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TWI888670B - 用於驗證樣品的外部平坦表面之間的角的基於光學的方法和系統以及用於製造樣品的方法 - Google Patents

用於驗證樣品的外部平坦表面之間的角的基於光學的方法和系統以及用於製造樣品的方法 Download PDF

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TWI888670B
TWI888670B TW110143038A TW110143038A TWI888670B TW I888670 B TWI888670 B TW I888670B TW 110143038 A TW110143038 A TW 110143038A TW 110143038 A TW110143038 A TW 110143038A TW I888670 B TWI888670 B TW I888670B
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伊多 艾森伯格
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以色列商魯姆斯有限公司
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Abstract

本文公開了一種用於驗證樣品的外部平坦表面之間的角的基於光學的方法。該方法包括:(i)提供包括外部平坦第一表面和外部平坦第二表面的樣品,第二表面相對於第一表面以標稱角標稱地傾斜;(ii)生成被導向至第一表面的第一入射光束(light beam,LB)以及平行於第一入射LB的第二入射LB;(iii)通過使第一入射LB反射離開第一表面來獲得第一返回LB;(iv)通過以標稱角折疊第二入射LB、使經折疊的LB反射離開第二表面、並且以標稱角折疊反射的LB,獲得第二返回LB;(v)測量返回LB之間的第一角度偏差;以及(vi)至少基於所測量的第一角度偏差推導第一表面與第二表面之間的實際傾斜角。

Description

用於驗證樣品的外部平坦表面之間的角的基於光學的方法和系統以及用於製造樣品的方法
本公開內容總體涉及用於樣品的表面度量的方法和系統。
光學元件(例如玻璃稜鏡)越來越需要在其表面之間表現出較高的角度公差。為了滿足所需的角度公差,需要用於驗證表面之間的角的高精度度量,這又需要使用高端光學部件以及複雜的對準和校準過程。因此,在本領域中存在對簡單且容易實現的度量技術的未滿足的需求,該度量技術避免使用高端光學部件,從而滿足批量生產的需求。
本公開內容的各方面根據其一些實施方式涉及用於樣品的表面度量的方法和系統。更具體地但非排他地,本公開內容的各方面根據其一些實施方式涉及用於樣品的外表面的度量的基於光學的方法和系統。
本申請公開了用於測量樣品的外部平坦表面相對於樣品的一個或更多個其他外部平坦表面的傾斜度的快速、簡單且精確的方法和系統。為了實現這一點,可以採用兩個平行製備的光束(light beam,LB):第一LB入射在樣品的外部平坦第一表面上。第二LB被重定向以便以與第一LB相同的入射角標稱地入射在樣品的外部平坦第二表面上,該第二表面相對於第一表面的傾斜角將被驗證。然後,在第二反射LB已經被再次重定向之後,測量反射LB之間的角度偏差。有利地,根據所公開的技術的一些實施方式,準直光源、光感測器(或圖像感測器)、用於重定向第二LB的光折疊部件、以及用於對樣品進行定向的定向基礎結構足以驗證外部平坦表面的傾斜度。
因此,根據一些實施方式的方面,提供了一種用於驗證樣品的外部平坦表面之間的角的基於光學的方法。該方法包括:
- 提供包括外部平坦第一表面和外部平坦第二表面的樣品,第二表面相對於第一表面以標稱傾斜角標稱地傾斜(旨在通過設計和製造而傾斜)。
- 生成被導向至第一表面的第一入射光束(LB)以及平行於第一入射LB的第二入射LB。
- 通過使第一入射LB反射離開第一表面來獲得第一返回LB。
- 通過以標稱地等於標稱傾斜角的光折疊角折疊第二入射LB、使經折疊的LB反射離開第二表面、並且以光折疊角折疊反射LB,獲得第二返回LB。
- 測量第二返回LB相對於第一返回LB的第一角度偏差。
- 至少基於所測量的第一角度偏差來推導第二表面相對於第一表面的實際傾斜角。
根據該方法的一些實施方式,所推導的實際傾斜角等於α+δ/2,或者約等於α+δ/2(例如,所推導的實際傾斜角在α+0.475.δ與α+0.525.δ之間、在α+0.45.δ與α+0.55.δ之間、或者甚至在α+0.4.δ與α+0.6.δ之間,每種可能性對應於單獨的實施方式)。α是標稱傾斜角。δ是第一角度偏差的測量值。
根據該方法的一些實施方式,將第一入射LB以與第一表面垂直的方式導向至第一表面。
根據該方法的一些實施方式,利用光折疊部件(light folding component,LFC)實現折疊,該光折疊部件是或包括稜鏡、一個或更多個鏡和/或衍射光柵。
根據該方法的一些實施方式,光折疊角對LFC的俯仰的變化不敏感。
根據該方法的一些實施方式,LFC是或包括五稜鏡或類似功能的稜鏡,或者是相對於彼此成角度地設置的一對鏡或類似功能的鏡裝置。
根據該方法的一些實施方式,樣品是或包括玻璃、聚合物、金屬、晶體和/或其組合。
根據該方法的一些實施方式,樣品是稜鏡。
根據該方法的一些實施方式,第二表面與第一表面不共用公共邊緣。
根據該方法的一些實施方式,第一入射LB和第二入射LB是單個準直LB的互補部分。
根據該方法的一些實施方式,通過阻擋單個準直LB的一個或更多個部分來製備第一入射LB和第二入射LB。
根據該方法的一些實施方式,單個準直LB是多色的。
根據該方法的一些實施方式,單個準直LB是雷射光束。
根據該方法的一些實施方式,使用自動準直儀來測量第一角度偏差。
根據該方法的一些實施方式,返回LB之間的第一角度偏差等於或約等於△u/f。△u是自動準直儀的光敏表面上的第一點的座標與第二點的相應座標之間的差。f是自動準直儀的準直透鏡的焦距。第一點由第一返回LB形成,第二點由第二返回LB形成。
根據該方法的一些實施方式,該方法還包括初始校準階段,在該階段中利用金標準樣品來校準該系統。
根據該方法的一些實施方式,標稱傾斜角是鈍角。
根據該方法的一些實施方式,標稱傾斜角是銳角。
根據該方法的一些實施方式,其中標稱傾斜角為90°並且樣品包括與第一表面平行的外部平坦第三表面,該方法還包括,在對第一角度偏差進行測量之後:
- 翻轉樣品,以使第一表面和第三表面反轉,同時保持第二表面相對於LFC的標稱取向。
- 製備被導向至第三表面的第三入射LB,以及平行於第三入射LB的第四入射LB。
- 通過使第三入射LB反射離開第三表面,獲得第三返回LB。
- 通過以標稱地等於標稱傾斜角的光折疊角折疊第四入射LB、使第四入射LB反射離開第二表面,並且以光折疊角折疊第四入射LB,獲得第四返回LB。
- 測量第四返回LB相對於第三返回LB的第二角度偏差。
在實際傾斜角的推導中,另外考慮了所測量的第二角度偏差來推導實際傾斜角。
根據該方法的一些實施方式,第一表面和第三表面的平行度的不確定度小於實際傾斜角的所需測量精度。
根據該方法的一些實施方式,所推導的實際傾斜角等於χ+(δ12)/4,或約等於χ+(δ12)/4(例如,所推導的實際傾斜角在χ+0.235.(δ12)與χ+0.265.(δ12)之間,在χ+0.225.(δ12)與χ+0.275.(δ12)之間,或者甚至在χ+0.2.(δ12)與χ+0.3.(δ12)之間。每種可能性對應於單獨的實施方式)。χ是標稱傾斜角。δ1是所測量的第一角度偏差並且δ2是所測量的第二角度偏差。
根據該方法的一些實施方式,該方法還包括:在樣品包括與第二表面標稱地平行的外部平坦第四表面的情況下,抑制來自第四表面的內反射。
根據一些實施方式的方面,提供了一種用於驗證樣品的外部平坦表面之間的角的基於光學的系統。該系統包括:
- 折疊部件(LFC),其被標稱地配置成以由樣品的外部平坦第一表面和樣品的外部平坦第二表面限定的標稱傾斜角來折疊入射到折疊部件上的光。
- 照明與採集裝置(illumination and collection arrangement,ICA),包括:光生成元件,其(a)將第一入射光束(LB)投射到第一表面上,以通過第一表面的反射來生成第一返回LB,以及(b)將平行於第一入射LB的第二入射LB投射到LFC上,以通過第二表面的反射並且重新穿過LFC而生成第二返回LB。
至少一個感測器,其被配置成測量第一返回LB與第二返回LB之間的第一角度偏差;以及/或者目鏡元件,其被配置成使得能夠人工測量第一角度偏差。
所測量的第一角度偏差指示第二表面相對於第一表面的實際傾斜角。
根據該系統的一些實施方式,光生成元件包括光源和光學設備。
根據該系統的一些實施方式,該系統還包括定向基礎結構,其被配置成將樣品進行定向,使得第一入射LB法向地(即垂直地)入射在第一表面上,並且/或者使得通過由LFC對第二入射LB進行折疊而獲得的折疊LB標稱地法向入射在第二表面上。
根據該系統的一些實施方式,其中,該系統包括至少一個感測器,該系統還包括計算模組,該計算模組被配置成至少基於所測量的第一角度偏差來計算第二表面相對於第一表面的實際傾斜角。
根據該系統的一些實施方式,其中,該系統包括至少一個感測器,ICA是或包括自動準直儀。自動準直儀包括光源和至少一個感測器。
根據該系統的一些實施方式,ICA還包括一對阻擋元件,該一對阻擋元件被配置成使得能夠選擇性地阻擋第一入射LB和第二入射LB中的每一個。根據一些這樣的實施方式,阻擋元件是完全阻擋入射到其上的光束的快門。
根據該系統的一些實施方式,LFC包括稜鏡、一個或更多個鏡和/或衍射光柵。
根據該系統的一些實施方式,LFC的光折疊角對LFC的俯仰的變化不敏感。
根據該系統的一些實施方式,LFC是或包括五稜鏡或類似功能的稜鏡,或者是相對於彼此成角度地設置的一對鏡或類似功能的鏡裝置。
根據該系統的一些實施方式,系統被配置成有助於翻轉樣品。
根據該系統的一些實施方式,其中,系統包括至少一個感測器和計算模組。標稱傾斜角為90°,並且樣品還包括與第一表面平行的外部平坦第三表面。計算模組被配置成另外考慮所測量的第四返回LB相對於第三返回LB的第二角度偏差來計算實際傾斜角。在將樣品翻轉使得第一表面和第三表面反轉並且第二表面相對於LFC的標稱取向被保持的情況下:(a')通過將第三入射光束投射到樣品的第三表面上以通過第三表面的反射來生成第三返回LB,從而獲得第三返回LB,以及(b')通過將與第三入射LB平行的第四入射LB投射到LFC上以通過由LFC對第四入射LB進行的折疊、第二表面的反射以及重新穿過LFC來生成第四返回LB,從而獲得第四返回LB。
根據該系統的一些實施方式,計算模組還被配置成至少考慮LFC和ICA的製造公差和缺陷來計算所獲得的實際傾斜角的值中的不確定度。
根據該系統的一些實施方式,其中,系統包括定向基礎結構,計算模組被配置成另外考慮定向基礎結構的製造公差和缺陷來計算所計算的實際傾斜角的值中的不確定度。
根據該系統的一些實施方式,光生成元件包括光源和光學設備。光源被配置成生成單個LB。光學設備被配置成對單個LB進行準直。
根據該系統的一些實施方式,第一入射LB和第二入射LB是準直LB的互補部分。
根據該系統的一些實施方式,光源是多色光源。
根據該系統的一些實施方式,光源是單色光源。
根據該系統的一些實施方式,光源被配置成生成雷射光束。
根據該系統的一些實施方式,至少一個感測器包括光感測器和/或圖像感測器(例如攝像裝置)。
根據一些實施方式的方面,提供了一種用於製造樣品的方法,該樣品具有相對於彼此以標稱角設置的一對外部平坦表面。該方法包括以下 階段:
- 提供原始樣品。
- 處理原始樣品以獲得包括外部平坦第一表面和外部平坦第二表面的經處理的樣品,第二表面相對於第一表面以測試角進行設置。
- 使用上述基於光學的方法測量測試角。
- 如果測試角與標稱角相差大於預定義差,則使經處理的樣品經受進一步處理,以獲得經再處理的樣品。
- 重複測量階段並且在必要時重複再處理階段,直至經再處理的樣品的測試角與標稱角之間的差小於預定義差。
本公開內容的某些實施方式可以包括上述優點中的一些、全部或不包括上述優點。根據本文中包括的圖式、說明書和申請專利範圍,對於本領域的技術人員而言,一個或更多個其他技術優點可以是顯而易見的。此外,雖然上面列舉了特定的優點,但是各種實施方式可以包括所列舉的優點中的全部、一些或者不包括所列舉的優點。
除非另外限定,否則本文中所使用的所有技術和科學術語的含義與本公開內容所屬的領域中的普通技術人員通常理解的含義相同。在衝突的情況下,以專利說明書(包括定義)為準。除非上下文另外明確指出,否則如本文中所使用的不定冠詞“一(a)”和“一個(an)”意指“至少一個”或“一個或更多個”。
除非另外明確說明,否則如根據本公開內容明顯的是,應當理解,根據一些實施方式,諸如“處理”、“計算(computing)”、“計算(calculating)”、“確定”、“估計”、“評估”、“計量”等的術語可以指電腦或計算系統或類似的電子計算裝置的動作和/或處理,其將表示為計算系統的寄存器和/或記憶體內的物理(例如,電子)量的資料操縱和/或轉換成類似地表示為計算系統的記憶體、寄存器或其他這樣的資訊存儲裝置、傳輸或顯示裝置內的物理量的其他資料。
本公開內容的實施方式可以包括用於執行本文中的操作的裝置。該裝置可以是出於期望的目的而特別構造的,或者可以包括由存儲在電腦中的電腦程式選擇性地啟動或重新配置的通用電腦。這樣的電腦程式可以存儲在電腦可讀存儲介質中,例如但不限於任何類型的盤,包括軟碟、光碟、唯讀記憶光碟(Compact Disc Read-Only Memory,CD-ROM)、磁光碟、唯讀記憶體(read-only memory,ROM)、隨機存取記憶體(random access memory,RAM)、電可程式設計唯讀記憶體(electrically programmable read-only memory,EPROM)、電子抹除式可複寫唯讀記憶體(electrically erasable and programmable read only memory,EEPROM)、磁卡或光卡或者適合於存儲電子指令並且能夠耦接至電腦系統匯流排的任何其他類型的介質。
本文中呈現的過程和顯示器並非固有地與任何特定電腦或其他裝置相關。各種通用系統可以與根據本文中教導的程式一起使用,或者其可以證明構造更專用的裝置來執行所期望的方法是方便的。用於各種這些系統的期望結構出現在下面的描述中。另外,未參考任何特定程式設計語言來描述本公開內容的實施方式。應當理解,可以使用各種程式設計語言來實現本文中所描述的本公開內容的教導。
可以在由電腦執行的諸如程式模組的電腦可執行指令的一般上下文中描述本公開內容的各方面。一般地,程式模組包括執行特定任務或實現特定抽象資料類型的常式、程式、物件、元件、資料結構等。還可以在分散式運算環境中實現所公開的實施方式,其中,由通過通信網路連結的遠端處理裝置來執行任務。在分散式運算環境中,程式模組可以位於包括記憶體存放裝置的本地電腦存儲介質和遠端電腦存儲介質二者中。
Figure 110143038-A0305-12-0031-56
:指向“頁面內”的軸
⊙:指向“頁面外”的軸
10、20:樣品
100、200、300、400:系統
102:光折疊部件(LFC)
104、204、404:照明與採集裝置(ICA)
105:入射LB
105a、205a、305a、405a:第一入射LB
105b、205b、305b、405b:第二入射LB
105b1、113b1、125b1:光線
108、208、308、408:控制器
112、212:光源
113b、213b、313b、413b:折疊LB
114、214:感測器
117b、317b、417b:反射LB
118、218:光學設備
120、320、420:定向基礎結構
122:台
124:基座
125、225:返回LB
125a、225a、325a、425a:第一返回LB
125b、225b、325b、425b:第二返回LB
12a、22a:第一表面
12b、22b:第二表面
12c、22c:第三表面
130、330、430:計算模組
133:點
133a:第一點
133b:第二點
134、234:光敏表面
14:內小平面
202:光折疊部件(LFC)
217b:第一反射LB
217b':第二反射LB
233a:第一點
246a、246b:阻擋元件
B、H、L:虛線
x:軸
y:軸
z:軸
α:標稱傾斜角
α":實際光折疊角
α':實際傾斜角
β:α的補角
δ:測量值
△α':偏差
θ:入射角
在本文中參照圖式描述了本公開內容的一些實施方式。該描述與圖式一起使本領域的普通技術人員清楚如何實施一些實施方式。圖式是為了說明性描述的目的,並且不試圖與對於本公開內容的基本理解所必需的相比更詳細地示出實施方式的結構細節。為了清楚起見,圖式中描繪的一 些物件未按比例繪製。此外,同一圖式中的兩個不同物件可以按不同比例繪製。特別地,與同一圖式中的其他物件相比,一些物件的比例可能被大大地誇大。
在圖式中:圖1A示意性地描繪了根據一些實施方式的在樣品檢查期間用於樣品的外部平坦表面度量的基於光學的系統;圖1B呈現了根據一些實施方式的圖1A的樣品在其檢查期間的示意性透視圖;圖1C示意性地描繪了根據一些實施方式的圖1A的系統的感測器的光敏表面上的點;圖2A和圖2B示意性地描繪了用於在樣品的檢查期間驗證樣品的一個外部平坦表面相對於樣品的兩個其他平行的外部平坦表面的垂直度的基於光學的系統,該系統與圖1A的系統的具體實施方式對應;圖2C和圖2D示意性地描繪了根據一些實施方式的圖2A和圖2B的系統的感測器的光敏表面上的點;圖3示意性地描繪了用於在樣品的檢查期間的樣品的外部平坦表面度量的基於光學的系統,該系統與圖1A的系統的具體實施方式對應,其中系統的光折疊部件為稜鏡;圖4示意性地描繪了用於在樣品的檢查期間的樣品的外部平坦表面度量的基於光學的系統,該系統與圖1A的系統的具體實施方式對應,其中系統的光折疊部件為鏡;圖5呈現了根據一些實施方式的用於樣品的外部平坦表面度量的基於光學的方法的流程圖;以及圖6呈現了根據一些實施方式的用於驗證樣品的一個外部平坦表面相對於樣品的兩個其他平行的外部平坦表面的垂直度的基於光學的方法的流程圖。
參照所附說明書和圖式可以更好地理解本文中的教導的原理、用途和實現方式。在仔細閱讀本文中呈現的說明書和圖式後,本領域技術人員將能夠在無需過度努力或實驗的情況下實現本文的教導。在圖式中,相同的圖式標記始終表示相同的部件。
在本申請的說明書和申請專利範圍中,詞語“包括”和“具有”及其形式不限於與詞語相關聯的列表中的成員。
如本文中所使用的,術語“約”可以用於指定數量或參數(例如,元素的長度)的值在給定(所陳述的)值附近(並且包括給定(所陳述的)值)的連續值範圍內。根據一些實施方式,“約”可以指定參數值在給定值的80%至120%之間。例如,表述“元件的長度等於約1m”等同於表述“元件的長度在0.8m與1.2m之間”。根據一些實施方式,“約”可以指定參數值在給定值的90%至110%之間。根據一些實施方式,“約”可以指定參數值在給定值的95%至105%之間。
如本文中所使用的,根據一些實施方式,術語“基本上”和“約”可以互換。
為了便於描述,在一些圖中引入了三維笛卡爾坐標系。注意,坐標系相對於所描繪的物件的取向可以隨圖的變化而變化。此外,符號⊙可以用於表示指向“頁面外”的軸,而符號
Figure 110143038-A0305-12-0010-57
可以用於表示指向“頁面內”的軸。
在圖式中,可選元件和可選階段(在流程圖中)由虛線描繪。
系統
根據一些實施方式的方面,提供了一種用於對樣品的外部平坦表面進行度量的基於光學的系統。圖1A示意性地描繪了根據一些實施方式的這樣的系統,即基於光學的系統100。基於光學的系統100被配置成用於驗證樣品的兩個外部平坦表面之間的角。圖1A提供了根據一些實施方式的系統100和樣品10的側視圖。(應當理解,樣品10不構成系統100的一部分。)樣品10被示為由系統100檢查。樣品10可以是具有兩個或更 多個反射的平坦(外)表面的任何不透明或部分透明的元件,這些表面被設置成相對於彼此成(不為零的)角度。根據一些實施方式,樣品10可以由以下製成:玻璃、聚合物、金屬、晶體和/或其組合。根據一些實施方式,樣品10可以是光學元件,例如稜鏡、波導或分束器。根據一些實施方式,稜鏡可以成形為多面體。根據一些實施方式,如圖1A所描繪的,平行於zx平面截取的樣品10的截面可以限定多邊形。
樣品10包括外部平坦第一表面12a(即第一外表面,該第一外表面為平坦的)和外部平坦第二表面12b(即第二外表面,該第二外表面為平坦的)。樣品10被製造成在第一表面12a與第二表面12b之間呈現標稱傾斜角α。然而,由於製造缺陷,第一表面12a與第二表面12b之間的實際傾斜角(在圖1A中標記為α')通常將不同於標稱傾斜角α。圖1A中示出了與第二表面12b相交並且相對於第一表面12a以標稱傾斜角α傾斜的虛線L。虛線L指示第二表面12b的預期傾斜度。標稱傾斜角α可以是銳角(即α<90°)、鈍角(即α>90°)或等於90°。
圖1A中還示出了平行於第一表面12a延伸並且與第二表面12b相交的(直的)虛線H。標稱傾斜角α的補角(標記為β,即β=180°-α)跨越在第二表面12b與虛線H之間。
根據一些實施方式,系統100包括光折疊部件(light folding component,LFC)102和照明與採集裝置(或元件;illumination and collection arrangement,ICA)104。系統100還可以包括控制器108,其在功能上與ICA 104相關聯並且被配置成控制ICA 104的操作。根據一些實施方式,並且如圖1A所描繪的,ICA 104包括光源112(或多個光源)和感測器114(或多個感測器),並且可選地包括光學設備118。根據一些實施方式,感測器114是光感測器或圖像感測器(或多個感測器包括一個或更多個光感測器和/或一個或更多個圖像感測器,例如攝像裝置)。根據未在圖1A中描繪的一些替選實施方式,ICA 104包括代替感測器114的目鏡組件,從而ICA 104被配置成用於(即通過眼睛)視覺確定實際傾斜角。光源112和光學設備118被統稱為“光生成組件”。
如下文詳細描述的,ICA 104被配置成輸出一對平行光束(light beam,LB):第一LB 105a(也稱為“第一入射LB”;在圖1A中由一對平行光線指示)和第二LB 105b(也稱為“第二入射LB”;在圖1A中由一對平行光線指示)。根據一些這樣的實施方式,光學設備118可以被配置成對由光源112生成的光進行準直,並且由此產生(平行)入射LB 105a和105b。根據這樣的實施方式,光學設備118可以包括準直透鏡或準直透鏡元件(未示出)。根據一些實施方式,入射LB 105a和105b可以形成單個準直光束(其已經由準直透鏡或準直透鏡元件聚焦)的互補部分。替選地,根據一些實施方式,入射LB 105a和105b可以間隔開(並且平行)。根據一些這樣的實施方式,光學設備118還可以包括一個或更多個濾光器(例如,光吸收濾光器或不透明板)、和/或一個或更多個分束器、以及可選地,一個或更多個鏡(未示出),光學設備118被配置成從準直LB製備一對間隔開且平行的LB。
根據一些實施方式,光學設備118可以包括多個阻擋元件(例如圖2A和圖2B中所描繪的成對阻擋元件),多個阻擋元件被配置成使得能夠選擇性地阻擋入射LB 105中的每一個,並且由此使得能夠分別單獨地感測由第一入射LB 105a和第二入射LB 105b引起的返回LB中的每一個。如本文所使用的,參照光學元件的術語“阻擋元件”被廣義地解釋為包括可控制地打開和關閉的不透明元件(例如快門)和過濾元件(例如光譜篩檢程式)二者,不透明元件被配置成(當關閉時)阻擋入射到其上的光束,並且過濾元件被配置成完全地或部分地阻擋光譜(例如可見光譜)的一個或更多個部分。
根據一些實施方式,光源112可以被配置成產生多色光。根據一些這樣的實施方式,光的光譜可以是可控的。根據一些實施方式,光源112可以被配置成產生單色光。在這點上,注意,當LFC 102是稜鏡並且生成第二入射LB 105b以非垂直地入射在稜鏡上時(例如,當生成第一入射LB 105a以非垂直地入射第一表面12a時),優選地使用單色光。
根據一些實施方式,ICA 104是或包括自動準直儀(即,光源 112、感測器114和一些或全部光學設備118構成自動準直儀的部件)。根據一些實施方式,入射LB 105構成由自動準直儀生成的單個、寬的且準直的LB的相鄰子光束。根據這樣的實施方式,光學設備118可以包括濾光器,該濾光器被配置成透射由自動準直儀製備並且入射在濾光器上的準直LB的兩個子光束(例如入射LB 105)(在從濾光器出射時維持兩個子光束的平行性)。
根據一些實施方式,光源112可以被配置成產生準直雷射光束。根據一些這樣的實施方式,光學設備118可以包括光束擴展器(未示出),該光束擴展器被配置成增大雷射光束的直徑,使得經擴展的雷射光束可以同時入射在樣品10和LFC 102上。在這樣的實施方式中,第一入射LB 105a和第二入射LB 105b可以構成雷射光束的互補部分。替選地,光學設備118可以包括分束器和光學器件,該分束器和光學器件被配置成將雷射光束分成一對平行的(間隔開的)子光束:分別構成第一入射LB 105a和第二入射LB 105b的第一子光束和第二子光束。根據一些這樣的實施方式,光學設備118可以被配置成重新組合返回的子光束(即,第一返回LB 125a和第二返回LB 125b),使得子光束中的每一個被重定向到單個光感測器(即,根據其一些實施方式的感測器114)上,並且被聚焦(例如,使用透鏡或透鏡裝置)在光感測器的光敏表面上。理想地,如果第二子光束(在由LFC 102重定向並且傳輸到樣品10中之後)垂直入射到內小平面14上,則重新組合的子光束將形成準直的(第二)雷射光束,並且由返回的子光束在光感測器上形成的兩個點將重疊。根據一些其他實施方式,可以採用兩個光感測器,使得兩個光感測器之間的距離和相對取向是已知的。在這樣的實施方式中,可以將返回子光束中的每一個引導到與兩個光感測器不同的光感測器。
根據一些實施方式,ICA 104可以被配置成用於干涉測量:光源112、一些或全部光學設備118和感測器114構成干涉測量裝置的部件,如下所述。在這樣的實施方式中,光源112可以被配置成生成相干的平面波前。光學設備118可以被配置成將所生成的波前分割成兩個波前:分別構 成第一入射LB 105a和第二入射LB 105b的第一(相干的平面)入射波前和第二(相干的平面)入射波前。
根據一些實施方式,LFC 102是或包括稜鏡、一個或更多個鏡和/或衍射光柵。根據一些實施方式,LFC 102是對俯仰(pitch)變化不敏感的五稜鏡或類似功能的稜鏡(從當LFC的俯仰略微改變時,即,當LFC 102圍繞y軸略微旋轉時,其光折疊角保持不變的意義上)。
根據一些實施方式,系統100還可以包括用於將樣品10相對於ICA 104定向的定向基礎結構120。作為非限制性示例,定向基礎結構120可以是安裝在基座124上的台122的形式。台122被配置成用於在其上安裝樣品,例如樣品10。基座124被配置成對台122進行定向並且可選地平移。根據一些實施方式,基座124可以被配置成在六個自由度中的每一個中提供對樣品10的操縱(即,在任何方向上的平移,以及圍繞橫擺(yaw)軸的旋轉,以及(至少有限的)圍繞俯仰(pitch)和滾動(roll)軸的旋轉)。特別地,定向基礎結構120可以被配置成將樣品10定向,使得第一入射LB 105a將垂直地入射在第一表面12a上,並且使得通過第二入射LB 105b入射在LFC 102上而獲得的折疊LB 113b將標稱地垂直地入射在第二表面12b上。根據一些實施方式,定向基礎結構120可以在功能上與控制器108相關聯並且被配置成由控制器108進行控制。
如本文中所使用的,根據一些實施方式,術語“標稱地”和“理想地”可以互換。當物件通過設計和製造意圖表現出固有特性例如樣品的平坦表面之間的傾斜角時,但在實踐中,由於製造公差,該物件可能實際上僅不完美地表現出該特性,則可以說物件“標稱地”表現出(即,特徵在於)固有特性。這同樣適用於物件的外在特性,例如光束的光傳播方向。在這種情況下,應當理解的是,該物件已經被有意地製備或者以其他方式操作以理想地表現出該特性,但在實踐中,由於例如在用於製備的裝置中的固有的缺陷,該物件可能實際上僅不完美地表現該特性。
在操作中,第一入射LB 105a被導向至樣品10,並且第二入射LB 105b被導向至LFC 102。根據一些實施方式,並且如圖1A中所描繪的, 第一入射LB 105a入射在與其垂直的第一表面12a上。第一入射LB 105a(或第一入射LB 105a的至少一部分)被反射離開第一表面12a,如第一返回LB 125a所指示的,並且由感測器114感測。
第二入射LB 105b被導向至LFC 102。LFC 102被標稱地配置成以標稱傾斜角α折疊第二入射LB 105b。更確切地,LFC 102被配置成“折疊”(即重定向)第二入射LB 105b,使得折疊的LB 113b(通過對第二入射LB 105b進行折疊而獲得)標稱地以相對於第二入射LB 105b的標稱傾斜角α並且(標稱地)垂直於第二表面12b被引導。在實踐中,由於製造缺陷,LFC 102的實際光折疊角α"可能略微偏離標稱傾斜角α。當LFC 102的光折疊角的不確定度(由於製造公差)顯著低於要確定的第二表面12b的實際傾斜角的精確度時,可以忽略光折疊角的不確定度(即,可以假設LFC 102以精確的標稱傾斜角α折疊第二入射LB 105a)。否則,光折疊角的不確定度將(不可忽略地)貢獻於實際傾斜角的測量值中的總不確定度,除非標稱傾斜角等於90°,而在標稱傾斜角等於90°的情況下,通過在樣品翻轉的情況下實現額外測量,實際折疊角的偏差可以被折減,如下面在圖2A和圖2B的描述和圖6的描述中所詳述。
為了使圖式保持不繁瑣,通常僅指示出每個光束的兩條光線。此外,對光束的描繪是示意性的,並且應當理解,所描繪的光束可以比所繪製的光束更寬或更窄。因此,例如,根據一些實施方式,第一入射LB 105a可以入射在整個第一表面12a上,以及/或者第二入射LB 105b可以入射在LFC 102的整個光接收表面上。
折疊LB 113b以入射角θ入射在第二表面12b上。角是從閱讀圖的讀者的視點順時針測量的。通過減去360°將大於180°的角的值設置為負。因此,作為旨在通過使其更加具體而利於描述的非限制性示例,在圖1A中,入射角θ是負的並且返回角(即,反射角)是正的。更精確地,示出了從虛線B(其指示第二表面12b的法線)逆時針跨越到光線113b1(指示圖1A中的折疊的LB 113b的兩條光線中的一條)的入射角θ。傾斜角α和α'從第一表面12a順時針測量(作為非限制性示例,旨在利於描述,在 圖1A中,α'被示出為大於α)。標稱傾斜角α從第一表面12a順時針跨越到虛線L。實際傾斜角α'從第一表面12a順時針跨越到第二表面12b。
入射角θ取決於偏差△α'=α-α'(即第二表面12b的傾斜度與標稱傾斜度的偏差)和偏差△α"=α-α"(即LFC 102的實際光折疊角與α的偏差)。在系統100中不存在任何缺陷(即α"=α)的情況下,入射角θ將等於△α'。換言之,入射角θ等於△α',其精度取決於實際光折疊角α"的不確定度以及LFC 102、ICA 104和定向基礎結構120(即其定向精度)的參數的任何其他相關不確定度。特別地,系統100被配置成當△α'=0時,使輸出LB 113b標稱地法向地(即垂直地)入射在第二表面12b上。在圖1A中指示了△α'的大小(即|△α'|,其中括弧表示絕對值)。
折疊LB 113b(或其至少一部分)被鏡面反射離開第二表面12b(即以等於負入射角θ的返回角θ R 反射),如反射LB 117b所指示。反射LB 117b朝向LFC 102返回,並且由LFC 102以實際光折疊角度α"折疊。更確切地,反射LB 117b被LFC 102朝向ICA 104重定向,如第二返回LB 125b所指示的。第二返回LB 125b由感測器114感測。
通常,由於樣品10和LFC 102的製造缺陷,第二返回LB 125b將不平行於第一返回LB 125a。第一返回LB 125a與第二返回LB 125b之間的角δ──也稱為“角度偏差”──等於2.θ R ,並且因此取決於△α'。示出了從光線105b1(指示圖1A中的第二入射LB 105b的兩條光線中的一條)順時針跨越到光線125b1(指示圖1A中的第二返回LB 125b的兩條光線中的一條)的角δ,並且因此角δ在圖1A中是為正。
還參照圖1B,圖1B示出了在通過系統100對樣品10進行檢查期間樣品10的示意性立體圖。圖1B中還指示了第一入射LB 105a、第一返回LB 125a、折疊LB 113b(其應被理解為標稱地垂直入射到第二表面12b上)和反射LB 117b。
圖1C示意性地描繪了根據一些實施方式的分別由第一返回LB 125a和第二返回LB 125b在感測器114的光敏表面134上形成的第一點 133a和第二點133b。u 1u 2分別是第一點133a和第二點133b的水準座標(即,沿x軸測量)。(假設圖1C中描繪的坐標系與圖1A中描繪的坐標系一致,直到原點的可能平移。因此,圖1C中的x軸平行於第一表面12a從第二入射LB 105b延伸至第一入射LB 105a。可以從差△u=u 2-u 1直接推斷出角δ。作為非限制性示例,當測量是基於自動準直儀時(即,在其中ICA 104是或包括自動準直儀的實施方式中),δ=△u/f,使得△α'=-△u/(2.f),其中f是自動準直儀的準直透鏡的焦距。(更確切地,△α'等於-△u/(2.f),其精度取決於實際光折疊角α"的不確定度以及LFC 102、ICA 104和定向基礎結構120的參數的任何其他相關不確定度)。
根據一些實施方式,如圖1C所描繪的,由於LFC 102和樣品10例如在其各自的偏擺(即圍繞z軸)角方面未對準,因此第一點133a和第二點133b的豎直座標(即沿y軸測量的)可能彼此略微不同。在使用例如自動準直儀對系統100進行校準期間,可以使這樣的潛在的未對準最小化。
替選地,根據其中ICA 104是或包括干涉測量裝置的一些實施方式,可以從由第一返回LB 125a和第二返回LB 125b形成的干涉圖案推導出角δ。更具體地,在這樣的實施方式中,第一返回LB 125a構成第一返回波前,第一返回波前從反射離開第一表面12a的第一入射波前獲得,並且第二返回LB 125b構成第二返回波前,第二返回波前通過由LFC 102對第二入射波前進行折疊、使其反射離開第二表面12b、並且被LFC 102再次折疊而獲得。返回波前被重新組合,並且返回波前的干涉圖案由感測器114測量。如果第一波前和第二波前法向地入射在相應的表面(即分別是第一表面12a或第二表面12b)上,則重新組合的波前將在感測器114上形成均勻的圖案。如果第二表面12b偏離標稱傾斜度,則重新組合的波前將在感測器114上形成週期性圖案。可以從圖案的週期性推導出偏差△α'
根據一些實施方式,控制器108可以與計算模組130在通信上相關聯。計算模組130可以包括處理器和易失性和/或非易失性記憶體組件。處理器可以被配置成從控制器108接收感測器114資料(即u 1u 2的值),並且基於感測器114資料計算△α'。可選地,根據一些實施方式,處理器還 可以被配置成考慮到LFC 102(包括實際光折疊角的不確定度)、ICA 104和定向基礎結構120的製造公差和缺陷來計算△α'(的計算值)的不確定度。根據一些實施方式,可以在系統100中包括計算模組130。
根據一些實施方式,系統100還可以包括兩個快門(與圖2A和圖2B中的阻擋元件類似地定位),這兩個快門被配置成能夠選擇性地阻擋第一返回LB 125a和第二返回LB 125b中的每一個,使得可以單獨地感測返回LB 125中的每一個(從而利於將點133中的每一個歸因於引起該點的返回LB)。
根據一些實施方式,可以由反射塗層塗覆或暫時塗覆第一表面12a和第二表面12b,使得入射到第一表面12a和第二表面12b上的光被最大程度地反射或者至少增加從其的反射。根據一些實施方式,其中光源112被配置成生成多色光,第一表面12a可以塗覆有被配置成反射第一光譜中的光的第一塗層,並且第二表面12b(或LFC 102)可以塗覆有被配置成反射第二光譜中的光的第二塗層,該第二光譜不與第一光譜交疊或基本上不與第一光譜交疊。在這樣的實施方式中,可以使用光譜濾波器或光譜濾波器裝置(可選地,替代快門)來實現對第一返回LB 125a和第二返回LB 125b的選擇性阻擋,該光譜濾波器或光譜濾波器裝置被定位成使得返回LB 125中的每一個入射到其上,並且被配置成分別使得能夠選擇性地阻擋或至少部分地阻擋第二光譜和第一光譜中的光。
根據一些替選實施方式,可以採用第一(無源)光譜濾波器將第一入射LB 105a濾波成第一光譜,並且可以採用第二(無源)光譜濾波器將第二入射LB 105b濾波成第二光譜。在這樣的實施方式中,為了使得能夠單獨地感測返回LB 125中的每一個,可以採用附加的光譜濾波器,該附加的光譜濾波器被定位在光譜濾波器與感測器114之間,並且被配置成使得能夠選擇性地過濾從中通過的第一光譜或第二光譜中的光。
注意,可以使用光譜濾波器或光譜濾波器裝置來減少與到達感測器114的雜散光相關聯的信號,雜散光與任何一個入射LB 105相關聯。
儘管在圖1A中,將第一表面12a和第二表面12b示出為共用公 共邊緣,但是應當理解,本公開內容的範圍不限於如此成形的樣品的度量。特別地,如上所述,包括外部且平坦的第一表面以及相對於第一表面傾斜但不與第一表面共用公共邊緣的外部且平坦的第二表面的任何樣品也可以經歷利用系統100進行的度量。
圖2A和圖2B示意性地描繪了根據一些實施方式的用於驗證樣品的外部且平坦的表面相對於樣品的至少兩個其他外部且平坦的表面的垂直度的基於光學的系統200,至少兩個其他外部且平坦的表面彼此平行。系統200對應於系統100的特定實施方式。更具體地,圖2A提供了根據一些實施方式的系統200以及由系統200檢查的樣品20的側視圖。樣品20可以是光學元件,例如稜鏡、波導或分束器。根據一些實施方式,稜鏡可以成形為多面體。根據一些實施方式,如圖2A和圖2B所描繪的,平行於zx平面截取的樣品20的截面可以限定多邊形。
樣品20包括外部平坦第一表面22a、外部平坦第二表面22b和外部平坦第三表面22c。第一表面22a和第三表面22c在設計上標稱地平行。此外,將樣品20製造成在第一表面22a與第二表面22b之間表現出90°的標稱傾斜角。然而,由於製造缺陷,第二表面22b相對於第一表面22a的實際傾斜角(在圖2A和圖2B中標記為χ')通常將不同於90°。
注意,使用現有技術的製造技術,被製造成平行的表面之間的實際角的(製造)公差顯著小於被製造成非平行的表面之間的實際角的公差。因此,由於將第一表面22a和第三表面22c製造成平行的,所以其平行度的偏差與實際傾斜角χ'與90°的偏差相比期望是可忽略的。因此,第二表面22b與第三表面22c之間的實際角ψ'(也稱為“實際補角”)可以取為等於180°-χ',即實際傾斜角χ'的補角。(實際補角ψ'的標稱值為90°。)
系統200包括LFC 202和ICA 204。LFC 202對應於LFC 102的具體實施方式,並且LFC 202被配置成將游標稱地折疊90°。根據一些實施方式,LFC 202是稜鏡、一個或更多個鏡或衍射光柵,LFC 202被標稱地配置成將沿與第一表面22a垂直的方向入射到其上的光折疊90°。根據一些實施方式,LFC 202是五稜鏡或類似功能的稜鏡(即,對俯仰變化不敏 感)。
ICA 204對應於ICA 104的特定實施方式,並且ICA 204包括光源(未示出)、感測器(未示出)和可選地光學設備(未示出),它們分別對應於光源112、感測器114和光學設備118的特定實施方式。根據一些實施方式,ICA 204包括自動準直儀240。自動準直儀240可以被配置成生成準直LB 201。第一入射LB 205a和第二入射LB 205b形成LB 201的子光束。根據一些實施方式,並且如圖2A和圖2B所描繪的,ICA 204可以另外包括一對阻擋元件246a和246b,從而使得能夠選擇性地阻擋第一入射LB 205a和第二入射LB 205b中的每一個。根據一些實施方式,阻擋元件246a和246b中的每一個可以是快門(例如可由控制器208控制)。
第一入射LB 205a被導向至樣品20,第二入射LB 205b被導向至LFC 202。根據一些實施方式,並且如圖2A所描繪的,ICA 204和樣品20被定位和定向成使得第一入射LB 205a入射到與其垂直的第一表面22a上。第一入射LB 205a(或其至少一部分)反射離開第一表面22a,如第一返回LB 225a所指示的。由自動準直儀240感測第一返回LB 225a。
LFC 202被配置成將第二入射LB 205b標稱地折疊90°。更確切地,LFC 202被配置成折疊第二入射LB 205b,使得(第一)折疊LB 213b(通過對第二入射LB 205b進行折疊獲得)被標稱地定向為相對於第二入射LB 205b成90°並且(標稱地)垂直於第二表面12b。在實踐中,在LFC 202對俯仰變化敏感的實施方式中,由於製造缺陷和對準不精確,LFC 202的實際光折疊角χ"可能略微偏離90°。如下詳述,通過翻轉樣品20,以使第一表面22a和第三表面22c反轉(同時保持第二表面22b相對於LFC 202的標稱取向),並且重複圖2B的描述中所述的測量,可以消除或基本上消除LFC 202的製造缺陷的影響。
折疊LB 213b以第一入射角η1入射在第二表面22b上。第一入射角η1取決於偏差△χ'=90°-χ'(即第二表面22b的傾斜度與標稱傾斜度的偏差),以及偏差△χ"=90°-χ'''(即LFC 202的實際光折疊角與90°的偏差)。第二表面22b的法線在圖2A中由(直的)虛線C1指示。
如(第一)反射LB 217b所指示的,折疊LB 213b(或其至少一部分)鏡面地反射離開第二表面22b(即,以等於負第一入射角η1的返回角ζ1)。第一反射LB 217b朝向LFC 202返回,並且由LFC 202以實際的光折疊角χ"折疊,從而產生第二返回LB 225b。第二返回LB 225b由感測器214感測。
第二返回LB 225b與第一返回LB 225a之間的角δ1(也稱為“第一角度偏差”)等於2.ζ。因此,角δ1取決於△χ'。圖2C示意性地描繪了根據一些實施方式的分別由第一返回LB 225a和第二返回LB 225b在自動準直儀240的光敏表面234上形成的第一點233a和第二點233b。w 1w 2分別是第一點233a和第二點233b的水準座標(即,沿x軸測量)。可以從差△w=w 2-w 1直接推斷出角δ1
參照圖2B,與圖2A相比,樣品20已經翻轉,使得第一表面22a和第三表面22c反轉(同時保持第二表面22b相對於LFC 202的標稱取向)。
第三入射LB 205a'以與樣品20垂直的方式被導向至樣品20,並且第四入射LB 205b'被導向至LFC 202。如第三返回LB 225a'所指示的,第三入射LB 205a'(或其至少一部分)反射離開第三表面22c。第三返回LB 225b'由感測器214感測。
第四入射LB 205b'入射在LFC 202上,從而產生第二折疊LB 213b'。第二折疊LB 213b'以第二入射角η2入射在第二表面22b上。第二入射角η2取決於偏差△ψ'=90°-ψ'(即實際補角ψ'與90°的偏差),以及偏差△χ"=90°-χ"。第二表面22b的法線在圖2B中由(直的)虛線C2指示。
如第二反射LB 217b'所指示的,第四入射LB 205b'(至少部分地)鏡面反射離開第二表面22b(即以等於負第二入射角η2的返回角ζ2反射)。第二反射LB 217b'朝向LFC 202返回,並且由LFC 202以實際光折疊角χ"折疊,如第四返回LB 225b'所指示的。第四返回LB 225b'由感測器214感測。
第四返回LB 225b'與第三返回LB 225a'之間的角δ2(也稱為“第 二角度偏差”)等於2.ζ2。因此,角δ2取決於△ψ',並且因而取決於△χ'(由於χ''=180°,所以△ψ'=-△χ')。圖2D示意性地描繪了根據一些實施方式的分別由第三返回LB 225a'和第四返回LB 225b'在感測器214的光敏表面234上形成的第三點233a'和第四點233b'w 1 'w 2 '分別是第三點233a'和第四點233b'的水準座標。可以從差△w'=w 2 '-w 1 '直接推斷出角δ2
儘管在圖2C和圖2D中,△w和△w'都示出為負(使得δ1和δ2都為負),但是應當理解,通常△w和△w'可以具有相反的符號(使得δ1和δ2將具有相反的符號),或者可以都為正(使得δ1和δ2都為正)。
所測量的角δ1和δ2中的每一個可以用於提供偏差角△χ'的相應估計。在系統200中不存在任何缺陷的情況下,η2將等於-η1並且δ1將等於-δ2。然而,在實踐中,由於實際光折疊角偏離其標稱值,這兩個估計通常不同。由於δ1和δ2二者對實際光折疊角χ"具有相同的(當LFC對俯仰變化不敏感時)或基本上相同的依賴性(即,δ1和δ2二者隨著χ"增加而增加並且隨著χ"減小而減小),可以通過對偏差角△χ'的兩個估計求平均來抵消或基本上抵消光折疊角的偏差。也就是說,<△χ'>等於或基本上等於-(δ12)/4。特別地,在其中ICA 204是或包括自動準直儀的實施方式中,<△χ'>等於或基本上等於-(△w-△w')/(2.f 0),其中f 0是自動準直儀的準直透鏡的焦距。
根據一些實施方式,第一表面22a、第二表面22b和第三表面22c可以塗覆或暫時塗覆有反射塗層,使得入射到其上的光被最大程度地反射或者至少增加從其的反射。根據一些實施方式,其中自動準直儀240被配置成生成多色LB,第一表面12a和第三表面12c可以塗覆有被配置成反射第一光譜中的光的第一塗層,並且第二表面12b可以塗覆有被配置成反射第二光譜中的光的第二塗層,第二光譜不同於第一光譜。在這樣的實施方式中,自動準直儀240可以包括光譜濾波器,該光譜濾波器被配置成使得能夠選擇性地過濾從其中通過的第一光譜或第二光譜中的光,從而利於單獨地感測返回LB 225中的每一個。
根據一些實施方式,阻擋元件246a和246b可以是被配置成阻擋第二光譜和第一光譜中的光的光譜濾波器(具體示例為二向色濾波器)。在 這樣的實施方式中,為了能夠單獨地感測返回LB 225中的每一個,可以採用附加的光譜濾波器,該附加的光譜濾波器被定位在阻擋元件246與自動準直儀240之間或者包括在自動準直儀240中,並且被配置成使得能夠選擇性地過濾從其中通過的第一光譜或第二光譜中的光。
儘管在圖2A和圖2B中,第二表面22b被示出為從第一表面22a延伸至第三表面22c,但應當理解,本公開內容的範圍不限於對如此成形的樣品的度量。特別地,如上所述,以下這樣的任何樣品也可以經歷利用系統200進行的度量:該樣品包括外部平坦第一表面、相對於第一表面傾斜的外部平坦第二表面、以及平行於第一表面的外部平坦第三表面,使得第二表面不與第一表面共用公共邊緣以及/或者不與第三表面共用公共邊緣。
根據圖2A和圖2B中未描繪的一些替選實施方式,光源212和光學設備218可以被配置成產生擴展的(準直的)雷射光束或一對平行且間隔開的(準直的)雷射光束,基本上如以上在系統100的描述中所描述的。根據其他實施方式,ICA 204可以是或包括干涉測量裝置,如以上在系統100的描述中所描述的。
圖3示意性地描繪了根據一些實施方式的用於驗證樣品的兩個外部平坦表面之間的角的基於光學的系統300。系統300對應於系統100的特定實施方式,其中LFC是或包括稜鏡。更具體地,圖3提供了根據一些實施方式的系統300以及由系統300檢查的樣品10的側視圖。系統300包括稜鏡302、ICA 304(未示出其部件)和定向基礎結構320。根據一些實施方式,並且如圖3所描繪的,系統300還包括控制器308,以及可選地計算模組330。稜鏡302、ICA 304、定向基礎結構320、控制器308和計算模組330分別對應於LFC 102、ICA 104、定向基礎結構120、控制器108和計算模組130的特定實施方式。
根據一些實施方式,稜鏡302至少在連續的俯仰角範圍內對俯仰角的變化(即繞y軸的旋轉)不敏感。根據一些這樣的實施方式,並且如圖3所描繪的,稜鏡302可以是五稜鏡或類似功能的稜鏡,例如包括偶數 個內反射表面的稜鏡。根據圖3中未示出的一些替選實施方式,代替稜鏡322,系統300可以包括相對於彼此以相同的角設置的兩個鏡,以該相同的角設置稜鏡302的在內部反射第二入射LB 305b的透射部分的兩個表面(五稜鏡第一表面328a和五稜鏡第二表面328b)。
圖3中示出了第一入射LB 305a、第一返回LB 325a、第二入射LB 305b、折疊LB 313b、反射LB 317b和第二返回LB 325b,它們分別對應於第一入射LB 105a、第一返回LB 125a、第二入射LB 105b、折疊LB 113b、反射LB 117b和第二返回LB 125b的特定實施方式。還示出了第二入射LB 305b和反射LB 317b在進入稜鏡302之後在稜鏡302內的軌跡。第二入射LB 305b的穿透部分在進入稜鏡302之後、在稜鏡302中反射之後以及在稜鏡302中兩次反射之後分別被編號為309b1、309b2和309b3。反射LB 317b的穿透部分在折射到稜鏡302中之後、在稜鏡302中反射之後以及在稜鏡302中兩次反射之後分別被編號為321b1、321b2和321b3。
折疊LB 313b在第二表面12b上的入射角被標記為θ3。第二返回LB 325b與第一返回LB 325a的角度偏差被標記為δ3
圖4示意性地描繪了根據一些實施方式的用於驗證樣品的兩個外部平坦表面之間的角的基於光學的系統400。系統400對應於系統100的特定實施方式,其中LFC是或包括鏡。更具體地,圖4提供了根據一些實施方式的系統400以及由系統400檢查的樣品10的側視圖。系統400包括鏡402、ICA 404(未示出其部件)和定向基礎結構420。根據一些實施方式,並且如圖4所描繪的,系統400還包括控制器408,以及可選地計算模組430。鏡402、ICA 404、定向基礎結構420、控制器408和計算模組430分別對應於LFC 102、ICA 104、定向基礎結構120、控制器108和計算模組130的特定實施方式。
根據一些實施方式,並且如圖4所描繪的,鏡402可以是平面鏡。
圖4中指示了第一入射LB 405a、第一返回LB 425a、第二入射LB 405b、折疊LB 413b、反射LB 417b和第二返回LB 425b,它們分別對 應於第一入射LB 105a、第一返回LB 125a、第二入射LB 105b、折疊LB 113b、反射LB 117b和第二返回LB 125b的特定實施方式。
折疊LB 413b在第二表面12b上的入射角被標記為θ4。第二返回LB 425b與第一返回LB 425a的角度偏差被標記為δ4
方法
根據一些實施方式的方面,提供了一種用於對樣品的外部平坦表面進行度量的基於光學的方法。該方法可以用於驗證樣品的一個外部且平坦的表面相對於樣品的另一個外部且平坦的表面的取向。圖5呈現了根據一些實施方式的這樣的方法(基於光學的方法500)的流程圖。方法500可以包括:
- 可選的階段505,其中對用於實現該方法的系統(例如系統100)進行校準。
- 階段510,其中提供待測試的樣品(例如樣品10)。樣品包括:外部平坦第一表面(例如第一表面12a)和外部平坦第二表面(例如第二表面12b),該第二表面相對於第一表面以標稱傾斜角(例如標稱傾斜角α)標稱地傾斜。
- 階段520,其中(例如通過光源112和光學設備118)生成被導向至第一表面的第一入射LB(例如第一入射LB 105a)以及與第一入射LB平行的第二入射LB(例如第二入射LB 105b)。
- 階段530,其中通過使第一入射LB反射離開第一表面來獲得第一返回LB(例如,第一返回LB 125a)。
- 階段540,其中通過以等於標稱傾斜角的光折疊角標稱地折疊第二入射LB、使經折疊的LB(例如,折疊LB 113b)反射離開第二表面、並且以光折疊角標稱地折疊反射LB(例如,反射LB 117b)來獲得第二返回LB(例如,第二返回LB 125b)。
- 階段550,其中測量第二返回LB相對於第一返回LB的角度偏差(例如,使用感測器114或自動準直儀240)。
- 階段560,其中至少基於所測量的角度偏差推導出第二表面相對於第一表面的實際傾斜角。
如本文中所使用的,術語“獲得”可以在主動和被動意義上使用。因此,例如,在階段540中,可以不由於在階段540中實現的任何操作,而是由於在階段520中生成第一入射LB而獲得第一返回LB。通常,階段可以描述由用戶或由用於實現該方法的系統執行的主動操作、以及/或者在一個或更多個較早階段中執行的一個或更多個操作的結果或效果。
方法500可以採用基於光學的系統(例如基於光學的系統100、300和400中的任何一個,或者與其類似的基於光學的系統)來實現,如以上在其各自的描述中所描述的。特別地,根據一些實施方式,方法500可以是基於自動準直儀的、基於雷射光束之間的距離的測量、或者可以是基於干涉測量的,如在系統100的各種實施方式的描述中所詳述的。在階段540中,可以利用LFC 102、稜鏡302和鏡402或類似功能的LFC中的任何一個從第二入射LB獲得折疊LB。類似地,可以利用LFC 102、稜鏡302和鏡402或類似功能的LFC中的任何一個從反射LB獲得第二返回LB。
根據一些實施方式,在階段520中,第一入射LB可以與第一表面法向地(即垂直地)投射在第一表面上。因此,在這樣的實施方式中,折疊LB(從對第二入射LB進行折疊獲得)將標稱地法向入射在第二表面上。根據一些實施方式,在階段505中,可以採用“金標準”(gold standard,GS)樣品作為用於實現方法500的系統的校準的一部分。更具體地,給定待測試的樣品,可以在對系統的校準中採用相應的GS樣品(即,已知表現出高精度所需幾何形狀的樣品)。特別地,GS樣品可以用於對其上安裝樣品的可定向台(例如台122)和LFC進行對準,使得折疊LB垂直地入射(以GS樣品提供的精度)在GS樣品的第二表面(類似於第二表面12b)上。GS樣品還可以用於對台進行定向,使得第一入射LB垂直地入射到GS樣品的第一表面(類似於第一表面12a)上。自動準直儀,無論作為系統的ICA(例如ICA 104)的一部分還是不包括在系統中,都可以用於執行對準並且驗證第一入射LB的垂直度。
根據一些實施方式,一旦待測試的樣品已經被提供和佈置在例如可定向臺上,就可以在階段510之後執行校準或附加校準。附加校準可以包括例如定向或重定向台(例如,使用自動準直儀),使得第一入射LB垂直地入射在(待測試樣品的)第一表面上。
根據一些實施方式,在階段520中,自動準直儀(例如,自動準直儀240)可以用於生成單個入射LB,其中第一入射LB和第二入射LB構成子光束。替選地,可以生成擴展的(準直的)雷射光束,其中第一入射LB和第二入射LB構成子光束。又根據一些其他實施方式,可以生成分別與第一入射LB和第二入射LB對應的一對平行且間隔開的雷射光束。
根據一些實施方式,在階段530和階段540中,可以採用自動準直儀(例如自動準直儀240,並且更一般地,在其中使用自動準直儀來製備入射LB的實施方式中的相同的自動準直儀)來感測返回LB。根據一些實施方式,可以採用快門和/或光譜濾波器來選擇性地阻擋或部分地阻擋第一返回LB或第二返回LB,基本上如以上在圖1A和圖2A和圖2B的描述中所描述的。除了有助於將一對點中的每一個(在用於感測返回LB的光感測器或圖像感測器(例如,感測器114)的光敏表面上)歸因於已形成點的返回LB之外,阻擋一個返回LB並且同時感測另一返回LB可以用於通過使與雜散光相關聯的信號衰減來提高測量精度。
根據一些實施方式,特別是其中採用自動準直儀(例如自動準直儀240)實現階段520、530和540的實施方式,在階段550中,經由
Figure 110143038-A0305-12-0027-54
計算第二返回LB相對於第一返回LB的角度偏差
Figure 110143038-A0305-12-0027-2
Figure 110143038-A0305-12-0027-3
Figure 110143038-A0305-12-0027-15
是分別由第一返回LB和第二返回LB在自動準直儀的光敏表面(例如光敏表面134)上形成的第一點和第二點(例如第一點133a和第二點133b)的水準座標。
Figure 110143038-A0305-12-0027-5
是自動準直儀的準直透鏡的焦距。
在階段560中,可以經由關係
Figure 110143038-A0305-12-0027-4
從角度偏 差
Figure 110143038-A0305-12-0027-6
(的值)獲得實際傾斜角的值
Figure 110143038-A0305-12-0027-7
,其中
Figure 110143038-A0305-12-0027-8
是第二表面相對於第一表面的標稱傾斜角(根據在圖1A至圖4的描述中採用的角的定義,定位為順時針增加)。更一般地,
Figure 110143038-A0305-12-0027-9
可以等於約
Figure 110143038-A0305-12-0027-10
+
Figure 110143038-A0305-12-0027-11
/2,例如
Figure 110143038-A0305-12-0027-12
可以在
Figure 110143038-A0305-12-0027-13
+0.475.δ與
Figure 110143038-A0305-12-0027-14
+0.525.δ之間、在
Figure 110143038-A0305-12-0028-16
+0.45.δ與
Figure 110143038-A0305-12-0028-20
+0.55.δ之間、或甚至在
Figure 110143038-A0305-12-0028-18
+0.4.δ與
Figure 110143038-A0305-12-0028-19
+0.6.δ之間。每種可能性對應於單獨的實施方式。根據一些實施方式,至少基於被配置成生成入射LB並且測量返回LB之間的角度偏差的ICA的製造公差和缺陷,還可以在階段560中計算實際傾斜角的不確定度。根據一些實施方式,可以另外考慮折疊角
Figure 110143038-A0305-12-0028-55
的不確定度來計算傾斜角的不確定度。
圖6呈現了根據一些實施方式的用於樣品的外部平坦表面度量的基於光學的方法600的流程圖。方法600對應於方法500的特定實施方式,並且可以用於驗證樣品的外部且平坦的表面相對於樣品的至少兩個其他外部且平坦的表面的垂直度,至少兩個其他外部且平坦的表面彼此平行。方法600可以包括:
- 階段605,其中提供待測試的樣品(例如樣品20)。樣品包括外部平坦第一表面(例如第一表面22a)、相對於第一表面以標稱傾斜角標稱地傾斜的外部平坦第二表面(例如第二表面22b)、以及與第一表面平行的外部平坦第三表面(例如第三表面22c)。
- 階段610,其中(例如通過自動準直儀240)生成被法向地導向至第一表面的第一入射LB(例如第一入射LB 205a)以及與第一入射LB平行的第二入射LB(例如第二入射LB 205b)。
- 階段615,其中通過使第一入射LB反射離開第一表面獲得第一返回LB(例如第一返回LB 225a)。
- 階段620,其中通過以等於標稱傾斜角的光折疊角標稱地折疊第二入射LB、使經折疊的LB(例如第一折疊LB 213b)反射離開第二表面、並且以光折疊角標稱地折疊反射LB(例如第一反射LB 217b)來獲得第二返回LB(例如第二返回LB 225b)。
- 階段625,其中測量第二返回LB相對於第一返回LB的第一角度偏差。
- 階段630,其中翻轉樣品,以使第一表面和第三表面反轉,同時保持第二表面的標稱取向。
- 階段635,其中(例如,通過自動準直儀240)生成被法向地導向至第 三表面的第三入射LB(例如,第三入射LB 205a')以及與第三入射LB平行的第四入射LB(例如,第四入射LB 205b')。
- 階段640,其中通過使第三入射LB反射離開第三表面獲得第三返回LB(例如,第三返回LB 225a')。
- 階段645,其中通過以光折疊角標稱地折疊第四入射LB、使經折疊的LB(例如第二折疊LB 213b')反射離開第二表面、並且以光折疊角標稱地折疊反射LB(例如第二反射LB 217b')來獲得第四返回LB(例如第四返回LB 225b')。
- 階段650,測量第四返回LB與第三返回LB的第二角度偏差。
- 階段655,其中基於所測量的第一角度偏差和第二角度偏差來推導第二表面相對於第一表面的實際傾斜角。
方法600可以採用基於光學的系統(例如基於光學的系統200或與其類似的基於光學的系統)來實現,如以上在圖2A至圖2D的描述中所描述的。特別地,根據一些實施方式,方法600可以是基於自動準直儀的、基於雷射光束之間距離的測量、或基於干涉測量。在階段620中,可以利用LFC 202或類似功能的LFC分別從第二入射LB和第一反射LB獲得第一折疊LB和第二返回LB。LFC可以是或包括稜鏡(例如五稜鏡)、鏡或衍射光柵,LFC標稱地被配置成將以與第一表面22a垂直的方向入射到其上的光折疊90°。類似地,在階段645中,可以利用LFC 202或類似功能的LFC分別從第四入射LB和第二反射LB獲得第二折疊LB和第四返回LB。
根據一些實施方式,方法600可以包括與方法500的階段505類似的可選的校準階段(圖6中未示出)。
根據一些實施方式,在階段610和階段635中,自動準直儀(例如,自動準直儀)可以用於生成一對平行的入射LB。根據一些實施方式,在階段615、620、640和645中,自動準直儀(例如,用於製備入射LB的自動準直儀)可以用於感測返回LB。根據一些實施方式,快門和/或光 譜濾波器可以用於選擇性地阻擋或部分阻擋第二返回LB和第一返回LB中的一個,以及第四返回LB和第三返回LB中的一個,基本上如以上在圖2A和圖2B的描述中所描述的。
根據一些實施方式,特別是其中採用自動準直儀(例如自動準直儀240)實現階段610、615、620、635、640、645的實施方式,在階段625中,經由
Figure 110143038-A0305-12-0030-59
獲得的第二返回LB相對於第一返回LB的第一角度偏差
Figure 110143038-A0305-12-0030-22
Figure 110143038-A0305-12-0030-23
Figure 110143038-A0305-12-0030-25
是分別由第一返回LB和第二返回LB在自動準直儀的光敏表面(例如光敏表面234)上形成第一點和第二點(例如第一點233a和第二點233b)的水準座標。
Figure 110143038-A0305-12-0030-27
是自動準直儀的準直透鏡的焦距。 類似地,在階段650中,經由
Figure 110143038-A0305-12-0030-28
獲得第四返回LB相對於第三返回LB的第二角度偏差
Figure 110143038-A0305-12-0030-29
Figure 110143038-A0305-12-0030-30
Figure 110143038-A0305-12-0030-31
是分別由第三返回LB和第四返回LB在自動準直儀的光敏表面上形成的第三點和第四點(例如第三點233a'和第四點233b')的水準座標。
在階段655中,可以經由關係
Figure 110143038-A0305-12-0030-32
從角度偏差
Figure 110143038-A0305-12-0030-33
Figure 110143038-A0305-12-0030-34
(的值)獲得實際傾斜角的值
Figure 110143038-A0305-12-0030-35
。更一般地,
Figure 110143038-A0305-12-0030-36
可以等於約 -(
Figure 110143038-A0305-12-0030-39
-
Figure 110143038-A0305-12-0030-40
)/4,例如
Figure 110143038-A0305-12-0030-53
在0.235.(
Figure 110143038-A0305-12-0030-41
-
Figure 110143038-A0305-12-0030-42
)與0.265.(
Figure 110143038-A0305-12-0030-43
-
Figure 110143038-A0305-12-0030-44
)之間、在0.225.(
Figure 110143038-A0305-12-0030-47
-
Figure 110143038-A0305-12-0030-49
)與0.275.(
Figure 110143038-A0305-12-0030-51
-
Figure 110143038-A0305-12-0030-52
)之間、或者甚至在0.2.(
Figure 110143038-A0305-12-0030-45
-
Figure 110143038-A0305-12-0030-46
)與0.3.(
Figure 110143038-A0305-12-0030-37
-
Figure 110143038-A0305-12-0030-38
)之間。每種可能性對應於單獨的實施方式。根據一些實施方式,還可以在階段655中,至少基於被配置成生成入射LB並且測量返回LB之間的角度偏差的ICA的製造公差和缺陷,計算實際傾斜角的不確定度。
應當理解,為了清楚起見,在單獨的實施方式的上下文中描述的本公開內容的某些特徵也可以在單個實施方式中組合地提供。相反,為簡潔起見,在單個實施方式的上下文中描述的本公開內容的各種特徵,也可以單獨地或以任何合適的子組合來提供或在本公開內容的任何其他所述的實施方式中合適地提供。除非明確地這樣指定,否則不應認為在實施方式的上下文中描述的特徵是該實施方式的必要特徵。
儘管可能以特定順序描述根據一些實施方式的方法的階段,但是 本公開內容的方法可以包括以不同循序執行的所述階段中的一些或全部。本公開內容的方法可以包括所描述的階段中的若干或所描述的階段中的全部。除非明確地這樣指定,否則不應認為所公開的方法中的特定階段是該方法的必要階段。
儘管結合本公開內容的特定實施方式描述了本公開內容,但是明顯的是,可以存在對於本領域的技術人員來說顯而易見的許多替選、修改和變型。因此,本公開內容涵蓋落入所附申請專利範圍的範圍內的所有這樣的替選、修改和變型。應當理解,本公開內容其應用不必限於本文中闡述的部件和/或方法的構造和佈置的細節。可以實施其他實施方式,並且可以以各種方式來實施實施方式。
本文中使用的措辭和術語是為了描述的目的,而不應當被認為是限制性的。本申請中任何參考文獻的引用或標識不應當被解釋為承認這樣的參考文獻可用作本公開內容的現有技術。本文中所使用的章節標題是為了便於理解說明書,而不應當被解釋為必然限制。
Figure 110143038-A0305-11-0003-58
:指向“頁面內”的軸
10:樣品
100:系統
102:光折疊部件(LFC)
104:照明與採集裝置(ICA)
105a:第一入射LB
105b:第二入射LB
105b1、113b1、125b1:光線
108:控制器
112:光源
113b:折疊LB
114:感測器
117b:反射LB
118:光學設備
120:定向基礎結構
122:台
124:基座
125a:第一返回LB
125b:第二返回LB
12a:第一表面
12b:第二表面
130:計算模組
B、H、L:虛線
x:軸
y:軸
z:軸
α:標稱傾斜角
α':實際傾斜角
β:α的補角
δ:測量值
△α':偏差
θ:入射角

Claims (34)

  1. 一種用於驗證樣品的外部平坦表面之間的角的基於光學的方法,所述方法包括:提供樣品,所述樣品包括外部平坦第一表面和外部平坦第二表面,所述第二表面相對於所述第一表面以標稱傾斜角標稱地傾斜;生成被導向至所述第一表面的第一入射光束以及與所述第一入射光束平行的第二入射光束;通過使所述第一入射光束反射離開所述第一表面來獲得第一返回光束;通過以標稱地等於所述標稱傾斜角的光折疊角折疊所述第二入射光束、使經折疊的光束反射離開所述第二表面、並且以所述光折疊角折疊反射光束來獲得第二返回光束;測量所述第二返回光束相對於所述第一返回光束的第一角度偏差;以及至少基於所測量的第一角度偏差來推導所述第二表面相對於所述第一表面的實際傾斜角,其中,所述第一入射光束和所述第二入射光束是單個準直光束的互補部分。
  2. 如請求項1所述的基於光學的方法,其中,將所述第一入射光束以與所述第一表面垂直的方式導向至所述第一表面。
  3. 如請求項2所述的基於光學的方法,其中,利用光折疊部件實現折疊,所述光折疊部件是或包括稜鏡、一個或更多個鏡和/或衍射光柵。
  4. 如請求項3所述的基於光學的方法,其中,所述光折疊角對所述光折疊部件的俯仰變化不敏感。
  5. 如請求項4所述的基於光學的方法,其中,所述光折疊部件是或包括五稜鏡或類似功能的稜鏡,或者是相對於彼此成角度地設置的一對鏡或類似功能的鏡裝置。
  6. 如請求項1至3中任一項所述的基於光學的方法,其中,所述樣品是或包括玻璃、聚合物、金屬、晶體和/或其組合。
  7. 如請求項1所述的基於光學的方法,其中,所述樣品是稜鏡或波導。
  8. 如請求項1所述的基於光學的方法,其中,所述第二表面不與所述第一表面共用公共邊緣。
  9. 如請求項1所述的基於光學的方法,其中,通過阻擋單個準直光束的一個或更多個部分來製備所述第一入射光束和所述第二入射光束。
  10. 如請求項1所述的基於光學的方法,其中,所述單個準直光束是多色的。
  11. 如請求項9所述的基於光學的方法,其中,所述單個準直光束是雷射光束。
  12. 如請求項1所述的基於光學的方法,其中,使用自動準直儀測量所述第一角度偏差。
  13. 如請求項12所述的基於光學的方法,其中,所測量的返回光束之間的第一角度偏差等於或約等於△u/f,其中,△u是所述自動準直儀的光敏表面上的第一點的座標與第二點的對應座標之間的差,f是所述自動準直儀的準直透鏡的焦距,並且其中,所述第一點由所述第一返回光束形成,並且所述第二點由所述第二返回光束形成。
  14. 如請求項1所述的基於光學的方法,還包括其中利用金標準樣品對系統進行校準的初始校準階段。
  15. 如請求項1至5和7至14中任一項所述的基於光學的方法,其中,所述標稱傾斜角為90°,並且所述樣品包括與所述第一表面平行的外部平坦第三表面,其中,將所述第一入射光束以與所述第一表面垂直的方式導向至所述第一表面,並且其中,所述方法還包括,在測量所述第一角度 偏差之後:翻轉所述樣品,以使所述第一表面和第三表面反轉,同時保持所述第二表面相對於所述光折疊部件的標稱取向;製備第三入射光束以及與所述第三入射光束平行的第四入射光束,所述第三入射光束以與所述第三表面成法向的方式被導向至所述第三表面;通過使所述第三入射光束反射離開所述第三表面來獲得第三返回光束;通過將所述第四入射光束以標稱地等於所述標稱傾斜角的光折疊角折疊、使經折疊的第四入射光束反射離開所述第二表面、並且以所述光折疊角折疊經反射的第四入射光束來獲得第四返回光束;測量所述第四返回光束相對於所述第三返回光束的第二角度偏差;並且其中,在對所述實際傾斜角的推導中,另外考慮所測量的第二角度偏差來推導所述實際傾斜角。
  16. 如請求項15所述的基於光學的方法,其中,所述第一表面和所述第三表面的平行度的不確定度小於所述實際傾斜角的所需測量精度。
  17. 如請求項1所述的基於光學的方法,還包括在所述樣品包括與所述第二表面標稱地平行的外部平坦第四表面的情況下,抑制來自所述第四表面的內反射。
  18. 一種用於驗證樣品的外部平坦表面之間的角的基於光學的系統,所述系統包括:光折疊部件,其被標稱地配置成以由樣品的外部平坦第一表面和外部平坦第二表面限定的標稱傾斜角對入射到所述光折疊部件上的光進行折疊;以及照明與採集裝置,包括:光生成元件,其被配置成(a)將第一入射光束投射到所述第一表面上,以通過所述第一表面的反射而生成第一返回光束,以及(b)將平行 於所述第一入射光束的第二入射光束投射到所述光折疊部件上,以通過由所述光折疊部件進行的折疊、從所述第二表面的反射以及重新穿過所述光折疊部件來生成第二返回光束;以及至少一個感測器,所述至少一個感測器被配置成測量所述第二返回光束相對於所述第一返回光束的第一角度偏差,以及/或者目鏡元件,所述目鏡元件被配置成使得能夠人工地測量所述第一角度偏差;以及其中,所測量的第一角度偏差指示所述第二表面相對於所述第一表面的實際傾斜角,以及其中,所述第一入射光束和所述第二入射光束是單個準直光束的互補部分。
  19. 如請求項18所述的基於光學的系統,被配置成使所述第一入射光束法向地入射在所述第一表面上。
  20. 如請求項19所述的基於光學的系統,其中,所述系統還包括定向基礎結構,所述定向基礎結構被配置成將所述樣品進行定向,使得所述第一入射光束法向地入射在所述第一表面上,並且/或者使得通過由所述光折疊部件對所述第二入射光束進行折疊而獲得的折疊光束標稱地法向地入射在所述第二表面上。
  21. 如請求項20所述的基於光學的系統,包括所述至少一個感測器,並且還包括計算模組,所述計算模組被配置成至少基於所測量的第一角度偏差來計算所述第二表面相對於所述第一表面的實際傾斜角。
  22. 如請求項21所述的基於光學的系統,其中,所述照明與採集裝置是或包括自動準直儀,所述自動準直儀包括光源和所述至少一個感測器。
  23. 如請求項22所述的基於光學的系統,其中,所述照明與採集裝置還包括一對阻擋元件,所述一對阻擋元件被配置成使得能夠選擇性地阻擋所述第一入射光束和所述第二入射光束中的每一個。
  24. 如請求項18所述的基於光學的系統,其中,所述光折疊部件包括稜鏡、平面鏡和/或衍射光柵。
  25. 如請求項18所述的基於光學的系統,其中,所述光折疊部件的光折疊角對所述光折疊部件的俯仰變化不敏感。
  26. 如請求項25所述的基於光學的系統,其中,所述光折疊部件是五稜鏡或類似功能的稜鏡,或者是相對於彼此成角度地設置的一對鏡或類似功能的鏡裝置。
  27. 如請求項18所述的基於光學的系統,其中,所述光生成元件包括光源和光學設備,其中,所述光源被配置成生成單個光束,並且其中,所述光學設備被配置成對所述單個光束進行準直。
  28. 如請求項27所述的基於光學的系統,其中,所述光源是多色光源。
  29. 如請求項27所述的基於光學的系統,其中,所述光源被配置成生成雷射光束。
  30. 如請求項18所述的基於光學的系統,其中,所述至少一個感測器包括光感測器和/或圖像感測器。
  31. 如請求項21至23中任一項所述的基於光學的系統,包括所述至少一個感測器和所述計算模組,其中,所述標稱傾斜角為90°,並且所述樣品還包括與所述第一表面平行的外部平坦第三表面,並且其中,所述計算模組被配置成另外考慮測量的第四返回光束相對於第三返回光束的第二角度偏差來計算所述實際傾斜角,所述第三返回光束和所述第四返回光束是通過以下而獲得的:在翻轉所述樣品使得所述第一表面和所述第三表面反轉的情況下,(a')將第三入射光束投射到所述樣品的第三表面上,以通過所述第三表面的反射而生成所述第三返回光束,以及(b')將平行於所述第三入射光束的第四入射光束投射到所述光折疊部件上,以通過由所述光折疊部件對所述第四入射光束進行的折疊、從所述第二表面的反射、並且重新穿過所述光折疊部件來生成所述第四返回光束。
  32. 如請求項31所述的基於光學的系統,其中,所述計算模組還被配置成至少考慮所述光折疊部件和所述照明與採集裝置的製造公差和缺陷來計算所述實際傾斜角的計算值中的不確定度。
  33. 如請求項32所述的基於光學的系統,還包括定向基礎結構,其中,所述計算模組被配置成另外考慮所述定向基礎結構的製造公差和缺陷來計算所述實際傾斜角的計算值中的不確定度。
  34. 一種用於製造樣品的方法,所述樣品具有相對於彼此以標稱角設置的一對外部平坦表面,所述方法包括以下階段:提供原始樣品;處理所述原始樣品以獲得經處理的樣品,所述經處理的樣品包括外部平坦第一表面和外部平坦第二表面,所述第二表面相對於所述第一表面以測試角進行設置;使用如請求項1至17中任一項所述的基於光學的方法測量所述測試角;如果所述測試角與標稱角相差大於預定義差,則使經處理的樣品經受進一步處理,以獲得經再處理的樣品;以及重複測量階段並且在必要時重複再處理階段,直至經再處理的樣品的所述測試角與所述標稱角之間的差小於所述預定義差。
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