藍寶石晶片缺陷激光無損檢測及其計算模擬研究.pdf

1、藍寶石因為其優(yōu)越的光學和力學性能而在新型微電子工業(yè)、航空工業(yè)、軍事等領(lǐng)域得到廣泛的應用。然而，藍寶石晶片的應用對其質(zhì)量有極高的要求，但由于藍寶石硬度極高，且從長晶到加工成晶片工序繁多，這使得藍寶石晶片會不可避免殘留有長晶和機械加工造成的復雜多樣的缺陷。高質(zhì)量的藍寶石產(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)方法難以檢測的微/亞微米級缺陷?，F(xiàn)在大部分生產(chǎn)商對藍寶石晶片較宏觀缺陷采用人工檢測，對于微體缺陷更是采用隨機抽樣檢

2、測造成了極大浪費。為實現(xiàn)對藍寶石晶片微/亞微米級缺陷自動、快速、準確、高效的無損檢測，本論文主要研究利用可見激光散射光強空間分布來進行分析和檢測藍寶石晶片的微缺陷，這是整個缺陷檢測裝置研制的最核心部分；并根據(jù)計算仿真結(jié)果和透射光斑實驗比較設計了簡易的藍寶石缺陷無損檢測裝置。
　　(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大小，提出利用空間光強相對變化趨勢來判斷藍寶石晶片缺陷大小的新型檢測方法，并建

3、立起可見激光與藍寶石內(nèi)微體缺陷，微小氣泡和微小雜質(zhì)等數(shù)學模型，為利用空間散射光分布來確定藍寶石晶片內(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)上進行算法研究和數(shù)值計算，首先，對背散射，前散射，垂直散射三種散射方式散射光信號進行比較，確定了最佳的散射光接收角θ=π/2；其次，對不同的相對折射率m，不同q值的散射體數(shù)值計算仿真，指出缺陷大小是影響空間光強分布的主要因素；最后，通過相同相對折射率m不同大小缺陷的空間散射

4、光分布進行分析對比，提出利用在固定空間范圍內(nèi)散射光強分布的極大值個數(shù)來作為第一特征點、利用空間散射光強分布的截止頻率來作為第二特征值判斷具體缺陷的大小。
　　(3)為了設計更加高效的藍寶石晶片檢測系統(tǒng)，提出通過觀察缺陷樣品和標準樣品的透射光斑，利用透射光斑的視覺比較來初步判斷晶片內(nèi)部幾百微米以上的缺陷。將其作為整個晶片缺陷檢測系統(tǒng)的初步篩選，篩選出“大尺寸”缺陷。
　　(4)基于上述理論設計了簡易藍寶石無損檢測裝置，該檢測裝