一种光强调整装置及检测设备的制作方法-j9九游会真人

1.本实用新型涉及光学检测技术领域，具体涉及一种光强调整装置及检测设备。


背景技术：

2.光学检测时，主要是通过探测装置（例如成像相机）接收待测件反射或散射的光线，实现对待测件的拍摄或扫描，并最终通过对待测件的图像分析和处理得到检测结果；其中，入射光的光强度（简称光强）是否满足要求会对检测结果的准确性造成直接影响，光强过强不但会出现过曝光等现象，而且会影响相应元器件的使用寿命；光强过弱则容易导致探测装置无法对待测件进行成像。
3.相关技术中，滤光轮的通光孔内的滤光片无法对光强进行动态连续地调整，不但容易降低检测结果的准确性，而且检测系统的应用范围也较为受限。


技术实现要素：

4.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种光强调整装置以及应用了该光强调整装置的检测设备，以达到能够动态连续地调整光强的目的。
5.根据第一方面，一种实施例中提供一种光强调整装置，包括：
6.滤光件，所述滤光件沿预设路径的方向延伸布置，所述预设路径与入射光的光轴相交，所述滤光件的光学密度自所述滤光件在所述预设路径的方向上的一端朝相对的另一端逐渐增加或逐渐减小；以及
7.驱动件，所述驱动件被设置成：选择性地驱使所述滤光件沿所述预设路径运动，以将所述滤光件的不同位置切换至所述入射光的光轴位置，从而调整透过所述滤光件的所述入射光的光强度。
8.一个实施例中，所述预设路径为直线路径，所述预设路径与所述入射光的光轴之间的夹角为锐角或钝角，所述驱动件被设置成：选择性地驱使所述滤光件沿所述预设路径直线往复移动。
9.一个实施例中，所述滤光件包括：
10.滤光片，沿所述预设路径的方向延伸布置；所述滤光片的光学密度自所述滤光片在所述预设路径的方向上的一端朝相对的另一端逐渐增加或逐渐减小；以及
11.联动座，与所述滤光片固定连接，所述驱动件的动力端耦合至所述联动座；所述驱动件被设置成：选择性地驱使所述联动座沿第一方向移动，以带动所述滤光片沿所述预设路径移动；所述第一方向与所述入射光的光轴方向保持正交。
12.一个实施例中，所述驱动件包括：
13.导向座，所述联动座滑动地设置于所述导向座；
14.导向轴，可转动地设置于所述导向座；所述导向轴沿所述第一方向延伸，并与所述联动座螺纹配合连接；以及
15.驱动器，与所述导向座相对固定设置；所述驱动器的动力端耦合至所述导向轴，以
通过所述导向轴驱使所述联动座沿所述第一方向在所述导向座上移动。
16.一个实施例中，所述滤光件的数量设置为两个，两个所述滤光件在所述入射光的光轴方向上间隔相对且互呈倾斜错位交叉的状态排布。
17.一个实施例中，两个所述滤光件各自对应的所述预设路径分别为第一路径和第二路径，所述第一路径、所述第二路径和所述入射光的光轴共平面布置；
18.在所述第一路径、所述第二路径和所述入射光的光轴共用的平面内，所述第一路径与所述第二路径在所述入射光的光轴的一侧呈交叉状态设置，所述第一路径与所述第二路径在所述入射光的光轴的相对另一侧呈分离状态设置；并且当两个所述滤光件的光学密度最大的一端同时切换至所述入射光的光轴位置时，两个所述滤光件的光学密度最小的一端位于所述入射光的光轴的两侧；当两个所述滤光件的光学密度最小的一端同时切换至所述入射光的光轴位置时，两个所述滤光件的光学密度最大的一端位于所述入射光的光轴的两侧。
19.一个实施例中，还包括承载件，所述驱动件固定设置于所述承载件，所述承载件具有用于所述入射光通过的透光孔道，所述透光孔道的几何中心线与所述入射光的光轴重合；所述滤光件以遮盖所述透光孔道的方式布置于透光孔道的出光侧。
20.一个实施例中，当两个所述滤光件的光学密度最大的一端同时切换至所述入射光的光轴位置时，能够阻挡所述入射光通过所述透光孔道；当两个所述滤光件的光学密度最小的一端同时切换至所述入射光的光轴位置时，能够使所述入射光全部通过所述透光孔道。
21.一个实施例中，所述预设路径与所述入射光的光轴之间的夹角为第一夹角，两个所述滤光件中靠近所述透光孔道的一者与所述透光孔道在所述入射光的光轴方向上的距离为第一距离，所述第一夹角与所述第一距离成反比关系。
22.一个实施例中，所述第一夹角设置为5-25
°
。
23.根据第二方面，一种实施例中提供一种检测设备，包括相互配合设置的光源、检测件和第一方面所述的光强调整装置；其中，所述光源用于向被测物提供入射光，所述检测件用于根据被测物反射的所述入射光对被测物进行检测，所述光强调整装置用于调整所述入射光的光强度。
24.一个实施例中，还包括沿所述入射光的光轴顺序排布的第一管镜、颜色滤光件、第二管镜、分光镜和物镜；其中，所述光强调整装置的滤光件位于所述颜色滤光件与所述第二管镜之间，所述第二管镜和所述物镜位于所述分光镜的同一侧，所述检测件位于所述分光镜背向所述物镜的一侧。
25.依据上述实施例的光强调整装置，包括驱动件和用于调整入射光的光强度的滤光件，驱动件被设置成可控地驱使滤光件沿相交于入射光的光轴的预设路径运动，以将滤光件在预设路径的方向上的不同位置切换至入射光的光轴上；滤光件的光学密度自滤光件在预设路径的方向上的一端朝相对的另一端逐渐增加或逐渐减小。借助驱动件驱使滤光件沿相交于入射光光轴的路径运动，可基于滤光件的光学密度或者透过率在其运动路径的方向上呈线性渐变的特点，将滤光件的不同位置切换至光轴上，从而实现对入射光光强的连续动态调整，以最终将光强调整为与对应被测物的检测需求相适应的目标光强，为保证检测结果的准确性创造有利条件。
附图说明
26.图1为一种实施例的检测设备的光路系统结构架构示意图。
27.图2为一种实施例的光强调整装置的结构装配示意图。
28.图3为一种实施例的光强调整装置中滤光片的运动原理示意图（一）。
29.图4为一种实施例的光强调整装置中滤光片的运动原理示意图（二）。
30.图5为一种实施例的光强调整装置中滤光片与光轴之间的角度关系示意图。
31.图6为一种实施例的光强调整装置中滤光片的位置变化示意图（一）。
32.图7为一种实施例的光强调整装置中滤光片的位置变化示意图（二）。
33.图8为一种实施例的光强调整装置的结构分解示意图。
34.图9为一种实施例的光强调整装置中滤光件与驱动件的结构关系示意图。
35.图中：
36.10、承载件；10a、透光孔道；20、驱动件；21、导向座；22、导向轴；23、驱动器；30、滤光件；31、滤光片；31a、第一滤光片；31b、第二滤光片；32、联动座；
37.a、光源；b、第一管镜；c、颜色滤光件；d、第二管镜；e、分光镜；f、物镜；g、检测件；h、光强调整装置；l1、第一路径；l2、第二路径；l3、入射光的光轴。
具体实施方式
38.下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
39.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
40.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
41.请参阅图1至图9，一种实施例提供了一种检测设备，例如可用于对晶圆等半导体器件进行表面缺陷或关键尺寸检测的光学检测设备；该检测设备包括光源a、第一管镜b、颜色滤光件c、第二管镜d、分光镜e、物镜f、检测件g、光强调整装置h以及因应需要而存在的其他功能构件。
42.请参阅图1，光源a主要用于向被测物j（例如晶圆或者其他被测产品工件）提供入射光，第一管镜b、颜色滤光件c、光强调整装置h、第二管镜d、分光镜e和物镜f沿入射光的光轴l3顺序排布；其中，第一管镜b用以将光源a提供的入射光汇聚于颜色滤光件c，以借助颜色滤光件c进行波长选择得到符合检测要求的预定波段的入射光，再利用光强调整装置h将
预定波段的入射光的光强度（简称光强）调整至检测要求的目标光强。
43.第二管镜d和物镜f布置在分光镜e的同一侧，通过光强调整装置h后的入射光经第二管镜d投射至分光镜e，分光镜e再将入射光反射至物镜f，从而最终投射至被测物j的表面。检测件g则布置在分光镜e背向物镜f的一侧，经被测物j反射或散射的入射光（可定义为信号光）可通过物镜f和分光镜e透射汇聚于被测件g，从而最终实现对被测物j的光学检测。具体实施时，检测件g可采用线阵相机、面阵相机或者其他光探测器件，以通过对信号光的接收完成对被测物j的图像拍摄或扫描。
44.需要说明的是，图1中的粗体实线代表投射至被测物的入射光或者该入射光的光轴l3，图1中的粗体虚线代表经被测物反射或散射所形成的信号光或者信号光的光轴，图1中的粗体实线与粗体粗线于分光镜e与被测物j之间分开示出，仅仅是为了区分入射光和信号光。
45.一些实施例中，第一管镜b、颜色滤光件c、第二管镜d、分光镜e、物镜f等光学元件的类型以及相互之间的配合关系等，也可根据检测设备的实际应用需求或者实际的功能配置等进行适应性调整或替代；故，在此不作赘述。
46.下面主要介绍光强调整装置h及其相关结构，请参阅图2至图9并结合图1，该光强他调整装置h包括承载件10、驱动件20和滤光件30。
47.请参阅图2以及图6至图8，承载件10主要作为驱动件20或者连同滤光件30的结构装配载体使用，以便将滤光件30布置在检测设备的光路系统中（例如布置在位于颜色滤光件c与第二管镜d之间的空间内）；具体地，驱动件20的本体固定设置在承载件10上，驱动件20的动力端耦合连接至滤光件30；借助驱动件20可驱使滤光件30沿与入射光的光轴l3的预设路径运动，以调整滤光件30在光轴l3上的位置，亦可理解为沿预设路径调整滤光件30与光轴l3的相对位置，使得入射光能够自滤光件30的不同位置入射至或者透过滤光件30。
48.请参阅图2至图9，该滤光件30采用在预设路径的方向上（或者滤光件20的运动方向）延伸布置并具有预设长度的条状结构体，并且滤光件30的光学密度被设置成沿其运动方向线性渐变；例如，滤光件30的光学密度自滤光件30在预设路径的方向（亦可理解为，滤光件30的运动方向或者长度方向）上的一端朝相对的另一端逐渐增加或者逐渐减小。
49.更为具体地，该滤光件30包括具有预设长度的直线式滤光片31，该滤光片31的光学密度自其长度方向的一端朝相对的另一端逐渐增加或逐渐减小；驱动件20的动力端直接或间接连接于滤光片31，以驱使滤光片31沿其长度方向直线往复移动；亦可理解为，滤光片31的长度方向即为预设路径的方向，或者滤光片31对应的预设路径为直线路径；并且该滤光片31或者其所对应的预设路径倾斜相交于入射光的光轴l3设置，即预设路径与光轴l3之间的夹角为锐角或者钝角。
50.其一，借助驱动件20驱使滤光片31沿预设路径或者其长度方向直线往复移动的过程中，可选择性地将滤光片31在其长度方向上的不同位置切换至入射光的光轴位置，例如根据检测所需的目标光强，将滤光片31的相应位置切换至入射光的光轴位置，从而将透过滤光片31的入射光的光强调整为目标光强；由此，使得检测设备或者调整装置能够满足不同被测物j的检测需求，有利于扩展检测设备的应用范围。
51.其二，基于滤光片31的光学密度在滤光片31的运动路径或者长度方向上线性渐变的特点，则可实现对入射光的光强的连续动态调整；举例来说，当滤光片31的光学密度最小
的一端被切换至入射光的光轴位置时，可使得入射光的全部或者大部分透过滤光片31后，最终经由第二管镜d、分光镜e和物镜f而被投射至被测物j，使得投射至被测物j的入射光的光强达到最大值；反之，当滤光片31的光学密度最大的一端被切换至入射光的光轴位置时，滤光片31则可反射全部或者大部分入射光，从而相当于关闭入射光的光路或者使得投射至被测物j的入射光的光强达到最小值。在滤光件31沿预设路径移动的过程中，则可将滤光片31位于光学密度最大的一端和光学密度最小的一端之间的其他位置，连续地切换至入射光的光轴位置，使得入射光的光强不会发生跳跃式变化，确保光强调整变化的连续性和均匀性，从而为提高检测结果的准确性创造有利条件。
52.其三，滤光片31所对应的预设路径或者滤光片31的运动路径以与光轴l3倾斜相交的方式布置，可以使得被滤光片31反射的部分入射光偏离光轴l3，从而减少对检测所需的入射光或者相关光学元件造成干扰；例如，可有效防止被滤光片31的反射的部分入射光因进入光源a而对光源a造成损伤。
53.当然，在不考虑被滤光片31反射的部分入射光，可能会对光强调整造成干扰或者损伤检测设备的相关器件的情况下，滤光片31或者其对应的预设路径也可采用与入射光的光轴l3垂直相交的方式布置。另外，一些实施例中，也可省略承载件10，借助驱动件20与滤光件30之间的结构匹配关系，将滤光片30布置在检测设备的光路系统中。
54.一个实施例中，请参阅图2至图8，滤光件30的数量设置为两个，即光强调整装置h具有两个滤光片31；该两个滤光片31在光轴l3的方向上间隔相对并互呈倾斜错位交叉的状态排布，为便于区分和描述，将两个滤光片31分别定义为第一滤光片31a和第二滤光片31b，将第一滤光片31a对应的预设路径定义为第一路径l1，将第二滤光片31b对应的预设路径定义为第二路径l2。
55.下面以第一路径l1和第二路径l2为描述对象，请参阅图2至图5，第一路径l1、第二路径l2和入射光的光轴l3采用共平面的方式设置；在三者共用的平面内，第一路径l1与第二路径l2在光轴l3的一侧呈交叉状态排布（例如第一路径l1或其延长线和第二路径l2或其延长线于光轴l3的一侧相交），第二路径l1与第二路径l2在光轴l3相对的另一侧则呈分离状态排布；更为形象地，以图1所示的第一路径l1、第二路径l2和光轴l3三者之间的结构排布关系为例，光源a沿入射光的光轴l3布置在第一滤光片31a和第二滤光片31b的下方侧，第一滤光片31a沿第一路径l1自靠近光轴l3的一端相对于光源a朝右上方倾斜布置，第二滤光片31b沿第二路径l2自靠近光轴l3的一端相对于光源a朝左上方倾斜布置；具体实施时，可将第一滤光片31a和第二滤光片31b的光学密度最大的一端均布置在靠近光轴l3的一侧、而光学密度最大的一端则布置在远离光轴l3的一侧。
56.由此，可在光轴l3的方向上，构建形成第一滤光片31a与第二滤光片31b间隔相对且互为倾斜错位交叉的结构排布关系；一方面，利用第一滤光片31a与第二滤光片31b的配合，可形成交叉补偿效应，确保投射至被测物j上的入射光的均匀性，为检测件g准确且清晰地获取被测物j的图像提供保障。
57.另一方面，在第一滤光片31a与第二滤光片31b同时朝靠近光轴l3的方向移动时，可首先使得两者的光学密度最小的一端被切换至光轴l3上，此时入射光的全部或者大部分均能够透过第一滤光片31a和第二滤光片31b，使得最终投射至被测物j的入射光的光强达到最大值；而在第一滤光片31a与第二滤光片31b的光学密度最小的一端逐渐朝远离光轴l3
的方向（即：光轴l3的左侧和右侧）移动的过程中，则可将滤光片中位于光学密度最大的一端与光学密度最小的一端之间的位置切换至光轴l3上，从而实现对入射光的光强的连续动态的调整，直至两者的光学密度最大的一端同时被切换至光轴l3上时，入射光的全部或者大部分则无法透过第一滤光片31a和第二滤光片31b，使得最终投射至被测物j的入射光的光强达到最小值。
58.另一个实施例中，基于检测件g类型或者检测方式配置的不同，滤光件30的数量也可设置为一个，例如检测件g采用线阵相机时，可择一地配置第一滤光片31a或者第二滤光片31b即可。当然，根据检测设备或者调整装置的结构配置要求，第一路径l1、第二路径l2和光轴l3也可不采用共平面的设置形式，即：第一路径l1与光轴l3共用一个平面，第二路径l2与光轴l3共用另一个平面，光轴l3相当于两个平面的相交线。
59.一个实施例中，请参阅图6和图8，承载件10大致为一固定设置在颜色滤光片c与第二管镜d之间的板状结构体，承载件10具有贯通设置的透光孔道10a，该透光孔道10a的几何中心线与光轴l3（或第二管镜d的中轴线）保持重合设置，而滤光件30（具体如第一滤光片31a和第二滤光片31b）则以遮盖透光孔道10a的方式布置于透光孔道10a的出光侧。
60.由此，借助透光孔道10a与滤光片31的配合相当于在调整装置中构造形成光路通断结构，当第一滤光片31a和第二滤光片31b的光学密度最大的一端被同时切换至光轴l3时，相当于能够阻挡入射光通过透光孔道10a，使得透光孔道10a或者整个调整装置处于全闭状态；反之，当第一滤光片31a和第二滤光片31b的光学密度最小的一端被同时切换至光轴l3时，相当于能够使得入射光全部通过透光孔道10a，使得透光孔道10a或者整个调整装置处于全通状态。
61.当然，第一滤光片31a和第二滤光片31b也可布置于透光孔道10a的入光侧或者分居于透光孔道10a的出光侧和入光侧，以满足调整装置不同的结构配置需求。
62.一个实施例中，请参阅图5并结合图2至图4，鉴于滤光件30沿着预设路径相对于光轴l3倾斜地布置在承载件10（或者透光孔道10a）的入光侧时，被滤光件30反射的入射光有可能会经由第一管镜b进入光源a，从而影响到光源a的使用寿命或者对检测所需要的入射光造成干扰。因此，滤光件30与光轴l3之间的夹角会对光强调整装置的应用或者检测设备的整体结构和性能配置产生影响。
63.鉴于此，以滤光件31（例如第一滤光片31a和第二滤光片31b）布置于透光孔道10a的出光侧为例，将预设路径与光轴l3之间的夹角定义为第一夹角θ，也即滤光片31沿预设路径以相交于光轴l3的方式布置时，滤光片31与光轴l3之间的夹角为第一夹角θ；将滤光片31与透光孔道10a在光轴l3的方向上的距离定义为第一距离l，该第一夹角θ与第一距离l呈反比关系。也就是说，滤光片31与透光孔道10a在光轴l3的方向上的距离越大，滤光片31与光轴l3之间的夹角可以设置为越小，从而在光强调整的过程中，可有效防止入射光被滤光片31反射进透光孔道10a，进而经由第一管镜c等进入光源a。具体实施时，第一夹角θ可以设置为5-25
°
的范围，例如10
°
，以此既可以保证光强调整装置整体的结构紧凑性，又可以在调整装置应用于检测设备时能够与光源a或者第一管镜b等建立合适的距离关系。
64.就滤光件30的数量设置为两个的实施例而言，第一滤光片31a和第二滤光片31b可以顺序地分布在透光孔道10a与第二管镜d之间，两者与光轴l3之间的夹角均为第一夹角θ；而第一距离l则可以理解为是第一滤光片31a与透光孔道10a在光轴l3方向上的距离。
65.其他实施例中，在滤光片31布置在透光孔道10a的入光侧时，具体而言，第一滤光片31a和第二滤光片31b可沿光轴l3的方向顺序地排布在第一管镜b与透光孔道10a之间，即：第一滤光片31a相较于第二滤光片31b更为靠近第一管镜b；此时，第一距离l可以理解为是第一滤光片31a与第一管镜b在光轴l3的方向上的距离；由此，通过对第一夹角θ与第一距离l的匹配关系的选择，可以防止反射光进入第一管镜b，进而避免对光源a造成影响。
66.需要说明的是，图3和图4中，带箭头的粗体实线代表滤光片31反射的入射光或者无法透过滤光片31的入射光，带箭头的细体实线代表滤光片31的光学密度的变化方向（即沿箭头方向逐渐增加）。
67.一个实施例中，请参阅图2以及图6至图9，驱动件20包括导向座21、导向轴22和驱动器23；其中，导向座21沿与光轴l3保持正交的第一方向延伸设置于承载件10，导向轴22可以采用沿第一方向延伸的丝杆结构并转动地设置于导向座21，驱动器23可以采用电机等驱动器件并借助联轴器等连接于导向轴22的一端；相适应地，滤光件30还包括联动座32，滤光片31固定设置在联动座32上，而联动座32则滑动地设置于导向座21并螺纹连接导向轴22。
68.具体实施时，驱动件20与滤光件30一一对应设置，即：第一滤光片31a和第二滤光片31b一一对应有一个驱动件20；第一滤光片31a和第二滤光片31b可在各自对应的驱动件20的驱动作用下，分别沿第一路径l1和第二路径l2进行直线往复移动；更为具体地，两个驱动件21可具体设置于透光孔道10a在第二方向上的两侧；其中，第一方向、第二方向和光轴l3的方向保持相互正交。
69.由此，借助驱动器23可驱使导向轴22相对于导向座21转动，从而借助导向轴22与联动座32的螺纹配合连接关系以及联动座32与导向座21的滑动配合关系，将导向轴22的旋转运动转换为联动座32在第一方向上的直线滑移运动，以此通过联动座32带动滤光片31沿预设路径直线往复移动。基于驱动件20与滤光件30之间的螺纹传动结构形式，可以有效确保滤光片31运动的精密性，为光强的精确调整创造有利的结构条件。
70.需要说明的是，图6和图7中带箭头的粗体实线代表联动座32在第一方向上的运动方向。
71.其他实施例中，也可参考现有的皮带传动结构或者链条传动结构配置驱动件20并建立其与滤光件30之间的结构连接关系，从而借助驱动件20中的皮带或者链条带动第一滤光片31a和第二滤光片31b相向靠近移动或者相背远离移动，亦可通过对滤光片31的移动控制实现对光强的调整。
72.以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。