大口径高精度光学元件疵病检测关键技术研究
发布时间：2022-01-17 15:55
表面疵病是高精度光学元件质量评价的重要指标。疵病的存在会带来光束的散射,造成衍射条纹、热像差、膜系破坏、能量聚集等现象,并最终影响高精度光学元件的成像质量和使用寿命。投影物镜作为光刻机的核心部件,对成像质量有着严苛的要求,即使元件表面的细小疵病也将严重影响物镜最终的曝光成像效果。光刻投影物镜中光学元件的尺寸大都在几百毫米,且有平面/球面/非球面等多种元件类型,要实现大口径光学元件上的微米量级疵病的客观量化检测,亟需一套高效率、高可靠性的光学元件表面疵病自动化检测装置。目前,对疵病检测的方法主要还是人工目视法,这种方法受主观影响比较大,可靠性和复现性低,在大批量检测时并不适用。尽管国内外文献中提及了多种疵病检测方法,但大都无法兼顾光刻投影镜片检测大口径、高检测效率、多镜片类型、高精度定量检测的多方面要求。暗场显微成像法平衡了多方面的需求,且具有系统构成简单、检测结果直观、检测效率高等优势,已成为了自动化表面疵病检测的重要方法。然而,暗场显微成像法的疵病散射理论尚不完备,在系统选型和参数设置时多依靠经验或几何光学仿真结论,不满足微米级疵病缺陷的高精度仿真需求,无法有效指导高信噪比图像的获取...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
GB/T1185-2006中表面疵病公差的构成[16]
目视法[16]
大口径高精度光学元件疵病检测关键技术研究81.2.2.2虚像叠加比较法图1.4虚像叠加比较法[16]Figure1.4Virtualimagesuperpositioncomparisonmethod虚像叠加比较法[16][28]将光学元件放在放大镜的前焦点上，使样品在放大镜作用下成正立虚像。直接利用人眼观察被放大后的像，将观察结果与标准板上的实际线宽作比较，从而判断疵病的大校虚像叠加比较法的测试装置示意图如图1.4所示。由于加入了放大镜，这种方法在一定程度上提高了观测的灵敏度。但是，该方法依旧是利用人眼观测，会加入主观因素的干扰，容易引起分歧。1.2.2.3滤波成像法在目视检测法的基础上，发展形成了滤波成像法。根据所采用的滤波器的不同，滤波成像法又分为高通滤波法、低通滤波法、自适应滤波法[29]-[32]。图1.5高/低通滤波法Figure1.5High/lowpassfiltermethod疵病散射光主要是高频成分，通过在成像光路中加入低通光阑，实现明场成像，从而在成像面上形成“亮背景暗目标”，即为低通滤波法。也可以在成像光路上加入高通光阑，实现暗场成像，从而在成像面上形成“暗背景亮目标”，即为高通滤波法。高通/低通滤波法的实验装置示意图如图1.5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]An Effective On-line Surface Particles Inspection Instrument for Large Aperture Optical Element[J]. Wen-Dong Ding,Zheng-Tao Zhang,Da-Peng Zhang,De Xu,Hai-Bing Lv,Xin-Xiang Miao,Guo-Rui Zhou,Hao Liu. International Journal of Automation and Computing. 2017(04)
[2]Dark-field detection method of shallow scratches on the super-smooth optical surface based on the technology of adaptive smoothing and morphological differencing[J]. 李晨,杨甬英,柴惠婷,张毅晖,吴凡,周林,闫凯,白剑,沈亦兵,许乔,姜宏振,刘旭. Chinese Optics Letters. 2017(08)
[3]光学元件表面缺陷散射光成像数值模拟研究[J]. 王世通,杨甬英,赵丽敏,柴惠婷,刘东,白剑,沈亦兵. 中国激光. 2015(07)
[4]Alignment methods for micron-scale surface defects automatic evaluation of large-aperture fine optics[J]. 曹频,杨甬英,李晨,柴惠婷,李阳,谢世斌,刘东. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[5]基于条纹反射的光学表面疵病检测法[J]. 赵文川,钟显云,刘彬. 光子学报. 2014(09)
[6]美国军用规范MIL-PRF-13830B表面疵病要求详解[J]. 王丽荣. 硅谷. 2012(04)
[7]GB/T 1185《光学零件表面疵病》与俄、美相关标准对比分析[J]. 刘庆明,盛益鹏. 国防技术基础. 2007(08)
[8]相干滤波成像系统测量光学元件表面疵病[J]. 沈卫星. 光学技术. 2000(04)
[9]光学零件表面疵病的标识[J]. 果宝智. 激光与红外. 2000(02)
[10]国家标准《光学零件表面疵病》的实施[J]. 李义安. 电光与控制. 1999(01)
博士论文
[1]球面及非球面表面疵病检测关键技术研究[D]. 刘江.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]精密表面缺陷检测散射成像理论建模及系统分析研究[D]. 王世通.浙江大学 2015
[3]球面光学元件表面疵病评价系统中关键技术研究[D]. 曹频.浙江大学 2015
硕士论文
[1]大口径光学元件表面疵病检测[D]. 苏森.西南科技大学 2017
[2]大口径球面/非球面疵病检测仪结构设计及实验研究[D]. 杨荟琦.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2016
[3]基于多光谱技术的光学元件表面疵病检测技术的研究[D]. 罗茂.浙江大学 2016
[4]球面元件表面疵病自动化检测若干关键技术探索研究[D]. 李璐.浙江大学 2015
[5]大口径光学元件表面疵病自动化检测系统关键问题讨论与研究[D]. 肖冰.浙江大学 2010
本文编号：3595015
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
GB/T1185-2006中表面疵病公差的构成[16]
目视法[16]
大口径高精度光学元件疵病检测关键技术研究81.2.2.2虚像叠加比较法图1.4虚像叠加比较法[16]Figure1.4Virtualimagesuperpositioncomparisonmethod虚像叠加比较法[16][28]将光学元件放在放大镜的前焦点上，使样品在放大镜作用下成正立虚像。直接利用人眼观察被放大后的像，将观察结果与标准板上的实际线宽作比较，从而判断疵病的大校虚像叠加比较法的测试装置示意图如图1.4所示。由于加入了放大镜，这种方法在一定程度上提高了观测的灵敏度。但是，该方法依旧是利用人眼观测，会加入主观因素的干扰，容易引起分歧。1.2.2.3滤波成像法在目视检测法的基础上，发展形成了滤波成像法。根据所采用的滤波器的不同，滤波成像法又分为高通滤波法、低通滤波法、自适应滤波法[29]-[32]。图1.5高/低通滤波法Figure1.5High/lowpassfiltermethod疵病散射光主要是高频成分，通过在成像光路中加入低通光阑，实现明场成像，从而在成像面上形成“亮背景暗目标”，即为低通滤波法。也可以在成像光路上加入高通光阑，实现暗场成像，从而在成像面上形成“暗背景亮目标”，即为高通滤波法。高通/低通滤波法的实验装置示意图如图1.5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]An Effective On-line Surface Particles Inspection Instrument for Large Aperture Optical Element[J]. Wen-Dong Ding,Zheng-Tao Zhang,Da-Peng Zhang,De Xu,Hai-Bing Lv,Xin-Xiang Miao,Guo-Rui Zhou,Hao Liu. International Journal of Automation and Computing. 2017(04)
[2]Dark-field detection method of shallow scratches on the super-smooth optical surface based on the technology of adaptive smoothing and morphological differencing[J]. 李晨,杨甬英,柴惠婷,张毅晖,吴凡,周林,闫凯,白剑,沈亦兵,许乔,姜宏振,刘旭. Chinese Optics Letters. 2017(08)
[3]光学元件表面缺陷散射光成像数值模拟研究[J]. 王世通,杨甬英,赵丽敏,柴惠婷,刘东,白剑,沈亦兵. 中国激光. 2015(07)
[4]Alignment methods for micron-scale surface defects automatic evaluation of large-aperture fine optics[J]. 曹频,杨甬英,李晨,柴惠婷,李阳,谢世斌,刘东. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[5]基于条纹反射的光学表面疵病检测法[J]. 赵文川,钟显云,刘彬. 光子学报. 2014(09)
[6]美国军用规范MIL-PRF-13830B表面疵病要求详解[J]. 王丽荣. 硅谷. 2012(04)
[7]GB/T 1185《光学零件表面疵病》与俄、美相关标准对比分析[J]. 刘庆明,盛益鹏. 国防技术基础. 2007(08)
[8]相干滤波成像系统测量光学元件表面疵病[J]. 沈卫星. 光学技术. 2000(04)
[9]光学零件表面疵病的标识[J]. 果宝智. 激光与红外. 2000(02)
[10]国家标准《光学零件表面疵病》的实施[J]. 李义安. 电光与控制. 1999(01)
博士论文
[1]球面及非球面表面疵病检测关键技术研究[D]. 刘江.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]精密表面缺陷检测散射成像理论建模及系统分析研究[D]. 王世通.浙江大学 2015
[3]球面光学元件表面疵病评价系统中关键技术研究[D]. 曹频.浙江大学 2015
硕士论文
[1]大口径光学元件表面疵病检测[D]. 苏森.西南科技大学 2017
[2]大口径球面/非球面疵病检测仪结构设计及实验研究[D]. 杨荟琦.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2016
[3]基于多光谱技术的光学元件表面疵病检测技术的研究[D]. 罗茂.浙江大学 2016
[4]球面元件表面疵病自动化检测若干关键技术探索研究[D]. 李璐.浙江大学 2015
[5]大口径光学元件表面疵病自动化检测系统关键问题讨论与研究[D]. 肖冰.浙江大学 2010
本文编号：3595015
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