JP2022532218A - 表面検出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

表面検出装置及び方法において、表面検出装置は、回転機構１０と、光伝播経路に沿って順番に配列される第１の反射モジュール２０と受光モジュール４０を含み、第１の反射モジュール２０と受光モジュール４０は、回転機構１０に固定され、回転機構１０内には、鉛直部１１１と傾斜部１１２を含む貫通孔１１が設けられ、第１の反射モジュール２０は、鉛直部１１１内に設けられ、回転機構１０は、第１回転軸を中心に回転され、第１回転軸は鉛直部１１１の中心対称軸と平行になり、第１回転軸は、検出対象５０の表面に存在する平面に垂直され、第１の反射モジュール２０の検出対象５０の表面に存在する平面での投影と重なり、第１の反射モジュール２０は、鉛直部１１１に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、検出対象５０の表面に入射させ、受光モジュール４０は、反射ビームが検出対象５０の表面によって散乱された後形成された散乱ビームを平行ビームに変換させて放出する。本発明の実施形態による表面検出装置は、検出効率を向上させることができる。

Description

本発明の実施例は、半導体技術分野に関するものであり、特に、表面検出装置及び方法に関するものである。

現在、大規模な集積回路が急速に発展するに伴い、シリコンウェハ表面の粒子の状況が部品の製造への影響が人々にますます重視されている。図１は、現在のシリコンウェハ表面の粒子に対して散乱測定する測定装置の典型的な構造例示図である。図１に示すように、前記測定装置は、本体２００を含み、ここで、本体２００の内部には、測定されるシリコンウェハ２１０を置く部品台２２０と、正面入射光λと傾斜入射光μとを放出する放射ユニット２３０と、光電検出器２４０が設けられる。放射ユニット２３０から放出された正面入射光λと傾斜入射光μは、部品台２２０の測定されるシリコンウェハ２１０の表面に照射され、測定されるシリコンウェハ２１０表面での反射光と散乱光γに対して分析することにより、測定されるシリコンウェハ２１０表面の粒子状況を検出することを実現する。全体のシリコンウェハに対して検出するために、部品台２２０には、ｘ方向移動台とｙ方向移動台とが設けられる。移動台をｘ方向とｙ方向とで移動させたり、またはＺ軸を中心に回転する回転装置（図２）を設けたりすることにより、Ｚ軸を中心に回転されると同時に、ｘ軸に、単一の方向に移動して、測定されるシリコンウェハ２１０の全体領域をスキャンして検出することを実現する。

しかし、先行技術の部品台を移動させることにより検出する方式は効率が低い。

本発明は、表面検出装置及び方法を提供し、検出効率を高める効果を実現することができる。

本発明の実施例は、表面検出装置を提供し、前記表面検出装置は、回転機構と、光伝播経路に沿って順番に配列される第１の反射モジュールと受光モジュールを含み、前記第１の反射モジュールと前記受光モジュールは、前記回転機構内に固定され、前記回転機構には、鉛直部と傾斜部を含む貫通孔が設けられ、前記第１の反射モジュールは、前記鉛直部内に設けられ、前記回転機構は、第１回転軸を中心に回転され、前記第１回転軸は、前記鉛直部の中心対称軸と平行になり、前記第１回転軸は、検出対象の表面が存在する平面と垂直され、且つ前記第１の反射モジュールの前記検出対象の表面が存在する平面での投影と重なっており、前記第１の反射モジュールは、前記鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射した後、前記傾斜部を通過して前記検出対象の表面に入射させ、前記受光モジュールは、前記反射ビームが前記検出対象の表面で散乱した後形成された散乱ビームを平行ビームに変換して放出させる。

また、集光モジュールをさらに含み、前記集光モジュールは、前記傾斜部に設けられ、前記第１の反射モジュール、前記集光モジュール及び前記受光モジュールは、光伝播経路に沿って順番に配列され、前記集光モジュールの焦点は前記受光モジュールの焦点と重合され、前記焦点は、前記検出対象の表面のスキャンポイントに対応する。

また、前記第１の反射モジュールの形状は、角錐体または角錐台のいずれかの一つを含み、前記第１の反射モジュールの中心軸は前記第１回転軸と平行になり、前記第１の反射モジュールは、順番に隣接して設けられる複数の外側壁を備え、前記第１の反射モジュールの少なくとも一部の外側壁に反射鏡が設けられ、前記反射鏡は、前記検出ビームを反射させる。

また、前記受光モジュールは、複数の受光ユニットを含む。

また、前記第１の反射モジュールの全周の外側壁には、前記反射鏡が連続的に配置され、前記貫通孔は、一つの前記鉛直部と複数の前記傾斜部を含み、前記受光ユニットと前記傾斜部は、一対一に対応するように設けられる。

また、前記複数の受光ユニットのうちの少なくとも２つの受光ユニットは、光学特性が異なる光学素子を使用し、前記光学特性が異なる光学素子は、異なるレンズまたは異なる球面鏡を含む。

また、前記集光モジュールは、前記回転機構内に固定され、前記貫通孔は、一つの鉛直部と複数の傾斜部を含み、前記第１の反射モジュールは、順番に隣接して設けられる複数の反射鏡を含み、それぞれの前記反射鏡と検出対象が存在する平面との夾角が異なるし、前記集光モジュールは、複数の集光ユニットを含み、前記受光モジュールは、複数の受光ユニットを含み、前記傾斜部、前記反射鏡、前記集光ユニット及び前記受光ユニットの個数は同一であり、互いに一対一に対応するように設けられ、前記集光モジュールのそれぞれの集光ユニットは、前記集光ユニットに対応する傾斜部内に設けられ、前記受光モジュールのそれぞれの受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離が異なり、それぞれの前記受光ユニットの焦点は、対応する前記集光ユニットの焦点と重合され、ここで、前記第１の反射モジュールは、そのうちの一つの反射鏡を用いて前記鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射し、前記反射ビームは、前記反射鏡に対応する傾斜部内の集光ユニットによって集光された後、前記検出対象の表面に入射され、前記検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームは、対応する受光ユニットによって平行ビームに変換された後、放出される。

また、前記第１の反射モジュールは、第１の反射鏡と第２の反射鏡を含み、前記受光モジュールは、第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを含み、前記第１の反射鏡と前記第１の受光ユニットは、対応するように設けられ、前記第１の受光ユニットは、第１の散乱ビームを平行ビームに変換した後放出し、前記第１の散乱ビームは、前記第１の反射鏡の反射ビームが前記第１の反射鏡に対応する集光ユニットによって集光された後前記検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームであり、前記第２の反射鏡は、前記第２の受光ユニットと対応するように設けられ、前記第２の受光ユニットは、第２の散乱ビームを平行ビームに変換した後放出し、前記第２の散乱ビームは、前記第２の反射鏡の反射ビームが前記第２の反射鏡に対応する集光ユニットによって集光された後前記検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームであり、前記第１の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角は、前記第２の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角よりも小さく、前記第１の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離は、前記第２の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離よりも大きい。

また、前記第１の反射モジュールは、順番に隣接して設けられる第１の反射鏡ないし第ｎ個の反射鏡を含み、前記第１の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角ないし第ｎ個の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角は、それぞれθ_１、θ_２．．．．．．θ_ｎ－１及びθ_ｎであり、前記受光モジュールは、順番に設けられる第１の受光ユニットないし第ｎ個の受光ユニットを含み、第ｉ個の反射鏡と第ｉ個の受光ユニットは対応するように具備され、ｉは１より大きいか同じであり、且つｎより小さいか同じであり、前記第１の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離ないし第ｎ個の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離は、それぞれＬ_１、Ｌ_２．．．．．．Ｌ_ｎ－１及びＬ_ｎであり、ここで、θ_１＜θ_２＜．．．．．．θ_ｎ－１＜θ_ｎであり、Ｌ_１＞Ｌ_２＞．．．．．．Ｌ_ｎ－１＞Ｌ_ｎである。

また、Ｌ_ｉ－Ｌ_ｉ－１＝Ｋであり、ここで、Ｋは固定値である。

また、放物面鏡と光電検出器をさらに含み、前記第１の反射モジュール、前記受光モジュール、前記放物面鏡及び前記光電検出器は、光伝播経路に沿って順番に配列され、前記放物面鏡の対称軸は、前記第１回転軸に平行し、前記光電検出器の感光面は、前記放物面鏡の焦点に設けられる。

また、前記放物面鏡の対称軸は前記第１回転軸と重合され、前記光電検出器の感光面は、前記放物面鏡の焦点に位置し、前記光電検出器の感光面は、前記放物面鏡の対称軸に垂直される。

また、第２の反射モジュールと光電検出器をさらに含み、前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、前記回転機構内に固定され、前記第１の反射モジュール、前記受光モジュール、前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、光伝播経路に沿って順番に配列され、前記第２の反射モジュールは前記平行ビームを前記光電検出器に反射させる。

また、第２の反射モジュールと光電検出器をさらに含み、前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、前記回転機構内に固定され、前記第１の反射モジュール、前記受光モジュール、前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、光伝播経路に沿って順番に配列され、前記第２の反射モジュールは、前記平行ビームを前記光電検出器に反射させ、前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、それぞれ複数の第２の反射ユニットと複数の光電検出器を含み、前記第２の反射ユニットと前記光電検出器の個数は、前記傾斜部と、前記反射鏡及び前記受光ユニットの個数と同じであり、互いに対応するように設けられる。

また、作業台をさらに含み、
前記検出対象が前記作業台に置かれ、前記作業台は、第１の方向に沿って移動し、ここで、前記反射ビームが前記検出対象の表面に反射して完成されたのは、第２の方向のスキャンであり、前記第１の方向と前記第２の方向は交差する。

同じ発明思想に基づいて、本発明の実施例は、表面検出方法を提供し、前記表面検出方法は、前記表面検出装置に基づいて実現され、前記表面検出方法は、第１の反射モジュールを制御して、鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、傾斜部を通過して前記検出対象の表面に入射させるステップＳ１１、及び、受光モジュールを用いて、前記反射ビームが検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームを平行ビームに変換させて放出させるステップＳ１２、を含む。

また、前記表面検出装置は、作業台をさらに含み、ステップＳ１１を行った後、前記作業台を制御して、第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動させるステップをさらに含み、または、ステップＳ１２を行うとき、前記作業台を第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動させるステップをさらに含み、ここで、前記反射ビームが前記検出対象の表面に反射して完成されたのは、第２の方向のスキャンであり、前記第１の方向と前記第２の方向は交差する。

同じ発明思想に基づいて、本発明の実施例は、表面検出方法を提供し、前記表面検出方法は、前記表面検出装置に基づいて実現され、前記表面検出方法は、第１の反射モジュールを制御して鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射した後、傾斜部の集光モジュールを通過して検出対象の表面に入射されるＳ２１、及び、受光モジュールを用いて前記反射ビームが検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームを平行ビームに変換して放出させるＳ２２、を含む。

また、前記表面検出装置は、作業台をさらに含み、前記第１の反射モジュールは、第１の反射鏡と第２の反射鏡を含み、前記受光モジュールは、第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを含み、前記第１の反射鏡は、前記第１の受光ユニットに対応するように設けられ、前記第２の反射鏡は、前記第２の受光ユニットに対応するように設けられ、前記第１の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角は、前記第２の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角より小さく、前記第１の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離は、前記第２の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離より大きく、前記表面検出方法は、第１の反射鏡を制御して鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射した後、前記第１の反射鏡に対応するように設けられる傾斜部内の集光ユニットによって集光された後、検出対象の表面に入射され、第１の散乱ビームを形成するＳ２１１、第１の受光ユニットを用いて、第１の散乱ビームを平行ビームに変換して放出させるＳ２１２、第２の反射鏡を制御して鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射した後、前記第２の反射鏡に対応するように設けられる傾斜部内の集光ユニットによって集光された後、前記検出対象の表面に入射され、第２の散乱ビームを形成するＳ２１３、第２の受光ユニットを用いて、第２の散乱ビームを平行ビームに変換して放出させるＳ２１４、及び、前記作業台を制御して、第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動させるＳ２１５、を含み、ここで、前記反射ビームが、前記検出対象の表面に反射して完成されたのは、第２の方向のスキャンであり、前記第１の方向と前記第２の方向は交差する。

本実施例の技術案において、第１の反射モジュールと受光モジュールとを第１回転軸を中心に回転する回転機構に固定させることで、スキャンするときに、第１の反射モジュールと受光モジュールが回転機構と一緒に第１回転軸を中心に回転されて、第１の反射モジュールから反射された入射ライトスポットが検出対象の表面で１つのスキャン円弧が形成され、さらに回転機構の高速回転することと組み合わせることで、検出対象の表面の高周波のスキャンを実現でき、検出効率を高めることができる。

図面を参照して、下記の詳細な説明を見ると、本発明の実施方式の前記の目的及び又一つの目的、特徴及び長所が容易に理解することができる。図面において、例示的に本発明の複数の実施方式を説明するが、限定的に説明するものではない。

先行技術の一つの表面測定装置の構造例示図である。 先行技術の一つの表面測定装置の平面図である。 本発明の実施形態による表面検出装置の構造例示図である。 本発明の実施形態による表面検出装置が検出対象の表面に対して検出するスキャン経路の例示図である。 本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。 本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。 本発明の実施例による表面検出装置の底面から見た構造例示図である。 本発明の実施形態による第１の反射モジュールの構造例示図である。 本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。 本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。 本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。 本発明の実施形態による表面検出方法のフローチャートである。 本発明の実施形態による又一つの第１の反射モジュールの構造例示図である。 本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の底面から見た構造例示図である。 本発明の実施形態による第１の反射モジュールの反射鏡と検出対象が存在する平面との夾角が異なるとき、反射ビームが検出対象の表面に反射された位置の例示図である。 本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。 本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。 本発明の実施形態による又一つの表面検出方法のフローチャートである。 本発明の実施形態による又一つの表面検出方法のフローチャートである。

以下、複数の例示的な実施方法を参照して、本発明の原理及び精神を説明する。理解するのは、このような実施方式を提供することは、ただ当業者が本発明をよりよく理解するためのもので、本発明の範囲をどのような方法に限定するものではない。

図３は、本発明の実施形態による表面検出装置の構造例示図である。図３に示すように、前記表面検出装置は、回転機構１０と、光伝播経路に沿って配列される第１の反射モジュール２０と受光モジュール４０を含む。第１の反射モジュール２０と受光モジュール４０は、回転機構１０に固定される。回転機構１０内には、貫通孔１１が設けられる。貫通孔１１は、鉛直部１１１と傾斜部１１２との２つの部分の構造を含む。第１の反射モジュール２０は、鉛直部１１１内に設けられる。回転機構１０は、第１回転軸Ｚを中心に回転する。第１回転軸Ｚは、鉛直部１１１の中心対称軸と平行になる。第１回転軸Ｚは、検出対象５０の表面が存在する平面に垂直になり、第１の反射モジュール２０の検出対象５０の表面が存在する平面での投影と重なる。検出ビームａは、貫通孔１１の鉛直部１１１に沿って第１の反射モジュール２０に入射され、第１の反射モジュール２０によって反射されて反射ビームｂを形成して傾斜部１１２を通過して検出対象５０の表面に入射される。受光モジュール４０は、反射ビームｂを検出対象５０の表面によって散乱された後形成された散乱ビームｃを平行ビームｄに変換して放出させる。

ここで、第１の反射モジュール２０は、例えば、平面鏡を含むことができるが、検出ビームａを検出対象５０の表面に反射させるものであれば、本実施例では、これに限定しない。受光モジュール４０は、例えば、レンズを含むことができるが、反射ビームｂを検出対象５０の表面によって散乱された後形成された散乱ビームｃを平行ビームｄに変換して放出させるものであれば、本実施例では、これに限定しない。回転機構１０は、第１回転軸Ｚを中心に回転されるので、第１の反射モジュール２０と受光モジュール４０を第１回転軸Ｚを中心に回転させる。第１の反射モジュール２０が第１回転軸Ｚを中心に回転されるので、第１の反射モジュール２０によって反射された反射ビームｂが検出対象５０の表面に１つのスキャン円弧を形成する。もし検出対象５０の表面に欠陥が存在すると、検出対象５０の表面に入射した反射ビームｂは、散乱されて散乱ビームｃを形成する。前記散乱ビームｃは、受光モジュール４０を通過した後、平行ビームｄを形成して放出される。

具体的には、検出ビームａは、貫通孔１１の鉛直部１１１に沿って、第１の反射モジュール２０に入射され、第１の反射モジュール２０によって反射され、反射ビームｂを形成した後、検出対象５０の表面に入射される。回転機構１０が第１回転軸Ｚを中心に急速に回転され、第１の反射モジュール２０が回転機構１０に固定されるので、第１の反射モジュール２０も第１回転軸Ｚを中心に速く回転して、第１の反射モジュール２０によって反射された反射ビームｂが検出対象５０の表面に１つのスキャン円弧を形成させるようるにする。図４に示すように、図４は、本発明の実施形態による表面検出装置が検出対象の表面に対して検出するスキャン経路の例示図である。もし検出対象５０の表面に欠陥が存在する場合、検出対象５０の表面に入射した反射ビームｂは、散乱されて散乱ビームｃを形成する。前記散乱ビームｃは、受光レンズ３０を通過した後、平行ビームｄを形成して放出される。本技術案は、回転機構１０の速い回転を用いて、第１の反射モジュール２０を第１回転軸Ｚを中心に急速に回転させるので、第１の反射モジュール２０によって反射された反射ビームｂが検出対象５０の表面に１つのスキャン円弧を形成させて、部品台１００の運動と組み合わせて検出対象５０の表面全体の高速スキャンを実現し、スキャン効率を高める。
本

実施例の技術案において、第１回転軸を中心に回転する回転機構内に第１の反射モジュールと受光モジュールが固定されて設けされることによって、スキャンするときに、第１の反射モジュールと受光モジュールを回転機構と一緒に第１回転軸を中心に回転させて、第１の反射モジュールによって反射された入射ライトスポットが検出対象の表面に１つのスキャン円弧を形成し、さらに回転機構の高速回転と組み合わせることによって、検出対象の表面に対して高周波スキャンを実現して、検出効率を高める効果を実現する。

前記の技術案に基づいて、選択的に、図５は、本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。図５に示したように、前記表面検出装置は、集光モジュール３０をさらに含む。集光モジュール３０は、貫通孔１１の傾斜部１１２内に設けられる。第１の反射モジュール２０、集光モジュール３０と受光モジュール４０は、光伝播経路に沿って配列される。集光モジュール３０の焦点と受光モジュール４０の焦点が重合され、これらの２つの重合された焦点Ｑは、検出対象５０の表面に位置され、検出対象５０の表面のスキャンポイントに対応される。

ここで、集光モジュール３０は、例えば、レンズを含むことができるが、反射ビームｂが検出対象５０の表面に集中されているスキャンポイントと受光モジュール４０との相対位置が変わらないのであれば、本実施例では、これに限定しない。入射された検出ビームａと、第１回転軸Ｚが重合されるとき、入射された検出ビームａが貫通孔１１の鉛直部１１１を通過して第１の反射モジュール２０によって反射された反射ビームｂが検出対象５０の同じポイントに直接的に集中することができる。入射された検出ビームａが第１回転軸Ｚから離脱されたとき（図５）、入射された第１の反射モジュール２０のライトスポットは、鉛直方向（検出対象５０の表面が存在する平面に垂直た方向）での高さは回転機構１０が回転することにより変化する。したがって、第１の反射モジュール２０によって反射された反射ビームｂが検出対象５０の表面に投影された位置は、スキャンする過程で、受光モジュール４０に対して変化する。さらに、受光モジュール４０が散乱ビームｃに対しての収集効果に影響を与えて、検出結果に影響を与える。本技術案において、光伝播経路の方向に沿って貫通孔１１の傾斜部１１２内に集光モジュール３０を設置する。集光モジュール３０の焦点は、受光モジュール４０の焦点と重合され、前記２つの重合された焦点Ｑは、検出対象５０の表面に位置する。これにより、入射された検出ビームａと第１回転軸Ｚが重合されなくても、反射ビームｂが検出対象５０の表面に入射されたスキャンポイントは、前記重合された焦点に位置することになる。

本技術案において、光伝播経路の方向に沿って貫通孔１１の傾斜部１１２内に集光モジュールを設けることにより、第１回転軸から離脱された検出ビームが第１の反射モジュールによって反射された反射ビームが検出対象の表面に集中されるスキャンポイントと受光モジュールとの相対位置は変わらない。すなわち、前記スキャンポイントは集光モジュールと受光モジュールとの重合された焦点に位置することにより、受光モジュールを通過して形成された平行ビームが検出されるのに便利であり、検出結果の正確性を高める。

前記の技術案に基づいて、選択的に、図６は、本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図であり、図７は、本発明の実施形態による表面検出装置の底面図であり、図８は、図６の第１の反射モジュールの構造例示図である。図６と図８に示すように、第１の反射モジュール２０の形状は、角錐体または角錐台のいずれかの一つを含む。第１の反射モジュール２０の中心軸と第１回転軸Ｚは平行になる。第１の反射モジュール２０は、順番に隣接して設けられる複数の外側壁２１を備える。第１の反射モジュール２０の少なくとも一部の外側壁２１には、反射鏡が設けられて、検出ビームａを反射する。

ここで、第１の反射モジュール２０は、角錐体または角錐台のいずれかの一つを含み、その断面はポリゴンであり、例えば、三角形である。対応的に、第１の反射モジュール２０は、順番に隣接して設けられる３つの外側壁（図８を参照）を備える。３つの外側壁のうち少なくとも一つの外側壁に反射鏡が設けられる。好ましくは、第１の反射モジュール２０の全周の外側壁に反射鏡が連続的に配置される。

例示的に、第１の反射モジュール２０は三稜体である。対応的に、第１の反射モジュール２０は、順番に隣接して設けられる３つの外側壁を備える。３つの外側壁には全部反射鏡が設けられる。三稜体の中心軸は第１回転軸Ｚと重合され、三稜体はその中心軸を中心に急速に回転される。回転機構１０が一回り回転されるとき、３つの円弧のスキャンを実現して、スキャン効率を向上させることができる。

例示的に、Ｎは、第１の反射モジュール２０に設けられる反射鏡の個数である。大略的な計算により、一つの反射鏡によって反射されて形成された一つのスキャン円弧が対応する中心角は２π／Ｎである。Ｎが十分に大きい場合、中心角は小さくなり、スキャン円弧は、単一の直線に近くなる。第１の反射モジュール２０が一回り回転されるたびに、Ｎ回のスキャンを実現することができる。さらに、回転機構の高速の回転と組み合わせて、検出対象の表面の高周波のスキャンを実現する。

ただし、第１の反射モジュール２０の形状は、前記実例に限定されず、第１の反射モジュール２０の横断面は、三角形を含むが、これに限定されない。当業者は、製品の必要に応じて、第１の反射モジュール２０の形状を自主的に選択することができ、断面の辺数を設定することができ、本発明は、これに対して具体的に限定しない。図６と図８には、第１の反射モジュール２０の形状が角錐台であり、第１の反射モジュール２０の横断面が三角形であることのみを例示的に示されている。一方、反射鏡の個数は、必要に応じて設けることができる。

本技術案において、第１の反射モジュールの形状を角錐体または角錐台のいずれかの一つに設け、第１の反射モジュールの少なくとも一部の外側壁に反射鏡を設けることにより、回転機構が一回り回転されたとき、複数の円弧のスキャンを完成することができ、さらにスキャンの効率を高める。

前記の技術案に基づいて、選択的に、継続して図７を参照すると、ここで、受光モジュール４０は、複数の受光ユニット４１を含む。複数の受光ユニット４１のうちの少なくとも２つの受光ユニット４１は、光学特性が異なる光学素子を使用する。

前記の技術案に基づいて、選択的に、第１の反射モジュールの全周の外側壁に反射鏡が連続的に配置される。続いて図７を参照すると、ここで、受光モジュール４０は、複数の受光ユニット４１を含む。貫通孔１１は、一つの鉛直部１１１と、複数の傾斜部１１２を含む。受光ユニット４１と傾斜部１１２は、互いに一対一で対応するように設けられる。複数の受光ユニット４１のうちの少なくとも２つの受光ユニット４１は、光学特性が異なる光学素子を使用する。

ここで、３つの受光ユニット４１は、例えば、レンズまたは球面鏡のいずれかの一つを含むことができる。受光ユニット４１の形状は、例えば円形または正方形などを含むことができるが、集光作用を有し、検出対象５０を通過した散乱ビームｃを平行ビームｄに変換させるものであれば、受光ユニット４１の種類と形状について限定しない。

本実施例では、３つの受光ユニット４１が設けられる。しかし、３つに限定されない。各受光ユニット４１の受光特性は同じであってもよく、異なってもよい。または、各受光ユニット４１に異なる光学素子（図示せず）を設置して、異なる受光特性を得ることができる。

例示的に、３つの受光ユニット４１のうちの少なくとも２つの受光ユニットは異なる光学設計を使用することができる。例えば、異なる穴径のレンズを設置し、及び、異なる絞りを組み合わせて、異なる受光角度を実現したり、及び／または、異なる偏光検出シートを用いて、異なる偏光特性の選択を実現するか、及び／または、異なる波長フィルタを用いて、異なる波長の選択を実現する。

具体的には、第１の反射ビームｂが検出対象５０の表面に散乱されて角度が異なる散乱ビームｃを形成する。前記散乱ビームｃは、異なる受光特性を有する複数の受光ユニット４１によって受信される。本技術案において、異なる光学設計の受光ユニット４１を利用することで、第１の反射モジュールが一回り回転されるときに、異なる光学設計の受光ユニットが、角度が異なるか、または偏光特性が異なるか、波長が異なる散乱信号を収集することができるので、異なる欠陥を検出こなせることができ、検出効率を高める同時に検出品質を向上させる。

前記の技術案に基づいて、選択的に、図９は、本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。図９に示すように、表面検出装置は、放物面鏡７１（図面には放物面鏡の微小な部分を示す）と光電検出器６０をさらに含む。第１の反射モジュール２０、受光モジュール４０、放物面鏡７１と光電検出器６０は、光伝播経路に沿って順番に配列される。放物面鏡７１の対称軸は、第１回転軸Ｚと平行になり、光電検出器６０の感光面は放物面鏡７１の焦点に設けされることによって、位置が異なる平行ビームｄが放物面鏡７１を通過して光電検出器６０に集光されて、散乱ビームｃを効率的かつ全面的に検出することを実現する。

前記の技術案に基づいて、選択的に、図１０は、本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である（回転機構が省略され）。放物面鏡７１の対称軸は、第１回転軸Ｚと重合され、光電検出器６０の感光面は放物面鏡７１の焦点に位置され、光電検出器６０の感光面は放物面鏡７１の対称軸と垂直になる。

ここで、回転機構１０が回転されるとき、反射ビームｂが検出対象５０の表面に一つの円弧のスキャンを実現することができる。しかし、反射ビームｂが検出対象５０の表面にスキャン完成したスキャン円弧の位置が異なるため、スキャン完成後に形成された散乱ビームｃが受光モジュール４０を通過して平行ビームｄに変換された後、次に放物面鏡７１を通過して集光された後、異なる角度で光電検出器６０に入射される。光電検出器６０の感光特性は、一般的に光の入射角の影響を受けるので、システム誤差を招来する。これらの誤差を避けるために、本発明の実施例は、放物面鏡７１を調節することにより、スキャン円弧の位置が異なるとしても、スキャン完成後に形成され散乱ビームｃが受光モジュール４０を通過して平行ビームｄに変換された後、放物面鏡７１を通過して、同じ入射角で光電検出器６０の感光面に入射されるようにする。

具体的には、放物面鏡７１の対称軸は、第１回転軸Ｚと重合され、光電検出器６０の感光面は放物面鏡７１の焦点に位置し、光電検出器６０の感光面は放物面鏡７１の対称軸と垂直になる。これにより、スキャン円弧の位置が異なるとしても、スキャンした後に形成され散乱ビームｃが受光モジュール４０を通過して平行ビームｄに変換された後放物面鏡７１を通過して、同じ入射角で光電検出器６０の感光面に入射される。本技術案において、放物面鏡７１を設置し、放物面鏡７１の対称軸と第１回転軸Ｚが重合して、光電検出器６０の感光面が放物面鏡７１の焦点に位置され、光電検出器６０の感光面が放物面鏡７１の対称軸と垂直なるようにすることで、システム誤差を除去し、誤差を減らし、検出の品質を向上させることができる。

選択的に、図１１は、本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。図１０に示すように、表面検出装置は、第２の反射モジュール７２と光電検出器６０をさらに含む。第２の反射モジュール７２と光電検出器６０は、すべて回転機構１０内に固定されて設けられる。第１の反射モジュール２０、受光モジュール４０、第２の反射モジュール７２と光電検出器６０は、光伝播経路に沿って順番に配列される。第２の反射モジュール７２は、平行ビームｄを光電検出器６０に反射させる。

本発明の実施例は、第２の反射モジュール７２を用いて、スキャン円弧の位置が異なるとしても、スキャン後に形成された散乱ビームｃが受光モジュール４０を通過して、平行ビームｄに変換された後、第２の反射モジュール７２を通過して、すべて同じ入射角で光電検出器６０の感光面に進入されるので、検出品質を向上させることができる。前記の技術案に基づいて、選択的に、継続して図９と図１１を参照すると、表面検出装置は、放射モジュール８０をさらに含む。放射モジュール８０は、光伝播経路に配置される。放射モジュール８０は、検出ビームａを放出する。本発明の第２の反射モジュールは、反射鏡であることができる。

ここで、放射モジュール８０は、例えば、半導体レーザー、ファイバーレーザー、固体レーザーまたはガスレーザーなどのいずれかの一つを含むことができる。放射モジュール８０は、例えば、レーザービームまたは連続波長のビームを放出することができる。検出対象５０の表面の欠陥を検出することができるものであれば、本実施例はこれに対して限定しない。

選択的に、表面検出装置は、第３の反射モジュール９０をさらに含む。第３の反射モジュール９０は、光伝播経路に配置されて放射モジュール８０から放出された検出ビームａを鉛直部１１１を通過して第１の反射モジュール２０に反射されるようにする。光伝播経路に第３の反射モジュール９０を設けることにより、放射モジュール８０の位置の適用性を増加することができる。

前記の技術案に基づいて、選択的に、継続して図１を参照すると、作業台１００をさらに含む。検出対象５０は、作業台１００に置かれ、部品台１００は、第１の方向Ｘに沿って移動される。ここで、第１の反射ビームｂが検出対象５０の表面に反射して完成されたのは、第２の方向Ｙのスキャンである。第１の方向Ｘと第２の方向Ｙを交差する。

具体的には、入射された検出ビームａが回転される第１の反射モジュール２０によって反射される反射ビームｂは、検出対象５０の表面に１つのスキャン円弧を形成する。前記スキャン円弧の方向は、第２の方向Ｙである。同時に、作業台１００に置かれた検出対象５０は、第１の方向Ｘに沿って移動される。このように繰り返すことにより、検出対象５０の全領域のスキャン検出を完成することができる。または、入射された検出ビームａが回転される第１の反射モジュール２０によって反射される反射ビームｂは、検出対象５０の表面で第２の方向Ｙのいずれかの一つの円弧スキャンを完成した後、作業台１００が第１の方向Ｘに沿って次の一列スキャン位置にステップされる。このように繰り返すことにより、検出対象５０の全領域のスキャン検出を完成することができる。

本技術案において、反射ビームが検出対象の表面に反射されて第２の方向のいずれかの一つの円弧スキャンを完成した後、または完成するときに、作業台を第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動するように制御して、検出対象の全体領域のスキャン検出を完成することができる。

同一の発明思想に基づいて、本発明の実施例は、表面検出方法をさらに提供する。前記表面検出方法は、前記表面検出装置に基づいて実現される。図１１は、本発明の実施例による表面検出方法のフローチャートである。図１１に示すように、前記表面検出方法は、第１の反射モジュールを制御して、鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、傾斜部を通過して検出対象の表面に入射させるステップＳ１１、及び、受光モジュールを用いて、反射ビームが検出対象の表面によって散乱された後形成された散乱ビームを平行ビームに変換させた後、放出させるステップＳ１２、を含む。

本実施例の技術案において、第１の反射モジュールと受光モジュールとを第１回転軸を中心に回転する回転機構に固定し、スキャンしたときに、第１の反射モジュールと受光モジュールが回転機構と一緒に第１回転軸を中心に回転し、第１の反射モジュールによって反射された入射ライトスポットが検出対象の表面に１つのスキャン円弧を形成し、さらに回転機構の高速回転と組み合わせることで、検出対象の表面に対するして高周波スキャンを実現して、検出効率を高める効果を得る。

前記の技術案に基づいて、選択的に、ステップＳ１１を行った後、作業台を制御して、第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動させるステップをさらに含み、または、
ステップＳ１２を行うとき、
作業台を制御して、第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動させるステップをさらに含む。

ここで、前記反射ビームが前記検出対象の表面に反射されて完成されたのは、第２の方向のスキャンであり、前記第１の方向と前記第２の方向は交差する。

本技術案において、反射ビームが検出対象の表面に反射されて第２の方向のスキャンが完了した後、または完成するとき、作業台を第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動するように制御して、検出対象の全体領域のスキャン検出を完成することができる。

図１３は、本発明の実施形態による又一つの第１の反射モジュールの構造例示図であり、図１４は、本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の底面から見た構造例示図である。図６、図１３及び図１４に示したように、前記表面検出装置は、回転機構１０と、光伝播経路に沿って順番に配列される第１の反射モジュール２０、集光モジュール３０と受光モジュール４０を含む。第１の反射モジュール２０、集光モジュール３０と受光モジュール４０は、回転機構１０内に固定される。回転機構１０内には、貫通孔１１が設けられる。貫通孔１１は、一つの鉛直部１１１と、複数の傾斜部１１２を含む。第１の反射モジュール２０は、順番に隣接して設けられる複数の反射鏡２１を含む。集光モジュール３０は、複数の集光ユニット３１を含む。受光モジュール４０は、複数の受光ユニット４１を含む。反射鏡２１、傾斜部１１２、集光ユニット３１と受光ユニット４１の個数が同じであり、互いに一対一に対応するように設けられる。第１の反射モジュール２０は、貫通孔１１の鉛直部１１１内に設けられる。第１の反射モジュール２０のそれぞれの反射鏡２１と検出対象５０が存在する平面との夾角は異なる。集光モジュール３０のそれぞれの集光ユニット３１は、前記集光ユニット３１に対応する傾斜部１１２内に設けられる。受光モジュール４０のそれぞれの受光ユニット４１の中心点は、第１回転軸Ｚとの距離が異なり、それぞれの受光ユニット４１の焦点と、これに対応する集光ユニット３１の焦点が重合される。回転機構１０は、第１回転軸Ｚを中心に回転される。第１回転軸Ｚは、鉛直部１１１の中心対称軸に平行になる。第１回転軸Ｚは、検出対象５０の表面が存在する平面に垂直され、第１の反射モジュール２０の検出対象５０の表面が存在する平面での投影と重なる。ここで、第１の反射モジュール２０は、その中の一つの反射鏡２１を用いて、鉛直部１１１に沿って入射された検出ビームａを反射ビームｂに反射させる。反射ビームｂは、前記反射鏡２１に対応する傾斜部１１２内の集光ユニット３１に集光された後、検出対象５０の表面に入射され、検出対象５０の表面で散乱された後形成された散乱ビームｃは、対応する受光ユニット４１によって平行ビームｄに変換された後、放出される。

ここで、第１の反射モジュール２０の形状は、角錐体または角錐台のいずれかの一つを含み、その横断面（検出対象５０が存在する平面と平行する方向）は、ポリゴンであり、例えば、四辺形である。対応するように第１の反射モジュール２０は、順番に隣接して設けられる４つの反射鏡２１を設ける（図１３を参照）。集光モジュール３０の集光ユニット３１は、例えば、レンズを含むことができるが、本実施例では、これに限定されない。受光モジュール４０の受光ユニット４１は、例えば、レンズまたは球面鏡のうち少なくとも一つを含むことができ、受光ユニット４１の形状は、例えば円形または正方形などであることができますが、反射ビームｂが検出対象５０の表面で散乱された後形成された散乱ビームｃが平行ビームｄに変換された後、放出されるのであれば、本実施例では、これに限定されない。

例示的に、第１の反射モジュール２０は、四角錐台である。図１３に示すように、対応的に、第１の反射モジュール２０は、順番に隣接して設けられる４つの反射鏡２１を備える。四角錐台の中心軸は第１回転軸Ｚと重合される。回転機構１０は、第１回転軸Ｚを中心に急速に回転して、第１の反射モジュール２０、集光モジュール３０と受光モジュール４０とを第１回転軸Ｚを中心に回転させ、つまり四角錐台をその中心軸を中心に急速に回転させるようにする。検出ビームａが貫通孔１１の鉛直部１１１に沿って、第１の反射モジュール２０のいずれかの一つの反射鏡２１に入射されたとき、前記反射鏡２１によって反射された後形成された反射ビームｂがこれに対応する集光ユニット３１によって検出対象５０の表面に集光されるスキャンポイントは、前記集光ユニット３１の焦点位置に配置される。すなわち、前記集光ユニット３１に対応する受光ユニット４１の焦点に位置されることで、検出ビームａが、それぞれの反射鏡２１と、これに対応する集光ユニット３１を経った後、検出対象５０の表面に入射したスキャンポイントは、前記反射鏡２１、集光ユニット３１に対応する受光ユニット４１に入射される相対位置とは固定されており、これはスキャンポイントに形成された散乱ビームｃが平行光ｄに変換されて検出を行って、検出精度を高める有利である。回転機構１０が回転することによって、検出ビームａが第１の反射モジュール２０のいずれかの一つの反射鏡２１を経るたびに、検出対象５０の表面に１つのスキャン円弧を形成する。回転機構１０が一回り回転されるとき、４つの円弧のスキャンを実現することができ、一つのスキャンユニットＡＡ（図４を参照）を形成し、検出対象５０の表面の高周波スキャンを実現し、スキャン効率を向上させる。

さらに、図１５は、本発明の実施形態による第１の反射モジュールの反射鏡と、検出対象が存在する平面との夾角が異なるときに、反射ビームが検出対象の表面に反射された位置の例示図である。図４、図１３及び図１５を参照すると、それぞれの反射鏡２１と検出対象５０が存在する平面との夾角が異なる。すなわち、反射鏡２１１／２１、反射鏡２１２／２１、反射鏡２１３／２１は、反射鏡２１４／２１と検出対象５０が存在する平面との夾角は、それぞれθ_１、θ_２、θ_３及びθ_４である。検出ビームａが、それぞれの反射鏡２１によって反射され、これに対応する集光ユニット３１によって検出対象５０の表面に集光されるスキャンポイントの位置が異なる。つまり、検出対象５０の表面に形成された異なるスキャンポイントは、それぞれＱ_１、Ｑ_２、Ｑ_３及びＱ_４である。したがって、回転機構１０が一回り回転されるとき、検出対象５０が移動していない前提で、４つのスキャン円弧のスキャンを実現することにより、検出対象５０の移動速度の制限や移動する実際の速度と予想速度との間の差によってスキャン速度や精度に影響を与えることを避けることができ、スキャンの効果と精度を向上させることができる。

ただし、第１の反射モジュール２０の形状は、前記実例に限定されず、第１の反射モジュール２０の断面は、四辺形を含めることができますが、これに限定されず、当業者は、製品の必要に応じて、第１の反射モジュール２０の形状を選択することができ、断面の辺数を設定することができ、本発明は、具体的に限定しない。図３と図４には、第１の反射モジュール２０の形状が角錐台であり、第１の反射モジュール２０の横断面が四角形であることだけを例示的に説明した。

まとめると、本発明は、第１の反射モジュールと受光モジュールが第１回転軸を中心に回転する回転機構に固定され、第１の反射モジュールが検出対象が存在する平面との夾角が異なる複数の反射鏡を含むことにより、検出ビームが検出対象の表面に入射されるスキャンポイントの位置が異なる。したがって、回転機構が一回り回転されるとき、検出対象が移動していない前提で、複数のスキャン円弧のスキャンを実現することができて、検出対象の移動速度の制限または移動される実際速度と予想速度の間に差が存在することによりスキャン速度や精度に影響を与えることを避けることができ、スキャン効率と精度を向上させることができる。また、傾斜部内に集光モジュールを設置して、集光モジュールと受光モジュールの焦点が重合されることにより、第１回転軸から離脱された検出ビームが第１の反射モジュールによって反射された反射ビームが検出対象の表面に集光されるスキャンポイントと受光モジュールの相対位置が変わらない。すなわち、前記スキャンポイントは、前記重合された焦点に位置することで、受光モジュールによって形成された平行ビームが検出されるのに便利であり、検出結果の正確性を高める。

前記の技術案に基づいて、選択的に、継続して図４、図１３、図１４及び図１５を参照すると、第１の反射モジュール２０は、第１の反射鏡２１１／２１及び第２の反射鏡２１２／２１を含む。受光モジュール４０は、第１の受光ユニット４１１／４１及び第２の受光ユニット４１２／４１を含む。第１の反射鏡２１１／２１と第１の受光ユニット４１１／４１は、対応するように設けられる。第１の受光ユニット４１１／４１は、第１の散乱ビームｃ_１を平行ビームｄに変換させた後、放出する。第１の散乱ビームｃ_１は、第１の反射鏡２１１／２１の反射ビームｂが集光モジュール３０によって集光された後、検出対象５０の表面で散乱された後形成された散乱ビームである。第２の反射鏡２１２／２１と第２の受光ユニット４１２／４１は、対応するように設けられる。第２の受光ユニット４１２／４１は、第２の散乱ビームｃ_２を平行ビームに変換させた後に放出する。第２の散乱ビームｃ_２は、第２の反射鏡２１２／２１の反射ビームｂが集光モジュール３０によって集光された後、検出対象５０の表面で散乱された後形成された散乱ビームである。第１の反射鏡２１１／２１と検出対象５０が存在する平面との夾角θ_１は、第２の反射鏡２１２／２１と検出対象５０が存在する平面との夾角θ_２よりも小さい。第１の受光ユニット４１１／４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離は、第２の受光ユニット４１２／４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離よりも大きい。

具体的には、反射鏡２１と検出対象５０が存在する平面との夾角が異なることにより、検出対象５０の表面に入射されたスキャンライトスポットが検出対象５０の表面上の位置が異なり、これにより受光ユニット４１の位置を確定する。すなわち、反射鏡２１と検出対象５０が存在する平面との夾角が大きいほど、それに対応する受光ユニット４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離が小さい。本実施例は、第１の反射モジュール２０が第１の反射鏡２１１／２１及び第２の反射鏡２１２／２１を含み、対応的に、受光モジュール４０が第１受光ユニット４１１／４１及び第２の受光ユニット４１２／４１を含み、反射鏡２１と検出対象５０が存在する平面との夾角が大きいほど、これに対応する受光ユニット４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離が小さいので、検出ビームａが検出対象５０の表面に入射されるスキャンポイントの位置が異なる。したがって、回転機構１０が一回り回転されるとき、検出対象５０が移動していない前提で、複数のスキャン円弧のスキャンを実現することができ、検出対象５０の移動速度の制限または移動する実際の速度と予想速度の間に差が存在することによりスキャン速度や精度影響を与えることを避けることができ、スキャン効率と精度を向上させることができる。

選択的に、継続して図４、図１３、図１４及び図１５を参照すると、第１の反射モジュール２０は、順番に隣接して設けられる第１の反射鏡２１ないし第ｎ個の反射鏡２１を含む。第１の反射鏡２１と検出対象５０が存在する平面との夾角ないし第ｎ個の反射鏡２１と検出対象５０が存在する平面との夾角は、それぞれθ_１、θ_２．．．．．．θ_ｎ－１及びθ_ｎである。受光モジュール４０は、順番に設けられる第１の受光ユニット４１ないし第ｎ個の受光ユニット４１を含む。第ｉ個の反射鏡２１と第ｉ個の受光ユニット４１は、対応するように設けられる。ｉは１より大きいか同じであり且つｎより小さいか同じである。第１の受光ユニット４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離ないし第ｎ個の受光ユニット４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離は、それぞれＬ_１、Ｌ_２．．．．．．Ｌ_ｎ－１及びＬ_ｎである。ここで、θ_１＜θ_２＜．．．．．．θ_ｎ－１＜θ_ｎであり、Ｌ_１＞Ｌ_２＞．．．．．．Ｌ_ｎ－１＞Ｌ_ｎである。

ただし、実際に設置する過程では、それぞれの受光ユニット４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離は、反射ミラー２１と検出対象５０が存在する平面との夾角の変化に応じて設置され、受光ユニット４１に対応する反射鏡２１を経た反射ビームｂが検出対象５０の表面に入射されるスキャンポイントが対応する受光ユニット４１の焦点に位置するのであれば、本実施例は、具体的に限定しない。そして、スキャンポイントの散乱ビームｃを平行ビームｄに変換させて放出することができるのであれば、本実施例は、具体的に限定しない。選択的に、集光モジュール３０の集光ユニット３１が異なる集光パラメータに配置され、集光ユニット３１に対応する受光ユニット４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離がそれぞれ異なることができる。本発明は、これに対して、具体的に限定しない。

選択的に、それぞれの受光ユニット４１の受光特性は、同じまたは異なることができ、または、それぞれの受光ユニット４１に異なる光学素子（図示せず）を設置し、異なる受光特性を得ることができる。例示的に、受光ユニット４１のうちの少なくとも２つの受光ユニットは異なる光学設計を使用することができる。例えば、異なる穴径のレンズを設置し、及び、異なる絞りを組み合わせて、異なる受光角度を実現したり、及び／または異なる偏光検出シートを用いて、異なる偏光特性を選択するか、及び／または、異なる波長フィルタを用いて、異なる波長の選択を実現することができる。第１の反射モジュール２０が一回り回転されるとき、異なる光学設計の受光ユニットは、異なる角度、異なる偏光特性または異なる波長の散乱信号を収集することができるので、異なる欠陥を検出こなせることができ、検出効率を高めると同時に、検出品質を向上させることができる。

前記の技術案に基づいて、選択的に、継続して図４、図１４及び図１５を参照すると、Ｌ_ｉ－Ｌ_ｉ－１＝Ｋであり、ここでＫは固定値である。

本実施例において、隣接する２つの受光ユニット４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離は徐々に増加または減少されるので、検出対象５０の表面に入射されたスキャン円弧が検出対象５０の表面での位置の間の距離が同じであるようにする。つまり、図７を参照すると、任意の２つのスキャン円弧の間の距離はβである。例示的に、図５を参照すると、Ｌ_４－Ｌ_３＝Ｋ、Ｌ_３－Ｌ_２＝Ｋ、Ｌ_２－Ｌ_１＝Ｋであり、ここで、Ｌ_１は、第１の受光ユニット４１１／４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離であり、Ｌ_２は、第２の受光ユニット４１２／４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離であり、Ｌ_３は、第３の受光ユニット４１３／４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離であり、Ｌ_４は、第４の受光ユニット４１４／４１の中心点から第１回転軸Ｚまでの距離である。本技術案は、検出対象５０の表面の均一なスキャンを実現することができるので、精度を高め、検出品質を向上させることができる。

図１６は、本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。前記の技術案に基づいて、選択的に、図１６を参照すると、表面検出装置は、放物面鏡７１と光電検出器６０を含む。第１の反射モジュール２０、集光モジュール３０、受光モジュール４０、放物面鏡７１と光電検出器６０は、光伝播経路に沿って順番に配列される。放物面鏡７１の対称軸と第１回転軸Ｚは平行し、光電検出器６０の感光面は放物面鏡７１の焦点に設けられる。これにより、位置が異なる平行ビームｄが放物面鏡７１を通過して、光電検出器６０に集中されることができるので、散乱ビームｃの高効率的で、全面的な検出を実現することができる。

前記の技術案に基づいて、選択的に、継続して図１０を参照すると、放物面鏡７１の対称軸と第１回転軸Ｚが重合される。光電検出器６０の感光面は放物面鏡７１の焦点に位置し、光電検出器６０の感光面は放物面鏡７１の対称軸と垂直になる。

ここで、回転機構１０が回転されるとき、反射ビームｂが検出対象５０の表面に対して複数の円弧のスキャンを実現することができる。しかし、反射ビームｂが検出対象５０の表面でスキャンを完成されたスキャン円弧の位置は異なり、スキャン完成後に形成された散乱ビームｃが受光モジュール４０を通過して平行ビームｄに変換して、放物面鏡７１を通過して集中した後、異なる角度で光電検出器６０に入射される。光電検出器６０の感光特性は、一般的に光線の入射角度の影響を受けるので、システム誤差を招来する。これらの誤差を避けるために、本発明の実施例は、放物面鏡７１を調節することにより、スキャン円弧の位置が異なるとしても、スキャンされた後形成された散乱ビームｃは、受光モジュール４０を通過して、平行ビームｄに変換して、放物面鏡７１を経た後、同じ入射角道路光電検出器６０の感光面に入射されるようにすることができる。

具体的には、放物面鏡７１の対称軸は第１回転軸Ｚと重合され、光電検出器６０の感光面が放物面鏡７１の焦点に位置し、光電検出器６０の感光面は放物面鏡７１の対称軸と垂直になる。したがって、スキャン円弧の位置が異なるとしても、スキャンされた後形成された散乱ビームｃは、受光モジュール４０を通過して、平行ビームｄに変換されて、放物面鏡７１を経た後、同じ入射角道路光電検出器６０の感光面に入射される。本技術案において、放物面鏡７１を設置し、放物面鏡７１の対称軸が第１回転軸Ｚと重合され、光電検出器６０の感光面が放物面鏡７１の焦点に位置し、光電検出器６０の感光面が放物面鏡７１の対称軸と垂直れることにより、システム誤差を除去し、誤差を減らし、検出の品質を向上させることができる。

図１７は、本発明の実施形態による又一つの表面検出装置の構造例示図である。前記の技術案に基づいて、選択的に、図１７を参照すると、表面検出装置は、第２の反射モジュール７２と光電検出器６０をさらに含む。第２の反射モジュール７２と光電検出器６０は、回転機構１０内に固定される。第１の反射モジュール２０、集光モジュール３０、受光モジュール４０、第２の反射モジュール７２と光電検出器６０は、光伝播経路に沿って順番に配列される。第２の反射モジュール７２は、平行ビームｄを光電検出器６０に反射させる。第２の反射モジュール７２と光電検出器６０のそれぞれは、複数の第２の反射ユニットと、複数の光電検出器を含み、第２の反射ユニットと光電検出器の個数は傾斜部、反射鏡、集光ユニット及び受光ユニットの個数と同じで、互いに一対一に対応するように設けられる。

本発明の実施例は、第２の反射モジュール７２を用いて、スキャン円弧の位置が異なるとしても、スキャンされた後形成された散乱ビームｃが対応するように設けられる受光モジュール４０を通過して、平行ビームｄに変換された後、対応される第２の反射モジュール７２を通過して、すべて同じ入射角で光電検出器６０の感光面に入射されることによって、検出品質を向上させることができる。

前記の技術案に基づいて、選択的に、継続して図６を参照すると、表面検出装置は、作業台１００をさらに含む。検出対象５０は、作業台１００に置かれ、作業台１００は、第１の方向Ｘに沿って移動される。ここで、反射ビームｂが検出対象５０の表面に入射されて完成されたのは、第２の方向Ｙのスキャンであり、第１の方向Ｘと第２の方向Ｙが交差する。

具体的には、入射された検出ビームａが回転される第１の反射モジュール２０のそれぞれの反射鏡２１を経た後生成された反射ビームｂは、集光モジュール３０を通過して、検出対象５０の表面に集中して、複数のスキャン円弧を形成する。これらのスキャン円弧の方向は、第２の方向Ｙである。第１の反射モジュール２０が一回り回転して、複数の円弧のスキャンを実現した後、作業台１００に置かれた検出対象５０は、第１の方向Ｘに沿って移動される。このように繰り返すことにより、検出対象５０の全領域に対してスキャン検出を完成することができる。本願は回転機構１０が一回り回転されるとき、検出対象５０が移動せず、回転機構１０が一回り回転した後、検出対象５０をプリセット位置にステップする。つまり、検出対象５０が移動していなくても、複数のスキャン円弧のスキャンを実現することができ、検出対象５０の移動速度の制限や移動する実際の速度と予想速度の間に差が存在することによりスキャン速度または精度影響を与えることを避けることができ、スキャンの効果と精度を向上させることができる。

同一の発明思想に基づいて、本発明の実施例は、又一つの表面検出方法を提供する。前記表面検出方法は、前記表面検出装置に基づいて実現される。図１８は、本発明の実施形態による表面検出方法のフローチャートである。図１８に示したように、前記表面検出方法は、第１の反射モジュールを制御して、鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、傾斜部の集光モジュールを通過して検出対象の表面に入射させるステップＳ２１、及び、受光モジュールを用いて、前記反射ビームが検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームを平行ビームに変換させて放出させるステップＳ２２、を含む。

本発明は、第１の反射モジュール、集光モジュール及び受光モジュールを第１回転軸を中心に回転する回転機構に固定し、第１の反射モジュールが検出対象が存在する平面との夾角が異なる複数の反射鏡を含むことにより、検出ビームが検出対象の表面に入射されたスキャンポイントの位置が異なる。したがって、回転機構が一回り回転されるとき、検出対象が移動していない前提で、複数のスキャン円弧のスキャンを実現することができ、検出対象の移動速度の制限や移動する実際の速度と予想速度の間に差が存在することによりスキャン速度や精度に影響を与えることを避けることができ、スキャン効率と精度を向上させることができる。また、傾斜部内に集光モジュールを設けて集光モジュールと受光モジュールの焦点が重合させることにより、第１回転軸から離脱する検出ビームが第１の反射モジュールによって反射された反射ビームが検出対象の表面に集中しているスキャンポイントと受光モジュールとの相対的な位置が変わらないようにする。すなわち、前記スキャンポイントが前記重合された焦点に位置することにより、受光モジュールを通過して形成された平行ビームの検出が便利であり、検出結果の精度を高めることができる。

図１９は、本発明の実施形態による又一つの表面検出方法のフローチャートである。選択的に、第１の反射モジュールは、第１の反射鏡と第２の反射鏡を含む。受光モジュールは、第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを含む。第１の反射鏡と第１の受光ユニットは、対応するように設けられる。第２の反射ミラーと第２の受光ユニットは、対応するように設けられる。第１の反射鏡と検出対象が存在する平面との夾角は、第２の反射鏡と検出対象が存在する平面との夾角よりも小さい。第１の受光ユニットの中心点から第１回転軸までの距離は、第２の受光ユニットの中心点から第１回転軸までの距離よりも大きい。

図１９を参照すると、表面検出方法は、
第１の反射鏡を制御して、鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、前記第１の反射鏡に対応するように設けられる傾斜部内の集光ユニットによって集光させた後、検出対象の表面に入射させ、第１の散乱ビームを形成するステップＳ２１１、第１の受光ユニットを用いて、第１の散乱ビームを平行ビームに変換させて放出させるステップＳ２１２、第２の反射鏡を制御して、鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、第２の反射鏡に対応するように設けられる傾斜部内の集光ユニットによって集光させた後、前記検出対象の表面に入射させ、第２の散乱ビームを形成するステップＳ２１３、第２の受光ユニットを用いて、第２の散乱ビームを平行ビームに変換させて放出させるステップＳ２１４、及び、作業台を制御して、第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動させるステップＳ２１５、を含む。

ここで、反射ビームが検出対象の表面に反射して完成されたのは、第２の方向のスキャンであり、第１の方向と第２の方向は交差する。

本願は、回転機構が一回り回転されるとき、検出対象が移動していなくても、複数のスキャン円弧のスキャンを実現することができて、検出対象の移動速度の制限や移動する実際の速度と予想速度の間に差が存在することにより、スキャン速度や精度影響を与えることを避けることができ、スキャンの効果と精度を向上させることができる。

注意すべきは、前記の内容は、本発明の好適な実施例と使用されている技術の原理である。当業者が理解することができるのは、本発明は、前記特定の実施例に限定されず、当業者にとって、本発明の保護範囲を逸脱しないように自明の変更、再調整、交換を行うことができる。したがって、たとえ前記実施例は、本発明について詳細に説明しているが、本発明は、前記実施例のみに限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない状況で、又一つの等価の実施例を含むことができ、本発明の範囲は、添付されている特許請求の範囲によって決定される。

１０ 回転機構
１１ 貫通孔
２０ 第１の反射モジュール
２１ 反射鏡
３０ 集光モジュール
３１ 集光ユニット
４０ 受光モジュール
４１ 受光ユニット
５０ 検出対象
６０ 光電検出器
７１ 放物面鏡
８０ 放射モジュール
９０ 第３の反射モジュール
１００ 作業台
１１１ 鉛直部
１１２ 傾斜部
２００ 本体
２１０ シリコンウェハ
２２０ 部品台
２３０ 放射ユニット
２４０ 光電検出器

Claims (19)

1. 回転機構と、光伝播経路に沿って順番に配列される第１の反射モジュールと受光モジュールを含み、前記第１の反射モジュールと前記受光モジュールは、前記回転機構内に固定され、
   前記回転機構には、鉛直部と傾斜部を含む貫通孔が設けられ、前記第１の反射モジュールは、前記鉛直部内に設けられ、前記回転機構は、第１回転軸を中心に回転され、前記第１回転軸は、前記鉛直部の中心対称軸と平行になり、前記第１回転軸は、検出対象の表面が存在する平面と垂直され、且つ前記第１の反射モジュールの前記検出対象の表面が存在する平面での投影と重なっており、
   前記第１の反射モジュールは、前記鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射した後、前記傾斜部を通過して前記検出対象の表面に入射させ、
   前記受光モジュールは、前記反射ビームが前記検出対象の表面で散乱した後形成された散乱ビームを平行ビームに変換して放出させることを特徴とする表面検出装置。
2. 集光モジュールをさらに含み、前記集光モジュールは、前記傾斜部に設けられ、前記第１の反射モジュール、前記集光モジュール及び前記受光モジュールは、光伝播経路に沿って順番に配列され、
   前記集光モジュールの焦点は前記受光モジュールの焦点と重合され、前記焦点は、前記検出対象の表面のスキャンポイントに対応することを特徴とする請求項１に記載の表面検出装置。
3. 前記第１の反射モジュールの形状は、角錐体または角錐台のいずれかの一つを含み、前記第１の反射モジュールの中心軸は前記第１回転軸と平行になり、前記第１の反射モジュールは、順番に隣接して設けられる複数の外側壁を備え、前記第１の反射モジュールの少なくとも一部の外側壁に反射鏡が設けられ、前記反射鏡は、前記検出ビームを反射させることを特徴とする請求項１に記載の表面検出装置。
4. 前記受光モジュールは、複数の受光ユニットを含むことを特徴とする請求項３に記載の表面検出装置。
5. 前記第１の反射モジュールの全周の外側壁には、前記反射鏡が連続的に配置され、前記貫通孔は、一つの前記鉛直部と複数の前記傾斜部を含み、前記受光ユニットと前記傾斜部は、一対一に対応するように設けられることを特徴とする請求項４に記載の表面検出装置。
6. 前記複数の受光ユニットのうちの少なくとも２つの受光ユニットは、光学特性が異なる光学素子を使用し、前記光学特性が異なる光学素子は、異なるレンズまたは異なる球面鏡を含むことを特徴とする請求項４に記載の表面検出装置。
7. 前記集光モジュールは、前記回転機構内に固定され、
   前記貫通孔は、一つの鉛直部と複数の傾斜部を含み、
   前記第１の反射モジュールは、順番に隣接して設けられる複数の反射鏡を含み、それぞれの前記反射鏡と検出対象が存在する平面との夾角が異なるし、
   前記集光モジュールは、複数の集光ユニットを含み、
   前記受光モジュールは、複数の受光ユニットを含み、
   前記傾斜部、前記反射鏡、前記集光ユニット及び前記受光ユニットの個数は同一であり、互いに一対一に対応するように設けられ、
   前記集光モジュールのそれぞれの集光ユニットは、前記集光ユニットに対応する傾斜部内に設けられ、前記受光モジュールのそれぞれの受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離が異なり、それぞれの前記受光ユニットの焦点は、対応する前記集光ユニットの焦点と重合され、
   ここで、前記第１の反射モジュールは、そのうちの一つの反射鏡を用いて前記鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射し、前記反射ビームは、前記反射鏡に対応する傾斜部内の集光ユニットによって集光された後、前記検出対象の表面に入射され、前記検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームは、対応する受光ユニットによって平行ビームに変換された後、放出されることを特徴とする請求項２に記載の表面検出装置。
8. 前記第１の反射モジュールは、第１の反射鏡と第２の反射鏡を含み、前記受光モジュールは、第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを含み、
   前記第１の反射鏡と前記第１の受光ユニットは、対応するように設けられ、前記第１の受光ユニットは、第１の散乱ビームを平行ビームに変換した後放出し、前記第１の散乱ビームは、前記第１の反射鏡の反射ビームが前記第１の反射鏡に対応する集光ユニットによって集光された後前記検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームであり、
   前記第２の反射鏡と前記第２の受光ユニットは、対応するように設けられ、前記第２の受光ユニットは、第２の散乱ビームを平行ビームに変換した後放出し、前記第２の散乱ビームは、前記第２の反射鏡の反射ビームが前記第２の反射鏡に対応する集光ユニットによって集光された後前記検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームであり、
   前記第１の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角は、前記第２の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角よりも小さく、前記第１の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離は、前記第２の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の表面検出装置。
9. 前記第１の反射モジュールは、順番に隣接して設けられる第１の反射鏡ないし第ｎ個の反射鏡を含み、前記第１の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角ないし第ｎ個の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角は、それぞれθ_１、θ_２．．．．．．θ_ｎ－１及びθ_ｎであり、
   前記受光モジュールは、順番に設けられる第１の受光ユニットないし第ｎ個の受光ユニットを含み、第ｉ個の反射鏡と第ｉ個の受光ユニットは対応するように設けられ、ｉは１より大きいか同じであり、且つｎより小さいか同じであり、前記第１の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離ないし第ｎ個の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離は、それぞれＬ_１、Ｌ_２．．．．．．Ｌ_ｎ－１及びＬ_ｎであり、
   ここで、θ_１＜θ_２＜．．．．．．θ_ｎ－１＜θ_ｎであり、Ｌ_１＞Ｌ_２＞．．．．．．Ｌ_ｎ－１＞Ｌ_ｎであることを特徴とする請求項７に記載の表面検出装置。
10. Ｌ_ｉ－Ｌ_ｉ－１＝Ｋであり、ここで、Ｋは固定値であることを特徴とする請求項９に記載の表面検出装置。
11. 放物面鏡と光電検出器をさらに含み、前記第１の反射モジュール、前記受光モジュール、前記放物面鏡及び前記光電検出器は、光伝播経路に沿って順番に配列され、前記放物面鏡の対称軸は、前記第１回転軸に平行し、前記光電検出器の感光面は、前記放物面鏡の焦点に設けられることを特徴とする請求項１または請求項７に記載の表面検出装置。
12. 前記放物面鏡の対称軸は前記第１回転軸と重合され、前記光電検出器の感光面は、前記放物面鏡の焦点に位置し、前記光電検出器の感光面は、前記放物面鏡の対称軸に垂直されることを特徴とする請求項１１に記載の表面検出装置。
13. 第２の反射モジュールと光電検出器をさらに含み、前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、前記回転機構内に固定され、前記第１の反射モジュール、前記受光モジュール、前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、光伝播経路に沿って順番に配列され、前記第２の反射モジュールは前記平行ビームを前記光電検出器に反射させることを特徴とする請求項１または請求項７に記載の表面検出装置。
14. 第２の反射モジュールと光電検出器をさらに含み、前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、前記回転機構内に固定され、前記第１の反射モジュール、前記受光モジュール、前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、光伝播経路に沿って順番に配列され、前記第２の反射モジュールは、前記平行ビームを前記光電検出器に反射させ、
    前記第２の反射モジュール及び前記光電検出器は、それぞれ複数の第２の反射ユニットと複数の光電検出器を含み、前記第２の反射ユニットと前記光電検出器の個数は、前記傾斜部と、前記反射鏡及び前記受光ユニットの個数と同じであり、互いに一対一に対応するように設けられることを特徴とする請求項７に記載の表面検出装置。
15. 作業台をさらに含み、
    前記検出対象が前記作業台に置かれ、前記作業台は、第１の方向に沿って移動し、
    ここで、前記反射ビームが前記検出対象の表面に反射して完成されたのは、第２の方向のスキャンであり、前記第１の方向と前記第２の方向は交差することを特徴とする請求項１または請求項７に記載の表面検出装置。
16. 請求項１ないし６、１１、１２、１３、１５のいずれか一項に記載の表面検出装置に基づいて実現される表面検出方法において、
    第１の反射モジュールを制御して、鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、傾斜部を通過して前記検出対象の表面に入射させるステップＳ１１、
    受光モジュールを用いて、前記反射ビームが検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームを平行ビームに変換させて放出させるステップＳ１２、を含むことを特徴とする表面検出方法。
17. 前記表面検出装置は、作業台をさらに含み、
    ステップＳ１１を行った後、前記作業台を制御して、第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動させるステップをさらに含み、または、
    ステップＳ１２を行うとき、
    前記作業台を制御して、第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動させるステップをさらに含み、ここで、前記反射ビームが前記検出対象の表面に反射されて完成されたのは、第２の方向のスキャンであり、前記第１の方向と前記第２の方向は交差することを特徴とする請求項１６に記載の表面検出方法。
18. 請求項６ないし１４のいずれか一項に記載の表面検出装置に基づいて実現される表面検出方法において、
    前記表面検出方法は、
    第１の反射モジュールを制御して、鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、傾斜部の集光モジュールを通過して検出対象の表面に入射させるステップＳ２１、
    受光モジュールを用いて、前記反射ビームが検出対象の表面で散乱された後形成された散乱ビームを平行ビームに変換させて放出させるステップＳ２２、を含むことを特徴とする表面検出方法。
19. 前記表面検出装置は、作業台をさらに含み、前記第１の反射モジュールは、第１の反射鏡と第２の反射鏡を含み、前記受光モジュールは、第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを含み、前記第１の反射鏡と前記第１の受光ユニットは、対応するように設けられ、前記第２の反射鏡と前記第２の受光ユニットは、対応するように設けられ、前記第１の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角は、前記第２の反射鏡と前記検出対象が存在する平面との夾角より小さく、前記第１の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離は、前記第２の受光ユニットの中心点から前記第１回転軸までの距離より大きく、
    前記表面検出方法は、
    第１の反射鏡を制御して、鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、前記第１の反射鏡に対応するように設けられる傾斜部内の集光ユニットによって集光させた後、検出対象の表面に入射させ、第１の散乱ビームを形成するステップＳ２１１、
    第１の受光ユニットを用いて、第１の散乱ビームを平行ビームに変換させて放出させるステップＳ２１２、
    第２の反射鏡を制御して、鉛直部に沿って入射された検出ビームを反射ビームに反射させた後、前記第２の反射鏡に対応するように設けられる傾斜部内の集光ユニットによって集光させた後、前記検出対象の表面に入射させ、第２の散乱ビームを形成するステップＳ２１３、
    第２の受光ユニットを用いて、第２の散乱ビームを平行ビームに変換させて放出させるステップＳ２１４、
    前記作業台を制御して、第１の方向に沿ってプリセット距離ほど移動させるステップＳ２１５、及び、
    を含み、
    ここで、前記反射ビームが前記検出対象の表面に反射して完成されたのは、第２の方向のスキャンであり、前記第１の方向と前記第２の方向は交差することを特徴とする請求項１８に記載の表面検出方法。

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