本文關(guān)鍵詞：藍(lán)寶石晶片缺陷激光無(wú)損檢測(cè)及其計(jì)算模擬研究

  更多相關(guān)文章： 藍(lán)寶石晶片 微體缺陷 激光無(wú)損檢測(cè) 散射光強(qiáng) 光強(qiáng)分布分析

【摘要】：藍(lán)寶石因?yàn)槠鋬?yōu)越的光學(xué)和力學(xué)性能而在新型微電子工業(yè)、航空工業(yè)、軍事等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而,藍(lán)寶石晶片的應(yīng)用對(duì)其質(zhì)量有極高的要求,但由于藍(lán)寶石硬度極高,且從長(zhǎng)晶到加工成晶片工序繁多,這使得藍(lán)寶石晶片會(huì)不可避免殘留有長(zhǎng)晶和機(jī)械加工造成的復(fù)雜多樣的缺陷。高質(zhì)量的藍(lán)寶石產(chǎn)品,既要求其不能含有宏觀劃傷、氣泡等缺陷,也不能有我們常規(guī)方法難以檢測(cè)的微/亞微米級(jí)缺陷。現(xiàn)在大部分生產(chǎn)商對(duì)藍(lán)寶石晶片較宏觀缺陷采用人工檢測(cè),對(duì)于微體缺陷更是采用隨機(jī)抽樣檢測(cè)造成了極大浪費(fèi)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)寶石晶片微/亞微米級(jí)缺陷自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確、高效的無(wú)損檢測(cè),本論文主要研究利用可見(jiàn)激光散射光強(qiáng)空間分布來(lái)進(jìn)行分析和檢測(cè)藍(lán)寶石晶片的微缺陷,這是整個(gè)缺陷檢測(cè)裝置研制的最核心部分;并根據(jù)計(jì)算仿真結(jié)果和透射光斑實(shí)驗(yàn)比較設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易的藍(lán)寶石缺陷無(wú)損檢測(cè)裝置。(1)本文參考廣義的洛倫茨-米氏理論,研究激光在遇到球形散射體后空間散射光強(qiáng)大小,提出利用空間光強(qiáng)相對(duì)變化趨勢(shì)來(lái)判斷藍(lán)寶石晶片缺陷大小的新型檢測(cè)方法,并建立起可見(jiàn)激光與藍(lán)寶石內(nèi)微體缺陷,微小氣泡和微小雜質(zhì)等數(shù)學(xué)模型,為利用空間散射光分布來(lái)確定藍(lán)寶石晶片內(nèi)部缺陷奠定了基礎(chǔ)。(2)在上述廣義洛倫茨-米氏理論基礎(chǔ)上進(jìn)行算法研究和數(shù)值計(jì)算,首先,對(duì)背散射,前散射,垂直散射三種散射方式散射光信號(hào)進(jìn)行比較,確定了最佳的散射光接收角θ=π/2;其次,對(duì)不同的相對(duì)折射率m,不同q值的散射體數(shù)值計(jì)算仿真,指出缺陷大小是影響空間光強(qiáng)分布的主要因素;最后,通過(guò)相同相對(duì)折射率m不同大小缺陷的空間散射光分布進(jìn)行分析對(duì)比,提出利用在固定空間范圍內(nèi)散射光強(qiáng)分布的極大值個(gè)數(shù)來(lái)作為第一特征點(diǎn)、利用空間散射光強(qiáng)分布的截止頻率來(lái)作為第二特征值判斷具體缺陷的大小。(3)為了設(shè)計(jì)更加高效的藍(lán)寶石晶片檢測(cè)系統(tǒng),提出通過(guò)觀察缺陷樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品的透射光斑,利用透射光斑的視覺(jué)比較來(lái)初步判斷晶片內(nèi)部幾百微米以上的缺陷。將其作為整個(gè)晶片缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的初步篩選,篩選出“大尺寸”缺陷。(4)基于上述理論設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易藍(lán)寶石無(wú)損檢測(cè)裝置,該檢測(cè)裝置由:氦氖激光器、樣品掃描系統(tǒng)、散射光接收系統(tǒng)、散射光信息收集與處理部件等部分組成。
【關(guān)鍵詞】：藍(lán)寶石晶片 微體缺陷 激光無(wú)損檢測(cè) 散射光強(qiáng) 光強(qiáng)分布分析
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ164.2;TN247
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-28
• 1.1 藍(lán)寶石性質(zhì)與應(yīng)用9-14
• 1.1.1 結(jié)構(gòu)材料9-10
• 1.1.2 窗口材料10-11
• 1.1.3 襯底材料11-12
• 1.1.4 其他方面應(yīng)用12-14
• 1.2 藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)與加工方法14-18
• 1.2.1 藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)方法14-16
• 1.2.2 藍(lán)寶石晶片加工方法16-18
• 1.3 藍(lán)寶石晶片缺陷種類18-20
• 1.4 藍(lán)寶石晶片缺陷檢測(cè)技術(shù)與現(xiàn)狀20-26
• 1.4.1 現(xiàn)有的藍(lán)寶石晶片內(nèi)部微缺陷檢測(cè)方法20-23
• 1.4.2 人工檢測(cè)法23-24
• 1.4.3 激光散射法檢測(cè)微小顆粒24-26
• 1.5 本課題主要意義和研究?jī)?nèi)容26-28
• 1.5.1 研究意義26
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容26-28
• 第2章 光散射理論28-35
• 2.1 光散射理論28
• 2.2 米氏散射理論28-30
• 2.3 廣義洛倫茨-米氏散射理論30-35
• 第3章 激光散射計(jì)算仿真35-51
• 3.1 散射光信號(hào)最佳接收位置的確定37-39
• 3.2 θ=90°時(shí)不同缺陷空間散射光強(qiáng)分布研究39-44
• 3.3 特征值的提取44-49
• 3.3.1 第一特征值提取44-45
• 3.3.2 第二特征值提取45-49
• 3.4 小結(jié)49-51
• 第4章 缺陷檢測(cè)裝置的研制51-59
• 4.1 透射光斑分析51-53
• 4.2 缺陷檢測(cè)系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)53-58
• 4.2.1 光源選擇和散射方法的驗(yàn)證53-55
• 4.2.2 檢測(cè)系統(tǒng)各裝置選擇55-58
• 4.3 小結(jié)58-59
• 第5章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59-60
• 5.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 致謝67-68
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷與攻讀碩士學(xué)位期間已公開(kāi)的專利68

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