一种用于芯片暗场检测的折反射式物方远心光学显微镜物镜及显微成像系统的制作方法

本发明涉及光学显微镜物镜，更具体地说，涉及一种用于芯片暗场检测的折反射式物方远心光学显微镜物镜及显微成像系统。

背景技术：

1、在半导体制造过程中，芯片的质量控制至关重要。暗场检测是一种有效的缺陷检测方法，能够显现出明场检测难以察觉的微小缺陷。

2、显微镜在芯片暗场检测中有着广泛应用。例如，显微镜用于分析半导体晶圆表面的微小缺陷以及精密零部件的检测和质量控制。然而，这些应用对显微镜的工作距离和数值孔径提出了较高要求。长工作距离允许用户在不干扰样本的情况下进行操作，这对于某些需要在显微镜下进行处理或操作的实验尤为重要。

3、另一方面，高数值孔径能够提供更高的分辨率和更清晰的图像，对于观察和分析微小结构至关重要。因此，急需设计一种既具备长工作距离又具有大数值孔径的显微镜，能够显著提升这些领域的工作效率和结果准确性。

4、传统显微镜在光学性能、工作距离和数值孔径（na）之间存在权衡。通常，长工作距离显微镜会牺牲数值孔径，而高数值孔径显微镜则会牺牲工作距离。为了在保持高数值孔径的同时增加工作距离，现有技术提出了多种改进方案，但仍然存在一定的局限性。折反射式设计通过结合折射和反射元件，有效地增加了系统的数值孔径和工作距离，提高系统成像质量。物方远心设计能够保证在不同物距下，成像系统的放大倍率保持不变，从而减少视场畸变和焦距偏差。这种设计在高精度测量和检测中尤为重要，能够显著提高系统的测量准确性和成像一致性。

5、然而，现有的折反射式系统结构复杂，准精度要求高，导致整个系统的稳定性和成像质量受限。

6、前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于芯片暗场检测的折反射式物方远心光学显微镜物镜及显微成像系统，该折反射式物方远心光学显微镜物镜简化物镜制造难度并校正色差，具有高数值孔径，长工作距离，高分辨率，物方远心度高，畸变低的优点。

2、本发明提供一种用于芯片暗场检测的折反射式物方远心光学显微镜物镜，包括从物侧到像侧依次设置的物面、双胶合一体折反射结构、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜及光阑；所述双胶合一体折反射结构包括平凸透镜、月牙凹透镜、主反射面和次反射面，所述月牙凹透镜位于物侧的一面设有弧形凹槽，所述平凸透镜的弧形面胶合在所述弧形凹槽中形成双胶合透镜；所述主反射面镀在所述月牙凹透镜的像侧透射面上，并与月牙凹透镜的像侧透射面共面；所述次反射面镀在所述月牙凹透镜的物侧透射面，并与月牙凹透镜的物侧透射面以及平凸透镜的像侧面共面。

3、进一步地，所述用于芯片暗场检测的折反射式物方远心光学显微镜物镜和管镜之间放置有平行平板或转向棱镜。

4、进一步地，所述物面和所述双胶合一体折反射结构之间的空气间隔距离为6 mm-7mm，所述双胶合一体折反射结构和所述第一透镜之间的空气间隔距离为0.1 mm-8 mm，所述第一透镜和所述第二透镜之间的空气间隔距离为0.1 mm-8 mm，所述第二透镜和所述第三透镜之间的空气间隔距离为0.1 mm-8 mm，所述第三透镜和所述第四透镜之间的空气间隔距离为0.1 mm-8 mm，所述第四透镜和所述第五透镜之间的空气间隔距离为0.1 mm-8 mm，所述第五透镜和所述第六透镜之间的空气间隔距离为0.1 mm-8 mm，所述第六透镜和所述第七透镜之间的空气间隔距离为0.1 mm-8 mm，所述第七透镜和所述光阑之间的空气间隔距离为2 mm-3 mm。

5、本发明还提供一种显微成像系统，所述显微成像系统包括上述的用于芯片暗场检测的折反射式物方远心光学显微镜物镜。

6、进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜均为球面透镜；所述主反射面、次反射面和双胶合透镜均为非球面透镜；所述双胶合一体折反射结构中的主反射面为凹面，次反射面为凸面，所述双胶合透镜的物侧面为平面，所述平凸透镜和所述月牙凹透镜之间的双胶合面为凹面，所述双胶合透镜的像侧面为凹面，均采用偶次非球面；所述第一透镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凹面；所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面；所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凹面；所述第五透镜的物侧面为凸面，所述第五透镜的像侧面为凸面；所述第六透镜的物侧面为凹面，第六透镜的像侧面为凸面；所述第七透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面。

7、进一步地，所述双胶合一体折反射结构具有正光焦度，所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有正光焦度，所述第三透镜具有正光焦度，所述第四透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有正光焦度，所述第六透镜具有负光焦度，所述第七透镜具有正光焦度。

8、进一步地，所述显微成像系统的焦距为f，所述双胶合一体折反射结构、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的焦距依次为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8，其中1.2 < |f1/f| < 1.4，3 < |f2/f| <3.3，90 < |f3/f| < 110，5.2 < |f4/f| < 5.5，3.5 < |f5/f| < 3.8，3.7 < |f6/f| < 4，4.6 < |f7/f| < 4.9，7.8 < |f8/f| < 8.2。

9、进一步地，所述双胶合一体折反射结构的第一双胶合透镜、所述双胶合一体折反射结构的第二双胶合透镜、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的折射率依次为n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8、n9；所述双胶合一体折反射结构的第一双胶合透镜、所述双胶合一体折反射结构的第二双胶合透镜、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的阿贝数依次为v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7；其中，1.5 ≤ n1 ≤1.7；55 ≤ v1 ≤ 65；1.5 ≤ n2 ≤ 1.7；40 ≤ v2 ≤ 50；1.6 ≤ n3 ≤ 1.8；45 ≤ v3≤ 55；1.7 ≤ n4 ≤ 1.9；20 ≤ v4 ≤ 30；1.6 ≤ n5 ≤ 1.8；20 ≤ v5 ≤ 30；1.7 ≤n6 ≤ 1.9；20 ≤ v6 ≤ 30；1.4 ≤ n7 ≤ 1.6；60 ≤ v7 ≤ 70；1.6 ≤ n8 ≤ 1.8；25≤ v8 ≤ 35；1.6 ≤ n9 ≤ 1.8；55 ≤ v9 ≤ 65。

10、进一步地，所述显微成像系统的有效焦距为-3.5 mm，数值孔径na为0.72，工作距离为6 mm，使用2/3英寸ccd接收。

11、进一步地，所述显微成像系统的全视场为0.2 mm物高，工作波段为450nm-700nm。

12、本发明的用于芯片暗场检测的折反射式物方远心光学显微镜物镜，采用双胶合一体折反射结构，主反射面和次反射面直接镀在双胶合透镜上，简化物镜制造难度并校正色差；折反射式物镜结构同时提高数值孔径与工作距；使得本发明具有高数值孔径，长工作距离，高分辨率，物方远心度高，畸变低等优点。