本发明专利技术提供一种焦面测量装置及缺陷检测设备，包括：测焦光源、测焦标记版、光学组件、成像单元、焦面补偿结构和控制单元；测焦光源用于提供斜入射的第一照明光束，测焦标记版包括至少一组测焦图形，每组测焦图形包括至少3个子标记，第一照明光束投射至测焦标记版后，测焦图形被投射至测试样件表面上并产生反射光束；焦面补偿结构位于成像单元的成像面一侧，用于改变反射光束的传输路径，以使反射光束经光学组件汇聚后的成像面位于成像单元的接收面，形成至少一组信号图像，每组信号图像包括至少3个子图案；控制单元根据至少一个子图案的位置，获取测试样件的垂向高度。本发明专利技术实现了测焦点和缺陷检测点同轴测量，提高了焦面测量的精度。量的精度。量的精度。
【技术实现步骤摘要】
一种焦面测量装置及缺陷检测设备
[0001]本专利技术涉及检测技术，尤其涉及一种焦面测量装置及缺陷检测设备。
技术介绍
[0002]随着工业自动化、智能化的深入及普及，使用自动光学检测设备(Auto Optical Inspection,AOI)替代传统的人工目检，已成为技术发展趋势。AOI设备凭借其快速、精确的缺陷识别定位能力，在汽车、医药、交通、半导体等领域广泛使用。
[0003]目前，现有的AOI设备通常包括光学成像系统、载物台、物料传输系统等。其中光学成像系统包括照明单元、成像物镜和探测器等。照明单元负责提供所需辐射光，物镜用于收集待测面光信号，探测器负责将光转化为数字信号。
[0004]由于对缺陷检测的分辨率越来越高，当达到1μm左右的分辨率需求时，焦深大约只有几微米，由于检测样件的起伏及移动平台的抖动，会导致离焦，从而影响样件缺陷测量精度。
[0005]图1为现有技术中一种缺陷检测装置的结构示意图，如图1所示，检测光源10产生的光通过照明镜组11，被缺陷检测反射镜12反射到半反半透镜21。部分反射光经过缺陷检测物镜20投射到测试样件50表面，同时缺陷检测物镜20收集测试样件50的表面反射或散射光，其透过半反半透镜21后进入空间光调制器22、成像光路后端镜组23，可将光束传输相机30。离轴焦面测量装置40的离轴焦面测试点41与缺陷检测物镜20的焦面42位置并不一致，当测试样件50存在倾斜时，离轴焦面测试点41并不能真实代表缺陷检测物镜20的焦面42，从而导致缺陷检测时离焦。
技术实现思路
[0006]本专利技术实施例提供一种焦面测量装置及缺陷检测设备，实现了测焦点和缺陷检测点同轴测量，从而提高焦面控制精度，可进一步提高缺陷检测分辨率，以及使得测焦图形中各个子标记的反射光束的成像焦面共面并都位于成像单元的接收面，降低了采样难度，提高标记成像对比度，提高了焦面测量的精度。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供一种焦面测量装置，包括：测焦光源、测焦标记版、光学组件、成像单元、焦面补偿结构和控制单元；所述测焦光源用于提供斜入射的第一照明光束，所述测焦标记版包括至少一组测焦图形，每组所述测焦图形包括至少3个子标记，所述第一照明光束投射至所述测焦标记版后，所述测焦图形被投射至测试样件表面上并产生反射光束；
[0008]所述焦面补偿结构位于所述成像单元的成像面一侧，用于改变所述反射光束的传输路径，以使所述反射光束经所述光学组件汇聚后的成像面位于所述成像单元的接收面，形成至少一组信号图像，所述信号图像与所述测焦图形一一对应，每组所述信号图像包括至少3个子图案，每个所述子图案与所述测焦图形中的子标记一一对应；
[0009]所述控制单元根据至少一个所述子图案的位置，获取所述测试样件的垂向高度。
[0010]可选地，所述焦面补偿结构包括至少一个角锥棱镜组；所述角锥棱镜组包括第一角锥棱镜和第二角锥棱镜，所述第一角锥棱镜与所述第二角锥棱镜的连线方向平行于所述成像单元接收面。
[0011]可选地，所述第一角锥棱镜和所述第二角锥棱镜均为直角棱镜，所述第一角锥棱镜和所述第二角锥棱镜的直角面均与所述成像单元接收面呈45
°
。
[0012]可选地，所述测焦标记版上每组所述测焦图形包括至少M个所述子标记，M≥3；
[0013]所述焦面补偿结构包括N个所述角锥棱镜组，N个所述角锥棱镜组沿着垂直于所述成像单元接收面的方向上依次排列，2≤N≤M
‑
1。
[0014]可选地，所述测焦标记版包括三组所述测焦图形，每组所述测焦图形包括三个所述子标记。
[0015]可选地，还包括第二照明光束和参考标记版，所述光学组件包括分光棱镜和投影中继镜头，所述参考标记版包括参考图形，用于减小焦面测试装置自身结构变化的影响，第二照明光束投射至所述参考标记版后形成为携带所述参考图形信息的参考光束，
[0016]所述反射光束经过所述投影中继镜头后经过所述分光棱镜与所述参考光束合束，并投射至所述成像单元。
[0017]可选地，所述光学组件还包括反射镜，被所述测试样件反射的所述反射光束投射至所述反射镜上，被所述反射镜反射后垂向传播。
[0018]可选地，还包括放大倍率镜头，所述反射光束经过所述放大倍率镜头后投射至所述成像单元。
[0019]可选地，所述第一照明光束投射至所述测焦标记版后，通过一组所述测焦图形中的至少3个字标记形成至少三束测焦光束；所述测焦光束被所述测试样件的表面反射后形成为至少三束所述反射光束，所述反射光束经所述光学组件后汇聚至所述成像单元形成至少三组信号图像，所述信号图像与所述测焦图形一一对应，每组所述信号图像包含至少三个光斑；
[0020]所述测焦光束在所述测试样件上的入射角为α，所述放大倍率镜头的放大倍率为β，所述测试样件的垂向位置变化距离为dz，所述光斑在所述成像单元上的移动距离为x，满足：
[0021]x＝2
·
dz
·
sinα
·
β。
[0022]第二方面，本专利技术实施例提供一种缺陷检测设备，包括第一方面所述的焦面测量装置；
[0023]还包括缺陷检测单元，所述缺陷检测单元包括缺陷检测物镜，第一照明光束的测焦点位于所述缺陷检测物镜的视场中心。
[0024]可选地，还包括垂向倾斜调整台，所述垂向倾斜调整台用于承载测试样件；
[0025]控制单元还用于控制所述测试样件沿所述缺陷检测物镜光轴方向上的垂向高度以及调整所述测试样件的倾斜角度，直至所述测试样件位于所述缺陷检测物镜的景深范围内，以及所述测试样件的倾斜角度小于预设值。
[0026]本专利技术实施例提供的焦面测量装置中，通过设置测焦光源提供倾斜入射的第一照明光束，将测焦标记版上的测焦图形倾斜投射至测试样件表面上，从而使得第一照明光束的测焦点可以位于缺陷检测物镜的视场中心，实现了测焦点和缺陷检测点同轴测量，从而
提高焦面控制精度，可进一步提高缺陷检测分辨率。另一方面，焦面测量装置还包括焦面补偿结构，焦面补偿结构改变了测焦图形于测试样件表面反射的反射光束的传输路径，将反射光束的成像焦面补偿到成像单元的接收面，从而使得测焦图形中各个子标记的反射光束的成像焦面共面并都位于成像单元的接收面，降低了采样难度，提高标记成像对比度，提高了焦面测量的精度。
附图说明
[0027]图1为现有技术中一种缺陷检测装置的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例提供的一种焦面测量装置的结构示意图；
[0029]图3为本专利技术实施例提供的一种信号图像的示意图；
[0030]图4为本专利技术实施例提供的一种加入焦面补偿结构之前的光路示意图；
[0031]图5为本专利技术实施例提供的一种加入焦面补偿结构之后的光路示意图；
[0032]图6为本专利技术实施例提供的焦面测试原理示意图；
[0033]图7为本专利技术实施例提供的一种缺陷检测设备本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种焦面测量装置，其特征在于，包括：测焦光源、测焦标记版、光学组件、成像单元、焦面补偿结构和控制单元；所述测焦光源用于提供斜入射的第一照明光束，所述测焦标记版包括至少一组测焦图形，每组所述测焦图形包括至少3个子标记，所述第一照明光束投射至所述测焦标记版后，所述测焦图形被投射至测试样件表面上并产生反射光束；所述焦面补偿结构位于所述成像单元的成像面一侧，用于改变所述反射光束的传输路径，以使所述反射光束经所述光学组件汇聚后的成像面位于所述成像单元的接收面，形成至少一组信号图像，所述信号图像与所述测焦图形一一对应，每组所述信号图像包括至少3个子图案，每个所述子图案与所述测焦图形中的子标记一一对应；所述控制单元根据至少一个所述子图案的位置，获取所述测试样件的垂向高度。2.根据权利要求1所述的焦面测量装置，其特征在于，所述焦面补偿结构包括至少一个角锥棱镜组；所述角锥棱镜组包括第一角锥棱镜和第二角锥棱镜，所述第一角锥棱镜与所述第二角锥棱镜的连线方向平行于所述成像单元接收面。3.根据权利要求2所述的焦面测量装置，其特征在于，所述第一角锥棱镜和所述第二角锥棱镜均为直角棱镜，所述第一角锥棱镜和所述第二角锥棱镜的直角面均与所述成像单元接收面呈45
°
。4.根据权利要求2所述的焦面测量装置，其特征在于，所述测焦标记版上每组所述测焦图形包括至少M个所述子标记，M≥3；所述焦面补偿结构包括N个所述角锥棱镜组，N个所述角锥棱镜组沿着垂直于所述成像单元接收面的方向上依次排列，2≤N≤M
‑
1。5.根据权利要求1所述的焦面测量装置，其特征在于，所述测焦标记版包括三组所述测焦图形，每组所述测焦图形包括三个所述子标记。6.根据权利要求1所述的焦面测量装置，其特征在于，还包括第二照明光束和参考标记版，所述光学组件包括分光棱镜和投影中继镜头，所述参考标记版包括参考图形，用于减小焦面测试装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰艳平，
申请(专利权)人：上海御微半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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