一種樣品表面照明光斑位置監測光路的制作方法

本實用新型涉及光學技術領域，尤其涉及一種樣品表面照明光斑位置監測光路。

背景技術：

樣品表面光斑照明位置監測是許多光學檢測儀器的必要組成部分，照明位置監測應根據儀器本身光路設計實現。目前大部分儀器的照明位置監測主要采用直接探測照明區域散射光的形式實現，這種方式具有以下問題：該方案直接收集照明區域內發射出來的散射光，利用位置探測器測量其位置，由于照明區域散射射光往往包含需要收集的信號光，人們通常利用激光分束器分出部分收集光進行位置探測。此方案能夠直接得到照明光位置，但由于它取出了照明區域發出的部分光，可能導致探測信號的減弱；甚至當樣品表面非常光滑時，照明區域的散射光非常弱，光電探測器也無法探測到。如：對于利用光散射測量晶圓表面缺陷的光學檢測儀器，當且僅當照明區域存在缺陷時照明區域才會發出較強散射光，若采用此方案，位置探測器大部分時間將探測不到任何信號。

技術實現要素：

本申請實施例通過提供一種樣品表面照明光斑位置監測光路，解決了現有技術中通過直接探測照明區域散射光的方法實現樣品表面照明光斑位置監測時，探測信號減弱或無法探測到信號的問題。

本申請實施例提供一種樣品表面照明光斑位置監測光路，包括：光源，所述光源斜入射至所述樣品表面，部分光自所述樣品表面射回空氣中，形成反射光；反射鏡，所述反射鏡接收所述反射光，并改變所述反射光的傳輸方向；位置探測器，所述位置探測器接收所述反射鏡改變傳輸方向后的反射光。

優選的，所述反射鏡為多個，所述多個反射鏡平行放置；所述多個反射鏡用于對所述反射光的傳輸方向進行多次改變，使所述反射光能傳遞至三維空間內指定的位置。

優選的，所述反射鏡為全反鏡。

優選的，所述樣品表面照明光斑位置監測光路還包括：反射光回收模塊；分束器，所述分束器和所述反射鏡平行放置；所述分束器對所述反射鏡改變傳輸方向后的反射光進行分束，形成兩路光束；一路光束經所述分束器后反射至所述位置探測器，另一路光束經所述分束器后透射至所述反射光回收模塊。

優選的，所述位置探測器接收到的，來自所述分束器反射的光束的功率為第一功率；所述反射光回收模塊接收到的，來自所述分束器透射的光束的功率為第二功率；所述第一功率小于所述第二功率。

優選的，所述反射光回收模塊為光阱。

優選的，所述光源為激光器。

優選的，所述光源以會聚的方式照射至樣品表面時，所述樣品表面照明光斑位置監測光路還包括會聚透鏡，所述會聚透鏡排布在所述反射鏡后；所述會聚透鏡調整入射至所述位置探測器平面上光斑的尺寸。

本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

在本申請實施例中，通過探測樣品表面反射光的位置間接得到樣品表面照明光斑位置，避免了探測信號的減弱，并適用于樣品散射極弱的情況。

進一步的，在本申請實施例中，由于表面較粗糙的樣品反射光強度也較強，因此對樣品表面粗糙度的要求較低。

進一步的，在本申請實施例中，位置探測器可位于樣品下方，使儀器的空間設計更具靈活性。

進一步的，在本申請實施例中，將樣品表面照明光斑位置監測與反射光回收模塊相結合，既節省了儀器空間，又不會損失有用的信號光。

附圖說明

為了更清楚地說明本實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一個實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的位置探測器得到的光斑偏離與樣品表面光斑偏離的對應關系；

圖2為本實用新型實施例提供的一種樣品表面照明光斑位置監測光路的結構示意圖。

其中，1-光源，2-反射鏡，3-位置探測器，4-分束器，5-反射光回收模塊。

具體實施方式

本申請實施例通過提供一種樣品表面照明光斑位置監測光路，解決了現有技術中解決了現有技術中通過直接探測照明區域散射光的方法實現樣品表面照明光斑位置監測時，探測信號減弱或無法探測到信號的問題。

本申請實施例的技術方案為解決上述技術問題，總體思路如下：

一種樣品表面照明光斑位置監測光路，包括：光源，所述光源斜入射至所述樣品表面，部分光自所述樣品表面射回空氣中，形成反射光；反射鏡，所述反射鏡接收所述反射光，并改變所述反射光的傳輸方向；位置探測器，所述位置探測器接收所述反射鏡改變傳輸方向后的反射光。

由于本方案位置探測器不是直接探測樣品表面光斑位置，因此探測到的光束偏離不等于樣品表面光束偏離，需要找到兩者的對應關系。如圖1所示，具體方法為：建立兩個二維直角坐標系(坐標系1及坐標系2)，其中坐標系1的中心為光斑無偏移時光束中心點，取入射平面與樣品表面交界線為x軸(坐標軸x1)，其垂直方向為y軸(坐標軸y1)；坐標系2位于位置探測器探測平面，同樣取光斑無偏移時中心位置為坐標原點，x軸及y軸具體方向如圖1所示，并取反射鏡及分束器與樣品表面所呈現銳角為θ。

當位置探測器探測到光斑中心對應坐標系2坐標為(a2，b2)，則樣品表現光斑中心對應坐標系1坐標(a1，b1)滿足關系：

當放置了多個反射鏡改變反射光光路時，上面的對應關系還需要調整，應采用同樣的方法，分別在樣品表面及位置探測器表面建立兩個二維坐標系，并定義光斑未偏離是中心點為原點，找到光斑偏離在兩個坐標系下坐標的對應關系。

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。

實施例1：

一種樣品表面照明光斑位置監測光路，包括光源1、反射鏡2、位置探測器3。

所述光源1為激光器；所述反射鏡2為全反鏡。

所述光源1斜入射至所述樣品表面，部分光自所述樣品表面射回空氣中，形成反射光；所述反射鏡2接收所述反射光，并改變所述反射光的傳輸方向；所述位置探測器3接收所述反射鏡改變傳輸方向后的反射光。

本實施例通過探測樣品表面反射光的位置間接得到樣品表面照明光斑位置，避免了探測信號的減弱，并適用于樣品散射極弱的情況。由于表面較粗糙的樣品反射光強度也較強，因此對樣品表面粗糙度的要求較低。位置探測器可位于樣品下方，使儀器的空間設計更具靈活性。

實施例2：

一種樣品表面照明光斑位置監測光路，包括光源1、反射鏡2、位置探測器3。

所述光源1以會聚的方式照射至樣品表面時，所述樣品表面照明光斑位置監測光路還包括會聚透鏡，所述會聚透鏡排布在所述反射鏡2后。

所述光源1為激光器；所述反射鏡2為全反鏡。

所述光源1斜入射至所述樣品表面，部分光自所述樣品表面射回空氣中，形成反射光；所述反射鏡2接收所述反射光，并改變所述反射光的傳輸方向；所述會聚透鏡調整所述反射鏡改變傳輸方向后的反射光的光斑尺寸；所述位置探測器3接收經過所述會聚透鏡調整后的反射光。

本實施例通過探測樣品表面反射光的位置間接得到樣品表面照明光斑位置，避免了探測信號的減弱，并適用于樣品散射極弱的情況。由于表面較粗糙的樣品反射光強度也較強，因此對樣品表面粗糙度的要求較低。位置探測器可位于樣品下方，使儀器的空間設計更具靈活性。

實施例3：

一種樣品表面照明光斑位置監測光路，包括光源1、反射鏡2、位置探測器3。

所述光源1為激光器；所述反射鏡2為全反鏡。

所述反射鏡2為多個，所述多個反射鏡平行放置。

所述光源1斜入射至樣品表面，部分光自所述樣品表面射回空氣中，形成反射光；所述多個反射鏡對所述反射光的傳輸方向進行多次改變；所述位置探測器3接收所述多個反射鏡改變傳輸方向后的反射光。

本實施例通過探測樣品表面反射光的位置間接得到樣品表面照明光斑位置，避免了探測信號的減弱，并適用于樣品散射極弱的情況。由于表面較粗糙的樣品反射光強度也較強，因此對樣品表面粗糙度的要求較低。位置探測器可位于樣品下方，使儀器的空間設計更具靈活性。此外，設置多個反射鏡能對反射光進行多次轉向，將反射光傳遞至三維空間內指定位置，且繞過儀器中其它組件及光路，進一步提高了儀器空間設計的靈活性。

實施例4：

如圖2所示，一種樣品表面照明光斑位置監測光路，包括光源1、反射鏡2、位置探測器3、分束器4、反射光回收模塊5。

所述光源1為激光器；所述反射鏡2為全反鏡；所述反射光回收模塊5為光阱。

所述分束器4和所述反射鏡2平行放置。

所述光源1斜入射至所述樣品表面，部分光自所述樣品表面射回空氣中，形成反射光；所述反射鏡2接收所述反射光，并改變所述反射光的傳輸方向；所述分束器4對所述反射鏡改變傳輸方向后的反射光進行分束，形成兩路光束；一路光束經所述分束器4后反射至所述位置探測器3，另一路光束經所述分束器4后透射至所述反射光回收模塊5。

所述位置探測器3接收到的，來自所述分束器反射的光束的功率為第一功率；所述反射光回收模塊5接收到的，來自所述分束器透射的光束的功率為第二功率；所述第一功率小于所述第二功率。

本實施例通過探測樣品表面反射光的位置間接得到樣品表面照明光斑位置，避免了探測信號的減弱，并適用于樣品散射極弱的情況。由于表面較粗糙的樣品反射光強度也較強，因此對樣品表面粗糙度的要求較低。位置探測器可位于樣品下方，使儀器的空間設計更具靈活性。此外，將樣品表面照明光斑位置監測與反射光回收模塊相結合，既節省了儀器空間，又不會損失有用的信號光。

本實用新型實施例提供的一種樣品表面照明光斑位置監測光路至少包括如下技術效果：

1、在本申請實施例中，通過探測樣品表面反射光的位置間接得到樣品表面照明光斑位置，避免了探測信號的減弱，并適用于樣品散射極弱的情況。

2、在本申請實施例中，由于表面較粗糙的樣品反射光強度也較強，因此對樣品表面粗糙度的要求較低。

3、在本申請實施例中，位置探測器可位于樣品下方，使儀器的空間設計更具靈活性。

4、在本申請實施例中，將樣品表面照明光斑位置監測與反射光回收模塊相結合，既節省了儀器空間，又不會損失有用的信號光。

最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照實例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。