镜头装配结构以及相应的光学仪器的制作方法

1.本公开的各实施例涉及镜头装配结构领域，更特别地涉及半导体光学检测领域的高精度装调镜头的高稳定性固定结构以及具有该固定结构的光学仪器。


背景技术：

2.半导体光学检测设备使用的光学镜头(例如，光谱椭偏仪的物镜)往往需要进行高精度的装调和高稳定性的固定，以适应半导体器件在制造过程中的高精度检测需求。
3.然而，常规的光学镜头的装配结构在固定过程中又往往容易对前面工序的高精度装调(例如，装调后的光学镜头)造成破坏。另一方面，在半导体器件的制造过程中，光学检测设备也常常需要在不同位置进行切换，这也会影响常规机械固定结构的长期稳定性。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于提出一种改进的镜头装配结构，其可以至少解决现有技术中装调后的镜头容易被破坏和/或长时间稳定性差的技术问题。
5.根据本公开的第一方面，提供了一种镜头装配结构。该镜头装配结构包括：光学镜头；镜头支撑壳体，其被构造成支撑或夹持所述光学镜头，所述镜头支撑壳体和所述光学镜头之间至少部分地设置有间隙；粘结剂，被填充在所述间隙中；以及环状件，包括环形部和楔入部，所述楔入部从所述环形部延伸；在所述环状件的装配后状态下，所述光学镜头穿过所述环形部所限定的开孔，并且所述楔入部至少部分地楔入到所述间隙以及所填充的粘结剂中。
6.将会理解，借助于本公开的镜头装配结构，一方面，环状件可以作为刚性填充物减少粘合剂的用量，从而减小粘合剂的固化时间和固化收缩量；另一方面，环状件可以成为固化应力的承受件，使固化应力在粘合剂周围均匀分布，从而保证了光学镜头在固化过程中及以后的高稳定性。
7.在一些实施例中，所述环状件的横截面为π字型结构。以这种方式，可以使得环状件(特别是环状件的楔入部)沿着镜头外侧面均匀分布，从而有助于作为承受件，以使得粘剂剂固化所产生的应力均匀。
8.在一些实施例中，所述间隙沿着所述光学镜头的外侧面并且平行于所述光学镜头的光轴延伸。以这种方式，可以有助于间隙中的粘结剂对镜头外侧面的粘结固定。
9.在一些实施例中，所述粘结剂是收缩率小于1％的粘结剂。以这种方式，可以降低粘结剂的固化应力。
10.在一些实施例中，所述环形部由所述镜头支撑壳体支撑，并且所述环状件不接触所述光学镜头。以这这种方式，可以使得环形部作为承受应力的承载件，从而不会影响装调后镜头的稳定性。
11.在一些实施例中，所述镜头支撑壳体具有本体以及朝向所述光学镜头的方向伸出的突出部，所述光学镜头由所述突出部夹持或支撑，其中所述间隙由所述光学镜头的外侧
面、所述本体和所述突出部三者限定。在这些实施例中，可以特别地限定出用于环状件的间隙，从而便于粘结剂的注入和环状件的楔入，从而提高粘结剂在镜头、镜头支撑壳体以及环状件三者之间的粘结固定。
12.在一些实施例中，所述间隙沿所述光学镜头的光轴方向延伸的深度大于所述突出部沿所述光轴方向延伸的长度。以这种方式，可以尽可能多增加粘剂剂粘接固定的区域。
13.在一些实施例中，所述突出部经由螺纹连接并且夹持或支撑所述光学镜头。以这种方式，可以使得光学镜头可以借助于突出部的螺纹进行装调。
14.根据本公开的第二方面，提供了一种光学仪器。该光学仪器包括根据第一方面所述的镜头装配结构。
15.在一些实施例中，该光学仪器可以是光谱椭偏仪
16.还应当理解，实用新型内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开实施例的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
17.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
18.图1示出了根据本公开的示例实施例的镜头装配结构的横截面示意图。
19.图2示出了根据本公开的示例实施例的镜头装配结构的整体外观示意图。
具体实施方式
20.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而，应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
21.如前面的背景技术所述的，对于经高精度装调后的镜头而言，常规的光学镜头的机械装配结构可能是不利的，其一方面可能会在对高精度装调后的镜头进行固定的过程中破坏装调后的镜头的定位精度，另一方面在长期使用过程中(特别是在频繁的镜头移动情况下)，机械装配结构的稳定性也可能会有所降低，从而也会影响高精度装调的镜头的定位精度。
22.本公开的各实施例的目的在于提供一种改进的镜头装配结构。在此，本公开的发明人意识到在光学镜头和其支撑结构之间提供间隙，以注入粘结剂(特别是低收缩率的粘结剂)可能是有利的，因为其可以在固定过程中缓解对经高精度装调的镜头的定位精度的破坏，同时缓解机械装配结构随时间的稳定性降低。进一步地，发明人还意识到在光学镜头和其支撑结构之间提供的间隙内使用楔入件，可以减少粘结剂的使用量，从而可以有利地加快固化时间，并缓解粘结剂在固化过程中的收缩应力，从而降低对高精度装调的镜头的影响。
23.为了更加清楚地展示本公开的改进的镜头装配结构，图1示出了根据本公开的示例实施例的镜头装配结构的横截面示意图；以及图2示出了根据本公开的示例实施例的镜
头装配结构的整体外观示意图。
24.如图1和图2所示，该镜头装配结构10主要包括光学镜头11、镜头支撑壳体12、环状件13和粘结剂14。
25.在一些实施例中，光学镜头11可以是用于半导体领域光学检测的光学镜头。然而，将会理解，这并非限制，在其他实施例中，光学镜头11也可以是适用于其他任何领域的、具有定位要求和/或稳定性要求的任何光学镜头。仅作为示例，光学镜头11可以是光谱椭偏仪的光学镜头。进一步地，光学镜头11可以呈筒状结构，并且具有外表面111和光轴112。在一些实施例中，光学镜头11的外表面111可以和光轴112平行，但这并非限制。
26.镜头支撑壳体12可以用于支撑和/或夹持上述光学镜头11，例如镜头支撑壳体12可以经由光学镜头11的外表面夹持和/或支撑光学镜头11。在一些实施例中，镜头支撑壳体12可以与包括该镜头装配结构10的光学设备的外壳(未示出)连结成一体或者构成光学设备的外壳的一部分，从而可以随光学设备的整体的移动而移动。在这种情况下，镜头支撑壳体12可以带动其所支撑或夹持的光学镜头11随其一同移动。应当理解，以这种方式，对于经常切换光学设备的整体位置的应用而言是非常有利的。
27.在一些实施例中，镜头支撑壳体12可以包括本体121以及朝向光学镜头11的方向伸出的突出部122。光学镜头11可以经由突出部122而被夹持或支撑在镜头支撑壳体12上。在一些实施例中，可以通过使得光学镜头11相对于镜头支撑壳体12(或者突出部122)进行移动(例如，沿光轴112方向的移动)，来调整光学镜头11在光轴112方向的定位。
28.仅作为示例，突出部122的侧表面和光学镜头11的外侧面111可以各自具有螺纹，并且可以经由螺纹而实现镜头支撑壳体12(或者突出部122)对光学镜头11的夹持和/或支撑。进一步地，可以借助于螺纹而实现光学镜头11在光轴112方向相对于镜头支撑壳体12的移动调整或装调。在本公开的各实施例中，可以通过手动或自动以及粗调或细调的方式来实现上述定位调整。
29.为了适应诸如半导体领域等应用领域的高精度检测要求，通常要求对光学镜头11进行高精度的定位。譬如，对于光学镜头11，其可能要求0
°
的视场焦点110的定位精度要高于λ/10@632.8nm，且光轴112相对样品面(未示出)的角度偏差要小于0.03
°
。
30.一旦实现了对光学镜头11的高精度装调，则需要进一步对装调后的光学镜头11进行固定，以提供稳定且高精度定位的光学镜头11，同时不能破坏装调好的光学镜头11。
31.为此，在本公开的实施例中，在镜头支撑壳体12和所述光学镜头11之间至少部分地提供预定宽度的间隙125。在具有上述突出部122的实施例中，间隙125可以由镜头支撑壳体12的本体121(或本体121的外侧面123)、突出部122和光学镜头11的外侧面111限定。在进一步的实施例中，间隙125可以沿光学镜头11的外侧面111在光学镜头11的光轴112方向延伸预定深度。在一些实施例中，间隙125在光学镜头11的光轴112方向的延伸深度可以大于(或远大于)突出部122沿光学镜头11的光轴112方向延伸的长度。在又一些实施例中，间隙125在光学镜头11的光轴112方向的延伸深度可以远大于间隙125的预定宽度。将会理解，以上述方式布置间隙可以有助于减少后续所要填充的粘结剂的量，同时增强粘结剂对光学镜头的粘结固定。
32.仅作为示例，间隙125的预定宽度的预定宽度可以为2mm左右，而间隙125的预定延伸深度可以为6mm以上。
33.粘结剂14可以被注入到上述间隙125中，以便于对光学镜头11进行粘结固定。为了降低粘剂剂的固化应力，在一些实施例中，粘结剂14可以是低收缩率的粘结剂，例如收缩率小于1％，从而可以减少粘合剂在固化过程中的固化收缩量。作为示例，粘结剂14是本身具有固化剂的粘结剂。
34.为了进一步减少粘合剂的固化收缩量，镜头装配结构10还提供有环状件13。在一些实施例中，该环状件13包括环形部131和楔入部132，其中楔入部132从环形部131延伸。仅作为示例，环状件13的横截面可以为π字型结构。在装配该环状件13时，光学镜头11将穿过所述环形部131所限定的开孔，并且楔入部132至少部分地楔入到间隙125以及所填充的粘结剂14中。环形部131本身将由镜头支撑壳12(例如，其上表面)支撑。在一些实施例中，楔入部132被构造成在装配后位于间隙125的中间。在又一些实施例中，楔入部132被构造成在装配后平行于光学镜头11的外侧面111延伸。在又一些实施例中，楔入部132被构造成在装配后插入到间隙后其末端接近间隙的底部。在又一些实施例中，间隙125的横向宽度(即垂直于光轴112方向的宽度)可以略大于楔入部132的横向宽度，从而最大化减少粘结剂的用量。
35.应当理解，在对装调后的光学镜头11进行粘结固定时，任何的受力都会使其偏离理想的位置，因此，在一些实施例中，可以使得环形件13(包括环形部131和楔入部132)在整个楔入过程中完全不接触光学镜头11。此外，还应当理解，由于楔入部132楔入到间隙125中，其楔入到间隙125中的部分可以充当刚性填充物，这样可以有助于减少粘合剂在间隙内的填充体积，从而可以减少粘合剂所产生的体积收缩，并且大大缩短粘合剂的固化时间。此外，通过楔入部132楔入所填充的粘结剂14，楔入部132以及由此的环形件13整体可以作为粘结剂14在固化过程中所产生的收缩应力的承受件，这可以有助于固化应力在楔入部以及光学镜头周围的均匀分布，从而减少收缩应力对光学镜头的装调结果的影响。一旦待粘合剂14固化完成，本公开的镜头装配结构即装配完成，并且借助于粘结剂的粘结固定，镜头装配结构整体可以具有很好的长时间稳定性。
36.这里需要说明的是，尽管上面描述了楔入部132被楔入到所填充的粘结剂中，但这并非是对粘结剂14的注入和楔入部132的楔入的顺序的限定。在一些其他实施例中，楔入部132先行楔入而后在间隙125中注入粘结剂14也是有可能的。然而，先行在间隙125内注入适量的粘结剂14，然后在让楔入部132楔入可能是更为有利的，因为这有助于粘结剂经由间隙的开口的更方便注入，以及围绕楔入部的更为均匀的粘结剂分布。
37.以上已经详细地描述了本公开的镜头装配结构。将会理解，本公开的镜头装配结构可以应用于各种领域的光学仪器(包括但不限于光谱椭偏仪)中，从而提供具有高精度且高稳定性的光学仪器。
38.虽然已经在附图和前述描述中详细说明和描述了本实用新型，但这些说明和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本公开不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所请求保护的发明中，通过研究附图、公开和所附权利要求可以理解并且实践所公开的实施例的其它变体。
39.在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足在权利要求中阐述的多个项目的功能。仅在互不相同的实施例或从属权利要求中记载某些特征的仅有事实，并不意味着不能有利地使用这些特征的组合。在不脱离本技术的精神和范围的情况下，本技术的保护范围涵盖在各个实施
例或从属权利要求中记载的各个特征任何可能组合。
40.此外，在权利要求中的任何参考标记不应被理解为限制本公开的范围。