CN218213640U - 照明装置以及检测设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种照明装置以及检测设备，用于减少目标光束产生的散斑，包括：光源、散光元件以及匀光元件；所述光源用于发出初始光束；所述散光元件用于分散所述散光元件接收的所述初始光束，得到漫射光束；所述匀光元件用于减小所述匀光元件接收的至少部分漫射光束的发散角，得到目标光束。

Description

照明装置以及检测设备

技术领域

本申请实施例涉及光学检测技术领域，尤其涉及照明装置以及检测设备。

背景技术

因为激光聚焦较高的亮度和平行度，能够很好的提高检测精度，所以光学检测设备中经常使用激光照明。

光学检测过程中，待测物表面光斑的均匀性会直接到影响光学检测精度。但是，由于激光的相干性，使用激光进行照明时容易在待测物表面形成散斑，导致待测物表面光斑不均匀，进而导致光学检测精度不高。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种照明装置，用于减少目标光束产生的散斑。

本申请实施例第一方面提供的一种照明装置，包括：光源、散光元件以及匀光元件；

所述光源用于发出初始光束；

所述散光元件用于分散所述散光元件接收的所述初始光束，得到漫射光束；

所述匀光元件用于减小所述匀光元件接收的至少部分漫射光束的发散角，得到目标光束。

在一种具体实现方式中，所述匀光元件包括光导管以及光纤组件，所述光导管以及所述光纤组件沿所述初始光束的出射方向依次排列，所述光纤组件为光纤束，所述光纤束包括多条长度可调的光纤。

在一种具体实现方式中，所述照明装置还包括：驱动装置；

所述散光元件设置于所述驱动装置，所述驱动装置用于调整所述散光元件的位置以调整所述匀光元件接收的所述至少部分漫射光束的入射角度。

在一种具体实现方式中，所述散光元件的位置包括所述散光元件相对于所述初始光束光轴之间的夹角，和/或所述散光元件的中心与所述光源的中心在平行或垂直于所述初始光束光轴的方向的相对位置。

在一种具体实现方式中，所述散光元件为毛玻璃，所述匀光元件为六边形光导管。

在一种具体实现方式中，所述匀光元件为匀光棒，所述匀光棒的横截面形状为矩形和/或六边形。

在一种具体实现方式中，所述匀光棒入光面的横截面尺寸为第一尺寸且出光面的横截面尺寸为第二尺寸，其中所述第二尺寸小于或等于所述第一尺寸。

在一种具体实现方式中，所述匀光元件与所述散光元件在垂直于所述匀光元件的光学中心的方向上的相对位置为0.5毫米至2毫米中的任一值；所述匀光元件的横截面尺寸为1毫米至5毫米中的任一值。

在一种具体实现方式中，所述光源为激光器，所述初始光束的波长为266纳米。

本申请实施例第二方面提供的一种检测设备，包括：第一方面所述的照明装置和成像组件；

所述成像组件用于接收目标光束到达待测物表面后形成的信号光，并根据所述信号光对所述待测物表面的进行检测。

在一种具体实现方式中，所述检测设备还包括：转向元件和聚焦元件；

所述转向元件接收所述目标光束，使所述目标光束透射或反射至所述聚焦元件，并使所述目标光束到达所述待测物表面后形成的信号光反射或透射至所述成像组件；

所述聚焦元件位于所述目标光束至所述待测物表面的照明光路上，用于使所述目标光束聚焦至所述待测物表面。

在一种具体实现方式中，所述成像组件包括：调节元件、滤波器、管镜以及图像采集设备；所述调节元件、所述滤波器、所述管镜以及所述图像采集设备沿所述信号光从所述转向元件出射的方向依次排列；

所述调节元件用于使从所述转向元件反射的所述聚焦元件的后焦面成像于所述滤波器所在的竖直平面；

所述滤波器用于滤除所述信号光中所述待测物表面的图案信号；

所述管镜用于使被所述滤波器滤除后的信号光到达所述图像采集设备。

在一种具体实现方式中，所述检测设备还包括：准直元件；

所述准直元件位于所述目标光束到达所述转向元件的光路上，所述准直元件用于将所述目标光束准直至所述转向元件。

在一种具体实现方式中，所述成像组件具体用于根据所述信号光对所述待测物表面成像，获得检测图像；并根据所述检测图像获取所述待测物表面的缺陷或待测目标的尺寸。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：通过散光元件随机分散光源发出的初始光束得到漫射光束，然后通过匀光元件减小其接收到的部分漫射光束的发散角得到目标光束。散光元件和匀光元件的结合可以使得产生的目标光束的光斑分布更均匀，达到消除散斑的效果，以提高检测精度。

附图说明

图1为本申请实施例公开的照明装置的一个结构示意图；

图2为本申请实施例公开的照明装置的另一结构示意图；

图3为本申请实施例公开的检测设备的一个结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1，本申请公开的一种照明装置，包括：光源101、散光元件102以及匀光元件103。

光源101用于发出初始光束；

散光元件102用于使光源101发出的初始光束分散，得到漫射光束；

匀光元件103用于减少匀光元件103接收到的至少部分漫射光束的发散角，得到目标光束。

具体的，散光元件用于使光源101发出的初始光束无规则分散，以减少初始光束的相干性，得到漫射光束，也就是说漫射光束的相干性差于初始光束的相干性。或者说，散光元件可以将光源发出的定向激光光束(即初始光束)转换为扩展光源(即漫射光束)。

然后，匀光元件103可以进一步减少接收到的至少部分漫射光束的相干性，并减小了至少部分漫射光束的发散角，得到了光强度均匀且相干性较低的目标光束。

本实施例中，光源101发出的初始光束可以经转向元件104到达散光元件102，在另一实施例中，光源101还可以直接发出初始光束至散光元件102，此处不作具体限定。

本实施例中，通过散光元件102以及匀光元件103的配合，减少了目标光束照射至待测物表面可以观察到的散斑的同时获得了光强度更均匀的目标光束，实现了减小激光散斑，提高光斑均匀性的效果，有助于提高检测精度。

为便于理解，下面对本申请实施例中的照明装置进行具体描述。

请参阅图2，本申请实施例公开的另一照明装置与前述实施例类似，区别在于，本实施例的匀光元件包括光导管1031以及光纤组件1032，且光导管1031以及光纤组件1032沿光源101发出的初始光束的出射方向依次排列。其中，光纤组件1032可以是光纤束，光纤束中可以包含多条长度可调的光纤或多条长度不同的光纤。

具体的，通过光纤组件1032可以进一步减小从光导管1031出射的光束的发散角。同时，通过调节光纤组件1032(即光纤束)中不同光纤的长度或者通过多条长度不同的光纤，可以调节从光纤出射的目标光束的相位，以减少干涉现象，实现目标光束照射至待测物表面时散斑数量较少的效果。

在另一些实施例中，若光源101发出的初始光束是经转向元件104到达散光元件102的，则光导管1031以及光纤组件1032还可以沿初始光束入射至散光元件102的方向依次排列。

进一步的，为了进一步增加漫射光束的随机性，以减少其最终照射至待测物表面的散斑，本申请实施例提供的照明装置还可以包括驱动装置，散光元件102设置于驱动装置，驱动装置用于调整散光元件102的位置以改变匀光元件103接收的至少部分漫射光束的入射角度，或者说改变匀光元件103接收到的至少部分漫射光束入射的初相位。

具体的，散光元件102的位置包括散光元件102相对于初始光束光轴之间的夹角，和/或散光元件的中心与光源的中心在平行或垂直于初始光束光轴的方向的相对位置。其中，若初始光束是直接入射至散光元件102的，则散光元件102的位置可以是散光元件的中心与光源的中心在平行于初始光束光轴的方向的相对位置；若初始光束是间接入射至散光元件102的(如通过转向元件104间接入射至散光元件102)，则散光元件102的位置可以是散光元件的中心与光源的中心在垂直于初始光束光轴的方向的相对位置。

另外，驱动装置可以使散光元件102沿垂直于初始光束入射至散光元件102的入射方向移动，或使散光元件102绕垂直于初始光束光轴的轴旋转，以调整散光元件102的位置。

本申请实施例中，光源101可以是激光器，激光器发出的初始光束的波长可以为266纳米；散光元件102可以为毛玻璃，且毛玻璃应当偏心放置(即毛玻璃的光学中心不处于照明装置的主光轴上)；匀光元件103可以为光导管1031和/或光纤组件1032。其中，光导管可以为SiO₂匀光棒。匀光棒的横截面可以是矩形、梯形和/或六边形，且为了实现减小发散角的作用，匀光棒入光面的横截面尺寸应当大于等于匀光棒出光面的横截面尺寸。

进一步的，在散光元件102为毛玻璃且匀光元件103包括光导管的情况下，若不对光导管尺寸进行限制，或导致目标光束照射至待测物表面后出现较大光斑，不便于物镜件待测物反射的全部数值孔径的信号光收集至成像光路中，从而导致图像模糊。

为了提高光利用率，应当对毛玻璃和光导管之间的距离以及光导管的直径进行限定。

具体的，光导管与毛玻璃在垂直于光导管的光学中心的方向上的相对位置为0.5毫米至2毫米中的任一值；光导管的横截面尺寸为1毫米至5毫米中的任意值。

可以理解的是，本申请前述以及后述实施例中光导管可以是单个光导管或者光导管束，此处不做限定。

本实施例中，通过光导管1031以及光纤组件1032的配合，得到了光强均匀且发散角较小的目标光束，同时还可以通过光纤组件1032对出射的目标光束的相位，以减少干涉现象，提供光斑尺寸适当、散斑较少且光强均匀的目标光束。

请参阅图3，本申请实施例公开的一种检测设备包括：前述实施例的照明装置10和成像组件。

成像组件用于接收目标光束到达待测物202表面后形成的信号光，并根据信号光对待测物202表面的进行检测。其中待测物202可以是晶圆。

本实施例中，检测设备还包括：转向元件203以及聚焦元件204。其中，转向元件203接收目标光束，使部分目标光束透射或反射至聚焦元件204，并使部分目标光束到达待测物202表面后形成的信号光反射或透射至成像组件；聚焦元件204位于部分目标光束至待测物202表面的照明光路上，用于使部分目标光束聚焦至待测物202表面。具体的，转向元件203可以为分束器或半透半反镜；聚焦元件204可以为物镜，用于将部分目标光束汇聚至待测物202表面。

在一些具体实现方式中，成像组件201具体可以用于根据信号光对待测物表面成像，获得检测图像；并根据检测图像获取待测物表面的缺陷或待测目标(待测目标可以是待测物表面的任意缺陷)的尺寸。

在另一些具体实施例中，成像组件包括调节元件2011、滤波器2012、管镜2013以及图像采集设备2014；调节元件2011、滤波器2012、管镜2013以及图像采集设备2014沿信号光从转向元件203出射的方向依次排列；调节元件2011用于调节后焦面的位置，以使从转向元件203反射的聚焦元件204的后焦面成像于滤波器2012所在的竖直平面；滤波器2012用于滤除信号光中待测物202表面的图案信号；管镜2013用于使被滤波器2012滤除后的信号光到达图像采集设备2014。其中，调节元件2011可以是中继镜组。具体的，滤波器2012可以是包含至少一种滤波孔的空间滤波器(若包含多种滤波孔，则不同滤波孔之间可以切换)，用于滤除干扰噪声。

可以理解的是目标光束经过分束器之后至到达待测物202表面所经过的光路为照明光路，目标光束照射至待测物202表面后形成的信号光反射至分束器，并通过分束器反射至成像组件最终成像所经过的光路为成像光路。

在前述实施例的基础上，在另一些实施例中，检测设备还可以包括：准直元件205；准直元件205位于目标光束到达转向元件的光路上，准直元件205用于将目标光束准直至转向元件203。

以上内容时结合具体实施例方式对本申请做出的说明，不能认定为本申请的具体实施仅限于这些实施例。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干的变换与替换，此时都应视为属于本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种照明装置，其特征在于，包括：光源、散光元件以及匀光元件；

所述光源用于发出初始光束；

所述散光元件用于分散所述散光元件接收的所述初始光束，得到漫射光束；

所述匀光元件用于减小所述匀光元件接收的至少部分漫射光束的发散角，得到目标光束。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述匀光元件包括光导管以及光纤组件，所述光导管以及所述光纤组件沿所述初始光束的出射方向依次排列，所述光纤组件为光纤束，所述光纤束包括多条长度可调的光纤。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括：驱动装置；

所述散光元件设置于所述驱动装置，所述驱动装置用于调整所述散光元件的位置以调整所述匀光元件接收的所述至少部分漫射光束的入射角度。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于，所述散光元件的位置包括所述散光元件相对于所述初始光束光轴之间的夹角，和/或所述散光元件的中心与所述光源的中心在平行或垂直于所述初始光束光轴的方向的相对位置。

5.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于，所述散光元件为毛玻璃，所述匀光元件为六边形光导管。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述匀光元件为匀光棒，所述匀光棒的横截面形状为矩形、梯形和/或六边形。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，所述匀光棒入光面的横截面尺寸为第一尺寸且出光面的横截面尺寸为第二尺寸，其中所述第二尺寸小于或等于所述第一尺寸。

8.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述匀光元件与所述散光元件在垂直于所述匀光元件的光学中心的方向上的相对位置为0.5毫米至2毫米中的任一值；所述匀光元件的横截面尺寸为1毫米至5毫米中的任一值。

9.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述光源为激光器，所述初始光束的波长为266纳米。

10.一种检测设备，其特征在于，包括：权利要求1至7中任一项所述的照明装置和成像组件；

所述成像组件用于接收目标光束到达待测物表面后形成的信号光，并根据所述信号光对所述待测物表面进行检测。

11.根据权利要求10所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括：转向元件和聚焦元件；

所述转向元件接收所述目标光束，使所述目标光束透射或反射至所述聚焦元件，并使所述目标光束到达所述待测物表面后形成的信号光反射或透射至所述成像组件；

所述聚焦元件位于所述目标光束至所述待测物表面的照明光路上，用于使所述目标光束聚焦至所述待测物表面。

12.根据权利要求11所述的检测设备，其特征在于，所述成像组件包括：调节元件、滤波器、管镜以及图像采集设备；所述调节元件、所述滤波器、所述管镜以及所述图像采集设备沿所述信号光从所述转向元件出射的方向依次排列；

所述调节元件用于使从所述转向元件反射的所述聚焦元件的后焦面成像于所述滤波器所在的竖直平面；

所述滤波器用于滤除所述信号光中所述待测物表面的图案信号；

所述管镜用于使被所述滤波器滤除后的信号光到达所述图像采集设备。

13.根据权利要求11或12所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括：准直元件；

所述准直元件位于所述目标光束到达所述转向元件的光路上，所述准直元件用于将所述目标光束准直至所述转向元件。

14.根据权利要求10所述的检测设备，其特征在于，所述成像组件具体用于根据所述信号光对所述待测物表面成像，获得检测图像；并根据所述检测图像获取所述待测物表面的缺陷或待测目标的尺寸。

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