本发明专利技术公开了一种环形光纤束照明装置，包括会聚透镜、一分多束的光纤束、安装支架和光学元件，一分多束的光纤束中的各根光纤的弯折半径大于100毫米，安装支架设有光路通道，光学元件安装于光路通道中，光源经会聚透镜会聚后耦合到一分多束的光纤束的母光纤束中，一分多束的光纤束的各子光纤束分别以垂直于物面的方向插入到光路通道中且各子光纤束呈环形分布，一分多束的光纤束的子光纤束发出的光束以垂直于物面的角度出射且经对应的光学元件准直并转折后以环形照明光倾斜照射到物面上。本发明专利技术在使用石英光纤等弯折半径较大的光纤作传导介质且一分多束的光纤束的子光纤束数量较多时仍具有紧凑而小型的结构，可实现对半导体晶圆的亚表面缺陷的检测。体晶圆的亚表面缺陷的检测。体晶圆的亚表面缺陷的检测。
【技术实现步骤摘要】
一种环形光纤束照明装置
[0001]本专利技术涉及一种用于缺陷检测的环形光学照明装置，特别涉及一种用于半导体晶圆的亚表面缺陷检测的环形光学照明装置。
技术介绍
[0002]半导体晶圆的亚表面的缺陷属于微结构，在对其进行检测时，通常要求照明装置具有小型化和高集成度的特点，否则难以用于对半导体晶圆的亚表面的缺陷进行检测。不仅如此，与半导体的表面缺陷不同，半导体晶圆的亚表面缺陷为内部缺陷，在对其进行检测时需要采用高强度的紫外光（如313nm或者365nm光波）对半导体样品进行倾斜照射，使半导体晶圆的亚表面的缺陷吸收该能量后激发出特定波长的散射光，由检测接收系统对该光束进行探测才能够检测出该内部缺陷。
[0003]环形LED照明装置是通过布置一圈或者多圈LED灯珠，以一定角度照射在待测物体上。环形LED照明装置可以紧凑地布置在半导体检测装置上，当需要检测半导体晶圆的亚表面的缺陷时，可以通过滤光片滤出365nm或者313nm的光波长对待测样品进行照明。然而，由于检测半导体晶圆的亚表面缺陷时需要高能量密度的光能量照射，而LED灯珠发光发散角大，单颗LED灯珠功率无法做到很高，导致照射在单位面积样品上的能量不高，无法有效激发晶圆内部缺陷，所以，环形LED照明装置在需要激发亚表面的内部缺陷的半导体检测领域无法使用。
[0004]对于目前已知的环形光纤照明装置而言，所用光纤为普通玻璃光纤或者塑料光纤。由于普通玻璃光纤和塑料光纤的弯折半径通常小于100毫米，虽可满足半导体晶圆的亚表面缺陷检测对照明装置的小型化和高集成度的要求，然而，由于普通玻璃光纤和塑料光纤不能传输400nm以下波长的光，因而目前的环形光纤照明装置不能适用于半导体晶圆的亚表面缺陷的检测。
[0005]目前，可传输400nm以下波长光源的光纤为特种石英光纤，其弯折半径大于100毫米。如前所述，目前已知的环形光纤照明装置由于使用的是小弯折半径的普通玻璃光纤或塑料光纤，因而可以做到小型化和高集成度，然而，一旦将其中的普通玻璃光纤或塑料光纤替换为弯折半径大于100毫米的光纤，则不仅装配困难，而且会导致整个环形光纤照明装置的结构非常庞大，无法满足半导体晶圆的亚表面缺陷检测对环形照明装置的小型化和高集成度的要求，因而不能在半导体检测领域中使用。参见图1（a）和图1（b）可让我们更好理解地因光纤1的弯折半径的增大而对目前已知的环形光纤照明装置的整体大小所带来的影响。尤其是在一分多束的光纤束的子光纤束较多（例如超过32根时），按照目前已知的环形光纤照明装置的结构已无法布置这些子光纤束。或许是弯折半径大于100毫米在实践中难以使环形光纤照明装置小型化的缘故，目前尚未见有可应用于半导体晶圆的亚表面缺陷检测的环形光纤照明装置的报道。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种光纤束照明装置，在使用弯折半径大于100毫米的光纤作传导介质时仍具有紧凑而小型的结构，可用于实现对半导体晶圆的亚表面等缺陷的检测。
[0007]本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案是：本专利技术环形光纤束照明装置包括会聚透镜、一分多束的光纤束、安装支架和光学元件，所述一分多束的光纤束中的各根光纤的弯折半径大于100毫米，所述安装支架设有光路通道，所述光学元件安装于光路通道中，来自于光源的光线经会聚透镜会聚后耦合到所述一分多束的光纤束的母光纤束中，所述一分多束的光纤束的各子光纤束分别以垂直于物面的方向插入到相应的光路通道中且各子光纤束呈环形分布，一分多束的光纤束的子光纤束发出的光束以垂直于物面的角度出射且经对应的光学元件准直并转折后以环形照明光倾斜照射到物面上。
[0008]进一步地，本专利技术所述安装支架设有通孔，所述光路通道设于通孔的四周。
[0009]进一步地，本专利技术所述光路通道为一个且呈环形。
[0010]进一步地，本专利技术所述光路通道包括第一光路通道，各第一光路通道相互间隔且呈环形排列。
[0011]进一步地，本专利技术所述光路通道还包括第二光路通道，所述第二光路通道为环形通道，所述第二光路通道设于第一光路的出口处且与各第一通道连通。
[0012]进一步地，本专利技术所述第一光路通道的数量与所述一分多束的光纤束的子光纤束的数量相同。
[0013]进一步地，本专利技术所述光学元件包括准直透镜和转折棱镜，一分多束的光纤束的各子光纤束出射的光束以垂直于物面的角度一一入射到各对应的准直透镜中，各准直透镜分别将光束准直并一一入射到各对应的转折棱镜的反射面上，各转折棱镜将光束反射到物面上。
[0014]进一步地，本专利技术所述光学元件为转折棱镜，所述转折棱镜包含第一通光、反射面和第二通光面，所述第一通光面为具有光焦度的曲面，第二通光面为平面，一分多束的光纤束的各子光纤束出射的光束一一依次经对应的转折棱镜的第一通光面、反射面、第二通光面后照射到物面上。
[0015]进一步地，本专利技术所述光学元件为一个自由曲面反射镜，所述自由曲面反射镜将一分多束的光纤束的各子光纤束出射的光束准直并反射到物面上。
[0016]本专利技术所要解决的第二个技术问题是提高光纤耦合效率和能量收集效率。为解决该技术问题，本专利技术所采取的技术方案是将上述技术方案中的会聚透镜替换为微透镜阵列，所述微透镜阵列将来自于光源的光线束分割成子光束并分别会聚耦合到一分多束的光纤束的母光纤束的各根光纤中。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术提供了一种新型结构的环形光纤照明装置，其一分多束的光纤束的各子光纤束以垂直于物面的方向出射，在装配时，一分多束的光纤束的各子光纤束从上方以垂直于物面的角度插入到安装支架的光路通道中，可将弯折半径大于100毫米的光纤以紧凑的方式进行布置，不仅装配简单，而且使整个环形光纤照明装置的结构小型化且集成度高，可满足半导体晶圆的内部缺陷检测对照明装置的小型化和高集成度的要求，使环形光
纤照明装置在半导体检测领域的亚表面内部缺陷检测中的应用成为可能。本专利技术特别适于用在要求环形光纤束照明装置小型化但光纤的弯折半径大的场景。不仅如此，本专利技术还可应用于半导体晶圆的表面缺陷及其它物体缺陷的检测。
[0018]（2）本专利技术环形光纤束照明装置具有光能量收集效率高、照明均匀、体积小、结构紧凑、装配简易等优点，尤其在使用石英光纤等弯折半径大于100毫米的光纤作传导介质时相比传统方案优势明显，并不因使用弯折半径大的石英光纤作传导介质而导致环形光纤束照明装置的体积变得庞大和装配复杂，使检测系统的集成化和小型化成为可能。尤其在一分多束的光纤束的子光纤束较多（例如超过32根）的情况下，本专利技术能够显著减少部件的数量，降低装配难度。
[0019]（3）现有技术中的光纤束照明装置的光纤束的各个光纤之间有空隙，且每一根光纤外部都有包层，因此耦合效率不高。在本专利技术中，会聚透镜亦未能有效解决光纤束的各个光纤之间的孔隙和包层部分造成光能量的损失和浪费这一问题。在现有技术中，微透镜阵列的作用在照明领域是使光线均匀化，在光场相机中则起解耦光线的作用，而本专利技术则本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环形光纤束照明装置，其特征是：包括会聚透镜、一分多束的光纤束、安装支架和光学元件，所述一分多束的光纤束中的各根光纤的弯折半径大于100毫米，所述安装支架设有光路通道，所述光学元件安装于光路通道中，来自于光源的光线经会聚透镜会聚后耦合到所述一分多束的光纤束的母光纤束中，所述一分多束的光纤束的各子光纤束分别以垂直于物面的方向插入到相应的光路通道中且各子光纤束呈环形分布，一分多束的光纤束的子光纤束发出的光束以垂直于物面的角度出射且经对应的光学元件准直并转折后以环形照明光倾斜照射到物面上。2.根据权利要求1所述的环形光纤束照明装置，其特征是：所述安装支架设有通孔，所述光路通道设于通孔的四周。3.根据权利要求1或2所述的环形光纤束照明装置，其特征是：所述光路通道为一个且呈环形。4.根据权利要求1或2所述的环形光纤束照明装置，其特征是：所述光路通道包括第一光路通道，各第一光路通道相互间隔且呈环形排列。5.根据权利要求4所述的环形光纤束照明装置，其特征是：所述光路通道还包括第二光路通道，所述第二光路通道为环形通道，所述第二光路通道设于第一光路的出口处且与各第一通道连通。6.根据权利要求4或5所述的环形光纤束照明装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王智，杨青，庞陈雷，徐良，殷源，王立强，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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