專利名稱：用于控制光束的角覆蓋范圍的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制光束的角覆蓋范圍的系統(tǒng)和方法，尤其用在 檢查電路的光學(xué)檢查系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
光學(xué)檢查系統(tǒng)可通過照亮被檢查的物體并且處理響應(yīng)于照明生 成的圖像，檢測被檢查物體(例如，印刷電路板、晶片、掩膜和光掩 膜)內(nèi)的缺陷。
用于印刷電路板的光學(xué)檢查系統(tǒng)必須區(qū)分材料。例如，這些系統(tǒng)
必須區(qū)分用不同材料制成的絕緣體和導(dǎo)體。絕緣體和導(dǎo)電材料的每種 組合需要特定的照明條件以便獲得最好的圖像對比度。
在最近十年期間，PCB工藝的特征是行/間隔密度增加。細(xì)行(高 行/間隔密度)PCB缺陷檢測應(yīng)用由其它光學(xué)特性說明即，相鄰導(dǎo) 體和絕緣體間隔的邊緣之間的明顯的多重內(nèi)反射。這一事實(shí)使得細(xì)行 應(yīng)用嚴(yán)重依賴于所施加的照明的裔度模式。髙數(shù)值孔徑(大于0.5) 照明使得行更密集，而間隔更稀疏，從而將總體對比度抑制為零。
細(xì)小缺陷尤其是表面缺陷主要由它們的三維幾何結(jié)構(gòu)表示.為了 很好地與它們的周圍環(huán)境區(qū)分開，缺陷應(yīng)被以具有強(qiáng)陰影效果的非常 特殊的方式照明。
Chadwick的美國專利4877326和Katzir的美國專利5058982所
6述的連續(xù)均勻("天棚"或"準(zhǔn)lambertian")照明模式提供了均勻的照 明范圍并且減弱了陰影效果，從而使得所有3D表面不規(guī)則性難以區(qū) 分，這些專利并入此作為參考文獻(xiàn)。為了提高缺陷與其周圍環(huán)境之間 的局部對比度，必須創(chuàng)建增強(qiáng)陰影效果的照明模式。這種效果需要角
照明模式內(nèi)具有不連續(xù)性(或強(qiáng)調(diào)制)。這種照明角度不連續(xù)性、簡 稱為"孔洞"應(yīng)受到控制以適合不同缺陷和表面反射特性的各種組合。
PCB照明的最佳角度模式與特定導(dǎo)體/絕緣體材料、行/間隔物理 尺寸和將被檢測的缺陷的類型有關(guān)。
為了檢測以導(dǎo)體和絕緣體之間的不同材料和/或不同幾何關(guān)系為 特征的不同PCB缺陷，自動檢查系統(tǒng)必須調(diào)節(jié)照明模式。
下面的美國專利中示出各種可變角度照明系統(tǒng)Arnold的美國 專利4893223、 Conzola等人的美國專利5185638、 Higgins等人的美 國專利5984493、 Lebens的美國專利6788411、 Goldberg等人的美國 專利6469784、 Almogy等人的美國專利6853446，這些專利并入此作 為參考文獻(xiàn)。
需要提供一種有效的用于控制光束的角覆蓋范圍的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于控制光束的角覆蓋范圍的系統(tǒng)和方法。該方法包括定
義笫一光束的不均勻角覆蓋范圍；響應(yīng)于該定義改變第一可移動透射 偏轉(zhuǎn)器和第一光源之間的第一空間關(guān)系；指引來自第一光源的笫一光
束通過第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器從而提供第一偏轉(zhuǎn)光束；并且用笫一光 聚焦元件聚焦第一偏轉(zhuǎn)光束以提供聚焦在第一區(qū)域上的第一聚焦光 束，該第一區(qū)域的特征在于位置與第一空間關(guān)系的變化基本無關(guān)。
一種用于控制光束的角覆蓋范圍的系統(tǒng).該系統(tǒng)包括笫一光源、 第一光聚焦元件；和第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器適于使源自第 一光源的第一光束朝第一光聚焦元件偏轉(zhuǎn)以提供第 一偏轉(zhuǎn)光束；其中 第一光聚焦元件聚焦第一偏轉(zhuǎn)光束以提供聚焦在第一區(qū)域上的第一 聚焦光束，該笫一區(qū)域的特征在于位置與第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器和第一光聚焦元件之間的第一空間關(guān)系的變化基本無關(guān)；并且其中第 一聚 焦光束的不均勻角覆蓋范圍由第一空間關(guān)系確定。


從下文結(jié)合附圖的詳細(xì)說明中可更充分地理解本發(fā)明，在附圖
中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的系統(tǒng)； 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的系統(tǒng)； 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的系統(tǒng)； 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的系統(tǒng)； 圖5示出第一偏轉(zhuǎn)器模塊的位置與偏轉(zhuǎn)光束的偏轉(zhuǎn)角之間的示 例性關(guān)系；
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的第一偏轉(zhuǎn)器模塊的位置和 光束的入射角之間的示例性關(guān)系；
圖7示出第二偏轉(zhuǎn)器模塊的位置與偏轉(zhuǎn)光束的偏轉(zhuǎn)角之間的示 例性關(guān)系；
圖8A-8E示出不同的坐標(biāo)系，并且示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施 例的光束的示例性最大角強(qiáng)度等值線圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的方法的流程圖；并且 圖IO是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
文中參照

了僅作為示例的本發(fā)明的各個實(shí)施例.現(xiàn)在詳 細(xì)參照附圖，強(qiáng)調(diào)圖中所示的細(xì)節(jié)僅作為示例并且用于例證性地說明 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且是為了提供被認(rèn)為是最有用的且容易理解 的對本發(fā)明的原理和概念方面的說明。在這點(diǎn)上，沒有嘗試比本發(fā)明 的基礎(chǔ)理解所必需的細(xì)節(jié)更詳細(xì)地示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，結(jié)合附圖 做出的說明使得本發(fā)明的一些形式如何在實(shí)踐中具體表現(xiàn)對于本領(lǐng) 域技術(shù)人員來說是顯而易見的.圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的系統(tǒng)8。
圖l還示出包括x軸、y軸和z軸的虛擬坐標(biāo)系。
系統(tǒng)8包括第一光源11、光聚焦元件16和第一可移動透射偏轉(zhuǎn) 器20，該偏轉(zhuǎn)器20包括第一偏轉(zhuǎn)器模塊12和第二偏轉(zhuǎn)器模塊14。 第一偏轉(zhuǎn)器模塊12被驅(qū)動器13沿y軸移動，而第二偏轉(zhuǎn)器模塊14、 方便地第二偏轉(zhuǎn)器模塊14的一部分可被驅(qū)動器15沿x軸和z軸移動。
方便地，第一偏轉(zhuǎn)器模塊12 (還被稱為Y方向光偏轉(zhuǎn)器)是非 常靠近光源11的薄的空間變化的微棱鏡。
第一光聚焦元件16從第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器20接收一個或多個 偏轉(zhuǎn)光束，并且聚焦該一個或多個偏轉(zhuǎn)光束以提供被聚焦到第一區(qū)域 17上的一個或多個聚焦光束。第一區(qū)域17可位于被檢查電路的表面 上?？赏ㄟ^相對于諸如笫一光源11、光聚焦元件16和第一可移動透 射偏轉(zhuǎn)器20的各個元件移動被檢查電路，可照亮被檢查電路的選中 部分(甚至整個被檢查電路)。這種移動不會影響第一區(qū)域17和第 一光源ll之間的空間關(guān)系。
另夕卜，笫一光源11和第一偏轉(zhuǎn)器模塊12之間的緊密接近性減小 甚至基本消除了由于笫一可移動透射偏轉(zhuǎn)器20相對于第一光源的移 動而導(dǎo)致的第一區(qū)域17的位置改變。
在第一光源11和第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器20之間定義了第一空間 關(guān)系。此空間關(guān)系可通過驅(qū)動器13和驅(qū)動器15改變，如隨后的附圖 所示，第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器20、尤其是第一和第二偏轉(zhuǎn)器模塊12 和14的位置定義了偏轉(zhuǎn)光束的形狀以及偏轉(zhuǎn)光束與第一光聚焦元件 16相互作用的位置，這些參數(shù)定義了聚焦光束的偏轉(zhuǎn)角以及形狀。
應(yīng)注意，光束的角覆蓋范圍包括光束定向(三維入射角)以及光 束的形狀。當(dāng)使用多個光源、可移動透射偏轉(zhuǎn)器和光聚焦元件時，它 們可設(shè)置成使多個光束基本指向相同區(qū)域，從而提供如困8中提供的 不同示例內(nèi)所示的復(fù)雜照明模式。
還應(yīng)注意，入射角的可能范圍由可移動透射元件的數(shù)值孔徑、笫 一光聚焦元件的數(shù)值孔徑和這些元件的相對位置確定。第一光源11和第一光聚焦元件16的數(shù)值孔徑被選擇為可提供較 窄或較寬的聚焦光束，但是沒有提供"天棚"照明。
驅(qū)動器15和13可容易和迅速地移動第一和第二偏轉(zhuǎn)器模塊12 和14，從而使得可迅速改變光束的角覆蓋范圍。
因此，在電路的掃描期間，聚焦光束的形狀和入射角可改變。驅(qū) 動器可以是非常精確的線性電動機(jī)。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另 一個實(shí)施例的系統(tǒng)28。
系統(tǒng)28包括第一光源21、第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器22和第一光 聚焦元件24。
第一光源21是點(diǎn)狀光源，其可以是單個發(fā)光二極管(LED)、 可以從光纖輸出或者可通過針孔傳播。
第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器22是空間變化的透鏡，如可沿x-y平面 移動的菲涅耳透鏡。
菲涅耳透鏡包括以不同光學(xué)特性為特征的階梯狀縮進(jìn)。圓形菲涅 耳透鏡可包括多個同心圓形凹槽(還被稱為菲涅耳區(qū)域)，每個凹槽 的特征為具有不同的曲率或斜率。線菲涅耳透鏡包括一組線性縮進(jìn)。 每個菲涅耳透鏡以不同的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)光。因此，通過改變菲涅耳透鏡 22相對于第一光源21的相對位置，偏轉(zhuǎn)光束的偏轉(zhuǎn)角改變。
為了簡化說明，移動第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器22的驅(qū)動器未被示 出。第一光聚焦元件24包括兩個透明平行透鏡.
光束26由笫一光源21生成，并且被第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器22 偏轉(zhuǎn)以提供偏轉(zhuǎn)光束(具有偏轉(zhuǎn)角0) 27，該光束27然后被第一光 聚焦元件24聚焦以提供聚焦光束29.
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的系統(tǒng)38。
系統(tǒng)38包括笫一光源31、第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器40和第一光 聚焦元件33。
第一光源31是線(線狀)光源。其可包括一行LED、光纖的線 性陣列、后面有線性槽的光源等等。
第一光聚焦元件33是橢圃柱面反射鏡，其具有位于與第一光源31的位置基本一致的位置處的第一聚焦線和位于與第一區(qū)域37的位 置一致的位置處的第二聚焦線。
第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器40包括第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器32 (還被 稱為y軸偏轉(zhuǎn)器模塊)和第二偏轉(zhuǎn)器模塊34 (還被稱為x-z軸偏轉(zhuǎn)器 模塊)。
圖3示出兩個偏轉(zhuǎn)光束35和39，以及對應(yīng)于該偏轉(zhuǎn)光束的兩個 聚焦光束35，和39，。方便地，當(dāng)?shù)谝豢梢苿油干淦D(zhuǎn)器40位于特定 位置時生成聚焦光束35，，并且當(dāng)?shù)谝豢梢苿油干淦D(zhuǎn)器40位于另一 位置時生成聚焦光束39，。聚焦光束39，的入射角與光束35，的入射角 不同。
第一偏轉(zhuǎn)器模塊32可以是菲涅耳透鏡。菲涅耳透鏡的中心部分 使得光束可通過而不會彎曲(如圖5A所示，零偏轉(zhuǎn)角)。如圖5B 和5C所示，當(dāng)光束傳播通過菲涅耳透鏡的距菲涅耳透鏡的中心部分 更遠(yuǎn)的部分時，偏轉(zhuǎn)角增加。上下移動菲涅耳透鏡32(沿y軸)使光 束以不同偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)。方便地，菲涅耳透鏡32非常薄，并且非常靠 近第一光源31。
圖6A-6C示出第一偏轉(zhuǎn)器模塊32的位置和照亮第一區(qū)域37的 聚焦光束的角覆蓋范圍之間的關(guān)系。聚焦光束的角覆蓋范圍由兩個角 度定義入射角伊和角寬度co.為了簡化說明，此附圖中省略了笫二 偏轉(zhuǎn)器模塊34.
圖6A示出其中來自第一光源31的光束通過菲涅耳透鏡的中心 點(diǎn)而沒有偏轉(zhuǎn)的情況。發(fā)射的光束的部分61在圃孤扇區(qū)Ra上指向第 一光聚焦元件33，并且最終聚焦在第一區(qū)域37上。聚焦光束62的特 征為寬度oa和入射角^以及聚焦元件33的工作距離Ha，它與特定 扇區(qū)Ra有關(guān)。
圖6B示出其中來自笫一光源31的光束通過菲涅耳透鏡32的下 部位置的情況，發(fā)射的光束的部分64在圃孤扇區(qū)Rb上指向第一光聚 焦元件33，并且最終聚焦在笫一區(qū)域37上。聚焦光束65的特征為寬 度ob和入射角 一以及聚焦元件33的工作距離Hb,它與特定扇區(qū)Rb有關(guān)。
圖6C示出其中來自第一光源31的光束通過菲涅耳透鏡32的上 部位置的情況。發(fā)射的光束的部分66在圓弧扇區(qū)Rc上指向第一光聚 焦元件33，并且最終聚焦在第一區(qū)域37上。聚焦光束67的特征為寬 度oc和入射角w以及聚焦元件33的工作距離Hc，它與特定扇區(qū)Rc 有關(guān)。
圖6A-6C示出聚焦元件33上的圓弧扇區(qū)與工作距離H、以及對 應(yīng)的入射角和角寬度之間的幾何關(guān)系Ra>Rb>Rc， Ha>Hb>Hc， (oa>cob>a)c, 以及^w〉一〉^c。
圖6A-6C示出利用偏轉(zhuǎn)元件32和聚焦元件33的光學(xué)組合的聚 焦光束的角度控制。
返回參照圖3，第二偏轉(zhuǎn)器模塊34包括一對柱面小透鏡陣列34 (1)和34 ( 2 )。如圖7A-7C所示， 一個柱面小透鏡陣列34 (1)相 對于第二個柱面小透鏡陣列34 (2)的相對位置定義了光束的偏轉(zhuǎn)角 以及分裂角。為了簡化說明，圖7A不包含第一偏轉(zhuǎn)器模塊32，并且 指向這對柱面小透鏡陣列的光束被準(zhǔn)直。
圖7A示出其中第一和第二柱面小透鏡陣列34 (1)和34 (2) 相互平行(dx-0)，并且它們之間的距離等于第一和第二柱面小透鏡 陣列34 (1)和34 (2)內(nèi)的每對對應(yīng)的小透鏡的焦距(f34 (1)和 f34 (2))之和的情況。在數(shù)學(xué)表迷方面，dz-f34 (1) +D4 ( 2 ) -dz 應(yīng)被添加到附圖中。
在此情況下，正交于第一柱面小透鏡陣列34 (1)傳播的準(zhǔn)直光 束穿過第一和第二柱面小透鏡陣列34 (1)和34 (2)而沒有偏轉(zhuǎn).
圖7B示出其中笫一和第二柱面小透鏡陣列34 (1)和34 (2) 相互平行(dx-0)但U本相互接觸(dx=0， dz=0)的情況，在此情 況下，正交于第一柱面小透鏡陣列34 (1)傳播的準(zhǔn)直光束被笫二柱 面小透鏡陣列34 (2)發(fā)散。
圖7C示出其中笫一和第二柱面小透鏡陣列34 (1)和34 (2) 之間的距離(dz)等于第一和第二柱面小透鏡陣列的焦距之和并且dxX)的情況。在此情況下，通過第一柱面小透鏡陣列34 (1)的小透 鏡34 (1， k)的小光束朝第二柱面小透鏡陣列34 (2)的兩個小透鏡 34 (2， k-l)和34 (2， k)傳播，使得通過小透鏡34 (1, k)的光 束被分裂成兩個偏轉(zhuǎn)光束。
應(yīng)注意，可通過使第二柱面小透鏡陣列34 (2)相對于第一柱面 小透鏡陣列34 (1)具有不同的dx和dz位移生成不同的偏轉(zhuǎn)模式。
應(yīng)注意，發(fā)明人使用靜止的第一柱面小透鏡陣列34 (1)和可移 動的第二柱面小透鏡陣列34 (2)，但是并不是必須如此。
第一柱面小透鏡陣列34(1)非?？拷谝还庠?1。第二柱面小 透鏡陣列34 (2)可沿z軸和x軸獨(dú)立地移動。
平移dx和dz確定了一個或多個偏轉(zhuǎn)光束的偏轉(zhuǎn)模式(例如，寬 度和分裂方式)。偏轉(zhuǎn)使聚焦光束角覆蓋范圍具有不連續(xù)性。應(yīng)注意， 如果光源提供了類準(zhǔn)直光束，則可提供偏轉(zhuǎn)光束的更寬的調(diào)制。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的系統(tǒng)48。
系統(tǒng)48包括兩個暗場照明路徑和一個單個的明場照明路徑。第 一區(qū)域47被三個光束61、 62和63照亮，并且它們的強(qiáng)度彼此相加
(通過疊加)o
不同的照明路徑共用一個單個的會聚路徑。應(yīng)注意，路徑的數(shù)量 以及它們的類型可改變而不會背離本發(fā)明的范圍。
第一暗場照明路徑包括諸如第一光源31的線光源、諸如第一橢 圃柱面反射鏡33的第一光聚焦元件、以及包含第一偏轉(zhuǎn)器模塊32和 第二偏轉(zhuǎn)器模塊34的第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器，該第二偏轉(zhuǎn)器模塊34 繼而包括第一對柱面小透鏡陣列34 (1)和34 (2)。笫一暗場照明 路徑將第 一聚焦光束指引到笫 一線性區(qū)域47上.
笫二暗場照明路徑包括諸如第二光源31，的線光源、諸如笫二橢 圃柱面反射鏡33，的笫二光聚焦元件、以及包含第三偏轉(zhuǎn)器模塊32， 和笫四偏轉(zhuǎn)器模塊34，的第二可移動透射偏轉(zhuǎn)器，該笫四偏轉(zhuǎn)器模塊 34，繼而包括一對柱面小透鏡陣列34， (1)和34， (2).第二暗場照 明路徑將第二聚焦光束指引到可位于第一線性區(qū)域附近的第二線性區(qū)域上。圖4示出與第一線性區(qū)域47重疊的第二線性區(qū)域。
第一和第二暗場路徑相對于第一線性區(qū)域47對稱(但是，這些 路徑也可以不對稱)，而第一和第二橢圓柱面反射鏡33和33，相互平 行并且相互略微隔開一段距離，從而限定了第三(明場)聚焦光束以 及偏轉(zhuǎn)和反射光束可通過其中的間隙。
明場照明路徑包括諸如第三光源41的線光源、諸如第三橢圃柱 面反射鏡43的第三光聚焦元件、光束分離器45和包含第五偏轉(zhuǎn)器模 塊44的第三可移動透射偏轉(zhuǎn)器。第一偏轉(zhuǎn)模塊44包括一對柱面小透 鏡陣列44 (1)和44 (2)。來自第三光源41的第三線光束被第五偏 轉(zhuǎn)器模塊44選擇性地發(fā)散或分裂。 一個或多個(如果分裂的話)第 三偏轉(zhuǎn)光束朝第三橢圓柱面反射鏡43傳播，然后聚焦在光束分離器 45上。光束分離器45使第三聚焦光束指向可與第一區(qū)域47重疊的第 三區(qū)域。通過改變笫一到第五偏轉(zhuǎn)模塊的位置，可實(shí)現(xiàn)寬范圍的不均 勻角覆蓋范圍。
基本正交于第一線性區(qū)域47的從第一線性區(qū)域47散射的光(響 應(yīng)于笫一和第二聚焦光束)和從第一線性區(qū)域47反射的光(響應(yīng)于 第三聚焦光束)通過橢圓柱面反射鏡33和33，之間的間隙傳播，穿過 光束分離器45,并且由設(shè)置在成像透鏡45下游方向上的檢測器52檢 測，該成像透鏡50使第一線性區(qū)域在檢測器52上成像。
發(fā)明人使用具有34.5mm的長軸和17mm的短軸的第一和第二橢 圃柱面反射鏡33和33，，以及半徑為110mm的第三橢圃柱面反射鏡 43。笫一和笫三偏轉(zhuǎn)器模塊31和31，是焦距為1L7mm且通光孔徑為 12mm的菲涅耳透鏡。它們在士5.5mm的范圍內(nèi)沿y軸移動，步進(jìn)解 析度為O.lmm而菲涅耳透鏡的厚度為1.5mm。第二和第四偏轉(zhuǎn)器模 塊包括成對的小透鏡陣列，其中小透鏡曲率半徑為2.5mm并且其厚度 為2mm。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，這些數(shù)字僅是示例性的。 圖8E示出了入射光束的方位角a和天頂角p之間的關(guān)系以及它 們在包含X軸、Y軸和Z軸的笛卡爾坐標(biāo)系上的投影之間的關(guān)系。入射光向量在笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)用其投影X一angle和Y一angle表示。在數(shù) 學(xué)方面，X—angle=sinp*sina， 并且Y_angle=sinp*cosa。
圖8A-8D示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的在上述笛卡爾坐標(biāo)系 的虛x-y角平面中的入射光向量的示例性最大光強(qiáng)度等值線圖。
這些最大光強(qiáng)度等值線圖使用系統(tǒng)諸如圖4的系統(tǒng)48生成。應(yīng) 注意，盡管圖6A-6C示出第 一光源31和菲涅耳透鏡32之間的各種空 間關(guān)系，但是可在第二光源31，和菲涅耳透鏡32，之間保持這些空間關(guān) 系。還應(yīng)注意，盡管圖7A-7C示出小透鏡陣列34 (1)和34 (2)之 間的空間關(guān)系，但是然后可在小透鏡陣列34， ( 1)和34， ( 2 )之間以 及小透鏡陣列44 (1)和44 (2)之間保持相同空間關(guān)系。
圖8A示出相互平行并且稍微地相互遠(yuǎn)離的三個水平窄長橢圓形 光點(diǎn)81-83。此最大光強(qiáng)度等值線圖是通過使用具有范圍在0.15和0.2 之間的數(shù)值孔徑的三個線光源，(沿y軸)提升第一和第三偏轉(zhuǎn)器模 塊32和32，(以便被定位在圖6B所示的位置處)并且在柱面小透鏡 陣列34 (1)和34 (2)之間、柱面小透鏡陣列34， (1)和34， (2) 之間以及柱面小透鏡陣列44 (1)和44 (2)之間提供零x軸位移和 零z軸位移Uz=0， dx=0)實(shí)現(xiàn)的。
圖8B示出比圖8A的光點(diǎn)81-83更寬且更短的兩個水平橢圃形 光點(diǎn)84和85。光點(diǎn)84和85相互平行并且稍微地相互遠(yuǎn)離。此最大 光強(qiáng)度等值線圖是通過使用具有范圍在0.3和0.35之間的數(shù)值孔徑的 三個線光源，(沿y軸)稍微提升第一和笫三偏轉(zhuǎn)器模塊32和32， (以便被定位在圖6A所示的位置處)并且在柱面小透鏡陣列34 (1) 和34 (2)之間、柱面小透鏡陣列34， (1)和34， (2)之間以及柱面 小透鏡陣列44 (1)和44 ( 2 )之間提供非零x軸位移和非零z軸位 移實(shí)現(xiàn)的，這些小透鏡陣列的相對位置如圖7C所示。
圖8C示出十字形光點(diǎn)86。此最大光強(qiáng)度等值線圖是通過使用具 有范圍在0.15和0.2之間的數(shù)值孔徑的三個線光源，(沿y軸)稍微 提升第一和第三偏轉(zhuǎn)器模塊32和32，(以便被定位在圖6A所示的位 置處)并且在柱面小透鏡陣列34 (1)和34 (2)之間以及柱面小透鏡陣列34， ( 1)和34， ( 2 )之間提供零x軸位移和等于一對小透鏡陣 歹'J的焦、遂巨之和的4^零z軸位牙多(dx=0， dz=F34 (1) +F34 ( 2 ))實(shí)現(xiàn) 的。這些小透鏡陣列的相對位置如圖7A所示。在柱面小透鏡陣列44 (1)和44 ( 2 )之間提供零x軸位移和零z軸位移。
圖8D示出環(huán)形光點(diǎn)87。此最大光強(qiáng)度等值線圖是通過使用具有 范圍在0.3和0.35之間的數(shù)值孔徑的三個線光源，(沿y軸)稍微提 升第一和第三偏轉(zhuǎn)器模塊32和32，(以便被定位在圖6A所示的位置 處)并且在柱面小透鏡陣列34 (1)和34 (2)之間以及柱面小透鏡 陣列34， ( 1)和34， ( 2 )之間提供零x軸位移和零z軸位移(dx-O, dz-O)實(shí)現(xiàn)的。這些小透鏡陣列的相對位置如圖7A所示。在柱面小 透鏡陣列44 (1)和44 ( 2 )之間提供零x軸位移和零z軸位移。在 柱面小透鏡陣列44 (1)和44 (2)之間提供非零x軸位移和非零z 軸位移(dz和dx不是零)。柱面小透鏡陣列的相對位置如圖7C內(nèi) 所示。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的 一個實(shí)施例的方法300的流程圖。 方法300從步驟310開始，步驟310定義了第一聚焦光束的不均 勻角覆蓋范圍。
此定義可響應(yīng)于被第一聚焦光束掃描的被檢查物體的預(yù)計(jì)結(jié)構(gòu)， 預(yù)計(jì)缺陷、先前檢測到的缺陷等等。
步驟310之后是步驟320，步驟320響應(yīng)于該定義改變第一可移 動透射偏轉(zhuǎn)器和笫一光源之間的笫一空間關(guān)系。
步驟320可非常迅速地執(zhí)行。如果物體例如電路被掃描，則可在 掃描該物體期間改變空間關(guān)系。
方便地，步驟320包括至少一個以下步驟(i)沿至少一個軸 移動空間變化的微棱鏡陣列，如菲涅耳透鏡，(ii)移動第一偏轉(zhuǎn)器 模塊和第二偏轉(zhuǎn)器模塊，(iii)移動菲涅耳透鏡，或者(iv)移動笫
一可移動透射偏轉(zhuǎn)器內(nèi)包含的一對微透鏡陣列中的笫一微透鏡陣列。
方便地，第一偏轉(zhuǎn)器模塊的移動影響光束的角覆蓋范圍的第一軸 向橫截面，并且第一偏轉(zhuǎn)器模塊的移動影響光束的角覆蓋范圍的第二
16軸向橫截面。
步驟320之后為步驟340 ，該步驟340指引來自第 一光源的第一 光束通過第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器以提供笫一偏轉(zhuǎn)光束。
步驟340之后為步驟350，步驟350使用第一光聚焦元件將第一 偏轉(zhuǎn)光束聚焦在第一區(qū)域上，該第一區(qū)域的特征在于其位置與它們之 間的第一空間關(guān)系的改變基本無關(guān)。
方便地，步驟350包括使用橢圃柱面反射鏡將第一偏轉(zhuǎn)光束聚焦 在笫一聚焦線上。
步驟350之后為步驟360，步驟360檢測從第一區(qū)域散射或反射 的光。檢測角由會聚路徑的光學(xué)特性(數(shù)值孔徑、相對于照明路徑的 位置)確定。
方便地，步驟340包括將第一光束轉(zhuǎn)換成多個偏轉(zhuǎn)光束；并且步 驟350包括將多個第一偏轉(zhuǎn)光束聚焦在第一區(qū)域上。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的方法301的流程圖。
方法301與方法300的不同之處在于包括額外的步驟321、 341 和351，以及包括步驟311和361而不是步驟310和360。
步驟311包括定義多個聚焦光束的不均勻角覆蓋范圍。
步驟321包括響應(yīng)于該定義改變笫二可移動透射偏轉(zhuǎn)器和第二 光源之間的第二空間關(guān)系。
步驟341包括指引來自笫二光源的第二光束通過第二可移動透 射偏轉(zhuǎn)器以提供第二偏轉(zhuǎn)光束。
步驟341之后為步驟351，步驟351使用第二光聚焦元件將第二 偏轉(zhuǎn)光束聚焦在第二區(qū)域上，第二區(qū)域的特征在于其位置與它們之間 的笫二空間關(guān)系基本無關(guān)。第二區(qū)域可與第一區(qū)域至少部分重疊，
步稞351之后為步驟361,步稞361檢測從第一和第二區(qū)域散射 或反射的光。檢測角由會聚路徑的光學(xué)特性(數(shù)值孔徑、相對于照明 路徑的位置)確定。
盡管已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的特定實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是很明顯， 許多替換、修改和變型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是顯而易見的，因此本發(fā)明將包含落在所附權(quán)利要求的精神和寬范圍內(nèi)的所有這些替換、修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于控制光束的角覆蓋范圍的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一光源；第一光聚焦元件；和第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器，該偏轉(zhuǎn)器適于使源自第一光源的第一光束朝第一光聚焦元件偏轉(zhuǎn)以提供第一偏轉(zhuǎn)光束；其中第一光聚焦元件聚焦第一偏轉(zhuǎn)光束以提供聚焦在第一區(qū)域上的第一聚焦光束，該第一區(qū)域的特征在于位置與第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器和第一光聚焦元件之間的第一空間關(guān)系的變化基本無關(guān)；并且第一聚焦光束的不均勻角覆蓋范圍由第一空間關(guān)系確定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器是可沿至少 一個軸移動的空間變化的微棱鏡陣列。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器包括第一偏轉(zhuǎn)器模塊和第二偏轉(zhuǎn)器模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述第一偏轉(zhuǎn)器模塊適于沿第一個軸移動，而第二偏轉(zhuǎn)器模塊適于沿與第一個軸交叉的第二個軸移動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述第一偏轉(zhuǎn)器模塊適于確定光束的角覆蓋范圍的第一軸向橫截面，而第二偏轉(zhuǎn)器模塊適于確定光束的角覆蓋范圍的第二軸向橫截面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所迷空間變化的棱鏡陣列是菲
7. 根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述第二偏轉(zhuǎn)器模塊包括可彼此相對移動的兩個微透鏡陣列。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，還包括適于接收從笫一區(qū)域反射或散射的光的檢測器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述第一光聚焦元件是將偏轉(zhuǎn)光束聚焦在笫一聚焦線上的橢圃柱面反射鏡。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器適于將第一光束轉(zhuǎn)換成多個偏轉(zhuǎn)光束；其中所述笫一光聚焦元件將多個第 一偏轉(zhuǎn)光束聚焦在第 一 區(qū)域上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括適于控制光束的角覆蓋范圍的快速改變的控制器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器是薄的，并且被設(shè)置成靠近第一光源。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，還包括第二光源、第二光聚焦元件和第二可移動透射偏轉(zhuǎn)器，該第二可移動透射偏轉(zhuǎn)器適于朝笫二光聚焦元件偏轉(zhuǎn)源自第二光源的第二光束以提供第二偏轉(zhuǎn)光束；其中第二光聚焦元件聚焦第二偏轉(zhuǎn)光束以提供聚焦在第二區(qū)域上的第二聚焦光束，第二區(qū)域的特征在于位置與第二可移動透射偏轉(zhuǎn)器和第二光聚焦元件之間的第二空間關(guān)系的變化基本無關(guān)；并且笫二聚焦光束的不均勻角覆蓋范圍由第二空間關(guān)系確定。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述第一光源、笫一光聚焦元件和第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器定義了暗場照明路徑，并且其中所述第二光源、第二光聚焦元件和第二可移動透射偏轉(zhuǎn)器定義了明場照明路徑。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還適于響應(yīng)于物體的預(yù)計(jì)缺陷確定笫一可移動透射偏轉(zhuǎn)器的位置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還適于響應(yīng)于物體的先前檢測到的缺陷確定第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器的位置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述笫一可移動透射偏轉(zhuǎn)器是可沿兩個軸移動的空間變化的微棱鏡陣列。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述笫一可移動透射偏轉(zhuǎn)器是包括多個同心圃凹槽的圃形菲涅耳透鏡。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所迷第一光聚焦元件包括至少一個透明透鏡。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述第一光源是點(diǎn)狀光源。
21. —種用于控制光束的角覆蓋范圍的方法，該方法包括定義第一光束的不均勻角覆蓋范圍；響應(yīng)于該定義改變第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器和第一光源之間的第一空間關(guān)系；指引來自第一光源的第一光束通過笫一可移動透射偏轉(zhuǎn)器以提供笫一偏轉(zhuǎn)光束；并且使用第一光聚焦元件聚焦第一偏轉(zhuǎn)光束以提供聚焦在第一區(qū)域上的第一聚焦光束，該第一區(qū)域的特征在于位置與第一空間關(guān)系的變化基本無關(guān)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述改變包括沿至少一個軸移動空間變化的微棱鏡陣列。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述改變包括移動第一偏轉(zhuǎn)器模塊和第二偏轉(zhuǎn)器模塊。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述第一偏轉(zhuǎn)器模塊的移動影響光束的角覆蓋范圍的第一軸向橫截面，而所述笫二偏轉(zhuǎn)器模塊的移動影響光束的角覆蓋范圍的第二軸向橫截面，
25. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述改變包括移動空間變化的微棱鏡陣列。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述改變包括移動笫一可移動透射偏轉(zhuǎn)器內(nèi)包含的一對微棱鏡陣列中的第一微棱鏡陣列。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，還包括檢測從第一區(qū)域散射或反射的光o
28. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述聚焦包括使用透明柱面反射鏡將笫 一偏轉(zhuǎn)光束聚焦在第 一聚焦線上。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述指引包括將第一光束轉(zhuǎn)換成多個偏轉(zhuǎn)光束；并且所述聚焦包括將多個第一偏轉(zhuǎn)光束聚焦在第一區(qū)域上。
30. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述改變包括快速改變所述第一空間關(guān)系。
31. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，還包括定義笫二光束的不均勻 角覆蓋范圍；響應(yīng)于該定義改變第二可移動透射偏轉(zhuǎn)器和第二光源之 間的第二空間關(guān)系；指引來自笫二光源的第二光束通過第二可移動透 射偏轉(zhuǎn)器以提供第二偏轉(zhuǎn)光束；并且使用第二光聚焦元件聚焦第二偏 轉(zhuǎn)光束以提供聚焦在第二區(qū)域上的第二聚焦光束，該第二區(qū)域的特征 在于位置與第二空間關(guān)系內(nèi)的變化基本無關(guān)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，還包括檢測來自第二區(qū)域的反射 光和檢測來自第一區(qū)域的散射光。
33. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述定義響應(yīng)于物體的預(yù)計(jì) 缺陷的至少一個特性。
34. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述定義響應(yīng)于物體的先前 檢測到的缺陷的至少一個特性。
35. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中該方法還包括掃描檢查對象。
全文摘要
一種用于控制光束的角覆蓋范圍的系統(tǒng)和方法。該方法包括定義第一光束的不均勻角覆蓋范圍；響應(yīng)于該定義改變第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器和第一光源之間的第一空間關(guān)系；指引來自第一光源的第一光束通過第一可移動透射偏轉(zhuǎn)器以提供第一偏轉(zhuǎn)光束；并且使用第一光聚焦元件聚焦第一偏轉(zhuǎn)光束以提供聚焦在第一區(qū)域上的第一聚焦光束，該第一區(qū)域的特征在于位置與第一空間關(guān)系內(nèi)的變化基本無關(guān)。
文檔編號G02B5/08GK101600978SQ200680038566
公開日2009年12月9日 申請日期2006年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者S·戴安娜 申請人:卡姆特有限公司