專利名稱：光學(xué)元件的缺陷檢測方法和缺陷檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測疊積多個具有透光性的層而構(gòu)成的光學(xué)元件的缺陷的光學(xué)元件缺陷檢測方法和缺陷檢測裝置。
背景技術(shù)：
已在各種實際應(yīng)用中提供用激光檢測被檢查物缺陷的技術(shù)。第1已有技術(shù)的缺陷檢測方法，使激光從半導(dǎo)體晶圓的側(cè)面?zhèn)鲗?dǎo)至晶圓表面，并從被檢查物的上方檢測反射光。在檢測出來自被檢查物的反射光時，區(qū)別異物反射的反射光和正常保護膜等反射的反射光。通過使用偏振板，能僅檢測出異物反射的光。在這種技術(shù)中，利用異物的反射光偏振分量的特性，判斷是否為異物(例如參考日本國專利公開平1-41922號公報)。
第2已有技術(shù)的缺陷檢測方法將激光導(dǎo)入透明襯底，使激光在透明襯底內(nèi)全反射，并由光檢測器將透明襯底內(nèi)不均勻點不能滿足全反射條件時泄漏的光當作缺陷點檢測出。這種技術(shù)在光檢測器與透明襯底之間配置偏振板，利用偏振板去除從光學(xué)元件漏出的光，并去除殘余的光，從而檢測出缺陷(例如參考日本國專利公開平11-190699號公報)。
利用前述那樣的導(dǎo)光方式對疊層型光學(xué)元件檢測缺陷時，在疊層型光學(xué)元件的表面上將該缺陷當作亮點觀測。疊層型光學(xué)元件是指多個疊積具有相互不同的光學(xué)特性的厚度幾微米至幾十微米的光學(xué)膜而構(gòu)成的元件，疊層型光學(xué)元件由疊層的膜和疊積的層數(shù)控制疊層型光學(xué)元件總體光學(xué)特性。疊層型光學(xué)元件表面上出現(xiàn)的亮點起因于傳導(dǎo)檢查光的層中某些散射因素，其主要區(qū)別則是存在2種起因于散射因素的亮點。一種亮點是對疊層型光學(xué)元件可認為缺陷的散射因素產(chǎn)生的散射亮點(下文有時稱為“缺陷亮點”)，另一種亮點是對疊層型光學(xué)元件不是妨礙其功能的缺陷的散射因素產(chǎn)生的散射亮點(下文有時稱為“偽亮點”)。
疊層型光學(xué)元件的組成越復(fù)雜，產(chǎn)生這些散射亮點的因素越多。尤其是偽亮點，還包含起因于不妨礙被檢查物的功能的微小缺陷的亮點。即便是這種微小缺陷，其散射光的亮度(即偽亮點的亮度)與缺陷亮點的亮度也無大差別。換句話說，缺陷的大小與散射光的亮度不成正比。因此，存在僅檢測出散射光的亮度也不能區(qū)別缺陷亮點和偽亮點的問題。
上述第1和第2已有技術(shù)中，揭示了具有使光在被檢查體的內(nèi)部傳導(dǎo)以檢測出缺陷的單元的技術(shù)，又揭示了通過偏振元件觀察受觀測的散射亮點、從而去除來自散射亮點的散射光以外的光的技術(shù)。這種已有技術(shù)存在不能判別散射亮點是缺陷亮點還是偽亮點的問題。因此，第1和第2已有技術(shù)中，有可能將包含原本不應(yīng)判斷為缺陷的偽缺陷的疊層型光學(xué)元件，也錯誤識別為具有缺陷。因此采用第1和第2的已有技術(shù)，則疊層型光學(xué)元件存在缺陷檢測精度差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能高精度檢測疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷的光學(xué)元件缺陷檢測方法和缺陷檢測裝置。
本發(fā)明的光學(xué)元件缺陷檢測方法，檢測疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷，包含使檢測用的光從光學(xué)元件的一端面部入射的入射步驟；以相互不同的多個觀察角度，檢測出從光學(xué)元件的疊層方向的一表面出射的光的光強度的檢測步驟；對檢測出的各觀察角度的光強度進行比較的比較步驟；以及根據(jù)所述比較步驟的比較結(jié)果和預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，判斷缺陷的正當性的判斷步驟。
按照本發(fā)明，以相互不同的觀察角度檢測出光強度，對檢測出的各觀察角度的光強度進行比較，并根據(jù)該比較結(jié)果和預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性。疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件中，作為檢測用的光發(fā)生散射的缺陷，有不妨礙光學(xué)元件功能但使檢測用的光散射的偽缺陷和異物或氣泡等妨礙光學(xué)元件功能并使檢測用的光散射的真缺陷。這些缺陷的散射光具有光強度因觀察角度而不同的特性。因此，本發(fā)明通過以相互不同的多個觀察角度檢測出光強度，對檢測出的各觀察角度的光強度作比較，能判斷缺陷的散射光的特性。預(yù)先規(guī)定缺陷的觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系。因此，可根據(jù)前述相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性，能判斷是偽缺陷還是真缺陷。因此，能嚴格判別是真缺陷還是偽缺陷。
根據(jù)本發(fā)明，由于以相互不同的多個觀察角度檢測出光強度，而且預(yù)先規(guī)定缺陷的觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，可根據(jù)此相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性，即判斷是偽缺陷還是真缺陷。因此，能嚴格判別是真缺陷還是偽缺陷。由此，能去除檢測出真缺陷的光學(xué)元件，所以能使生產(chǎn)率提高。
又，本發(fā)明的所述檢測步驟中，使用至少一種光檢測單元。
按照本發(fā)明，所述檢測步驟中，用至少一種光檢測單元以多個觀察角度進行檢測，因而能判斷缺陷的正當性。
根據(jù)本發(fā)明，所述檢測步驟中，用至少一種光檢測單元以多個觀察角度進行檢測，因而能判斷缺陷的正當性。
又，本發(fā)明的所述檢測步驟中的多個觀察角度包含對所述一表面形成大致法線方向的第1角度和對所述一表面形成銳角的第2角度。
按照本發(fā)明，所述檢測步驟中的多個觀察角度包含對所述一表面形成大致法線方向的第1角度和對所述一表面形成銳角的第2角度，因而能加大檢測出的光強度的差異。
根據(jù)本發(fā)明，能加大檢測出的光強度的差異。因此，可提高缺陷正當性的判斷精度。
又，本發(fā)明的所述檢測步驟中，包含通過導(dǎo)光單元使應(yīng)以多個觀察角度檢測出的出射光折射到特定檢測位置的階段。
按照本發(fā)明，所述檢測步驟中，包含通過導(dǎo)光單元使應(yīng)以多個觀察角度檢測出的出射光折射到特定檢測位置的階段，因而能使檢測位置的數(shù)量少于觀察角度的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明，能使檢測位置的數(shù)量少于觀察角度的數(shù)量。由此，能簡便地實現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明的光學(xué)元件缺陷檢測方法，檢測疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷，包含使檢測用的光從光學(xué)元件的一端面部入射的入射步驟；以預(yù)定的觀察角度，檢測出從光學(xué)元件的疊層方向的一表面出射的光的光強度的檢測步驟；以及根據(jù)預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系和所述檢測步驟中檢測出的光強度，判斷有無缺陷的判斷步驟。
按照本發(fā)明，以預(yù)定的觀察角度檢測出光強度，并根據(jù)預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的關(guān)系判斷有無缺陷。如上所述，偽缺陷和真缺陷的散射光具有光強度因觀察角度而不同的特性，因而本發(fā)明這樣通過以預(yù)定的觀察角度檢測出光強度，對檢測出的各觀察角度的光強度作比較，能判斷缺陷的散射光的特性。由于預(yù)先規(guī)定缺陷的觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，可根據(jù)此相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性，即判斷是偽缺陷還是真缺陷。
根據(jù)本發(fā)明，由于預(yù)先規(guī)定缺陷的觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，可根據(jù)此相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性，即判斷是偽缺陷還是真缺陷。因此，能嚴格判別是真缺陷還是偽缺陷。
又，本發(fā)明的所述入射步驟中，使檢測用的光入射成在光學(xué)元件的預(yù)定位置上檢測用的光的光強度大致相同。
按照本發(fā)明，所述入射步驟中，使檢測用的光入射成在光學(xué)元件的預(yù)定位置上檢測用的光的光強度大致相同。檢測用的光隨著在光學(xué)元件內(nèi)傳導(dǎo)而衰減，但由于控制檢測用的光的光強度，能使檢測用的光的光強度在預(yù)定位置大致相同。
根據(jù)本發(fā)明，能使檢測用的光的光強度在預(yù)定位置大致相同。由此，能防止檢測用的光的光強度使缺陷從光學(xué)元件出射的光不希望地衰減，并且可根據(jù)上述相關(guān)關(guān)系可靠地判斷缺陷的正當性。
又，本發(fā)明的所述檢測步驟中，將觀察角度規(guī)定為對所述一表面形成小于等于30度。
按照本發(fā)明，通過所述檢測步驟中將觀察角度規(guī)定為對所述一表面形成小于等于30度，能較可靠地判斷基于所述相關(guān)關(guān)系的正當性。
根據(jù)本發(fā)明，通過所述檢測步驟中將觀察角度規(guī)定為對所述一表面形成小于等于30度，能較可靠地判斷基于所述相關(guān)關(guān)系的正當性。
本發(fā)明的所述入射步驟中，將檢測用的光的偏振狀態(tài)取為大致平行于光學(xué)元件疊層方向的線偏振，并進行入射。
按照本發(fā)明，所述入射步驟中，將檢測用的光的偏振狀態(tài)取為大致平行于光學(xué)元件疊層方向的線偏振并進行入射，從而即使檢測用的光由于光學(xué)元件的散射因素而散射，散射方向也能與疊層方向大致平行。由此，能防止檢測用的光不希望地擴散而衰減。
根據(jù)本發(fā)明，能防止檢測用的光不希望地擴散而衰減。因此，能使檢測用的光有效地在光學(xué)元件內(nèi)傳導(dǎo)。
本發(fā)明的光學(xué)元件缺陷檢測裝置，檢測疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷，包含使檢測用的光從光學(xué)元件的一端面部入射的入射單元；以相互不同的多個觀察角度，檢測出從光學(xué)元件的疊層方向的一表面出射的光的光強度的光檢測單元；對檢測出的各觀察角度的光強度進行比較的比較單元；以及根據(jù)所述比較單元的比較結(jié)果和預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，判斷缺陷的正當性的判斷單元。
按照本發(fā)明，光檢測單元以相互不同的觀察角度檢測出光強度，比較單元對檢測出的各觀察角度的光強度進行比較。根據(jù)比較單元的比較結(jié)果，判斷單元根據(jù)預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，判斷缺陷的正當性。疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件中，作為檢測用的光發(fā)生散射的缺陷，有不妨礙光學(xué)元件功能但使檢測用的光散射的偽缺陷和異物或氣泡等妨礙光學(xué)元件功能并使檢測用的光散射的真缺陷。這些缺陷的散射光具有光強度由于觀察角度而不同的特性。因此，本發(fā)明這樣通過以相互不同的多個觀察角度檢測出光強度，對檢測出的各觀察角度的光強度作比較，能判斷缺陷的散射光的特性。由于預(yù)先規(guī)定缺陷的觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，可根據(jù)此相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性，即判斷是偽缺陷還是真缺陷。
根據(jù)本發(fā)明，由于預(yù)先規(guī)定缺陷的觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，可根據(jù)此相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性，即判斷是偽缺陷還是真缺陷。因此，能嚴格判別是真缺陷還是偽缺陷。由此，能去除檢測出真缺陷的光學(xué)元件，所以使生產(chǎn)率提高。
又，本發(fā)明中至少使用一種光檢測單元。
按照本發(fā)明，因至少使用一種光檢測單元，所以對于多個觀察角度的每一個觀察角度也可以用對應(yīng)的多個光檢測單元檢測光強度，也可以使一個光檢測單元改變位置、用多個觀察角度檢測光強度。
根據(jù)本發(fā)明，通過至少使用一種光檢測單元，能在合適的狀態(tài)用多個觀察角度檢測光強度，判斷缺陷的正當性。
又，本發(fā)明的所述光檢測單元中的多個觀察角度，包含對所述一表面形成大致法線方向的第1角度和對所述一表面形成銳角的第2角度。
按照本發(fā)明，所述光檢測單元中的多個觀察角度包含對所述一表面形成大致法線方向的第1角度和對所述一表面形成銳角的第2角度，因而能加大檢測出的光強度的差異。
根據(jù)本發(fā)明，能加大檢測出的光強度的差異。因此，可提高缺陷正當性的判斷精度。
本發(fā)明中還包含導(dǎo)光單元，并且通過所述導(dǎo)光單元，將應(yīng)以多個觀察角度檢測出的出射光折射到特定位置。
按照本發(fā)明，通過導(dǎo)光單元將應(yīng)以多個觀察角度檢測出的出射光折射到特定位置，因而能使檢測位置的數(shù)量少于觀察角度的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明，能使檢測位置的數(shù)量少于觀察角度的數(shù)量。由此，能簡化光檢測單元的結(jié)構(gòu)，用簡便的裝置實現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明的光學(xué)元件缺陷檢測裝置，檢測疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷，包含使檢測用的光從光學(xué)元件的一端面部入射的入射單元以預(yù)定的觀察角度，檢測出從光學(xué)元件的疊層方向的一表面出射的光的光強度的光檢測單元；以及根據(jù)預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系和所述光檢測單元中檢測出的光強度，判斷有無缺陷的判斷單元。
按照本發(fā)明，光檢測單元以預(yù)定的觀察角度檢測出光強度，判斷單元根據(jù)預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系和檢測出的光強度判斷有無缺陷。如上文所述，偽缺陷和真缺陷的散射光具有光強度因觀察角度而不同的特性，所以本發(fā)明這樣通過以預(yù)定的觀察角度檢測出光強度，對檢測出的各觀察角度的光強度作比較，能判斷缺陷的散射光的特性。由于預(yù)先規(guī)定缺陷的觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，可根據(jù)此相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性，即判斷是偽缺陷還是真缺陷。
根據(jù)本發(fā)明，由于預(yù)先規(guī)定缺陷的觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，可根據(jù)此相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性，即判斷是偽缺陷還是真缺陷。因此，能嚴格判別是真缺陷還是偽缺陷。
又，本發(fā)明的所述入射單元使檢測用的光入射成在光學(xué)元件的預(yù)定位置上檢測用的光的光強度大致相同。
按照本發(fā)明，入射單元使檢測用的光入射成在光學(xué)元件的預(yù)定位置上檢測用的光的光強度大致相同。檢測用的光隨著在光學(xué)元件內(nèi)進行而衰減，但由于控制檢測用的光的光強度，能使檢測用的光的光強度在預(yù)定的位置大致相同。
根據(jù)本發(fā)明，能使檢測用的光的光強度在預(yù)定位置大致相同。由此，能防止檢測用的光的光強度使缺陷從光學(xué)元件出射的光不希望地衰減。因此根據(jù)上述相關(guān)關(guān)系，可靠地判斷缺陷的正當性。
又，本發(fā)明的所述光檢測單元將觀察角度規(guī)定為對所述一表面形成小于等于30度。
按照本發(fā)明，光檢測單元中將觀察角度規(guī)定為對所述一表面形成小于等于30度，觀察角度小于等于30度，則能進一步明確偽缺陷與真缺陷的光強度差。
根據(jù)本發(fā)明，在光檢測單元中，將觀察角度規(guī)定為對所述一表面形成小于等于30度。能進一步明確偽缺陷與真缺陷的光強度差，因而能較可靠地判斷基于所述相關(guān)關(guān)系的正當性。
本發(fā)明的所述入射單元中，將檢測用的光的偏振狀態(tài)取為大致平行于光學(xué)元件疊層方向的線偏振，并進行入射。
按照本發(fā)明，入射單元將檢測用的光的偏振狀態(tài)取為大致平行于光學(xué)元件疊層方向的線偏振并進行入射，從而即使檢測用的光由于光學(xué)元件的散射因素而散射，散射方向也能與疊層方向大致平行。由此，能防止檢測用的光不希望地擴散而衰減。
根據(jù)本發(fā)明，能防止檢測用的光在疊層方向交叉的方向不希望地擴散而衰減。因此，能使檢測用的光有效地在光學(xué)元件內(nèi)傳導(dǎo)。


從下面記述的詳細說明和附圖能進一步明確本發(fā)明的目的、特色和優(yōu)點。
圖1是示出本發(fā)明實施方式1的光元件缺陷檢測裝置1的立體圖。
圖2是示出一例觀察角度與亮點強度的關(guān)系的曲線圖。
圖3是示出光元件6的缺陷檢測方法的流程圖。
圖4是示出本發(fā)明實施方式2的光元件缺陷檢測裝置20的立體圖。
圖5是示出本發(fā)明實施方式3的光元件缺陷檢測裝置30的立體圖。
圖6是示出一例離開入射端面的距離與光強度的關(guān)系的曲線圖。
圖7是示出本發(fā)明實施方式4的光元件缺陷檢測裝置40的立體圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖詳細說明本發(fā)明的較佳實施方式。
下面，邊參照附圖、邊說明多種實施本發(fā)明用的方式。各實施方式中，有時對與前面的實施方式說明的事項對應(yīng)的部分標注相同的參考標號，省略重復(fù)說明。僅說明部分組成時，設(shè)組成的其它部分與先行說明的方式相同。不僅可組合各實施方式中具體說明的部分，而且可對各實施方式作局部組合，只要組合可行。
實施方式1圖1是示出本發(fā)明實施方式1的光學(xué)元件缺陷檢測裝置1的立體圖。光學(xué)元件缺陷檢測裝置(下文有時簡稱為“缺陷檢測裝置”)1的組成部分包含入射部2、光檢測器3、比較部4以及判斷部5。缺陷檢測裝置1是檢測出疊積多個具有透光性的層(圖1中是4層，但不限制于4層)而構(gòu)成的疊層型光學(xué)元件(下文有時稱為“光學(xué)元件”)6的缺陷并判斷缺陷的正當性的裝置。圖1中，為了容易理解，示出減少疊層數(shù)的光學(xué)元件6。
疊積具有不同光學(xué)特性的厚度幾微米至幾十微米的光學(xué)膜，構(gòu)成光學(xué)元件6。光學(xué)元件6利用所疊積的膜和疊積的層數(shù)，控制整個光學(xué)元件6的光學(xué)特性。
入射部2使檢測用的光7從光學(xué)元件6的一個端面部6a入射。光學(xué)元件6的端面是與疊層方向交叉的方向的外周面。入射部2的組成部分包含出射650nm波長的激光的激光源8和使激光匯聚的聚光透鏡9。由例如半導(dǎo)體激光器實現(xiàn)激光源8。聚光透鏡9將來自激光源8的激光匯聚到光學(xué)元件6的一個端面6a，使來自激光源8的檢測用的光7入射。利用聚光透鏡9，可將檢測用的光7匯聚成點狀，也可將其匯聚成線狀。
將由聚光透鏡9匯聚成光點直徑約20微米的激光導(dǎo)入到厚度約200微米且具有8層的疊層結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件6時，可使激光在光學(xué)元件6中所選擇的至少1個層傳導(dǎo)。
設(shè)光學(xué)元件6中導(dǎo)光的層的光衰減系數(shù)為α，亮點10至光的入射端面的距離為x，入射到光學(xué)元件6前的激光功率為P，亮點位置上的傳導(dǎo)光強度為I，則下面的式(1)成立。
I＝P·exp[-α·x]……(1)根據(jù)式(1)，能計算出使用入射前激光功率P為約1mW的激光時的從亮點10到光的入射端面為止的距離x。在激光功率P為1mW，衰減系數(shù)α為0.2(cm-1)，且檢測中需要的傳導(dǎo)光強度I為2.5μW的情況下，可檢查光學(xué)元件6的從入射端面到30cm處的區(qū)域。本實施方式中，將激光功率P設(shè)定為約1mW。
激光的匯聚光點形狀，往偏振方向的垂直方向擴展，因此為了便于使激光按疊層方向聚光，期望作為具有偏振方向?qū)鈱W(xué)元件6在法線方向平行的偏振面的線偏振光進行入射。因此，使在1個層上聚光時，能更有效地使激光入射。
入射部2使激光導(dǎo)入構(gòu)成光學(xué)元件6的至少1個層，并且在層中傳導(dǎo)。傳導(dǎo)光由于在光學(xué)元件6中傳導(dǎo)，逐漸衰減，但是層中存在異物、氣泡或折射率等不均勻的點等時，傳導(dǎo)光被散射。散射后的散射光出射到光學(xué)元件6的表面和背面。根據(jù)這種散射光，在光學(xué)元件6的表面上呈現(xiàn)亮點10。該亮點10起因于傳導(dǎo)檢測用的光7的層中的散射因素。因此，沒有檢測用的光7不傳導(dǎo)的層和光學(xué)元件6的表面、背面的塵埃和傷痕等的影響。
光檢測器3是光檢測單元，以相互不同的多個觀察角度(本實施方式中為2個觀察角度θ1、θ2)檢測出從光學(xué)元件6的疊層方向的一個表面6b出射的光的光強度。本實施方式中，使用2個光檢測器3a、3b，在2個觀察角度θ1、θ2觀察因散射而出現(xiàn)在光學(xué)元件6的表面的亮點10。一光檢測器3a、即第1光檢測器3a相對于光學(xué)元件6的表面和光學(xué)元件6中傳導(dǎo)光線雙方，將觀察角度θ1配置在75度的方向。另一光檢測器3b、即第2光檢測器3b相對于光學(xué)元件6的表面和光學(xué)元件6中傳導(dǎo)光線雙方，將觀察角度θ2配置在15度的方向。根據(jù)這些第1和第2光檢測器3a、3b，從不同的2個觀察角度θ1、θ2，檢測出亮點10的光強度。各光檢測器3a、3b將檢測出的基于各觀察角度θ1、θ2的光強度的信息供給比較部4。由例如感光元件和電荷耦合元件(Charge CoupledDevice，簡稱為CCD)實現(xiàn)各檢測器3a、3b。
比較部4對檢測出的各觀察角度θ1、θ2的光強度進行比較。本實施方式中，比較部4利用上述2個光檢測器3a、3b檢測出的1個亮點10的像，比較該2個像的亮度。比較部4將基于該比較結(jié)果的信息供給判斷部5。由例如微計算機等處理電路實現(xiàn)比較部4。
判斷部5根據(jù)比較部4的比較結(jié)果、預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，判斷缺陷的正當性。如果第1光檢測器3a的像比第2光檢測器3b的像亮，判斷部5判斷為該散射亮點10是偽亮點。反之，如果第2光檢測器3b的像比第1光檢測器3a的像亮，判斷部5判斷為該散射亮點10是缺陷亮點。判斷部5將表示判斷結(jié)果的信息供給通知單元、例如顯示單元或發(fā)聲單元，通知基于缺陷正當性的信息。判斷部5由例如微計算機等處理電路實現(xiàn)。
圖2是示出一例觀察角度與亮點強度的關(guān)系的曲線圖。曲線的橫軸表示觀察角度，曲線的縱軸表示亮點強度。亮點強度是亮點10的光強度。判斷部5根據(jù)觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系(本實施方式中根據(jù)圖2所示的曲線)判斷缺陷的正當性。圖2所示的曲線是根據(jù)本案申請人的實驗發(fā)現(xiàn)的缺陷亮點和偽亮點的散射特性。此曲線示出將觀察角度取為對傳導(dǎo)光線的光學(xué)元件6的表面的角度θ時，缺陷亮點和偽亮點的亮點強度與觀察角度θ的關(guān)系。
以對光學(xué)元件6使用檢測用的光7的導(dǎo)光方式進行缺陷檢測時，在光學(xué)元件6的表面上將缺陷當作亮點10觀測。光學(xué)元件6的表面上出現(xiàn)的亮點10起因于對檢查光進行傳導(dǎo)的層中的某些散射因素，但本情況下存在2種亮點10，即缺陷亮點和偽亮點。缺陷亮點是對光學(xué)元件6可認為缺陷的真缺陷發(fā)生的散射亮點10。偽亮點是對光學(xué)元件6可認為不妨礙其功能的缺陷的偽缺陷發(fā)生的散射亮點。
圖2中，用“○”和“×”畫出的點示出缺陷亮點的亮點10的亮點強度與觀察角度θ的關(guān)系，用“△”和“□”畫出的點示出偽亮點的亮點10的亮點強度與觀察角度θ的關(guān)系。缺陷亮點(○、×)隨著觀察角度θ減小而變亮。換句話說，缺陷亮點具有相對于觀察角度θ右上角下降的亮點強度特性。如圖2所示，相對于來自從10度方向檢測出的亮點10的散射光亮點強度1.0，通過靠近法線方向約30度，使該亮點強度變成約0.5，成為其1半以下。進一步靠近法線方向，則其亮點強度降低到約0.2。
偽亮點(△、□)隨著觀察角度θ加大而亮度變亮。換句話說，偽亮點具有相對于觀察角度θ右上角升高的亮點強度特性。如圖2所示，相對于來自從80度檢測出的亮點10的散射光亮點強度1.0，往元件平面方傾斜約20度并且將觀察角度θ取為約60度時，亮點10的亮點強度降低到約0.3。這樣，對缺陷亮點和偽亮點都從靠近光學(xué)元件6的一表面的角度、例如在15度看時、從靠近來自一表面的法線的角度、例如在75度看時、其亮點強度相對于觀察最亮的亮點10時的亮點強度變化達3分之1以下。
如上文所說明，將觀察角度θ1例如設(shè)定為75度時，能容易地發(fā)現(xiàn)缺陷亮點與偽亮點的亮度強度差異和光強度大小關(guān)系。將觀察角度θ2例如設(shè)定為15度時，能容易地發(fā)現(xiàn)缺陷亮點與偽亮點的亮度強度差異和光強度大小關(guān)系。這樣，本申請人將亮點10以起因于散射因素的方式分為偽亮點和缺陷亮點后，靠專心努力發(fā)現(xiàn)上述相關(guān)關(guān)系。即，缺陷亮點具有右上角相對于觀察角度θ下降的亮度強度特性，偽亮點具有右上角相對于觀察角度θ升高的亮度強度特性。所述判斷部5根據(jù)這種相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性。
圖3是示出光學(xué)元件6的缺陷檢測方法的流程圖。在步驟a 0將光學(xué)元件6配置到預(yù)定的位置后，進至步驟a1。步驟a1是使檢測用的光7從一端面入射的入射步驟。由入射部2使檢測用的光7入射到構(gòu)成光學(xué)元件6的層中預(yù)定的1層后，轉(zhuǎn)移到步驟a 2。
步驟a2是以相互不同的觀察角度θ1、θ2檢測出光學(xué)元件6的疊層方向的一表面6b出射的光的光強度的檢測步驟。在步驟a2中，用第1光檢測器3a以75度觀察角度檢測出散射光的光強度，用第2光檢測器3b以15度觀察角度檢測出散射光的光強度后，轉(zhuǎn)移到步驟a3。
步驟a3是比較檢測出的各觀察角度θ1、θ2的光強度的比較步驟。在步驟a3中，由比較部4對光學(xué)元件6的相同位置的各光檢測器3a、3b檢測出的散射光的光強度的大小關(guān)系進行比較后，轉(zhuǎn)移到步驟a4。
步驟a4是根據(jù)比較部4的比較結(jié)果、預(yù)定的缺陷觀察角度θ與光強度的相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性的判斷步驟。在步驟a4中，判斷部5根據(jù)所觀察的亮點10的亮度之差以及缺陷亮度和偽亮點的傾斜特性、判別缺陷亮點和偽亮點后，轉(zhuǎn)移到步驟a5。具體而言，根據(jù)圖2所示的曲線，如果第2光檢測器3b從15度觀察角度觀察的亮點10比第1光檢測器3a從75度觀察角度觀察的亮點10亮，則將該亮點10判斷為缺陷亮點；反之，從75度觀察角度觀察的亮點10比從15度觀察角度觀察的亮點10亮，則判斷為偽亮點。在步驟a5結(jié)束從步驟a0開始的一系列檢測步驟。利用這樣的檢測步驟檢測出缺陷，并判斷該缺陷的正當性。
至此，如已說明的那樣，根據(jù)本實施方式的光學(xué)元件6的缺陷檢測裝置1，通過以相互不同的2個觀察角度θ1、θ2檢測出光強度，并比較檢測出的各觀察角度θ1、θ2的光強度，能判斷缺陷的散射光的性質(zhì)。由于預(yù)先已知缺陷觀察角度與光強度的關(guān)系(如圖2所示)，可根據(jù)此相關(guān)關(guān)系判斷缺陷的正當性，即判斷是偽缺陷還是真缺陷。因此，能嚴格判別缺陷是真缺陷還是偽缺陷。
又，本實施方式中，光檢測器3的2個觀察角度θ1、θ2是對所述一表面部6b為大致法線方向的75度和對一表面部6b為較小的銳角的15度，因而如圖2的曲線圖所示，能使對1個亮點10的角度依賴性大，并加大檢測的光強度的差異。
又，本實施方式中，由入射部2將檢測用的光7的偏振狀態(tài)取為大致平行于光學(xué)元件6的疊層方向的線偏振并進行入射，因而即使檢測用的光7由于光學(xué)元件的散射因素而散射，也能使散射的方向為大致平行于疊層方向。由此，能防止檢測用的光7不希望地擴散而衰減。因此，能使檢測用的光7在光學(xué)元件6內(nèi)有效地傳導(dǎo)。
又，本實施方式中，固定用2個光檢測器3a、3b檢測出缺陷，但不限于此，也可構(gòu)成例如使視場小的光檢測器3或以積分方式檢測出光強度的光檢測器3作角度位移，從多個觀察角度檢測出光強度。這時，可減少光檢測器數(shù)量，謀求降低缺陷檢測裝置的制作成本。
實施方式2圖4是示出本發(fā)明實施方式2的光學(xué)元件6的缺陷檢測裝置20的立體圖。圖4中，為了容易理解，示出減少疊層數(shù)的光學(xué)元件6。上述實施方式1用2個光檢測器3a、3b分別從2個觀察角度θ1、θ2檢測出亮點10的光強度，但本實施方式的缺陷檢測裝置1在通過從1個觀察角度θ檢測出亮點10進行缺陷檢測裝置20的簡化方面具有特征。
本實施方式的缺陷檢測裝置20，其組成部分還包含棱鏡21。棱鏡21是導(dǎo)光單元，通過棱鏡21將應(yīng)以多個觀察角度檢測出的出射光折射到特定的檢測位置。棱鏡21具有45度的傾斜角，并配置在亮點10附近。通過這樣配置，能反射來自亮點10的出射光，將其引導(dǎo)到作為特定檢測位置的一個光檢測器3。
將光檢測器3相對于導(dǎo)光線和光學(xué)元件6的一表面，配置在75度的位置。通過這樣配置，光檢測器3從75度的角度檢測出光學(xué)元件6上的亮點10。同時，相對于棱鏡21的表面，從30度的角度檢測出映在棱鏡21上的亮點10的像，這等同于相對于光學(xué)元件6從15度的角度進行觀察。即，本實施方式可用1個光檢測器3觀測上述實施方式1的缺陷檢測裝置1中用第1和第2光檢測器3a、3b觀測的像。
將光檢測器3構(gòu)成具有可觀測2種散射光的視場范圍。光檢測器3能獲取2種散射光作為視頻數(shù)據(jù)，并根據(jù)CCD的計數(shù)對光強度作比較。
這里，映在棱鏡21上的亮點10與相對于光學(xué)元件6的一表面從15度的角度觀測的亮點10相同，因而如果映在棱鏡21的亮點10比光學(xué)元件6的一表面上的亮點10亮，可判別該亮點10是缺陷亮點。反之，光學(xué)元件6的一表面上的亮點10比映在棱鏡21上的亮點10亮，則能判別該亮點10是偽亮點。
至此，如已說明的那樣，根據(jù)本實施方式的缺陷檢測裝置20，通過棱鏡21將應(yīng)以2個觀察角度檢測出的出射光折射到特定的檢測位置，因而能使檢測位置的數(shù)量少于觀察角度的數(shù)量。由此，能減少光檢測器3的數(shù)量，可簡化缺陷檢測裝置1的組成。
實施方式3圖5是示出本發(fā)明實施方式3的光學(xué)元件缺陷檢測裝置30的立體圖。圖5中，為了容易理解，示出減少疊層數(shù)的光學(xué)元件6。本實施方式的缺陷檢測裝置30構(gòu)成從上述實施方式1和實施方式2去除比較部4，并且組成部分包含控制入射部2的出射光量的激光功率控制裝置31。
光檢測器3以預(yù)定的1個觀察角度θ檢測出從光學(xué)元件6的疊層方向的一表面部6b出射的光的光強度，并將基于檢測出的光強度的信息供給判斷部5。判斷部5根據(jù)預(yù)定的缺陷觀察角度θ與光強度的相關(guān)關(guān)系和光檢測器3檢測出的光強度，判斷有無缺陷。
激光功率控制裝置31控制入射部2，以入射檢測用的光7，使光學(xué)元件6的預(yù)定位置上檢測用的光7的光強度大致相同。激光功率控制裝置31是以使亮點10位置上的傳導(dǎo)光的光強度總相同為目的的裝置。激光功率控制裝置31為了總使傳導(dǎo)光強度I恒定，控制入射光強度P0和P1，使采用上述式(1)時，距離x0上的傳導(dǎo)光強度I0＝P0·exp[-α·x0]與距離x1上的傳導(dǎo)光強度I1＝P1·exp[-α·x1]相等。
例如，使激光入射時的激光功率為1mW的激光入射到光學(xué)元件6中進行傳導(dǎo)的層的衰減系數(shù)α＝0.5(cm-1)的光學(xué)元件6時，傳導(dǎo)離開光學(xué)元件6的端面5cm距離的光的強度I0為0.082mW，同樣傳導(dǎo)離開光學(xué)元件6的端面10cm距離的光的強度I1為0.067mW。與5cm距離時相比，傳導(dǎo)10cm距離時傳導(dǎo)的光的強度為前者的0.82倍。即，傳導(dǎo)5cm的點上，為了做到與傳導(dǎo)10cm的點光強度相同，可利用激光功率控制裝置31進行控制，使入射的激光功率為0.82倍(0.82mW)。
亮點位置上的傳導(dǎo)光強度恒定的情況下，從斜方向測量來自亮點10的散射光時，如圖2所示，可在偽亮點與缺陷亮點之間測量明確的亮度差，所以能對來自偽亮點和缺陷亮點的散射光的亮度設(shè)定閾值。因此，利用配置在亮點10的斜方向的光檢測器3測量亮點10的散射光的亮度，并判斷該亮度是否超過設(shè)定的閾值，從而可判別亮點10。
至此，如已說明的那樣，根據(jù)本實施方式的缺陷檢測裝置30，光檢測器3以預(yù)定的觀察角度θ檢測出光強度，判斷部5根據(jù)預(yù)定的缺陷觀察角度θ與光強度的相關(guān)關(guān)系和檢測出的光強度判斷有無缺陷。如上文所述，偽缺陷和真缺陷的散射光具有光強度因觀察角度θ而不同的特性。因此，本實施方式這樣通過以預(yù)定的觀察角度檢測出光強度，能判斷缺陷的散射光的特性。由于預(yù)先規(guī)定缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系(例如圖2所示)，根據(jù)此關(guān)系能判斷缺陷的正當性，即判斷時偽缺陷還是真缺陷。因此，能嚴格判別缺陷時真缺陷還是偽缺陷。
又，本實施方式中，入射部2利用激光功率控制裝置31使檢測用的光7入射成在光學(xué)元件6的預(yù)定位置上檢測用的光7的光強度大致相同。檢測用的光7隨著在光學(xué)元件6內(nèi)傳導(dǎo)而衰減，但由于控制檢測用的光7的光強度，能在預(yù)定位置上使檢測用的光7的光強度大致相同。由此，能防止因檢測用的光7的光強度而使缺陷從光學(xué)元件6出射的光的光強度不希望地衰減，并可根據(jù)所述相關(guān)關(guān)系可靠地判斷缺陷的正當性。
通過這樣從1個觀察角度觀察亮點10，簡化裝置和方法，僅測量散射光的光強度，不比較光強度就能判別亮點10。
所述實施方式3中，為了從1個觀察角度θ觀察亮點10，利用激光功率控制裝置31控制來自激光源8的出射光量，但不限于這種組成，也可構(gòu)成例如通過控制光檢測器3的增益達到同樣的效果。圖6是示出一例離開入射端面的距離與光強度的關(guān)系的曲線圖。曲線的橫軸表示離開入射端面的距離，曲線的橫軸表示光強度。根據(jù)式(1)，如圖6所示，傳導(dǎo)光的強度隨離開入射端面的距離而按指數(shù)函數(shù)減小。
例如，將亮點10的可檢測傳導(dǎo)光強度取為2.5μW時，如果激光功率P為1mW，衰減系數(shù)α為0.2(cm-1)，則可檢測的極限為離開端面30cm。換句話說，對30cm以內(nèi)的區(qū)域，傳導(dǎo)光的強度具有足夠大的值，用于使亮點10顯現(xiàn)，所以可利用增益控制校正亮點強度。然而，對超過30cm的區(qū)域而言，由于沒有亮點10在該位置顯現(xiàn)所需的光強度，即使利用光檢測器3的增益控制使檢測出的光強度放大，也不能檢測出亮點10。因此，光學(xué)部件在預(yù)定的尺寸(例如為30cm)以內(nèi)時，可通過控制光檢測器3的增益，用1個光檢測器3判斷缺陷的正當性。
實施方式4圖7是示出本發(fā)明實施方式4的光學(xué)元件缺陷檢測裝置40的立體圖。圖7中，為了容易理解，示出減少疊層數(shù)的光學(xué)元件6。本實施方式的缺陷檢測裝置40在入射部41的組成上具有特征。
將激光源8配置成對光學(xué)元件6的端面平行地至少排列2個以上，同時還將入射部41構(gòu)成遍及整個端面出射激光。把激光波長設(shè)定為650nm。配置激光源8，使其空開約1cm的間隔，并且各自出射的激光由聚光透鏡9加以匯聚。
可由排成約1cm間隔的激光源8將激光23以遍及與疊層方向交叉的寬度方向的大范圍的方式傳導(dǎo)到光學(xué)元件6。例如通過排列20個或排列40個激光源8，能將約20cm的區(qū)域或約40cm的區(qū)域作為傳導(dǎo)光的寬度。
通過這樣構(gòu)成入射部41，能遍及整個光學(xué)元件6地進行缺陷檢測，可縮短1個光學(xué)元件6所需的檢測時間。由此，能提高缺陷檢測的作業(yè)效率。
本實施方式中，也可構(gòu)成如實施方式2所示那樣，在光學(xué)元件6上配置棱鏡21，以判別亮點10。本實施方式中，還可如實施方式3所示那樣，用1個光檢測器3判別亮點10。又可構(gòu)成將光檢測器3排列成平行于使激光源8入射的端面，從而能同時檢測至少比傳導(dǎo)光的寬度大的寬度。
上述各實施方式中，使用波長650nm的激光源8，并且將入射到光學(xué)元件6前的功率取為1mW，但激光源8的組成可不限于此，使用的檢測用的光7的功率也可不限于此。
上述各實施方式中，示出用1個透鏡匯聚激光源8出射的檢測用的光7的組成，但透鏡部分可以不用1個透鏡構(gòu)成，也可用容易匯聚激光的耦合透鏡和聚光透鏡9這2個透鏡的組合構(gòu)成。例如將耦合透鏡的焦距f取為12mm，將聚光透鏡9的焦距f取為12mm時，能將激光匯聚成光點直徑約20μm。作為聚光透鏡，除平凸透鏡外，還可用在光學(xué)元件6的面內(nèi)往垂直方向聚光的圓柱透鏡，從而在平行于光學(xué)元件6的邊界面的面內(nèi)擴大檢查。
上述各實施方式中，最多以2個觀察角度檢測出光學(xué)元件6出射的散射光，但不限于此，也可例如是3個以上的觀察角度。通過增加觀察角度，能使缺陷正當性判斷的準確性提高。又，上述各實施方式中，根據(jù)圖2所示的曲線判斷缺陷正當性，但不限于此，也可以是表示光強度與觀察角度的相關(guān)關(guān)系的信息，例如數(shù)據(jù)庫等。
本發(fā)明能以其它各種方式實施，而不脫離其精神或主要特征。因此，上述實施方式所有的方面均僅為示例而已，本發(fā)明的范圍為權(quán)利要求書所示的范圍，不受說明書正文任何約束。而且，屬于權(quán)利要求書范圍的變換或更改全在本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件缺陷檢測方法，檢測疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷，其特征在于，包含以下步驟使檢測用的光從光學(xué)元件的一端面部入射的入射步驟；以相互不同的多個觀察角度，檢測從光學(xué)元件的疊層方向的一表面出射的光的光強度的檢測步驟；對檢測出的各觀察角度的光強度進行比較的比較步驟；以及根據(jù)所述比較步驟的比較結(jié)果和預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，判斷缺陷的正當性的判斷步驟。
2.如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)元件缺陷檢測方法，其特征在于，所述檢測步驟中，使用至少一種光檢測單元。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的光學(xué)元件缺陷檢測方法，其特征在于，所述檢測步驟中的多個觀察角度，包含對所述一表面形成大致法線方向的第1角度和對所述一表面形成銳角的第2角度。
4.如權(quán)利要求1或3中所述的光學(xué)元件缺陷檢測方法，其特征在于，所述檢測步驟中，包含通過導(dǎo)光單元使應(yīng)以多個觀察角度檢測出的出射光折射到特定檢測位置的階段。
5.一種光學(xué)元件缺陷檢測方法，檢測疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷，其特征在于，包含以下步驟使檢測用的光從光學(xué)元件的一端面部入射的入射步驟；以預(yù)定的觀察角度，檢測從光學(xué)元件的疊層方向的一表面出射的光的光強度的檢測步驟；以及根據(jù)預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系和所述檢測步驟中檢測出的光強度，判斷有無缺陷的判斷步驟。
6.如權(quán)利要求5中所述的光學(xué)元件缺陷檢測方法，其特征在于，所述入射步驟中，使檢測用的光入射成在光學(xué)元件的預(yù)定位置上檢測用的光的光強度大致相同。
7.如權(quán)利要求1或5中任一項所述的光學(xué)元件缺陷檢測方法，其特征在于，所述檢測步驟中，將觀察角度規(guī)定為對所述一表面形成小于等于30度。
8.如權(quán)利要求1或5中任一項所述的光學(xué)元件缺陷檢測方法，其特征在于，所述入射步驟中，將檢測用的光的偏振狀態(tài)取為大致平行于光學(xué)元件疊層方向的線偏振，并進行入射。
9.一種光學(xué)元件缺陷檢測裝置，檢測疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷，其特征在于，包含使檢測用的光從光學(xué)元件的一端面部入射的入射單元；以相互不同的多個觀察角度，檢測從光學(xué)元件的疊層方向的一表面出射的光的光強度的光檢測單元；對檢測出的各觀察角度的光強度進行比較的比較單元；以及根據(jù)所述比較單元的比較結(jié)果和預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，判斷缺陷的正當性的判斷單元。
10.如權(quán)利要求9中所述的光學(xué)元件缺陷檢測裝置，其特征在于，至少使用一種光檢測單元。
11.如權(quán)利要求9或10中所述的光學(xué)元件缺陷檢測裝置，其特征在于，所述光檢測單元中的多個觀察角度，包含對所述一表面形成大致法線方向的第1角度和對所述一表面形成銳角的第2角度。
12.如權(quán)利要求9或11中任一項所述的光學(xué)元件缺陷檢測裝置，其特征在于，還包含導(dǎo)光單元，并且通過所述導(dǎo)光單元，將應(yīng)以多個觀察角度檢測出的出射光折射到特定位置。
13.一種光學(xué)元件缺陷檢測裝置，檢測疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷，其特征在于，包含使檢測用的光從光學(xué)元件的一端面部入射的入射單元；以預(yù)定的觀察角度，檢測從光學(xué)元件的疊層方向的一表面出射的光的光強度的光檢測單元；以及根據(jù)預(yù)定的缺陷觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系和所述光檢測單元中檢測出的光強度，判斷有無缺陷的判斷單元。
14.如權(quán)利要求13中所述的光學(xué)元件缺陷檢測裝置，其特征在于，所述入射單元，使檢測用的光入射成在光學(xué)元件的預(yù)定位置上檢測用的光的光強度大致相同。
15.如權(quán)利要求9或13中任一項所述的光學(xué)元件缺陷檢測裝置，其特征在于，所述光檢測單元，將觀察角度規(guī)定為對所述一表面形成小于等于30度。
16.如權(quán)利要求9或13中任一項所述的光學(xué)元件缺陷檢測裝置，其特征在于，所述入射單元，將檢測用的光的偏振狀態(tài)取為大致平行于光學(xué)元件疊層方向的線偏振，并進行入射。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種能高精度檢測出疊積多個具有透光性的層的光學(xué)元件的缺陷的光學(xué)元件缺陷檢測方法和缺陷檢測裝置。以相互不同的2個觀察角度(θ1、 θ2)檢測出亮點(10)的光強度，對檢測出的各觀察角度(θ1、θ2)的光強度進行比較，并根據(jù)缺陷的觀察角度與光強度的相關(guān)關(guān)系，判斷缺陷的正當性、即判斷是偽缺陷還是真缺陷，從而嚴格判別該缺陷是真缺陷還是偽缺陷。
文檔編號G01N21/88GK1815206SQ200610004660
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者栗本英治, 南功治 申請人:夏普株式會社