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原文传递脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置及方法

专利名称：	脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置及方法
摘要：	本发明公开了一种脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置及方法，所述装置包括控制器、热波信号采集系统、线性调频脉冲分束激光激励系统、试件保护装置四部分，其中：所述控制器为嵌入有LabVIEW平台的计算机；所述热波信号采集系统包括数据采集卡、红外热像仪和微焦镜头；所述线性调频脉冲分束激光激励系统包括激光驱动器、激光发射器、反光镜、光束扩展器、光束分离器；所述硅片保护装置包括温度传感器、密封箱、蜂鸣器、单片机。本发明采用分束激光原理可以使半导体硅片微裂纹缺陷检测全面，可以有效防止激光功率过高导致半导体硅片烧蚀，同时也可以防止激光功率过低导致微裂纹缺陷不能识别。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	黑龙江科技大学
发明人：	唐庆菊;高帅帅;王云泽
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910267683.X
公开号：	CN109856189A
代理机构：	哈尔滨龙科专利代理有限公司
代理人：	高媛
分类号：	G01N25/72(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	150027 黑龙江省哈尔滨市松北区浦源路2468号
主权项：	1.一种脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置，其特征在于所述装置包括控制器、热波信号采集系统、线性调频脉冲分束激光激励系统、试件保护装置四部分，其中：所述控制器为嵌入有LabVIEW平台的计算机；所述热波信号采集系统包括数据采集卡、红外热像仪和微焦镜头；所述线性调频脉冲分束激光激励系统包括激光驱动器、激光发射器、反光镜、光束扩展器、光束分离器；所述硅片保护装置包括温度传感器、密封箱、蜂鸣器、单片机；所述微焦镜头安装在红外热像仪的光学镜头上；所述密封箱的左侧面加工有圆形激光入射孔，前侧面开有箱体门；所述红外热像仪、光束扩展器、光束分离器置于密封箱内；所述温度传感器安装在箱体门内侧，蜂鸣器、单片机安装在箱体门外侧；所述反光镜由第一反光镜和第二反光镜构成；所述嵌入有LabVIEW平台的计算机的数据输出端与数据采集卡的数据输入端相连；所述数据采集卡的数据输出端与激光驱动器的数据输入端连接；所述激光驱动器的数据输出端与激光发射器的数据输入端连接；所述激光发射器发射的激光经第一反光镜和第二反光镜改变激光路径后通过密封箱的圆形激光入射孔进入密封箱，经光束扩展器扩束和光束分离器分束输出；所述嵌入有LabVIEW平台的计算机与红外热像仪相连；所述温度传感器通过单片机处理后分两路，一路与蜂鸣器相连，另一路与嵌入有LabVIEW平台的计算机相连。 2.根据权利要求1所述的脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置，其特征在于所述密封箱为内壁贴有反光膜的长方体。 3.根据权利要求1所述的脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置，其特征在于所述激光发射器与第一反光镜的中心在同一直线，所述第一反光镜与第二反光镜的中心在同一直线，所述第二反光镜、激光圆形入射孔、光束分束器、光束分离器、红外热像仪的中心在同一直线。 4.根据权利要求1所述的脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置，其特征在于所述光束扩展器和光束分离器的距离为20.0~40.0mm；光束分离器和半导体硅片试件的距离为600.0~1000.0mm。 5.根据权利要求4所述的脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置，其特征在于所述光束扩展器和光束分离器的距离为30.0mm；光束分离器和半导体硅片试件的距离为800.0mm。 6.根据权利要求1所述的脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置，其特征在于所述红外热像仪与半导体硅片试件背面的距离为200.0mm。 7.根据权利要求1所述的脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置，其特征在于所述箱体门的长度占密封箱的1/2。 8.根据权利要求1所述的脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置，其特征在于所述第二反光镜与第一反光镜的距离为120~150.0mm，第二反光镜和密封箱的距离为60.0~80.0mm。 9.根据权利要求8所述的脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测装置，其特征在于所述第二反光镜与第一反光镜的距离为130.0mm，第二反光镜和密封箱的距离为65.0mm。 10.一种利用权利要求1-9任一权利要求所述的装置进行脉冲分束激光激励半导体硅片微裂纹缺陷的透射光斑红外热成像检测的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：第1步：通过LabVIEW软件编写控制程序；第2步：摆放器材，连接线路；第3步：调节光束扩展器使光圈会聚在半导体硅片试件上，并调节焦点控制光束扩束器的特性，进行优化，从而实现最小的畸变和最高质量的光学输出；第4步：开启嵌入有LabVIEW平台的计算机、红外热像仪、微焦镜头、数据采集卡、激光驱动器、激光发射器、光束扩展器、光束分离器、温度传感器、蜂鸣器、单片机；第5步：预热完成后，进行红外热像仪调焦，直至计算机显示出图像；第6步：调节激光发射器与第一反光镜的中心在同一直线，第一反光镜与第二反光镜的中心在同一直线，第二反光镜与激光圆形入射孔、光束分束器、光束分离器、半导体硅片试件、红外热像仪的中心在同一直线；第7步：在嵌入有LabVIEW平台的计算机上打开并运行LabVIEW软件，通过外接键盘输入参数，选择线性调频激励方式进行双路扫描；第8步：激光驱动器发出触发信号触发激光发射器，激光发射器发射激光，通过第一反光镜和第二反光镜改变激光路径，激光通过光束扩展器、光束分离器进行扩束和分束，脉冲分束激光均匀激励半导体硅片试件，红外热像仪在半导体硅片试件背面的一侧进行实时图像数据采集和保存；第9步：将温度危险值设置为175℃，当密封箱体内温度达到温度危险值，单片机控制的蜂鸣器报警，并且LabVIEW软件的显示面板上的报警灯被点亮，同时作为子VI程序触发主程序LabVIEW停止运行，保护半导体硅片试件不受激光烧蚀；第10步：将红外热像仪采集的图像信息传输至LabVIEW平台，LabVIEW平台将数据与图像输入计算机中，通过Matlab软件对输入的图像进行半导体硅片微裂纹缺陷的辨别。
所属类别：	发明专利