[發(fā)明專利]一種基于超振蕩透鏡的超分辨缺陷檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910311312.7
• 申請(qǐng)日: 2019-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110031478B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅先剛;馬曉亮;李雄;蒲明博;鹿辛踐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01N21/95
• 分類號(hào): G01N21/95;G01N21/958;G01N21/01
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于超振蕩透鏡的超分辨缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于：包括上位機(jī)(1)、物鏡驅(qū)動(dòng)器(2)、樣品臺(tái)驅(qū)動(dòng)器(3)、工件臺(tái)(4)、真空吸附裝置(5)、基片(6)、物鏡(7)、PI壓電電機(jī)(8)、激光光源(9)、擴(kuò)束鏡(10)、準(zhǔn)直透鏡(11)、超振蕩透鏡(12)、顯微鏡鏡身(13)、CCD(14)和半透半反透鏡(15)，其中，CCD(14)、顯微鏡鏡身(13)、超振蕩透鏡(12)、半透半反透鏡(15)、PI壓電電機(jī)(8)、物鏡(7)從上到下依次連接；激光光源(9)發(fā)射波長(zhǎng)為532nm的激光，依次經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡(10)和準(zhǔn)直透鏡(11)進(jìn)行準(zhǔn)直后照射到半透半反透鏡(15)，激光光束經(jīng)反射之后到達(dá)放大倍數(shù)為50倍的物鏡(7)照射到吸附于真空吸附裝置(5)的基片(6)，真空吸附裝置(5)固定于工件臺(tái)(4)上，樣品臺(tái)驅(qū)動(dòng)器(3)分別與上位機(jī)(1)、工件臺(tái)(4)連接，物鏡驅(qū)動(dòng)器(2)分別與上位機(jī)(1)、PI壓電電機(jī)(8)連接，物鏡(7)被PI壓電電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)，基片(6)反射回來(lái)的光束再通過(guò)半透半反透鏡(15)，再經(jīng)過(guò)特殊優(yōu)化設(shè)計(jì)的超振蕩透鏡(12)，最終通過(guò)顯微鏡鏡身(13)到達(dá)CCD(14)完成圖像的采集，然后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)(1)中，其中，特殊優(yōu)化設(shè)計(jì)的超振蕩透鏡(12)是在特定數(shù)值孔徑透鏡下，根據(jù)標(biāo)量菲涅爾衍射積分公式，相位型器件在焦面位置的衍射光場(chǎng)分布由公式描述，其中f表示超振蕩透鏡的焦距，R表示入瞳半徑，為相位調(diào)制函數(shù)，λ為入射光的波長(zhǎng)，J₀為0階貝塞爾函數(shù)，r為出瞳徑向坐標(biāo)，ρ為焦面徑向坐標(biāo)，I(ρ)表示的是ρ點(diǎn)的光強(qiáng)，i指的是光波復(fù)振幅的虛部單位，該公式作為逆向設(shè)計(jì)時(shí)的優(yōu)化函數(shù)，利用旁瓣強(qiáng)度、局部視場(chǎng)大小和超振蕩透鏡結(jié)構(gòu)分布參數(shù)作為約束條件，最后采用粒子群優(yōu)化算法設(shè)計(jì)加工所需的二元相位型超振蕩透鏡。

2.一種基于超振蕩透鏡的超分辨缺陷檢測(cè)方法，利用權(quán)利要求1所述的基于超振蕩透鏡的超分辨缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于：所述方法包括：

步驟S1：激光光源(9)將激光光束射出，經(jīng)擴(kuò)束鏡(10)和準(zhǔn)直透鏡(11)到達(dá)半透半反透鏡(15)，經(jīng)過(guò)半透半反透鏡(15)和物鏡(7)到達(dá)基片(6)表面，基片(6)表面反射回來(lái)的光再次通過(guò)半透半反透鏡(15)，透射到經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)好的具有特殊優(yōu)化設(shè)計(jì)的超振蕩透鏡(12)，最后利用CCD實(shí)時(shí)采集得到基片的數(shù)字圖像；

步驟S2：通過(guò)上位機(jī)程序控制直線電機(jī)和PI壓電電機(jī)(8)，每隔一段時(shí)間利用CCD采集圖像，然后利用上位機(jī)編寫的程序完成對(duì)于圖像的讀取和處理，選取合適的感興趣區(qū)域，即ROI區(qū)域，利用圖像處理算法將選取的ROI區(qū)域中的圖像信息進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出采集到的每幅圖像ROI區(qū)域的信息熵，進(jìn)行比較，得到最合適的對(duì)焦位置；

步驟S3：通過(guò)上位機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)物鏡驅(qū)動(dòng)器(2)控制PI壓電電機(jī)(8)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，包括X\Y和旋轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動(dòng)，利用CCD收集采集到的圖像，完成圖像識(shí)別和輪廓提取，識(shí)別出缺陷的信息；

步驟S4：對(duì)基片表面的信息進(jìn)行綜合處理，比較數(shù)據(jù)庫(kù)中的缺陷信息，給基片表面的缺陷信息進(jìn)行分類整理；

步驟S5：生成缺陷檢測(cè)結(jié)果，包括缺陷的位置、大小和分類，生成缺陷檢測(cè)地圖。

3.如權(quán)利要求2所述的基于超振蕩透鏡的超分辨缺陷檢測(cè)方法，其特征在于：通過(guò)判斷CCD采集得到的圖像ROI區(qū)域的圖像清晰度，來(lái)判斷是否到達(dá)最佳對(duì)焦位置。

4.如權(quán)利要求2所述的基于超振蕩透鏡的超分辨缺陷檢測(cè)方法，其特征在于：分為粗對(duì)焦和精對(duì)焦兩個(gè)過(guò)程，在尋找最佳的對(duì)焦位置過(guò)程中，通過(guò)不斷減小PI電機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中的步長(zhǎng)，不斷迭代逼近最佳的對(duì)焦位置。

5.如權(quán)利要求2所述的基于超振蕩透鏡的超分辨缺陷檢測(cè)方法，其特征在于：利用缺陷區(qū)域的圖像信息，與設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種缺陷進(jìn)行比較，利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法將測(cè)得的缺陷進(jìn)行歸類分析，最后完成對(duì)于缺陷信息的統(tǒng)計(jì)。