一种线光谱共焦轮廓测量传感器及方法技术

本发明专利技术属于电子制造精密测量领域，并公开了一种线光谱共焦轮廓测量传感器。该传感器包括光源、双轴共焦单元和成像单元，其中，光源用于提供线光源；双轴共焦单元用于将光源发出的光照射在待测样品表面并将待测样品的反射光聚焦于狭缝形成共焦结构，其包括第一线性色散模块、第二线性色散模块和狭缝；成像单元用于将来自双轴共焦单元的光色散共焦成像在相机上，得到待测样品的轮廓像，利用虚拟双缝差分算法对轮廓像进行处理，减小轴向响应曲线半峰宽，从而得到较高轴向分辨率和信噪比的三维表面形貌，以此实现待测样品的测量。通过本发明专利技术，解决双轴线光谱共焦轮廓传感器测量范围与分辨率适应性灵活调整问题，提高了传感器的轴向分辨率和信噪比。分辨率和信噪比。分辨率和信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种线光谱共焦轮廓测量传感器及方法


[0001]本专利技术属于电子制造精密测量领域，更具体地，涉及一种线光谱共焦轮廓测量传感器及方法。

技术介绍

[0002]半导体、电子制造和光学领域，制件表面轮廓测量是工业产品质量控制的关键，如PCB键合高度、手机屏幕形状与划痕、MEMS结构尺寸检测等。共焦测量技术是这类表面轮廓测量的重要手段，其中色散共焦传感器扫描成像技术是一种不需要垂直扫描运动的非接触式大范围表面检测方法。色散共焦传感器从白光源发射一束宽带复色光，通过色散元件进行光谱色散，在垂直于待测样件的轴上形成一系列不同波长的单色光，每个波长对应于待测件的高度。将待测表面反射的光进行光谱分析，由波长与待测样品高度的对应关系可以计算得到待测点表面高度。横向扫描待测样品表面，即可获得待测件的完整表面形貌。近年来，由于其具有自聚焦、测量范围大、测量范围广等优点，受到了广泛关注和应用。
[0003]常见的色散共聚焦测量技术可分为：点式色散共聚焦和线式色散共聚焦。与点色散共聚焦相比，线色散共聚焦在高速三维轮廓测量领域有更多的优势，其扫描速度可达数千赫兹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线光谱共焦轮廓测量传感器，其特征在于，该传感器包括光源、双轴共焦单元和成像单元，其中，所述光源用于提供线光源；所述双轴共焦单元用于将光源发出的光照射在待测样品表面并将待测样品的反射光聚焦形成共焦结构，其包括第一线性色散模块、第二线性色散模块和狭缝（11），其中，第一线性色散模块和第二线性色散模块分别分布在待测样品的两侧，且关于待测样品对称，二者结构相同，分别在待测样品的两侧形成两条对称的光轴，第一线性色散模块用于将来自光源的线光线聚焦在待测样品表面，其中各个波长的光按照波长从高到低或者从低到高的顺序聚焦在垂直于待测样品表面的平面上，第二线性色散模块接受待测样品表面反射的光，并将光线聚焦在狭缝上，所述狭缝设置在所述第二线性色散模块的后方，用于过滤离焦光；所述成像单元用于将来自双轴共焦单元的光色散共焦成像在相机（15）上，以此实现待测样品的测量。2.如权利要求1所述的一种线光谱共焦轮廓测量传感器，其特征在于，所述光源包括点光源（1）和柱面镜（2），所述点光源（1）为白光LED，采用高功率LED配置水冷散热器，通过波导光纤发出光，所述柱面镜（2）用于将所述点光源发出的光线转化为线光线。3.如权利要求2所述的一种线光谱共焦轮廓测量传感器，其特征在于，所述狭缝（11）和柱面镜（2）的后焦面共轭。4.如权利要求3所述的一种线光谱共焦轮廓测量传感器，其特征在于，所述柱面镜（2）和双轴共焦单元形成共焦结构。5.如权利要求1所述的一种线光谱共焦轮廓测量传感器，其特征在于，所述第一线性色散模块和第二色散模块均包括第一准直镜组（3）、反射镜（4）、透射衍射光栅（5）和线性透镜组（6），所述第一准直镜组（3）为消色差准直镜，用于将线光线消色差准直；所述反射镜（4）用于改变光线传播方向，所述透射衍射光栅（5）用于将白光色散，所述线性透镜组用于色散的光聚焦。6.如权利要求5述的一种线光谱共焦轮廓测量传感器，其特征在于，所述第一准直镜组（3）和第二准直镜组作用相同，均用于白光线光线消色差准直；所述线性透镜组（6）将色散光聚焦为与样品高度相应线性排列的聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓军，王帅，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：