專利名稱：用于檢查表面的散射計(jì)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鏡面反射計(jì)(也稱作散射計(jì))，其包括用于提供被導(dǎo)引至樣品的表面的入射輻射束的源，用于以不同的角度將所述入射輻射束導(dǎo)引至樣品表面的裝置，用于接收入射輻射束的反射的屏幕，以及用于記錄當(dāng)反射輻射束被投影于屏幕之上時(shí)形成的散射分布圖(scatter profile)的攝影機(jī)。
工業(yè)產(chǎn)品的許多表面具有一個(gè)物理結(jié)構(gòu)，所述物理結(jié)構(gòu)具有用于增強(qiáng)產(chǎn)品的功能性或改進(jìn)它的外觀的特定特性。幾個(gè)典型的例子是高質(zhì)量光學(xué)部件的極為光滑的表面、切削工具上的抗磨損層、涂料的表面、塑料零件的精細(xì)紋理、以金屬片加工的軋制紋理的壓制以及用于汽車工業(yè)的高光澤金屬觀感的涂漆。通過散射計(jì)可以評(píng)估這種表面的表面結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，從而將例如光束的入射輻射束導(dǎo)引至待分析的表面，并且這種射束的反射被投影于屏幕上，從而使散射分布圖顯現(xiàn)于所述屏幕之上。
在WO-A-00/37923中公開了一種散射計(jì)，借此由球形穹面的內(nèi)表面形成屏幕，并且樣品位于穹面的中心。用于提供入射輻射束的源位于所述穹面之外，并且入射輻射束通過穹面中的孔徑進(jìn)入穹面，該孔徑具有子午線狹縫(meridian slot)的形狀，以便可以以不同的角度將射束導(dǎo)引至樣品的表面。散射分布圖被投影于穹面的凹內(nèi)表面之上，所述穹面的內(nèi)表面形成屏幕。一個(gè)攝影機(jī)位于穹面之外，并通過穹面中的孔徑和通過穹面中心附近的鏡子觀測(cè)散射分布圖。該鏡子可以是凸面的，以使攝影機(jī)能夠觀測(cè)穹面內(nèi)部的較寬部分。當(dāng)使用平面鏡時(shí)，可以觀測(cè)穹面內(nèi)表面的一個(gè)預(yù)定部分，因此可以移動(dòng)(圍繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn))該鏡子，以觀測(cè)穹面的所述內(nèi)表面的不同部分。
所謂的更高階反射會(huì)干擾由攝影機(jī)記錄的圖像，即散射分布圖或它的一部分。這些更高階反射是由于照射屏幕的另一部分的屏幕的一部分的發(fā)光度引起的。在屏幕具有例如球形或圓柱形的凹形的情況中會(huì)出現(xiàn)這種更高階反射。屏幕的反射系數(shù)越高、它的角范圍越大，所述更高階反射就會(huì)產(chǎn)生更多干擾。這種效應(yīng)導(dǎo)致必須被確定和/或記錄的散射分布圖之上的照射。例如，當(dāng)評(píng)估比如光學(xué)表面、顯示屏或半導(dǎo)體晶片之類的非常平滑的表面的質(zhì)量時(shí)，更高階反射的干擾非常嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的是提供一種散射計(jì)，借此可以減小更高階反射，從而獲得對(duì)散射分布圖的更精確的觀測(cè)和記錄。
為了達(dá)成所述目的，所述散射計(jì)配備有用于移動(dòng)屏幕并從而將它保持于反射輻射束中的裝置，以及配備有用于保持?jǐn)z影機(jī)導(dǎo)向移動(dòng)屏幕的裝置(例如通過移動(dòng)的鏡子)。從而可以減小或避免屏幕的曲率，導(dǎo)致更高階反射的減小或不存在這種反射。
優(yōu)選地，屏幕基本上是平坦的或完全平坦的，因此完全避免了更高階反射。所述屏幕可以甚至是凸面的，因此不會(huì)出現(xiàn)更高階反射。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于提供入射輻射束的源被安裝于固定位置，從而樣品能夠圍繞一個(gè)基本上垂直于所述入射輻射束的方向的軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)樣品時(shí)，入射輻射束擊中樣品表面的角度發(fā)生改變。因此，通過圍繞該基本上同一軸旋轉(zhuǎn)可以移動(dòng)屏幕，因此，它的角速度是樣品角速度的兩倍，從而使屏幕在它的移動(dòng)過程中保持于反射輻射束中。
優(yōu)選地，攝影機(jī)被安裝于固定位置，并能夠通過一面鏡子觀測(cè)屏幕，其中該鏡子能夠以類似于樣品角速度的角速度基本上圍繞所述同一軸旋轉(zhuǎn)。因此，可以將一個(gè)樣品支持構(gòu)件和所述鏡子附著到圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)的單元，其中所述屏幕連接至所述單元，并且所述屏幕能夠以不同的角速度圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于檢查表面的方法，其中一個(gè)輻射源提供以不同的角度被導(dǎo)引至樣品的表面的入射輻射束，其中屏幕接收反射輻射束，并且其中攝影機(jī)記錄被投影于所述屏幕之上的散射分布圖。因此，移動(dòng)屏幕以將其保持于反射輻射束中，并且攝影機(jī)保持導(dǎo)向該移動(dòng)屏幕(例如通過移動(dòng)鏡子)。
現(xiàn)在借助于對(duì)散射計(jì)的一個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明來(lái)解釋本發(fā)明，其中參照附

圖1，圖1示意性地示出了散射計(jì)的各部分的透視圖。為了說(shuō)明工作原理，僅示意性地示出了散射計(jì)的一些部分，其它的部分則沒有示出。
該附圖示出了發(fā)源于輻射源2并被導(dǎo)引至樣品4的表面的入射光束1。輻射源2可以產(chǎn)生單色輻射束或多色輻射束，例如白光。樣品4附著到樣品支持構(gòu)件3之上，所述支持構(gòu)件是無(wú)光澤的黑色，以避免不期望的反射，即不是來(lái)自樣品4的表面的反射的其它反射。入射輻射束1的光徑中的光闌(未示出)能夠調(diào)節(jié)樣品4的表面的照射面積。從而入射輻射束1的直徑可被限制到例如2mm和12mm之間的值。
入射輻射束1在樣品4的表面處反射，并且發(fā)射的輻射束5投影于平坦的屏幕6之上，形成散射分布圖7。屏幕6涂覆有漫射中性(diffuse neutral)的灰色涂層，以獲得投影的散射分布圖7的最佳圖像。
屏幕6上的散射分布圖7包含關(guān)于樣品4的表面結(jié)構(gòu)的信息，并且可以由攝影機(jī)9記錄。如通過虛線20和21所示的那樣，攝影機(jī)9被導(dǎo)向鏡子10，并通過所述鏡子10觀測(cè)屏幕6上的散射分布圖7。(附圖示出了鏡子10的后部)。
輻射源2以及攝影機(jī)9被安裝于固定位置。樣品支持構(gòu)件3和鏡子10都附著到垂直銷(vertical pin)8，該銷8能夠圍繞它的縱向(垂直)軸旋轉(zhuǎn)。因此，樣品支持構(gòu)件3和鏡子10都能夠作為旋轉(zhuǎn)單元圍繞銷8的所述垂直軸旋轉(zhuǎn)。
屏幕6也能夠圍繞銷8的所述垂直軸旋轉(zhuǎn)。為了獲得這種旋轉(zhuǎn)，通過臂13將屏幕6連接至齒輪12，該齒輪12能夠圍繞銷8旋轉(zhuǎn)。箭頭22表示臂13的移動(dòng)，并且虛線19表示屏幕6的移動(dòng)。
通過旋轉(zhuǎn)銷8可以改變?nèi)肷漭椛涫?擊中樣品4的表面的角度，以使樣品支持構(gòu)件3圍繞銷8的垂直軸旋轉(zhuǎn)。由于輻射源2被安裝于固定位置，入射輻射束1的反射5以一個(gè)角速度旋轉(zhuǎn)，所述角速度是樣品支持構(gòu)件3的角速度的兩倍。因此，為了接收所投影的散射分布圖7，屏幕6必須以兩倍于銷8自身角速度的角速度圍繞銷8的垂直軸旋轉(zhuǎn)，其中支持構(gòu)件3附著到所述銷8上。
可以以多種方式獲得角速度中的這種差異。依據(jù)在圖1中示出的實(shí)施例，通過簡(jiǎn)單的齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)獲得這種角速度差異。第一齒輪11連接至銷8。齒輪11與具有一半數(shù)量的齒的第二齒輪14接合，從而使齒輪14的角速度是齒輪11和銷8的角速度的兩倍。第三齒輪15被安裝于在其上安裝有齒輪14的同一垂直銷16之上，并且它以和齒輪14相同的角速度旋轉(zhuǎn)。齒輪14與在其上安裝有臂13的第四齒輪12接合。齒輪12能夠圍繞銷8旋轉(zhuǎn)，并且也具有兩倍于銷8的角速度的角速度，這是由于齒輪15和齒輪12具有相同數(shù)量的齒。
如通過虛線17、18和19所示的那樣，從圖中顯而易見，通過旋轉(zhuǎn)樣品支持構(gòu)件3超過90°，屏幕6將旋轉(zhuǎn)超過180°，其中散射分布圖7被不斷地投影于屏幕6之上。如通過虛線20所示的那樣，攝影機(jī)9具有固定位置，并被導(dǎo)向鏡子10。如通過虛線21所示的那樣，由于鏡子10與支持構(gòu)件3一起旋轉(zhuǎn)，該攝影機(jī)將不斷地觀測(cè)屏幕6。
散射計(jì)的所述實(shí)施例僅僅是一個(gè)例子；大量其它實(shí)施例是可能的。
權(quán)利要求
1.一種散射計(jì)，包括用于提供被導(dǎo)引至樣品表面的入射輻射束的源、用于以不同的角度將所述入射輻射束導(dǎo)引至樣品表面的裝置、用于接收入射輻射束的反射的屏幕、以及用于記錄當(dāng)反射輻射束被投影于所述屏幕之上時(shí)形成的散射分布圖的攝影機(jī)，其特征在于用于移動(dòng)屏幕并因此將它保持于反射輻射束中的裝置，以及用于將攝影機(jī)保持導(dǎo)向該移動(dòng)屏幕的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的散射計(jì)，其特征在于所述屏幕基本上是平坦的。
3.如前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的散射計(jì)，其特征在于用于提供入射輻射束的源被安裝于固定位置，并且樣品能夠圍繞一個(gè)基本上垂直于所述入射輻射束的方向的軸旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的散射計(jì)，其特征在于所述屏幕能夠圍繞基本上所述同一軸旋轉(zhuǎn)，其中所述屏幕的角速度是樣品角速度的兩倍。
5.如權(quán)利要求3或4所述的散射計(jì)，其特征在于所述攝影機(jī)被安裝于固定位置，并能夠通過一個(gè)鏡子觀測(cè)屏幕，其中所述鏡子能夠以類似于樣品角速度的角速度基本上圍繞所述同一軸旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的散射計(jì)，其特征在于一個(gè)樣品支持構(gòu)件和所述鏡子附著到一個(gè)圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)的單元，其中所述屏幕連接至所述單元，并且所述屏幕能夠以不同的角速度圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)。
7.一種用于檢查表面的方法，其中一個(gè)輻射源提供被以不同的角度導(dǎo)引至樣品表面的入射輻射束，一個(gè)屏幕接收反射輻射束，并且一個(gè)攝影機(jī)記錄被投影于所述屏幕之上的散射分布圖，其特征在于移動(dòng)該屏幕以將其保持于反射輻射束中，以及將該攝影機(jī)保持導(dǎo)向該移動(dòng)屏幕。
全文摘要
一種散射計(jì)，其包括用于提供被導(dǎo)引至樣品(4)的表面的入射輻射束(1)的源(2)，以及用于以不同的角度將所述入射輻射束(1)導(dǎo)引至樣品(4)的表面的裝置。所述散射計(jì)進(jìn)一步包括用于接收入射輻射束(1)的反射(7)的屏幕(6)，以及用于記錄當(dāng)反射輻射束(5)被投影于屏幕(6)之上時(shí)形成的散射分布圖(7)的攝影機(jī)(9)。所述散射計(jì)配備有用于移動(dòng)屏幕(6)并因此將其保持于反射輻射束(5)中的裝置(11、12、13、14、15)，以及用于將攝影機(jī)(9)保持導(dǎo)向移動(dòng)屏幕(6)的裝置。
文檔編號(hào)G01B11/30GK1756948SQ200480005537
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者S·瓦德曼 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司