[发明专利]介质高反膜元件表面缺陷测量装置和测量方法

说明书

一种介质高反膜元件表面缺陷测量装置和测量方法，该装置包括环形光源、样品、陷波滤波系统、显微系统、相机、XYZ位移平台、光束收集器、光纤、光谱仪和计算机。本发明利用宽光谱光源照明，计算高反膜光滑表面散射光谱特性，陷波滤波系统滤除强散射背景光，增强缺陷图像对比度，提高了测量灵敏度，解决了传统技术对介质高反膜元件表面缺陷大量漏检的问题。

技术领域

本发明涉及表面缺陷检测领域，特别是一种针对介质高反膜元件表面缺陷的测量装置和测量方法。

背景技术

作为精密光学元件的重要分支——高反膜元件被广泛应用于高功率激光系统、光刻系统和天文望远系统等高端装备。但基片加工和镀膜过程中产生的划痕、麻点等表面缺陷对入射光场产生散射、衍射和吸收等调制作用，引起局部光场极大增强和强烈的热效应，导致元件的损伤阈值被显著降低。

为了控制缺陷，目前已提出多种表面缺陷检测方法，主要包括：目视法、全内反射显微成像法、显微散射暗场成像法和光热扫描成像法。目视法是在暗室中用强光照射元件，人眼(或辅以放大镜)观察。目视法测量精度低，不同检测员检测结果经常不一致。而且高反膜产生强烈的反射光和散射光，极易影响检测员的判断，引起生理疲劳，不能长时间连续工作，测量效率低。全内反射显微成像法利用入射角大于临界角时，入射光在元件和空气界面处形成全内反射，但表面缺陷破坏全反射条件，入射光从界面泄露被显微成像系统接收，形成暗背景亮缺陷像。该方法测量灵敏度高，但对照明入射方式要求苛刻，不便对任意形状和尺寸的元件进行全口径检测。光热扫描成像法基于光热效应，泵浦光照射区域产生热形变，缺陷处的热形变比完好处的热形变大。该方法用于探测节瘤缺陷和金属污染物等缺陷，对划痕、麻点等结构性缺陷的探测灵敏度低，并且其探测速度非常慢，不适合全口径测量。显微散射暗场成像法(ZL 200410017628.9)将照明光源和探测系统一体化，照明光斜入射到样品表面，显微成像系统避开反射光，收集缺陷产生散射光。该方法灵敏度较高，对元件形状没有特殊限制。但利用该方法检测高反膜元件时，背景散射强度急剧增加，图像背景灰度比基片元件的背景灰度高很多，而缺陷的散射强度没有相应地提升，缺陷图像质量被显著降低，较浅的缺陷易被淹没，大量表面缺陷被漏检。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种介质高反膜元件表面缺陷测量装置和测量方法。利用宽光谱光源照明，计算高反膜元件光滑表面的散射光谱特性，滤除强散射背景光，增强缺陷图像对比度，提高测量灵敏度，使高反膜元件表面缺陷被有效检测。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种介质高反膜元件表面缺陷测量装置，其特点在于，包括环形光源、陷波滤波系统、显微系统、相机、供样品放置的XYZ位移平台、光束收集器、光纤、光谱仪和计算机；

所述的环形光源为宽光谱光源，发光波长范围为λ_e1～λ_e2；所述的样品为介质高反膜元件；

所述的环形光源发出的平行光以θ角斜入射到所述的样品的待测表面；

沿所述的样品表面的法线方向依次为陷波滤波系统、显微系统和相机；所述的陷波滤波系统由具有不同带阻波段的陷波滤光片组成，每一个陷波滤光片的带阻宽度为Δλ；所有的陷波滤光片的带阻波段覆盖了环形光源的发光波长范围λ_e1～λ_e2；所述的陷波滤波系统使带阻波段λ_s～λ_e的光被滤除，波长小于λ_s的光和波长大于λ_e的光可以通过，透过率大于90％；

所述的样品的光滑表面和表面缺陷产生的散射光通过所述的陷波滤波系统，透过的散射光被所述的显微系统接收，在所述的相机上成像；

所述的光束收集器与光谱仪通过所述的光纤连接；