偏振激光散射檢測單晶硅片磨削后的亞表面微裂紋
發(fā)布時(shí)間：2021-01-31 01:59
單晶硅片在磨削過程中會(huì)不可避免地產(chǎn)生亞表面微裂紋損傷。采用偏振激光散射檢測方式對(duì)單晶硅片亞表面微裂紋損傷進(jìn)行無損檢測,得到其對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)強(qiáng)度,再利用有損檢測方式對(duì)單晶硅片亞表面微裂紋損傷體積密度進(jìn)行定量測定,建立檢測信號(hào)強(qiáng)度與體積密度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明:采用偏振激光散射檢測方式得到的硅片亞表面微裂紋體積密度與有損檢測方式的比較,其相對(duì)誤差在10%以內(nèi);在不影響生產(chǎn)效率的前提下,偏振激光散射檢測方式能無損、準(zhǔn)確、快速地檢測硅片的亞表面微裂紋。
【文章來源】：金剛石與磨料磨具工程. 2020,40(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
偏振激光散射檢測裝置及原理
偏振激光散射檢測信號(hào)如圖2所示,檢測信號(hào)波動(dòng)是因?yàn)闄z測信號(hào)被外界條件(溫度、濕度、噪聲等)干擾。取圖2中縱軸最大最小電壓值的均值作為對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)強(qiáng)度值,其值為0.41 mV,表明被磨削硅片在該處的亞表面微裂紋對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)強(qiáng)度為0.41 mV。為了得到檢測信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的亞表面微裂紋信息,需要結(jié)合有損檢測方式進(jìn)行定量處理,從而確定檢測信號(hào)強(qiáng)度與亞表面微裂紋信息之間的關(guān)系。1.3 亞表面微裂紋的有損檢測
在檢測過程中,觀測到了不同深度下的硅片亞表面微裂紋。為了定量表征硅片磨削面下不同深度處的微裂紋損傷程度,對(duì)不同深度處的亞表面微裂紋顯微觀測圖像進(jìn)行二進(jìn)制閾值處理,將圖像區(qū)域內(nèi)的微裂紋設(shè)置為黑色,非裂紋基體設(shè)置為白色,可以得到微裂紋總面積與圖像總面積的比值,作為是該深度處的亞表面微裂紋面積密度[17]。另外,由于硅片亞表面微裂紋在剝層及腐蝕處理后張開,在硅片中占有一定空間,在這種情況下,將一定深度損傷層內(nèi)的微裂紋總體積與基體總體積的比值作為該深度損傷層的微裂紋體積密度。由于有損檢測直接得到的是微裂紋面積密度,而無損檢測得到的檢測信號(hào)強(qiáng)度是偏振激光在亞表面總微裂紋內(nèi)散射產(chǎn)生的,對(duì)應(yīng)微裂紋體積密度。因此,為了建立無損檢測信號(hào)強(qiáng)度與微裂紋體積密度之間的聯(lián)系,需要得到微裂紋面積密度與微裂紋體積密度之間的關(guān)系,這將通過試驗(yàn)構(gòu)建微裂紋面積密度和微裂紋深度的關(guān)系來進(jìn)行。由于檢測過程中需要化學(xué)腐蝕使亞表面微裂紋暴露出來,而腐蝕時(shí)間對(duì)微裂紋面積密度統(tǒng)計(jì)有很大影響。因此,要研究腐蝕時(shí)間對(duì)亞表面微裂紋面積密度統(tǒng)計(jì)的影響。在溫度與濕度等外界條件保持不變的條件下,觀測的同一試樣亞表面微裂紋在不同腐蝕時(shí)間下的變化如圖4所示。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Methods for Detection of Subsurface Damage:A Review[J]. Jing-fei Yin,Qian Bai,Bi Zhang. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(03)
[2]單晶硅電火花線切割表面損傷層形成機(jī)理[J]. 劉志東,高連,邱明波,田宗軍,汪煒. 航空學(xué)報(bào). 2012(01)
[3]硅片自旋轉(zhuǎn)磨削損傷深度的試驗(yàn)研究[J]. 張銀霞,李延民,郜偉,康仁科. 金剛石與磨料磨具工程. 2008(04)
[4]大直徑硅片超精密磨削技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 康仁科,田業(yè)冰,郭東明,金洙吉. 金剛石與磨料磨具工程. 2003(04)
博士論文
[1]光學(xué)材料加工亞表面損傷檢測及控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王卓.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[2]單晶硅片超精密磨削加工表面層損傷的研究[D]. 張銀霞.大連理工大學(xué) 2006
碩士論文
[1]偏振光在散射介質(zhì)中的傳輸特性分析[D]. 張編妹.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[2]切割單晶及多晶硅片表面層損傷研究[D]. 徐宗勝.大連理工大學(xué) 2013
[3]光學(xué)表面亞表層損傷檢測技術(shù)研究[D]. 王春慧.西安工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：3010003
【文章來源】：金剛石與磨料磨具工程. 2020,40(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
偏振激光散射檢測裝置及原理
偏振激光散射檢測信號(hào)如圖2所示,檢測信號(hào)波動(dòng)是因?yàn)闄z測信號(hào)被外界條件(溫度、濕度、噪聲等)干擾。取圖2中縱軸最大最小電壓值的均值作為對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)強(qiáng)度值,其值為0.41 mV,表明被磨削硅片在該處的亞表面微裂紋對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)強(qiáng)度為0.41 mV。為了得到檢測信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的亞表面微裂紋信息,需要結(jié)合有損檢測方式進(jìn)行定量處理,從而確定檢測信號(hào)強(qiáng)度與亞表面微裂紋信息之間的關(guān)系。1.3 亞表面微裂紋的有損檢測
在檢測過程中,觀測到了不同深度下的硅片亞表面微裂紋。為了定量表征硅片磨削面下不同深度處的微裂紋損傷程度,對(duì)不同深度處的亞表面微裂紋顯微觀測圖像進(jìn)行二進(jìn)制閾值處理,將圖像區(qū)域內(nèi)的微裂紋設(shè)置為黑色,非裂紋基體設(shè)置為白色,可以得到微裂紋總面積與圖像總面積的比值,作為是該深度處的亞表面微裂紋面積密度[17]。另外,由于硅片亞表面微裂紋在剝層及腐蝕處理后張開,在硅片中占有一定空間,在這種情況下,將一定深度損傷層內(nèi)的微裂紋總體積與基體總體積的比值作為該深度損傷層的微裂紋體積密度。由于有損檢測直接得到的是微裂紋面積密度,而無損檢測得到的檢測信號(hào)強(qiáng)度是偏振激光在亞表面總微裂紋內(nèi)散射產(chǎn)生的,對(duì)應(yīng)微裂紋體積密度。因此,為了建立無損檢測信號(hào)強(qiáng)度與微裂紋體積密度之間的聯(lián)系,需要得到微裂紋面積密度與微裂紋體積密度之間的關(guān)系,這將通過試驗(yàn)構(gòu)建微裂紋面積密度和微裂紋深度的關(guān)系來進(jìn)行。由于檢測過程中需要化學(xué)腐蝕使亞表面微裂紋暴露出來,而腐蝕時(shí)間對(duì)微裂紋面積密度統(tǒng)計(jì)有很大影響。因此,要研究腐蝕時(shí)間對(duì)亞表面微裂紋面積密度統(tǒng)計(jì)的影響。在溫度與濕度等外界條件保持不變的條件下,觀測的同一試樣亞表面微裂紋在不同腐蝕時(shí)間下的變化如圖4所示。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Methods for Detection of Subsurface Damage:A Review[J]. Jing-fei Yin,Qian Bai,Bi Zhang. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2018(03)
[2]單晶硅電火花線切割表面損傷層形成機(jī)理[J]. 劉志東,高連,邱明波,田宗軍,汪煒. 航空學(xué)報(bào). 2012(01)
[3]硅片自旋轉(zhuǎn)磨削損傷深度的試驗(yàn)研究[J]. 張銀霞,李延民,郜偉,康仁科. 金剛石與磨料磨具工程. 2008(04)
[4]大直徑硅片超精密磨削技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 康仁科,田業(yè)冰,郭東明,金洙吉. 金剛石與磨料磨具工程. 2003(04)
博士論文
[1]光學(xué)材料加工亞表面損傷檢測及控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王卓.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[2]單晶硅片超精密磨削加工表面層損傷的研究[D]. 張銀霞.大連理工大學(xué) 2006
碩士論文
[1]偏振光在散射介質(zhì)中的傳輸特性分析[D]. 張編妹.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[2]切割單晶及多晶硅片表面層損傷研究[D]. 徐宗勝.大連理工大學(xué) 2013
[3]光學(xué)表面亞表層損傷檢測技術(shù)研究[D]. 王春慧.西安工業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào)：3010003
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