【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及薄膜残余应力测量，具体的，涉及一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法和系统。
技术介绍
1、近年来，薄膜和聚合物基板因其出色的性能特性，在电子器件和光电器件领域得到了广泛的应用。然而，随着薄膜器件的不断微型化，其在制造过程中所面临的挑战也随之凸显出来。在镀膜过程中，由于薄膜的热失配、晶格缺陷、表面张力和界面位错等因素，薄膜内部容易产生残余应力。薄膜应力分为压应力和张应力两类。张应力可能会导致薄膜出现裂纹、边缘分层以及界面分层等问题；而压应力则可能导致薄膜表面或衬底出现开裂和剥落现象。薄膜应力不仅在宏观层面上限制了薄膜结构的完整性，还会在微观层面对其物理和化学性质产生影响。因此，薄膜镀膜封装技术的质量直接关系到器件的寿命。在评估封装质量时，应力的检测是一个重要的标准。
2、当前，测量薄膜应力的方法主要是有损检测法。尽管这种方法可以通过移除部分薄膜材料来直接测量应力，但在操作过程中容易产生误差，并可能对测试样品造成损伤。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法和系统。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，包括：
3、利用多光束杠杆设计，获得光斑阵列的原始图像；
4、从所述原始图像中采集光斑中心点；
5、基于所述光斑中心点，获得基底和薄膜的曲率，并求得最终薄膜应力。
6、优选地，所述多光束杠杆设计，包括：>
7、激光发射器，所述激光发射器用于发射初始激光；
8、分束镜，所述分束镜平行设置于所述激光发射器前方，将初始激光分成若干束平行光；
9、反射镜，所述反射镜平行设置于所述分束镜前方，调整所述平行光的角度，使其投射至待测样品表面；
10、光斑接收器，所述光斑接收器设置于所述反射镜前方，接收从所述待测样品表面反射回的平行光；
11、cmos相机，所述cmos相机正对所述光斑接收器，拍摄所述光斑接收器呈现出的光斑阵列图像。
12、优选地，所述利用多光束杠杆设计，获得光斑阵列的原始图像，包括：
13、在正式利用多光束杠杆进行测量前，基于多光束杠杆设计，先在待测样品位置放置一块平面镜，对整个平行光束进行全反射，采集全反射光斑图像；
14、正式利用多光束杠杆进行测量，激光发生器提供一束初始光线，经过分束镜的分束作用后变为若干束平行光线，照射在反射镜表面，通过反射镜调节角度将平行光打在待测样品表面，样品将平行光反射投影至接收器上，最后利用cmos相机采集接收器表面投影的光斑阵列图像；
15、整个测量过程包括对平面镜全反射光斑图像和样品镀膜前后的光斑图像各采集测量一次，获得反射前、镀膜前和镀膜后的光斑阵列图像。
16、优选地，所述从所述原始图像中采集光斑中心点，包括：
17、采用形态学滤波对采集的原始图像提取初步特征；
18、对所述初步特征采用腐蚀膨胀进行对减，获得原始图像的边缘特征；
19、对所述边缘特征，进行改进的canny处理，将原先的高斯滤波替换为双边滤波，同时增加45°和135°方向上的梯度幅值计算，获得细化的光斑边缘特征；
20、对细化的光斑边缘特征进行椭圆拟合，获得近似的椭圆解，提取椭圆中心点坐标即为光斑的中心，共获得入射光的光斑中心点坐标和镀膜前后两个光斑中心点的坐标。
21、优选地，所述基于所述光斑中心点，获得基底和薄膜的曲率，并求得最终薄膜应力，包括：
22、基于入射光的光斑中心点坐标和镀膜前后两个光斑中心点的坐标，根据两点距离公式获得入射光束的中心距离d0、入射光束和镀膜前后的反射光束中心距离d1、d2；
23、将镀膜前入射光束和反射光束的中心间距值d1-d0代入曲率公式即可求得基底的表面曲率k1＝1/r1，
24、将镀膜后入射光束和反射光束的中心间距值d2-d0代入曲率公式即可求得薄膜的表面曲率k2＝1/r2；
25、将所述基底和薄膜的表面曲率k1、k2代入stoney公式，求得最终薄膜残余应力。
26、优选地，所述曲率公式为：
27、
28、l：样品中心到接收器的距离
29、d0：相邻的入射光束中心距离
30、d：对应相邻的反射光束中心距离
31、ɑ：入射角。
32、优选地，所述stoney公式给出基底曲率、薄膜曲率和薄膜残余应力的相对关系，其具体形式为：
33、stoney公式：
34、ts、tf：基板厚度、薄膜厚度；
35、es：基底(薄膜)杨氏模量，取决于材料本身；
36、vs：基底的泊松比，反映材料横向变形的弹性常数；
37、r1、r2：分别表示基底半径、薄膜半径，其倒数为相应的曲率。
38、根据本专利技术的第二个方面，提供一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量系统，包括：
39、图像采集模块，该模块利用多光束杠杆设计，获得光斑阵列的原始图像；
40、特征提取模块，该模块从所述原始图像中采集光斑中心点；
41、公式计算模块，该模块基于所述特征中心点，获得基底和薄膜的曲率，并求得最终薄膜应力。
42、根据本专利技术的第三个方面，提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行任一项基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法和基于多光束杠杆的薄膜应力测量系统。
43、根据本专利技术的第四个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可用于执行任一项基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法和基于多光束杠杆的薄膜应力测量系统。
44、与现有技术相比，本专利技术实施例具有如下的一种有益效果：
45、本专利技术实施例中的基于多光束杠杆法的薄膜应力测量方法和系统，利用多光束杠杆法对样品曲率进行无损测量，操作便捷，且当曲率变化幅度不大即发生较小应变的情况下，仍可以通过光路的细微偏转来获得较为精确的结果。
46、本专利技术实施例中的基于多光束杠杆法的薄膜应力测量方法和系统，采用改进传统的canny边缘检测算法，将原先的高斯滤波替换为双边滤波，更好地消除噪声，同时增加了45°和135°方向上的梯度幅值计算，更加精确地提取图像的边缘信息。
47、本专利技术实施例中的基于多光束杠杆法的薄膜应力测量方法和系统，利用椭圆拟合算法结合曲率公式和stoney公式，能够精准地计算出基底和薄膜的曲率最终求得薄膜的残余应力。
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1.一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，所述利用多光束杠杆设计，获得光斑阵列的原始图像，包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，所述从原始图像中采集光斑中心点，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，所述基于所述光斑中心点，获得基底和薄膜的曲率，并求得最终薄膜应力，包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，所述曲率公式为：
7.根据权利要求6所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，所述Stoney公式给出基底曲率、薄膜曲率和薄膜残余应力的相对关系，其具体形式为：
8.一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量系统，其特征在于，包括：
9.一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时可用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法，或，运行权利要求8中所述的系统。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，所述利用多光束杠杆设计，获得光斑阵列的原始图像，包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，所述从原始图像中采集光斑中心点，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，其特征在于，所述基于所述光斑中心点，获得基底和薄膜的曲率，并求得最终薄膜应力，包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于多光束杠杆的薄膜应力测量方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，周陈昊，凌晓，辛涵申，李浩源，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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