TWI697662B - 照明系統，具有照明系統之檢測工具，檢測物件之方法及操作照明系統之方法 - Google Patents

照明系統，具有照明系統之檢測工具，檢測物件之方法及操作照明系統之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI697662B
TWI697662B TW104135916A TW104135916A TWI697662B TW I697662 B TWI697662 B TW I697662B TW 104135916 A TW104135916 A TW 104135916A TW 104135916 A TW104135916 A TW 104135916A TW I697662 B TWI697662 B TW I697662B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light source
illumination
light
configurable area
beam path
Prior art date
Application number
TW104135916A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201627656A (zh
Inventor
菲利浦 克威柏格斯
葛里夫 喬漢 迪
保林 比賈可
可恩 古曼
Original Assignee
美商克萊譚克公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商克萊譚克公司 filed Critical 美商克萊譚克公司
Publication of TW201627656A publication Critical patent/TW201627656A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI697662B publication Critical patent/TWI697662B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G02B21/08—Condensers
    • G02B21/082—Condensers for incident illumination only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8812—Diffuse illumination, e.g. "sky"
    • G01N2021/8816—Diffuse illumination, e.g. "sky" by using multiple sources, e.g. LEDs

Abstract

本發明揭示一種照明系統、一種檢測工具及一種用於檢測一物件之方法。一可組態區域光源配置於一照明光束路徑之一照明光軸中，其中該可組態區域光源經組態使得可設定不同光束直徑。至少一照明透鏡定位於該照明光束路徑中以將一準直光束至少引導至該物件之一表面上之一視野上，其中該照明光束路徑之該照明光軸之一入射角之一值等於成像光束路徑之成像光軸之一反射角之一值。本發明容許在一照明系統中組合一廣角同軸照明及一準直同軸照明之功能性。

Description

照明系統，具有照明系統之檢測工具，檢測物件之方法及操作照明系統之方法 相關申請案之交叉參考
本申請案主張2014年10月31日申請之美國臨時申請案第62/073,393號之優先權，該案之全文以引用的方式併入本文中。
本發明係關於一種照明系統。
此外，本發明係關於一種具有一照明系統之檢測工具。
另外，本發明係關於一種操作一照明系統之方法。
日本專利申請案JP 2013-145123 A揭示一種具有同軸照明之廣角反射光學系統。該光學系統具有一相機，其用於在該相機之一區域感測器上形成待檢測之一物件之一影像。一分支光學元件佈置於一透鏡後方，此靠近待檢測之物件側。分支光學元件定位於光學系統之一光軸上。針對檢測物件之同軸照明提供一光源。來自光源之照明光通量從一方向進入分支光學元件，使得其與影像擷取光學系統之光軸交叉。
日本專利申請案JP2011-106912 A揭示一種使用同軸照明擷取具有待成像之一元件的一亮影像之成像照明裝置。使自一光源照射之照明光經由一擴散板入射於一半反射鏡(half mirror)。光之一部分被反 射且照明一基板。由基板反射之光之一部分通過半反射鏡且入射於一成像裝置之成像元件上。拍攝形成於基板上之圖案影像。將照明光完全反射至待照明之物件之一反射部件(鏡)固定於其中一成像物件(成像區域)之影像所通過之半反射鏡之部分外部及照明光之入射側。來自光源之照明光由半反射鏡反射且照射由此反射部件反射之基板。因此，可明亮地照明基板(待照明之物件)。
本發明之一目的係提供一種照明系統，其在一實體設置中實現不同照明狀況，且應即時選擇該等不同照明狀況。
上述目的係藉由用於準直照明之一照明系統達成。該照明系統包括： 一可組態區域光源，其配置於一照明光束路徑之一光軸中，其 中該區域光源經組態使得可設定不同光束直徑；一成像光束路徑之一光軸；及 至少一照明透鏡，其定位於該照明光束路徑中以將一準直光束引導至一物件之一表面上之至少一視野上，其中該照明光束路徑之該光軸之一入射角之一值等於該成像光束路徑之該光軸之一反射角之一值。
本發明之另一目的係提供一種檢測工具，其用一實體設置中之不同照明狀況實現對物件之檢測，且應針對待檢測之該物件即時選擇該等不同照明狀況。
上述目的係藉由一檢測工具解決，該檢測工具包括： 一相機，其配置於一成像光束路徑之一光軸中； 一成像透鏡，其定位於該成像光束路徑中以將一物件之一表面之至少一部分成像至該相機之一影像平面中； 一照明系統，其具有一可組態區域光源，其中該可組態區域光 源配置於一照明光束路徑之一光軸中，且該可組態區域光源經組態 使得可設定不同光束直徑；及 至少一照明透鏡，其定位於該照明光束路徑中以將一準直光束引導至該物件之該表面上之一視野上，其中該照明光束路徑之該光軸之一入射角之一值等於該成像光束路徑之該光軸之一反射角之一值。
本發明之一額外目的係提供一種用一實體設置中之不同照明狀況檢測一物件之方法，且應針對待檢測之該物件即時選擇該等不同照明狀況(寬光束同軸光及全部準直角度)。
上述目的係藉由一種用於檢測一物件之方法達成，其中該方法包括：a.經由一照明透鏡沿一照明光束路徑將來自一可組態區域光源之界定一光束張角之照明光引導至一物件之一表面上；b.沿一成像光束路徑引導來自該物件之該表面之反射光；c.用一成像透鏡將來自該物件之該表面之該反射光成像至一相機之一影像平面上；d.改變該照明光之直徑且藉此改變該光束之該張角；及e.重複步驟a至步驟d以分別用不同光束張角及準直角度即時產生該物件之該表面之一視野之影像。
本發明照明系統、本發明檢測工具及本發明方法之優點在於可即時選擇準直角度(例如，當不同連續相機影像期望不同準直角度時)。因在一實體設置中組合全部寬光束同軸光及全部準直角度而達成此。根據本發明，可在一照明系統中組合一廣角同軸照明及一準直同軸照明之功能性。代替使用一點光源，使用一區域光源，在其上可選擇或定址不同區域直徑。
例如，若用區域光源選擇一極小區域直徑，則照明相當於點光 源功能性。此導致一極窄光束及準直同軸照明。
假若選擇區域光源之完整區域，則此選擇相當於將來自一「廣角同軸照明」之「擴散區域光源」放置於一準直同軸照明之「點光源」之位置處。此設置之結果係一極寬光束同軸照明，此相當於來自一傳統「廣角同軸照明」之光，且例外之處在於現該光係透過照明透鏡投影。
假若使用在區域光源之完整區域直徑與極小區域直徑之間的區域光源之任何區域直徑，則準直光束張角之一變動係可行的。
本發明照明系統容許僅使用區域光源之外部直徑之一額外設置。此設置導致一近暗場同軸照明。
本發明照明系統之照明透鏡係一菲涅耳(Fresnel)透鏡。儘管根據一實施例，本發明之照明透鏡係一菲涅耳透鏡，然熟習此項技術者將明白，照明透鏡不限於一菲涅耳透鏡。
根據照明系統之一實施例，一光束分離器於照明光束路徑中定位於至少一照明透鏡之後。該光束分離器沿照明光束路徑之一經重定向光軸將來自區域光源之準直照明光(根據區域光源之經定址區域選擇之照明狀況)引導至物件之表面上。使用光束分離器，成像光束路徑之光軸之配置與照明光束路徑之經重定向光軸同軸。
熟習此項技術者顯而易見，可藉由將成像光束路徑及照明光束路徑交換至光束分離器之相對側而達成相同效應。此處，照明光束路徑直接通過光束分離器。現成像光束路徑由光束分離器折疊(反射)。
區域光源係複數個離散發光元件之一二維配置。根據一可能實施例，該等離散發光元件係發光二極體。該複數個發光元件之該二維配置係一矩陣配置，其中該等發光元件可由指派給可組態區域光源之一控制及驅動裝置個別地定址。用該控制及驅動裝置，可定址該等發光元件使得該區域光源上之同心幾何形狀發射光。可組態區域光源之 另一可能實施例包括：至少一均勻發光元件；及至少一個可組態快門元件，其於照明光束路徑中配置於該至少一均勻發光元件之下游。一可組態快門元件之一可能係覆蓋該光源之一LCD螢幕。LCD像素用於阻擋光。LCD螢幕之較精細間距容許投影圖案中之更大靈活性。根據另一實施例，可組態區域光源包括一單一發光元件，其提供一均勻區域發光。該LCD螢幕定位在該單一發光元件前面。該LCD螢幕包括複數個個別像素，其等配置成一二維配置。該等個別像素可定址以改變各個別像素之一透射率值。
另一可能在於，可組態區域光源在一載體上組態為呈同心幾何形狀之形式之一發光元件配置。
同心幾何形狀(可定址或已配置)之一理想解決方案係同心圓。同心幾何形狀之另一可能係複數個同心矩形。此配置將為最簡單解決方案(例如，LED定位)，但相對於水平/垂直方向，對於矩形之對角線方向的準直角度係不同的。一良好折衷可為使用同心六邊形，此可例如藉由發光元件之一交錯網格(LED網格)實現。
然而，區域光源之設計事實上可使得可投影任何圖案。此將導致光束具有對應於該圖案之一光束張角。應瞭解，區域光源之組態不限於同心幾何形狀。熟習此項技術者應瞭解，區域光源之投影圖案不限於同心幾何形狀。根據本發明，可投影任何圖案。個別發光元件可藉由一電腦或一控制及驅動裝置定址使得達成所要圖案。根據本發明之另一實施例，覆蓋單一區域光源之一LCD螢幕之像素係個別地定址(經定址LCD像素阻擋來自區域光源之光)，使得可投影任何所要圖案。
一額外發明概念係將本發明可組態區域光源整合至一檢測工具中。一相機配置於一成像光束路徑之一光軸中。一成像透鏡定位於該成像光束路徑中以將一物件之一表面之至少一部分成像至該相機之一 成像平面中。具有一區域光源之一照明系統配置於一照明光束路徑之一光軸中。該可組態區域光源經組態使得可設定照明之不同光束直徑。至少一照明透鏡定位於該照明光束路徑中以將一準直光束引導至該物件之該表面上之一視野上，其中該照明光束路徑之該光軸之一入射角之一值等於該成像光束路徑之該光軸之一反射角之一值。假若一光束分離器於該照明光束路徑中定位於該至少一照明透鏡之後，此狀況亦成立。該光束分離器沿平行於該成像光束路徑之該照明光束路徑之一經重定向光軸將來自該區域光源之準直照明光引導至該物件之該表面上。因此，該成像光束路徑之該光軸與該照明光束路徑之該經重定向光軸同軸。
藉由用可發射具有不同直徑之一光束之一光源取代點光源，具有一可組態照明(例如，可組態光束張角)之一檢測工具係可行的。光束張角之組態在自準直光束直至廣張角光束之範圍內。可即時接通不同光直徑或形狀而作為獨立通道。此使得可例如針對連續相機影像改變照明之準直角度。
本發明照明系統之光束分離器安裝於一固持器中。待檢測之一物件之表面面向該固持器之一第一側面。一鏡安裝至該固持器之一第二側面，使得來自可組態區域光源之光經由照明透鏡引導至該光束分離器上且自該光束分離器至該物件之該表面上。
在一同軸照明設置中且因此在一檢測工具中提供不同光束張角之優點在於，一使用者可用一工具及相同工具實行數種不同檢測常式。
應瞭解，前述一般描述及以下詳細描述僅係例示性的及說明性的且不一定限制本發明。併入於本說明書中且構成其之一部分之隨附圖式繪示本發明之標的物。描述及圖式一起用以說明本發明之原理。
2:區域光源/可組態區域光源
21至2N:區域直徑
2C:區域光源之中心
3:光
4:光束分離器
5:表面
6:物件
7:成像透鏡
8:相機
9:影像平面
10:光
11:擴散板
12:照明透鏡
13:視野
14:發光元件
15:點光源
16:載體
171至17N:列
181至18N:行
191至19N:大小
20:照明光軸
21:照明光束路徑
22:準直光束張角(在照明透鏡之前)
23:同心幾何形狀/同心形狀
24:部分
25:同心圓
26:同心矩形
27:同心六邊形
30:控制及驅動裝置
40:外殼
41:鏡
43:固持器
43A:第一側面
43B:第二側面
45:載體
50:LCD/LCD螢幕
51:LCD之像素
55:光
80:成像光軸
81:成像光束路徑
82:鏡
83:成像透鏡光瞳/孔隙
84:準直光束張角(在成像透鏡之後)
100:照明系統
200:檢測設備
D:方向
α:角度
β:角度
下文將參考附圖進一步描述本發明及其優點，在附圖中：圖1係使用一大的擴散光源之一先前技術廣角同軸照明系統之一示意圖。
圖2係使用一點光源之一先前技術準直同軸照明系統之一示意圖。
圖3係一準直同軸照明系統之一發明概念之一示意圖。
圖4係一準直照明系統之一發明概念之一示意圖。
圖5係未使用一照明透鏡之來自一區域光源之光的準直光束張角之度數之一示意圖。
圖6係來自一可組態區域光源之光的準直光束張角之度數之一示意圖，其中照明系統結合照明透鏡提供來自區域光源之一巨大點大小。
圖7係來自一可組態區域光源之光的準直光束張角之度數之一示意圖，其中照明系統結合照明透鏡提供來自區域光源之一中間點大小。
圖8係來自一可組態區域光源之光的準直光束張角之度數之一示意圖，其中照明系統結合照明透鏡提供來自區域光源之一小點大小。
圖9係一可組態區域光源之一實施例之一俯視圖。
圖10係圖9之可組態區域光源之實施例之一側視圖。
圖11展示一可組態區域光源之一實施例。
圖12展示一可組態區域光源之另一實施例。
圖13展示一可組態區域光源之另一實施例。
圖14展示將本發明照明系統整合至一檢測工具或設備中。
圖15係可組態區域光源之另一實施例之一俯視圖，其中一LCD用於形成照明圖案。
圖16係圖15之可組態區域光源之實施例之一側視圖。
在圖中，相似元件符號用於相似元件或具相似功能之元件。此外，為明確起見，圖中僅展示論述各自圖所必需之元件符號。
圖1係一先前技術照明系統100之一示意圖，其組態為使用一大的擴散區域光源2之廣角同軸照明系統100。廣角同軸照明系統100之工作原理在於，大的擴散區域光源2經由一光束分離器4將其光3投影朝向一物件6之一表面5。光源2配置於一照明光束路徑21之一光軸20中。照明系統100係一同軸照明系統100，此係因為自光束分離器4之下游，來自光源2之光3具有與一成像光束路徑81之一成像光軸80相同的近似方向D。一相機8配置於成像光束路徑81之成像光軸80中。一成像透鏡7將物件6之表面5之一部分或視野成像至相機8之一影像平面9上。自物件6之表面5反射之光10沿成像光束路徑81之成像光軸80行進，且在通過光束分離器4之後，到達相機8之成像透鏡7。
圖2係一先前技術照明系統100之一示意圖，其組態為使用一點光源15之一準直同軸照明系統100。為獲得準直同軸照明，一點光源15藉由一照明透鏡12經由光束分離器4投影朝向物件6之表面5。點光源15配置於一照明光束路徑21之一光軸20中。照明系統100係一準直同軸照明系統100，此係因為自光束分離器4之下游，來自點光源15之光3具有與一成像光束路徑81之一成像光軸80相同的近似方向D，且其聚焦於成像透鏡7之孔隙83上(假若物件6係一鏡面裝置)。相機8配置於成像光束路徑81之成像光軸80中。假使物件6係一鏡，則點光源15將精確地投影且聚焦於成像透鏡7之透鏡光瞳(孔隙)83上(參見圖3)。若成像透鏡7係一透視透鏡則為此情況。假使成像透鏡7係一遠心透鏡，則點光源15將投影至無窮遠。
成像透鏡7將物件6之表面5之一部分或視野成像至相機8之一影像平面9上。自物件6之表面5反射之光10沿一成像光束路徑81之成像 光軸80行進，且在通過光束分離器4之後，到達相機8之成像透鏡7。
圖3係一照明系統100之發明概念之一實施例之一示意圖，照明系統100係一準直同軸照明系統100。本發明照明系統100在一區域光源2中組合一廣角同軸照明及一準直同軸照明之功能性。可組態區域光源2經組態使得可選擇或起始不同區域直徑21、22、…、2N。
在一極小區域直徑(如同區域直徑21)之情況中，照明系統100相當於使用點光源功能性之圖2之照明系統100。選擇最小區域直徑21導致準直同軸照明之極窄光束。
假若選擇或起始可組態區域光源2之完整區域(最大區域直徑2N)，則該設置相當於具有圖1之擴散區域光源2之設置，其中擴散區域光源2處於圖2之點光源15之位置處。結果係具有一極寬光束同軸照明之一準直同軸照明。此照明相當於來自一傳統「廣角同軸照明」之光。根據本發明，現來自可組態區域光源2之光係透過照明透鏡12投影至光束分離器4上且自光束分離器4至樣本6之表面5上。
區域光源2配置於照明光束路徑21之一光軸20中。如之前提及，可組態區域光源2經組態使得不同可設定區域直徑21、22…2N導致不同光束直徑。最小直徑21與最大區域直徑2N之間的任何區域直徑21、22、…、2N容許準直光束張角22之一變動。
假若可組態區域光源2經設定使得僅使用外部區域直徑22、…、2N(發出光)，則可組態區域光源2之中心2C中保持一暗點。此設置導致一近暗場同軸照明。
照明光束路徑21中之照明透鏡12照明至物件6之表面5上之一視野13上之一準直光束。自物件6之表面5，視野13沿成像光束路徑81之成像光軸80成像至成像透鏡(此處未展示成像透鏡及相機)之成像透鏡光瞳(孔隙)83上。
圖4係一照明系統100之發明概念之另一實施例之一示意圖。省 略光束分離器4。可組態區域光源2經配置使得照明光束路徑21之光軸20相對於物件6之表面5傾斜一角度α。如上文提及，來自區域光源2之光係藉由照明透鏡12成像至物件6之表面5上。自物件6之表面5反射之光沿照明光束路徑81之成像光軸80傳播。物件6之表面5上之視野13成像至成像透鏡光瞳(孔隙)83上(此處未展示成像透鏡及相機)。成像光束路徑81之成像光軸80相對於物件6之表面5傾斜一角度β。照明系統100之光學設置使得照明光束路徑21之光軸20之一角度α之值等於成像光束路徑81之成像光軸80之一角度β之值。在未使用光束分離器的情況下達成亮場照明。換言之：一檢測工具，其中照明角度α之值等於成像角度β之值。
圖5係未使用一照明透鏡12之準直光束張角84之值度數之一示意圖。代替照明透鏡12，將一區域光源(此處亦未展示)之一擴散板11定位在光束分離器4之前。因為物件6之照明具有一寬光束且無照明透鏡12，所以吾人獲得一不對稱寬光束，此係一傳統寬同軸照明。由於寬光束張角22(參見圖3)，物件6在相機8中之成像品質將對物件之表面5之一傾斜不敏感。
圖6至圖8展示準直光束張角84與照明光之點大小(區域直徑)之相依性。圖6係使用具有一巨大點大小(巨大區域直徑)之一可組態區域光源2及一照明透鏡12的準直光束張角84之度數之一示意圖。歸因於由可組態區域光源設定之巨大點大小(巨大區域直徑)，準直光束張角84之一部分24被截斷。此使光束張角84朝向視野13之邊緣不對稱。自物件6之表面5反射之光對光束分離器4之一傾斜不敏感。圖7係使用具有一中間點大小(相較於圖6，減小的點大小)之一可組態區域光源的準直光束張角84之度數之一示意圖。自照明透鏡12，來自可組態區域光源之光經由光束分離器4準直至物件6之表面5上。自圖7可明白，用減小的點大小，準直光束張角84變窄。另外，現自物件6之表面5反射 之光對物件6之表面5之一傾斜敏感。圖8係準直光束張角84之度數之一示意圖。與圖7之示意圖相比，點大小進一步減小。現可組態區域光源2具有一小點大小(小區域直徑)。窄光束張角之結果係照明系統之設置對物件6之表面5之傾斜極其敏感。另外，與圖6或圖7中所示之點大小(區域直徑)相比，自物件6之表面5反射之光變得更準直。
圖9係一可組態區域光源2之一實施例之一俯視圖。在此處所示之實施例中，區域光源2係由複數個發光元件14組態，其等以一二維方式配置於一載體16上。此處，發光元件14配置成列171、172、…、17N及行181、182、…、18N，且藉此形成一矩陣。根據一可能實施例，發光元件14係發光二極體(LED)。如圖3及圖4中所示，可組態區域光源2指派給一控制及驅動裝置30或可相應地定址區域光源2之任何嵌入式系統。用控制及驅動裝置30，可定址個別發光元件14且產生可組態區域光源2之不同發光形狀及/或大小。圖9展示如何起始可組態區域光源2之不同大小191、192、…、19N之一實施例。藉由控制及驅動裝置30定址發光元件14，使得定址區域光源2之圓之各種大小。必須注意，可組態區域光源2之圓之可定址形式不應視為一限制因素。
圖10係圖9之可組態區域光源2之實施例之一側視圖。發光元件14配置於載體16上。另外，可組態區域光源2可具有一擴散器(未展示)，以達成載體16上之經定址發光元件14之一均勻光分佈(區域)。
可組態區域光源2通常可為由同心幾何形狀23構成之一區域。理想解決方案將為使用同心圓25。圖11中展示此實施例，其中可組態區域光源2係由已定位成同心圓25之形狀之發光元件14形成。
圖12展示一可組態區域光源2之另一實施例。定位發光元件14之最簡單解決方案將為使用同心矩形26。幾何形狀23係矩形，其等具有以下缺點：相對於水平/垂直方向，對於矩形之對角線方向的準直角度係不同的。
圖13展示一可組態區域光源2之另一實施例。相較於圖12中所示之實施例，一良好折衷在於使用同心六邊形27作為同心形狀23。此可例如藉由製造發光元件14之一交錯網格(此處未展示)而達成。
然而，區域光源之設計不限於圖11至圖13中所示之同心幾何形狀23。事實上，可藉由定址區域光源2之發光元件14而投影任何圖案。 此將導致光束具有所要圖案及所要光束張角。
圖14展示將本發明照明系統100整合至一檢測設備200中之一可能實施例。本發明照明系統100整合於檢測設備200之一現有外殼40中。本發明照明系統100在一同軸照明設置中提供不同光束張角。來自可組態區域光源2之光10經由一鏡41引導至照明透鏡12(照明透鏡12之一可能實施例係一菲涅耳透鏡)。鏡41對於折疊照明光束路徑21係必需的。此節省空間且使照明系統100能夠整合至檢測設備200中。
本發明照明系統100之光束分離器4安裝於一固持器43中。藉由一載體45固持待檢測之物件6，使得物件6之表面5面向固持器43之一第一側面43A。鏡41安裝至固持器43之一第二側面43B，使得來自可組態區域光源2之照明光10經由照明透鏡12引導至光束分離器4上且自光束分離器4至物件6之表面5上。
自物件6之表面5反射之光沿成像光束路徑81行進至相機8。成像透鏡7將物件6之表面5之一視野13成像至相機8之影像平面9中。在此處所示之實施例中，在成像光束路徑81中提供兩個額外鏡82，以因空間之故折疊成像光束路徑81。用本發明檢測設備200，可在一同軸照明設置中提供不同光束張角。
圖15展示一可組態區域光源2之一額外實施例。一LCD螢幕50定位於至少一發光元件14之前。在此處所示之實施例中，使用一單一發光元件14來提供LCD 50之背部之一均勻區域發光(參見如圖16中所示之側視可組態區域光源2)。LCD 50之複數個像素51可個別地定址。 LCD 50包括以一二維方式配置之複數個像素51。因此，可藉由用一已知控制裝置(未展示)個別地定址像素51而形成各種照明圖案。以一方式定址可組態區域光源2之像素51(參見圖15)，使得一像素群組完全阻擋來自發光元件14之光55，且其他像素51使來自發光元件14之光55通過(參見圖16)。熟習此項技術者顯而易見，亦可調整個別像素51之透射率。
在上文描述中，給出數種具體細節以提供對本發明之實施例之一全文理解。然而，本發明之所繪示實施例之上文描述並不意欲為詳盡的或將本發明限制於所揭示之精確形式。熟習此項技術者將認知，本發明可在不具該等具體細節之一或多者之情況下或用其他方法、組件等實踐。在其他例項中，未詳細展示或描述熟知結構或操作以免致使本發明之態樣不清楚。如熟習此項技術者將認知，雖然本文中為闡釋性目的而描述本發明之特定實施例及實例，但各種等效修改在本發明之範疇內可行。
根據上文詳細描述，可對本發明進行此等修改。在以下申請專利範圍中使用之術語不應解釋為將本發明限制於本說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。實情係，本發明之範疇係由根據申請專利範圍說明之已建立原則解釋之以下申請專利範圍決定。
2:區域光源/可組態區域光源
21至2N:區域直徑
2C:區域光源之中心
4:光束分離器
5:表面
6:物件
12:照明透鏡
13:視野
20:照明光軸
21:照明光束路徑
22:準直光束張角(在照明透鏡之前)
30:控制及驅動裝置
80:成像光軸
83:成像透鏡光瞳/孔隙
100:照明系統

Claims (42)

  1. 一種用於準直照明之照明系統，其包括：一可組態區域光源，其配置於一照明光束路徑之一照明光軸中，其中該可組態區域光源經組態使得不同光束形狀在一第一形狀及一第二形狀之間可即時地設定，其中該第一形狀不同於該第二形狀；一成像光束路徑之一成像光軸；至少一照明透鏡，其定位於該照明光束路徑中以將一準直光束引導至一物件之一表面上之一視野上，其中該照明光束路徑之該照明光軸之一入射角之一值等於該成像光束路徑之該成像光軸之一反射角之一值；一光束分離器，其在該照明光束路徑中定位於該至少一照明透鏡之後；一鏡；及一固持器；其中該光束分離器安裝於該固持器中且該鏡安裝至該固持器，使得自該可組態區域光源發射之光從該鏡被引導至該至少一照明透鏡。
  2. 如請求項1之照明系統，其中該照明透鏡係一菲涅耳透鏡。
  3. 如請求項1之照明系統，其中該光束分離器沿該照明光束路徑之一經重定向照明光軸將來自該可組態區域光源之準直照明光引導至該物件之該表面上，且其中該成像光束路徑之該成像光軸與該照明光束路徑之該經重定向照明光軸同軸。
  4. 如請求項1之照明系統，其中該等不同光束形狀實現一準直光束 張角之一變動。
  5. 如請求項1之照明系統，其中該可組態區域光源係複數個發光元件之一二維配置。
  6. 如請求項5之照明系統，其中該複數個發光元件包含複數個發光二極體。
  7. 如請求項6之照明系統，其中該複數個發光元件之該二維配置係一矩陣配置。
  8. 如請求項1之照明系統，其中該可組態區域光源包括：一單一發光元件，其提供一均勻區域照明；及一LCD螢幕，其定位在該單一發光元件前面。
  9. 如請求項8之照明系統，其中該LCD螢幕包括呈一二維配置之複數個個別像素，且該等個別像素可定址以改變該照明光之一透射率值。
  10. 如請求項1之照明系統，其進一步包括：一控制及驅動裝置，其指派給該可組態區域光源，使得照明之複數個同心幾何形狀經產生以獲得不同光束直徑。
  11. 如請求項10之照明系統，其中該複數個同心幾何形狀包含複數個同心圓。
  12. 如請求項10之照明系統，其中該複數個同心幾何形狀包含複數個同心矩形。
  13. 如請求項10之照明系統，其中該複數個同心幾何形狀包含複數個同心六邊形。
  14. 如請求項6之照明系統，其中該複數個發光元件之該二維配置係由呈複數個同心幾何形狀之該複數個發光元件之一配置界定。
  15. 如請求項14之照明系統，其進一步包括：一控制及驅動裝置，其指派給該複數個發光元件之該複數個 同心幾何形狀之配置，以驅動該等個別同心幾何形狀之該複數個發光元件，以獲得不同光束直徑。
  16. 如請求項15之照明系統，其中該複數個同心幾何形狀係複數個同心圓。
  17. 如請求項15之照明系統，其中該複數個同心幾何形狀係複數個同心矩形。
  18. 如請求項15之照明系統，其中該複數個同心幾何形狀係複數個同心六邊形。
  19. 如請求項1之照明系統，其中該第一形狀提供一第一準直角度，且該第二形狀提供不同於該第一準直角度的一第二準直角度。
  20. 一種檢測工具，其包括：一相機，其配置於一成像光束路徑之一成像光軸中；一成像透鏡，其定位於該成像光束路徑中以將一物件之一表面之至少一部分成像至該相機之一影像平面中；一照明系統，其具有一可組態區域光源，其中該可組態區域光源配置於一照明光束路徑之一照明光軸中，且該可組態區域光源經組態使得不同光束形狀在一第一形狀及一第二形狀之間可即時設定，其中該第一形狀不同於該第二形狀；至少一照明透鏡，其定位於該照明光束路徑中以將一準直光束引導至該物件之該表面上之一視野上，其中該照明光束路徑之該照明光軸之一入射角之一值等於該成像光束路徑之該成像光軸之一反射角之一值；一光束分離器，其在該照明光束路徑中定位於該至少一照明透鏡之後；一鏡；及一固持器； 其中該光束分離器安裝於該固持器中且該鏡安裝至該固持器，使得自該可組態區域光源發射之光從該鏡被引導至該至少一照明透鏡。
  21. 如請求項20之檢測工具，其中該光束分離器沿該照明光束路徑之一經重定向光軸將來自該可組態區域光源之準直照明光引導至該物件之該表面上，且其中該成像光束路徑之該成像光軸與該照明光束路徑之該經重定向光軸同軸。
  22. 如請求項21之檢測工具，其進一步包括：一樣本載體；其中：該物件之該表面由該樣本載體固持且面向該固持器之一第一側面；且該鏡安裝至該固持器之一第二側面使得來自該可組態區域光源之光被引導至該至少一照明透鏡。
  23. 如請求項21之檢測工具，其進一步包括：一樣本載體；其中：該物件之該表面由該樣本載體固持且面向該固持器之一第一側面；且該固持器之一第二側面承載該可組態區域光源使得來自該可組態區域光源之光照射於該光束分離器上。
  24. 如請求項20之檢測工具，其中該等不同光束形狀實現一準直光束張角之一變動。
  25. 如請求項20之檢測工具，其進一步包括：複數個發光元件， 其以一二維配置定位於一載體上；且界定該可組態區域光源，其中：該複數個發光元件指派給一控制及驅動裝置，使得該複數個發光元件中之該等發光元件可個別地定址且複數個圖案能藉由該可組態區域光源而達成；及根據該複數個圖案中之一圖案而產生之具有一光束張角之光束。
  26. 如請求項25之檢測工具，其中該複數個發光元件之該二維配置係一矩陣配置。
  27. 如請求項20之檢測工具，其中該可組態區域光源包括：一單一發光元件，其提供一均勻區域發光；及一LCD螢幕，其定位在該單一發光元件前面。
  28. 如請求項27之檢測工具，其進一步包括：一控制及驅動裝置，其中該LCD螢幕包括呈一二維配置之複數個個別像素，且該等個別像素可由該控制及驅動裝置定址以改變該等個別像素之一透射率值。
  29. 如請求項20之檢測工具，其進一步包括：一控制及驅動裝置，其指派給該可組態區域光源，使得照明之複數個同心幾何形狀經產生以獲得不同光束直徑。
  30. 如請求項20之檢測工具，其中至少一次折疊該成像光束路徑以將來自該物件之該表面上之該視野之光引導至該相機之該影像平面中。
  31. 如請求項20之檢測工具，其中至少一次折疊該照明光束路徑以將來自該可組態區域光源之光引導至該物件之該表面上。
  32. 如請求項20之檢測工具，其中該第一形狀提供一第一準直角度，且該第二形狀提供不同於該第一準直角度的一第二準直角 度。
  33. 一種用於檢測一物件之方法，其包括：(a)經由安裝至一固持器的一鏡沿一照明光束路徑將來自一可組態區域光源之照明光引導至一照明透鏡、通過安裝於該固持器中的一光束分離器、而至一物件之一表面上，該照明光界定一光束張角；(b)沿一成像光束路徑引導來自該物件之該表面之反射光；(c)用一成像透鏡將來自該物件之該表面之該反射光成像至一相機之一影像平面上；(d)將該照明光之形狀自一第一形狀改變為一第二形狀，其中該第一形狀不同於該第二形狀；(e)重複該等步驟(a)至步驟(d)；及(f)在分別具有該第一形狀及該第二形狀之即時影像中產生該物件之該表面上之一視野。
  34. 如請求項33之方法，其進一步包括：藉由不同光直徑設定該光束之不同張角，該等不同光直徑係藉由控制及驅動該可組態區域光源而產生，使得一經界定光直徑被達成。
  35. 如請求項33之方法，其中該可組態區域光源係複數個發光元件之一矩陣配置。
  36. 如請求項33之方法，其中該可組態區域光源包括：一單一發光元件，其提供一均勻區域發光；及一LCD螢幕，其定位在該單一發光元件前面。
  37. 如請求項33之方法，其進一步包括：將一控制及驅動裝置指派給該可組態區域光源，使得複數個同心且可定址幾何形狀經產生以獲得不同光束直徑。
  38. 如請求項35之方法，其進一步包括：將該複數個發光元件配置成同心幾何形狀，且藉由一控制及驅動裝置定址該等同心幾何形狀以獲得不同光束直徑。
  39. 如請求項33之方法，其中該第一形狀提供一第一準直角度，且該第二形狀提供不同於該第一準直角度的一第二準直角度。
  40. 一種用於準直照明之照明系統，其包括：一可組態區域光源，其配置於一照明光束路徑之一照明光軸中，其中該可組態區域光源經組態使得不同光束形狀在一第一形狀及一第二形狀之間可即時設定，其中該第一形狀不同於該第二形狀；一光束分離器，其於該照明光束路徑中定位於至少一照明透鏡之後，其中該光束分離器沿該照明光束路徑之一經重定向照明光軸將來自該可組態區域光源之準直照明光引導至一物件之一表面上，且一成像光束路徑之一成像光軸與該照明光束路徑之該經重定向光軸同軸；至少一照明透鏡，其定位於該照明光束路徑中以將一準直光束引導至該物件之該表面上之一視野上，其中該照明光束路徑之該光軸之一入射角之一值等於該成像光束路徑之該光軸之一反射角之一值；一鏡；及一固持器；其中該光束分離器安裝於該固持器中且該鏡安裝至該固持器，使得自該可組態區域光源發射之光從該鏡被引導至該至少一照明透鏡。
  41. 如請求項40之照明系統，其進一步包括： 一控制及驅動裝置，其指派給該可組態區域光源，使得複數個同心幾何形狀藉由該可組態區域光源而產生，以獲得不同光束直徑。
  42. 如請求項40之照明系統，其中該第一形狀提供一第一準直角度，且該第二形狀提供不同於該第一準直角度的一第二準直角度。
TW104135916A 2014-10-31 2015-10-30 照明系統，具有照明系統之檢測工具，檢測物件之方法及操作照明系統之方法 TWI697662B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462073393P 2014-10-31 2014-10-31
US62/073,393 2014-10-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201627656A TW201627656A (zh) 2016-08-01
TWI697662B true TWI697662B (zh) 2020-07-01

Family

ID=55858432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104135916A TWI697662B (zh) 2014-10-31 2015-10-30 照明系統，具有照明系統之檢測工具，檢測物件之方法及操作照明系統之方法

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP3140638B1 (zh)
JP (2) JP2017533437A (zh)
KR (1) KR102272438B1 (zh)
CN (2) CN114813758A (zh)
MY (1) MY188346A (zh)
PH (1) PH12017500736A1 (zh)
SG (1) SG11201702728UA (zh)
TW (1) TWI697662B (zh)
WO (1) WO2016070133A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101795322B1 (ko) 2016-12-30 2017-11-08 허철 유기발광다이오드 검사용 듀얼 이미징 텔레센트릭 광학장치
JP2021527842A (ja) * 2018-06-04 2021-10-14 イェノプティック オプティカル システムズ ゲーエムベーハー 顕微鏡像を捕捉する顕微鏡及び方法並びに平面リフレクタの使用
WO2020148749A1 (en) * 2019-01-14 2020-07-23 Orbotech Ltd. Multiplexed image acquisition device for optical system
US10816464B2 (en) * 2019-01-23 2020-10-27 Applied Materials, Inc. Imaging reflectometer
JP7392582B2 (ja) * 2020-06-12 2023-12-06 オムロン株式会社 検査システムおよび検査方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5949584A (en) * 1997-05-13 1999-09-07 Northeast Robotics Llc Wafer
US6870949B2 (en) * 2003-02-26 2005-03-22 Electro Scientific Industries Coaxial narrow angle dark field lighting
WO2010029549A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Ceramicam Ltd. Surface scanning device
TW201350837A (zh) * 2012-05-29 2013-12-16 Kla Tencor Corp 超高分辨率檢測系統

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3472750B2 (ja) * 2000-04-10 2003-12-02 シーシーエス株式会社 表面検査装置
US20040042001A1 (en) * 2002-04-18 2004-03-04 Kla-Tencor Technologies Corporation Simultaneous multi-spot inspection and imaging
US7352467B2 (en) * 2003-10-24 2008-04-01 University Of Washington Surface plasmon resonance imaging system and method
CN100433245C (zh) * 2004-03-11 2008-11-12 株式会社液晶先端技术开发中心 激光结晶设备及激光结晶方法
US7738092B1 (en) * 2008-01-08 2010-06-15 Kla-Tencor Corporation System and method for reducing speckle noise in die-to-die inspection systems
US7990531B2 (en) * 2008-06-05 2011-08-02 Coopervision International Holding Company, Lp Multi-imaging automated inspection methods and systems for wet ophthalmic lenses
JP2012083211A (ja) * 2010-10-12 2012-04-26 Canon Inc 表面状態検査装置、表面状態検査方法及びプログラム
JP5027946B1 (ja) * 2011-12-28 2012-09-19 新明和工業株式会社 検査システム
JP2013145123A (ja) * 2012-01-13 2013-07-25 Seiwa Optical Co Ltd 広角反射同軸照明付光学系
JP6205780B2 (ja) * 2013-03-27 2017-10-04 凸版印刷株式会社 照明装置及び検査装置
US9255887B2 (en) * 2013-06-19 2016-02-09 Kla-Tencor Corporation 2D programmable aperture mechanism

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5949584A (en) * 1997-05-13 1999-09-07 Northeast Robotics Llc Wafer
US6870949B2 (en) * 2003-02-26 2005-03-22 Electro Scientific Industries Coaxial narrow angle dark field lighting
WO2010029549A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Ceramicam Ltd. Surface scanning device
TW201350837A (zh) * 2012-05-29 2013-12-16 Kla Tencor Corp 超高分辨率檢測系統

Also Published As

Publication number Publication date
PH12017500736A1 (en) 2017-10-09
EP3140638A1 (en) 2017-03-15
JP2017533437A (ja) 2017-11-09
KR20170080631A (ko) 2017-07-10
WO2016070133A1 (en) 2016-05-06
SG11201702728UA (en) 2017-05-30
KR102272438B1 (ko) 2021-07-02
MY188346A (en) 2021-12-01
TW201627656A (zh) 2016-08-01
CN114813758A (zh) 2022-07-29
JP2021101194A (ja) 2021-07-08
JP7193571B2 (ja) 2022-12-20
CN106796181A (zh) 2017-05-31
EP3140638B1 (en) 2024-02-14
EP3140638A4 (en) 2018-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI697662B (zh) 照明系統，具有照明系統之檢測工具，檢測物件之方法及操作照明系統之方法
US10379057B2 (en) Illumination system, inspection tool with illumination system, and method of operating an illumination system
JP4719284B2 (ja) 表面検査装置
KR102226444B1 (ko) 적응적 확산 조명 시스템들 및 방법들
CN107615049B (zh) 检查用照明装置及检查系统
JP5911865B2 (ja) 照明システム
EP3009886B1 (en) Handling system
JP6206560B2 (ja) システム
KR102373287B1 (ko) 이음새없이 형성된 텔레센트릭 명시야 및 환형 암시야 조명
JP2006515676A (ja) ２−ｄおよび表面凹凸形状の同時検査のための方法および装置
US20180156414A1 (en) Vehicle lighting apparatus
JP2009244037A (ja) 照明用光源およびそれを用いたパターン検査装置
JP5807772B2 (ja) 欠陥検出装置およびその方法
JP2017533437A5 (zh)
US20070024846A1 (en) Device for Dark Field Illumination and Method for Optically Scanning of Object
US8110804B2 (en) Through substrate optical imaging device and method
JP4281495B2 (ja) 照明装置
TWI654425B (zh) 照明裝置、照明方法及攝像裝置
KR101447857B1 (ko) 렌즈 모듈 이물 검사 시스템
JP2019120540A (ja) 欠陥検査装置、及び、欠陥検査装置の製造方法
JP2019138893A (ja) 画像検査装置および照明装置
JP2024065760A (ja) ライン光照射装置及び検査システム
KR20220033957A (ko) 광학 시스템, 및 샘플 평면을 조명하는 방법