晶圓檢測顯微鏡用于觀察晶圓表面和內部微觀結構,以檢測缺陷、測量尺寸等,下面為你介紹其結構和原理:
結構
??光學系統??
??照明系統??:為觀察提供光源,有透射式和反射式。透射照明用于透明或半透明晶圓,光線從下方透過樣品;反射照明用于不透明晶圓,光線從上方照射。光源類型多樣,如鹵素燈、LED燈等,LED燈具壽命長、發熱低等優點。
??物鏡和目鏡??:物鏡是關鍵光學部件,直接決定顯微鏡的放大倍數和分辨率,有多種放大倍數可選,如5X、10X、20X等。目鏡則進一步放大物鏡所成的像,常見放大倍數為10X。
??聚光鏡??:其作用是將光源發出的光線聚焦到晶圓上,增強照明亮度,提高觀察清晰度。聚光鏡有不同的數值孔徑,可根據觀察需要更換。
??機械系統??
??載物臺??:用于放置晶圓,有固定式和移動式。移動式載物臺可通過手動或電動方式在X、Y方向移動,方便觀察晶圓不同區域。
??調焦裝置??:包括粗調焦旋鈕和細調焦旋鈕,用于調節物鏡與晶圓之間的距離,使晶圓成像清晰。粗調焦旋鈕用于快速調整焦距,細調焦旋鈕用于精確調整。
??物鏡轉換器??:可以在多個物鏡之間進行切換,方便改變顯微鏡的放大倍數,通常有4 - 6個物鏡安裝位置。
??成像系統??
??圖像傳感器??:將光學圖像轉換為電信號,常見有CCD(電荷耦合器件)和CMOS(互補金屬氧化物半導體)。CCD具有高靈敏度、低噪聲等優點;CMOS則具有成本低、功耗小等優勢。
??圖像采集卡??:負責將圖像傳感器輸出的電信號轉換為數字信號,并傳輸到計算機中進行處理和存儲。
??顯示器??:用于顯示觀察到的圖像,可根據需要選擇不同尺寸和分辨率的顯示器。
??控制系統??
??電氣系統??:為顯微鏡的各個部件提供穩定的電源供應,確保顯微鏡正常運行,具備過流、過壓保護等功能。
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?軟件系統??:用于控制顯微鏡的操作,如調節照明強度、焦距、物鏡轉換等,還能對采集到的圖像進行處理、分析和存儲,如圖像增強、測量、拼接等。

原理
??光學成像原理??:基于幾何光學原理,光源發出的光線照射到晶圓表面,晶圓上的微觀結構使光線發生反射、折射等現象,形成攜帶晶圓表面信息的光線。這些光線經過物鏡和目鏡等光學元件的折射和放大,最終在人眼或圖像傳感器上形成放大的實像或電信號。
??圖像采集與處理原理??:圖像傳感器將光學圖像轉換為電信號,電信號經過放大、濾波等處理后,由圖像采集卡轉換為數字信號。計算機軟件對這些數字信號進行處理和分析,如增強圖像對比度、去除噪聲、測量尺寸等,以實現對晶圓微觀結構的觀察和分析。