[發(fā)明專利]基于穆勒矩陣的硅片反射光偏振應(yīng)力檢測(cè)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111478359.6
• 申請(qǐng)日: 2021-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114252185A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸健;梅金濤;張宏超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/24
• 分類號(hào): G01L1/24
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種基于穆勒矩陣的硅片反射光偏振應(yīng)力檢測(cè)裝置，其特征在于：包括連續(xù)激光器（1）、擴(kuò)束鏡頭（2）、第一偏振片（3）、分光鏡（4）、1/4波片（5）、二維平移臺(tái)（6）、第二偏振片（8）、CCD（9）、PC機(jī)（10）；共第一光軸依次設(shè)置激光頭（1）、擴(kuò)束鏡頭（2）、第一偏振片（3）、分光鏡（4），分光鏡（4）的反射光路為第二光軸，共第二光軸依次設(shè)置1/4波片（5）、平移臺(tái)（6），平移臺(tái)（6）上放置有硅片樣品（7），分光鏡（4）的透射光路為第三光軸，共第三光軸依次設(shè)置第二偏振片（8）、CCD（9），PC機(jī)（10）與CCD（9）電連接；連續(xù)激光器（1）輸出激光依次經(jīng)擴(kuò)束鏡頭（2）、第一偏振片（3）后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振光，并進(jìn)入分光鏡（4），經(jīng)分光鏡（4）反射入1/4波片（5）變?yōu)橛倚龍A偏振光后，射到位于二維平移臺(tái)（6）的硅片樣品（7）上，二維平移臺(tái)（6）進(jìn)行二維方向逐行逐列移動(dòng)，經(jīng)硅片樣品（7）反射，攜帶硅片樣品（7）的面型信息的光束依次通過(guò)1/4波片（5）、分光鏡（4）、第二偏振片（8）后，被CCD（9）的靶面接收，得到偏振圖像，CCD（9）將采集到的圖像傳送給PC機(jī)（10）進(jìn)行處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于穆勒矩陣的硅片反射光偏振應(yīng)力檢測(cè)裝置，其特征在于：連續(xù)激光器（1）為單模激光器，最大輸出功率為2W，輸出波長(zhǎng)為1550nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于穆勒矩陣的硅片反射光偏振應(yīng)力檢測(cè)裝置，其特征在于：光束經(jīng)擴(kuò)束鏡頭（2）后輸出光束，其光斑直徑大于8mm。

4.一種如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)的基于穆勒矩陣的硅片反射光偏振應(yīng)力檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：暫不放置1/4波片（5），調(diào)節(jié)第一偏振片（3）、第二偏振片（8）角度，使第一偏振片（3）與第二偏振片（8）的透光軸平行，視場(chǎng)為最亮；

步驟2：放置1/4波片（5），旋轉(zhuǎn)1/4波片（5），使1/4波片（5）的光軸方向與第一偏振片（3）的透光軸成45°角，此時(shí)經(jīng)過(guò)1/4波片（5）的出射光為圓偏振光；

步驟3：調(diào)節(jié)分光鏡（4），使光束垂直入射到硅片樣品（7）；

步驟4：利用二維平移臺(tái)（6）進(jìn)行矩陣式移動(dòng)，直至CCD（9）完成對(duì)硅片樣品（7）的掃描檢測(cè)；

步驟5：CCD（9）獲取硅片樣品（7）的偏振圖像，得到0°圖像；

步驟6：將第二偏振片（8）順時(shí)針旋45°角，將二維平移臺(tái)（6）歸位為初始位置；

步驟7：重復(fù)步驟4、步驟5、步驟6三次，分別得到45°圖像、90°圖像、135°圖像；

步驟8：PC機(jī)（10）對(duì)硅片樣品（7）的偏振圖像進(jìn)行處理，得到濾波后相位差圖像。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于穆勒矩陣的硅片反射光偏振應(yīng)力檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟8中，PC機(jī)（10）對(duì)硅片樣品（7）的偏振圖像進(jìn)行處理，得到濾波后相位差圖像，具體如下：

步驟8-1：將0°圖像、45°圖像、90°圖像、135°圖像進(jìn)行灰度處理，分別得到各圖像的灰度數(shù)據(jù)；

步驟8-2：圖像的灰度數(shù)據(jù)分別代表0°、45°、90°、135°時(shí)偏振圖像信息，將它們代入穆勒矩陣進(jìn)行計(jì)算，得到硅片樣品（7）的相位差圖像；

步驟8-3：對(duì)硅片樣品（7）的相位差圖像進(jìn)行中值濾波，獲得濾波后相位差圖像；

步驟8-4：分析濾波后相位差圖像，當(dāng)相位差值越大的區(qū)域，則硅片樣品（7）的應(yīng)力值越大；反之越小。