(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210970339.9 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市高新园区凌工 路2号 (72)发明人 白倩　吕启鑫　陶星宇　孙权威　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 鲁保良　李洪福 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/95(2006.01) (54)发明名称 一种硅片中位裂纹与侧位裂纹分离化检测 方法 (57)摘要 本发明公开了一种硅片中位裂纹与侧位裂 纹分离化检测方法， 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， 得到中位裂纹的深度与位置 信息以及侧位裂纹的位置信息。 本发明使用1/4 波片， 将包含中位裂纹和侧位裂纹的硅片散射信 号的线偏振状态转化为椭圆偏振状态， 同时时针 孔片反射的包含侧位裂纹信号的椭圆偏振状态 转化为线偏振状态， 将二者的信号分离处理， 扩 大二者信号差异， 实现更准确的亚表面损伤检 测。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115356264 A 2022.11.18 CN 115356264 A 1.一种硅片中位裂纹与侧位裂纹分离化检测方法， 其特征在于： 利用 双探测器检测装 置进行检测， 所述的方法包括以下步骤： A、 将待测硅片(20)放置 于位移平台(19)上； B、 启动激光器(1)发射激光即出射光(2)， 使激光经过偏振片(3)之后变为线偏振激光 即检测光束(4)， 检测光束(4)经过下偏振分光镜(5)反射、 经由聚焦物镜(6)聚焦到待测硅 片(20)上； 经待测硅片(20)散射的包含有亚表面损伤信息的损伤散射激光(7)依次透过下偏振分 光镜(5)、 上偏振分光镜(8)和1/4波片(9)， 经过1/4波片(9)后、 入射线偏振激光(21)转化为 出射椭圆偏振激光(22)； 所述的损伤散射激光(7)包括中位裂纹散射光(27)和侧位裂纹散 射光(28)； 包含中位裂纹(25)信息的出射椭圆偏振激光(22)通过针孔片(11)的针孔经左成像透 镜(10)聚焦后被左探测器(12)接收； 包含侧位裂纹(26)信息的出射椭圆偏振激光(22)被针孔片(11)反射向下形成入射椭 圆偏振激光(24)、 经过1/4波片(9)后转化为出射线偏振激光(23)、 再经上偏振分光镜(8)反 射形成侧位裂纹反射激光(13)， 向右经右成像透 镜(14)聚焦后被右探测器(15)接收； C、 启动左探测器(12)和右探测器(15)探测待测硅片(20)损伤散射信号； D、 使用计算机(17)控制位移平台(19)使线偏振激光照射在待测硅片(20)表面上； 控制 位移平台(19)沿X轴、 Y轴按照S型路线(29)进行移动， 使线偏振激光完成待测硅片(20)一个 平面的检测； E、 使用计算机(17)控制位移平台(19)沿Z向移动， 使线偏振激光的焦点进入待测硅片 (20)下一个深度， 如果下一个深度小于待测硅片(20)的厚度， 则转 步骤D； 否则转 步骤F； F、 计算机(17)分析处理左探测器(12)与右探测器(15)测得的信号， 得到中位裂纹(25) 的深度与位置信息以及侧位裂纹(26)的位置信息 。 2.根据权利要求1所述的一种硅片中位裂纹与侧位裂纹分离化检测方法， 其特征在于： 所述双探测器检测 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； 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； 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)的前方， 上偏振分光镜(8)位于下偏振分光镜(5)的上方， 所述的聚焦物镜(6) 位于下偏振分光镜(5)的下侧； 所述的1/4波片(9)位于上偏振分光镜(8)的上方， 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； 所述的右成像透镜(14)位于上偏振分光镜(8)右方； 所述的右探测器(15)位于右成像透镜 (14)的右方； 所述的信号处理系统包括数据采集卡(16)、 计算机(17)、 运动控制器(18)和位移平台 (19)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115356264 A 2一种硅片中位裂纹与侧位裂纹分离 化检测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及硅片亚表面损伤的无损检测领域， 尤其是一种硅片中位裂 纹与侧位裂 纹分离化检测方法。 背景技术 [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方法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检测， 需要提出一种硅片中位裂纹与侧位裂纹分 离化检测方法。 发明内容 [0005]为解决现有技术存在的上述问题， 本发明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硅片中位裂纹与侧位裂纹分离化检测方 法。 [0006]为了实现上述目的， 本发明的技术方案如下： 一种硅片中位裂纹与侧位裂纹分离 化检测方法， 利用双探测器 检测装置进行检测， 所述的方法包括以下步骤： [0007]A、 将待测硅片放置 于位移平台上； [0008]B、 启动激光器发射激光即出射光， 使激光经过偏振片之后变为线偏振激光即检测 光束， 检测光束经 过下偏振分光镜反射、 经由聚焦物镜聚焦到待测硅片上；说　明　书 1/4 页 3 CN 115356264 A 3