CN101000464A - 用于照亮并检查表面的装置 - Google Patents

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CN101000464A CNA2007100009222A CN200710000922A CN101000464A CN 101000464 A CN101000464 A CN 101000464A CN A2007100009222 A CNA2007100009222 A CN A2007100009222A CN 200710000922 A CN200710000922 A CN 200710000922A CN 101000464 A CN101000464 A CN 101000464A
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Abstract

一种用于照亮并检查镜面表面的装置，其包括：光源；集光器光学器件，用于收集来自光源的光；均匀化光学器件，用于透射来自集光器光学器件的光，具有位于集光器光学器件下游的第一微透镜阵列和位于第一微透镜阵列下游的第二微透镜阵列；傅里叶光学器件，用于将来自均匀化光学器件的光透射于镜面表面上；物镜光学器件；以及检测器，用于接收图像，其中集光器光学器件和第一微透镜阵列将光源投影于第二微透镜阵列上，且其中第二微透镜阵列和傅里叶光学器件将第一微透镜阵列投影于镜面表面上，且其中物镜光学器件将镜面表面投影于检测器上。

Description

用于照亮并检查表面的装置
技术领域
本发明涉及一种用于照亮一表面的装置，且涉及一种用于检查一镜面表面(例如晶片)的装置。
背景技术
为了进行晶片检查，需要尽可能高的照明强度，同时要将均匀性保持于最高程度。为了提高在可能的最短曝光时间内的晶片产量，较高的强度是必须的。照明的均匀性是必须的，因为当对图像进行评价时会将其互相对比。对比中的差别被评价为缺陷。因此，不均匀的照明会错误地指示缺陷。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于以较高的照明效率和均匀性来照亮并检查表面的装置。
根据本发明，通过一种用于检查镜面表面的装置实现该目的，所述装置包括：光源；集光器光学器件，其用于收集来自所述光源的光；均匀化光学器件，其用于透射来自集光器光学器件的光，具有位于集光器光学器件下游的第一微透镜阵列和位于第一微透镜阵列下游的第二微透镜阵列；以及傅里叶光学器件，其用于将来自均匀化光学器件的光透射于镜面表面上；物镜光学器件；以及检测器，用于接收图像，其中集光器光学器件和第一微透镜阵列将光源投影于第二微透镜阵列上，其中第二微透镜阵列和傅里叶光学器件将第一微透镜阵列投影于镜面表面上，且其中物镜光学器件将所述镜面表面投影于检测器上。
依照本发明实施例，所述傅里叶光学器件经由所述镜面表面将所述第二微透镜阵列投影于所述物镜光学器件的输入瞳孔上。
依照本发明实施例，所述傅里叶光学器件在所述均匀化光学器件的下游以大于所述傅里叶光学器件的焦距的距离排列，且所述物镜光学器件在物体侧是非远心的。
依照本发明实施例，所述物镜光学器件以在1∶2到1∶10范围内的缩小率投影所述镜面表面。
依照本发明实施例，所述物镜光学器件以1∶6.5的缩小率投影所述镜面表面。
此外，通过一种用于照亮一表面的装置实现该目的，所述装置包括：光源；集光器光学器件，其用于收集来自所述光源的光；均匀化光学器件，其用于透射来自集光器光学器件的光，具有位于集光器光学器件下游的第一微透镜阵列和位于第一微透镜阵列下游的第二微透镜阵列；以及傅里叶光学器件，其用于将来自均匀化光学器件的光透射于表面上，其中集光器光学器件和第一微透镜阵列将光源投影于第二微透镜阵列上，且其中第二微透镜阵列和傅里叶光学器件将第一微透镜阵列投影于所述表面上。
依照本发明实施例，所述集光器光学器件以与所述光源相距所述集光器光学器件的焦距的距离排列。
依照本发明实施例，所述第一微透镜阵列在所述集光器光学器件的下游以所述集光器光学器件的焦距的距离排列。
依照本发明实施例，所述第一微透镜阵列的微透镜的焦距在1mm与4mm之间。
依照本发明实施例，所述第一微透镜阵列的微透镜的焦距为2mm。
依照本发明实施例，所述第一微透镜阵列的微透镜的距离在微透镜的焦距的1/20与1/5之间。
依照本发明实施例，所述第一微透镜阵列的微透镜的距离为微透镜的焦距的1/10。
依照本发明实施例，所述第二微透镜阵列基本上与所述第一微透镜阵列相同。
依照本发明实施例，所述第二微透镜阵列在所述第一微透镜阵列的下游以微透镜的焦距的距离平行地排列。
依照本发明实施例，所述第二微透镜阵列排列为所述第二微透镜阵列的透镜相对于所述第一微透镜阵列的透镜平行且不偏移。
依照本发明实施例，所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列配置为一体式双阵列，其透镜曲面面向外部。
依照本发明实施例，所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列具有垫状透镜。
依照本发明实施例，所述均匀化光学器件包括各具有所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列的第一双阵列和第二双阵列，所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列配置有圆柱形透镜并具有两个相交的微透镜对，其中第一微透镜对是具有平行且非偏移相关的圆柱形透镜的第一和第二微透镜阵列，且所述第二微透镜对是具有平行且非偏移相关的圆柱形透镜的第三和第四微透镜阵列。
依照本发明实施例，所述傅里叶光学器件位于所述表面的上游距所述傅里叶光学器件的焦距的距离处。
依照本发明实施例，所述傅里叶光学器件由两个相同的平凸透镜组成，所述平凸透镜的曲面面向彼此。
依照本发明实施例，所述第一和第二微透镜阵列和所述傅里叶光学器件以至少等于所述第一与所述第二微透镜对之间的偏移的焦点深度来投影。
依照本发明实施例，所述第一和第二微透镜阵列和所述傅里叶光学器件投影40mm乘40mm的光点。
依照本发明实施例，所述表面为晶片表面。
附图说明
图1说明用于检查镜面表面的装置。
图2详细说明图1中用于照亮一表面的装置。
图3绘示图2的替代实施例。
具体实施方式
图1绘示用于检查镜面表面的装置，其具有光源10、集光器光学器件20、包含第一微透镜阵列30和第二微透镜阵列40的均匀化光学器件、傅里叶光学器件50、待检查的镜面表面60、物镜光学器件70以及检测器90。为了清楚起见，将光束路径绘示为在镜面表面60上是连续的。
光源10由光纤束的输出表面形成。也可为其它点状光源。所述光由一具有反射镜的闪光灯产生并耦合到所述光纤束。
集光器光学器件20设置在与光源10相距其焦距的距离11处，用于收集来自光源10的光。
均匀化光学器件用于透射来自集光器光学器件20的光，其具有位于集光器光学器件20下游的第一微透镜阵列30和位于第一微透镜阵列30的下游的第二微透镜阵列40。均匀化光学器件的第一微透镜阵列30设置在与集光器光学器件相距所述集光器光学器件的焦距的距离21处。在第一微透镜阵列30的输入表面上形成钟状(bell shaped)的强度分布33。
第一微透镜阵列30的微透镜的焦距在1mm与4mm之间，特别为2mm。第一微透镜阵列30的微透镜的距离在微透镜的焦距的1/20与1/5之间，特别为微透镜的焦距的1/10。两个微透镜阵列的微透镜基本上具有相同焦距。第二微透镜阵列40基本上与第一微透镜阵列30相同。第二微透镜阵列40设置在与第一微透镜阵列相距微透镜焦距的距离31处。图像12中的集光器光学器件20和第一微透镜阵列30将光源10投影于第二微透镜阵列40上。
傅里叶光学器件50位于镜面表面60的上游距傅里叶光学器件50的焦距的距离处。傅里叶光学器件50位于与第二微透镜阵列40相距大于其焦距的距离41处。傅里叶光学器件50用于将来自均匀化光学器件的光透射于镜面表面60上。傅里叶光学器件50由两个相同的平凸透镜(plano-convex lenses)组成，所述两个平凸透镜的曲面面向彼此。图像32中的第二微透镜阵列40和傅里叶光学器件50将第一微透镜阵列30投影于镜面表面60上。
举例而言，可由待检查的晶片表示镜面表面60。也可为半透明的表面或板，使得光束发射后不被反射而是被透射，为清楚起见如图所示。镜面表面60位于与傅里叶光学器件50相距傅里叶光学器件50的焦距的距离51处。在镜面表面60上形成杯状(cup-shaped)强度分布63。强度分布的光点大小约为40mm乘40mm。傅里叶光学器件50和镜面表面60将第二微透镜阵列40投影于第二图像42中的物镜光学器件70上。在物镜光学器件70的输入瞳孔(input pupil)上成像是合适的。
物镜光学器件70在物体侧不是远心(telecentric)的。如果照明是远心的，那么物镜也只应在物体侧是远心的。图像62中的物镜光学器件70以在1∶2到1∶10范围内的缩小率将镜面表面60投影于检测器80上，特别是以1∶6.5的缩小率。在检测器80中形成杯状强度分布83。
所述检测器是2d阵列表面检测器，例如CCD，用于记录图像。
图2绘示光源10、集光器光学器件20以及具有第一微透镜阵列30和第二微透镜阵列40的均匀化光学器件。所述两个微透镜阵列以双阵列37的形式组合在单个组件中，其透镜曲面面向外部。第一微透镜阵列30和第二微透镜阵列40具有垫状透镜。其在此处形成为自板的相反表面的缓冲垫(cushion)。所述微透镜朝板表面上的外部弯曲。每个阵列中的微透镜的距离约为其焦距的1/10。第一微透镜阵列30的个别透镜35与第二微透镜阵列40的个别透镜36排列成面向彼此且不偏移。此外，第一微透镜阵列30和第二微透镜阵列40与其透镜平行排列。
图3绘示图2的替代实施例。集光器光学器件20由第一透镜25、第二透镜26以及第三透镜27组成。此处，作为替代方案，由各具有第一微透镜阵列30和第二微透镜阵列40的第一双阵列38和第二双阵列39形成均匀化光学器件。双阵列38和39的微透镜阵列30和40为圆柱形微透镜阵列。每个双阵列的圆柱形微透镜和微透镜阵列排列成平行地面向彼此且不偏移。双阵列38和39的对准形式是使圆柱形透镜彼此相距较小距离而交叉和排列的。
个别微透镜之间的间隙被适当地覆盖。
光源10、集光器光学器件20、均匀化光学器件和傅里叶光学器件50形成用于照亮一表面的装置。
所绘示的排列为用于照明的装置并且在用于检查装置的检测器中实现了待检查的表面上的极度统一且高强度的分布。

Claims (23)

1.一种用于检查镜面表面的装置，其特征在于包括：
光源；
集光器光学器件，用于收集来自所述光源的光；
均匀化光学器件，用于透射来自所述集光器光学器件的所述光，具有位于所述集光器光学器件下游的第一微透镜阵列和位于所述第一微透镜阵列下游的第二微透镜阵列；
傅里叶光学器件，用于将来自所述均匀化光学器件的所述光透射于所述镜面表面上；
物镜光学器件；以及
检测器，用于记录图像；
其中所述集光器光学器件和所述第一微透镜阵列将所述光源投影于所述第二微透镜阵列上，且其中所述第二微透镜阵列和所述傅里叶光学器件将所述第一微透镜阵列投影于所述镜面表面上，且其中所述物镜光学器件将所述镜面表面投影于所述检测器上。
2.如权利要求1所述的用于检查镜面表面的装置，其特征在于其中所述傅里叶光学器件经由所述镜面表面将所述第二微透镜阵列投影于所述物镜光学器件的输入瞳孔上。
3.如权利要求1所述的用于检查镜面表面的装置，其特征在于其中所述傅里叶光学器件在所述均匀化光学器件的下游以大于所述傅里叶光学器件的焦距的距离排列，且所述物镜光学器件在物体侧是非远心的。
4.如权利要求1所述的用于检查镜面表面的装置，其特征在于其中所述物镜光学器件以在1∶2到1∶10范围内的缩小率投影所述镜面表面。
5.如权利要求1所述的用于检查镜面表面的装置，其特征在于其中所述物镜光学器件以1∶6.5的缩小率投影所述镜面表面。
6.一种用于照亮表面的装置，其特征在于包括：
光源；
集光器光学器件，用于收集来自所述光源的光；
均匀化光学器件，用于透射来自所述集光器光学器件的所述光，具有位于所述集光器光学器件下游的第一微透镜阵列和位于所述第一微透镜阵列下游的第二微透镜阵列；以及
傅里叶光学器件，用于将来自所述均匀化光学器件的所述光透射于表面上，
其中所述集光器光学器件和所述第一微透镜阵列将所述光源投影于所述第二微透镜阵列上，且其中所述第二微透镜阵列和所述傅里叶光学器件将所述第一微透镜阵列投影于所述表面上。
7.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述集光器光学器件以与所述光源相距所述集光器光学器件的焦距的距离排列。
8.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第一微透镜阵列在所述集光器光学器件的下游以所述集光器光学器件的焦距的距离排列。
9.如权利要求8所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第一微透镜阵列的微透镜的焦距在1mm与4mm之间。
10.如权利要求8所述的用于照亮表面的装置装置，其特征在于其中所述第一微透镜阵列的微透镜的焦距为2mm。
11.如权利要求9所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第一微透镜阵列的微透镜的距离在微透镜的焦距的1/20与1/5之间。
12.如权利要求9所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第一微透镜阵列的微透镜的距离为微透镜的焦距的1/10。
13.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第二微透镜阵列基本上与所述第一微透镜阵列相同。
14.如权利要求13所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第二微透镜阵列在所述第一微透镜阵列的下游以微透镜的焦距的距离平行地排列。
15.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第二微透镜阵列排列为所述第二微透镜阵列的透镜相对于所述第一微透镜阵列的透镜平行且不偏移。
16.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列配置为一体式双阵列，其透镜曲面面向外部。
17.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列具有垫状透镜。
18.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述均匀化光学器件包括各具有所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列的第一双阵列和第二双阵列，所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列配置有圆柱形透镜并具有两个相交的微透镜对，其中第一微透镜对是具有平行且非偏移相关的圆柱形透镜的第一和第二微透镜阵列，且所述第二微透镜对是具有平行且非偏移相关的圆柱形透镜的第三和第四微透镜阵列。
19.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述傅里叶光学器件位于所述表面的上游距所述傅里叶光学器件的焦距的距离处。
20.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述傅里叶光学器件由两个相同的平凸透镜组成，所述平凸透镜的曲面面向彼此。
21.如权利要求18所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第一和第二微透镜阵列和所述傅里叶光学器件以至少等于所述第一与所述第二微透镜对之间的偏移的焦点深度来投影。
22.如权利要求21所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述第一和第二微透镜阵列和所述傅里叶光学器件投影40mm乘40mm的光点。
23.如权利要求6所述的用于照亮表面的装置，其特征在于其中所述表面为晶片表面。
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