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

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【摘要】：藍(lán)寶石因為其優(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)用對其質(zhì)量有極高的要求,但由于藍(lán)寶石硬度極高,且從長晶到加工成晶片工序繁多,這使得藍(lán)寶石晶片會不可避免殘留有長晶和機械加工造成的復(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)方法難以檢測的微/亞微米級缺陷�，F(xiàn)在大部分生產(chǎn)商對藍(lán)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測造成了極大浪費。為實現(xiàn)對藍(lán)寶石晶片微/亞微米級缺陷自動、快速、準(zhǔn)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(lán)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(shè)計了簡易的藍(lán)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(lán)寶石晶片缺陷大小的新型檢測方法,并建立起可見激光與藍(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(shè)計更加高效的藍(lán)寶石晶片檢測系統(tǒng),提出通過觀察缺陷樣品和標(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(shè)計了簡易藍(lán)寶石無損檢測裝置,該檢測裝置由: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 激光無損檢測 散射光強 光強分布分析
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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)寶石晶體生長與加工方法14-18
• 1.2.1 藍(lán)寶石晶體生長方法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)部微缺陷檢測方法20-23
• 1.4.2 人工檢測法23-24
• 1.4.3 激光散射法檢測微小顆粒24-26
• 1.5 本課題主要意義和研究內(nèi)容26-28
• 1.5.1 研究意義26
• 1.5.2 研究內(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 激光散射計算仿真35-51
• 3.1 散射光信號最佳接收位置的確定37-39
• 3.2 θ=90°時不同缺陷空間散射光強分布研究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 缺陷檢測裝置的研制51-59
• 4.1 透射光斑分析51-53
• 4.2 缺陷檢測系統(tǒng)總體方案的設(shè)計53-58
• 4.2.1 光源選擇和散射方法的驗證53-55
• 4.2.2 檢測系統(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61-67
• 致謝67-68
• 個人簡歷與攻讀碩士學(xué)位期間已公開的專利68

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