CN214954311U - 物镜以及检测装置 - Google Patents

Abstract

一种物镜以及检测装置，物镜包括：第一正透镜组件，用于接收光源发出的出射光，并使出射光汇聚产生第一折射光；负透镜组件，用于接收第一折射光，并使第一折射光发散产生第二折射光；第二正透镜组件，用于接收第二折射光，并使第二折射光汇聚产生第三折射光，第三折射光用于作为检测光，其中，第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组件被配置为：使物镜的入瞳位于所述物镜的前焦面位置处。本实用新型使得物镜具有像方远心的特征，能够在满足长工作距离的同时，满足成像面照明均匀性的要求、以及较大物方视野的成像需求，从而提高了检测精度，而且，物镜能够满足较大物方视野的成像需求，相应可以增大检测范围，从而提高了检测效率。

Description

物镜以及检测装置

技术领域

本实用新型实施例涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种物镜以及检测装置。

背景技术

缺陷检测是指检测晶圆中是否存在凹槽、颗粒、划痕等缺陷以及缺陷位置。晶圆缺陷检测应用十分广泛，晶圆上存在缺陷将可能导致形成的器件失效，因此在制造晶圆时，通常需要进行缺陷检测以确保晶圆的产品合格率，此外，在半导体制造过程中，也需要对晶圆进行缺陷检测以保证产品合格率。

目前常用的缺陷检测技术是光学检测技术，光学检测是利用光源与芯片相互作用实现检测的方法的总称，其具有检测速度快、无污染等优点。

其中，明场(brightfield，BF)检测是一种用于检测晶圆表面的凹坑和突起等缺陷的常用手段，将明场检测和暗场检测(darkfield，DF)相结合，能有效地检测晶圆表面的大多数缺陷。

有的客户对明场检测和暗场检测的顺序没有明确要求，因此可以采用市面上常用的物镜即可满足需求。但是部分客户对晶圆检测的产出率有严格的指标，此时就要求明场和暗场同时检测以缩短检测时间，提高单位时间的检测产出率。

实用新型内容

本实用新型实施例解决的问题是提供一种物镜以及检测装置，提高检测精度和检测效率。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供一种物镜，包括：第一正透镜组件，用于接收光源发出的出射光，并使所述出射光汇聚，产生第一折射光；负透镜组件，位于所述第一折射光的光路上，所述负透镜组件用于接收所述第一折射光，并使所述第一折射光发散，产生第二折射光；第二正透镜组件，位于所述第二折射光的光路上，所述第二正透镜组件用于接收所述第二折射光，并使所述第二折射光汇聚，产生第三折射光，所述第三折射光用于作为检测光；其中，所述第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组件被配置为：使所述物镜的入瞳位于所述物镜的前焦面位置处。

相应的，本实用新型实施例还提供一种检测装置，包括：照明模块，用于产生出射光；光学元件模块，包括本实用新型实施例提供的所述的物镜，所述物镜用于使所述出射光透过，产生照射至待测物上的检测光，所述检测光经所述待测物后形成信号光，所述物镜还用于使所述信号光透过；探测模块，用于接收透过所述物镜的信号光。

与现有技术相比，本实用新型实施例的技术方案具有以下优点：

本实用新型实施例提供了用于检测待测物的物镜，沿出射光的传播方向，所述物镜包括依次排列的第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组件，所述第一正透镜组件和第二正透镜组件的焦距为正，对光线具有汇聚的能力，而负透镜组件的焦距为负，对光线具有发散的能力，因此，来自光源的出射光先通过第一正透镜组件发生汇聚，再经由负透镜组件发散，最终通过第二正透镜组件再次汇聚，从而易于通过对第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组件进行配置，使第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组相互配合，实现使所述物镜的入瞳位于所述物镜的前焦面位置处的效果，从而使得所述物镜具有像方远心的特征，能够产生主光线平行于物镜光轴的第三折射光，所述第三折射光用于作为检测光，相应的，当检测光照射至待测物上时，检测光够垂直照射至待测物上，后续所述检测光经所述待测物后形成的信号光也能垂直入射至所述物镜中，使得所述物镜也能够更好地收集所述检测光经所述待测物后形成的信号光，降低因反射角的存在而导致信号光无法重新被物镜收集的概率，而且，即使增大所述物镜的工作距离(也即物镜至待测物的距离)，检测光仍够垂直照射至待测物上，这为光机结构设计提供了更多的冗余量，使明场检测和暗场检测能同时进行；综上，通过本实用新型实施例提供的物镜，能够在满足长工作距离的同时，满足成像面照明均匀性的要求、以及较大物方视野的成像需求(例如，能够获得10毫米的物方视野)，从而提高了检测精度，相应的，所述物镜能够支持同时进行明场检测和暗场检测，使得明场检测和暗场检测均能获得较高的检测精度，而且，所述物镜能够满足较大物方视野的成像需求，相应的，在检测过程中，可以增大检测范围，相应减少扫描次数，从而提高了检测效率；综上，本实用新型实施例提供的物镜，能够同时提高检测精度和检测效率。

可选方案中，所述第一正透镜组件包括一个或多个依次排列的第一正透镜，所述负透镜组件包括平凹透镜和凸凹透镜，所述平凹透镜相比于所述凸凹透镜更靠近所述第一正透镜组件，且所述平凹透镜和凸凹透镜的凹面相对设置，所述第二正透镜组件包括一个或多个依次排列的第二正透镜，且所述第二正透镜的凸面为出光面，所述第二正透镜的数量与所述第一正透镜的数量相同，从而能够获得双高斯结构的物镜，以获得更大的物方视野。

可选方案中，所述第一正透镜组件包括两个第一正透镜，分别为第一平凸透镜和凹凸透镜，所述第二正透镜组件包括两个第二正透镜，分别为第二平凸透镜和第三平凸透镜，也就是说，所述物镜共包括6个透镜，从而能够在确保物方视野内获得较佳的图像清晰度的同时，采用较少数量的镜片，以简化所述物镜的结构。

附图说明

图1是一种物镜对应的成像照明强度随物方视野变化的曲线图；

图2是本实用新型物镜一实施例的结构示意图以及光路图；

图3是本实用新型一实施例的物镜对应的成像照明强度随物方视野变化的曲线图；

图4是本实用新型检测装置一实施例的结构示意图以及光路图。

具体实施方式

由背景技术可知，光学检测技术是一种常用的对待测物的检测技术。但是，现有的用于进行检测的光学检测方法的检测精度有待提高。

具体地，当明场和暗场同时检测时，相应会导致检测系统的光机结构会有较大的更改。其中，为了能够实现暗场检测，需要增大物镜的工作距离，以使得物镜获得足够的信号光。

但是，当物镜的工作距离增大时，目前所需倍率的商业标准品远心物镜难以满足检测需求。但是，若采用满足工作距离要求的商品化物镜，则通常为非远心物镜，从而导致成像面的亮度均匀性受到了很大的影响，难以满足检测所需的物方视场(例如，10毫米)，从而导致检测精度下降。

具体地，结合参考图1，图1示出了一种物镜对应的成像照明强度随物方视野变化的曲线图。其中，横坐标表示相机的像素数量，纵坐标表示该像素所对应的灰度值(也即光强度值)。且将相机的像素尺寸和系统放大倍率换算后的物方尺寸采用-5mm(毫米)、5mm、-6mm和6mm的箭头标示在曲线上。

其中，如果所有像素的光强度值一致，则照明均匀性为100％。

如图1所示，图1中的曲线表示成像照明强度随物方视野变化的曲线图，曲线的峰值位置表示视野的中心，目前使用的商品化物镜在物方视野为10mm处对应的成像照明均匀性不到10％。

而且，较低的成像亮度极大的影响了对缺陷的检测灵敏度，漏检的概率很高。因此，为了保证检测精度，实际使用中仅取物方视野在5mm内的成像数据来计算缺陷数量。较小的检测范围，相应又极大地增加了扫描次数，从而降低了检测效率。

为了解决所述技术问题，本实用新型实施例提供一种物镜，包括：第一正透镜组件，用于接收光源发出的出射光，并使所述出射光汇聚，产生第一折射光；负透镜组件，位于所述第一折射光的光路上，所述负透镜组件用于接收所述第一折射光，并使所述第一折射光发散，产生第二折射光；第二正透镜组件，位于所述第二折射光的光路上，所述第二正透镜组件用于接收所述第二折射光，并使所述第二折射光汇聚，产生第三折射光，所述第三折射光用于作为检测光；其中，所述第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组件被配置为：使所述物镜的入瞳位于所述物镜的前焦面位置处。

本实用新型实施例提供了用于检测待测物的物镜，沿出射光的传播方向，所述物镜包括依次排列的第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组件，所述第一正透镜组件和第二正透镜组件的焦距为正，对光线具有汇聚的能力，而负透镜组件的焦距为负，对光线具有发散的能力，因此，来自光源的出射光先通过第一正透镜组件发生汇聚，再经由负透镜组件发散，最终通过第二正透镜组件再次汇聚，从而易于通过对第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组件进行配置，使第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组相互配合，实现使所述物镜的入瞳位于所述物镜的前焦面位置处的效果，从而使得所述物镜具有像方远心的特征，能够产生主光线平行于物镜光轴的第三折射光，所述第三折射光用于作为检测光，相应的，当检测光照射至待测物上时，检测光够垂直照射至待测物上，后续所述检测光经所述待测物后形成的信号光也能垂直入射至所述物镜中，使得所述物镜也能够更好地收集所述检测光经所述待测物后形成的信号光，降低因反射角的存在而导致信号光无法重新被物镜收集的概率，而且，即使增大所述物镜的工作距离(也即物镜至待测物的距离)，检测光仍够垂直照射至待测物上，这为光机结构设计提供了更多的冗余量，使明场检测和暗场检测能同时进行；综上，通过本实用新型实施例提供的物镜，能够在满足长工作距离的同时，满足成像面照明均匀性的要求、以及较大物方视野的成像需求(例如，能够获得10毫米的物方视野)，从而提高了检测精度，相应的，所述物镜能够支持同时进行明场检测和暗场检测，使得明场检测和暗场检测均能获得较高的检测精度，而且，所述物镜能够满足较大物方视野的成像需求，相应的，在检测过程中，可以增大检测范围，相应减少扫描次数，从而提高了检测效率；综上，本实用新型实施例提供的物镜，能够同时提高检测精度和检测效率。

为使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

图1是本实用新型物镜一实施例的结构示意图以及光路图。

本实施例中，所述物镜80用于检测待测物300。

具体地，所述物镜80包括：第一正透镜组件10，用于接收光源(图未示)发出的出射光51，并使所述出射光51汇聚，产生第一折射光52，所述第一折射光52的光束发散角小于所述出射光51的光束发散角；负透镜组件20，位于所述第一折射光52的光路上，所述负透镜组件20用于接收所述第一折射光52，并使所述第一折射光52发散，产生第二折射光53，所述第二折射光53的光束发散角大于所述第一折射光52的光束发散角；第二正透镜组件30，位于所述第二折射光53的光路上，所述第二正透镜组件30用于接收所述第二折射光53，并使所述第二折射光53汇聚，产生第三折射光54，所述第三折射光54用于作为检测光；其中，所述第一正透镜组件10、负透镜组件20和第二正透镜组件30被配置为：使所述物镜80的入瞳90位于所述物镜80的前焦面位置处。

所述第一正透镜组件10和第二正透镜组件30的焦距为正，对光线具有汇聚的能力，而负透镜组件20的焦距为负，对光线具有发散的能力，因此，来自光源的出射光51先通过第一正透镜组件10发生汇聚，再经由负透镜组件20发散，最终通过第二正透镜组件30再次汇聚，从而易于通过对第一正透镜组件10、负透镜组件20和第二正透镜组件30进行配置，使第一正透镜组件10、负透镜组件20和第二正透镜组件30相互配合，实现使所述物镜80的入瞳90位于所述物镜80的前焦面位置处的效果，从而使得所述物镜80具有像方远心的特征，能够产生主光线平行于物镜80的光轴60的第三折射光54，所述第三折射光54用于作为检测光，相应的，当检测光照射至待测物300上时，检测光够垂直照射至待测物300上，后续所述检测光经所述待测物300后形成的信号光，降低因反射角的存在而导致信号光无法重新被物镜80收集的概率，而且，即使增大所述物镜80的工作距离(也即物镜至待测物300的距离)，检测光仍够垂直照射至待测物300上，这为光机结构设计提供了更多的冗余量，使明场检测和暗场检测能同时进行；综上，通过本实用新型提供的物镜80，能够在满足物镜80的长工作距离的同时，满足成像面照明均匀性的要求、以及较大物方视野的成像需求(例如，能够获得10毫米的物方视野)，从而提高了检测精度，相应的，所述物镜80能够支持同时进行明场检测和暗场检测，使得明场检测和暗场检测均能获得较高的检测精度，而且，由于所述物镜80能够满足较大物方视野的成像需求，相应的，在检测过程中，可以增大检测范围，相应减少了扫描次数，从而提高了检测效率；综上，本实用新型实施例提供的物镜80，能够同时提高检测精度和检测效率。

结合参考图3，图3是本实用新型一实施例的物镜对应的成像照明强度随物方视野变化的曲线图。其中，横坐标表示相机的像素数量，纵坐标表示该像素所对应的灰度值(也即光强度值)，且将相机的像素尺寸和系统放大倍率换算后的物方尺寸采用-5mm(毫米)、5mm、-6mm和6mm的箭头标示在曲线上。需要说明的是，如果所有像素的光强度值一致，则照明均匀性为100％。

如图3所示，图3中的曲线表示成像照明强度随物方视野变化的曲线图，曲线的峰值位置表示视野的中心，由图3可知，本实施例在保证了长工作距离的基础上，成像的照明均匀性有了极大地改善，在使用过程中能满足10mm物方视场的需求。具体地，在10mm物方视场处照明均匀性能够达到76％，远大于商业化物镜的成像照明均匀性。

通常情况下，出射光51会随着传播距离的增大而发散，因此，本实施例新型的物镜80中，在最靠近光源的位置处设置了第一正透镜组件10，使得透过所述第一正透镜组件10的出射光51实现汇聚，并沿着光路向前传播一段距离，从而为后续使得第一折射光52再次发散做准备。

正透镜又称汇聚透镜，正透镜是中间厚、边缘薄的一种透镜，具有汇聚光的能力。按照正透镜的类型，正透镜可以包括双凸透镜(两面都是凸面的透镜)、平凸透镜(一面为凸面、另一面为平面的透镜)和凹凸透镜(一面为凸面、另一面为凹面的透镜)。

本实施例中，沿出射光的传播方向(如图2中X方向所示)，所述第一正透镜组件10包括一个或多个依次排列的第一正透镜(未标示)，且所述第一正透镜的凸面为入光面。

所述第一正透镜的凸面为入光面，从而使得所述第一正透镜组件10能够对光线实现汇聚的作用。

所述第一正透镜的数量可以根据具体应用场景和检测要求设置。

其中，增加第一正透镜的数量，相应增加了用于调节光路的变量，有利于提高调节光路的精准度，而且，这可以减小第一正透镜在加工制备过程中产生的参数(例如，曲面半径等)误差对光路调节效果的影响，此外，增加第一正透镜的数量，还有利于提高成像的照明均匀性，从而提高成像质量，相应提高检测精度。

需要说明的是，当第一正透镜的数量过多时，相应也会导致所述物镜80的制备成本过高，因此，本实施例中，在确保成像质量和检测精度的情况下，采用较少数量的第一正透镜。

本实施例中，在所述第一正透镜组件10中，所述第一正透镜的数量为两个至四个。

作为一种示例，所述第一正透镜组件包括两个第一正透镜。具体地，沿出射光的传播方向，所述两个第一正透镜分别为第一平凸透镜11和凹凸透镜12，所述第一平凸透镜11和凹凸透镜12在沿所述出射光的传播方向上依次设置。

通过采用第一平凸透镜11和凹凸透镜12，从而满足光路的调节需求。

而且，与双凸透镜相比，平凸透镜的一面为凸面、另一面为平面，平面的曲率半径为无穷大，而凹凸透镜中，凹面的曲率半径数值远大于凸面的曲率半径数值，因此，平凸透镜和凹凸透镜的加工难度更低，加工成本也更低。

本实施例中，所述第一平凸透镜11的入光面曲率半径为37毫米至42毫米，所述第一平凸透镜11的出光面曲率半径为无穷大，所述第一平凸透镜11的厚度为2毫米至3毫米，所述第一平凸透镜11的材料为折射率在1.68至1.72范围内的光学玻璃。

需要说明的是，此处的入光面指的是：沿所述出射光51的传播方向上，最靠近光源的面，相应的，出光面则是与入光面相对的面

还需要说明的是，对应任一透镜，透镜的厚度指的是：所述透镜的中心厚度，也即在光轴60位置处的厚度。相应的，所述第一平凸透镜11的厚度指的是：所述第一平凸透镜11的中心厚度。

在第一平凸透镜11的各个参数中，增大材料折射率或减小曲率半径，均能够增大光线的偏转程度。

其中，曲率半径不宜过小，也不宜过大。如果曲率半径过大，则容易导致对光路的调节效果不佳；但是，当曲率半径过小时，第一平凸透镜11的镜面呈类似球面形，从而导致第一平凸透镜11的孔径过小，从而导致第一平凸透镜11对光的接收产生不良影响，进而影响成像面亮度及照明均匀性。

相应的，材料折射率不宜过小，也不宜过大。如果材料折射率过小，则需要减小曲率半径来补偿对光路的调节，但这容易导致第一平凸透镜11的镜面呈类似球面形，从而导致第一平凸透镜11的孔径过小；如果材料折射率过大，则容易导致光线的偏转程度过大，从而对后续的光路产生不良影响，例如，难以获得主光线平行于物镜80的光轴60的第三折射光。

因此，通过使曲率半径和材料折射率相互配合，使得第一平凸透镜11的孔径不会过小，且曲率半径和材料折射率能够满足第一平凸透镜11对光路的调节效果。

本实施例中，所述第一平凸透镜11的厚度为2毫米至3毫米。其中，如果所述第一平凸透镜11的厚度过小，则容易影响第一平凸透镜11的边缘厚度，从而容易降低所述第一平凸透镜11的加工成品率，且在安装所述第一平凸透镜11时容易崩边，从而容易增大第一平凸透镜11损坏的概率；如果所述第一平凸透镜11的厚度过大，则容易增加物镜80的长度以及重量。

本实施例中，基于上述类似的分析，为了获得较佳的光路调节效果，所述凹凸透镜12的入光面曲率半径为19毫米至21.5毫米，所述凹凸透镜12的出光面曲率半径为145毫米至149毫米，所述凹凸透镜12的厚度为2.5毫米至3.5毫米，所述凹凸透镜12的材料为折射率在1.5至1.53范围内的光学玻璃。

本实施例中，所述凹凸透镜12的出光面曲率半径远大于入光面曲率半径，与入光面相比，其出光面趋于平面，因此，所述凹凸透镜12的加工成本和难度也较低。

通常情况下，第一折射光52会随着传播距离的增大而不断汇聚，因此，本实施例的物镜80中，在第一正透镜组件10背向光源的一侧设置负透镜组件20，用于使所述第一折射光52透过并发散，且使得光线沿着光路向前传播一段距离，从而为后续使得第二折射光53再次汇聚做准备。

负透镜又称发散透镜，负透镜是中间薄、边缘厚的一种透镜，呈凹形，所以也称凹透镜。负透镜对光线具有发散作用。按照负透镜的类型，负透镜可以包括双凹透镜(两面都是凹面的透镜)、平凹透镜(一面为凹面、另一面为平面的透镜)和凸凹透镜(一面为凹面、另一面为凸面的透镜)。

本实施例中，沿出射光的传播方向(如图2中X方向所示)，所述负透镜组件20包括平凹透镜21和凸凹透镜22，所述平凹透镜21相比于所述凸凹透镜22更靠近所述第一正透镜组件10，且所述平凹透镜21和凸凹透镜22的凹面相对设置。

通过采用平凹透镜21和凸凹透镜22，使得所述负透镜组件20中的两个负透镜趋于左右对称，有利于简化光路，并获得较佳的光路调节效果。

本实施例中，基于前述相类似的理由，所述平凹透镜21的入光面曲率半径为无穷大，所述平凹透镜21的出光面曲率半径为18毫米至21毫米，所述平凹透镜21的厚度为1毫米至2毫米，所述平凹透镜21的材料为折射率在1.68至1.72范围内的光学玻璃；所述凸凹透镜22的入光面曲率半径为-18毫米至-20毫米，所述凸凹透镜22的出光面曲率半径为47毫米至49.5毫米，所述凸凹透镜22的厚度为1毫米至2毫米，所述凸凹透镜22的材料为折射率在1.68至1.72范围内的光学玻璃。

需要说明的是，本实施例中，对于任一镜片，当入光面是凸面时，所述入光面的曲率半径为正值，当入光面是凹面时，所述入光面的曲率半径为负值；当出光面是凹面时，所述出光面的曲率半径为正值，当出光面是凸面时，所述出光面的曲率半径为负值。

因此，本实施例中，所述凸凹透镜22的入光面是凹面，述凸凹透镜22的入光面曲率半径为负值，所述凸凹透镜22的出光面是凹面，所述凸凹透镜22的出光面曲率半径为正值。

还需要说明的是，对应任一透镜，透镜的厚度指的是：所述透镜的中心厚度，也即在光轴60位置处的厚度。相应的，所述平凹透镜21的厚度指的是所述平凹透镜21的中心厚度，所述凸凹透镜22的厚度指的是所述凸凹透镜22的中心厚度。

本实施例中，所述平凹透镜21的厚度为1毫米至2毫米，所述凸凹透镜22的厚度为1毫米至2毫米。所述平凹透镜21和凸凹透镜22均为凹透镜，当凹透镜的中心厚度过小时，则容易降低凹透镜的加工成品率；如果所述平凹透镜或凸凹透镜的厚度过大，则容易增加物镜80的长度以及重量。

通常情况下，第二折射光53会随着传播距离的增大而发散，因此，本实施例的物镜80中，在负透镜组件20背向所述第一正透镜组件10的一侧设置第二正透镜组件30，用于接收所述第二折射光53，并使所述第二折射光53透过第二正透镜组件30后汇聚，产生第三折射光54。

本实施例中，所述第一正透镜组件10、负透镜组件20和第二正透镜组件30相互配合，所述第一正透镜组件10、负透镜组件20和第二正透镜组件30被配置为：使所述物镜80的入瞳90位于所述物镜80的前焦面位置处。

需要说明的是，通过第一正透镜组件10、负透镜组件20和第二正透镜组30的相互配合，易于产生主光线平行于物镜80的光轴60的第三折射光54。

本实施例中，所述第三折射光54用于作为照射至待测物300上的检测光，从而使得检测光垂直照射至待测物300上。

本实施例中，沿出射光的传播方向，所述第二正透镜组件30包括一个或多个依次排列的第二正透镜。

所述第二正透镜的数量可以根据具体应用场景和检测要求设置。其中，增加第二正透镜的数量，相应增加了用于调节光路的变量，有利于提高调节光路的精准度，而且，这可以减小第二正透镜在加工制备过程中产生的参数(例如，曲面半径等)误差对光路调节效果的影响，此外，增加第二正透镜的数量，还有利于提高最终的成像面照明均匀性，从而提高成像质量，相应提高检测精度。

需要说明的是，当第二正透镜的数量过多时，相应也会导致所述物镜80的制备成本过高，因此，本实施例中，在确保成像质量和检测精度的情况下，采用较少数量的第二正透镜。

本实施例中，在所述第二正透镜组件30中，所述第二正透镜的数量为两个至四个。

本实施例中，沿出射光的传播方向(如图2中X方向所示)，所述第二正透镜组件30包括一个或多个依次排列的第二正透镜(未标示)，且所述第二正透镜的凸面为出光面，所述第二正透镜的数量与第一正透镜组件10中第一正透镜的数量相同。

所述第二正透镜的凸面为出光面，而且，所述第二正透镜的数量与所述第一正透镜的数量相同，因此，通过所述第一正透镜、平凹透镜21、凸凹透镜22和第二正透镜，能够获得双高斯结构的物镜80，以获得更大的物方视野。

作为一种示例，所述第二正透镜组件30包括两个第一正透镜。具体地，沿出射光的传播方向，所述两个第二正透镜分别为第二平凸透镜31和第三平凸透镜32，所述第二平凸透镜31和第三平凸透镜32在沿所述出射光的传播方向上依次设置。

通过采用第二平凸透镜31和第三平凸透镜32，从而满足光路的调节需求。

而且，平凸透镜的一面为凸面、另一面为平面，平面的曲率半径为无穷大，因此，平凸透镜的加工难度更低，加工成本也更低。

本实施例中，基于前述相类似的理由，所述第二平凸透镜31的入光面曲率半径为无穷大，所述第二平凸透镜31的出光面曲率半径为-17毫米至-19毫米，所述第二平凸透镜31的厚度为4毫米至5.5毫米，所述第二平凸透镜31的材料为折射率在1.46至1.51范围内的光学玻璃；所述第三平凸透镜32的入光面曲率半径为无穷大，所述第三平凸透镜32的出光面曲率半径为-52毫米至-55毫米，所述第三平凸透镜32的厚度为2毫米至3毫米，所述第三平凸透镜32的材料为折射率在1.68至1.72范围内的光学玻璃。

本实施例中，为了获得较佳的光路调节效果，使得物镜80的入瞳90位于所述物镜80的前焦面位置处，从而使得第三折射光54的主光线平行于物镜80的光轴60，所述第一平凸透镜11和凹凸透镜12的相邻面的中心距离为0.2毫米至0.4毫米，所述凹凸透镜12和平凹透镜21的相邻面的中心距离为8毫米至9.5毫米，所述平凹透镜21和凸凹透镜22的相邻面的中心距离为7.5毫米至8.5毫米，所述凸凹透镜22和第二平凸透镜31的相邻面的中心距离为6毫米至7.5毫米，所述第二平凸透镜31和第三平凸透镜32的相邻面的中心距离为0.2毫米至0.4毫米。

需要说明的是，所述第一正透镜组件10、负透镜组件20和第二正透镜组件30中各个镜片类型，以及镜片的参数相互配合，从而使所述第一正透镜组件10、负透镜组件20和第二正透镜组件30被配置为：使所述第三折射光54的主光线平行于所述物镜80的光轴60。

还需要说明的是，本实施例中，所述物镜80共包括6个透镜，从而能够在确保物方视野内获得较佳的图像清晰度的同时，采用较少数量的镜片，以简化所述物镜80的结构，且降低了制备所述物镜80的工艺成本。

相应的，本实用新型实施例还提供一种检测装置。图4是本实用新型检测装置一实施例的结构示意图以及光路图。

所述检测装置包括：照明模块100，用于产生出射光；光学元件模块200，包括本实用新型实施例提供的所述物镜80，所述物镜80用于接收所述出射光并使所述出射光透过，产生照射至待测物300上的检测光，所述检测光经所述待测物300后形成信号光，所述物镜80还用于接收所述信号光并使所述信号光透过；探测模块400，用于接收透过所述物镜80的所述信号光。

由前述实施例记载可知，所述物镜80的入瞳90位于所述物镜80的前焦面上，使得所述物镜80具有像方远心的特征，当检测光照射至待测物300上时，检测光够垂直照射至待测物300上，后续所述检测光经所述待测物300后形成的信号光也能垂直入射至所述物镜80中，使得所述物镜80也能够更好地收集所述检测光经所述待测物300后形成的信号光，降低因反射角的存在而导致信号光无法重新被物镜80收集的概率，而且，即使增大所述物镜的工作距离(也即物镜至待测物的距离)，检测光仍能够垂直照射至待测物300上，后续所述物镜80也能够更好地收集所述检测光经所述待测物后形成的信号光，综上，通过本实施例所述检测装置，能够在满足长工作距离的同时，满足成像面照明均匀性的要求、以及较大物方视野的成像需求(例如，能够获得10毫米的物方视野)，从而提高了检测精度，而且，所述物镜80能够满足较大物方视野的成像需求，相应的，采用所述检测装置进行检测时，可以增大检测范围，相应减少扫描次数，从而提高了检测效率；综上，采用本实施例提供的检测装置，能够同时提高检测精度和检测效率。

而且，所述物镜80能够支持同时进行明场检测和暗场检测，使得明场检测和暗场检测均能获得较高的检测精度，相应的，这使得所述检测装置能够支持同时进行明场检测和暗场检测，所述检测装置的检测精度和检测效率较高。

本实施例中，所述待测物300为晶圆(wafer)。晶圆适用于集成电路制造领域中，对检测精度和检测效率的要求较高。在其他实施例中，所述待测物还可以为其他类型的待测目标，不仅限于晶圆。

所述照明模块100用于产生出射光，从而通过所述出射光获得照射至待测物300上的检测光，待测物300通过所述检测光产生信号光，进而对待测物300实现检测(例如，缺陷检测)。

所述出射光的类型可以根据实际需求而定。例如，所述出射光可以为白光，也可以为单色光。

本实施例中，所述照明模块100包括光源110，所述光源110用于产生照明光，从而通所述照明光产生出射光。

本实施例中，所述照明模块100为科勒照明模块。科勒照明具有两次成像的特性，是将光源110直接成像在物镜80的后焦面上，能够在明场检测中提供均匀的照明。

需要说明的是，所述照明模块100还可以包括整形组件(未标示)，从而对光源110发出的照明光进行整形。

作为一种示例，所述整形组件包括：集光镜120，用于对所述照明光进行汇聚，实现第一次成像，所述集光镜包括多个相同的第一正透镜121；第一汇聚镜130，用于对所述第一次成像后的光进行汇聚，实现第二次成像，并产生聚焦的出射光，所述第一汇聚镜为第二正透镜131。

需要说明的是，所述照明模块100还可以包括：第一反射镜140，用于使所述第一次成像后的光偏转90度，并朝向所述第一汇聚镜130传播。通过所述反射镜140，使得所述照明光的出射方向与出射光的出射方向相垂直，从而能够节约空间，减小所述照明模块100的体积。

所述光学元件模块200用于使出射光照射至待测物上，还用于获得检测光经所述待测物300后形成的信号光。

本实施例中，所述光学元件模块200为DIC(微分干涉差对比度)模块。通过采用DIC模块，从而使图像呈现立体的三维感觉，以便于在检测过程中实现高精度的三维检测。

本实施例中，所述检测光包括第一检测光和第二检测光。

具体地，所述光学元件模块200还包括分光棱镜220，用于使所述光源110发出的出射光进行分光，形成偏振方向垂直的第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光和第二偏振光经过所述物镜80后分别形成第一检测光和第二检测光，所述第一检测光和第二检测光在待测物300表面形成的光斑之间具有预设间距，所述预设间距大于零；所述分光棱镜220还用于使所述第一检测光形成的信号光与所述第二检测光形成的信号光合束并干涉，形成干涉信号光。

本实施例中，所述物镜80的入瞳90位置设置于所述物镜80的前焦面上，从而使得所述物镜80实现像方远心的功能。

具体地，所述物镜80设置于分光棱镜220和待测物300之间。

本实施例中，通过科勒照明模块结合像方远心物镜，能够获得较高的照明均匀性。

本实施例中，所述光学元件模块200还包括：分束器210，用于使透过所述物镜80的信号光偏转90度，并朝向所述探测模块400传播，所述分束器210还用于使所述出射光透过，并朝向所述物镜80传播，实现所述信号光与所述出射光的分光。

本实施例中，所述分束器210设置于照明模块100和分光棱镜220之间。

具体地，所述分束器210为半透半反镜。

本实施例中，所述光学元件模块200还包括：反射镜240，所述反射镜240用于使所述检测光偏转90度，并朝向所述待测物300传播，所述反射镜240还用于使所述信号光偏转90度，并朝向所述物镜80传播。

具体地，所述照明模块100中具有第一反射镜140，则定义所述光学元件模块200中的反射镜240为第二反射镜240。通过所述第二反射镜240，能够节约空间，减小所述光学元件模块200的体积。

本实施例中，所述光学元件模块200还包括：汇聚镜250，用于使透过所述物镜80的信号光汇聚至所述探测模块400。

具体地，所述汇聚镜250包括多个管镜(未标示)。作为一种示例，所述管镜的数量为两个。

所述探测模块400用于接收所述信号光

本实施例中，所述探测模块400用于接收所述信号光并根据所述信号光形成检测图像，从而能够通过所述检测图像实现对待测物300的检测。例如，通过检测图像，判断待测物300表面是否具有缺陷、以及识别缺陷的类型等。

具体地，所述分光棱镜220还用于使所述第一检测光形成的信号光与所述第二检测光形成的信号光合束并干涉，形成干涉信号光，因此，所述探测模块400用于探测所述干涉信号光，并根据所述干涉信号光获取所述待测物的表面形貌。

本实施例中，所述探测模块400包括相机，从而易于获得检测图像。

需要说明的是，所述探测模块400还可以包括其他用于进行数据处理的组件，例如，所述探测模块400还可以包括计算机，所述计算机与相机耦接，从而能够接收相机获取的检测图像，并基于所述检测图像进行图像处理和分析。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种物镜，其特征在于，包括：

第一正透镜组件，用于接收光源发出的出射光，并使所述出射光汇聚，产生第一折射光；

负透镜组件，位于所述第一折射光的光路上，所述负透镜组件用于接收所述第一折射光，并使所述第一折射光发散，产生第二折射光；

第二正透镜组件，位于所述第二折射光的光路上，所述第二正透镜组件用于接收所述第二折射光，并使所述第二折射光汇聚，产生第三折射光，所述第三折射光用于作为检测光；

其中，所述第一正透镜组件、负透镜组件和第二正透镜组件被配置为：使所述物镜的入瞳位于所述物镜的前焦面位置处。

2.如权利要求1所述的物镜，其特征在于，沿所述出射光的传播方向上，所述第一正透镜组件包括一个或多个依次排列的第一正透镜，且所述第一正透镜的凸面为入光面；

所述负透镜组件包括平凹透镜和凸凹透镜，所述平凹透镜相比于所述凸凹透镜更靠近所述第一正透镜组件，且所述平凹透镜和凸凹透镜的凹面相对设置；

所述第二正透镜组件包括一个或多个依次排列的第二正透镜，且所述第二正透镜的凸面为出光面，所述第二正透镜的数量与所述第一正透镜的数量相同。

3.如权利要求1所述的物镜，其特征在于，沿所述出射光的传播方向，所述第一正透镜组件包括多个依次排列的第一正透镜，所述第一正透镜的数量为两个至四个；

沿所述出射光的传播方向，所述第二正透镜组件包括多个依次排列的第二正透镜，所述第二正透镜的数量为两个至四个。

4.如权利要求2所述的物镜，其特征在于，所述第一正透镜组件包括两个第一正透镜，分别为第一平凸透镜和凹凸透镜，所述第一平凸透镜和凹凸透镜在沿所述出射光的传播方向上依次设置，所述第二正透镜组件包括两个第二正透镜，分别为第二平凸透镜和第三平凸透镜，所述第二平凸透镜和第三平凸透镜在沿所述出射光的传播方向上依次设置。

5.如权利要求4所述的物镜，其特征在于，所述第一平凸透镜的入光面曲率半径为37毫米至42毫米，所述第一平凸透镜的出光面曲率半径为无穷大，所述第一平凸透镜的厚度为2毫米至3毫米，所述第一平凸透镜的材料为折射率在1.68至1.72范围内的光学玻璃；所述凹凸透镜的入光面曲率半径为19毫米至21.5毫米，所述凹凸透镜的出光面曲率半径为145毫米至149毫米，所述凹凸透镜的厚度为2.5毫米至3.5毫米，所述凹凸透镜的材料为折射率在1.5至1.53范围内的光学玻璃。

6.如权利要求4所述的物镜，其特征在于，所述平凹透镜的入光面曲率半径为无穷大，所述平凹透镜的出光面曲率半径为18毫米至21毫米，所述平凹透镜的厚度为1毫米至2毫米，所述平凹透镜的材料为折射率在1.68至1.72范围内的光学玻璃；所述凸凹透镜的入光面曲率半径为-18毫米至-20毫米，所述凸凹透镜的出光面曲率半径为47毫米至49.5毫米，所述凸凹透镜的厚度为1毫米至2毫米，所述凸凹透镜的材料为折射率在1.68至1.72范围内的光学玻璃。

7.如权利要求4所述的物镜，其特征在于，所述第二平凸透镜的入光面曲率半径为无穷大，所述第二平凸透镜的出光面曲率半径为-17毫米至-19毫米，所述第二平凸透镜的厚度为4毫米至5.5毫米，所述第二平凸透镜的材料为折射率在1.46至1.51范围内的光学玻璃；所述第三平凸透镜的入光面曲率半径为无穷大，所述第三平凸透镜的出光面曲率半径为-52毫米至-55毫米，所述第三平凸透镜的厚度为2毫米至3毫米，所述第三平凸透镜的材料为折射率在1.68至1.72范围内的光学玻璃。

8.如权利要求4所述的物镜，其特征在于，所述第一平凸透镜和凹凸透镜的相邻面的中心距离为0.2毫米至0.4毫米；

所述凹凸透镜和平凹透镜的相邻面的中心距离为8毫米至9.5毫米；

所述平凹透镜和凸凹透镜的相邻面的中心距离为7.5毫米至8.5毫米；

所述凸凹透镜和第二平凸透镜的相邻面的中心距离为6毫米至7.5毫米；

所述第二平凸透镜和第三平凸透镜的相邻面的中心距离为0.2毫米至0.4毫米。

9.一种检测装置，其特征在于，包括：

照明模块，用于产生出射光；

光学元件模块，包括如权利要求1至8任一项所述的物镜，所述物镜用于使所述出射光透过，产生照射至待测物上的检测光，所述检测光经所述待测物后形成信号光，所述物镜还用于使所述信号光透过；

探测模块，用于接收透过所述物镜的信号光。

10.如权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述光学元件模块还包括：分束器，用于使透过所述物镜的信号光偏转90度，并朝向所述探测模块传播；

所述分束器还用于使所述出射光透过，并朝向所述物镜传播，实现所述信号光与所述出射光的分光。

11.如权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述光学元件模块还包括：汇聚镜，用于使透过所述物镜的信号光汇聚至所述探测模块。

12.如权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述光学元件模块还包括：反射镜，所述反射镜用于使所述检测光偏转90度，并朝向所述待测物传播，所述反射镜还用于使所述信号光偏转90度，并朝向所述物镜传播。

13.如权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述检测光包括第一检测光和第二检测光；

所述光学元件模块还包括：分光棱镜，用于使所述光源发出的出射光进行分光，形成偏振方向垂直的第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光和第二偏振光经过所述物镜后分别形成第一检测光和第二检测光，所述第一检测光和第二检测光在待测物表面形成的光斑之间具有预设间距，所述预设间距大于零；所述分光棱镜还用于使所述第一检测光形成的信号光与所述第二检测光形成的信号光合束并干涉，形成干涉信号光；

所述探测模块用于探测所述干涉信号光，并根据所述干涉信号光获取所述待测物的表面形貌。

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