检测设备及检测方法技术

本发明专利技术提供一种检测设备及检测方法，其中，检测设备包括：合光元件，用于使所述泵浦光和第二检测光在到达待测物之前具有公共路径，经过所述公共路径的光束为组合光，所述组合光中心轴线的入射角为锐角；位置探测器，用于探测所述第一光束，并根据所述第一光束在位置探测器感光面形成的光斑位置确定所述待测物表面的高度；探测组件，用于探测所述第二光束，并根据所述第二光束的光强检测所述待测物的结构信息。所述检测设备能够通过组合光倾斜入射至待测物表面并结合位置探测器能够实现待测物表面高度的检测，并利用探测组件实现待测物结构信息的检测；同时第二检测光和泵浦光具有公共路径能够简化光路，提高集成度。提高集成度。提高集成度。

【技术实现步骤摘要】
检测设备及检测方法


[0001]本专利技术涉及一种光学检测领域，特别是一种能够实现自动聚焦的检测设备及检测方法。

技术介绍

[0002]光声测量膜厚是一种精密的光学测量技术，膜厚测量范围在50埃~10微米，精度可达到0.1埃。现有技术中采用空间光路测量膜厚，但是空间光路调节繁琐，例如：一个器件微调，其他器件均要相应地调整，否则精度和准确度受到严重影响。如此，消耗的人力成本大，测试时间长。此外，空间光路易受干扰，难以应用于有强电磁干扰或易燃易爆的环境中实现测量，导致测量系统的稳定性较差，抗干扰能力较弱。如何提升测量系统的稳定性和降低光路的复杂性，提升测量过程中器件调节的便捷性，缩短测试时间，降低人力成本，已经成为本领域急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]为解决以上问题，本专利技术提出了一种检测设备和检测方法，能够实现待测物表面高度的检测以及待测物的结构信息的检测，同时第二检测光和泵浦光具有公共路径能够简化光路，提高集成度。
[0004]本专利技术的技术方案一种检测设备，包括：发光装置，用于产生泵浦光、第一检测光和第二检测光；合光元件，用于使所述泵浦光和第二检测光在到达待测物之前具有公共路径，经过所述公共路径的光束为组合光，所述组合光经所述待测物表面反射或散射形成第一光束，其中所述泵浦光用于改变所述待测物对第一检测光的光学性质，所述组合光中心轴线的入射角为锐角，所述第一检测光经所述待测物反射、散射或透射后形成第二光束；位置探测器，用于探测所述第一光束，并根据所述第一光束在位置探测器感光面形成的光斑位置确定所述待测物表面的高度；探测组件，用于探测所述第二光束，并根据所述第二光束的光强检测所述待测物的结构信息。
[0005]可选地，所述检测设备还包括：滤光组件，用于对所述第一光束进行滤光并减少所述第一光束中的泵浦光。
[0006]可选地，所述泵浦光和第二检测光的波长不同；所述滤光组件为窄带滤波器或者色散元件，所述窄带滤波器用于透过一定波长的光且吸收其他波长的光，所述色散元件用于使不同波长的光分光；所述色散元件包括衍射光栅或分光棱镜；或者，所述泵浦光和第二检测光的偏振方向垂直，所述滤光组件为偏振分束器，所述偏振分束器用于使偏振方向垂直的光束分束。
[0007]可选地，所述泵浦光为绿光；所述第二检测光为红光。
[0008]可选地，所述第一检测光与所述泵浦光的入射方向不相同；所述第一光束和所述第二光束的出射方向不同。
[0009]可选地，所述检测设备：还包括：第一透镜组，用于收集所述组合光和第一检测光，
并使所述组合光和第一检测光汇聚；平行调节组件，用于使所述组合光和第一检测光平行入射至所述第一透镜组；第二透镜组，用于收集所述第一光束和第二光束，并对所述第一光束和第二光束进行准直。
[0010]可选地，所述检测设备：还包括：第一反射组件，用于改变所述第一光束或第二光束的传播方向。
[0011]可选地，所述检测设备：还包括：调焦装置，用于根据所述待测物表面高度调节所述待测物和/或检测设备，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面；所述检测设备还包括反馈系统，用于将所述位置探测器获取待测物表面的高度反馈至所述调焦装置；所述调焦装置包括第一调焦组件和第二调焦组件中一者或两者组合；所述第一调焦组件用于根据所述待测物表面高度移动所述待测物，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面，且所述组合光在待测物表面形成的光斑与第一检测光在待测物表面形成的光斑至少部分重合；所述第二调焦组件用于根据所述待测物表面高度移动所述第一透镜组和第二透镜组，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面，且所述组合光在待测物表面形成的光斑与第一检测光在待测物表面形成的光斑至少部分重合。
[0012]可选地，所述检测设备还包括：第三透镜组，用于使所述第一光束汇聚至所述位置探测器；所述检测设备还包括滤光组件时，所述第三透镜用于使经过所述滤光组件之后的第一光束汇聚至所述位置探测器。
[0013]可选地，所述第一检测光与所述泵浦光的波长相同。
[0014]可选地，所述发光装置包括：第一发光组件，用于产生第一初始光束；第一分光组件，用于对所述第一初始光束进行分光，形成所述第一检测光和泵浦光；第二发光组件，用于产生所述第二检测光，所述第二检测光和所述泵浦光的波长不同。
[0015]可选地，所述第一检测光为线偏振光，所述第二检测光为线偏振光，所述泵浦光为线偏振光；所述第一检测光与第二检测光的偏振方向垂直，所述第一检测光与泵浦光的偏振方向垂直；所述检测设备还包括检偏器，用于对所述第二光束进行偏振滤波，去除所述第二光束中垂直于所述第二光束的偏振方向的光。
[0016]可选地，所述第一光束为经待测物表面反射的组合光；所述第二光束为经待测物表面反射的第一检测光。
[0017]可选地，所述检测设备还包括：可调延迟器，用于调节所述第一检测光和泵浦光之间的光程差；所述泵浦光为脉冲光，所述第一检测光为脉冲光。
[0018]可选地，所述待测物为位于基板上的薄膜；所述泵浦光用于在待测物内形成超声波，所述结构信息包括所述待测物的厚度、折射率、介电常数或缺陷。
[0019]相应地，本专利技术的技术方案还提供一种检测设备的检测方法，包括：本专利技术实施例提供的检测设备；使所述发光装置产生第二检测光，所述第二检测光经过所述合光元件后形成组合光，所述组合光包括所述第二检测光，所述组合光经所述公共路径到达待测物表面反射或散射形成第一光束；通过所述位置探测器探测所述第一光束，并根据所述第一光束在位置探测器感光面形成的光斑位置确定所述待测物的高度，所述组合光中心轴线的入射角为锐角；使所述发光装置产生泵浦光和第一检测光，所述泵浦光经所述合光元件和公共路径后到达待测物并改变所述待测物对第一检测光的光学性质，所述第一检测光经所述待测物反射、散射或透射后形成第二光束；通过探测组件探测所述第二光束，并根据所述第
二光束的光强检测所述待测物的结构信息。
[0020]可选地，所述检测设备还包括调焦装置；所述调焦装置用于根据所述待测物表面高度调节所述待测物和/或检测设备，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面；所述检测方法还包括：通过调焦装置根据所述待测物表面高度调节所述待测物和/或检测设备，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面。
[0021]可选地，所述调焦装置包括第一调焦组件和第二调焦组件中一者或两者组合；通过所述第一调焦组件根据所述待测物表面高度调节所述待测物和/或检测设备，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面的步骤包括：通过所述第一调焦组件根据所述待测物表面高度移动所述待测物，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面，所述组合光在待测物表面形成的光斑与第一检测光在待测物表面形成的光斑至少部分重合；或者，当所述检测设备包括第一透镜组和第二透镜组，所述调焦装置包括第二调焦组件时，通过所述第二调焦组件根据所述待测物表面高度移动所述第一透镜组和第二透镜组，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测设备，其特征在于，包括：发光装置，用于产生泵浦光、第一检测光和第二检测光；合光元件，用于使所述泵浦光和第二检测光在到达待测物之前具有公共路径，经过所述公共路径的光束为组合光，所述组合光经所述待测物表面反射或散射形成第一光束，其中所述泵浦光用于改变所述待测物对第一检测光的光学性质，所述组合光中心轴线的入射角为锐角，所述第一检测光经所述待测物反射、散射或透射后形成第二光束；位置探测器，用于探测所述第一光束，并根据所述第一光束在位置探测器感光面形成的光斑位置确定所述待测物表面的高度；探测组件，用于探测所述第二光束，并根据所述第二光束的光强检测所述待测物的结构信息。2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备：还包括：滤光组件，用于对所述第一光束进行滤光并减少所述第一光束中的泵浦光。3.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述泵浦光和第二检测光的波长不同；所述滤光组件为窄带滤波器或者色散元件，所述窄带滤波器用于透过一定波长的光且吸收其他波长的光，所述色散元件用于使不同波长的光分光；所述色散元件包括衍射光栅或分光棱镜；或者，所述泵浦光和第二检测光的偏振方向垂直，所述滤光组件为偏振分束器，所述偏振分束器用于使偏振方向垂直的光束分束。4.根据权利要求1至3任意一项所述的检测设备，其特征在于，所述泵浦光为绿光；所述第二检测光为红光。5.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述第一检测光与所述泵浦光的入射方向不相同；所述第一光束和所述第二光束的出射方向不同。6.根据权利要求1至3任意一项所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括：第一透镜组，用于收集所述组合光和第一检测光，并使所述组合光和第一检测光汇聚；平行调节组件，用于使所述组合光和第一检测光平行入射至所述第一透镜组；第二透镜组，用于收集所述第一光束和第二光束，并对所述第一光束和第二光束进行准直。7.根据权利要求6所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括：第一反射组件，用于改变所述第一光束或第二光束的传播方向。8.根据权利要求6所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备：还包括：调焦装置，用于根据所述待测物表面高度调节所述待测物和/或检测设备，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面；所述检测设备还包括反馈系统，用于将所述位置探测器获取待测物表面的高度反馈至所述调焦装置；所述调焦装置包括第一调焦组件和第二调焦组件中一者或两者组合；所述第一调焦组件用于根据所述待测物表面高度移动所述待测物，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面，且所述组合光在待测物表面形成的光斑与第一检测光在待测物表面形成的光斑至少部分重合；所述第二调焦组件用于根据所述待测物表面高度移动所述第一透镜组和第二透镜组，使所述组合光和第一检测光汇聚至待测物表面，且所述组合光在待测物表面形成的光斑与
第一检测光在待测物表面形成的光斑至少部分重合。9.根据权利要求6所述的检测设备，其特征在于，所述检测设备：还包括：第三透镜组，用于使所述第一光束汇聚至所述位置探测器；所述检测设备还包括滤光组件时，所述第三透镜用于使经过所述滤光组件之后的第一光束汇聚至所述位置探测器。10.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述第一检测光与所述泵浦光的波长相同。11.根据权利要求10所述的检测设备，其特征在于，所述发光装置包括：第一发光组件，用于产生第一初始光束；第一分光组件，用于对所述第一初始光束进行分光，形成所述第一检测光和泵浦光；第二发光组件，用于产生所述第二检测光，所述第二检测光和所述泵浦光的波长不同。12.根据权利要求10所述的检测设备，其特征在于，所述第一检测光为线偏振光，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鲁，白园园，马砚忠，张嵩，
申请(专利权)人：深圳中科飞测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：