[發明專利]一種曲面檢測裝置

有效

• 申請號: 202210022328.8
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114324365B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 田依杉;蘭艷平
• 申請（專利權）人: 合肥御微半導體技術有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/95;G01N21/01
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙翠香

本發明實施例公開了一種曲面檢測裝置，該裝置包括光源、橢球鏡和成像系統，通過設計橢球鏡為空心結構且其表面包括一狹槽，利用橢球反光碗從一個焦點出射的光經過橢球碗內表面反射之后在另一個焦點會聚的特點，將光源設置在橢球鏡的長軸的第一焦點上，將待測物穿過狹槽的開口區域且設置在長軸的第二焦點上，利用光源發射的檢測光線經橢球鏡的內反射面反射后到達待測物的檢測區域被反射后形成反射光線經狹槽出射，成像系統接收反射光線并生成檢測區域表面所成的像，進而對表面缺陷進行識別，該結構具有光源能量集中、利用率高的特點，可以實現待測物的邊緣弧面的明場照明，便于識別待測物的邊緣表面缺陷。

技術領域

本發明實施例涉及檢測技術領域，尤其涉及一種曲面檢測裝置。

背景技術

隨著工業自動化、智能化的深入及普及，使用自動光學檢測設備(Auto?OpticalInspection,AOI)替代傳統的人工目檢，已成為技術發展趨勢。AOI設備憑借其快速、精確的缺陷識別定位能力，在汽車、醫藥、交通、半導體等領域廣泛使用。

目前，現有的AOI設備通常包括光學成像系統、載物臺、物料傳輸系統等。其中光學成像系統包括照明單元、成像物鏡和探測器等。照明單元負責提供所需輻射光，物鏡用于收集待測面光信號，探測器負責將光轉化為數字信號。結構示意圖如圖1所示。

為適應不同工藝需求，當前AOI檢測設備的照明系統一般會分為配置明場照明和暗場照明，以裸硅片檢測為例，明場照明通常為同軸照明，若硅片沒有缺陷，則大部分光都會原路返回到物鏡，成像在CCD上，若硅片有缺陷，則會吸收或散射入射光，只有少部分光能進入物鏡進行成像，因此在明場照明下，我們看到的缺陷是暗的。

傳統的AOI檢測設備(如圖1)可以較好的獲取平整表面的圖像，從而通過圖像處理識別相應的缺陷，但對于一些不平整表面，特別是有較大弧度的表面，例如硅片、玻璃等材料邊緣等圓弧面，由于待測表面的法線不是一直與物鏡光軸平行，因此待測表面的入射光和反射光也不是一直關于物鏡光軸對稱，就算是待測表面沒有缺陷，反射光也可能不能原路返回進入到物鏡，如圖2所示，就會產生視場缺失或者誤檢。

發明內容

本發明實施例提供了一種曲面檢測裝置，利用橢球反光碗的散射照明，在滿足硅片邊緣檢測需求的同時，充分利用光源能量，提高檢測準確率。

第一方面，本發明實施例提供了一種曲面檢測裝置，包括光源、橢球鏡和成像系統；

所述橢球鏡為空心結構且其表面包括一狹槽，所述狹槽包括第一弧邊和第二弧邊；所述橢球鏡還包括一長軸所在中心面，所述中心面分別與所述第一弧邊所在平面和所述第二弧邊所在平面平行；

所述光源位于所述長軸的第一焦點上，用于出射檢測光線；待測物穿過所述狹槽的開口區域且位于所述長軸的第二焦點上，所述待測物的檢測區域至少部分面呈曲面；所述檢測光線經所述橢球鏡的內反射面反射后到達所述待測物的檢測區域被反射后形成反射光線經所述狹槽出射；

所述成像系統位于所述反射光線的傳播路徑上，用于采集所述反射光線并根據所述反射光線對所述待測物的檢測區域進行成像。

可選的，沿所述橢球鏡的長軸方向，沿長軸方向，所述第二焦點和所述第一弧邊上任意一點的連線與所述長軸方向的最大夾角以及所述第二焦點和所述第二弧邊上任意一點的連線與所述長軸方向的最大夾角均為γ，γ≤2α，0°＜α＜90°；

沿垂直所述第一弧邊所在平面的方向，所述狹槽的寬度為2h，滿足：

其中，α為所述待測物的檢測區域的切平面與所述長軸方向的最小夾角，a為所述橢球鏡長軸長度的一半，b為所述橢球鏡短軸長度的一半，c為所述橢球鏡長軸的第一焦點和第二焦點之前距離的一半，h為所述狹槽的寬度的一半。