CN110763690A - 一种表面检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种表面检测装置及方法，包括：转动机构、沿光线传播路径依次排列的第一反射模块、聚光模块和收光模块；第一反射模块、聚光模块和收光模块固定于转动机构；转动机构内设置有包括一竖直部和多个倾斜部的通孔；第一反射模块设置于竖直部，聚光模块设置于倾斜部；转动机构围绕第一旋转轴旋转；第一反射模块包括依次邻接设置的多个反射镜，每个反射镜与被测物体所在平面的夹角不同；聚光模块的焦点与收光模块的焦点重合，且焦点位于被测物体表面上；第一反射模块将检测光束反射成反射光束后通过聚光模块聚光后入射至被测物体的表面；收光模块将反射光束经由被测物体的表面散射后形成的散射光束转换为平行光束后出射。以提高检测效率。

Description

一种表面检测装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种表面检测装置及方法。

背景技术

随着大规模集成电路的快速发展，硅片表面粒子情况对于器件制造的影响也越来越受到人们的重视。

图1是目前典型的一种对硅片表面粒子进行散射测量的量测设备的结构示意图，如图1所示，该量测设备包括机体200，其中，机体200内部设置有放置被测硅片210的工件台220、用于发射正入射光λ和斜入射光μ的发射单元230和光探测器240。发射单元230发出的正入射光λ和斜入射光μ照射到工件台220的被测硅片210的表面上，通过对被测硅片210表面的反射光和散射光γ的分析，实现被测硅片210表面粒子情况检测。为了实现对整个硅片的检测，工件台220设置x方向移动台和y方向移动台，通过移动台在x方向和y方向的移动，或者设置绕z轴转动的转动台(图2)，通过绕z轴转动的同时沿x轴的单向移动，实现被测硅片210整体区域的扫描检测。

然而，现有技术中通过工件台移动进行检测的方式效率低。

发明内容

本发明提供一种表面检测装置及方法，以实现提高检测效率的效果。

本发明实施例提供了一种表面检测装置，该表面检测装置包括：转动机构、沿光线传播路径依次排列的第一反射模块、聚光模块和收光模块；所述第一反射模块、所述聚光模块和所述收光模块固定于所述转动机构内；所述转动机构围绕第一旋转轴旋转；

所述转动机构内设置有通孔，所述通孔包括一个竖直部和多个倾斜部；

所述第一反射模块包括依次邻接设置的多个反射镜，且每个所述反射镜与被测物体所在平面的夹角不同；

所述聚光模块包括多个聚光单元；

所述收光模块包括多个收光单元；

所述倾斜部、所述反射镜、所述聚光单元以及所述收光单元的数量相等，且相互一一对应设置；

所述第一反射模块设置于所述通孔的所述竖直部内，所述聚光模块的每个聚光单元设置于与所述聚光单元对应的倾斜部内；所述收光模块的每个收光单元的中心点与所述第一旋转轴的距离不同，并且每个所述收光单元的焦点与其对应的所述聚光单元的焦点重合；

所述第一旋转轴与所述竖直部的中心对称轴平行，所述第一旋转轴垂直于被测物体表面所在的平面且与所述第一反射模块在所述被测物体表面所在平面的投影交叠；

其中，所述第一反射模块通过其中一反射镜将沿所述竖直部入射的检测光束反射成反射光束，所述反射光束通过与所述反射镜对应的倾斜部内的聚光单元聚光后入射至所述被测物体的表面，经由所述被测物体的表面散射后形成的散射光束被相对应的收光单元转换为平行光束后出射。

进一步地，所述第一反射模块包括第一反射镜和第二反射镜，所述收光模块包括第一收光单元和第二收光单元；

所述第一反射镜和所述第一收光单元对应设置，所述第一收光单元用于将第一散射光束转换为平行光束后出射，所述第一散射光束为所述第一反射镜的反射光束通过与所述第一反射镜对应的聚光单元聚光后经由所述被测物体表面散射后形成的散射光束；

所述第二反射镜和所述第二收光单元对应设置，所述第二收光单元用于将第二散射光束转换为平行光束后出射，所述第二散射光束为所述第二反射镜的反射光束通过与所述第二反射镜对应的聚光单元聚光后经由所述被测物体表面散射后形成的散射光束；

所述第一反射镜与所述被测物体所在平面的夹角小于所述第二反射镜与所述被测物体所在平面的夹角，所述第一收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离大于所述第二收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离。

进一步地，所述第一反射模块包括依次邻接设置的第1个反射镜至第n个反射镜，所述第1个反射镜与所述被测物体所在平面的夹角至第n个反射镜与所述被测物体所在平面的夹角分别为θ₁、θ₂……θ_n-1和θ_n；

所述收光模块包括依次设置的第1个收光单元至第n个收光单元，第i个反射镜与第i个收光单元对应设置，i大于等于1且小于等于n，所述第1个收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离至第n个收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离分别为L₁、L₂……L_n-1和L_n；

其中，θ₁＜θ₂＜……θ_n-1＜θ_n，L₁＞L₂＞……L_n-1＞L_n。

进一步地，L_i-L_i-1＝K，其中K为固定值。

进一步地，所述表面检测装置还包括：抛物面镜和光电探测器；所述第一反射模块、所述聚光模块、所述收光模块、所述抛物面镜和所述光电探测器沿光线传播路径依次排列；所述抛物面镜的对称轴与所述第一旋转轴平行，且所述光电探测器的感光面设置于所述抛物面镜的焦点上。

进一步地，所述抛物面镜的对称轴与所述第一旋转轴重合，所述光电探测器的感光面位于所述抛物面镜的焦点上，且所述光电探测器的感光面与所述抛物面镜的对称轴垂直。

进一步地，所述表面检测装置还包括：第二反射模块和光电探测器；所述第二反射模块和所述光电探测器固定于所述转动机构内；所述第一反射模块、所述聚光模块、所述收光模块、所述第二反射模块和所述光电探测器沿光线传播路径依次排列；所述第二反射模块用于将所述平行光束反射至所述光电探测器。

进一步地，所述第二反射模块和所述光电探测器各包括多个第二反射单元及多个光电子探测器，并且所述第二反射单元及所述光电子探测器的数量与所述倾斜部、所述反射镜、所述聚光单元以及所述收光单元的数量相等，且相互一一对应设置。

进一步地，所述表面检测装置还包括：工作台；

所述被测物体放置于所述工作台上，所述工作台沿第一方向移动；

其中，所述反射光束反射到所述被测物体的表面完成的是第二方向的扫描，所述第一方向与所述第二方向交叉。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种表面检测方法，该表面检测方法基于如上所述的表面检测装置实现；

所述表面检测方法包括：

S1、控制第一反射模块将沿竖直部入射的检测光束反射成反射光束后通过倾斜部的聚光模块后入射至被测物体的表面；

S2、通过收光模块将所述反射光束经由被测物体的表面散射后形成的散射光束转换为平行光束后出射。

进一步地，所述表面检测装置还包括：工作台；所述第一反射模块包括第一反射镜和第二反射镜，所述收光模块包括第一收光单元和第二收光单元；所述第一反射镜和所述第一收光单元对应设置，所述第二反射镜和所述第二收光单元对应设置；所述第一反射镜与所述被测物体所在平面的夹角小于所述第二反射镜与所述被测物体所在平面的夹角，所述第一收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离大于所述第二收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离；

所述表面检测方法包括：

S11、控制第一反射镜将沿竖直部入射的检测光束反射成反射光束后通过与所述第一反射镜对应设置的倾斜部内的聚光单元聚光后入射至被测物体的表面，形成第一散射光束；

S12、通过第一收光单元将第一散射光束转换为平行光束后出射；

S13、控制第二反射镜将沿竖直部入射的检测光束反射成反射光束后通过与所述第二反射镜对应设置的倾斜部内的所述聚光单元聚光后入射至所述被测物体的表面，形成第二散射光束；

S14、通过第二收光单元将第二散射光束转换为平行光束后出射；

S15、控制所述工作台沿第一方向移动预设距离；

其中，所述反射光束反射到所述被测物体的表面完成的是第二方向的扫描，所述第一方向与所述第二方向交叉。

本发明通过将第一反射模块、聚光模块和收光模块固定于围绕第一旋转轴旋转的转动机构上，由于第一反射模块包括多个与被测物体所在平面夹角不同的反射镜，使得检测光束入射至被测物体表面的扫描点位置不同，如此当转动机构旋转一圈时，在被测物体不移动的前提下，实现多条扫描圆弧的扫描，避免了由于被测物体移动速度的限制或者移动的实际速度与预期速度有差异，进而影响扫描速度或者精度的现象，提高了扫描效率和精度。此外，通过在倾斜部内设置聚光模块，并使得聚光模块与收光模块的焦点重合，从而可保证偏离第一旋转轴的检测光束经第一反射模块反射后的反射光束聚焦到被测物体表面上的扫描点与收光模块相对位置保持不变，也即该扫描点位于此重合的焦点之处，便于经由收光模块形成平行光束被探测，进而提高了检测结果的准确性。

附图说明

图1是现有技术中一种表面量测设备的结构示意图；

图2是现有技术中一种表面量测设备的俯视图；

图3是本发明实施例提供的一种表面检测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种第一反射模块的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种表面检测装置的底视结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种第一反射模块的反射镜与被测物体所在平面的夹角不同时反射光束反射至被测物体表面的位置示意图；

图7是本发明实施例提供的一种表面检测装置进行被测物体表面检测的扫描路径示意图；

图8是本发明实施例提供的又一种表面检测装置的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的又一种表面检测装置的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的又一种表面检测装置的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的一种表面检测方法的流程图；

图12是本发明实施例提供的又一种表面检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图3是本发明实施例提供的一种表面检测装置的结构示意图，图4是本发明实施例提供的一种第一反射模块的结构示意图，图5是本发明实施例提供的一种表面检测装置的底视结构示意图，如图3、图4及图5所示，该表面检测装置包括：转动机构10、沿光线传播路径依次排列的第一反射模块20、聚光模块30和收光模块40；第一反射模块20、聚光模块30和收光模块40固定于转动机构10内；转动机构10内设置有通孔11，通孔11包括一个竖直部111和多个倾斜部112；第一反射模块20，包括依次邻接设置的多个反射镜21；聚光模块30，包括多个聚光单元31；收光模块40，包括多个收光单元41；倾斜部112、反射镜21、聚光单元31以及收光单元41的数量相等，且相互一一对应设置；第一反射模块20设置于通孔11的竖直部111内，第一反射模块20的每个反射镜21与被测物体50所在平面的夹角不同；聚光模块30的每个聚光单元31设置于与所述聚光单元31对应的倾斜部112内；收光模块40的每个收光单元41的中心点与第一旋转轴Z的距离不同，并且每个收光单元41的焦点与其对应的聚光单元31的焦点重合；转动机构10围绕第一旋转轴Z旋转，第一旋转轴Z与竖直部111的中心对称轴平行，第一旋转轴Z垂直于被测物体50表面所在的平面且与第一反射模块20在被测物体50表面所在平面的投影交叠。其中，第一反射模块20通过其中一反射镜21将沿竖直部111入射的检测光束a反射成反射光束b，反射光束b通过与该反射镜21对应的倾斜部112内的聚光单元31聚光后入射至被测物体50的表面，经由被测物体50的表面散射后形成的散射光束c被相对应的收光单元41转换为平行光束d后出射。

其中，第一反射模块20的形状包括棱锥体或棱台中的任意一种，其横截面(平行于被测物体50所在平面的方向)为多边形，例如可以为四边形，相应地第一反射模块20具有依次邻接设置的四个反射镜21(参见图4)。聚光模块30的聚光单元31例如可以包括透镜，但是本实施例不限于此。收光模块40的收光单元41例如可以包括透镜或球面镜中的至少一种，收光单元41的形状例如可以包括圆形或正方形等，但是本实施例不限于此，只要可以将反射光束b经由被测物体50的表面散射后形成的散射光束c转换为平行光束d后出射即可。

示例性的，第一反射模块20为四棱台，如图4所示，相应地第一反射模块20具有依次邻接设置的四个反射镜21。四棱台的中心轴与第一旋转轴Z重合。转动机构10围绕第一旋转轴Z快速旋转，进而带动第一反射模块20、聚光模块30和收光模块40围绕第一旋转轴Z转动，即四棱台围绕其中心轴快速旋转。当检测光束a沿着通孔11的竖直部111入射至第一反射模块20的一个反射镜21时，经此反射镜21反射后，形成的反射光束b通过与其对应的聚光单元31聚焦到被测物体50表面上的扫描点位于此聚光单元31的焦点位置，也即位于与该聚光单元31相对应的收光单元41的焦点，从而保证了检测光束a经每一反射镜21及与其对应的聚光单元31后，入射至被测物体50表面扫描点与上述反射镜21、聚光单元31相对应的收光单元41的相对位置是固定的，有利于扫描点处形成的散射光束c转化为平行光d进行探测，提高检测精度。随着转动机构10的转动，检测光束a每通过反射模块20的一个反射镜21时，在被测物体50的表面形成一段扫描圆弧。当转动机构10旋转一周时，可以实现四条圆弧的扫描，形成一个扫描单元AA(参见图7)，实现对被测物体50表面的高频率扫描，提高扫描的效率。

进一步地，图6是本发明实施例提供的一种第一反射模块的反射镜与被测物体所在平面的夹角不同时反射光束反射至被测物体表面的位置示意图，图7是本发明实施例提供的一种表面检测装置进行被测物体表面检测的扫描路径示意图。参见图4、图6和图7，由于每个反射镜21与被测物体50所在平面的夹角不同，即反射镜211/21、反射镜212/21、反射镜212/21和反射镜214/21与被测物体50所在平面的夹角分别为θ₁、θ₂、θ₃和θ₄，检测光束a经每个反射镜21反射并再被与其对应的聚光单元31聚焦至被测物体50表面的扫描点位置不同，即在被测物体50表面的形成不同的扫描点分别为Q₁、Q₂、Q₃和Q₄，如此当转动机构10旋转一圈时，在被测物体50不移动的前提下，实现四条扫描圆弧的扫描，避免了由于被测物体50移动速度的限制或者移动的实际速度与预期速度有差异，进而影响扫描速度或者精度的现象，进一步提高了扫描效果和精度。

需要说明的是，第一反射模块20的形状不限于上述示例，以及第一反射模块20的横截面包括但不限于四边形，本领域技术人员可以根据产品所需自行选取第一反射模块20的形状，以及设定横截面的边数，在本发明中不进行具体限制，图3和图4仅以第一反射模块20的形状为棱台，以及第一反射模块20的横截面为四边形进行示例性说明。

综上所述，本发明通过将第一反射模块和收光模块固定于围绕第一旋转轴旋转的转动机构上，由于第一反射模块包括多个与被测物体所在平面夹角不同的反射镜，使得检测光束入射至被测物体表面的扫描点位置不同，如此当转动机构旋转一圈时，在被测物体不移动的前提下，实现多条扫描圆弧的扫描，避免了由于被测物体移动速度的限制或者移动的实际速度与预期速度有差异，进而影响扫描速度或者精度的现象，进一步提高了扫描效率和精度。此外，通过在倾斜部内设置聚光模块，并使得聚光模块与收光模块的焦点重合，从而可保证偏离第一旋转轴的检测光束经第一反射模块反射后的反射光束聚焦到被测物体表面上的扫描点与收光模块相对位置保持不变，也即该扫描点位于此重合的焦点之处，便于经由收光模块形成平行光束被探测，进而提高了检测结果的准确性。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图4、图5、图6和图7，第一反射模块20包括第一反射镜211/21和第二反射镜212/21，收光模块40包括第一收光单元411/41和第二收光单元412/41；第一反射镜211/21和第一收光单元411/41对应设置，第一收光单元411/41用于将第一散射光束c₁转换为平行光束d后出射，第一散射光束c₁为第一反射镜211/21的反射光束b通过聚光模块30聚光后经由被测物体50表面散射后形成的散射光束；第二反射镜212/21和第二收光单元412/41对应设置，第二收光单元412/41用于将第二散射光束c₂转换为平行光束后出射，第二散射光束c₁为第二反射镜212/21的反射光束b通过聚光模块30聚光后经由被测物体50表面散射后形成的散射光束；第一反射镜211/21与被测物体50所在平面的夹角θ₁小于第二反射镜212/21与被测物体50所在平面的夹角θ₂，第一收光单元411/41的中心点到第一旋转轴Z的距离大于第二收光单元412/41的中心点到第一旋转轴Z的距离。

具体的，根据反射镜21与被测物体50所在平面的夹角不同，使得入射至被测物体50表面的扫描光斑在被测物体50表面的位置不同，进而确定收光单元41的位置，也即反射镜21与被测物体50所在平面的夹角越大，与其对应的收光单元41的中心点到第一旋转轴Z的距离越小。本实施例由于第一反射模块20包括第一反射镜211/21和第二反射镜212/21，相应的，收光模块40包括第一收光单元411/41和第二收光单元412/41，且反射镜21与被测物体50所在平面的夹角越大，与其对应的收光单元41的中心点到第一旋转轴Z的距离越小，使得检测光束a入射至被测物体50表面的扫描点位置不同，如此当转动机构10旋转一圈时，在被测物体50不移动的前提下，实现多条扫描圆弧的扫描，避免了由于被测物体50移动速度的限制或者移动的实际速度与预期速度有差异，进而影响扫描速度或者精度的现象，提高了扫描效率和精度。

可选的，继续参见图4、图5、图6和图7，第一反射模块20包括依次邻接设置的第1个反射镜21至第n个反射镜21，第1个反射镜21与被测物体50所在平面的夹角至第n个反射镜21与被测物体50所在平面的夹角分别为θ₁、θ₂……θ_n-1和θ_n；收光模块40包括依次设置的第1个收光单元41至第n个收光单元41，第i个反射镜21与第i个收光单元41对应设置，i大于等于1且小于等于n，第1个收光单元41的中心点到第一旋转轴Z的距离至第n个收光单元41的中心点到第一旋转轴Z的距离分别为L₁、L₂……L_n-1和L_n；其中，θ₁＜θ₂＜……θ_n-1＜θ_n，L₁＞L₂＞……L_n-1＞L_n。

需要说明的是，在实际设置过程中，每个收光单元41的中心点到第一旋转轴Z的距离根据反射镜21与被测物体50所在平面的夹角的变化设置，本实施例不进行具体限定，只要经与收光单元41对应的反射镜21的反射光束b入射至被测物体50的表面的扫描点，位于相应收光单元41的焦点之处即可，也即可将扫描点处的散射光束c转换为平行光束d后出射即可。可选的，也可通过将聚光模块30的聚光单元31分别配置为不同的聚焦参数，从而使得与聚光单元31对应的收光单元41的中心点到第一旋转轴Z的距离各不相同，本发明对此不进行具体限定。

可选的，每个收光单元41的收光特性可以相同也可以不同，或者，可以通过在每个收光单元41分别设置不同的光学元件(图中未示出)以获备不同收光特性。示例性的，收光单元41中至少两个收光单元可以采用不同的光学设计，比如设置不同孔径的透镜以及配合不同的光阑实现不同的收光角度，和/或采用不同的偏振检测片实现不同的偏振特性选择，和/或采用不同的波长过滤片实现不同的波长选择。当第一反射模块20转动一周时，不同的光学设计的收光单元可以采集到不同角度、不同偏振特性或者不同波长的散射光信号，进而可以检测出不同的缺陷，提高检测效率的同时提高检测质量。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图5、图6和图7，L_i-L_i-1＝K，其中K为固定值。

本实施例中，相邻的两个收光单元41中心点到第一旋转轴Z的距离依次递增或递减，以使入射至被测物体50表面的扫描圆弧在被测物体50表面的位置之间的距离相等，即参见图7，任意两个扫描圆弧之间的距离为β。示例性的，参见图5，L₄-L₃＝K，L₃-L₂＝K，L₂-L₁＝K，其中，L₁为第一收光单元411/41的中心点到第一旋转轴Z的距离，L₂为第二收光单元412/41的中心点到第一旋转轴Z的距离，L₃为第三收光单元413/41的中心点到第一旋转轴Z的距离，L₄为第四收光单元414/41的中心点到第一旋转轴Z的距离。本技术方案可以实现被测物体50表面均匀的扫描，提高扫描精度，进而提高检测质量。

图8是本发明实施例提供的又一种表面检测装置的结构示意图。在上述技术方案的基础上，可选的，参见图8，表面检测装置还包括：抛物面镜71和光电探测器60；第一反射模块20、聚光模块30、收光模块40、抛物面镜71和光电探测器60沿光线传播路径依次排列；抛物面镜71的对称轴与第一旋转轴Z平行，且光电探测器60的感光面设置于抛物面镜71的焦点上。由此不同位置的平行光束d经抛物面镜71后可以聚焦到光电探测器60上，实现散射光束c的高效、全面探测。

图9是本发明实施例提供的又一种表面检测装置的结构示意图(转动机构省略)。在上述方案的基础上，可选的，参见图9，抛物面镜71的对称轴与第一旋转轴Z重合，光电探测器60的感光面位于抛物面镜71的焦点上，且光电探测器60的感光面与抛物面镜71的对称轴垂直。

其中，当转动机构10转动时，可以实现反射光束b对被测物体50表面多段圆弧的扫描。但是反射光束b在被测物体50表面完成扫描的扫描圆弧位置不同，使扫描完成后形成的散射光束c经收光模块40转化为平行光束d再经抛物面镜71聚焦后以不同的角度入射至光电探测器60，光电探测器60的感光特性一般受光线的入射角度影响，进而造成系统误差。为了避免此种误差，本发明实施例通过调整抛物面镜71，可以使即使扫描圆弧的位置不同，扫描后形成的散射光束c经收光模块40转化为平行光束d后通过抛物面镜71后均以相同的入射角度进入光电探测器60的感光面。

具体地，抛物面镜71的对称轴与第一旋转轴Z重合，光电探测器60的感光面位于抛物面镜71的焦点，且光电探测器60的感光面与抛物面镜71的对称轴垂直。如此，即使扫描圆弧的位置不同，扫描后形成的散射光束c经收光模块40转化为平行光束d经抛物面镜71后均以相同的入射角度进入光电探测器60的感光面。本技术方案，通过设置抛物面镜71，且抛物面镜71的对称轴与第一旋转轴Z重合，光电探测器60的感光面位于抛物面镜71的焦点上，且光电探测器60的感光面与抛物面镜71的对称轴垂直，去掉了系统误差，减小了误差，进而可以提高了检测质量。

图10是本发明实施例提供的又一种表面检测装置的结构示意图。在上述方案的基础上，可选的，参见图10，表面检测装置还包括：第二反射模块72和光电探测器60；第二反射模块72和光电探测器60固定于转动机构10内；第一反射模块20、聚光模块30、收光模块40、第二反射模块72和光电探测器60沿光线传播路径依次排列；第二反射模块72用于将平行光束d反射至光电探测器60。第二反射模块72和光电探测器60各包括多个第二反射单元及多个光电子探测器，并且第二反射单元及光电子探测器的数量与倾斜部、反射镜、聚光单元以及收光单元的数量相等，且相互一一对应设置。

本发明实施例提供通过第二反射模块72可以使即使扫描圆弧的位置不同，扫描后形成的散射光束c经相应设置的收光模块40转化为平行光束d后再通过相应的第二反射模块72后均以相同的入射角度进入光电探测器60的感光面，进而可以提高了检测质量。

在上述方案的基础上，可选的，继续参见图3，表面检测装置还包括：工作台100；被测物体50放置于工作台100上，工作台100沿第一方向X移动；其中，反射光束b入射到被测物体50的表面完成的是第二方向Y的扫描，第一方向X与第二方向Y交叉。

具体地，入射的检测光束a通过旋转的第一反射模块20的各个反射镜21后，产生的反射光束b经聚焦模块30聚焦至被测物体50的表面形成多条扫描圆弧，这些扫描圆弧的方向为第二方向Y，当第一反射模块20旋转一周实现多条圆弧的扫描后，放置于工作台100上的被测物体50沿第一方向X移动，如此重复即可完成对被测物体50整体区域的扫描检测。本方案由于当转动机构10旋转一圈时，被测物体50不移动，当转动机构10旋转一圈后，被测物体50步进预设位置，即被测物体50不移动即可实现多条扫描圆弧的扫描，避免了由于被测物体50移动速度的限制或者移动的实际速度与预期速度有差异，进而影响扫描速度或者精度的现象，进一步提高了扫描效果和精度。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种表面检测方法，该表面检测方法基于上述表面检测装置实现。图11是本发明实施例提供的一种表面检测方法的流程图，如图11所示，该表面检测方法包括：

S1、控制第一反射模块将沿竖直部入射的检测光束反射成反射光束后通过倾斜部的聚光模块后入射至被测物体的表面；

S2、通过收光模块将所述反射光束经由被测物体的表面散射后形成的散射光束转换为平行光束后出射。

本发明通过将第一反射模块、聚光模块和收光模块固定于围绕第一旋转轴旋转的转动机构上，由于第一反射模块包括多个与被测物体所在平面夹角不同的反射镜，使得检测光束入射至被测物体表面的扫描点位置不同，如此当转动机构旋转一圈时，在被测物体不移动的前提下，实现多条扫描圆弧的扫描，避免了由于被测物体移动速度的限制或者移动的实际速度与预期速度有差异，进而影响扫描速度或者精度的现象，提高了扫描效率和精度。此外，通过在倾斜部内设置聚光模块，并使得聚光模块与收光模块的焦点重合，从而可保证偏离第一旋转轴的检测光束经第一反射模块反射后的反射光束聚焦到被测物体表面上的扫描点与收光模块相对位置保持不变，也即该扫描点位于此重合的焦点之处，便于经由收光模块形成平行光束被探测，进而提高了检测结果的准确性。。

图12是本发明实施例提供的又一种表面检测方法的流程图。可选的，第一反射模块包括第一反射镜和第二反射镜，收光模块包括第一收光单元和第二收光单元；第一反射镜和第一收光单元对应设置，第二反射镜和第二收光单元对应设置；第一反射镜与被测物体所在平面的夹角小于第二反射镜与被测物体所在平面的夹角，第一收光单元的中心点到第一旋转轴的距离大于第二收光单元的中心点到第一旋转轴的距离；

参见图12，表面检测方法包括：

S11、控制第一反射镜将沿竖直部入射的检测光束反射成反射光束后通过与所述第一反射镜对应设置的倾斜部内的聚光单元聚光后入射至被测物体的表面，形成第一散射光束；

S12、通过第一收光单元将第一散射光束转换为平行光束后出射；

S13、控制第二反射镜将沿竖直部入射的检测光束反射成反射光束后通过与第二反射镜对应设置的倾斜部的聚光单元聚光后入射至所述被测物体的表面，形成第二散射光束；

S14、通过第二收光单元将第二散射光束转换为平行光束后出射；

S15、控制工作台沿第一方向移动预设距离；

其中，反射光束反射到被测物体的表面完成的是第二方向的扫描，第一方向与第二方向交叉。

本方案由于当转动机构旋转一圈时，在被测物体不移动，即可实现多条扫描圆弧的扫描，避免了由于被测物体移动速度的限制或者移动的实际速度与预期速度有差异，进而影响扫描速度或者精度的现象，进一步提高了扫描效果和精度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种表面检测装置，其特征在于，包括：转动机构、沿光线传播路径依次排列的第一反射模块、聚光模块和收光模块；所述第一反射模块、所述聚光模块和所述收光模块固定于所述转动机构内；所述转动机构围绕第一旋转轴旋转；

所述转动机构内设置有通孔，所述通孔包括一个竖直部和多个倾斜部；

所述第一反射模块包括依次邻接设置的多个反射镜，且每个所述反射镜与被测物体所在平面的夹角不同；

所述聚光模块包括多个聚光单元；

所述收光模块包括多个收光单元；

所述倾斜部、所述反射镜、所述聚光单元以及所述收光单元的数量相等，且相互一一对应设置；

所述第一反射模块设置于所述通孔的所述竖直部内，所述聚光模块的每个聚光单元设置于与所述聚光单元对应的倾斜部内；所述收光模块的每个收光单元的中心点与所述第一旋转轴的距离不同，并且每个所述收光单元的焦点与其对应的所述聚光单元的焦点重合；

所述第一旋转轴与所述竖直部的中心对称轴平行，所述第一旋转轴垂直于被测物体表面所在的平面且与所述第一反射模块在所述被测物体表面所在平面的投影交叠；

其中，所述第一反射模块通过其中一反射镜将沿所述竖直部入射的检测光束反射成反射光束，所述反射光束通过与所述反射镜对应的倾斜部内的聚光单元聚光后入射至所述被测物体的表面，经由所述被测物体的表面散射后形成的散射光束被相对应的收光单元转换为平行光束后出射。

2.根据权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，所述第一反射模块包括第一反射镜和第二反射镜，所述收光模块包括第一收光单元和第二收光单元；

所述第一反射镜和所述第一收光单元对应设置，所述第一收光单元用于将第一散射光束转换为平行光束后出射，所述第一散射光束为所述第一反射镜的反射光束通过与所述第一反射镜对应的聚光单元聚光后经由所述被测物体表面散射后形成的散射光束；

所述第二反射镜和所述第二收光单元对应设置，所述第二收光单元用于将第二散射光束转换为平行光束后出射，所述第二散射光束为所述第二反射镜的反射光束通过与所述第二反射镜对应的聚光单元聚光后经由所述被测物体表面散射后形成的散射光束；

所述第一反射镜与所述被测物体所在平面的夹角小于所述第二反射镜与所述被测物体所在平面的夹角，所述第一收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离大于所述第二收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离。

3.根据权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，所述第一反射模块包括依次邻接设置的第1个反射镜至第n个反射镜，所述第1个反射镜与所述被测物体所在平面的夹角至第n个反射镜与所述被测物体所在平面的夹角分别为θ₁、θ₂……θ_n-1和θ_n；

所述收光模块包括依次设置的第1个收光单元至第n个收光单元，第i个反射镜与第i个收光单元对应设置，i大于等于1且小于等于n，所述第1个收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离至第n个收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离分别为L₁、L₂……L_n-1和L_n；

其中，θ₁＜θ₂＜……θ_n-1＜θ_n，L₁＞L₂＞……L_n-1＞L_n。

4.根据权利要求3所述的表面检测装置，其特征在于，L_i-L_i-1＝K，其中K为固定值。

5.根据权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，还包括：抛物面镜和光电探测器；所述第一反射模块、所述聚光模块、所述收光模块、所述抛物面镜和所述光电探测器沿光线传播路径依次排列；所述抛物面镜的对称轴与所述第一旋转轴平行，且所述光电探测器的感光面设置于所述抛物面镜的焦点上。

6.根据权利要求5所述的表面检测装置，其特征在于，所述抛物面镜的对称轴与所述第一旋转轴重合，所述光电探测器的感光面位于所述抛物面镜的焦点上，且所述光电探测器的感光面与所述抛物面镜的对称轴垂直。

7.根据权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，还包括：第二反射模块和光电探测器；所述第二反射模块和所述光电探测器固定于所述转动机构内；所述第一反射模块、所述聚光模块、所述收光模块、所述第二反射模块和所述光电探测器沿光线传播路径依次排列；所述第二反射模块用于将所述平行光束反射至所述光电探测器。

8.根据权利要求7所述的表面检测装置，其特征在于，所述第二反射模块和所述光电探测器各包括多个第二反射单元及多个光电子探测器，并且所述第二反射单元及所述光电子探测器的数量与所述倾斜部、所述反射镜、所述聚光单元以及所述收光单元的数量相等，且相互一一对应设置。

9.根据权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，还包括：工作台；

所述被测物体放置于所述工作台上，所述工作台沿第一方向移动；

其中，所述反射光束反射到所述被测物体的表面完成的是第二方向的扫描，所述第一方向与所述第二方向交叉。

10.一种表面检测方法，其特征在于，所述表面检测方法基于权利要求1-9任一项所述表面检测装置实现；

所述表面检测方法包括：

S1、控制第一反射模块将沿竖直部入射的检测光束反射成反射光束后通过倾斜部的聚光模块后入射至被测物体的表面；

S2、通过收光模块将所述反射光束经由被测物体的表面散射后形成的散射光束转换为平行光束后出射。

11.根据权利要求10所述的表面检测方法，其特征在于，所述表面检测装置还包括：工作台；所述第一反射模块包括第一反射镜和第二反射镜，所述收光模块包括第一收光单元和第二收光单元；所述第一反射镜和所述第一收光单元对应设置，所述第二反射镜和所述第二收光单元对应设置；所述第一反射镜与所述被测物体所在平面的夹角小于所述第二反射镜与所述被测物体所在平面的夹角，所述第一收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离大于所述第二收光单元的中心点到所述第一旋转轴的距离；

所述表面检测方法包括：

S11、控制第一反射镜将沿竖直部入射的检测光束反射成反射光束后通过与所述第一反射镜对应设置的倾斜部内的聚光单元聚光后入射至被测物体的表面，形成第一散射光束；

S12、通过第一收光单元将第一散射光束转换为平行光束后出射；

S13、控制第二反射镜将沿竖直部入射的检测光束反射成反射光束后通过与所述第二反射镜对应设置的倾斜部内的聚光单元聚光后入射至所述被测物体的表面，形成第二散射光束；

S14、通过第二收光单元将第二散射光束转换为平行光束后出射；

S15、控制所述工作台沿第一方向移动预设距离；

其中，所述反射光束反射到所述被测物体的表面完成的是第二方向的扫描，所述第一方向与所述第二方向交叉。

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