用于高功率紫外线检验工具的光衰减装置
阅读说明：本技术 用于高功率紫外线检验工具的光衰减装置 (Light attenuating device for high power ultraviolet inspection tool ) 是由 郑雨 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种光衰减装置,其包含：外壳；第一滤波器；第一电动机,其经配置以移动所述第一滤波器；及气动致动器,其经配置以移动所述第一滤波器以与所述外壳接触或不与所述外壳接触。所述滤波器包含在宽度上变化的多个狭缝开口,使得通过所述多个狭缝开口的光量随着所述第一滤波器移动而变化。所述光衰减装置还可包含第二滤波器及经配置以移动所述第二滤波器的第二电动机。还揭示一种光衰减方法,其包含：调整滤波器的位置,使得由辐射光束照射所述滤波器的一部分；及在维持所述滤波器的所述部分的所述照射时,移动所述滤波器以与导热对象接触。(The present invention relates to a light attenuation device, comprising: a housing; a first filter; a first motor configured to move the first filter; and a pneumatic actuator configured to move the first filter into or out of contact with the housing. The filter includes a plurality of slit openings that vary in width such that an amount of light passing through the plurality of slit openings varies as the first filter moves. The light attenuating device may also include a second filter and a second motor configured to move the second filter. Also disclosed is a method of attenuating light, comprising: adjusting the position of the filter such that a portion of the filter is illuminated by the beam of radiation; and while maintaining the illumination of the portion of the filter, moving the filter to contact a thermally conductive object.)
相关申请案的交叉引用
本申请案根据35 U.S.C.§119规定主张2018年9月11日申请的标题为“(用于高功率紫外线检验工具的光衰减装置)LIGHT ATTENUATION DEVICE FOR HIGH POWER UVINSPECTION TOOL”的第62/729,827号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的标的物以引用的方式并入本文中。
技术领域
所描述实施例大体上涉及光衰减，且更特定来说，涉及用于高功率紫外线检验工具集的光衰减解决方案。
背景技术
晶片缺陷检验系统在检验过程期间使用紫外线(UV)光来照明晶片。所检验的晶片的紫外线照明是有益的，这是因为紫外线光提供比常规使用的白光更短的波长。较短波长结合更密集照明提供较小检验像素大小及较高检测敏感度。因此需要对高功率紫外线光的可靠及精确控制以引导高质量晶片检验。
当前存在用于控制高功率紫外线光的两种主要技术，即，反射或吸收滤波及单径向梯度狭缝滤波。
在第一方法中，紫外线光的光衰减由反射或吸收光学滤波器元件实现。径向反射或吸收梯度涂层常用于此类光学滤波器。光衰减通过逐渐阻挡(反射或吸收)入射光而实现。光学滤波器衰减的这个方法具有均匀输出的优点，但通常具有相当低损坏临限值。凭借增加功率及损坏紫外线波长光源，此类光学滤波器类型的相对低功率损坏临限值变为主要限制。换句话说，这种类型的光学滤波器被高功率紫外线光迅速损坏且因此并非用于高功率紫外线设计的可靠解决方案。
在第二方法中，光衰减由单梯度狭缝滤波器实现。从此单梯度狭缝滤波器输出的功率由狭缝的开口的大小控管。然而，光轮廓跨净孔径是不均匀的。单梯度狭缝滤波器也无法提供具有高分辨率的高光衰减。这使单梯度狭缝滤波器不适于高功率紫外线设计。
发明内容
在第一新颖方面中，一种光衰减装置包含：外壳；第一滤波器；第一电动机，其经配置以移动所述第一滤波器；及气动致动器，其经配置以移动所述第一滤波器以与所述外壳接触或不与所述外壳接触。
在一个实例中，所述滤波器包含在宽度上变化的多个狭缝开口，使得通过所述多个狭缝开口的光量随着所述第一滤波器移动而变化。
在另一实例中，所述滤波器包含在直径上变化的多个圆形开口，使得通过所述多个圆形开口的光量随着所述滤波器移动而变化。
在又另一实例中，所述滤波器包含多个狭缝开口及圆形开口，使得通过所述多个狭缝开口及所述多个圆形开口的光量随着所述滤波器移动而变化。
在第二新颖方面中，一种光衰减装置包含：外壳；第一滤波器；第一电动机，其经配置以移动所述第一滤波器；第二滤波器；第二电动机，其经配置以移动所述第二滤波器；及气动致动器，其经配置以移动所述第一滤波器以与所述外壳接触或不与所述外壳接触。
在第一实例中，所述第一滤波器及所述第二滤波器为同轴的。
在第二实例中，所述第一滤波器及所述第二滤波器并非同轴。
在第三实例中，所述第一滤波器的图案正交于所述第二滤波器的图案。
在第四实例中，所述第一滤波器及所述第二滤波器同步地旋转。
在第五实例中，所述第一滤波器及所述第二滤波器异步地旋转。
在第三新颖方面中，一种光衰减方法包含：调整滤波器的位置，使得由辐射光束照射所述滤波器的一部分；及在维持所述滤波器的所述部分的所述照射时，移动所述滤波器以与导热对象接触。
在下文实施方式中描述进一步细节与实施例及技术。本发明内容不希望定义本发明。本发明由权利要求书界定。
附图说明
附图(其中相同数字指示相同组件)说明本发明的实施例。
图1是包含单个滤波器的光衰减系统1的图。
图2是包含多个同轴滤波器的光衰减系统11的图。
图3是包含多个非同轴滤波器的光衰减系统21的图。
图4是具有多个径向变体狭缝的滤波器的二维图。
图5是具有多个径向变体狭缝的滤波器的三维图。
图6是说明具有多个径向变体狭缝的滤波器的光强度输出与位置的关系的图表。
图7是具有多个变体半径孔的滤波器的二维图。
图8是具有多个离散孔大小区的滤波器的二维图。
图9是未夹持位置中的具有滤波器的光衰减系统40的图。
图10是夹持位置中的具有滤波器冷却的光衰减系统40的图。
图11是描述包含单个滤波器的光衰减系统的操作的流程图100。
图12是描述包含两个滤波器的光衰减系统的操作的流程图200。
具体实施方式
现将详细参考本发明的背景实例及一些实施例，其实例在附图中加以说明。在下文描述及权利要求书中，例如“顶部”、“下部”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“左”及“右”的关系术语可用于描述所描述结构的不同部分之间的相对定向，且应理解，所描述的整个结构可实际上以任何方式定向在三维空间中。
图1是包含单个滤波器的光衰减系统1的图。光衰减系统1包含容置滤波器4的外壳3。在操作中，光源2发射高功率紫外线光(发射光7)，所述高功率紫外线光行进通过外壳中的开口(外壳开口5)且照射滤波器4的部分。未由滤波器4滤波的发射光7的一部分通过滤波器4(滤波光8)且经引导朝向待照射的组件(经照射元件6)。在一个实施例中，经照射元件6为晶片。通过调整滤波器相对于发射光7的位置而控制由发射光7照射的滤波器的部分。如果由滤波器提供的光衰减跨滤波器位置而变化，那么可通过定位滤波器4使得发射光7在其中滤波器提供所要衰减的位置处照射滤波器而实现所要光衰减。
在一个实例中，滤波器具有圆形形状且通过电动机(未展示)绕其中心旋转。由电子控制电路(未展示)控制电动机。以此方式，光衰减系统1可控制滤波器的旋转且借此控制由来自光源2的发射光束照射的滤波器的部分。
图2是包含多个同轴滤波器的光衰减系统11的图。光衰减系统11包含容置多个滤波器14的外壳13。多个滤波器14同轴地定位。在操作中，光源12发射高功率紫外线光(发射光17)，所述高功率紫外线光行进通过外壳中的开口(外壳开口15)且照射多个滤波器14的一部分。未由多个滤波器14滤波的发射光17的一部分通过多个滤波器14(滤波光18)且经引导朝向待照射的组件(经照射元件16)。在一个实施例中，经照射元件16为晶片。通过调整多个滤波器14中的每一者相对于发射光17的位置而控制由发射光17照射的多个滤波器14中的每一者的部分。如果由滤波器提供的光衰减跨滤波器位置而变化，那么可通过定位多个滤波器14使得发射光17在其中多个滤波器提供所要衰减的位置处照射多个滤波器14中的每一者而实现所要光衰减。使用多个滤波器允许衰减范围的增加及衰减分辨率的增加两者。
在一个实例中，滤波器具有圆形形状且通过一或多个电动机(未展示)绕其中心旋转。由电子控制电路(未展示)控制(若干)电动机。以此方式，光衰减系统1可控制滤波器的旋转且借此控制由来自光源2的发射光束照射的滤波器的部分。
在另一实例中，滤波器的图案经配置为正交的，使得每一滤波器可分别在两个方向上衰减。这提供与单个滤波器设计相比可加倍的衰减范围。
在又另一实例中，滤波器可同步或异步地旋转。此实现不同衰减效能曲线及不同热管理策略。例如，以此方式，第一滤波器可移动到其中第一滤波器吸收来自发射光的大部分热能的位置而第二滤波器仅用于衰减的微调且因此不吸收非常多热能。
图3是包含多个非同轴滤波器的光衰减系统21的图。光衰减系统21包含容置多个滤波器24的外壳23。多个滤波器24非同轴地定位。在操作中，光源22发射高功率紫外线光(发射光27)，所述高功率紫外线光行进通过外壳中的开口(外壳开口25)且照射多个滤波器24的一部分。未由多个滤波器24滤波的发射光27的一部分通过多个滤波器24(滤波光28)且经引导朝向待照射的组件(经照射元件26)。在一个实施例中，经照射元件26为晶片。通过调整多个滤波器24中的每一者相对于发射光27的位置而控制由发射光27照射的多个滤波器24中的每一者的部分。如果由滤波器提供的光衰减跨滤波器位置而变化，那么可通过定位多个滤波器24使得发射光27在其中多个滤波器提供所要衰减的位置处照射多个滤波器24中的每一者而实现所要光衰减。使用多个滤波器允许衰减范围的增加及衰减分辨率的增加两者。
在一个实例中，滤波器具有圆形形状且通过一或多个电动机(未展示)绕其中心旋转。由电子控制电路(未展示)控制(若干)电动机。以此方式，光衰减系统1可控制滤波器的旋转且借此控制由来自光源2的发射光束照射的滤波器的部分。
在另一实例中，滤波器的图案经配置为正交的，使得每一滤波器可分别在两个方向上衰减。此提供与单个滤波器设计相比可加倍的衰减范围。
在又另一实例中，滤波器可同步或异步地旋转。此实现不同衰减效能曲线及不同热管理策略。例如，以此方式，第一滤波器可移动到其中第一滤波器吸收来自发射光的大部分热能的位置而第二滤波器仅用于衰减的微调且因此不吸收非常多热能。
图4是具有多个径向变体狭缝的滤波器的二维图。滤波器经设计以绕其中心旋转。在滤波器的顶部左手侧开始，滤波器包含完全闭合区。这是不具有开口的滤波器的区，借此不允许任何光通过滤波器的此区。此区的面积大于发射光的光束面积。顺时针移动到滤波器的顶部中心，滤波器包含完全敞开区。这是具有连续大开口的滤波器的区，借此不阻挡此区中的任何光。此区的面积大于发射光的光束面积。沿滤波器进一步顺时针移动，滤波器包含低衰减区。此低衰减区包含多个径向变体狭缝。狭缝开口从大开口转变到完全闭合。在一个实例中，每一狭缝开口的宽度在相同角位置处是相同的且由以下函数控管以递送线性衰减输出。
w＝bθ+a
其中w为狭缝开口的宽度，θ为角位置，且“a”及“b”为确定狭缝开口的边界条件的常数。
沿滤波器进一步顺时针移动，滤波器包含热缓解切口。热缓解切口防止滤波器结构归因于在变体狭缝宽度滤波器在导致滤波器热能增加的高衰减区中操作时发生的热膨胀而皱缩。
沿滤波器进一步顺时针移动，滤波器包含高衰减区。此高衰减区包含多个径向变体狭缝。狭缝开口从大开口转变到完全闭合。然而，此多个径向变体狭缝开口小于包含在低衰减区中的多个径向变体狭缝开口，借此提供较高衰减程度。
具有多个径向变体狭缝的滤波器还包含用于使滤波器归位的凹口。使滤波器归位为其中滤波器定向与滤波器位置控制系统(即，驱动杆、驱动电动机…)对准的过程。
图5是具有多个径向变体狭缝的滤波器的三维图。此3D视图提供具有径向变体狭缝的滤波器的透视图。
图6是说明具有多个径向变体狭缝的滤波器的光强度输出与位置的关系的图表。如上文论述，在完全敞开区中，全部光通过滤波器且不提供衰减。在低衰减区中，光随着你沿具有多个径向变体狭缝的滤波器顺时针移动而逐渐衰减。接着，低衰减区与高衰减区之间存在过渡区。在高衰减区中，光随着你沿具有多个径向变体狭缝的滤波器顺时针移动而越来越强烈地衰减。接着，如上文论述，存在完全闭合区，其中光不通过滤波器。
图7是具有多个变体半径孔的滤波器的二维图。滤波器经设计以绕其中心旋转。如图7中展示，滤波器包含在顺时针方向上增加大小的多个圆形孔。滤波器还包含用于使滤波器归位的凹口。在操作中，滤波器可旋转，使得通过滤波器的光量增加或减少。滤波器还包含完全闭合区，其中光不通过滤波器。
图8是具有多个离散孔大小区的滤波器的二维图。滤波器经设计以绕其中心旋转。如图8中展示，滤波器包含在顺时针方向上离散地增加大小的多个圆形孔。例如，在最高衰减区中，全部开口具有相同大小。在较高衰减区中，全部开口具有与较高衰减区中的全部其它开口相同的大小。较高衰减区中的开口大于最高衰减区中的开口。在较低衰减区中，全部开口具有与较低衰减区中的全部其它开口相同的大小。较低衰减区中的开口大于较高衰减区中的开口。在最低衰减区中，全部开口具有与最低衰减区中的全部其它开口相同的大小。最低衰减区中的开口大于低衰减区中的开口。以此方式，滤波器提供四种不同衰减水平。
本文中应注意，还可使用作为图4到5、7及8中说明的滤波器中的一或多者的组合的滤波器。例如，径向变体狭缝开口及变体半径孔的组合的滤波器可用于实现所要衰减响应。
图9是未夹持位置中的具有滤波器冷却的光衰减系统40的图。图9是光衰减系统40的二维剖视图。光衰减系统40包含滤光器41、外壳42、滤波器移动驱动系统43、夹持板44及气动致动器45。滤波器移动驱动系统43可包含电动机以导致滤波器移动。滤波器移动驱动系统43还可包含旋转滚珠花键以允许滤波器的旋转及轴向运动。滤波器移动驱动系统43还可包含驱动及从动齿轮以导致滤波器移动。
如上文提及，图9说明未夹持状态中的光衰减系统40。在此未夹持状态中，夹持板44与滤光器41之间及滤光器41与外壳42之间存在空气。归因于空气的低导热性，极大限制可从滤光器41传递到外壳42的热能的量。
图10是夹持位置中的具有滤波器冷却的光衰减系统40的图。如上文提及，图10说明夹持状态中的光衰减系统40。在此夹持状态中，滤光器41与外壳42之间存在较少空气或不存在空气。此极大改进可从滤光器41传递到外壳42的热能的量。可通过由具有高导热性的材料(例如铜合金)制成滤光器41而进一步改进可传递的热能的量。类似地，还可通过由具有高导热性的材料(例如铜合金)制成外壳而进一步改进可传递的热能的量。
鉴于热能从滤光器41传递到外壳42，外壳42需要冷却方法。在第一实例中，外壳42通过仅将热能辐射到外壳42周围的空气而进行冷却。在第二实例中，外壳42通过使冷却流体通过外壳42内的通道而进行冷却。在此实例中，冷却流体可为在其通过外壳42时吸收来自外壳42的热能的冷水。以此方式，外壳42可吸收来自滤波器41的全部热能，同时维持相对低热能。使用此冷却方案，滤光器41可经受处于先前方法可经受的功率的一百倍的量值的显著高功率。
图9及10说明仅具有单个滤波器的光衰减系统，然而，可容易地添加多个滤波器以提供较高分辨率光衰减系统。可使用此技术实现约5000到1(或3.74光学密度)的较高衰减范围。
本文中应注意，在多滤波器系统中，滤波器中的一或多者可受益于与外壳接触以改进冷却。本文中还应注意，尽管气动致动器被描述为提供移动滤波器以与外壳接触的方法，所属领域的技术人员将容易地意识到，许多其它装置可用于导致滤波器移动以与外壳接触。
图11是描述包含单个滤波器的光衰减系统的操作的流程图100。在步骤101中，相对于发射光束调整滤波器位置以设置光衰减。在步骤102中，移动滤波器以与外壳接触，同时维持相对于发射光束的滤波器位置。在步骤103中，移动滤波器，使得其不与外壳接触。在步骤104中，相对于发射光束调整滤波器位置以改变光衰减。在步骤105中，移动滤波器以与外壳接触，同时维持相对于发射光束的滤波器位置。
图12是描述包含两个滤波器的光衰减系统的操作的流程图200。在步骤201中，相对于发射光束调整第一滤波器位置以设置第一滤波器光衰减。在步骤202中，相对于发射光束调整第二滤波器位置以设置第二滤波器光衰减。在步骤103中，移动第一滤波器以与外壳接触，同时维持相对于发射光束的第一滤波器位置。在步骤204中，移动第一滤波器以不与外壳接触。在步骤205中，相对于发射光束调整第一滤波器位置以改变第一滤波器光衰减。在步骤206中，相对于发射光束调整第二滤波器位置以改变第二滤波器光衰减。在步骤207中，移动第一滤波器以与外壳接触，同时维持相对于发射光束的第一滤波器位置。
尽管为指导目的在上文描述某些特定实施例，但本专利文件的教示具有一般适用性且不限于上文描述的特定实施例。因此，在不脱离在权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下可实践所描述实施例的各种特征的各种修改、调适及组合。