板和上層的圖形結(jié)構(gòu)。遠(yuǎn)心透鏡不會(huì)收到反射自底層(比如我們感興趣的上層圖形結(jié)構(gòu)之下的基板)的陰影圖像；因?yàn)楫?dāng)入射光線正入射至基板上時(shí)，陰影圖像正好在圖形結(jié)構(gòu)之下。TDI獲取的圖像是基板的頂視圖。所有下層的陰影都可以被它們之上的圖形擋住。陰影圖像在圖像處理中是作為背景噪聲的。因此采用遠(yuǎn)心成像透鏡可減少自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)模塊200的背景噪聲。
光學(xué)模塊200包含一個(gè)用于捕捉基板圖像的TDI相機(jī)206，如上所述。TDI相機(jī)是一種線形掃描相機(jī)包含有一個(gè)TDI傳感器。通常TDI相機(jī)可對(duì)同一物體累積多次曝光，因而有效的增加了收集入射光的積分時(shí)間。正在成像中的物體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)與TDI的曝光應(yīng)保持同步以保證圖像質(zhì)量。
TDI相機(jī)可在相對(duì)較短的采樣時(shí)間內(nèi)采集大量的信號(hào)，因此與其它視頻掃描方法相比，可以提供一種具有更高響應(yīng)速度的線形掃描。在相同入射光強(qiáng)情況下，TDI相機(jī)可以更高的速度掃描，或在弱光情況下，以相同的速度掃描。
TDI傳感器包含多行光電探測(cè)器或傳感器(如，從4行到96行的光電探測(cè)器)。當(dāng)一行光電探測(cè)器陣列中的每一個(gè)光電探測(cè)器受到光子的撞擊時(shí)，便產(chǎn)生與光子數(shù)目成正比例的電荷。基于TDI相機(jī)的系統(tǒng)以時(shí)間延遲多次曝光的方法采集移動(dòng)物體的圖像，所以自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)移動(dòng)被檢測(cè)的基板，使之與TDI相機(jī)所采集線形圖像保持同步。這種運(yùn)動(dòng)使得基板以每次一條線的方式通過(guò)TDI鏡頭的視野，如同文件通過(guò)掃描儀一樣。
當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)TDI相機(jī)時(shí)，采集的線性圖像(基板的一部分)依次由一行探測(cè)器移往下一行探測(cè)器。同時(shí)，TDI相機(jī)移動(dòng)儲(chǔ)存的電荷使它們與運(yùn)動(dòng)的圖像保持一致。于是，當(dāng)基板運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)TDI相機(jī)時(shí)，代表基板圖像的電荷也依次流向臨近的光電探測(cè)器并且不斷累積起來(lái)。通過(guò)這種方法，TDI傳感器將若干行傳感器上的線性圖像累積(積分)起來(lái)，使得圖像獲得更多的光照。TDI相機(jī)傳送線性圖像的信息到圖像采集卡上，把像素的信息整合成一個(gè)完整的圖像。
經(jīng)過(guò)積分的圖像信號(hào)具有更好的信噪比和動(dòng)態(tài)范圍。更多的積分時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)更快動(dòng)態(tài)圖像的采集。更進(jìn)一步，因?yàn)門(mén)DI相機(jī)的操作可以有效的平均直流光源的光強(qiáng)波動(dòng)，從而可以用LED光源來(lái)代替高功率，高消耗和高溫的直流鹵素?zé)?，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的維護(hù)成本。盡管此處自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)是使用一個(gè)TDI相機(jī)206，其它各種高靈敏度的探測(cè)器包含于此自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)模塊200之內(nèi)，例如增強(qiáng)型的電荷耦合器件(ICCD)，光電倍增管(PMT)，線性?huà)呙桦姾神詈掀骷?，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。
上述自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)采用明場(chǎng)檢測(cè)原理進(jìn)行基板檢測(cè)。明場(chǎng)方法直接由基板的反射光獲取基板表面的圖像。有些缺陷(如劃痕，顆粒等)具有很強(qiáng)的暗場(chǎng)光學(xué)響應(yīng)，有些缺陷具有很強(qiáng)的明場(chǎng)光學(xué)響應(yīng)。因此，為可靠的檢測(cè)出各種類(lèi)型缺陷，另外一種自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了暗場(chǎng)方法作為明場(chǎng)方法的補(bǔ)充來(lái)檢測(cè)基板。
圖4所示為自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)采用暗場(chǎng)檢測(cè)方法的示意圖。在暗場(chǎng)檢測(cè)方法中入射光601由一處或多處傾斜入射至基板。入射光線601與基板作用后產(chǎn)生反射光線602和散射光線603。透鏡組604收集來(lái)自基板表面的散射光603并將之導(dǎo)入一個(gè)探測(cè)器。
圖5是自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)模塊500的示意圖，該系統(tǒng)使用明場(chǎng)和暗場(chǎng)檢測(cè)方法。該光學(xué)模塊500的明場(chǎng)檢測(cè)部分的配置和功能如前圖2所述(光學(xué)模塊200)。光學(xué)模塊500除含有前述明場(chǎng)LED光源301-303外還包含一個(gè)暗場(chǎng)光源701。暗場(chǎng)光源701包含一個(gè)或多個(gè)LED，燈泡，光纖照明和激光光源等等。透鏡702將來(lái)自暗場(chǎng)光源701的入射光703會(huì)聚至基板表面204。暗場(chǎng)照明區(qū)域與明場(chǎng)照明區(qū)域應(yīng)該重疊。入射光703與基板表面204作用生成反射光704和散射光705。成像透鏡205收集散射光705并在TDI相機(jī)206上成像。
自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)還使用背光或背側(cè)照明來(lái)獲取基板圖像。背光設(shè)置為放置一個(gè)光源于需要成像的基板之下。背光可以使某些類(lèi)型缺陷(如玻璃基板上的島狀缺陷)獲得很高的對(duì)比度。當(dāng)被檢測(cè)的樣品為玻璃基板時(shí)，背部照明可以檢測(cè)出玻璃表面和玻璃內(nèi)部的缺陷。
圖6是采用背光照明的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。背光可以增強(qiáng)某些正面光源難以檢測(cè)出的缺陷的檢出率。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)模塊600包含正面光源804和背光源803。正面光源804可包含前述所有光源。被光源可以是一個(gè)LED，燈泡或光纖光源。背光源803的數(shù)值孔徑應(yīng)與正面光源804匹配以保證盡可能多的光進(jìn)入TDI相機(jī)。兩種光源照亮基板表面的同一個(gè)區(qū)域。光學(xué)模塊600包含兩個(gè)帶真空的氣浮支架603，支架603之間的區(qū)域?yàn)楸彻庠?03。支架包含一個(gè)壓縮空氣入口801和一個(gè)真空出口802，其中真空提供維持基板在氣浮上穩(wěn)定高速運(yùn)動(dòng)的向下的吸力。
另一種提供背光光源方法是把不同反射率的鏡子放置于玻璃基板之下。圖7是含有鏡面903作為背光照明的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)模塊700示意圖。正面光源804輸出的光射入鏡面903，自鏡面903的反射光提供背光光源。鏡面903有一個(gè)三棱柱形的構(gòu)造，但不限于此。三棱柱形鏡面903的每一面鍍有不同反射率的薄膜。針對(duì)不同性質(zhì)的基板選用不同反射率的背光源鏡面，通過(guò)旋轉(zhuǎn)或放置適當(dāng)?shù)娜庵R面提供不同強(qiáng)度反射光線作為背光源。來(lái)自基板表面和鏡面的反射光都進(jìn)入TDI相機(jī)206?；逯路胖苗R面的區(qū)域要比放置其它光源(如LED，燈泡，光纖照明)的區(qū)域小的多。另外一種自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用任意幾何形狀和任意反射率和/或類(lèi)型的膜，以及不同類(lèi)型的照明光源比如漫散射光源。
圖8是采用正面光源和背光源以及明場(chǎng)和暗場(chǎng)檢測(cè)方法的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)模塊800之示意圖。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)模塊800包含有用于明場(chǎng)的一個(gè)正面光源804和一個(gè)背光源803，如前所述。正面光源804和/或背光源803可以是一個(gè)或多個(gè)LED，燈泡，光纖照明。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)800包含有用于暗場(chǎng)照明的一個(gè)正面光源701和一個(gè)背光源1001，如前所述。暗場(chǎng)光源1001包含一個(gè)或多個(gè)LED，燈泡，光纖照明，或激光光源。暗場(chǎng)光源照明區(qū)域與明場(chǎng)光源照明區(qū)域重疊在一起。光學(xué)模塊800中的正面光源構(gòu)造和操作，用于明場(chǎng)和暗場(chǎng)檢測(cè)時(shí)分別與前面所述的光學(xué)模塊200(圖2)和光學(xué)模塊500(圖5)類(lèi)似。光學(xué)模塊800中的背光源構(gòu)造和操作，與前面所述的光學(xué)模塊600(圖6)和光學(xué)模塊700(圖7)類(lèi)似。
不管使用上面所述的哪種光源類(lèi)型或構(gòu)造，在基板檢測(cè)操作中LED光源光強(qiáng)必須保持穩(wěn)定。盡管LED光源具有相對(duì)很長(zhǎng)的使用壽命，它們的光強(qiáng)會(huì)隨LED或半導(dǎo)體的老化效應(yīng)而衰減。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用一套反饋系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)檢查并補(bǔ)償任何LED強(qiáng)度的衰減。用標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)定期測(cè)量LED的光強(qiáng)，如果光強(qiáng)發(fā)生變化(如下降)，反饋系統(tǒng)就會(huì)調(diào)整LED工作電流以提供自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)所需的光強(qiáng)。
圖9帶有反饋系統(tǒng)的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)模塊900的示意圖。本例中的光學(xué)模塊900包含前面圖2中所述的光學(xué)模塊200，但也可包含本專(zhuān)利中所描述的任何光學(xué)模塊。光學(xué)模塊900包括一個(gè)反饋系統(tǒng)，該反饋系統(tǒng)含有一個(gè)控制單元1102，可控制TDI相機(jī)206的增益輸出和LED電源1103的輸入，電源1103的輸出與LED光源301-303聯(lián)結(jié)在一起，因此可控制供給LED光源的電流。
在校準(zhǔn)操作中，光學(xué)模塊900用鏡面1101作為參考平面，而且將從該鏡面1101的反射光用作自動(dòng)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。由鏡面1101反射回的光進(jìn)入TDI相機(jī)206的傳感器，經(jīng)測(cè)量后輸入至控制單元1102。如果反射光的讀數(shù)小于預(yù)設(shè)值，控制單元就產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)或命令以驅(qū)動(dòng)電源1103增加LED光源的電流直到TDI相機(jī)206上的光強(qiáng)讀數(shù)回到預(yù)設(shè)值。
標(biāo)準(zhǔn)鏡面也可以用于TDI相機(jī)的校準(zhǔn)，當(dāng)使用參考鏡面1101時(shí)每個(gè)TDI傳感器像素的輸出不一定相同。像素輸出的差異可能來(lái)自于每個(gè)像素光學(xué)響應(yīng)、成像透鏡和光源的不均勻性，。TDI相機(jī)校準(zhǔn)的第一步是當(dāng)它接受到來(lái)自參考鏡面1101的光之后測(cè)量每個(gè)像素的輸出。下一步是重復(fù)測(cè)量在不同光強(qiáng)下的輸出，這一步可以通過(guò)降低照明光強(qiáng)或改用不同反射率的鏡面來(lái)實(shí)現(xiàn)。測(cè)量的結(jié)果用來(lái)確定兩個(gè)校準(zhǔn)的參數(shù)每個(gè)像素或一組像素的斜率和偏移。在對(duì)實(shí)際基板測(cè)量時(shí)，每一個(gè)像素的輸出首先減去偏移，再乘以這個(gè)像素的斜率，以這個(gè)方法來(lái)校正像素間不均勻性。
另外一個(gè)反饋系統(tǒng)是用于控制TDI相機(jī)206傳感器的增益使傳感器的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到最大。反饋系統(tǒng)分兩步來(lái)控制或調(diào)整TDI傳感器的最大動(dòng)態(tài)范圍首先確定TDI傳感器飽和時(shí)的數(shù)字輸出1，然后確定圖像信號(hào)最大值時(shí)的數(shù)字輸出2。反饋系統(tǒng)于是設(shè)置和保持TDI增益的值大致等于數(shù)字輸出1除以數(shù)字輸出2。這個(gè)增益值可使傳感器達(dá)到最大的動(dòng)態(tài)范圍。
本專(zhuān)利描述的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)為模塊化系統(tǒng)，可以重新構(gòu)造或增減，以適用于被檢測(cè)的基板或檢測(cè)操作。
圖10是模塊1000的示意圖。模塊1000包含一個(gè)或多個(gè)組件或組件的組合，如，模塊包含至少一個(gè)光源1201，兩個(gè)透鏡1202和1203用于引導(dǎo)光束至基板，一個(gè)分光鏡1204用于反射來(lái)自基板的光線至TDI相機(jī)1206。成像透鏡1205把基板的像成在TDI相機(jī)1206上。一個(gè)聯(lián)結(jié)至鏡頭的電纜或光纖1209用于將圖像信息由TDI相機(jī)1206傳輸至圖像采集卡1207。圖像采集卡1207采集和分析圖像數(shù)據(jù)，并向圖像處理計(jì)算機(jī)1208提供圖像數(shù)據(jù)。每個(gè)模塊1000都是獨(dú)立的，而且其安裝于系統(tǒng)上的數(shù)量和/或類(lèi)型都可根據(jù)特定的基板和檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。
比如，圖12顯示了一個(gè)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包含有三個(gè)光學(xué)模塊605。
圖11為一個(gè)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)1100的示意圖，該系統(tǒng)包含一個(gè)光學(xué)檢測(cè)模塊801和復(fù)查拍照，修復(fù)，量測(cè)模塊802-806。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)1100含有多個(gè)(如3個(gè))光學(xué)檢測(cè)模塊801，同時(shí)還有一個(gè)光學(xué)復(fù)查拍照模塊802，一個(gè)線寬和線對(duì)齊度測(cè)量模塊803，一個(gè)薄膜厚度量測(cè)模塊804，一個(gè)數(shù)字宏缺陷測(cè)量模塊805，一個(gè)修復(fù)模塊806以激光切割和化學(xué)氣相沉積(CVD)(或類(lèi)似的技術(shù))來(lái)修復(fù)類(lèi)似于短路和開(kāi)路的缺陷。線寬/對(duì)齊(CD/Overlay)量測(cè)要求達(dá)到50nm或更好的精確度?；迦我庖粋€(gè)很小的振動(dòng)都會(huì)使測(cè)量結(jié)果超出精度范圍。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的氣浮真空支架可以保證CD/Overlay的測(cè)量精度，因?yàn)樗峁┫蛳碌奈κ沟貌Ａг跉飧∩峡梢苑€(wěn)定的高速運(yùn)動(dòng)。因而在自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)1100上可以實(shí)現(xiàn)多種功能。其它設(shè)計(jì)可以采用上述模塊的不同的組合。
如上所述由自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的TDI相機(jī)產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)送至圖像采集卡用于圖像處理。傳統(tǒng)的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)采用一種鏡頭聯(lián)結(jié)電纜連接TDI相機(jī)和圖像采集卡來(lái)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的傳輸。鏡頭聯(lián)結(jié)是一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議需要特定的電纜線。鏡頭聯(lián)結(jié)電纜受制于雙絞線松緊，屏蔽和長(zhǎng)度的嚴(yán)格要求的限制。在實(shí)際的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)應(yīng)用中，TDI相機(jī)(如，定位于平臺(tái)之上的滑軌上)和圖像采集卡(如位于圖像處理計(jì)算機(jī)上)之間的電纜長(zhǎng)度會(huì)達(dá)到甚至超過(guò)10米，這樣的話(huà)就需要中繼器來(lái)保持信號(hào)的完整性。另外，由于鏡頭聯(lián)結(jié)電纜的體積很大(直徑大約為15毫米)，為如此多的電纜布線，在許多地方都需要繞來(lái)繞去，會(huì)變得非常復(fù)雜和困難。而且，這些電纜由于天線作用會(huì)互相干擾以致破壞數(shù)據(jù)信號(hào)。
自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)用光纖取代了TDI相機(jī)和圖像采集卡之間的鏡頭聯(lián)結(jié)電纜。它先將TDI相機(jī)的電信號(hào)輸出轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，然后由光纖傳輸光信號(hào)。在圖像采集卡端，光信號(hào)再次轉(zhuǎn)換回電信號(hào)。光纖非常的細(xì)，輕和柔順，無(wú)需中繼器仍可聯(lián)結(jié)遠(yuǎn)距離的組件，因此圖像采集卡或其他數(shù)據(jù)處理器可以遠(yuǎn)離自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)。更值得一提的是，光信號(hào)不受電磁干擾影響，與鏡頭聯(lián)結(jié)電纜相比擁有更寬的帶寬(于是允許更高的數(shù)據(jù)流量)。
圖12是用于檢測(cè)大尺寸基板的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)1200。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)1200包括一個(gè)平臺(tái)601含有一個(gè)氣浮支架602和一個(gè)氣浮真空預(yù)載支架603。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)1200包括至少一個(gè)光學(xué)模塊605(如3個(gè)光學(xué)模塊605)。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)1200用于檢測(cè)大型基板如液晶顯示器(LCD)玻璃基板606，但不限于此。光學(xué)模塊605包括照明光源和成像組件，具體如前所述(如圖2中光學(xué)模塊200，圖5中光學(xué)模塊500，如圖6中光學(xué)模塊600圖，如圖7中光學(xué)模塊700，如圖8中光學(xué)模塊800，如圖9中光學(xué)模塊900)在檢測(cè)操作中，每一次線觸發(fā)TDI都會(huì)生成一個(gè)像素寬的基板圖像。一個(gè)像素寬的線性圖像區(qū)域的長(zhǎng)邊與驅(qū)動(dòng)光學(xué)頭運(yùn)動(dòng)的線性馬達(dá)軸604(x軸)相平行。玻璃606沿與線性馬達(dá)軸607(y軸)平行方向運(yùn)動(dòng)，而且由氣浮支架602和真空預(yù)載氣浮支架603支撐。真空預(yù)載氣浮支架603為在薄層氣浮上運(yùn)動(dòng)的玻璃提供嚴(yán)格的飛行高度控制。線性馬達(dá)軸604沿x軸分步驅(qū)動(dòng)光學(xué)模塊，直到全部玻璃檢測(cè)完畢。
每次一張基板裝載至檢測(cè)系統(tǒng)1200上后，必須根據(jù)平臺(tái)的坐標(biāo)來(lái)對(duì)準(zhǔn)基板。因此，需要采用高速，高分辨率，高精確度和長(zhǎng)位移距離的致動(dòng)器來(lái)做基板的對(duì)準(zhǔn)。高速基板對(duì)準(zhǔn)可以保證高的處理速度(或更短的處理時(shí)間)和更高的生產(chǎn)能力，長(zhǎng)位移距離可以調(diào)整更大的裝載誤差。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中的高分辨率，高精確度致動(dòng)器可在顯微鏡下實(shí)現(xiàn)精細(xì)的對(duì)準(zhǔn)，因而提供精確的對(duì)準(zhǔn)，定位和注冊(cè)。
圖13顯示一個(gè)使用高速致動(dòng)器的檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。高速致動(dòng)器1301包括但不限于，如氣動(dòng)致動(dòng)器，音圈致動(dòng)器，線性馬達(dá)致動(dòng)器和螺線管。高速致動(dòng)器1301包括一個(gè)對(duì)準(zhǔn)栓1304，用于基板1305的對(duì)準(zhǔn)或定位。基板可在彈簧或本身重力作用下裝載在對(duì)準(zhǔn)栓1304上。對(duì)準(zhǔn)栓1304與基板1305接觸并且由高速致動(dòng)器1301驅(qū)動(dòng)。對(duì)準(zhǔn)栓的硬止動(dòng)位1302由高分辨率致動(dòng)器1303控制。由高速致動(dòng)器1301產(chǎn)生的推動(dòng)力小于由高分辨率致動(dòng)器1303產(chǎn)生的相反方向拉力。由高分辨率致動(dòng)器1303控制的硬止動(dòng)位1302，決定對(duì)準(zhǔn)栓的最后位置或?qū)?zhǔn)的精確度及分辨率。
本發(fā)明所描述的檢測(cè)系統(tǒng)和方法都可由各種可編程的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括可編程邏輯器件(PLDs)如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGAs)，可編程陣列邏輯(PAL)器件，電子可編程邏輯和記憶器件和標(biāo)準(zhǔn)的基于電池的器件，專(zhuān)用集成電路的應(yīng)用。另外還有一些可能的方法可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)和方法，包括帶內(nèi)存的微處理器(如電子可擦寫(xiě)可編程只讀內(nèi)存(EEPROM))，嵌入式微處理器，固件，軟件等等。更進(jìn)一步，此檢測(cè)系統(tǒng)和方法可由基于軟件的電路仿真，離散邏輯器件(連續(xù)的和組合的)，自定義的器件，模糊邏輯(在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中)，量子器件和以上各種器件的混合體來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然正在發(fā)展中的器件技術(shù)可以提供各種類(lèi)型組件，如，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)技術(shù)如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)，偶極技術(shù)如發(fā)射極耦合邏輯器件(ECL)，聚合物技術(shù)(如硅-共軛聚合物和金屬-共軛聚合物-金屬結(jié)構(gòu))，模擬和數(shù)字混合器件，等等。
必須注意到本發(fā)明中各種檢測(cè)系統(tǒng)和方法中的組件可用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具來(lái)描述，并以數(shù)據(jù)和/或指令的方式由各種計(jì)算機(jī)可讀的媒體所表達(dá)從它們的行為方式，寄存器轉(zhuǎn)移，邏輯組件，晶體管，版面設(shè)計(jì)，和/或其他特征。計(jì)算機(jī)可識(shí)別媒體之格式化的數(shù)據(jù)和/或指令集包括，但不限于，如各種固定存儲(chǔ)器介質(zhì)(如光學(xué)的，電磁的或半導(dǎo)體存儲(chǔ)介質(zhì))和經(jīng)由無(wú)線，光學(xué)的或電纜或它們的組合可以傳輸格式化數(shù)據(jù)和/或指令集的載波。
通過(guò)載波傳輸這些格式化數(shù)據(jù)和/或指令集的例子為，但不限于，通過(guò)結(jié)合或連接一種或多種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議(如HTTP，F(xiàn)TP，SMTP等)傳輸(上傳，下載，電子郵件等)。結(jié)合或連接的方式包括，但不限于，有線連接，無(wú)線連接，有線/無(wú)線的混合連接。更進(jìn)一步，連接方式可包括，但不限于，提供通訊服務(wù)的各種網(wǎng)絡(luò)和/或網(wǎng)絡(luò)組件(沒(méi)有顯示)。所提及的網(wǎng)絡(luò)和對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)組件，包括但不限于，本地局域網(wǎng)(LANs)，區(qū)域網(wǎng)(MANs)，廣域網(wǎng)(WANs)，私人網(wǎng)絡(luò)，終端網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)上述系統(tǒng)和方法的這些數(shù)據(jù)和/或基于指令的表達(dá)式在一個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)接受時(shí)，通過(guò)可執(zhí)行程序與之相連的計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理單元(如一個(gè)或多個(gè)運(yùn)算處理單元)就可以處理它們。
除非另有明確的上下文，所有的描述，“包含”“包含的”和類(lèi)似的被解釋為包括的詞語(yǔ)是“唯一的”或“徹底的”的反意，也即是說(shuō)是“包括但不限于”的解釋。另外，單詞“在這里”，“在下文”，“上面”，“下面”和類(lèi)似代詞都是作為整體引用本發(fā)明而不是指本發(fā)明的個(gè)別部分。當(dāng)以“或”來(lái)引用一個(gè)由兩項(xiàng)或更多項(xiàng)的列表時(shí)，這個(gè)詞涵蓋以下解釋列表中的任意一項(xiàng)，所有項(xiàng)和各項(xiàng)的任意的組合。
上述檢測(cè)系統(tǒng)的具體化描述和方法并不是想要是無(wú)遺漏的描述或限制被描述的系統(tǒng)和方法。對(duì)特定的實(shí)現(xiàn)，例如，檢測(cè)系統(tǒng)和方法在此處作為說(shuō)明的目的被描述，各種不同的修正在其他的檢測(cè)系統(tǒng)和方法的范圍里面是可能的，如同那些熟悉的有關(guān)技術(shù)中將會(huì)認(rèn)同。在此處被提供的檢測(cè)系統(tǒng)和方法的教學(xué)能適用于其他處理系統(tǒng)和方法，不僅對(duì)上述的檢測(cè)系統(tǒng)和方法。
上述各種不同的實(shí)例和元素和行為可被組合以提供進(jìn)一步的實(shí)例?？梢曰谏鲜鲈敿?xì)描述的啟發(fā)，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)和方法經(jīng)行各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)照明組件；一個(gè)用于引導(dǎo)照明組件的光束至基板的特定區(qū)域的透鏡組，該透鏡組至少包含一個(gè)菲涅爾透鏡；和一個(gè)接收照明光與基板表面作用后的反射光的相機(jī)，該相機(jī)包含一個(gè)時(shí)間延遲積分(TDI)傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的照明組件包含一個(gè)多組LED光源，每個(gè)LED光源發(fā)出不同的波長(zhǎng)的光線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)控制器聯(lián)結(jié)于多組LED光源，用于獨(dú)立的控制每個(gè)LED光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)分光鏡位于透鏡組和基板之間，分光鏡是一個(gè)二向色分光鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)成像透鏡位于分光鏡和基板之間，成像透鏡是遠(yuǎn)心透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的透鏡組包含多個(gè)費(fèi)涅爾透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的照明組件含有一個(gè)明場(chǎng)光源和一個(gè)暗場(chǎng)光源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的明場(chǎng)光源包含一個(gè)第一前側(cè)光源位于基板的第一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的明場(chǎng)光源包含一個(gè)背側(cè)光源位于基板的第二側(cè)，第二側(cè)是第一側(cè)的對(duì)面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的位于第一背側(cè)的光源是一面鏡子，用于反射照明組件發(fā)出的光源。
11.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的暗場(chǎng)光源包含一個(gè)第二前側(cè)光源位于基板的第一側(cè)面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的暗場(chǎng)光源包含一個(gè)第二背側(cè)光源位于基板第二側(cè)面，第二側(cè)為第一側(cè)面的對(duì)面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)與相機(jī)輸出相連的反饋系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的反饋系統(tǒng)用于控制照明組件。
15.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的反饋系統(tǒng)用于控制相機(jī)的增益。
16.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)圖像采集卡；和一條光纖與相機(jī)和圖像采集卡相連。
17.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)氣浮支架用于傳輸基板；和一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)制用于引起基板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)真空預(yù)載氣浮支架用于支撐和穩(wěn)定基板。
19.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)高速，高分辨率，高精確度和長(zhǎng)位移距離的致動(dòng)器。
20.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的相機(jī)包括一個(gè)或多個(gè)線性?huà)呙桦姾膳汉掀骷?CCD)，增強(qiáng)型CCD，光電倍增管(PMT)陣列，或互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS)探測(cè)器。
21.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的照明組件包含一個(gè)LED光源，LED光源可發(fā)出多種波長(zhǎng)的光線。
22.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的基板包括一個(gè)或多個(gè)液晶顯示器(LCD)面板，一個(gè)平面顯示器(FPD)，一個(gè)有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)基板，一個(gè)掩模版，或半導(dǎo)體晶圓。
23.一種平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包含一個(gè)照明組件；一個(gè)用于引導(dǎo)照明組件的光束至基板的特定區(qū)域的透鏡組，該透鏡組至少包含一個(gè)菲涅爾透鏡；和一個(gè)位于透鏡組與基板之間的成像鏡頭，成像透鏡是遠(yuǎn)心透鏡。
24.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)固定的相機(jī)接收照明光源與基板表明作用后的反射光，相機(jī)包含一個(gè)或多個(gè)時(shí)間延遲積分(TDI)傳感器，線性?huà)呙鐲CD，ICCD，PMT陣列，和CMOS探測(cè)器。
25.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的照明組件包含一個(gè)控制器連接于含多組LED的光源，每個(gè)LED光源可發(fā)出不同波長(zhǎng)光線，控制器用于獨(dú)立控制每個(gè)LED光源。
26.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的照明組件含有一個(gè)明場(chǎng)光源和一個(gè)暗場(chǎng)光源。
27.根據(jù)權(quán)利要求26中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的照明組件含有一個(gè)或多個(gè)至少一個(gè)前側(cè)光源和至少一個(gè)背側(cè)光源。
28.根據(jù)權(quán)利要求27中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的至少一個(gè)背側(cè)光源含有一個(gè)鏡面用于反射照明系統(tǒng)的光線。
29.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)連接于相機(jī)輸出的反饋系統(tǒng)，反饋系統(tǒng)用于控制一個(gè)或多個(gè)照明組件，和相機(jī)的增益。
30.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)連接于相機(jī)和至少一個(gè)圖像處理器的光纖。
31.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)傳送裝置用于傳輸基板。
32.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包含一個(gè)高速，高分辨率，高精確度和長(zhǎng)位移距離的致動(dòng)器。
33.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的照明組件中包含一個(gè)LED光源，LED光源可發(fā)出多種波長(zhǎng)的光線。
34.一種平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于包括產(chǎn)生照明；采用菲涅爾透鏡引導(dǎo)光線至基板的一個(gè)區(qū)域；采用時(shí)間延遲積分(TDI)傳感器接收經(jīng)入射光和基板作用之后的反射光；和采集反射光信息生成基板的圖像。
35.根據(jù)權(quán)利要求34中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于還包含采用成像透鏡引導(dǎo)反射光至TDI傳感器，成像透鏡是遠(yuǎn)心透鏡。
36.根據(jù)權(quán)利要求34中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于生成照明光源包含生成具有多種波長(zhǎng)的光線。
37.根據(jù)權(quán)利要求34中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于還包含獨(dú)立可控制的多色光源分別對(duì)應(yīng)于多種波長(zhǎng)。
38.根據(jù)權(quán)利要求34中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于所述的生成照明光源包含生成明場(chǎng)照明光源和暗場(chǎng)照明光源。
39.根據(jù)權(quán)利要求34中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于所述的生成照明光源包含生成一個(gè)或多個(gè)前側(cè)照明光源和背側(cè)照明光源。
40.根據(jù)權(quán)利要求39中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于生成背側(cè)照明光源包含反射前側(cè)光源的方法。
41.根據(jù)權(quán)利要求34中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于還包含由圖像的電信號(hào)生成圖像的光信號(hào)；和傳輸光信號(hào)。
42.根據(jù)權(quán)利要求34中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于還包含采用圖像數(shù)據(jù)檢測(cè)基板缺陷的方法。
43.一種平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于包含生成照明光源；采用菲涅爾透鏡引導(dǎo)光線至基板；采用成像透鏡將反射光線引導(dǎo)至成像傳感器，反射光是照明光源與基板表明作用的結(jié)果，成像透鏡為遠(yuǎn)心透鏡；和采用反射光生成基板圖像。
44.根據(jù)權(quán)利要求43中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于還包含采用圖像檢測(cè)基板缺陷。
45.根據(jù)權(quán)利要求43中所述的平面基板自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于所述的鏡頭傳感器包含一個(gè)或多個(gè)時(shí)間延遲積分(TDI)傳感器，線性?huà)呙鐲CD，ICCD，PMT陣列，和CMOS探測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種平面基板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包含有光學(xué)模塊，光學(xué)模塊包含有照明組件和透鏡組，透鏡組引導(dǎo)照明光束至基板的部分區(qū)域，透鏡組包含一個(gè)菲涅爾透鏡，光學(xué)模塊包含一個(gè)相機(jī)，相機(jī)接收經(jīng)照明光源和基板作用后產(chǎn)生的反射光，相機(jī)包含一個(gè)時(shí)間延遲積分(TDI)傳感器，遠(yuǎn)心成像透鏡引導(dǎo)來(lái)自基板的反射光至相機(jī)，照明組件包含一個(gè)連接至含多組LED光源的控制器，每個(gè)LED可發(fā)射不同波長(zhǎng)的光線。控制器獨(dú)立控制每個(gè)LED光源。本發(fā)明能夠高速分析大型平面基板，具有高靈敏度，而且可提供高分辨率圖像。
文檔編號(hào)G01R31/28GK101021490SQ20071008765
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者嚴(yán)征, 李波, 陳維華, 楊鐵成, 李寧, 高劍波 申請(qǐng)人:3i系統(tǒng)公司