切换装置、光源组件及检测设备的制作方法

1.本技术涉及工业检测技术领域，特别涉及一种切换装置、光源组件及检测设备。


背景技术：

2.光学检测设备在检测待测样品时，依据不同待测样品的表面反射或散射的特性，往往需要在不同的光照条件下对不同的待测样品进行检测，例如，半导体晶圆由于工序及工艺不同，其表面特性存在很大差异，裸硅及工艺少的晶圆表面反射特性明显，多层工艺及镀膜后的晶圆其散射特性更显著，基于以上晶圆表面特征的差异，在对其进行检测及量测的时候，需要根据不同晶圆表面特性找到合适的光源照明强度及颜色，使得其特征清晰易见，以方便后续判断。为了获得不同的光照条件，光学检测设备往往需要配置很多套不同的光源装置，导致光学检测设备的结构复杂。


技术实现要素：

3.本技术实施方式提供了一种切换装置、光源组件及检测设备。
4.本技术实施方式的切换装置包括：
5.第一光学部，所述第一光学部包括多组第一光学元件；
6.第二光学部，所述第二光学部包括多组第二光学元件；
7.第一驱动部，所述第一光学部连接于所述第一驱动部，所述第一驱动部用于驱动所述第一光学部沿直线运动，以择一地切换一组所述第一光学元件位于光路中；及
8.第二驱动部，所述第二光学部连接于所述第二驱动部，所述第二驱动部用于驱动所述第二光学部转动，以择一地切换一组所述第二光学元件位于所述光路中。
9.在某些实施方式中，所述切换装置还包括定位部，所述定位部包括：
10.信号发生件，所述信号发生件与所述第一光学部连接并与所述第一光学部同步运动；及
11.多个信号接收件，多个所述信号接收件与多组所述第一光学元件一一对应，在一组所述第一光学元件切换至所述光路中时，对应的一个所述信号接收件与所述信号发生件耦合，且所述第一驱动部中止驱动。
12.在某些实施方式中，所述定位部还包括安装件，所述安装件开设有多个沿直线延伸的沟槽，每个所述沟槽内可活动地安装有一个所述信号接收件。
13.在某些实施方式中，所述信号发生件包括磁性物质，所述信号接收件包括磁场感应器。
14.在某些实施方式中，所述切换装置还包括固定部，所述固定部包括：
15.第一固定件，所述第一固定件与所述第一驱动部连接，所述第一固定件抵持所述第二光学部的第一侧；及
16.第二固定件，所述第二固定件与所述第一固定件可拆卸地连接，所述第二固定件抵持所述第二光学部的第二侧，所述第一侧与所述第二侧为所述第二光学部的相背的两
侧。
17.在某些实施方式中，所述第二驱动部包括电机，所述第一固定件包括：
18.第一套筒，所述第一套筒套设于所述电机的转动轴，并与所述转动轴固定连接，所述第二光学部套设在所述第一套筒外；及
19.第一抵持边，所述第一抵持边设置在所述第一套筒的外壁，所述第一抵持边与所述第一侧抵持。
20.在某些实施方式中，所述第二固定件包括：
21.第二套筒，所述第二套筒套设在所述第一套筒外，且与所述第一套筒可拆卸地连接；及
22.第二抵持边，所述第二抵持边设置在所述第二套筒的外壁，所述第二抵持边与所述第二侧抵持。
23.在某些实施方式中，所述第二光学部包括转盘，所述转盘开设有沿圆形分布的多个安装位，每个所述安装位用于安装一组所述第二光学元件。
24.在某些实施方式中，至少一个所述安装位中安装的所述第二光学元件的数量为一个；及/或
25.至少一个所述安装位中安装的所述第二光学元件的数量为多个，同一个所述安装位中，相邻的两个所述第二光学元件之间设置有间隔环。
26.在某些实施方式中，所述第一光学元件为衰减片或滤光片；及/或
27.所述第二光学元件为衰减片或滤光片。
28.本技术实施方式的光源组件包括光源、光传输件及本技术任一实施方式所述的切换装置，所述光传输件的入光口对准所述光源，所述光源与所述入光口之间存在传输光路；所述切换装置用于择一地切换一组所述第一光学元件及一组所述第二光学元件至所述传输光路中。
29.本技术实施方式的检测设备包括本技术实施方式的光源组件及检测组件，所述光传输件的出光口发出的光线投射至待检测样品；所述检测组件用于接收由所述样品反射或散射的光线。
30.本技术实施方式的切换装置、光源组件及检测设备中，通过第一驱动部可以择一地将一组第一光学元件切换至光路中，且通过第二驱动部可以择一地将一组第二光学元件切换至光路中，通过不同的第一光学元件与第二光学元件的组合方式，可以获得对光线的不同处理效果，即，通过一个切换装置与光源配合，则可以为待检测样品提供多种光照条件以适应待检测样品的性质，使得检测设备的结构简单。
31.本技术实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
32.本技术的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
33.图1为本技术某些实施方式的检测设备的平面结构示意图；
34.图2为本技术某些实施方式的光源组件的立体结构示意图；
35.图3为本技术某些实施方式的第一光学部、第一驱动部及定位部的立体装配示意图；
36.图4为本技术某些实施方式的第一光学部、第一驱动部及定位部的立体分解示意图；
37.图5为本技术某些实施方式的第二光学部、第二驱动部及支架的立体装配示意图；
38.图6为本技术某些实施方式的第二光学部、第二驱动部及支架的立体分解示意图；
39.图7为本技术某些实施方式的第二光学部、第二驱动部及支架的立体分解示意图；
40.图8为图5所示的立体装配示意图沿viii-viii线的截面示意图；及
41.图9为图8中的ix部分的放大示意图。
42.主要元件及符号说明：
43.检测设备1000、样品a、光源组件100、检测组件200、承载装置300、转运装置400、切换装置10、第一光学部11、第一光学元件111、第二光学部12、第二光学元件121、第一侧122、第二侧123、转盘124、安装位1241、间隔环125、锁紧环126、第一驱动部13、第二驱动部14、转动轴141、定位部15、信号发生件151、信号接收件152、安装件153、沟槽1531、固定部16、第一固定件161、第一套筒1611、第一抵持边1612、固定孔1613、第二固定件162、第二套筒1621、第二抵持边1622、支架17、光源20、光传输件30、入光口31。
具体实施方式
44.下面详细描述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术的实施方式，而不能理解为对本技术的实施方式的限制。
45.请参阅图1，图1为本技术某些实施方式的检测设备1000的平面结构示意图，检测设备1000包括光源组件100及检测组件200。光源组件100可以用于向待检测的样品a投射光线，由待检测的样品a反射或者散射的光线被检测组件200接收，检测组件200依据接收的光线对样品a进行检测。
46.具体地，检测设备1000可以是半导体检测设备、半导体处理设备、半导体制造设备等机台或者是这些机台中的一部分。待检测的样品a可以是任意需要检测的器件或者器件的半成品，例如，样品a可以是晶圆、芯片、显示面板、玻璃、盖板、基板、外壳、薄膜等任意器件或者半成品，在此不作限制。
47.光源组件100用于向样品a投射光线。其中，光源组件100投射的光线可以垂直射入样品a，也可以倾斜射入样品a，可以依据具体使用需求进行选择，在一些例子中，光源组件100向样品a投射光线的入射角可以进行调整。
48.检测组件200可以对样品a进行明场检测或者暗场检测，具体地，光源组件100向样品a投射光线后，光线可以由样品a进行反射或者散射，检测组件200可以依据接收到的光线，检测样品a上是否有缺陷(例如凹坑、凸起、划痕、裂纹等)、量测样品a的尺寸(例如线宽、圆度、平行度、间距等)、检测样品a的参数(例如厚度、反射率、宽度等)，在此不作限制。
49.请继续参阅图1，在图1所示的例子中，检测设备1000还可以包括承载装置300和转运装置400。其中，承载装置300可以用于承载以及固定待检测的样品a，例如承载装置300可
以通过吸附、夹持等方式固定样品a，在一个例子中，承载装置300还可以用于带动样品a相对于光源组件100及检测组件200运动，以使检测组件200可以检测样品a的不同部位。转运装置400可以用于将待检测的样品a从外界运输至承载装置300，或者将承载装置300上已经检测完成的样品a取走。
50.下面将对光源组件100的具体结构及其工作方式进行详细描述。
51.请参阅图2，图2为本技术某些实施方式的光源组件100的立体结构示意图，光源组件100包括光源20、光传输件30及切换装置10。
52.光源20可以是任意能够发出光线的器件，例如led灯、激光发射器、卤素灯、灯箱等，依据使用的需求不同，可以选择发出不同波长光线的光源20，例如白光、紫外光、红外光、蓝光、红光等，在此不作限制。
53.光传输件30可以用于传输光线，光传输件30例如可以是光纤，或者由光学元件构建而成的光通道等。光传输件30的入光口31对准光源20，光源20与入光口31之间存在传输光路，使得从光源20中发出的光线经过传输光路后，光线从入光口31进入光传输件30中。进一步地，光线在光传输件30中传输，并从光传输件30的出光口发出，以投射至待检测样品a。
54.切换装置10至少部分位于传输光路中，以使得切换装置10可以对传输光路中的光线进行处理，例如进行滤波、衰减等处理，以实现调整最终投射至样品a的光线参数的目的。
55.请继续参阅图2，切换装置10包括第一光学部11、第二光学部12、第一驱动部13及第二驱动部14。第一光学部11包括多组第一光学元件111。第二光学部12包括多组第二光学元件121。第一光学部11连接于第一驱动部13，第一驱动部13用于驱动第一光学部11沿直线运动，以择一地切换一组第一光学元件111位于光路中。第二光学部12连接于第二驱动部14，第二驱动部14用于驱动第二光学部12转动，以择一地切换一组第二光学元件121位于光路中。
56.通过第一驱动部13可以择一地将一组第一光学元件111切换至光路中，且通过第二驱动部14可以择一地将一组第二光学元件121切换至光路中，通过不同的第一光学元件111与第二光学元件121的组合方式，可以获得对光线的不同处理效果，即，通过一个切换装置10与光源20配合，则可以为待检测样品a提供多种光照条件以适应待检测样品a的性质，使得检测设备1000的结构简单。
57.具体地，第一光学部11包括多组第一光学元件111，例如包括两组第一光学元件111、三组第一光学元件111、四组第一光学元件111、五组第一光学元件111等。多组第一光学元件111可以沿直线排列，以便于在第一光学部11沿直线运动时，切换不同组的第一光学元件111至传输光路中。对于每一组第一光学元件111，可以包括一个第一光学元件111、也可以包括多个第一光学元件111，不同组中的第一光学元件111的数量可以相同，也可以不同。
58.第二光学部12包括多组第二光学元件121，例如包括两组第二光学元件121、三组第二光学元件121、四组第二光学元件121、五组第二光学元件121、六组第二光学元件121、七组第二光学元件121、八组第二光学元件121等。多组第二光学元件121可以沿圆形排列，以便于在第二光学部12转动运动时，切换不同组的第二光学元件121至传输光路中。对于每一组第二光学元件121，可以包括一个第二光学元件121、也可以包括多个第二光学元件121，不同组中的第二光学元件121的数量可以相同，也可以不同。
59.第一光学元件111与第二光学元件121的种类可以依据实际需求进行选择，例如第一光学元件111(第二光学元件121)可以是衰减片、或者滤光片、或者波片、或者偏振片等任意光学元件，同一组第一光学元件111(第二光学元件121)可以是任意数量的上述光学元件的任意组合，在此不作限制。
60.在一个例子中，第二光学部12相较于第一光学部11更靠近光源20，光源20发出的光线先经过一组第二光学元件121后，再经过一组第一光学元件111，在另一个例子中，第一光学部11相较于第二光学部12更靠近光源20，光源20发出的光线先经过一组第一光学元件111后，再经过一组第二光学元件121。
61.请继续参阅图2，第一驱动部13与第一光学部11连接，第一驱动部13用于驱动第一光学部11沿直线运动，以择一地切换一组第一光学元件111位于光路中。其中，第一驱动部13可以在控制指令的作用下，自动地驱动第一光学部11沿直线运动，而不需要人工进行操作，提高切换装置10使用时的便利性，第一驱动部13具体可以是直线电机、液压机构、气压机构等，在此不作限制。
62.由于多组第一光学元件111沿直线排列，通过驱动第一光学部11沿直线运动，则可以切换多组第一光学元件111相对于传输光路的位置，例如，切换其中一组第一光学元件111位于传输光路中，使得该一组第一光学元件111对传输光路的光线进行处理。因此，通过第一光学部11与第一驱动部13配合，可以实现对光线进行最多m种处理方式，m为第一光学元件111的组数。
63.第二驱动部14与第二光学部12连接，第二驱动部14用于驱动第二光学部12转动，以择一地切换一组第二光学元件121位于光路中。由于多组第二光学元件121沿圆形排列，通过驱动第二光学部12转动运动，则可以切换多组第二光学元件121相对于传输光路的位置，例如，切换其中一组第二光学元件121位于传输光路中，使得该一组第二光学元件121对传输光路的光线进行处理。因此，通过第二光学部12与第二驱动部14配合，可以实现对光线进行最多n种处理方式，n为第二光学元件121的组数。
64.故，通过第一光学部11、第一驱动部13、第二光学部12、第二驱动部14的相互配合，切换装置10可以实现对光线进行最多m
×
n种处理方式，m为第一光学元件111的组数，n为第二光学元件121的组数，使得一个光源组件100最多可以提供m
×
n种照明条件，大大地提高了光源组件100的适用范围。
65.请参阅图3及图4，其中，图3为本技术某些实施方式的第一光学部11、第一驱动部13及定位部15的立体装配示意图，图4为本技术某些实施方式的第一光学部11、第一驱动部13及定位部15的立体分解示意图，在某些实施方式中，切换装置10还包括定位部15，定位部15包括信号发生件151及多个信号接收件152。信号发生件151与第一光学部11连接并与第一光学部11同步运动。多个信号接收件152与多组第一光学元件111一一对应，在一组第一光学元件111切换至光路中时，对应的一个信号接收件152与信号发生件151耦合，且第一驱动部13中止驱动。
66.通过设置定位部15，可以使得第一驱动部13在驱动第一光学部11运动时，当需要选择的一组第一光学元件111与传输光路刚好对准时，第一驱动部13中止驱动，避免第一光学部11的非第一光学元件111所在的位置遮挡住传输光路。
67.具体地，信号发生件151与第一光学部11连接，例如可以是可拆卸地连接，或者共
同连接于第一驱动部13的运动部分上，当第一驱动部13驱动第一光学部11运动时，信号发生件151同步运动，信号发生件151持续向外发出信号。信号接收件152的个数可以与第一光学元件111的组数相同，多个信号接收件152与多组第一光学元件111一一对应，多个信号接收件152可以分别布置在不同的位置，使得当一组第一光学元件111位于传输光路中时，与该一组第一光学元件111对应的信号接收件152刚好与信号发生件151耦合。
68.当信号接收件152与信号发生件151发生耦合后，信号接收件152可以向第一驱动部13发出一个中止驱动的指令，第一驱动部13响应该指令并中止驱动，此时，第一光学部11停留在一组第一光学元件111位于传输光路中的状态。当需要继续驱动时，可以再次开启第一驱动部13，以驱动第一光学部11运动，直至切换另一组第一光学元件111至传输光路中。
69.在一个例子中，信号发生件151包括磁性物质，信号接收件152包括磁场感应器，当信号发生件151运动至与其中一个信号接收件152的位置足够接近时，信号发生件151与该其中一个信号接收件152耦合，信号接收件152发出中止驱动的指令。在另一个例子中，信号发生件151也可以是光线发生器，信号接收件152可以是光线接收器，当信号发生件151发出的光线射入信号接收件152后，视为信号发生件151与信号接收件152耦合。当然，信号发生件151与信号接收件152的具体形式还可以是其他，在此不作限制。
70.请继续参阅图3及图4，在某些实施方式中，定位部15还包括安装件153，安装件153开设有多个沿直线延伸的沟槽1531，每个沟槽1531内可活动地安装有一个信号接收件152。
71.其中，安装件153可以相对于第一光学部11静止，例如，安装件153可以安装在第一驱动部13的固定部分上，以使得第一光学部11运动时，信号发生件151相对于安装件153及信号接收件152运动。安装件153上开设的沟槽1531可以用于安装信号接收件152，另外，信号接收件152可以在沟槽1531中滑动，以调整信号接收件152在沟槽1531中的位置，以达到调整第一驱动部13中止驱动的位置的目的，即，达到调整第一光学部11中止运动的位置的目的，使得第一光学元件111能够停留在与传输光路对准的位置。
72.具体地，沟槽1531可以沿上述直线的延伸方向贯通安装件153，以便于将信号接收件152从安装件153的侧边塞入沟槽1531，且与信号接收件152连接的线路可以至少部分地收容在沟槽1531内。沟槽1531的截面形状可以呈底部较大且上部较小(例如倒金字塔)的形状，当信号接收件152安装在沟槽1531内后，信号接收件152不会从沟槽1531的顶部脱出，只能在外力的作用下沿沟槽1531的直线延伸方向运动。
73.请参阅图5至图7，其中，图5为本技术某些实施方式的第二光学部12、第二驱动部14及支架17的立体装配示意图，图6及图7为本技术某些实施方式的第二光学部12、第二驱动部14及支架17的立体分解示意图，在某些实施方式中，切换装置10还包括固定部16，固定部16包括第一固定件161及第二固定件162。第一固定件161与第一驱动部13连接，第一固定件161抵持第二光学部12的第一侧122。第二固定件162与第一固定件161可拆卸地连接，第二固定件162抵持第二光学部12的第二侧123，第一侧122与第二侧123为第二光学部12的相背的两侧。
74.通过第一固定件161与第二固定件162分别夹持第二光学部12的两侧(第一侧122及第二侧123)，且第一固定件161与第一驱动部13连接，使得第一驱动部13的可动部分转动时，固定部16及第二光学部12同步转动。另外，第二固定件162与第一固定件161为可拆卸地连接，便于将第二固定件162与第一固定件161分离，以便拆装第二光学部12。
75.请参阅图6至图9，其中，图8为图5所示的立体装配示意图沿viii-viii线的截面示意图，图9为图8中的ix部分的放大示意图，在某些实施方式中，第二驱动部14包括电机，第一固定件161包括第一套筒1611及第一抵持边1612。第一套筒1611套设于电机的转动轴141，并与转动轴141固定连接。第二光学部12套设在第一套筒1611外。第一抵持边1612设置于第一套筒1611的外壁，第一抵持边1612与第一侧122抵持。
76.通过设置第一套筒1611和第一抵持边1612，可以实现将第二驱动部14的动力传递至第二光学部12的目的。具体地，第二驱动部14包括电机，第二驱动部14可以安装在支架17上，以利用支架17支撑第二驱动部14及第二光学部12。第一套筒1611与转动轴141固定连接，例如，第一套筒1611的外壁上可以开设有固定孔1613，第一套筒1611套设在转动轴141外时，再通过螺钉(图未示)可以将第一套筒1611与转动轴141固定连接，当转动轴141转动时，第一固定件161与转动轴141同步转动。
77.第一抵持边1612设置于第一套筒1611的外壁，例如，第一抵持边1612可以设置在第一套筒1611的一个端部，并沿第一套筒1611的径向向外伸出。第二光学部12套设在第一套筒1611外，且第一侧122抵持在第一抵持边1612上，以限制第二光学部12沿第一套筒1611的轴向的其中一个方向运动的行程。
78.请继续参阅图6至图9，在某些实施方式中，第二固定件162包括第二套筒1621及第二抵持边1622，第二套筒1621套设在第一套筒1611外，且与第一套筒1611可拆卸地连接。第二抵持边1622设置在第二套筒1621的外壁，第二抵持边1622与第二侧123抵持。
79.通过设置第二套筒1621与第二抵持边1622，可以将传递至第一套筒1611的动力再通过第二套筒1621及第二抵持边1622传递至第二光学部12。具体地，第二套筒1621与第一套筒1611可拆卸地连接，例如，第二套筒1621的内壁形成有内螺纹，第一套筒1611的外壁形成有外螺纹，第一套筒1611与第二套筒1621可以通过螺纹可拆卸地连接。
80.第二抵持边1622设置在第二套筒1621的外壁，当第二套筒1621与第一套筒1611相互连接到位时，第二抵持边1622抵持第二光学部12的第二侧123，由此，第二光学部12的第一侧122由第一抵持边1612抵持，第二侧123由第二抵持边1622抵持，第二光学部12被第一抵持边1612及第二抵持边1622夹紧，当第一抵持边1612与第二抵持边1622转动时，第二光学部12同步转动。
81.在安装第二光学部12时，可以先将第二光学部12套设在第一套筒1611外，且使得第一侧122抵持第一抵持边1612，接着将第二套筒1621套设在第一套筒1611外，并逐渐将增加第一套筒1611套在第二套筒1621内的深度，直至第二抵持边1622抵持第二侧123，第二光学部12安装完毕。需要拆卸第二光学部12时，先将第二套筒1621与第一套筒1611分离，再将第二光学部12取下即可。
82.请参阅图6及7，在某些实施方式中，第二光学部12包括转盘124，转盘124开设有沿圆形分布的多个安装位1241，每个安装位1241用于安装一组第二光学元件121。
83.第二驱动部14连接于转盘124的中心，当第二驱动部14带动转盘124转动时，多个安装位1241依次交替地位于传输光路中，通过控制转盘124转动的角度，可以实现将指定的某一个安装位1241转动至与传输光路对准的位置，安装在该安装位1241上的一组第二光学元件121则对光线进行处理。
84.多个安装位1241可以等角度地均匀分布，每个安装位1241上安装一组第二光学元
件121，每组第二光学元件121的数量可以为单个，也可以为多个，在此不作限制。在一个例子中，至少一个安装位1241中安装的第二光学元件121的数量为一个，在另一个例子中，请参阅图9，至少一个安装位1241中安装的第二光学元件121的数量为多个，同一个安装位1241中，相邻的两个第二光学元件121之间设置有间隔环125，以避免相邻的两个第二光学元件121之间发生刮擦。
85.另外，请参阅图9，在每个安装位1241上，还安装有锁紧环126，锁紧环126用于抵持位于最外侧的一个第二光学元件121，避免安装位1241中的第二光学元件121脱落。锁紧环126可以是可拆卸地安装在安装位1241中，例如通过螺纹连接的方式安装于安装位1241中。
86.综上，本技术实施方式的切换装置10、光源组件100及检测设备1000中，通过第一驱动部13可以择一地将一组第一光学元件111切换至光路中，且通过第二驱动部14可以择一地将一组第二光学元件121切换至光路中，通过不同的第一光学元件111与第二光学元件121的组合方式，可以获得对光线的不同处理效果，即，通过一个切换装置10与光源20配合，则可以为待检测样品a提供多种光照条件，以适应待检测样品a的性质，使得检测设备1000的结构简单。
87.当然，需要说明的是，上述的本技术任一实施方式的切换装置10及光源组件100，也可以运用在除检测设备1000中的任意设备中，并不限于上述的检测设备1000。
88.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
89.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
90.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。