CN212515306U - 照明设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种照明设备，用以对照明区提供照明，照明设备包括至少两个照明装置。至少两个照明装置被设置在照明区周围，且相面对。至少两个照明装置的每一个用以将水平排列的多个准直光束垂直汇聚成平行光后再以水平聚焦成照明光来照射照明区。

Description

照明设备

技术领域

本实用新型涉及视觉检查或扫描系统，特别是指视觉检查或扫描系统的照明设备。

背景技术

随着半导体技术提升，半导体材料(例如晶圆)的结构、尺寸或线路愈来愈精细，各阶段制程的检查也变得愈来愈重要，检查不仅是对半导体材料检查，还包括制程中所使用的材料或装置，例如光罩。

目前已知的暗区检查技术是将照明光照(投)射在半导体材料或光罩上，再通过取像设备拍摄已获得对应的影像，这种技术让半导体材料或光罩上的粉尘或异物在影像上是明亮，而被发现。

目前照明光通常采用一个高强度光源来对光罩提供照明，光罩上由导电路径所构成的图案的反射率是比粉尘或异物的反射率更好，目前，照明光照射光罩被检查区域时，被检查区域范围内的微小地粉尘或异物及图案都会被照亮，但由于图案的反射率高于微小地粉尘或异物的反射率，因此，将使得图案的反射光强度大于微小地粉尘或异物的反射光强度，而不利于取像及检查作业。

为了避免上述单一光源所产生的问题，目前照明光也有通过环状排列的激光束组成的照明光，如图6所示，图6是通过环状排列的八个激光束投射在对象上的受光角度图，图中可发现激光束是单一角度的大致准直光束，也就是说激光束投射的角度可以产生高强度的照明，激光束与激光束之间的间隔则几乎没有照明光。虽然这种照明方式可以增加被检查区域范围的受光角度，但仍不足以在360度的范围中均匀分配照明光，因此，取像设备拍摄时，被检查区域范围内的图案的反射光强度仍可能会特定角度中发生大于微小地粉尘或异物的反射光强度的现像，故也不利于取像及检查作业。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种照明设备，可以提供更均匀角度及高强度的照明，以清楚地照亮异物或缺陷，而清楚识别异物或缺陷的位置及尺寸。

为了达成上述目的，本实用新型的照明设备用以对照明区提供照明，照明设备包括至少两个照明装置。至少两个照明装置被设置在照明区周围，且相面对。至少两个照明装置的每一个用以将水平排列的多个准直光束垂直汇聚成平行光后再以水平聚焦成照明光来照射照明区。

如此，本实用新型的照明装置可以通过多个准直光束聚焦的照明光来提供多角度的照明，并可对照明区提供高照度的照明。

其中，该平行光是线光源，该照明光是一点光源。

其中，每一个所述照明装置包括一发光单元、一微透镜阵列、一第一透镜及一第二透镜，该发光单元包括多个发光元件，以产生多个发散光，该微透镜阵列位在该发光单元及该第一透镜之间，且包括多个微透镜，该多个发散光一对一通过该多个微透镜以输出该多个准直光束，该多个准直光束通过该第一透镜以垂直汇聚输出该平行光，该第二透镜面对该第一透镜，且供该平行光通过而水平聚焦输出该照明光。

其中，该多个发光元件及该多个微透镜的排列是平行排列。

其中，该至少二个照明装置的照明光包括一蓝色可见光及一绿色可见光。

为了达成上述目的，本实用新型的照明设备用以对照明区提供照明。照明设备包括多个照明装置。多个照明装置被环绕设置在照明区周围。多个照明装置的每一个用以将水平排列的多个准直光束垂直汇聚成平行光后再以水平聚焦成照明光来照射照明区。

如此，本实用新型的照明装置可以通过多个准直光束提供更多角度及亮度的照明，并通过环绕照明区周围的照明装置来提供较广角度的照明。

其中，该平行光是线光源，该照明光是一点光源。

其中，每一个所述照明装置包括一发光单元、一微透镜阵列、一第一透镜及一第二透镜，该发光单元包括多个发光元件，以产生多个发散光，该微透镜阵列位在该发光单元及该第一透镜之间，且包括多个微透镜，该多个发散光一对一通过该多个微透镜以输出该多个准直光束，该多个准直光束通过该第一透镜以垂直汇聚输出该平行光，该第二透镜面对该第一透镜，且供该平行光通过而水平汇聚输出该照明光。

其中，该多个发光元件及该多个微透镜的排列是平行排列。

有关本实用新型所提供的照明设备的详细构造、组成、特点、运作或使用方式，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，在本创作领域中具有通常知识者应能了解，该等详细说明以及实施本创作所列举的特定实施例，仅用于说明本创作，并非用以限制本实用新型的专利范围。

附图说明

图1是本实用新型的照明设备应用在视觉扫描系统以检查被检物的示意图。

图2是图1中照明设备的其中一照明装置的光学结构及照明光的俯视示意图。

图3是图1中照明设备的其中一照明装置的光学结构及照明光的侧视视意图。

图4是图1中从视觉扫描系统的取像设备观察照明区，及环状排列的照明装置的示意图。

图5是应用图4中照明装置照射对象，对象受光角度及光强度的关系图。

图6是应用环状激光束量测对象受光角度及光强度的关系图。

其中，附图标记：

100:视觉扫描系统

11,51:照明设备

13:取像设备

131:第一照相机

132,134:滤镜

133:第二照相机

135:分光镜

137,59:取像区

15,55:照明区

151:反射光

17,19,53:照明装置

171:发光单元

172:发光元件

1721:发散光

173:微透镜阵列

174:微透镜

1741:准直光束

175:第一透镜

1751:平行光

176:第二透镜

177,57:照明光

300:光罩

31:玻璃

32:图案层

33:框架

35:膜

具体实施方式

以下，兹配合各图式列举对应的较佳实施例来对本实用新型的照明设备的组成构件及达成功效来作说明。然各图式中照明设备的构件、尺寸、外观、照明范围仅用来说明本实用新型的技术特征，而非对本实用新型构成限制。

如图1所示，本实用新型的照明设备常被应用在特定制程的视觉扫描系统100，视觉扫描系统100通过拍摄被检物的被检表面的部分影像并通过已知图像处理技术来检查图像映射被检表面状态，并在被检面上标注信息，例如，被检面上的粉尘、灰尘、脏污或缺陷的位置。

被检查物例如玻璃、晶圆及光罩等检查环境。随后实施例说明中被检物以光罩300为例。光罩300包括玻璃31、框架33及膜35，玻璃31的表面包括图案层32。框架33连接玻璃31，且框住图案层32。膜35连接框架33，用以防止异物(例如粉尘)附着在图案层32。被检面是图案层32。

视觉扫描系统100包括照明设备11及取像设备13。照明设备11用以对图案层32的照明区15提供照明，照明区15是图案层32的部分区域。照明设备11包括二照明装置17、19。二照明装置17、19被设置在照明区15周围，且相面对。取像设备13用以拍摄取像区137内图案层32的影像，取像区137是取像设备13观察图案层32的范围，如图中两虚线界定范围。照明区15的范围大致是小于取像区137。取像设备13拍摄照明区15的影像，且包括第一照相机131、第二照相机133及分光镜135。

本实施例中，照明装置17产生蓝色可见光的照明，照明装置19产生绿色可见光的照明。取像设备13的第一照相机131及第二照相机133分别有滤镜132、134，第一照相机131的滤镜132是滤除蓝色可见光，以接收绿色可见光，第二照相机133的滤镜134是滤除绿色可见光，以接收蓝色可见光。其他实施例中，照明装置17、19也可以是其他颜色或全部相同颜色的可见光或不可见光，故照明装置17、19的照明光线颜色选用不以本实施例所述为限。

本实施例中，照明区15内照明的反射光151会进入取像设备13内，并通过分光镜135而分别进入第一照相机131及第二照相机133，以形成对应影像，影像再通过已知的图像处理技术处理来辨别图案层的状态。

因为取像区或照明区15是比图案层32小，本实施例中，照明区15的尺寸大致是10mm*10mm，因此，为了检察整个图案层32，光罩300及视觉扫描系统100会相对移动，例如移动光罩300以让视觉扫描系统100的检查整个图案层32，或者，移动视觉扫描系统100以依序检查完整个光罩300的图案层32。

如图2及图3所示，照明装置17、19是相同的结构，随后以编号17的照明装置为例，照明装置17包括发光单元171、微透镜阵列173、第一透镜175及第二透镜176。发光单元171包括多个发光元件172，以产生多个发散光1721，发光元件172可以是发光二极管(LED)。发光元件172是沿水平线间隔排列，以提供多角度水平排列的发光源。微透镜阵列173位在发光单元171及聚光透镜175之间，且包括多个微透镜174，微透镜174沿着与发光元件172排列相同的水平线排列，发光元件172及微透镜174的排列与水平线是平行排列。发光元件172产生的发散光1721一对一通过微透镜174以输出水平排列且大致准直光束1741，准直光束1741是沿水平线排列。发光元件172是一对一对准微透镜174，微透镜174可以是柱状。其中，水平排列的准直光束1741大致呈线光源。第一透镜175包括球面，准直光束1741通过第一透镜175以垂直汇聚输出平行光1751，垂直汇聚是通过第一透镜175限制平行光1751的最高及最低的投射范围，以使平行光1751汇聚在特定高度的线光源照明。第二透镜176面对第一透镜175，且用以供平行光1751通过而水平聚焦输出照明光177，照明光177最终聚焦成点光源如此，照明装置17、19产生的照明光177可达成多角度共焦且增加亮度的目的的，即拥有高亮度且受光角度丰富的特性。

如此，本实用新型的照明装置17、19可通过将水平排列的准直光束1741通过垂直汇聚成平行光1751后在以水平聚焦成照明光175而提供多角度且高亮度的照明。

如图4所示，图4是取像设备观看照明区的示意图。照明设备51包括八个照明装置53，八个照明装置53是设置在照明区55周围，并环绕成360度照明，八个照明装置53的照明光57是照设在照明区55内，以提供照明区55多角度且高亮度(光强度)的照明，每个照明装置53的组成及应用与前述照明装置17相同，于此不在赘述。照明区55在取像区59内，取像区59大致呈圆形。如此，照明设备51可以提供大致涵盖360度的光线的照明并具备高亮度的特性。

如图5所示，图5是图4中物件受光的光强度量测图。由于本实用新型的照明设备是将多角度发光源形成的线光源转换成聚焦的照明光，因此，从图5中可理解各照明装置可以提供较广角度的照明光，以让对象受光角度更丰富，此外，各照明装置输出的聚焦照明光能输出发光元件的光强度，而有效提升对象表面受光的光强度。

在进行暗区检查时，本实用新型的照明装置的照明光可避免光罩的图案产生较强的反射光，并可提高粉尘或异物的反射光强度，而更适合辨别粉尘或异物的位置及尺寸等，以提高视觉扫描系统的识别能力。

最后，再次强调，本实用新型于前揭实施例中所揭露的构成元件，仅为举例说明，并非用来限制本案的范围，其他等效元件的替代或变化，亦应为本案的专利范围所涵盖。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种照明设备，用以对一照明区提供照明，其特征在于，包括：

至少二个照明装置，被设置在该照明区周围，且相面对，每一个所述照明装置将水平排列的多个准直光束垂直汇聚成一平行光后再以水平聚焦成一照明光来照射该照明区。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，该平行光是线光源，该照明光是一点光源。

3.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，每一个所述照明装置包括一发光单元、一微透镜阵列、一第一透镜及一第二透镜，该发光单元包括多个发光元件，以产生多个发散光，该微透镜阵列位在该发光单元及该第一透镜之间，且包括多个微透镜，该多个发散光一对一通过该多个微透镜以输出该多个准直光束，该多个准直光束通过该第一透镜以垂直汇聚输出该平行光，该第二透镜面对该第一透镜，且供该平行光通过而水平聚焦输出该照明光。

4.根据权利要求3所述的照明设备，其特征在于，该多个发光元件及该多个微透镜的排列是平行排列。

5.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，该至少二个照明装置的照明光包括一蓝色可见光及一绿色可见光。

6.一种照明设备，用以对一照明区提供照明，其特征在于，包括：

多个照明装置，被环绕设置在该照明区周围，每一个所述照明装置将水平排列的多个准直光束垂直汇聚成一平行光后再以水平聚焦成一照明光来照射该照明区。

7.根据权利要求6所述的照明设备，其特征在于，该平行光是线光源，该照明光是一点光源。

8.根据权利要求6所述的照明设备，其特征在于，每一个所述照明装置包括一发光单元、一微透镜阵列、一第一透镜及一第二透镜，该发光单元包括多个发光元件，以产生多个发散光，该微透镜阵列位在该发光单元及该第一透镜之间，且包括多个微透镜，该多个发散光一对一通过该多个微透镜以输出该多个准直光束，该多个准直光束通过该第一透镜以垂直汇聚输出该平行光，该第二透镜面对该第一透镜，且供该平行光通过而水平汇聚输出该照明光。

9.根据权利要求8所述的照明设备，其特征在于，该多个发光元件及该多个微透镜的排列是平行排列。

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