一种基于激光散射的表面微缺陷检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术揭示了一种基于激光散射的表面微缺陷检测装置，所述装置包括：激光器、第一分光镜、光强探测器、扩束装置、第一调整镜、第二调整镜、第二分光镜、振镜、扫描镜、积分球、散射光电探测器、第三分光镜、衰减片、反射光电探测器、透镜、光电位移探测器、接线盒、信号采集卡、被测表面移动执行机构、控制分析系统。本实用新型专利技术提出的基于激光散射的表面微缺陷检测装置，采用远心扫描镜来完成一个方向对表面的扫描，通过在另一个与激光扫描方向垂直的方向移动被测面，来完成对整个被测面的扫描。本实用新型专利技术可有效检测表面划痕、缺陷、脱膜等，代替目前的人工检测，检测速度快。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于激光检测
，涉及ー种表面微缺陷检测装置，尤其涉及一种基于激光散射的表面微缺陷检测装置。
技术介绍
光滑表面的缺陷检测目前已有多种方法，比较常用的是基于Machine Vision的光学检测方法。这种方法的特点是可同时检测并确定缺陷的种类、尺寸等參数，但缺点是检测速度慢、对微小缺陷灵敏度低，通常检测和分析时间在几十秒到几分钟，这种速度无法满足在线检测的需要，要达到在10秒钟内完成对一片这样的晶面检測，即使采用更快的硬件和软件技术，在短期内也无法达到对检测速度的要求。仔细观察被测光滑表面，发现大部分被 测表面是没有需检出的缺陷的，即使有，其数量也是很少的，而基于Machine Vision的检测方法必须对整个表面进行无区别的检测，因而，不管被测表面是否有缺陷，检测时间都是ー样的，而且大部分时间是用在对无缺陷的表面进行图像采集和处理。另ー种检测方法是采用激光扫描和散射检测的方法。激光扫描和散射检测技术可在很短的时间内对ー个直径为75_的光滑表面进行检测并确定缺陷的具体位置(一般可检测缺陷最小线度为I微米，如需检测更小的缺陷尺寸，检测时间会相应增加)，并对缺陷图像进行初步处理，确定是点缺陷还是线状缺陷(如划痕等)，所得到的缺陷图可传输给下一级或同台设备上的另ー个检测头进行定量分析。激光表面散射对光滑表面的微缺陷检测的超高灵敏度很早就被认识到了，如早期用于测量磁存储器硬盘表面微缺陷的光学表面分析技术(Optical Surface Analyzer,0SA)就已在磁存储器硬盘的生产过程中使用參考文献“ Method of InspectingMagnetic Disc and Apparatus Therefor and Process for Producing the MagneticDisc'US Patent :6, 078，385，Jun. 20,2000],目前美国 KLA-Tencor 公司的一款用于 LED衬底表面检测的设备也是基于这种技术，但由于传统的设计是将一束激光经聚焦后以大角度的方式入射到被测表面上，光束与表面的相互作用区域局限于光斑的尺寸，一般在几个毫米以内，通过机械地移动被测表面来完成对整个表面的检测，而无法通过扫描光束进行对表面的快速检测。这种仪器尽管可对光滑表面的微缺陷进行检测和分析，但测量速度较慢，不适合于在线检测。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于激光散射的表面微缺陷检测装置，可有效检测表面划痕、缺陷、脱膜等，代替目前的人工检测，检测速度快。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案—种基于激光散射的表面微缺陷检测装置，所述装置包括激光器，用以发出激光束；扩束装置，用以将从激光器发出的激光束扩束，扩束后的激光束作为激光散射扫描的光源；第一调整镜、第二调整镜，用以将扩束装置扩束后的激光束调整，使其经第二分光镜透射后进入振镜；振镜，用以将经过第二分光镜透射的激光束沿ー个方向快速扫描；扫描镜，用以在被测表面形成一个汇聚光点；积分球，设置于扫描镜与被测表面之间，积分球为中空结构，靠近扫描镜的一端设有第一开ロ，积分球靠近被测表面的一端设有第二开ロ ；散射光电探测器，设置于所述积分球内，用以收集被测表面漫散射光的强度參数；第二分光镜，用以将从被测表面反射的激光束输入至第三分光镜；第三分光镜，用以将第二分光镜发出的反射光分为两束，一束输入至一反射光电探測器，另一束输入至一光电位移探測器；反射光电探测器，用以收集从被测表面反射后经所述第二分光镜、第三分光镜分光的反射光，并记录反射光强度參数；衰减片，设置于第三分光镜与反射光电探测器之间；光电位移探測器，用以收集从被测表面反射后经所述第二分光镜、第三分光镜分光的反射光，并记录位移变化參数；透镜，设置于第三分光镜与光电位移探测器之间； 被测表面移动执行机构，用以执行被测表面的移动动作；控制分析系统，用以接收散射光电探测器、反射光电探测器、光电位移探測器的探测信息，并以此得到分析结果；所述控制分析系统还用以控制所述被测表面移动执行机构。作为本技术的一种优选方案，所述装置进ー步包括第一分光镜，用以将从激光器发出的激光束分为两束，一束被光强探测器接收，一束进入扩束装置；光强探测器，用以接收经过第一分光镜的激光束，记录其强度參数。作为本技术的一种优选方案，所述积分球的第一开ロ为狭长形开ロ ；第ニ开ロ为圆形的或长方形的开ロ，开ロ的直径或长度大于扫描的长度。作为本技术的一种优选方案，所述装置还包括第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、接线盒、信号采集卡；所述第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器分别连接至接线盒，接线盒、信号采集卡、控制分析系统依次连接。作为本技术的一种优选方案，所述装置在第二分光镜与扫描镜之间设有振镜，经过第二分光镜透射的光经振镜后入射到所述扫描镜；所述振镜的转动轴正好在扫描镜的后焦面上，使入射到扫描镜的光束经扫描镜后，沿与扫描镜光轴平行的直线汇聚到被测表面上；扫描镜光轴与被测表面垂直。作为本技术的一种优选方案，所述扫描镜为远心扫描镜。本技术的有益效果在干本技术提出的基于激光散射的表面微缺陷检测装置，米用远心扫描镜来完成ー个方向对表面的扫描，通过在另一个与激光扫描方向垂直的方向移动被测面，来完成对整个被测面的扫描。本技术可对光滑表面进行连续扫描，在激光扫描方向的扫描宽度为100_，而在与它垂直方向则没有限制。设计的检测灵敏度为最小检测限(缺陷的横向尺寸为I微米，纵向尺寸为20nm)。可有效检测表面划痕、缺陷、脱膜等，代替目前的人工检测；且检测速度快，对一片4英寸的衬底的检测时间为10秒。本技术实现了在同一个光学測量装置中，利用同一个激光光源，可同时测量同一个被测点上漫散射和反射光强，同时测量反射光的角度偏移。附图说明图I为本技术表面微缺陷检测装置的光学示意图。图2为本技术表面微缺陷检测装置的检测流程图。具体实施方式以下结合附图详细说明本技术的优选实施例。实施例一请參阅图I、图2，本技术掲示了一种基于激光散射的表面微缺陷检测装置，所述装置包括激光器I、第一分光镜2、光强探测器3、扩束装置4、第一调整镜5、第二调整镜6、第二分光镜7、振镜8、扫描镜9、积分球10、散射光电探测器11、第三分光镜12、衰减片13、反射光电探测器14、透镜15、光电位移探測器16、接线盒17、信号采集卡DAQ 18、被测表面移动执行机构19、控制分析系统30。激光器I发出激光束；第一分光镜2将从激光器I发出的激光束分为两束，一束被光强探测器3接收，一束进入扩束装置4。光强探测器3用以接收经过第一分光镜的激光束，记录其强度參数。扩束装置4用以将从激光器I发出、经过第一分光镜2的激光束扩束，扩束后的激光束作为激光散射扫描的光源。扩束装置4扩束后的激光束经过第一调整镜5、第二调整镜调整，使其经第二分光镜7透射后进入扫描镜9。经过第二分光镜7透射的光经振镜8后入射到所述振镜8。所述振镜8的转动轴正好在扫描镜9的后焦面上，使入射到扫描镜9的光束经扫描镜9后,沿与扫描镜9光轴平行的直线汇聚到被测表面20上；扫描镜光轴与被测表面20垂直。所述扫描镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光散射的表面微缺陷检测装置，其特征在于，所述装置包括 激光器，用以发出激光束； 扩束装置，用以将从激光器发出的激光束扩束，扩束后的激光束作为激光散射扫描的光源； 第一调整镜、第二调整镜，用以将扩束装置扩束后的激光束调整，使其经第二分光镜透射后进入振镜； 振镜，用以将经过第二分光镜透射的激光束沿ー个方向快速扫描； 扫描镜，用以在被测表面形成一个汇聚光点； 积分球，设置于扫描镜与被测表面之间，积分球为中空结构，靠近扫描镜的一端设有第ー开ロ，积分球靠近被测表面的一端设有第二开ロ； 散射光电探测器，设置于所述积分球内，用以收集被测表面漫散射光的强度參数； 第二分光镜，用以将从被测表面反射的激光束输入至第三分光镜； 第三分光镜，用以将第二分光镜发出的反射光分为两束，一束输入至一反射光电探测器，另一束输入至一光电位移探测器； 反射光电探测器，用以收集从被测表面反射后经所述第二分光镜、第三分光镜分光的反射光，并记录反射光强度參数； 衰减片，设置于第三分光镜与反射光电探测器之间； 光电位移探測器，用以收集从被测表面反射后经所述第二分光镜、第三分光镜分光的反射光，并记录位移变化參数； 透镜，设置于第三分光镜与光电位移探测器之间； 被测表面移动执行机构，用以执行被测表面的移动动作； 控制分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆惠宗，
申请(专利权)人：无锡迈福光学科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：