一種表面瑕疵光學檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光學檢測技術領域，涉及一種光學檢測裝置，尤其涉及一種表面瑕疵光學檢測裝置。
【背景技術】
[0002]目前一般采用一個特殊設計的渥氏棱鏡，并利用光的偏振特性來實現(xiàn)剪切干涉。渥氏棱鏡是有兩塊雙折射晶體組合而成。兩塊晶體的結(jié)合面是一個有一定角度的斜面，兩塊晶體的晶軸相互垂直。
[0003]—束線偏振的激光束，經(jīng)過一個渥氏棱鏡后，分成了兩束偏振正交的光，ο光和e光，渥氏棱鏡的構成使得ο光和e光在經(jīng)過棱鏡的一個斜面后，由于折射率的差異而從兩個不同的角度出射。此時，兩束光的交匯點在棱鏡的內(nèi)部。在某些應用中，兩束光的交匯點必須在棱鏡外面的某一個特定的位置，此時，需要對渥氏棱鏡作一些改動，如雙渥氏棱鏡。
[0004]雙渥氏棱鏡是將兩塊類似，但斜面角度略有不同的兩塊渥氏棱鏡，通過中間加一個半波長波片(波片的晶軸角度與渥氏棱鏡的晶軸角度成45度角)而組成，這樣形成的兩束光的夾角的大小由兩塊渥氏棱鏡的夾角決定，且第二個交匯點可在棱鏡的外部。
[0005]以上兩種棱鏡都可以將一束偏振光分成兩束偏振正交的光，但形成的兩束偏振光之間的夾角是固定的。圖1是一種角度可變的剪切干涉分光鏡的示意圖。
[0006]光滑表面的缺陷檢測目前已有多種方法，比較常用的是基于Machine Vis1n的光學檢測方法，這種方法的特點是可同時檢測并確定缺陷的種類、尺寸等參數(shù)，但缺點是分辨率及檢測速度較慢，通常檢測和分析時間在幾十秒到幾分鐘，這種速度無法滿足在線檢測的需要，要達到在10秒鐘內(nèi)完成對一片這樣的晶面檢測，即使采用更快的硬件和軟件技術，在短期內(nèi)也無法達到對檢測速度的要求。仔細觀察被測光滑表面，發(fā)現(xiàn)大部分被測表面是沒有需檢出的缺陷的，即使有，其數(shù)量也是很少的，而基于Machine Vis1n的檢測方法必須對整個表面進行無區(qū)別的檢測，因而，不管被測表面是否有缺陷，檢測時間都是一樣的，而且大部分時間是用在對無缺陷的表面進行圖像采集和處理。
[0007]激光掃描和散射檢測技術可在很短的時間內(nèi)對一個直徑為75mm的光滑表面進行檢測并確定缺陷的具體位置(一般可檢測缺陷最小線度為I微米，如需檢測更小的缺陷尺寸，檢測時間會相應增加)，并對缺陷圖像進行初步處理，確定是點缺陷還是線狀缺陷(如劃痕等)，所得到的缺陷圖可傳輸給下一級或同臺設備上的另一個檢測頭進行定量分析。
[0008]激光表面散射對光滑表面的微缺陷檢測的超高靈敏度早就被認識到了，如早期用于測量磁存儲器硬盤表面微缺陷的光學表面分析技術(Optical Surface Analyzer, OSA)就已在磁存儲器硬盤的生產(chǎn)過程中使用【參考文獻1:“Method of Inspecting MagneticDisc and Apparatus Therefor and Process for Producing the Magnetic Disc，，，USPatent:6, 078, 385，Jun.20, 2000】，目前美國KLA-Tencor公司的一款用于LED襯底表面檢測的設備也是基于這種技術，但由于傳統(tǒng)的設計是將一束激光經(jīng)聚焦后以大角度的方式入射到被測表面上，光束與表面的相互作用區(qū)域局限于光斑的尺寸，一般在幾個毫米以內(nèi)，通過機械地移動被測表面來完成對整個表面的檢測，這種儀器盡管可對光滑表面的微缺陷進行檢測和分析，但測量速度較慢，不適合于在線檢測。
[0009]有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的表面瑕疵光學檢測方式，以便克服現(xiàn)有檢測方式的上述缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種表面瑕疵光學檢測裝置，可提高表面瑕疵的檢測精度及效率。
[0011]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0012]一種表面瑕疵光學檢測裝置，所述檢測裝置包括:激光器、偏振器、擴束鏡、第一調(diào)整鏡、第二調(diào)整鏡、第一偏振分光鏡、剪切棱鏡、掃描鏡面、遠心掃描透鏡、積分球集光器、第一光電探測器、波片、第二偏振分光鏡、第二光電探測器；
[0013]所述激光器、偏振器、擴束鏡依次設置；激光束從激光器發(fā)出，經(jīng)偏振器后，進入擴束鏡，作為激光散射掃描及剪切干涉的光源；
[0014]所述第一調(diào)整鏡、第二調(diào)整鏡設置于擴束鏡及第一偏振分光鏡之間，光束經(jīng)擴束鏡后由第一調(diào)整鏡、第二調(diào)整鏡調(diào)整后進入第一偏振分光鏡；此時的光束偏振方向與第一偏振分光鏡入射面法線和反射面法線所組成的面內(nèi)；
[0015]所述剪切棱鏡設置于第一偏振分光鏡及掃描鏡面之間；幾乎所有的入射光將通過該第一偏振分光鏡入射到剪切棱鏡上；剪切棱鏡的設置使得入射光被分成兩束光強相等并偏振正交的部分，并且兩束光之間有在遠心掃描透鏡的后焦面上形成一個很小的夾角；
[0016]所述遠心掃描透鏡設置于掃描鏡面及積分球集光器之間；遠心掃描透鏡將入射光束沿一個方向快速掃描，經(jīng)遠心掃描透鏡后，在被測表面形成兩個匯聚光點，并劃過一個長度為L = f.2 Θ的直線；這里，f為遠心掃描透鏡的焦距，Θ為掃描鏡面的掃描范圍；兩束光在被測表面形成匯聚的兩個光斑，兩個光斑的中心距離由遠心掃描透鏡的焦距及兩束光的夾角決定；
[0017]所述積分球集光器的底端有一個圓形的或長方形的開口，開口的直徑或長度略大于掃描的長度，積分球集光器的上方為一狹長形開口，在積分球集光器的腔體內(nèi)側(cè)，安裝有一個高靈敏光點探測器，即第一光電探測器；
[0018]上述積分球集光器及第一光電探測器組成的散射光信號檢測系統(tǒng)能地將被表面缺陷漫散射的光信號收集起來，對于沒有缺陷的表面，入射光在與表面相互作用后，將主要以反射形式及透射形式離開表面，對于不透明的被測面，將主要以反射的形式離開表面，而積分球的設計使得已以反射光形式離開表面的光基本上不被光電探測器檢測到，只有經(jīng)表面缺陷漫散射后離開的光才被光電探測器檢測到，從而可有效檢測表面缺陷；
[0019]經(jīng)表面反射的光束將按原路返回，如果在兩個光斑的照射區(qū)域內(nèi)沒有任何缺陷，則兩束光經(jīng)表面反射后，再經(jīng)剪切干涉棱鏡并合成一個偏振方向與原來入射光一致的光束，該光束將沿原光路再進入到激光擴束系統(tǒng)，幾乎沒有光進入到剪切干涉檢測系統(tǒng)，因而在剪切干涉光路中的光電檢測系統(tǒng)沒有信號；如果在被兩個光斑的照射區(qū)域內(nèi)有微小缺陷，則由于兩個光斑之間有一定的間距，當兩束光合成后，相互之間的干涉會使得合成光束中部分波陣面的位相發(fā)生變化，因而在通過剪切干涉棱鏡后其偏振方向不再與原來入射光的偏振方向一致，在經(jīng)過偏振棱鏡后，將有一部分光依次經(jīng)過波片、第二偏振分光鏡進入到剪切干涉的探測系統(tǒng)中并被系統(tǒng)中的第二光電探測器接收到；由于表面紋波、污跡、水斑都會對通過它們的光產(chǎn)出光程差，從而引起光束的位相變化，而沒有缺陷的表面將不產(chǎn)生這樣的光程差，因而這種表面缺陷就會在一個暗場的背景下產(chǎn)生明顯的亮斑。
[0020]一種表面瑕疵光學檢測裝置，所述檢測裝置包括:激光器、偏振器、第一偏振分光鏡、剪切棱鏡、掃描鏡面、遠心掃描透鏡、積分球集光器、第一光電探測器、波片、第二偏振分光鏡、第二光電探測器；
[0021]所述激光器、偏振器依次設置；激光束從激光器發(fā)出，經(jīng)偏振器后，作為激光散射掃描及剪切干涉的光源；
[0022]所述剪切棱鏡設置于第一偏振分光鏡及掃描鏡面之間；幾乎所有的入射光將通過該第一偏振分光鏡入射到剪切棱鏡上；剪切棱鏡的設置使得入射光被分成兩束光強相等并偏振正交的部分