本发明专利技术公开了一种双探测器检测硅片亚表面损伤信号的装置，包括激光器、偏振片、偏振分光镜组、1/4波片、聚焦物镜、左右两个成像透镜、针孔片、左右两个探测器；所述1/4波片位于上偏振分光镜的上方，使上偏振分光镜透过的线偏振光转化为椭圆偏振光传递至上方的左成像透镜，针孔片位于左成像透镜上方的焦点处，左探测器位于针孔片上方。本发明专利技术使用两个探测器，中位裂纹产生的散射光与聚焦透镜形成共聚焦现象，其信号经过针孔片的针孔被左探测器接收。侧位裂纹产生的散射光由于不在检测光焦点处，形不成共聚焦，透不过针孔片的针孔，从而被反射回，被右探测器接收，从而实现了中位裂纹与侧位裂纹信号分离，实现更准确的亚表面损伤检测。实现更准确的亚表面损伤检测。实现更准确的亚表面损伤检测。
【技术实现步骤摘要】
一种双探测器检测硅片亚表面损伤信号的装置
[0001]本专利技术涉及半导体材料亚表面损伤的无损检测领域，尤其是一种双探测器检测硅片亚表面损伤信号的装置。
技术介绍
[0002]目前研磨硅片亚表面损伤检测方法分为有损检测及无损检测两大类。有损检测使用破坏性的装置和方法将亚表面损伤暴露，之后进行观测，主要包括截面显微检测、角度抛光检测、HF化学刻蚀检测、磁流变抛光检测。有损检测装置构造与操作简单，但破坏性检测装置和方法在检测过程中存在如下缺点：破坏性检测过程只针对试样局部位置进行，不能反映试样全局亚表面损伤状态；有损检测过程将材料破坏，造成材料的浪费与成本的提高；有损检测过程中会引入新的亚表面损伤，检测精度低；有损检测步骤繁琐，检测周期长，效率低。
[0003]无损检测是在不破坏工件的前提下，利用亚表面损伤对光、电等产生的物理反应进行检测，能够检测全局损伤，检测效率高，适合集成到生产线上进行在位检测。硅片亚表面无损检测包括超声检测、光学相干层析检测、激光散射检测等。但大部分无损检测方法易受其它因素的干扰。超声检测在检测过程中由于超声发生和传播过程中的不稳定性以及表面粗糙度的作用而产生检测误差。光学相干检测和激光散射检测都难以避免表面粗糙度对检测精度带来的影响。偏振激光检测方法在检测过程中利用表面散射光与入射激光的偏振状态一致，亚表面损伤散射光与入射光的偏振状态不同的特点，有效排除了表面粗糙度的影响。因此偏振激光散射检测装置在硅片亚表面损伤检测中具有广阔的应用前景。
[0004]现有公开的偏振激光检测装置可用于分离残余应力和亚表面损伤的检测信号。然而，亚表面损伤形式分为中位裂纹与侧位裂纹，中位裂纹为研磨过程中产生的沿深度方向发展的裂纹，侧位裂纹为横向发展的裂纹，其中中位裂纹是评价加工工艺参数的重要指标。偏振激光检测过程中，侧位裂纹与中位裂纹同时产生散射信号并互相耦合，传统方法单一探测器所获取的信号难以对二者进行准确判断，需要提出一种分离中位裂纹与侧位裂纹耦合信号的偏振激光散射检测装置。
技术实现思路
[0005]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要设计一种可以分离中位裂纹与侧位裂纹耦合信号并准确检测不同形式亚表面损伤的双探测器检测硅片亚表面损伤信号的装置。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种双探测器检测硅片亚表面损伤信号的装置，包括激光器、偏振片、偏振分光镜组、1/4波片、聚焦物镜、左成像透镜、右成像透镜、针孔片、左探测器、右探测器和信号处理系统；
[0007]所述的激光器提供检测光源；
[0008]所述的偏振片放置于激光器的右方，使激光器的出射光变为线偏振光，即检测光束；
[0009]所述的偏振分光镜组包括上偏振分光镜和下偏振分光镜，下偏振分光镜位于偏振片的前方，用于将经过偏振片的激光反射至待测硅片表面，同时分离经过硅片亚表面损伤散射而改变了原有偏振状态的线偏振光，即损伤散射激光；上偏振分光镜位于下偏振分光镜的上方，用于将下偏振分光镜透过的损伤散射激光传递至上方的1/4波片，以及反射左成像透镜传回的线偏振光至右侧的右成像透镜；
[0010]所述的聚焦物镜位于下偏振分光镜的下侧，将下偏振分光镜反射的激光束聚焦于硅片表面；
[0011]所述的1/4波片位于上偏振分光镜的上方，使上偏振分光镜透过的线偏振光转化为椭圆偏振光传递至上方的左成像透镜，同时使左成像透镜透过的椭圆偏振光传递至上偏振分光镜；
[0012]所述的针孔片位于左成像透镜上方的焦点处；
[0013]所述的左探测器位于针孔片上方；
[0014]所述的右成像透镜汇聚经过上偏振分光镜反射的侧位裂纹反射激光；
[0015]所述的右探测器位于右成像透镜的右方；
[0016]所述的信号处理系统对信号进行处理，得到硅片亚表面损伤分布情况，所述的信号处理系统包括数据采集卡、计算机、运动控制器和位移平台；
[0017]所述的数据采集卡接收左探测器和右探测器的输出信号；
[0018]所述的计算机对数据采集卡采集到的信号进行分析处理；
[0019]所述的运动控制器接收计算机的指令，控制位移平台运动；
[0020]所述硅片放置在位移平台上，所述的位移平台带动硅片进行位置变换。
[0021]进一步地，所述的激光器、偏振片、偏振分光镜组、1/4波片、聚焦物镜、左成像透镜、右成像透镜、针孔片、左探测器和右探测器均固定在支架上。
[0022]进一步地，所述的激光器、偏振片和下偏振分光镜的中心均位于同一条水平线上；所述的聚焦物镜、下偏振分光镜、上偏振分光镜、1/4波片、针孔片和左成像透镜的中心均位于同一条垂直线上；所述的右成像透镜与上偏振分光镜的中心位于同一条水平线上。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术使用两个探测器，在检测过程中，中位裂纹产生的散射光与聚焦透镜产生共聚焦现象，其信号经过针孔片的针孔被左探测器接收。侧位裂纹产生的散射光由于不在检测光焦点处，不能产生共聚焦现象，不能通过针孔片的针孔，从而被反射回来，被右探测器接收，从而实现了中位裂纹与侧位裂纹信号分离，实现更准确的亚表面损伤检测。
附图说明
[0025]图1表示本专利技术的结构示意图。
[0026]图2表示检测时检测扫描坐标系图。
[0027]图3表示中位裂纹与侧位裂纹位置及其散射信号产生示意图。
[0028]图中：1、激光器，2、出射光，3、偏振片，4、检测光束，5、下偏振分光镜，6、聚焦物镜，7、损伤散射激光，8、上偏振分光镜，9、1/4波片，10、左成像透镜，11、针孔片，12、左探测器，13、侧位裂纹反射激光，14、右成像透镜，15、右探测器，16、数据采集卡，17、计算机，18、运动控制器，19、位移平台，20、硅片，21、中位裂纹，22、侧位裂纹，23、中位裂纹散射光，24、侧位
裂纹散射光。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术进行进一步地描述。如图1
‑
3所示，一种双探测器检测硅片亚表面损伤信号的装置，包括激光器1、偏振片3、偏振分光镜组、1/4波片9、聚焦物镜6、左成像透镜10、右成像透镜14、针孔片11、左探测器12、右探测器15和信号处理系统；
[0030]所述的激光器1提供检测光源；
[0031]所述的偏振片3放置于激光器1的前方，使激光器1的出射光2变为线偏振光，即检测光束4；
[0032]所述的偏振分光镜组包括上偏振分光镜8和下偏振分光镜5，下偏振分光镜5位于偏振片3的右方，用于将经过偏振片3的激光反射至待测硅片20表面，同时分离经过硅片20亚表面损伤散射而改变了原有偏振状态的线偏振光，即损伤散射激光7；上偏振分光镜8位于下偏振分光镜5的上方，用于将下偏振分光镜5透过的损伤散射激光7传递至上方的1/4波片9，以及反射左成像透镜10传回的线偏振光至右侧的右成像透镜14；
[0033]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双探测器检测硅片亚表面损伤信号的装置，其特征在于：包括激光器(1)、偏振片(3)、偏振分光镜组、1/4波片(9)、聚焦物镜(6)、左成像透镜(10)、右成像透镜(14)、针孔片(11)、左探测器(12)、右探测器(15)和信号处理系统；所述的激光器(1)提供检测光源；所述的偏振片(3)放置于激光器(1)的前方，使激光器(1)的出射光(2)变为线偏振光，即检测光束(4)；所述的偏振分光镜组包括上偏振分光镜(8)和下偏振分光镜(5)，下偏振分光镜(5)位于偏振片(3)的右方，用于将经过偏振片(3)的激光反射至待测硅片(20)表面，同时分离经过硅片(20)亚表面损伤散射而改变了原有偏振状态的线偏振光，即损伤散射激光(7)；上偏振分光镜(8)位于下偏振分光镜(5)的上方，用于将下偏振分光镜(5)透过的损伤散射激光(7)传递至上方的1/4波片(9)，以及反射左成像透镜(10)传回的线偏振光至右侧的右成像透镜(14)；所述的聚焦物镜(6)位于下偏振分光镜(5)的下侧，将下偏振分光镜(5)反射的激光束聚焦于硅片(20)表面；所述的1/4波片(9)位于上偏振分光镜(8)的上方，使上偏振分光镜(8)透过的线偏振光转化为椭圆偏振光传递至上方的左成像透镜(10)，同时使左成像透镜(10)透过的椭圆偏振光传递至上偏振分光镜(8)；所述的针孔片(11)位于左成像透镜(10)上方的焦点处；所述的左探测器(12)位于针孔片(11)上方；所述的右成像...
【专利技术属性】
技术研发人员：白倩，吕启鑫，宋德华，陶星宇，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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