[發明專利]一種人造藍寶石晶片缺陷檢測裝置

在審

• 申請號: 201410849802.X
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104458758A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 喻更生;周益春;鄧謀棟
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及藍寶石晶片缺陷檢測裝置，特別涉及一種對人造藍寶石晶片的顆粒物缺陷、氣泡缺陷及劃傷缺陷進行檢測的裝置。

背景技術

人造藍寶石Al₂O₃又稱白寶石，透明，是一種物理特性、機械特性和化學特性三者獨特組合的優良材料，與天然寶石具有相同的光學特性和力學性能，且有很好的熱特性，極好的電氣特性和介電特性，化學性質非常穩定，大多數酸溶液無法溶解它；光透性能好，它對紅外線透過率高，耐磨硬度僅次于金剛石，達莫氏9級；在高溫下仍具有較好的穩定性，熔點為2030℃，因此被廣泛地應用于工業、國防、航空航天等領域，如用作固體激光、紅外窗口、半導體芯片的襯底片、精密耐磨軸承材料等。藍寶石作為晶片或襯底材料具有高溫下(1000℃)化學性質穩定、容易獲得大尺寸以及價格便宜等優點。藍寶石作為晶片或微電子襯底材料對其晶體表面提出了超光滑、無損傷的要求因此對藍寶石襯底必須進行精細拋光。

但是，在藍寶石晶片或襯底材料加工過程中，存在種種因素導致表面質量被破壞。因而藍寶石晶片缺陷的種類、數量及面積比例檢測一直是晶片檢測工作的重點與難點。由于檢測樣品數量大、品種多、檢測精度要求高，使用人工檢測法不僅耗時長、效率低、成本高，而且依靠人眼觀察檢測具有誤檢率高、產品質量不一、對人眼傷害嚴重等缺點，因此檢測方法亟待改進。

發明內容

針對現有技術存在的上述技術問題，本發明是提供一種結構簡單、操作方便、成本低、檢測精度高、速度快的人造藍寶石晶片缺陷檢測裝置。

本發明解決上述技術問題的技術方案是：包括LED平行光管、半反射鏡、吸光板、環形光源柱形架、45°LED環形光源、10°LED環形光源、高清攝像機、計算機，環形光源柱形架側壁的相對位置分別安裝有一對45°LED環形光源和10°LED環形光源，所述環形光源柱形架的底部用于安放待測試的藍寶石晶片，半反射鏡放置在所述藍寶石晶片的正上方，所述半反射鏡的后方放置有吸光板，LED平行光管發出的平行光通過所述半反射鏡反射后垂直照射在所述藍寶石晶片上，所述45°LED環形光源、10°LED環形光源和LED平行光管所發出的光經藍寶石晶片散射后發出的散射光由高清攝像機接收，所述高清攝像機將接收到的散射光的數字圖像發送至計算機進行圖像處理。吸光板用于吸收LED平行光管透射過半反射鏡的光，以防透射光干擾高清攝像機對藍寶石晶片散射光的接收。

所述LED平行光管為亮度可調且高于背景光的光源，有利于晶片下表面瑕疵或灰塵的識別。

所述LED平行光管發出的光束均勻且直徑不小于待測試的藍寶石晶片直徑，便于檢測晶片兩面上灰塵或深劃痕。

所述環形光源柱形架的內部為黑色，可減少背景光干擾，提高圖像對比度。

所述45°LED環形光源和10°LED環形光源照射藍寶石晶片的角度可調，便于檢測晶片兩面上灰塵或深劃痕。

所述高清攝像機的像素不低于2000W且可程控調焦。

本發明結構簡單、操作方便且能實現藍寶石晶片的自動檢測與分揀，且克服了人工檢測中檢測人員主觀性的影響；具有檢測速度快、檢測精度高、檢測成本低等優點。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明中幾種典型缺陷的檢測結果圖片；

圖3為光散射視覺檢測的各模塊構成和處理流程。

具體實施方式

為了與人工檢測方法和檢測結果一致，光源采用可見光(冷光源)，要考慮光源的亮度、對比度和均勻度。亮度可調(要高于背景光)，保證相機的景深，以利于晶片水下表面瑕疵或灰塵的識別。對比度與光源的亮度、顏色和檢測面的反射率等因素，使待測晶片的目標特征與背景圖像特征之間產生最大的對比度，以便后期特征的圖像處理。照明至關重要，均勻的光源照明系統可以補償物體表面的角度變化，光源在各部分的反射也保證是相對均勻的。而非均勻的光源系統會使得不均勻的反射光進入攝像頭，非均勻的背景光會使有效拍攝面積區域的光比其他區域多，從而造成待測物體表面反射不均勻，最終導致檢測精度的下降。通常，光源的均勻性很大程度上取決于光源的工藝及照明點分布有關。我們設計了圖1光學系統。