TWI702386B - 遠心亮場與環形暗場無縫融合式照射 - Google Patents

遠心亮場與環形暗場無縫融合式照射 Download PDF

Info

Publication number
TWI702386B
TWI702386B TW104123054A TW104123054A TWI702386B TW I702386 B TWI702386 B TW I702386B TW 104123054 A TW104123054 A TW 104123054A TW 104123054 A TW104123054 A TW 104123054A TW I702386 B TWI702386 B TW I702386B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical
illumination
unified
central
peripheral
Prior art date
Application number
TW104123054A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201604535A (zh
Inventor
塔利 郝维思
艾里 梅茂
Original Assignee
以色列商奧寶科技股份有限公司
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 以色列商奧寶科技股份有限公司 filed Critical 以色列商奧寶科技股份有限公司
Publication of TW201604535A publication Critical patent/TW201604535A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI702386B publication Critical patent/TWI702386B/zh

Links

Images

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

本發明闡述一種用於一區域檢驗設備之一照射系統。所述照射提供無縫地融合在一起之遠心亮場與環形暗場光。在一或多個實施例中，該照射系統併入有組合不同透鏡之一統一光學透鏡總成，該等透鏡將定位在不同平面處之照射以一無縫方式成像至一單個平面。在一或多個實施例中，該照射系統之不同部件具有共同孔徑光闌，因此在光學路徑中不存在漸暈效應，從而使得由檢驗系統獲取之光學影像具有高品質。

Description

遠心亮場與環形暗場無縫融合式照射
本發明概言之係關於用於對例如LCD及OLED面板等電子裝置進行光學檢驗之系統及方法，且更具體而言，係關於提供用於對電子裝置進行光學檢驗之一遠心亮場與環形暗場無縫融合式照射。
液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)面板併入有展現出電場相依光調製性質之液晶。該等面板最常用於在自傳真機、膝上型電腦螢幕至大螢幕高解析度TV之多種裝置中顯示影像及其他資訊。有源矩陣LCD面板係為由以下若干功能層組成之複雜分層結構：一偏光膜；一玻璃基板，併入有薄膜電晶體(thin-film transistor；TFT)、儲存電容器、畫素電極、及互連佈線；一濾色器玻璃基板，併入有一黑色矩陣、一濾色器陣列、及一透明共同電極；一取向膜，由聚醯亞胺製成；以及實際液晶材料，併入有用以維持恰當LCD單元厚度之塑料/玻璃間隔件。
為使良率最大化，在一潔淨之室內環境中在高度受控條件下製造LCD及OLED面板。儘管如此，仍有一顯著數目之LCD及OLED顯示器由於製造瑕疵而必須被丟棄。
為提高LCD面板生產良率，在LCD面板之整個製造過程期間 實施多個檢驗及修復步驟。在該等步驟中，最關鍵之檢驗步驟之一係為陣列測試，即，在TFT陣列製作過程結束時執行之電檢驗步驟。
市場上目前可供LCD及OLED顯示器製造商使用的有若干種傳統陣列測試技術，其中之一係為對LCD及OLED面板進行一自動化光學檢驗。通常，一自動化光學檢驗設備併入有：一底架，用於支撐光學檢驗系統之各種其他構件；一輸送台，用於在檢驗期間承載LCD及OLED面板玻璃；以及一掃描橋形件。該掃描橋形件通常承載一或多個用以自動地掃描受檢驗基板之掃描照相機。該掃描橋形件另外配備有適用於照射將檢驗之基板之照射設備。可按照將執行之特定檢驗之需要來提供亮場照射以及暗場照射。
美國專利第5,153,668號揭露並請求保護均勻亮場照射與角度對稱暗場照射之一組合以用於光學檢驗，該美國專利以引用方式併入本文中。然而，在此系統中，亮場照射與暗場照射之孔徑光闌並未定位在共同平面中，因此在該系統中會呈現出漸暈效應(vignetting)，此效應係為相較於影像中心，外圍處之一影像亮度或飽和度降低之現象。此種不當之效應會負面地影響所述光學檢驗系統之效能。
美國專利第8,462,328 B2號揭露將亮場照射與暗場照射組合之一遠心成像及照射系統，該美國專利以引用方式併入本文中。然而，為使照射與成像能夠具有共同孔徑光闌，所揭露成像模組被分成兩個子模組，其中下部模組具有相對於上部模組移位之一軸線。另外，當照射穿過下部模組之一側同時成像在經移位下部模組之另一側上進行時，照射與成像共享下部模組。此會造成兩個主要問題：來自照射之雜散光可容易地到達成像路徑；以及為組合照射路徑與成像路徑，下部成像模組必須非常大，此使得系 統較複雜且昂貴。
最後，美國專利第5,715,050號揭露一種用於檢驗之一遠心成像及照射系統，該美國專利以引用方式併入本文中。成像塊係由物體側透鏡及影像側透鏡組成。所揭露設備引入亮場及暗場兩種照射。物體側透鏡為成像路徑與照射路徑所共有，而照射之孔徑光闌係為成像塊孔徑光闌之一共軛平面。然而，此系統也未能無縫地組合亮場照射與暗場照射。
因此，需要用於對電子裝置進行光學檢驗之新穎且改良之遠心亮場與環形暗場照射系統，該等照射系統將無縫地組合亮場照射與暗場照射子系統。
發明性方法係關於實質上消除與用於對電子裝置進行光學檢驗之傳統技術相關聯之上述及其他問題中之一或多者之方法及系統。
根據本文所述實施例之一個態樣，提供一種統一非圓形對稱光學總成，包含：一中央光學聚光器段；以及複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段沿著其內邊緣與該中央光學聚光器段實質上鄰接，從而一起形成該統一非圓形對稱光學總成之一實質上無縫之通光孔徑。
在一或多個實施例中，該統一非圓形對稱光學總成之該通光孔徑具有實質上一圓形形狀。
在一或多個實施例中，該統一非圓形對稱光學總成更包含位 於該中央光學聚光器段與該等環繞之外圍光學聚光器段之間的一間隙。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段包含八個光學聚光器段。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段中之每一者皆具有一棱鏡形狀。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段係以一圓形方式圍繞該中央光學聚光器段排列。
在一或多個實施例中，該中央光學聚光器段係為一光學透鏡。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段中之每一者皆為一光學透鏡。
在一或多個實施例中，該中央光學聚光器段係為一菲涅耳透鏡。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段中之每一者皆為菲涅耳透鏡。
在一或多個實施例中，該統一非圓形對稱光學總成更包含位於該中央光學聚光器段與該等環繞之外圍光學聚光器段之間的一受控間隙，該受控間隙係為基於一位於下游照射光學總成之一前焦平面中之一物理間隙。
在一或多個實施例中，該物理間隙包含一遮罩。
在一或多個實施例中，該遮罩包含一機械環。
在一或多個實施例中，該遮罩包含塗在一單獨元件上之一塗層。
在一或多個實施例中，該遮罩包含塗在該統一非圓形對稱光學總成上之一塗層。
在一或多個實施例中，該遮罩係為圓形的。
根據本文所述實施例之另一態樣，提供一種用於提供一亮場照射及暗場照射之統一光學照射系統，該光學照射系統包含：一統一非圓形對稱光學總成，包含：一中央光學聚光器段，以及複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環；以及複數個照射光源，其中該等照射光源中之每一者皆設置在該等外圍光學聚光器段中對應之每一者之一前焦平面內。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段中之每一者之一光輸出用作該暗場照射之一遠場。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段沿著其內邊緣與該中央光學聚光器段實質上鄰接，從而一起形成該統一非圓形對稱光學總成之一實質上無縫之通光孔徑。
在一或多個實施例中，該統一非圓形對稱光學總成之該通光孔徑具有一實質上圓形形狀。
在一或多個實施例中，該統一非圓形對稱光學總成更包含位於該中央圓形對稱光學聚光器段與該等環繞之外圍光學聚光器段之間的一間隙。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段包含八個光學聚光器段。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段中之每一者皆具有一棱鏡形狀。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段係以一圓形方式圍繞該中央圓形對稱光學聚光器段排列。
在一或多個實施例中，該中央圓形對稱光學聚光器段係為一光學透鏡。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段中之每一者皆為一光學透鏡。
在一或多個實施例中，該中央圓形對稱光學聚光器段係為一菲涅耳透鏡。
在一或多個實施例中，該等外圍光學聚光器段中之每一者皆為一菲涅耳透鏡。
在一或多個實施例中，照射光源之一數目與該等外圍光學聚光器段之一數目相同。
在一或多個實施例中，該等照射光源包含波長相同之複數個發光二極體。
在一或多個實施例中，該中央圓形對稱光學聚光器段之一光輸出用作該亮場照射之一遠場。
在一或多個實施例中，該統一光學照射系統更包含：一第二 複數個照射光源，用以產生複數個照射光束；以及一照射光路徑，用以組合該等照射光束，並將該經組合照射光束遞送至該統一非圓形對稱光學總成之該中央圓形對稱光學聚光器段。
在一或多個實施例中，該第二複數個照射光源包含三個發光二極體。
在一或多個實施例中，該統一光學照射系統更包含一控制模組，該控制模組用以根據複數個預定照射模態來驅動該等照射光源及該第二複數個照射光源。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含一亮場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含一暗場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光色彩變化之一第二複數個亮場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個亮場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光角度分佈變化之一第二複數個暗場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個暗場照射模態。
根據本文所述實施例之又一態樣，提供一種用於提供一亮場 照射及暗場照射之統一光學照射系統，該光學照射系統包含：一統一非圓形對稱光學總成，包含：一中央圓形對稱光學聚光器段，以及複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央圓形對稱光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央圓形對稱光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環；複數個照射光源，用以產生複數個照射光束；以及一照射光路徑，用以組合該等照射光束，並將該經組合照射光束遞送至該中央圓形對稱光學聚光器段。
在一或多個實施例中，該等照射光源包含三個發光二極體。
在一或多個實施例中，該三個發光二極體中之一第一者用以產生一紅色光，該三個發光二極體中之一第二者用以產生一綠色光，且該三個發光二極體中之一第三者用以產生一藍色光。
在一或多個實施例中，該照射光路徑包含至少一個準直透鏡，該準直透鏡用以使該等照射光束中之至少一者準直。
在一或多個實施例中，該照射光路徑包含複數個二向色鏡，該二向色鏡用以將該等照射光束組合成該經組合照射光束。
在一或多個實施例中，該照射光路徑包含一組合器透鏡，該組合器透鏡用以將該經組合照射光束聚焦至該中央圓形對稱光學聚光器段之前焦平面上。
根據本文所述實施例之又一態樣，提供一種光學頭總成，包含：一統一非圓形對稱光學總成，包含：一中央光學聚光器段，以及複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央圓形對稱光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實 質上無縫之環，且具有一共同孔徑光闌平面；一統一光學照射系統，用於向該統一非圓形對稱光學總成提供一亮場照射及暗場照射；一光學總成，用於將該孔徑光闌平面作為遠場投射至基板上；以及一成像單元，用於在一成像感測器上形成該被照射基板之一影像。
在一或多個實施例中，該成像單元之一數值孔徑與該統一非圓形對稱光學總成之一數值孔徑相匹配。
在一或多個實施例中，該光學頭總成更包含一影像處理單元，該影像處理單元包含一硬體部分及一軟體部分且用以分析數位影像資料以檢測該基板中之缺陷。
在一或多個實施例中，該數位感測器係為一區域感測器。
在一或多個實施例中，該區域感測器係為一CMOS感測器或一CCD感測器。
在一或多個實施例中，該成像光學單元包含一遠心成像系統。
在一或多個實施例中，該區域感測器可與該統一光學照射系統之照射光源同步地觸發。
在一或多個實施例中，該區域感測器被獨立地觸發，且其中該統一光學照射系統之該照射光源係以一連續模式運作。
在一或多個實施例中，該光學頭總成更包含一控制模組，該控制模組用以根據複數個預定照射模態來驅動該統一光學照射系統。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含一亮場照射模 態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含一暗場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光色彩變化之一第二複數個亮場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個亮場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光角度分佈變化之一第二複數個暗場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個暗場照射模態。
在一或多個實施例中，該數位感測器用以獲取該基板之同一區域之複數個影像，以獲得該基板之該同一區域之與該等預定照射模態對應之複數個影像。
在一或多個實施例中，該基板之該同一區域之該等所獲取影像彼此至少局部地重疊。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態中之至少兩者被同時啟動。
在一或多個實施例中，同時使用具有不同強度之不同照射之一線性組合來產生該等預定照射模態中之一個模態，使得該所產生模態包含照射之一線性組合。
在一或多個實施例中，該數位感測器用以使用該等預定照射模態中之一個模態來獲取該基板之該同一區域之複數個影像。
在一或多個實施例中，該基板之該同一區域之該等所獲取影像至少局部地重疊。
在一或多個實施例中，該光學頭總成更包含一影像處理器，該影像處理器用以使用該基板之該同一區域之該等所獲取影像來提高該基板之與該等預定照射模態中之該一個模態對應之一影像之一訊號雜訊比。
在一或多個實施例中，該數位感測器用以藉由以下方式來獲取該基板之該同一區域之多個影像：對該等影像中之每一所獲取影像使用不同照射功率。
在一或多個實施例中，該光學頭總成更包含一影像處理器，該影像處理器用以使用該基板之該同一區域之該等所獲取影像來產生該基板之一高動態範圍影像。
根據本文所述實施例之又一態樣，提供一種用於自動化光學檢驗之檢驗系統，該檢驗系統包含複數個成像系統總成，每一成像系統總成包含：一統一非圓形對稱光學總成，包含：一中央光學聚光器段，以及複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環；以及一統一光學照射系統，用於向該中央圓形對稱光學聚光器段提供一亮場照射及暗場照射。
在一或多個實施例中，該檢驗系統更包含用於使一所檢驗基板在該等成像系統總成下方移動之一掃描系統。
在一或多個實施例中，該檢驗系統更包含用於使該等成像系統總成在一所檢驗基板上方移動之一掃描系統。
在一或多個實施例中，該等成像系統總成被排列成由預定數目個列及行形成之一陣列。
在一或多個實施例中，該等成像系統總成被排列成具有傾斜行之一交錯陣列構形。
在一或多個實施例中，該等成像系統總成中之一者之一視場被排列成與該等成像系統總成中相鄰之一者之一第二視場重疊。
在一或多個實施例中，該等成像系統總成共享一照射控制件，該照射控制件為該等成像系統總成中之若干成像系統總成同時改變照射模式。
在一或多個實施例中，每一成像系統總成皆包含一照射控制模組，該照射控制模組在一掃描期間獨立於該等成像系統總成中之其他成像系統總成而為該成像系統總成改變照射模態。
在一或多個實施例中，使用不同照射模態來掃描一基板上之不同區域。
在一或多個實施例中，每一成像系統總成之該照射控制模組皆使用一預定照射模態序列。
在一或多個實施例中，該預定照射模態序列係根據一基板之一結構而確定。
根據本文所述實施例之又一態樣，提供一種用於對一基板進 行光學檢驗之方法，該方法包含：提供一統一非圓形對稱光學總成，該統一非圓形對稱光學總成包含：一中央光學聚光器段，以及複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環；提供一統一光學照射系統，該統一光學照射系統用於向該統一非圓形對稱光學總成提供一亮場照射及暗場照射；提供一成像光學單元，該成像光學單元用於在一數位獲取感測器上形成一被照射基板之一影像；提供一折疊鏡或其他光學元件，該折疊鏡或其他光學元件用於將由該照射系統產生之光導引至該基板、及該成像光學單元之光軸中；以及提供一數位感測器，該數位感測器用於獲取該基板之影像並產生對應數位影像資料。
在一或多個實施例中，該用於對基板進行光學檢驗之方法更包含根據複數個預定照射模態來驅動該統一光學照射系統。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含一亮場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含一暗場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光色彩變化之一第二複數個亮場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個亮場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光角度分佈變化之一第二複數個暗場照射模態。
在一或多個實施例中，該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個暗場照射模態。
在一或多個實施例中，該用於對基板進行光學檢驗之方法更包含使用該數位感測器來獲取該基板之同一區域之複數個影像，以獲得該基板之該同一區域之與該等預定照射模態對應之複數個影像。
在一或多個實施例中，該基板之該同一區域之該等所獲取影像彼此至少局部地重疊。
在一或多個實施例中，該用於對基板進行光學檢驗之方法更包含同時啟動該等預定照射模態中之至少兩者。
在一或多個實施例中，同時使用具有不同強度之不同照射之一線性組合來產生該等預定照射模態中之一個模態，使得該所產生模態包含照射之一線性組合。
在一或多個實施例中，該用於對基板進行光學檢驗之方法更包含使用該數位感測器以該等預定照射模態中之一個模態來獲取該基板之該同一區域之複數個影像。
在一或多個實施例中，該基板之該同一區域之該等所獲取影像至少局部地重疊。
在一或多個實施例中，該用於對基板進行光學檢驗之方法更包含使用該基板之該同一區域之該等所獲取影像來提高該基板之與該等預定照射模態中之該一個模態對應之影像之一訊號雜訊比。
在一或多個實施例中，該用於對基板進行光學檢驗之方法更包含使用該數位感測器藉由以下方式來獲取該基板之該同一區域之複數個影像：對該等影像中之每一所獲取影像使用不同照射功率。
在一或多個實施例中，該用於對基板進行光學檢驗之方法更包含使用該基板之該同一區域之該等所獲取影像來產生該基板之一高動態範圍影像。
在一或多個實施例中，該中央光學聚光器段係為圓形對稱的。
在一或多個實施例中，該中央光學聚光器段係為圓形對稱的。
在一或多個實施例中，該中央光學聚光器段係為圓形對稱的。
根據本文所述實施例之又一態樣，提供一種用於提供一亮場照射及暗場照射之統一光學照射系統，該光學照射系統包含：一統一非圓形對稱光學總成，包含：一中央光學聚光器段，以及複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環；以及複數個照射光源。
與本發明相關之額外態樣部分地將在以下說明中予以陳述，且部分地將根據該說明顯而易見或可藉由實踐本發明而獲知。可藉由在以下詳細說明及所附請求項中特別指出之要素及各種要素之組合以及態樣來達成及獲得本發明之各態樣。
應理解，前述說明及以下說明二者僅為實例性及解釋性的，且並非旨在以無論何種方式限制所請求保護發明或其應用。
100:統一非圓形對稱光學總成/統一光學元件/統一光學透鏡總成
101:中央透鏡
102:外圍棱鏡式透鏡/外圍段/外圍透鏡
111:孔徑光闌
112:透鏡
113:有效光源
114:物體
115:有效光源
200:光學照射系統
201:光纖/光源/LED
202:光纖/光源/LED
203:光纖/光源/LED
204:準直透鏡
205:準直透鏡
206:準直透鏡
207:二向色鏡
208:二向色鏡
209:二向色鏡
210:組合器透鏡
211:印刷電路板或其他材料片
213:暗場照射光源/LED/光源
214:共同孔徑光闌
300:均勻圓形照射光圖案
401:暗場照射圖案/實例性角度分佈
402:暗場照射圖案/實例性角度分佈
403:暗場照射圖案/實例性角度分佈
404:暗場照射圖案/實例性角度分佈
405:暗場照射圖案/實例性角度分佈
406:暗場照射圖案/實例性角度分佈
407:暗場照射圖案/實例性角度分佈
408:暗場照射圖案/實例性角度分佈
500:環形暗場照射圖案
600:菲涅耳型折射透鏡總成/菲涅耳型統一光學透鏡總成
601:菲涅耳元件/中央菲涅耳透鏡
602:外圍菲涅耳透鏡/暗場透鏡
701:亮場LED光源
702:光導棒
703:輸入端
704:印刷電路板
705:LED光源/LED
1200:光學檢驗頭/成像系統/光學頭
1201:照射光學路徑
1202:透鏡
1203:鏡
1204:分束器
1205:成像光學器件
1206:區域感測器
1207:面板或基板
1300:光學頭陣列
1400:檢驗系統
1405:底架
1410:輸送台/移動機構/輸送機
1420:卸載區
1430:裝載區
1440:掃描橋形件
1450:夾緊機構
1460:視訊橋形件
1470:高解析度攝像機
1480:控制器
1485:掃描照相機
1490:資料處理電腦
併入本說明書中且構成本說明書一部分之附圖示範本發明之實施例，且與本說明一起用於解釋及例示發明性技術之原理。具體而言：
第1A圖例示用於使用一統一非圓形對稱光學總成之一實例性實施例來照射一物體之一實例性光學構造。
第1B圖例示供在一光學檢驗設備中使用之一統一光學透鏡總成之一實例性實施例，該統一光學透鏡總成組合用於亮場照射與環形暗場照射之光學元件。
第2A圖及第2B圖例示併入有統一光學透鏡總成之所述實施例之一光學照射系統之一實例性實施例。
第3圖例示共同孔徑光闌之位置處之一實例性亮場照射角度分佈圖案，其中R、G或B照射光束係為同時或逐一地運作，且此分佈圖案係為在所述光束穿過統一光學透鏡總成之後之圖案。
第4圖例示當暗場照射光源逐一地或以一不同組合方式運作時在共同孔徑光闌之位置處之一實例性暗場照射角度分佈圖案。
第5圖例示當所有八個暗場照射光源同時運作時在共同孔徑光闌之位置處之一實例性暗場照射角度分佈圖案。
第6圖例示其中第1B圖之統一光學透鏡總成視需要由一「菲涅耳」型折射透鏡總成取代之一替代實例性實施例，該「菲涅耳」型折射透 鏡總成具有中央菲涅耳透鏡(用於亮場)及外圍菲涅耳透鏡(用於暗場)。
第7圖至第11圖例示可結合第6圖中所例示之任選菲涅耳型統一光學透鏡總成而全部或部分地用於取代第2A圖及第2B圖所示實施例之各種元件之各種替代實施例。
第12圖例示一光學檢驗頭之一實例性實施例，該光學檢驗頭包含照射系統(及其任選特性中之某些特性)之實施例。
第13圖例示一光學頭(例如第12圖中所示之光學頭)陣列之一實例性實施例。
第14圖例示一檢驗系統之一實例性實施例，該檢驗系統使用多個具有統一光學照射系統之成像系統1200。
第15圖例示與第2A圖及第2B圖中所示之實施例大致對應之另一實施例。
第16圖顯示其中可將併入「反射」暗場實施例中之各種光學元件實施為一整體式經模製塑料裝置之一實施例。
第17圖顯示穿過「反射」實施例光學器件之實例性光線追蹤。
第18圖例示對組合式照射器之有效出射光瞳平面處之光強度分佈之光學CAD模擬。
第19圖顯示對用以將照射器之遠場成像在所檢驗基板之平面處之一投射透鏡之添加。
第20圖顯示光源(在此情況中，為正方形)之被本發明之光 學總成投射至無窮遠處之近似影像由投射透鏡疊加在基板處。
第21圖例示實例性所模擬強度，其實際上即由此實施例之照射器投射在視場中心處之「照射天空(sky of illumination)」之角度分佈。
第22圖例示對投射在所檢驗基板上各種點處之經組合亮場與暗場照射之實例性光學CAD模擬。
在以下詳細說明中，將參照一或多個附圖，在附圖中，以相同編號來標示相同功能元件。前述附圖以例示方式而非以限制方式顯示與本發明原理相一致之特定實施例及實施方式。充分詳細地描述該等實施方式旨在使熟習此項技術者能夠實踐本發明，且應理解，可利用其他實施方式，並可在不背離本發明之範圍及精神之條件下對各種元件作出結構改變及/或替代。因此，以下詳細說明不應解釋為具有限制意義。
根據本文所述實施例之一個態樣，提供一種用於一區域檢驗設備之照射系統。所述照射提供無縫地融合在一起之遠心亮場與環形暗場光。在一或多個實施例中，該照射系統併入有組合不同透鏡之一統一光學透鏡總成，該等透鏡將定位在不同平面處之影像照射以一無縫方式提供至一單個平面。在一或多個實施例中，該照射系統之不同部件具有共同孔徑光闌，因此在光學路徑中不存在漸暈效應，從而使得由光學檢驗系統獲取之光學影像具有高品質。
根據本文所述實施例之一個態樣，提供一種統一非圓形對稱光學總成，其併入有一中央圓形對稱光學聚光器段、及環繞該中央聚光器段之一外圍光學聚光器段。在一或多個實施例中，外圍聚光器通光孔徑係為實 質上鄰接的，從而圍繞該中央聚光器段一起形成一幾乎無縫之環。在一或多個實施例中，外圍聚光器孔徑沿著其內邊緣而與中央聚光器元件實質上鄰接且在該外圍聚光器孔徑與該中央聚光器元件之間形成有一預定間隙(在各種實施例中，此間隙可為任意小的)，從而一起形成整個一體式光學總成之一幾乎無縫之圓形形狀通光孔徑。
在一或多個實施例中，在前述統一非圓形對稱光學總成中，每一聚光器段皆具有一前焦平面。更提供一種定位在前述前焦平面附近之有效光源。在一或多個實施例中，前述統一非圓形對稱光學總成係定位在一下游照射光學總成之孔徑光闌附近。在一或多個實施例中，該下游照射光學總成將一照射場遠心地投射在所檢驗基板處，該照射場具有由統一非圓形對稱光學總成之有效孔徑界定之一角形狀。
第1A圖例示用於使用前述統一非圓形對稱光學總成100之一實例性實施例來照射一物體之一實例性光學構型。在所示構型中，孔徑光闌111位於一透鏡112之前焦平面處，此使得所示光學系統具有遠心度。照射系統將用於亮場照射之一有效光源113及用於暗場照射之有效光源115成像在正被檢驗之物體114之平面處。在一或多個實施例中，所示孔徑光闌111被清晰地劃分為亮場照射區與暗場照射區，此兩個區之間具有一經自由界定之預定間隙。應理解，有效光源113及有效光源115中之每一者皆可由單個或多個LED或雷射發射器、或者一均束器或光纖束之輸出端等構成。
在各種實施例中，可使用一遮罩來實施前述間隙，該遮罩呈一機械環、或者塗在一單獨元件上或統一非圓形對稱光學總成上之一塗層之形式。在一或多個實施例中，該遮罩可為圓形的。
第1B圖例示供在一光學檢驗設備中使用之一統一光學透鏡 總成之一實例性實施例100，該統一光學透鏡總成組合用於亮場照射與環形暗場照射之光學元件。具體而言，統一光學元件之所示實施例100併入有由八個外圍棱鏡式透鏡102環繞之一中央透鏡101。在一或多個實施例中，外圍棱鏡式透鏡102通常為具有非對稱孔徑之離軸透鏡。棱鏡式透鏡102被稱為「瓣狀體」。應注意，儘管統一光學透鏡總成之實例性實施例100併入有八個外圍棱鏡式透鏡102，但本文中所述之發明性概念並不限於所示實施例。具體而言，可存在其他適合數目及形狀之外圍透鏡102。更應注意，可結合本發明之各種實施例而使用其他類型之棱鏡式或離軸外圍透鏡。在一或多個實施例中，使用棱鏡式或離軸外圍透鏡使得能夠相對於統一光學透鏡總成裝配一物理上較寬或較窄之暗場(Dark field；DF)光源「環」。在一或多個實施例中，該統一光學透鏡總成係為一衍射透鏡或一組合式衍射-折射透鏡，即具有一衍射元件之一透鏡。
在一或多個實施例中，統一光學透鏡總成100之中央透鏡101之光輸出用作RGB亮場照射之一遠場，該遠場係在照射光進入統一光學透鏡總成100之前形成，如下文將結合第2A圖及第2B圖進行例示。另一方面，統一光學透鏡總成100之八個棱鏡式透鏡102之光輸出用作暗場照射之遠場。在一或多個實施例中，暗場照射源自一匹配數目個(例如，八個)較佳地定位在外圍棱鏡式透鏡102之前焦平面處之單獨光源。同樣，可使用較佳地與外圍棱鏡式透鏡102之數目匹配之任何適合數目個單獨照射光源。在一或多個實施例中，中央透鏡101之前焦平面與外圍棱鏡式透鏡102中之每一者之前焦平面重合。如此項技術中具有通常知識者將瞭解，由中央透鏡101形成之亮場照射係為遠心的。
第2A圖及第2B圖例示併入有統一光學透鏡總成之所述實施 例100之一光學照射系統之一實例性實施例200。具體而言，第2A圖及第2B圖顯示照射設備之位於統一光學透鏡總成100上游之部分。光學照射系統200併入有三個用於產生照射光之單獨光纖201、202及203，每一基本色彩(RGB)一個光纖。在一個實施例中，可使用波長適當之三個發光二極體(light emitting diode；LED)來實施單獨光源201、202及203。應注意，該系統並不限於三個所示之LED，而是可使用其他數目及構型之單獨光源。
在一或多個實施例中，由單獨光源201、202及203產生之單獨照射光束(例如，R、G及B光束)中之每一者由三個準直透鏡204、205及206中之一者進行準直。此後，所得經準直光束經由相應二向色鏡207、208及209組合，且較佳地由一組合器透鏡210聚焦在統一光學透鏡總成100之前焦平面上，統一光學透鏡總成100又將經組合照射光束引導至正被光學檢驗之物體上。三個準直透鏡204、205及206、二向色鏡207、208及209、以及組合器透鏡210形成一照射光路徑，該照射光路徑用於組合來自單獨光源201、202及203之R、G及B照射光束並將經組合照射光遞送至統一光學透鏡總成100之中央透鏡101。
在一或多個實施例中，前述三個單獨光源201、202及203充當亮場照射。在一個實施例中，較佳地在統一光學透鏡總成100之外圍段102之前焦平面處以如下方式放置具有一孔212之一印刷電路板(printed circuit board；PCB)或一其他材料片211：由三個單獨光源201、202及203產生之經組合亮場照射光穿過PCB 211中之孔212。
在一或多個實施例中，在較佳地位於統一光學透鏡總成100之外圍段102之前焦平面處之同一PCB 211上，提供八個光源213。在一個實施例中，光源213被排列成一圓形。如此項技術中具有通常知識者將瞭解， 在前述構型中，每一光源213皆定位在統一光學透鏡總成100之相應棱鏡式透鏡102之前焦平面處。在一或多個實施例中，可使用八個單獨LED來實施光源213。在一個實施例中，所有LED 213皆產生波長相同之光。八個光源213形成一暗場照射。在一或多個實施例中，統一光學透鏡總成100之輸出平面充當整個照射系統200之共同孔徑光闌214。在一或多個實施例中，可使用適合驅動電子器件來個別地控制在光學照射系統200中所利用之每一光源，包含LED 213以及LED 201、202及203。在一或多個實施例中，可使用適當電性驅動訊號來使前述光源中之每一者連續地或者以一脈衝或選通方式運作。在一或多個實施例中，用於獲取基板一影像之成像系統之一數值孔徑與統一光學照射系統之一數值孔徑相匹配。
第3圖例示共同孔徑光闌214之位置處之一實例性亮場照射角度分佈圖案，其中R、G或B照射光束係為同時或逐一地運作，且此分佈圖案係為在所述光束穿過統一光學透鏡總成100之後之圖案。如第3圖中所示，亮場照射具有一均勻圓形照射光圖案300。在一或多個實施例中，統一光學透鏡總成100之中央透鏡101之數值孔徑(numerical aperture；NA)被設計成與成像系統(圖中未示出)之NA相匹配，以形成一匹配之亮場照射。
第4圖例示當暗場照射光源213逐一地或以各種組合方式運作時在共同孔徑光闌214之位置處之一實例性暗場照射角度分佈圖案。此類不同之暗場照射角度分佈圖案被稱為暗場照射之模態。如自第4圖可見，八個光源213中之每一者皆產生一各自之暗場照射圖案401、402、403、404、405、406、407、及408，每一暗場照射圖案覆蓋環之具有為一整圓(360度)之八分之一(45度)之一角度大小之一角度扇區。第4圖中所示之暗場照射圖案401、402、403、404、405、406、407、及408表示暗場照射之不同實例 性模態。
第5圖例示當所有八個暗場照射光源213同時運作時在共同孔徑光闌214之位置處之一實例性暗場照射角度分佈圖案。此種構型之結果係為一環狀無縫之環形暗場照射圖案500。
應注意，上述實例性照射系統可存在諸多變化形式。舉例而言，可按照用於組合單獨亮場照射光束之系統來適當地變更亮場照射光源201、202及203以及暗場照射光源213之數目及空間排列形式。另外，暗場照射光源213及對應棱鏡式透鏡102之形狀及空間排列形式也可變化。
第6圖例示其中第1A圖及第1B圖之統一光學透鏡總成100視需要由一「菲涅耳」型折射透鏡總成600取代之一替代實例性實施例，「菲涅耳」型折射透鏡總成600具有中央菲涅耳透鏡601(用於亮場)及外圍菲涅耳透鏡602(用於暗場)。如此項技術中具有通常知識者將瞭解，功能類似之菲涅耳型透鏡總成600提供更窄且「更平整」之形狀因子(form factor)，且易於製造。與任何菲涅耳型元件一樣，存在光學品質較低及雜散光增加之缺點。更應注意，第1A圖及第1B圖之統一光學透鏡總成100之任何組成部件皆可用對應菲涅耳型構件(例如中央透鏡101(用於亮場)、或外圍棱鏡式透鏡102(用於暗場)、或其任何組合)來替代。
第7圖至第11圖例示可結合第6圖中所例示之任選菲涅耳型統一光學透鏡總成600而全部或部分地用於取代第2A圖及第2B圖所示實施例之各種元件之各種替代實施例。舉例而言，構成第2A圖及第2B圖所示亮場源之三個R、G及B LED 201、202及203可由具有任何色彩之一單個LED源701取代，LED源701較佳地放置在菲涅耳元件601之前焦平面處。
另外，在一或多個實施例中，物理暗場LED源213可由均化光導棒702之輸出端取代，均化光導棒702可視需要而為錐形的，以控制有效光源之大小、形狀及角度擴展。與第2A圖及第2B圖中所示之實施例類似，所述棒之輸出端較佳地放置在暗場透鏡602之前焦平面處。視需要，所述輸出端如第7圖至第10圖中所示而與亮場LED光源701共面，但亮場透鏡601與暗場透鏡602之前焦平面可位於不同平面中。
光導棒702之輸入端703可如第7圖至第9圖中所示而被成形為光收集聚光器、或被製作為平整的，其中LED 705緊密接近光導棒702之輸入刻面而以傳統方式安裝。另外，LED源705可如圖所示安裝在單獨印刷電路板704而非單個板211上，以在需要時實現更大之封裝靈活性。在一或多個實施例中，LED光源705可由雷射光源(例如，雷射二極體)取代。
現在將描述一種光學檢驗系統，其使用併入有統一光學透鏡總成實施例100之一光學照射系統之所述實例性實施例200。第12圖例示一光學檢驗頭1200之一實例性實施例，光學檢驗頭1200包含照射系統200(及其任選特性中之某些特性)之實施例。具體而言，光學檢驗頭1200併入有光學耦合至照射光學路徑1201之前述照射系統200，照射光學路徑1201用於經由一分束器1204或其他適合光束反射裝置將暗場及亮場照射光遞送至正使用光學檢驗頭1200檢驗製造缺陷之面板或基板1207。在各種實施例中，照射光學路徑1201可併入有一或多個透鏡1202及/或鏡1203以及其他光學構件(圖中未示出)。使用成像光學器件1205來形成並使用一數位獲取感測器(例如一區域感測器1206，其可係為此項技術中具有通常知識者所熟知之一CCD或CMOS成像裝置、或者任何現在已知或後來開發之成像裝置)來獲取被照射面板或基板1207之影像。該光學檢驗系統可更併入有一影像處理 單元，該影像處理單元包含一硬體部分及一軟體部分且用以分析數位影像資料以檢測基板中之缺陷。在一或多個實施例中，成像光學器件1205係為遠心的。
在一或多個實施例中，區域感測器1206與照射光源同步地被觸發，以便在向照射系統200之照射光源施加脈衝或選通脈衝之同時打開照相機(電子)快門。在另一替代實施例中，區域感測器被獨立地觸發，且統一光學照射系統之照射光源係以一連續模式運作。
在一或多個實施例中，暗場照射模態具有不同角度分佈模式，例如第4圖中所示之實例性角度分佈401、402、403、404、405、406、407、及408。在一或多個實施例中，可對每一暗場照射模式使用前述統一非圓形對稱光學總成100之暗場照射元件中之一個或若干暗場照射元件。視需要，可依序使用由前述統一非圓形對稱光學總成100之不同暗場照射元件形成之不同集合來為同一被掃描區域產生多個不同暗場模態。
第13圖例示光學頭(例如第12圖中所示之光學頭1200)一陣列1300之一實例性實施例。在一或多個實施例中，光學頭陣列1300可用於使用所述照射系統200之特殊能力來掃描面板或基板1207。在第13圖中所示之實施例中，光學頭1200係為以一交錯方式排列成陣列1300。圖中還顯示掃描方向。如此項技術中具有通常知識者將瞭解，成像系統之交錯構型使相鄰成像子系統之一視場能夠掃描彼此間之距離合乎需要地小的分片，而每一成像系統之機械佔用面積卻(遠)大於成像系統總成之一視場。
第14圖例示一檢驗系統1400之一實例性實施例，檢驗系統1400使用多個具有統一光學照射系統200之成像系統1200。檢驗系統1400併入有以下元件：
1.一底架1405，通常由附接有其他子系統之鋼結構一組合構建而成。
2.一輸送台1410，剛性地連接至底架，在所示實施例中係為一空氣浮台，由若干彼此平行之中空桿構成，所有中空桿皆連接至為將檢驗之面板提供舉升力之空氣供應源，該舉升力用於當在掃描橋形件1440下方自輸送台1410之裝載區1430部分沿著Y軸向輸送台1410之卸載區1420輸送玻璃時對該玻璃進行浮動式支撐。
3.一掃描橋形件1440，通常用於承載一或多個掃描照相機1485，掃描照相機1485用以掃描受檢驗基板。在第14圖中所示之實施例中，掃描照相機1485係為積體照相機與照射系統，例如結合第12圖所述之成像系統1200。在第14圖中所示之實施例中，掃描橋形件1440經由移動機構1410(例如，馬達及驅動器以及驅動螺桿)安裝在底架1405上，移動機構1410實現掃描橋形件1440之垂直位移。視需要或另外，每一照相機皆具有其自身之垂直位移機構。
4.夾緊機構1450，在一側上連接至底架且用以固持將檢驗之物體並使將檢驗之物體沿Y軸方向(掃描方向)移動。
5.在第14圖中所示之實施例中，一個視訊橋形件1460，附接至底架1405，用於承載多個高解析度攝像機1470(例如，顯微鏡)，攝像機1470用以通常在第一掃描之結果之後在大致沿交叉掃描方向移動之同時獲取將檢驗之物體之影像。
6.控制器1480，較佳地位於底架1405內，藉由電性及通訊通道連接至系統1400之各種部件且用以命令及控制輸送機1410、夾緊機構 1450、掃描橋形件1440、及攝像機1470之不同動作。
7.資料處理電腦1490，連接至掃描橋形件1440、攝像機1470、及控制器1480，且用以自攝像機接收資訊、處理該資訊，以便提供用於進行進一步檢驗之指令、提供錯誤報告以及其他檢驗報告。
第15圖例示與第2A圖及第2B圖中所示之實施例大致對應之另一實施例。主要差異在於實施暗場之方式。由朝向內之LED形成之一圓周「環」將其光引導至一整體式反射器陣列處。每一LED較佳地位於其相應反射器段之前焦平面處。每一反射器段皆係為按照有限維光源而被適當優化為一一階拋物線形狀。如同在「折射」實施例中，亮場光學器件及暗場光學器件二者之相應出射孔徑位於一共同平面處。此實施例在功能上類似於「折射」情況，因此其餘說明部分也係為適用的。
前述「反射」實施例在其中暗場照射構件將與形狀奇特之亮場光學器件配合之設計中可以係為有利的，只要亮場光學器件之出射光瞳與暗場反射元件共面即可。另一潛在優點係為能夠與散佈在極寬光譜內、最特別地散佈在可見域之外(例如IR及/或UV區域)之照射一起運作，而在該等光譜區域內，折射光學器件在透射或過多像差方面可能受到挑戰。
另一差異係為在亮場構件之光學路徑中使用一全內反射(total internal reflection；TIR)「潛望鏡」來達成一較緊密之形狀因子。此係為一任選特徵而並非係為本發明之一必需組成部分。
第16圖顯示其中可將併入「反射」暗場實施例中之各種光學元件實施為一整體式經模製塑料裝置之一實施例。
第17圖顯示穿過「反射」實施例光學器件之實例性光線追 蹤。
第18圖例示對組合式照射器之有效出射光瞳平面處之光強度分佈之光學CAD模擬。該模擬顯示在與光軸所成之一收集角處於3度以內時，亮場構件與暗場構件如何無縫地融合在一起。超出該角度，對於給定之特定設計，漸暈效應便開始起作用，從而逐漸地破壞「全天空(full sky)」。
第19圖顯示對用以將照射器之遠場成像在所檢驗基板之平面處之一投射透鏡之添加。照射器之組合式出射孔徑位於投射透鏡之前焦平面處，而基板也位於前焦平面處。
第20圖顯示光源(在此情況中，為正方形)之被本發明之光學總成投射至無窮遠處之近似影像由投射透鏡疊加在基板處。
第21圖例示實例性所模擬強度，其實際上即由此實施例之照射器投射在視場中心處之「照射天空」之角度分佈。圓形形狀之亮場及環形暗場對應於上述第3圖及第5圖之示意圖。
第22圖例示對投射在所檢驗基板上各種點處之經組合BF與DF照射之實例性光學CAD模擬。此圖顯示一幾乎完美之「照射天空」，其中在8毫米對角線(距中心4毫米)之一視場以內，環形暗場與一亮場「碟」無縫地融合。以此種方式形成其中兩種照射構件融合在一起之一有限無漸暈準均勻照射場係為本發明之一突出特徵。
最後，應理解，本文中所述之過程及技術並非固有地與任何特定設備相關，而是可由構件之任何適合組合來實施。此外，可根據本文中所述之教導內容而使用各種類型之通用裝置。構造用以執行本文所述方法步驟之專門化設備也可證明為有利的。已關於特定實例描述了本發明， 該等特定實例旨在在所有態樣中皆係為說明性而非限制性的。熟習此項技術者將瞭解，專門化構件以及現成構件之諸多不同組合皆將適用於實踐本發明。
此外，藉由考量本文所揭露發明之說明書及實踐，本發明之其他實施方式將對熟習此項技術者顯而易見。可在用於對電子裝置進行自動化光學檢驗之系統中單獨地或以任何組合形式使用所述實施例之各種態樣及/或構件。說明書及實例旨在僅被視為實例性的，其中本發明之一真正範圍及精神由以下請求項來指示。
100:統一非圓形對稱光學總成/統一光學元件/統一光學透鏡總成
101:中央透鏡
102:外圍棱鏡式透鏡/外圍段/外圍透鏡

Claims (55)

  1. 一種統一非圓形對稱光學總成，包含：a.一中央光學聚光器段；以及b.複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環，且具有一實質上共同孔徑光闌平面。
  2. 如請求項1所述之統一非圓形對稱光學總成，其中該等外圍光學聚光器段沿著其內邊緣與該中央光學聚光器段實質上鄰接，從而一起形成該統一非圓形對稱光學總成之一實質上無縫之通光孔徑。
  3. 如請求項2所述之統一非圓形對稱光學總成，其中該統一非圓形對稱光學總成之該通光孔徑具有一實質上圓形形狀。
  4. 如請求項1所述之統一非圓形對稱光學總成，更包含位於該中央光學聚光器段與該等環繞之外圍光學聚光器段之間的一間隙。
  5. 如請求項1所述之統一非圓形對稱光學總成，其中該等外圍光學聚光器段包含八個光學聚光器段。
  6. 如請求項1所述之統一非圓形對稱光學總成，其中該等外圍光學聚光器段中之每一者皆具有一棱鏡形狀。
  7. 如請求項1所述之統一非圓形對稱光學總成，其中該中央光學聚光器段以及該等外圍光學聚光器段中之每一者的至少一者係為一菲涅耳透鏡。
  8. 如請求項1所述之統一非圓形對稱光學總成，更包含位於該中央光學聚光器段與該等環繞之外圍光學聚光器段之間的一受控間隙，該受控間隙 係為基於一位於下游照射光學總成之一前焦平面中之一物理間隙。
  9. 如請求項1所述之統一非圓形對稱光學總成，其中該中央光學聚光器段係為圓形對稱的。
  10. 一種用於提供一亮場照射及暗場照射之統一光學照射系統，該光學照射系統包含：a.一統一非圓形對稱光學總成，包含：i.一中央光學聚光器段；以及ii.複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環，且具有一實質上共同孔徑光闌平面；b.複數個照射光源，其中該等照射光源中之每一者皆設置在該等外圍光學聚光器段中對應之每一者之一前焦平面內。
  11. 如請求項10所述之統一光學照射系統，其中該等外圍光學聚光器段中之每一者之一光輸出用作該暗場照射之一遠場。
  12. 如請求項10所述之統一光學照射系統，其中該等外圍光學聚光器段沿著其內邊緣與該中央光學聚光器段實質上鄰接，從而一起形成該統一非圓形對稱光學總成之一實質上無縫之通光孔徑。
  13. 如請求項12所述之統一光學照射系統，其中該統一非圓形對稱光學總成之該通光孔徑具有一實質上圓形形狀。
  14. 如請求項10所述之統一光學照射系統，更包含位於該中央圓形對稱光學聚光器段與該等環繞之外圍光學聚光器段之間的一間隙。
  15. 如請求項10所述之統一光學照射系統，其中該等外圍光學聚光器段包含八個光學聚光器段。
  16. 如請求項10所述之統一光學照射系統，其中該等外圍光學聚光器段中之每一者皆具有一棱鏡形狀。
  17. 如請求項10所述之統一光學照射系統，其中該等外圍光學聚光器段係以一圓形方式圍繞該中央圓形對稱光學聚光器段排列。
  18. 如請求項10所述之統一光學照射系統，其中該中央圓形對稱光學聚光器段以及該等外圍光學聚光器段中之每一者的至少一者係為一菲涅耳透鏡。
  19. 如請求項10所述之統一光學照射系統，其中該等照射光源包含波長相同之複數個發光二極體。
  20. 如請求項10所述之統一光學照射系統，其中該中央圓形對稱光學聚光器段之一光輸出用作該亮場照射之一遠場。
  21. 如請求項10所述之統一光學照射系統，更包含：i.一第二複數個照射光源，用以產生複數個照射光束；以及ii.一照射光路徑，用以組合該等照射光束，並將該經組合照射光束遞送至該統一非圓形對稱光學總成之該中央圓形對稱光學聚光器段。
  22. 如請求項21所述之統一光學照射系統，其中該第二複數個照射光源包含三個發光二極體。
  23. 如請求項21所述之統一光學照射系統，更包含一控制模組，該控制模組用以根據複數個預定照射模態來驅動該等照射光源及該第二複數個照射光源。
  24. 如請求項21所述之統一光學照射系統，其中該等預定照射模態包含一亮場照射模態以及一暗場照射模態的至少一者。
  25. 如請求項21所述之統一光學照射系統，其中該等預定照射模態包含照射光色彩變化之一第二複數個亮場照射模態。
  26. 如請求項21所述之統一光學照射系統，其中該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個亮場照射模態。
  27. 如請求項21所述之統一光學照射系統，其中該等預定照射模態包含照射光角度分佈變化之一第二複數個暗場照射模態。
  28. 如請求項21所述之統一光學照射系統，其中該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個暗場照射模態。
  29. 一種用於提供一亮場照射及暗場照射之統一光學照射系統，該光學照射系統之特徵在於，包含：a.一統一非圓形對稱光學總成，包含：i.一中央圓形對稱光學聚光器段；以及ii.複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央圓形對稱光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央圓形對稱光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環，且具有一實質上共同孔徑光闌平面；b.複數個照射光源，用以產生複數個照射光束；以及c.一照射光路徑，用以組合該等照射光束，並將該經組合照射光束遞送至該中央圓形對稱光學聚光器段。
  30. 如請求項29所述之統一光學照射系統，其中該等照射光源包含三個發光 二極體。
  31. 如請求項29所述之統一光學照射系統，其中該照射光路徑包含至少一個準直透鏡，該準直透鏡用以使該等照射光束中之至少一者準直。
  32. 如請求項29所述之統一光學照射系統，其中該照射光路徑包含複數個二向色鏡，該二向色鏡用以將該等照射光束組合成該經組合照射光束。
  33. 如請求項29所述之統一光學照射系統，其中該照射光路徑包含一組合器透鏡，該組合器透鏡用以將該經組合照射光束聚焦至該中央圓形對稱光學聚光器段之前焦平面上。
  34. 一種光學頭總成，包含：a.一統一非圓形對稱光學總成，包含：i.一中央光學聚光器段；以及ii.複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央圓形對稱光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環，且具有一實質上共同孔徑光闌平面；b.一統一光學照射系統，用於向該統一非圓形對稱光學總成提供一亮場照射及暗場照射；c.一光學總成，用於將該孔徑光闌平面作為遠場投射至基板上；以及d.一成像單元，用於在一成像感測器上形成該被照射基板之一影像。
  35. 如請求項34所述之光學頭總成，其中該成像單元之一數值孔徑與該統一 非圓形對稱光學總成之一數值孔徑相匹配。
  36. 如請求項34所述之光學頭總成，其中該成像光學單元包含一遠心成像系統。
  37. 如請求項34所述之光學頭總成，其中該成像感測器係為一區域感測器，而該區域感測器可與該統一光學照射系統之照射光源同步地觸發。
  38. 如請求項34所述之光學頭總成，其中該成像感測器係為一區域感測器，而該區域感測器被獨立地觸發，且其中該統一光學照射系統之該照射光源係以一連續模式運作。
  39. 如請求項34所述之光學頭總成，更包含一控制模組，該控制模組用以根據複數個預定照射模態來驅動該統一光學照射系統。
  40. 如請求項39所述之光學頭總成，其中該等預定照射模態包含一亮場照射模態以及一暗場照射模態的至少一者。
  41. 如請求項39所述之光學頭總成，其中該等預定照射模態包含照射光色彩變化之一第二複數個亮場照射模態。
  42. 如請求項39所述之光學頭總成，其中該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個亮場照射模態。
  43. 如請求項39所述之光學頭總成，其中該等預定照射模態包含照射光角度分佈變化之一第二複數個暗場照射模態。
  44. 如請求項39所述之光學頭總成，其中該等預定照射模態包含照射光功率變化之一第二複數個暗場照射模態。
  45. 如請求項39所述之光學頭總成，其中同時使用具有不同強度之不同照射之一線性組合來產生該等預定照射模態中之一個模態，使得該所產生模 態包含照射之一線性組合。
  46. 如請求項39所述之光學頭總成，其中該成像感測器用以藉由以下方式來獲取該基板之該同一區域之複數個影像：對該等影像中之每一所獲取影像使用不同照射功率。
  47. 如請求項46所述之光學頭總成，更包含一影像處理器，該影像處理器用以使用該基板之該同一區域之該等所獲取影像來產生該基板之一高動態範圍影像。
  48. 一種用於自動化光學檢驗之檢驗系統，該檢驗系統包含複數個成像系統總成，每一成像系統總成包含：a.一統一非圓形對稱光學總成，包含：i.一中央光學聚光器段；以及ii.複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環，且具有一實質上共同孔徑光闌平面；以及b.一統一光學照射系統，用於向該中央光學聚光器段提供一亮場照射及暗場照射。
  49. 如請求項48所述之檢驗系統，更包含用於使一所檢驗基板在該等成像系統總成下方移動之一掃描系統以及用於使該等成像系統總成在一所檢驗基板上方移動之一掃描系統的至少一者。
  50. 如請求項48所述之檢驗系統，其中該等成像系統總成被排列成由預定數目個列及行形成之一陣列、或是被排列成具有傾斜行之一交錯陣列構 形。
  51. 如請求項48所述之檢驗系統，其中該等成像系統總成中之一者之一視場被排列成與該等成像系統總成中相鄰之一者之一第二視場重疊。
  52. 如請求項48所述之檢驗系統，其中該等成像系統總成共享一照射控制件，該照射控制件為該等成像系統總成中之若干成像系統總成同時改變照射模式。
  53. 如請求項48所述之檢驗系統，其中每一成像系統總成皆包含一照射控制模組，該照射控制模組在一掃描期間獨立於該等成像系統總成中之其他成像系統總成而為該成像系統總成改變照射模態。
  54. 如請求項53所述之檢驗系統，其中使用不同照射模態來掃描一基板上之不同區域。
  55. 一種用於對一基板進行光學檢驗之方法，該方法包含：a.提供一統一非圓形對稱光學總成，該統一非圓形對稱光學總成包含：i.一中央光學聚光器段；以及ii.複數個外圍光學聚光器段，環繞該中央光學聚光器段，其中該等外圍光學聚光器段係為實質上鄰接的，從而圍繞該中央光學聚光器段一起形成一實質上無縫之環，且具有一實質上共同孔徑光闌平面；b.提供一統一光學照射系統，該統一光學照射系統用於向該統一非圓形對稱光學總成提供一亮場照射及暗場照射；c.提供一成像光學單元，該成像光學單元用於在一數位獲取感測 器上形成一被照射基板之一影像；d.提供一折疊鏡或其他光學元件，該折疊鏡或其他光學元件用於將由該照射系統產生之光導引至該基板、及該成像光學單元之光軸中；以及e.提供一數位感測器，該數位感測器用於獲取該基板之影像並產生對應數位影像資料。
TW104123054A 2014-07-17 2015-07-16 遠心亮場與環形暗場無縫融合式照射 TWI702386B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462026030P 2014-07-17 2014-07-17
US62/026,030 2014-07-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201604535A TW201604535A (zh) 2016-02-01
TWI702386B true TWI702386B (zh) 2020-08-21

Family

ID=55271028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104123054A TWI702386B (zh) 2014-07-17 2015-07-16 遠心亮場與環形暗場無縫融合式照射

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6670561B2 (zh)
KR (1) KR102373287B1 (zh)
CN (1) CN105424600B (zh)
TW (1) TWI702386B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101839207B1 (ko) * 2016-05-20 2018-04-26 한국광기술원 광원 모듈용 집광렌즈 및 이를 이용한 광원모듈
US10872418B2 (en) * 2016-10-11 2020-12-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Edge detection device, an edge detection method, and an object holding device
CN108072659B (zh) * 2016-11-11 2022-05-31 三星显示有限公司 多光学视觉设备
CN113287001B (zh) * 2019-01-14 2023-04-04 奥宝科技有限公司 用于光学系统的多重图像获取装置
JP2022539836A (ja) * 2019-07-11 2022-09-13 オルボテック リミテッド 複合ビームコンバイナを用いるマルチモード広角照明
KR102224835B1 (ko) * 2021-01-06 2021-03-08 (주)하이비젼시스템 결함 검사 분야에 적용 가능한 광학 프리즘 및 이를 이용한 암시야 조명계
CN113532800A (zh) * 2021-05-21 2021-10-22 杭州涂鸦信息技术有限公司 透光区域的分析方法以及相关设备、装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4881802A (en) * 1987-05-05 1989-11-21 Ernst Leitz Wetzlar Gmbh Combined bright field-dark field incident light illumination apparatus
US20080024794A1 (en) * 2004-06-04 2008-01-31 Yoko Miyazaki Semiconductor Surface Inspection Apparatus and Method of Illumination
CN101315470A (zh) * 2007-05-30 2008-12-03 赖秀惠 用于检测设备的透镜拼接方法及其系统
US7714996B2 (en) * 2007-01-23 2010-05-11 3i Systems Corporation Automatic inspection system for flat panel substrate
JP2012220610A (ja) * 2011-04-06 2012-11-12 Nikon Corp 顕微鏡装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54103362A (en) * 1978-01-31 1979-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical observation apparatus
IL94368A (en) * 1990-05-11 1993-07-08 Orbot Systems Ltd Optic inspection apparatus and illumination system particularly useful therein
JP3386269B2 (ja) * 1995-01-25 2003-03-17 株式会社ニュークリエイション 光学検査装置
JPH09288237A (ja) * 1996-02-20 1997-11-04 Bunshi Bio Photonics Kenkyusho:Kk 暗視野落射顕微鏡
JPH09171150A (ja) * 1997-01-22 1997-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 照明光学装置とそれを用いた投写型表示装置
DE19903486C2 (de) * 1999-01-29 2003-03-06 Leica Microsystems Verfahren und Vorrichtung zur optischen Untersuchung von strukturierten Oberflächen von Objekten
JP2001154103A (ja) * 1999-11-30 2001-06-08 Mitsutoyo Corp 光学器械の照明装置
JP2003149169A (ja) * 2001-11-16 2003-05-21 Tokyo Seimitsu Co Ltd ウエハ欠陥検査装置
DE10339618A1 (de) * 2003-08-28 2005-03-24 Leica Microsystems (Schweiz) Ag Leuchtdioden-Beleuchtung für ein optisches Beobachtungsgerät, insbesondere ein Stereo- oder ein Stereooperationsmikroskop
US7300177B2 (en) * 2004-02-11 2007-11-27 3M Innovative Properties Illumination system having a plurality of light source modules disposed in an array with a non-radially symmetrical aperture
US20050254065A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Stokowski Stanley E Method and apparatus for detecting surface characteristics on a mask blank
WO2006057033A1 (ja) * 2004-11-24 2006-06-01 Takashi Yoshimine 対物レンズ及びコンデンサ
IL188825A0 (en) * 2008-01-16 2008-11-03 Orbotech Ltd Inspection of a substrate using multiple cameras
TWI479583B (zh) * 2008-04-04 2015-04-01 Nanda Technologies Gmbh 光學檢驗的系統與方法
CN102105777B (zh) * 2008-07-22 2013-03-13 奥博泰克有限公司 高效的远心光学系统
US8724882B2 (en) * 2008-07-29 2014-05-13 Applied Materials Israel, Ltd. Mapping variations of a surface
JP2010243283A (ja) * 2009-04-03 2010-10-28 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法および欠陥検査装置
CN102023164B (zh) * 2009-09-23 2015-09-16 法国圣-戈班玻璃公司 用于检测透明平板的局部缺陷的装置和方法
US20130148115A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-13 Yoav Berlatzky Optical system and method for inspection of patterned samples

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4881802A (en) * 1987-05-05 1989-11-21 Ernst Leitz Wetzlar Gmbh Combined bright field-dark field incident light illumination apparatus
US20080024794A1 (en) * 2004-06-04 2008-01-31 Yoko Miyazaki Semiconductor Surface Inspection Apparatus and Method of Illumination
US7714996B2 (en) * 2007-01-23 2010-05-11 3i Systems Corporation Automatic inspection system for flat panel substrate
CN101315470A (zh) * 2007-05-30 2008-12-03 赖秀惠 用于检测设备的透镜拼接方法及其系统
JP2012220610A (ja) * 2011-04-06 2012-11-12 Nikon Corp 顕微鏡装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR102373287B1 (ko) 2022-03-10
TW201604535A (zh) 2016-02-01
JP6670561B2 (ja) 2020-03-25
KR20160010364A (ko) 2016-01-27
CN105424600A (zh) 2016-03-23
JP2016024195A (ja) 2016-02-08
CN105424600B (zh) 2019-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI702386B (zh) 遠心亮場與環形暗場無縫融合式照射
JP5911865B2 (ja) 照明システム
US10598603B2 (en) Lighting device for inspection and inspection system
US20150177071A1 (en) Wavefront analysis inspection apparatus and method
JP5489186B2 (ja) 表面検査装置
US10379057B2 (en) Illumination system, inspection tool with illumination system, and method of operating an illumination system
EP3140638B1 (en) Illumination system, inspection tool with illumination system, and method of operating an illumination system
JP2016024195A5 (zh)
JP2016025316A (ja) 照明光学系、照明装置、及び照明光学素子
JP4576006B2 (ja) 外観検査用投光装置
KR101969232B1 (ko) 측면 비전 장치
KR200477847Y1 (ko) 비 텔레센트릭 전압 이미징 광학 시스템(ntvios)
JP3625953B2 (ja) 外観検査用投光装置
US20180080880A1 (en) Optical scattering measurement method and apparatus using micro lens matrix
KR100768120B1 (ko) 패널 검사 장치
TWI470299B (zh) 自動對焦裝置與方法
JP2019138893A (ja) 画像検査装置および照明装置
KR102361925B1 (ko) 광학장치
JPH06331945A (ja) 薄型表示機器の検査装置及び欠陥修正装置
TWI656322B (zh) 螢光顯微鏡和具有螢光顯微鏡的基底檢驗裝置
KR101053211B1 (ko) 상부 조사 백라이트 장치 및 이를 이용한 검사시스템
KR20110004188A (ko) 백라이트 어셈블리 검사 장치 및 표시소자 검사 장치
TWI700486B (zh) 一種檢查物件的系統及方法