TWI764269B - 一種基於偏振特性的用於檢查物體的系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及使用偏振成像的增強的光學檢查。系統用於檢查物體，該系統包括：感測模組，其包括多個收集路徑，每個收集路徑可包括攝像頭和限定收集路徑的偏振特性的分析器；控制器，其被配置為設置獨立於彼此的多個收集路徑的偏振特性；分束器；物鏡；照明模組，其被配置為(a)將明場光束以第一角度範圍導向物體的區域；(b)將第一暗場光束以第二角度範圍導向物體的區域；(c)將第二暗場光束以第三角度範圍導向物體的區域；(d)將出自明場光束、第一暗場光束和第二暗場光束中的至少一個光束的至少一個鏡面反射導向感測模組。

Description

一種基於偏振特性的用於檢查物體的系統及方法

相關申請

本申請為申請案號為104142465的臺灣專利申請的分案申請，所有上述專利通過引用併入本文。

本發明係有關於使用偏振成像的增強的光學檢查。

發明背景

在包括諸如其銅信號線具有梯形狀輪廓的PCB層的具有成角度的表面的部分的不平坦的物體中，現有技術的方法未被佈置為從所有表面角度收集鏡面反射。

此外，分析反射偏振狀態的已知方法中的一些僅在入射角度顯著不同於法角時有效。因此，平行於成像軸和垂直於所檢查的平板的明場或同軸光是不可用的。

更進一步，一些檢查方法需要額外的設置過程以設置優 化的偏振器/分析器定向。還進一步，方法中的一些需要多個影像的捕獲，每個影像具有不同的偏振器/分析器定向。

因此，在檢查不平坦的物品的背景中，存在對提供系統和方法的需要，其實現來自寬範圍的表面角度的鏡面反射的收集，並使得入射角不是法角，但相當接近Brewster角。此外，這些方法將得益於用不同的偏振定向同時在一個通道中捕獲多個影像的能力。

發明概要

根據本發明的各個實施例，可提供系統和方法。

系統可用於檢查物體，該系統可包括感測模組，其可包括多個收集路徑，每個收集路徑可包括攝像頭和限定收集路徑的偏振特性的分析器；控制器，其可被配置為彼此獨立地設置多個收集路徑的偏振特性；分束器；物鏡；照明模組，其可被配置為(a)將明場光束以第一角度範圍導向物體的區域；(b)將第一暗場光束以第二角度範圍導向物體的區域；(c)將第二暗場光束以第三角度範圍導向物體的區域；(d)將出自明場光束、第一暗場光束和第二暗場光束中的至少一個光束的至少一個鏡面反射導向感測模組。

照明模組可被配置為：當物體的區域可包括具有第一定向的區時將明場光束的鏡面反射導向感測模組；當物體的區域可 包括具有第二定向的區時將第一暗場光束的鏡面反射導向感測模組；以及當物體的區域可包括具有第三定向的區時，將第二暗場光束的鏡面反射導向感測模組；其中，第一定向、第二定向和第三定向彼此不同。

控制器可被配置為設置多個收集路徑的偏振特性，使得在給定的時間點期間，第一收集路徑的偏振特性與第二收集路徑的偏振特性不同。

照明模組可不包括任何偏振器。

照明模組可包括至少一個偏振器，其可與明場光束、第一暗場光束和第二暗場光束中的至少一個光束相關聯。

照明模組可包括明場光源，其可被阻擋元件跟隨，阻擋元件可被配置為阻止明場光束照射在分束器的第三區域上。

照明模組還可被配置為用第二明場光束照亮分束器的第二區域；其中分束器的第二區域可被配置為將第二明場光束導向物鏡的第二區域；其中物鏡的第二區域可被配置為將第二明場光束導向物體以便以不同於第一角度範圍和第二角度範圍的第三角度範圍照射在物體上。

照明模組還可被配置為用第三明場光束照亮分束器的第四區域；其中分束器的第四區域可被配置為將第三明場光束導向物鏡的第四區域；其中物鏡的第四區域可被配置為將第三明場光束導向物體。

照明模組還可被配置為用第四明場光束照亮分束器的第 五區域；其中分束器的第五區域可被配置為將第四明場光束導向物鏡的第五區域；其中物鏡的第五區域可被配置為將第四明場光束導向物體。

系統可包括可被定位在攝像頭和分束器之間的第二附加的透鏡。

照明模組可包括可被定位在照明模組的明場光源的焦平面處的阻擋元件。

照明模組可包括暗場光源和反射鏡；並且其中，反射鏡可被配置為從暗場光源接收暗場光束並將暗場光束導向物體。

反射鏡可被定位在物鏡和物體之間。

暗場照明模組的光軸可被定向到照明模組的光軸。

照明模組還可被配置為(a)控制第二暗場光束的相位和偏振，以及(b)用第二暗場光束照亮物體。

方法可包括由控制器設置檢查系統的多個收集路徑的偏振特性，其中，每個收集路徑可包括攝像頭和限定收集路徑的偏振特性的分析器；由照明模組(a)將明場光束以第一角度範圍導向物體，(b)將第一暗場光束以第二角度範圍導向該物體，以及(c)將第二暗場光束以第三角度範圍導向該物體；將出自明場光束、第一暗場光束和第二暗場光束中的至少一個光束的至少一個鏡面反射導向感測模組；以及由感測模組的多個收集路徑的攝像頭生成檢測信號。

方法可包括(a)當物體的區域可包括具有第一定向的區時 將明場光束的鏡面反射導向感測模組；(b)當物體的區域可包括具有第二定向的區時將第一暗場光束的鏡面反射導向感測模組；以及(c)當物體的區域可包括具有第三定向的區時，將第二暗場光束的鏡面反射導向感測模組；其中，第一定向、第二定向和第三定向彼此不同。

方法可包括設置多個收集路徑的偏振特性，使得在給定的時間點期間，第一收集路徑的偏振特性與第二收集路徑的偏振特性不同。

照明模組可包括或可不包括任何偏振器。

照明模組可包括至少一個偏振器，其可與明場光束、第一暗場光束和第二暗場光束中的至少一個光束相關聯。

照明模組可包括明場光源，其可被阻擋元件跟隨；其中，方法可包括阻止明場光束照射在分束器的第三區域上。

方法可包括由照明模組用第二明場光束照亮分束器的第二區域；由分束器的第二區域將第二明場光束導向物鏡的第二區域；由物鏡的第二區域將第二明場光束導向物體以便以不同於第一角度範圍和第二角度範圍的第三角度範圍照射在物體上。

方法可包括由照明模組用第三明場光束照亮分束器的第四區域；由分束器的第四區域將第三明場光束導向物鏡的第四區域；以及由物鏡的第四區域將第三明場光束導向物體。

方法可包括由照明模組用第四明場光束照亮分束器的第五區域；由分束器的第五區域將第四明場光束導向物鏡的第五區 域；以及由物鏡的第五區域將第四明場光束導向物體。

攝像頭可以在第二附加的透鏡之後。

照明模組可包括可被定位在照明模組的明場光源的焦平面處的阻擋元件。

照明模組可包括暗場光源和反射鏡；並且其中，方法可包括由反射鏡並從暗場光源接收暗場光束以及將暗場光束導向物體。

反射鏡可被定位在物鏡和物體之間。

暗場照明模組的光軸可被定向到照明模組的光軸。

方法可包括由照明模組控制第二暗場光束的相位和偏振，以及用第二暗場光束照亮物體。

1:桌子

2、2’:物體

3:物鏡

4:攝像頭

5:分束器

6:明場(BF)光源

7:暗場(DF)光源

9:可調整的偏振器

10:可調整的相位補償器

11:光軸；聚焦透鏡；阻擋元件

14:第二分束器

15:第一攝像頭

16:第二攝像頭

19:BF光束的光軸

30:物鏡的中央(第三)區域

31:物鏡的左(第一)區域

32:物鏡的右(第二)區域

50:分束器的中央(第三)區域

51:分束器的左(第一)區域

52:分束器的右(第二)區域

61:第一附加的物鏡

62:第二附加的物鏡

71、72:反射鏡

81、82:系統

101、201:第一明場光束

102:第二明場光束；第一明場光束的鏡面反射

104:漫反射

111:第一暗場光束

112:第二暗場光束

114:暗場光束的漫反射

115:第一暗場光束的鏡面反射

121、202:第二明場光束

122、212:第二明場光束的鏡面反射

141:影像處理器

142:控制器

171:第一分析器

172:第二分析器

203:第三明場光束

204:第四明場光束

211:第一明場光束的鏡面反射

213:第三明場光束的鏡面反射

214:第四明場光束的鏡面反射

250、260:分析器

251、252、253、254:條帶；框

261、262、263、264:框

301、302:暗場光束

303:暗場光束的漫反射

400:方法

410、420、430、440、450:步驟

從以下結合了附圖的詳細描述，本發明將得到更充分的理解和認識，在附圖中：圖1示出根據本發明的實施例的檢查系統；圖2示出根據本發明的實施例的檢查系統；圖3示出根據本發明的實施例的檢查系統；圖4示出根據本發明的實施例的檢查系統；圖5示出根據本發明的實施例的檢查系統；圖6示出根據本發明的實施例的檢查系統； 圖7示出根據本發明的實施例的分析器；以及圖8示出根據本發明的實施例的方法。

較佳實施例之詳細說明

因為實現本發明的裝置在極大程度上由本領域技術人員已知的電子部件和電路組成，為了本發明的下面的概念的理解和認識以及為了不模糊本發明的教導或不從本發明的教導分心，電路的細節將不以任何比如上面說明的所認為的必要性更大的程度來解釋。

在下面的說明書中，將參考本發明的實施例的具體示例來描述本發明。然而，明顯的是，各種修改和改變可在其中做出而不脫離如在所附申請專利範圍中闡述的本發明的更寬廣的精神和範圍。

提供了一種可利用暗場照明和明場照明兩者以提供寬角度覆蓋範圍的系統。因此，提供了具有檢查來自不平坦的物品(如，圖案化的PCB層)的大部分的鏡面反射的能力的系統。

提供了一種系統，其可利用大物鏡和進入分束器的傾斜光圈明場光，使得物鏡的一側成角度地投射光，而鏡的相對側收集反射。從而提供了具有利用橢偏方法的能力的系統，其具有該需求，即用於檢查包括其成角度的部分和水準平坦的部分的整個物品。

根據本發明的實施例，提供了具有包括兩個獨立的攝像頭和兩個獨立的偏振元件的兩個收集路徑的系統。可獨立於其它檢查路徑的偏振特性來設置每個收集路徑的偏振特性。這些偏振特性可被設置為彼此不同。

根據本發明的實施例，提供了具有一個或多個分析器的系統，該一個或多個分析器具有彼此不同偏振參數的區。

圖1-6示出根據本發明的實施例的系統和具有不平坦表面的被檢查的物品。

圖1示出檢查物體(也指物品或被檢查的物品)2的系統81。系統包括：

a. 桌子1，其用於支撐和/或移動物體2。

b. 兩個暗場(DF)光源7，其被配置為用兩個DF光束(一個來自於物體的每一側)照亮物體。

c. 分束器5。

d. 明場(BF)光源6，其將BF光束導向到分束器5上。

e. 物鏡3，其被定位在分束器5和第二分束器14之間。

f. 第一攝像頭15。

g. 第一分析器171，其被定位在第二分束器14和第一攝像頭15之間。

h. 第二攝像頭16。

i. 第二分析器172，其被定位在第二分束器14和第二攝像頭16之間。

j. 影像處理器141。

k. 控制器142。

控制器142被配置為控制系統的操作。控制器142和攝像頭4被耦合到影像處理器141。控制器142還可被耦合到諸如BF光源6、暗場光源7、分析器171和172等的各種元件(並控制他們的操作)。

影像處理器141被配置為處理由第一攝像頭和第二攝像頭15和16生成的檢測信號。

兩個DF光源7(右暗場光源和左暗場光源)可被以對稱的方式相對於光軸19來定位。應注意的是，可以僅有單個DF光源、DF光源可被以非對稱的方式定位、即可以有多於兩個暗場光源等等。

分束器5被定位在被檢查物品2的上方並被佈置以將來自BF光源6的BF光束導向被檢查物品2，以及將來自被檢查物品2的光導向物鏡3。

被導向物鏡3的光可包括BF光束和來自DF源7的任何光束中的至少一個光束的鏡面反射和/或漫反射的至少一個。被導向物鏡3的光可取決於由光束照亮的區的定向。不同的定向可導致(a)僅漫反射朝向物鏡3的方向或(b)出自BF光束和DF光束中的任一個中的一個光束的鏡面反射朝向物鏡3的方向。

穿過物鏡3的光朝向第二分束器14傳播，第二分束器14將該光朝向第一分析器和第二分析器171和172以及跟隨所述分 析器171和172的第一攝像頭和第二攝像頭15和16進行分束。

攝像頭15和16中的每一個內的虛線框可表示每個攝像頭的感測元件。

圖1還示出BF光束的光軸19。

分析器171和172可以具有可調整的偏振(諸如定向)，使得171和172的定向在特定時間點彼此不同並可在其它時間點彼此相等。

圖1示出兩個收集路徑具有共用的部分(在被檢查的物品2和第二分束器14之間)和不共用的部分(在第二分束器14之後)。在圖1中，儘管其它分離元件可被使用(例如3CCD攝像頭-分離到RGB)，但是收集路徑的分離是用第二分束器14來實現的。

在圖1中，在照明路徑中(BF光源6和分束器5之間或在DF光源7和物體之間或在分束器5和物體2之間)沒有偏振元件。這只是一個選項且在照明路徑中可能有一個或多個偏振器。

很多分析方法可採用材料和鏡面反射的偏振特性(通過在照明路徑或收集路徑(在攝像頭之前，包括在攝像頭中)或在照明路徑和收集路徑兩者中利用偏振器和/或相位補償器(如四分之一波長減緩器))。

因此，系統能夠使用諸如可調整的偏振器9和/或可調整的相位補償器的可調整的(或不可調整)偏振元件以及允許它們被旋轉。

分析器(攝像頭側的偏振器)功能也可被併入攝像頭感測 器、液晶可變偏振器或他們的其它實現中。

每個攝像頭可以是諸如CCD或CMOS的線攝像頭且照明可包括一個線照明明場光源和兩個線暗場光源。

具有區域照明系統的區域掃描攝像頭可被提供並可包括圍繞物鏡的一個或多個明場光源和暗場照明環。暗場光源的其它佈置可被提供。

如上面所述，攝像頭側偏振器(分析器)可以可選地被實現為攝像頭圖元感測器的部分或被實現在液晶中。類似地，偏振元件照明側是可選的並且可被以各種方式來實現。

圖2示出根據本發明的實施例的系統82和具有不平坦表面的被檢查的物體。

下面的參考數位被在圖2中使用：

a. 1-桌子(用於支撐被檢查的物體)。

b. 2-被檢查的物體。

c. 3-物鏡。

d. 5-分束器。

e. 6-明場光源。

f. 7-暗場光源。

g. 9-可調整的偏振器。

h. 10-可調整的相位補償器。

i. 11-聚焦透鏡。

j. 14-第二分束器。

k. 15-第一攝像頭。

l. 16-第二攝像頭。

m. 物鏡的31、30和32-左(第一)區域、中央(第三)區域和右(第二)區域。

n. 分束器的51、50和52-左(第一)區域、中央(第三)區域和右(第二)區域。

p. 101-明場光束。

q. 102-明場光束的鏡面反射。

r. 111和112-暗場光束。

s. 114-暗場光束的漫反射。

t. 141-影像處理器。

u. 142-控制器。

v. 171-第一分析器。

w. 172-第二分析器。

控制器142被配置為控制系統的操作。控制器142、第一攝像頭15和第二攝像頭16被耦合到影像處理器141。控制器142還被耦合到諸如明場光源6、暗場光源7、可調整的偏振器9和可調整的相位補償器10、第一分析器和第二分析器171和172的各種元件(並控制他們的操作)。

在圖2中，明場光源6用第一明場光束102照亮第一分束器5的左區域51。第一分束器5的左區域51將第一明場光束101反射到物鏡3的左區域31，其聚焦第一明場光束101並將第 一明場光束101成角度導向物體2，該角度左至沿著攝像頭的光軸延伸的虛y軸。第一明場光束101的鏡面反射102從物體2被反射到物鏡3的右區域32。鏡面反射102可從以實質上水準的方式被定向的被檢查的物體區發生。鏡面反射102穿過第一分束器5的右區域52，並由聚焦透鏡11聚焦。第二分束器14將光向著由第一攝像頭和第二攝像頭15和16跟隨的第一分析器和第二分析器171和172進行分束。

來自第一攝像頭和第二攝像頭15和16的檢測信號被提供到影像處理器141。

在圖2中，第一暗場光束和第二暗場光束111和112照射在物體2的水準部分上且他們的鏡面反射(未示出)未被物鏡3收集。

圖2示出第一暗場光束和/或第二暗場光束111和112的漫反射114可被導向導物鏡3的第三區域(中央區域)30。漫反射114穿過第一分束器5的第三區域50並由聚焦透鏡11聚焦(未示出)，聚焦透鏡由對光進行分束的第二分束器14跟隨。

圖3示出根據本發明的實施例的系統82。

在圖3中，第一明場光束101以及第一暗場光束和第二暗場光束111和112照射在具有正斜率的物體2’的非水準區上。

第一明場光束101的鏡面反射(未示出)和第二暗場光束112的鏡面反射(未示出)未被物鏡3收集。

第一暗場光束111的鏡面反射115向物鏡3的第三區域 (中央區域)30傳播。鏡面反射115穿過分束器5的第三區域50並由聚焦透鏡11聚焦到。被聚焦的光由第二分束器14進行分束並各自被導向穿過第一分析器和第二分析器171和172到第一攝像頭和第二攝像頭15和16上。

來自第一攝像頭和第二攝像頭15和16的檢測信號被提供到影像處理器141。

圖3示出第一明場光束101的漫反射104可被導向物鏡3的右(第二)區域32。漫反射104穿過分束器5的第二區域52並由聚焦透鏡聚焦(未示出)到第一攝像頭和第二攝像頭15和16上。

應注意的是，在任何圖中，漫反射中的僅僅一些漫反射可被示出。

圖4示出根據本發明的實施例的系統。

在圖4中，有兩個優選的準直明場光束101和121來代替圖1中的單一明場光，並且有第一明場光束101的鏡面反射102和第二明場光束121的鏡面反射122。

在圖4中，明場光源6、可調整的偏振器9和可調整的相位補償器10被阻擋元件11跟隨，阻擋元件11被配置為阻止明場光束照射在分束器5的第三區域50上並將單一明場光束分為兩個明場光束。

圖4的明場照明模組包括阻擋元件11並被配置為用第二明場光束121照亮第一分束器5的第二區域52。

第一分束器5的第二區域52被配置為將第二明場光束 121導向物鏡3的第二區域32。

物鏡3的第二區域32被配置為將第二明場光束121導向物體2以便以不同於第一角度範圍和第二角度範圍的第三角度範圍照射在物體上。

第一分束器的第一區域51被配置為將第一明場光束101導向物鏡的第一區域31。

物鏡的第一區域31被配置為將第一明場光束101導向物體2以便以第一角度範圍照射在物體上。

在一些情況下(當照亮第一定向的區時-如在圖4中所示的)-(a)物鏡的第二區域32被配置為接收第一明場光束的鏡面反射102並將明場光束的鏡面反射102導向分束器的第二區域52；(b)第一分束器的第二區域52被配置為將第一明場光束的鏡面反射102導向第二分束器14；(c)物鏡的第三區域30被配置為將暗場光束111和112的漫反射114導向物鏡的第三區域30；以及(d)第一分束器的第三區域30被配置為將暗場光束的漫反射114導向第二分束器14。

應注意的是，攝像頭15和攝像頭16可根據在給定時間由第一明場光束101、第一暗場光束111和第二暗場光束112照亮的區域的區的定向來接收一個或多個(或一個也沒有)光束101、111和112的漫反射和/或鏡面反射。

當物體的區域被照亮時，則物體的不同定向的區域的不同區可鏡面反射來自不同光源的光。該區域的區可包括該區域的 一個或多個點。不同定向的被照亮的區的非限制示例在圖2和3中被提供。圖2和3可示出在同一時間或在不同時間被照亮的線的不同橫截面。

在圖2中，被照亮的區域被示出為包括水準區且鏡面反射是明場光束的鏡面反射。在圖3中，被照亮的區域被示出為包括傾斜區且鏡面反射是第一暗場光束的鏡面反射。應注意的是，被照亮的區域可包括第一定向的區和第二定向的區，使得明場光束的鏡面反射和暗場光束的鏡面反射可被收集。

圖5和圖6示出具有共軸照明的遠心設置的選項。共軸照明可包括照明阻擋物，照明阻擋物覆蓋照明的中心射線並實現在被檢查的物品上的光的“圓環(donut)”投射。

圖5和6示出根據本發明的實施例的系統的兩個部分。圖6是沿著第一虛平面截取的而圖5是沿著第二虛平面截取的-第二虛平面被定向(例如-正交的)到第一虛平面。例如-第一虛平面可以是Z-Y平面而第二虛平面可以是Z-X平面。

在圖5中，明場照明模組包括明場光源6、可調整的偏振器9和可調整的相位補償器10。明場照明模組由第一附加的物鏡61跟隨，而第一附加的物鏡61由分束器5跟隨。在圖3中，分束器5被定位到第一附加的物鏡61的右邊。第二附加的物鏡62被定位在分束器5的上方和攝像頭4的下方。物鏡3被定位在物體2的上方和分束器5的下方。

第一附加的物鏡61和第二附加的物鏡62互相平行且被 以遠心佈置來形成。

在圖5中，存在第一明場光束201、第二明場光束202、第三明場光束203、第四明場光束204、第一明場光束201的鏡面反射211、第二明場光束202的鏡面反射212、第三明場光束203的鏡面反射213、第四明場光束204的鏡面反射214。

在圖5中，阻擋元件被定位在明場光源6的焦平面處。圖5示出兩個明場光束，其被阻擋元件分離為第一明場光束至第四明場光束201、202、203、204。

第一明場光束至第四明場光束201、202、203、204穿過第一附加的物鏡61並照射在分束器的第一區域、第二區域、第三區域和第四區域上並被導向導物鏡3的第一區域、第二區域、第三區域和第四區域。

物鏡3將第一明場光束和第二明場光束201和202導向到物體的第一位置上。

物鏡3將第三明場光束和第四明場光束203和204導向到物體的第二位置上，第二位置與第一位置是隔開的。

在一些情況下(當照亮第一定向的區時-如圖5中所示出的)-(a)第一明場光束201的鏡面反射211和第二明場光束202的鏡面反射212穿過物鏡3的第二區域和第一區域、穿過分束器的第二區域和第一區域傳播，並由第二附加的物鏡62導向到攝像頭的第四區域上；(b)第三明場光束203的鏡面反射213和第四明場光束204的鏡面反射214穿過物鏡3的第四區域和第三區域、穿過 分束器的第四區域和第三區域傳播，並由第二附加的物鏡62導向到攝像頭的第一區域上。

可以有多於兩對明場光束。

圖6示出暗場光束301和302由暗場光源6生成，穿過可調整的偏振器9和可調整的相位補償器10並被反射鏡71和72反射以照射在物體2上。

漫反射303穿過物鏡3和第二附加的物鏡以照射在第二分束器14上，其將漫反射303導向到第一分析器和第二分析器171和172上並導向在第一攝像頭和第二攝像頭15和16上。

圖7示出根據本發明的各個實施例的兩個分析器。

這些分析器可被用於諸如圖1-7的系統的系統中，但可被用於諸如在圖4中示出的具有單一攝像頭15、單一分析器171並且不包括第二分束器14的系統中。

圖4的系統具有單一攝像頭但具有偏振器，該偏振器具有其偏振特性彼此不同的不同的區(例如-偏振定向可彼此不同)。

相同的分析器的不同的區可具有相同的形狀和尺寸，但可在形狀和/或尺寸上彼此不同。

圖7示出具有其偏振參數彼此不同的細長的條帶251、252、253和254的分析器250。該分析器可適應線照明，其中，被檢查的物品被一束光掃描，並因此(假設存在分析器的4個不同的區)-單一掃描導致被檢查的物品的四個不同影像的捕獲-每個具有其自己的偏振參數。

圖7還示出具有四個不同類型(261、262、263和264)的長方形區的分析器260，其被以重複的(馬賽克狀)圖案佈置，其可以類似RGB圖元陣列的Bayer圖案。這種佈置可以適應區域照明。

在圖7中，包括不同定向的線的框在它們的偏振參數上彼此不同。例如，框251和261可表示45度定向的線性偏振，框252和262可表示90度定向的線性偏振，框253和263可表示0度定向的線性偏振並且框254和264可表示不偏振。應注意的是，偏振定向可不同於該示例並且不同的線可表示其它偏振參數之間的差異。

不同區類型的數目可不同於四。

可提供一種用於使用上面示出的任何系統來檢查被檢查的物品的方法。

圖8示出根據本發明的實施例的方法400。

方法400開始於由控制器設置檢查系統的多個收集路徑的偏振特性的準備步驟410，其中，每個收集路徑包括攝像頭和限定收集路徑的偏振特性的分析器。

一個或多個收集路徑的偏振特性在至少一個時間點期間可不同於另一個收集路徑的那些偏振特性。

可在步驟420、430、440和450的每一個或多個反覆運算重複(且設置可被改變)步驟410。

步驟410可被步驟420跟隨，步驟420由照明模組(a)將 明場光束以第一角度範圍導向物體，(b)將第一暗場光束以第二角度範圍導向該物體，以及(c)將第二暗場光束以第三角度範圍導向該物體。

步驟420可由步驟430跟隨，步驟430將出自明場光束、第一暗場光束和第二暗場光束中的至少一個光束的至少一個鏡面反射導向感測模組。

步驟430可由步驟440跟隨，步驟440由感測模組的多個收集路徑的攝像頭生成檢測信號。

步驟430可包括當物體的區域包括具有第一定向(例如，在-10度和+10度之間)的區時，將明場光束的鏡面反射導向感測模組；(b)當物體的區域包括具有第二定向(例如，在35度和55度之間)的區時將第一暗場光束的鏡面反射導向感測模組；以及(c)當物體的區域包括具有第三定向(例如，在-35度和-55度之間)的區時，將第二暗場光束的鏡面反射導向感測模組；其中，第一定向、第二定向和第三定向彼此不同。

步驟440可由步驟420跟隨。步驟420可由步驟410跟隨(當需要改變收集路徑的設置時)。

步驟440可由步驟450跟隨，步驟450儲存檢測信號和/或傳輸檢測信號和/或基於檢測信號生成影像和/或處理該影像以提供結果等等。

該方法還可包括在掃描物體時重複步驟410、420、430、440和450中的至少一些步驟。這可包括引入照明模組和物體之間 的相對移動。對於每一次或多次掃描，步驟410可以被執行一次或多次。

此外，本領域技術人員將認識到上面描述的操作的功能之間的界限僅僅是說明性的。多個操作的功能可被合併為單一操作，和/或單一操作的功能可被分散在附加的操作中。此外，可選的實施例可包括特定操作的多個實例，並且操作的順序可被在各種其它實施例中改變。

因此，將理解的是，本文描繪的架構僅僅是示例性的，並且實際上獲得相同功能的很多其它的架構可被實現。抽象地，但依然有明確的意義，為獲得相同功能的部件的任何佈置被有效地“關聯”使得期望的功能被獲得。因此，被組合以獲得特定功能的本文的任意兩個部件可被視為彼此“關聯”，使得期望的功能被獲得而不論架構或中間部件。同樣地，如此關聯的任意兩個部件還可被視為“可操作地連接”或“可操作地耦合”到彼此以獲得期望的功能。

然而，其它修改、變化和可選方案也是可能的。因此，說明書和附圖被視為是說明性的意義而不是限制性的意義。

詞語“包括”不排除不同於在申請專利範圍中列出的那些的其它元件或步驟的存在。應理解的是，如此使用的術語在適當的環境下是可交換的，使得本文描述的本發明的實施例例如能夠以不同於本文示出的或以其它方式描述的那些的其它定向來操作。對術語“包括(comprising)”、“包括(comprises)”的任何引 用應還被解讀為對術語“組成”(排除其他元件的存在)和/或對術語“本質上組成”(排除其它材料或重要元件的存在)的引用。

此外，如本文所使用的術語“一(a)”或“一個(an)”被定義為一個或多於一個。此外，在申請專利範圍中的諸如“至少一個”和“一個或多個”的介紹性短語的使用不應被解釋為暗示由不定冠詞“a”或“an”介紹的另一個要求保護的元件將包括如此介紹的要求保護的元件的任意特定的申請專利範圍限於僅包括一個這樣的元件的本發明(甚至當相同的申請專利範圍包括介紹性短語“一個或多個”或“至少一個”以及例如“a”或“an”的不定冠詞時)。同樣適用的有定冠詞的使用。除非另有說明，諸如“第一”和“第二”的術語被用於任意地在這樣的術語描述的元件之間進行區分。

因此，這些術語不必旨在指示這種元件的時間次序或其它優先次序。某些措施被在相互不同的申請專利範圍中詳述的純粹事實並不指示這些措施的組合不能被有利地使用。

1:桌子

2:物體

3:物鏡

5:分束器

6:明場(BF)光源

7:暗場(DF)光源

14:第二分束器

15:第一攝像頭

16:第二攝像頭

19:BF光束的光軸

81:系統

141:影像處理器

142:控制器

171:第一分析器

172:第二分析器

Claims (28)

1. 一種基於偏振特性的用於檢查物體的系統，所述系統包括： 感測模組，其包括多個收集路徑，每個收集路徑包括攝像頭和限定所述收集路徑的偏振特性的分析器； 控制器，其被配置為獨立於彼此地設置所述多個收集路徑的偏振特性； 分束器； 物鏡； 照明模組，其被配置為(a)將明場光束以第一角度範圍導向所述物體的區域；(b)將第一暗場光束以第二角度範圍導向所述物體的所述區域；(c)將第二暗場光束以第三角度範圍導向所述物體的所述區域；(d)將出自所述明場光束、所述第一暗場光束和所述第二暗場光束中的至少一個光束的至少一個鏡面反射導向所述感測模組； 其中所述照明模組被配置為： a. 當所述物體的所述區域包括具有第一定向的區時，將所述明場光束的鏡面反射導向所述感測模組； b. 當所述物體的所述區域包括具有第二定向的區時，將所述第一暗場光束的鏡面反射導向所述感測模組；以及 c. 當所述物體的所述區域包括具有第三定向的區時，將所述第二暗場光束的鏡面反射導向所述感測模組；其中，所述第一定向、所述第二定向和所述第三定向彼此不同。
2. 如請求項1所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述控制器被配置為設置所述多個收集路徑的偏振特性，使得在給定的時間點期間，第一收集路徑的偏振特性與第二收集路徑的偏振特性不同。
3. 如請求項1所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述照明模組不包括任何偏振器。
4. 如請求項1所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述照明模組包括至少一個偏振器，所述至少一個偏振器與所述明場光束、所述第一暗場光束和所述第二暗場光束中的至少一個光束相關聯。
5. 如請求項1所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述照明模組包括明場光源，所述明場光源之後是阻擋元件，所述阻擋元件被配置為阻止所述明場光束照射在所述分束器的第三區域上。
6. 如請求項1所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述照明模組還被配置為用第二明場光束照亮所述分束器的第二區域； 其中，所述分束器的第二區域被配置為將所述第二明場光束導向所述物鏡的第二區域； 其中，所述物鏡的第二區域被配置為將所述第二明場光束導向所述物體以便以不同於所述第一角度範圍和所述第二角度範圍的第三角度範圍照射在所述物體上。
7. 如請求項6所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述照明模組還被配置為用第三明場光束照亮所述分束器的第四區域； 其中，所述分束器的第四區域被配置為將所述第三明場光束導向所述物鏡的第四區域； 其中，所述物鏡的第四區域被配置為將所述第三明場光束導向所述物體。
8. 如請求項7所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述照明模組還被配置為用第四明場光束照亮所述分束器的第五區域； 其中，所述分束器的第五區域被配置為將所述第四明場光束導向所述物鏡的第五區域； 其中，所述物鏡的第五區域被配置為將所述第四明場光束導向所述物體。
9. 如請求項8所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述系統包括被定位在所述攝像頭和所述分束器之間的第二附加的透鏡。
10. 如請求項1所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述照明模組包括被定位在所述照明模組的明場光源的焦平面處的阻擋元件。
11. 如請求項1所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述照明模組包括暗場光源和反射鏡；並且其中，所述反射鏡被配置為從所述暗場光源接收暗場光束並將所述暗場光束導向所述物體。
12. 如請求項11所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述反射鏡被定位在所述物鏡和所述物體之間。
13. 如請求項1所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述暗場照明模組的光軸被定向到所述照明模組的光軸。
14. 如請求項1所述的基於偏振特性的用於檢查物體的系統，其中，所述照明模組還被配置為(a)控制第二暗場光束的相位和偏振，以及(b)用所述第二暗場光束照亮所述物體。
15. 一種基於偏振特性的用於檢查物體的方法，包含： 藉由一控制器設置一檢查系統的多個收集路徑之偏振特性，其中各收集路徑包含一攝像頭及一界定所述收集路徑之偏振特性的分析器； 藉由一照明模組，(a)將一明場光束以第一角度範圍導向一物體；(b)將第一暗場光束以第二角度範圍導向該物體；(c)將第二暗場光束以第三角度範圍導向該物體； 將出自該明場光束、該第一暗場光束和該第二暗場光束中的至少一個光束的至少一個鏡面反射導向一感測模組； 藉由該感測模組的多個收集路徑之攝像頭產生感測信號； 包含(a)當所述物體的所述區域包括具有第一定向的區時，將所述明場光束的鏡面反射導向所述感測模組；(b)當所述物體的所述區域包括具有第二定向的區時，將所述第一暗場光束的鏡面反射導向所述感測模組；以及(c)當所述物體的所述區域包括具有第三定向的區時，將所述第二暗場光束的鏡面反射導向所述感測模組；其中，所述第一定向、所述第二定向和所述第三定向彼此不同。
16. 如請求項15所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，包含藉由所述多個收集路徑的偏振特性設置，使得在給定的時間點期間，第一收集路徑的偏振特性與第二收集路徑的偏振特性不同。
17. 如請求項15所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，其中，所述照明模組不包括任何偏振器。
18. 如請求項15所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，其中，所述照明模組包括至少一個偏振器，所述至少一個偏振器與所述明場光束、所述第一暗場光束和所述第二暗場光束中的至少一個光束相關聯。
19. 如請求項15所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，其中，所述照明模組包括明場光源，所述明場光源之後是阻擋元件；其中該方法包含阻止所述明場光束照射在所述分束器的第三區域上。
20. 如請求項15所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，包含用第二明場光束藉由所述照明模組照亮所述分束器的第二區域；藉由所述分束器的第二區域將所述第二明場光束導向所述物鏡的第二區域；及藉由所述物鏡的第二區域將所述第二明場光束導向所述物體以便以不同於所述第一角度範圍和所述第二角度範圍的第三角度範圍照射在所述物體上。
21. 如請求項20所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，包含用第三明場光束藉由所述照明模組照亮所述分束器的第四區域；藉由所述分束器的第四區域將所述第三明場光束導向所述物鏡的第四區域；及藉由所述物鏡的第四區域將所述第三明場光束導向所述物體。
22. 如請求項21所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，包含用第四明場光束藉由所述照明模組照亮所述分束器的第五區域；藉由所述分束器的第五區域將所述第四明場光束導向所述物鏡的第五區域；藉由所述物鏡的第五區域將所述第四明場光束導向所述物體。
23. 如請求項22所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，其中，攝像頭之前具有第二附加的透鏡。
24. 如請求項15所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，其中，所述照明模組包括被定位在所述照明模組的明場光源的焦平面處的阻擋元件。
25. 如請求項15所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，其中，所述照明模組包括暗場光源和反射鏡；並且其中，該方法包含藉由所述反射鏡及從所述暗場光源接收暗場光束並將所述暗場光束導向所述物體。
26. 如請求項25所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，其中，所述反射鏡被定位在所述物鏡和所述物體之間。
27. 如請求項15所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，其中，所述暗場照明模組的光軸被定向到所述照明模組的光軸。
28. 如請求項15所述的基於偏振特性的用於檢查物體的方法，包含藉由所述照明模組控制第二暗場光束的相位和偏振，以及用所述第二暗場光束照亮所述物體。

Images