一种样品表面照明光斑位置监测光路的制作方法

本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及一种样品表面照明光斑位置监测光路。

背景技术：

样品表面光斑照明位置监测是许多光学检测仪器的必要组成部分，照明位置监测应根据仪器本身光路设计实现。目前大部分仪器的照明位置监测主要采用直接探测照明区域散射光的形式实现，这种方式具有以下问题：该方案直接收集照明区域内发射出来的散射光，利用位置探测器测量其位置，由于照明区域散射射光往往包含需要收集的信号光，人们通常利用激光分束器分出部分收集光进行位置探测。此方案能够直接得到照明光位置，但由于它取出了照明区域发出的部分光，可能导致探测信号的减弱；甚至当样品表面非常光滑时，照明区域的散射光非常弱，光电探测器也无法探测到。如：对于利用光散射测量晶圆表面缺陷的光学检测仪器，当且仅当照明区域存在缺陷时照明区域才会发出较强散射光，若采用此方案，位置探测器大部分时间将探测不到任何信号。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种样品表面照明光斑位置监测光路，解决了现有技术中通过直接探测照明区域散射光的方法实现样品表面照明光斑位置监测时，探测信号减弱或无法探测到信号的问题。

本申请实施例提供一种样品表面照明光斑位置监测光路，包括：光源，所述光源斜入射至所述样品表面，部分光自所述样品表面射回空气中，形成反射光；反射镜，所述反射镜接收所述反射光，并改变所述反射光的传输方向；位置探测器，所述位置探测器接收所述反射镜改变传输方向后的反射光。

优选的，所述反射镜为多个，所述多个反射镜平行放置；所述多个反射镜用于对所述反射光的传输方向进行多次改变，使所述反射光能传递至三维空间内指定的位置。

优选的，所述反射镜为全反镜。

优选的，所述样品表面照明光斑位置监测光路还包括：反射光回收模块；分束器，所述分束器和所述反射镜平行放置；所述分束器对所述反射镜改变传输方向后的反射光进行分束，形成两路光束；一路光束经所述分束器后反射至所述位置探测器，另一路光束经所述分束器后透射至所述反射光回收模块。

优选的，所述位置探测器接收到的，来自所述分束器反射的光束的功率为第一功率；所述反射光回收模块接收到的，来自所述分束器透射的光束的功率为第二功率；所述第一功率小于所述第二功率。

优选的，所述反射光回收模块为光阱。

优选的，所述光源为激光器。

优选的，所述光源以会聚的方式照射至样品表面时，所述样品表面照明光斑位置监测光路还包括会聚透镜，所述会聚透镜排布在所述反射镜后；所述会聚透镜调整入射至所述位置探测器平面上光斑的尺寸。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，通过探测样品表面反射光的位置间接得到样品表面照明光斑位置，避免了探测信号的减弱，并适用于样品散射极弱的情况。

进一步的，在本申请实施例中，由于表面较粗糙的样品反射光强度也较强，因此对样品表面粗糙度的要求较低。

进一步的，在本申请实施例中，位置探测器可位于样品下方，使仪器的空间设计更具灵活性。

进一步的，在本申请实施例中，将样品表面照明光斑位置监测与反射光回收模块相结合，既节省了仪器空间，又不会损失有用的信号光。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的位置探测器得到的光斑偏离与样品表面光斑偏离的对应关系；

图2为本实用新型实施例提供的一种样品表面照明光斑位置监测光路的结构示意图。

其中，1-光源，2-反射镜，3-位置探测器，4-分束器，5-反射光回收模块。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种样品表面照明光斑位置监测光路，解决了现有技术中解决了现有技术中通过直接探测照明区域散射光的方法实现样品表面照明光斑位置监测时，探测信号减弱或无法探测到信号的问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种样品表面照明光斑位置监测光路，包括：光源，所述光源斜入射至所述样品表面，部分光自所述样品表面射回空气中，形成反射光；反射镜，所述反射镜接收所述反射光，并改变所述反射光的传输方向；位置探测器，所述位置探测器接收所述反射镜改变传输方向后的反射光。

由于本方案位置探测器不是直接探测样品表面光斑位置，因此探测到的光束偏离不等于样品表面光束偏离，需要找到两者的对应关系。如图1所示，具体方法为：建立两个二维直角坐标系(坐标系1及坐标系2)，其中坐标系1的中心为光斑无偏移时光束中心点，取入射平面与样品表面交界线为x轴(坐标轴x1)，其垂直方向为y轴(坐标轴y1)；坐标系2位于位置探测器探测平面，同样取光斑无偏移时中心位置为坐标原点，x轴及y轴具体方向如图1所示，并取反射镜及分束器与样品表面所呈现锐角为θ。

当位置探测器探测到光斑中心对应坐标系2坐标为(a2，b2)，则样品表现光斑中心对应坐标系1坐标(a1，b1)满足关系：

当放置了多个反射镜改变反射光光路时，上面的对应关系还需要调整，应采用同样的方法，分别在样品表面及位置探测器表面建立两个二维坐标系，并定义光斑未偏离是中心点为原点，找到光斑偏离在两个坐标系下坐标的对应关系。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

一种样品表面照明光斑位置监测光路，包括光源1、反射镜2、位置探测器3。

所述光源1为激光器；所述反射镜2为全反镜。

所述光源1斜入射至所述样品表面，部分光自所述样品表面射回空气中，形成反射光；所述反射镜2接收所述反射光，并改变所述反射光的传输方向；所述位置探测器3接收所述反射镜改变传输方向后的反射光。

本实施例通过探测样品表面反射光的位置间接得到样品表面照明光斑位置，避免了探测信号的减弱，并适用于样品散射极弱的情况。由于表面较粗糙的样品反射光强度也较强，因此对样品表面粗糙度的要求较低。位置探测器可位于样品下方，使仪器的空间设计更具灵活性。

实施例2：

一种样品表面照明光斑位置监测光路，包括光源1、反射镜2、位置探测器3。

所述光源1以会聚的方式照射至样品表面时，所述样品表面照明光斑位置监测光路还包括会聚透镜，所述会聚透镜排布在所述反射镜2后。

所述光源1为激光器；所述反射镜2为全反镜。

所述光源1斜入射至所述样品表面，部分光自所述样品表面射回空气中，形成反射光；所述反射镜2接收所述反射光，并改变所述反射光的传输方向；所述会聚透镜调整所述反射镜改变传输方向后的反射光的光斑尺寸；所述位置探测器3接收经过所述会聚透镜调整后的反射光。

本实施例通过探测样品表面反射光的位置间接得到样品表面照明光斑位置，避免了探测信号的减弱，并适用于样品散射极弱的情况。由于表面较粗糙的样品反射光强度也较强，因此对样品表面粗糙度的要求较低。位置探测器可位于样品下方，使仪器的空间设计更具灵活性。

实施例3：

一种样品表面照明光斑位置监测光路，包括光源1、反射镜2、位置探测器3。

所述光源1为激光器；所述反射镜2为全反镜。

所述反射镜2为多个，所述多个反射镜平行放置。

所述光源1斜入射至样品表面，部分光自所述样品表面射回空气中，形成反射光；所述多个反射镜对所述反射光的传输方向进行多次改变；所述位置探测器3接收所述多个反射镜改变传输方向后的反射光。

本实施例通过探测样品表面反射光的位置间接得到样品表面照明光斑位置，避免了探测信号的减弱，并适用于样品散射极弱的情况。由于表面较粗糙的样品反射光强度也较强，因此对样品表面粗糙度的要求较低。位置探测器可位于样品下方，使仪器的空间设计更具灵活性。此外，设置多个反射镜能对反射光进行多次转向，将反射光传递至三维空间内指定位置，且绕过仪器中其它组件及光路，进一步提高了仪器空间设计的灵活性。

实施例4：

如图2所示，一种样品表面照明光斑位置监测光路，包括光源1、反射镜2、位置探测器3、分束器4、反射光回收模块5。

所述光源1为激光器；所述反射镜2为全反镜；所述反射光回收模块5为光阱。

所述分束器4和所述反射镜2平行放置。

所述光源1斜入射至所述样品表面，部分光自所述样品表面射回空气中，形成反射光；所述反射镜2接收所述反射光，并改变所述反射光的传输方向；所述分束器4对所述反射镜改变传输方向后的反射光进行分束，形成两路光束；一路光束经所述分束器4后反射至所述位置探测器3，另一路光束经所述分束器4后透射至所述反射光回收模块5。

所述位置探测器3接收到的，来自所述分束器反射的光束的功率为第一功率；所述反射光回收模块5接收到的，来自所述分束器透射的光束的功率为第二功率；所述第一功率小于所述第二功率。

本实施例通过探测样品表面反射光的位置间接得到样品表面照明光斑位置，避免了探测信号的减弱，并适用于样品散射极弱的情况。由于表面较粗糙的样品反射光强度也较强，因此对样品表面粗糙度的要求较低。位置探测器可位于样品下方，使仪器的空间设计更具灵活性。此外，将样品表面照明光斑位置监测与反射光回收模块相结合，既节省了仪器空间，又不会损失有用的信号光。

本实用新型实施例提供的一种样品表面照明光斑位置监测光路至少包括如下技术效果：

1、在本申请实施例中，通过探测样品表面反射光的位置间接得到样品表面照明光斑位置，避免了探测信号的减弱，并适用于样品散射极弱的情况。

2、在本申请实施例中，由于表面较粗糙的样品反射光强度也较强，因此对样品表面粗糙度的要求较低。

3、在本申请实施例中，位置探测器可位于样品下方，使仪器的空间设计更具灵活性。

4、在本申请实施例中，将样品表面照明光斑位置监测与反射光回收模块相结合，既节省了仪器空间，又不会损失有用的信号光。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。