CN219475904U - 一种成像装置及其检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种成像装置及其检测系统，所述成像装置通过设置第一成像单元和第二成像单元分别结合对应的光路实现对待测面2D和3D成像，第二成像单元扫描待测面的Z向高度可用于调整第一成像单元对待测面成像的焦距，有效避免了因离焦导致影像模糊的情况。

Description

一种成像装置及其检测系统

技术领域

本实用新型涉及成像技术领域，具体为一种成像装置及其检测系统。

背景技术

在精密视觉检测领域，随着测量精度要求的提升，通常需要达到微米或者亚微米级，针对待测物表面出现翘曲情况时，现行检测设备焦深精度不够时，会出现整面离焦或部分离焦导致影像模糊的情况。以晶圆检测为例，在解决翘曲晶圆检测过程中的离焦问题时，会加一组点激光测距仪，在检测之前对被测物选取部分采样点进行高度量测，人工定义标准距离后，进行Z向转换补偿，使镜头与被测物的距离在对应采样区间内保持一致。但这种方法针对小范围内线路复杂，高度差异大的情况并不适用，还是会有局部模糊导致无法检出异常的情况发生。

实用新型内容

基于此，针对待测物表面翘曲检测时因离焦导致成像模糊传统方式，需要借助点激光测距仪的问题，有必要提供一种成像装置及检测系统，能够有效提高拍摄成像的清晰度及检测效率。

本实用新型提供了一种晶圆缺陷检测系统，解决现有技术上述缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提出一种成像装置，用于对待测物体的表面显示成像；所述成像装置包括：

第一成像单元，用于2D成像且焦距可调节；具有显示成像的第一成像光路，待测物体具有面向第一成像单元的待测面，所述待测面经过所述第一成像光路在所述第一成像单元上对焦显示成像；

第二成像单元，用于3D成像；具有显示成像的第二成像光路，所述待测面经过所述第二成像光路在所述第二成像单元上对焦显示成像。

可选地，所述第一成像光路与所述待测面垂直，所述第二成像光路与待测面具有锐角夹角。

可选地，所述装置还包括第一光源和第二光源；第一光源、第二光源发出的光束经待测面分别反射为第一成像光路、第二成像光路。

可选地，所述第一光源为2D光源。

可选地，所述第二光源为3D光源。

可选地，所述第一成像光路中设有分光件，用于将第一光源光束分成沿所述第一成像光路传播的第一入射光束。

可选地，所述分光件为分光棱镜，用于将所述待测物体表面的反射光束分成透射的所述第一成像光束。

可选地，所述分光件至所述待测面的第一成像光路中设置有对焦镜头。

可选地，所述成像装置还包括用于承载待测物体的移动平台。

为了实现上述目的，本实用新型还提供一种检测系统，包括图像处理单元、检测单元和以上所述成像装置；所述图像处理单元根据第二成像单元获得的成像数据获取Z向高度；所述第一成像单元根据Z向高度调整焦距对待测面进行聚焦成像；所述检测单元根据所述第一成像单元成像数据检测待测面的翘曲度。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

1.本实用新型所述成像装置通过设置3D成像模组获取待测物表面Z向形貌，通过焦距可调节的2D成像模组获取待测物表面2D形貌，为2D成像模组根据Z向形貌调整焦距提供便利。

2.本实用新型所述检测系统通过预先获取待测物表面Z向形貌，2D成像模组根据Z向形貌实时调整Z向高度对待测面进行聚焦成像，有效避免了因离焦导致影像模糊的情况，提高了Z向成像采集效率；避免采用点激光测距仪小范围内线路复杂，高度差异大的缺陷。

附图说明

图1为本实用新型所述成像装置整体示意图。

其中：101、第一成像单元；102、第一光源；103、分光件、104、对焦镜头；201、第二成像单元；202、第二光源；300、待测物体；400、移动平台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供的成像装置，用于对待测物体的表面显示成像，所述成像装置包括，第一成像单元101和第二成像单元201，两者均为感光元件。

第一成像单元101，具有显示成像的第一成像光路，待测物体300反射光线，经过第一成像光路的传递，第一成像单元101接受待测物体的反射光线，形成显示图像。待测物体300具有面向第一成像单元101的待测面，待测面经过第一成像光路在第一成像单元101上对焦显示成像。第一成像单元101包含有变焦镜头，可以实现焦距的调节。

第二成像单元201，具有显示成像的第二成像光路，待测物体300反射光线，经过第二成像光路的传递，第二成像单元201接受待测物体的反射光线，形成显示图像。待测物体300具有面向第二成像单元201的待测面，待测面经过第二成像光路在第二成像单元201上对焦显示成像。

本实用新型提出的技术方案中，设置有两个成像单元，第一成像单元101为焦距可调节的2D相机，第二成像单元201为3D相机，分别对待测面进行2D和3D成像。通过将第一成像单元101和第二成像单元201的结合可以分别对同一待测物表面进行不同维度的成像，并且第二成像单元201的成像Z方向高度数据可以作为第一成像单元101调整焦距的参考，避免了因待测物体表面翘曲使第一成像单元101离焦导致影像模糊的情况。

在优选的实施例中，所述2D相机用于获取二维图像，不限于面阵或线阵相机，焦距可调节；所述3D相机用于获取三维图像。

在优选的实施例中，所述第一成像光路与所述待测面垂直，便于第一成像单元101采集待测面2D图像；所述第二成像光路与待测面具有锐角夹角，便于第二成像单元201采集3D图像时准确获取待测面Z向高度信息。

在优选的实施例中，所述装置还包括第一光源102和第二光源202；第一光源102、第二光源102发出的光束经待测面分别反射为第一成像光路、第二成像光路。第一光源102、第二光源102均用于提供照明的光线，增加待测面反射的光线，分别对应提高第一成像单元101、第二成像单元201对待测面成像的清晰度。

作为优选的实施例，所述第一光源102为2D光源，所述第二光源202为3D光源，分别与第一成像单元101、第二成像单元201匹配，更进一步地提高成像效果。

在优选的实施例中，所述成像装置中设有分光件103，设于第一成像光路上且位于待测物体300与第一成像单元101之间；所述第一光源102的光束平行于待测物表面，分光件103的分光面与第一光源102的光束方向呈45°角，用于将第一光源102光束分成沿所述第一成像光路传播的第一入射光束。

作为优选的实施例，所述分光件103为分光棱镜，用于将所述待测物体表面的反射光束分成透射的与第一成像光路重合的第一成像光束，避免待测物表面反射的光线被遮挡从而降低第一成像单元101的成像清晰度。

在优选的实施例中，所述装置还包括对焦镜头104，设于第一成像光路上且位于待测物300与分光件103之间，待测物体300表面反射的光束通过对焦镜头104进入第一成像单元101显示成像，提高第一成像单元101成像清晰度。

在优选的实施例中，所述成像装置还包括移动平台400，移动平台400用于承载待测物体300进行水平方向运动，实现整个待测面的所有区域均通过第一成像单元101及第二成像单元102显示成像，使第一成像单元101及第二成像单元102获取整个待测面的图像。

本实用新型还提供一种检测系统，包括图像处理单元(图未示)、检测单元(图未示)和成像装置；检测单元用于检测第一成像单元101的成像是否发生翘曲。其中：

所述成像装置包括：第一成像单元101，具有显示成像的第一成像光路，待测物体300反射光线，经过第一成像光路的传递，第一成像单元101接受待测物体的反射光线，形成显示图像。待测物体300具有面向第一成像单元101的待测面，待测面经过第一成像光路在第一成像单元101上对焦显示成像。第二成像单元201，具有显示成像的第二成像光路，待测物体300反射光线，经过第二成像光路的传递，第二成像单元201接受待测物体的反射光线，形成显示图像。待测物体300具有面向第二成像单元201的待测面，待测面经过第二成像光路在第二成像单元201上对焦显示成像。第一成像单元101为2D相机，第二成像单元201为3D相机，分别对待测面进行2D和3D成像。通过将第一成像单元101和第二成像单元201的结合可以分别对同一待测物表面进行不同维度的成像。

所述图像处理单元根据第二成像单元201获得的成像数据获取Z向高度；所述第一成像单元101根据Z向高度调整焦距对待测面进行聚焦成像；所述检测单元根据所述第一成像单元101成像数据检测待测面的翘曲度。具体地，提前标定好第一成像单元101与第二成像单元201在XYZ三轴的坐标关系，生成补偿系数，在第一成像单元101作业开始前使用第二成像单元201扫描出晶圆整体Z向形貌，第一成像单元101采图，利用补偿系数算出每个2D视场对应的Z轴数值进而调整焦距。

本技术方案中，设置有两个成像单元，即用于获取2D图像的第一成像单元101和获取3D图像的第二成像单元201，待测物体300的待测面通过第二成像单元201显示3D图像，待测面通过第一成像单元101显示2D图像，通过两个成像单元的结合，使用第二成像单元201对待测面的整体Z向形貌进行扫描得到面形信息，测试出的Z向形貌换算成每个2D视野的Z轴高度，在检测过程中实现视场级实时调焦，可以有效解决镜头离焦问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种成像装置，用于对待测物体的表面显示成像；其特征在于，所述成像装置包括：

第一成像单元，用于2D成像且焦距可调节；具有显示成像的第一成像光路，待测物体具有面向第一成像单元的待测面，所述待测面经过所述第一成像光路在所述第一成像单元上对焦显示成像；

第二成像单元，用于3D成像；具有显示成像的第二成像光路，所述待测面经过所述第二成像光路在所述第二成像单元上对焦显示成像。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述第一成像光路与所述待测面垂直，所述第二成像光路与待测面具有锐角夹角。

3.根据权利要求2所述的成像装置，其特征在于，所述装置还包括第一光源和第二光源；第一光源、第二光源发出的光束经待测面分别反射为第一成像光路、第二成像光路。

4.根据权利要求3所述的成像装置，其特征在于，所述第一光源为2D光源。

5.根据权利要求3所述的成像装置，其特征在于，所述第二光源为3D光源。

6.根据权利要求3所述的成像装置，其特征在于，所述第一成像光路中设有分光件，用于将所述第一光源光束分成沿所述第一成像光路传播的第一入射光束。

7.根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，所述分光件为分光棱镜，用于将所述待测物体表面的反射光束分成透射的第一成像光束。

8.根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，所述分光件至所述待测面的第一成像光路中设置有对焦镜头。

9.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，还包括用于承载待测物体的移动平台。

10.一种检测系统，其特征在于，包括图像处理单元、检测单元和权利要求1-9任一项所述成像装置；所述图像处理单元根据第二成像单元获得的成像数据获取Z向高度；所述第一成像单元根据Z向高度调整焦距对待测面进行聚焦成像；所述检测单元根据所述第一成像单元成像数据检测待测面的翘曲度。