一种面向激光薄膜内部缺陷的溯源性损伤阈值测量方法

摘要

本发明涉及一种面向激光薄膜内部缺陷的溯源式损伤阈值测量技术，包括：将被测样品进行坐标零点标记，通过电动平移台控制移动，在被测样品不同的制备阶段分别进行全区域扫描；外触发式相机对被测样品的每个位置进行图片采集，并将所有缺陷进行识别、坐标校准、处理分析，获得不同缺陷的引入源头和特征信息；选取被测样品上任意缺陷，在泵浦激光器辐照前后分别由外触发相机拍照，比较两幅图像的差异判断缺陷是否损伤；提升泵浦激光能量，实现不同能量下的测量；提取缺陷在不同制备阶段的特征信息，实现缺陷在全流程工序中的溯源追踪。与现有技术相比，本发明具有对缺陷引入源头、特征尺寸、坐标位置和损伤阈值等信息进行溯源分析的优点。

主权项

一种面向激光薄膜内部缺陷的溯源性损伤阈值测量方法，该方法用于激光薄膜内部缺陷的溯源性损伤阈值测量；所述的损伤阈值测量的装置包括用于发射泵浦激光的泵浦激光器、用于带动经过位置定标的被测样品移动的电动平移台、照明电源和实时监测并获取被测样品图像的损伤监控组件，所述的损伤监控组件包括在线显微镜和外触发式相机，其特征在于，所述的方法具体包括以下步骤：①利用定标装置在被测样品两个角的边缘标记两个校准零点；②将被测样品固定在电动平移台，电动平移台控制被测样品做光栅轨迹移动，在线显微镜对准泵浦激光辐照被测样品的位置；③当被测样品移动到新的位置时，在线显微镜拍摄图像，然后电动平移台控制被测样品移动到下一个位置，横向移动距离为在线显微镜拍摄图像的横向尺寸，纵向移动距离为在线显微镜拍摄图像的纵向尺寸，每次完成对被测样品全口径区域的覆盖；对被测样品全口径区域的覆盖具体为：电动平移台x方向总的移动距离为S_x，移动间隔为I_x，y方向总的移动距离为S_y，移动间隔为I_y，移动间隔I_x和I_y分别由外触发式相机拍摄图像的横向尺寸i_x和纵向尺寸i_y决定，图片总数目N为S_x/I_x和S_y/I_y向上取整后的整数乘积；由此实现对被测样品全口径区域的覆盖扫描；④被测样品在基底加工完成阶段，电动平移台做第一次光栅运动，外触发式相机通过电动平移台的移动对被测样品的每个位置进行图片采集；将第(x,y)张图片标记为P_xy，图片中缺陷点的局部坐标记为P_xy‑ab，全局坐标记为P_XY，缺陷尺寸标记为P_d‑XY，其中，a和b为缺陷点在第(x,y)张图片中的局部坐标，X和Y为以第(1,1)张图片的左上角为原点、缺陷点在整个测量区域的全局坐标；两个校准零点的全局坐标分别标记为P₁和P₂；⑤被测样品在清洗完成阶段，电动平移台做第二次光栅运动，外触发式相机通过电动平移台的移动对被测样品的每个位置进行图片采集；将第(x,y)张图片标记为C_xy，图片中缺陷点的局部坐标记为C_xy‑ab，全局坐标记为C_XY，缺陷尺寸标记为C_d‑XY，其中，a和b为缺陷点在第(x,y)张图片中的局部坐标，X和Y为以第(1,1)张图片的左上角为原点、缺陷点在整个测量区域的全局坐标；两个校准零点的全局坐标分别标记为C₁和C₂；⑥以第一次扫描后两个校准零点的全局坐标P₁和P₂为参照，根据第二次扫描后两个校准零点的全局坐标C₁和C₂的变动，将所有缺陷的全局坐标C_XY修正为C_X’Y’；修正坐标的具体为：以第一次扫描后两个校准零点的全局坐标P₁和P₂为参照，计算第二次扫描后两个校准零点的全局坐标C₁和C₂的变动；C₁相比P₁的变化量为：d_x＝P_1x‑C_1xd_y＝P_1y‑C_1y其中P_1x、P_1y和C_1x、C_1y分别为P₁和C₁点的横向和纵向坐标；将C₁与P₁点重合，则C_XY的坐标修正为C_X”Y”：C_X”＝C_X+d_xC_Y”＝C_Y+d_y根据P₁、P₂和修正后C_2”三者的坐标关系，计算出P₁C_2”和P₁P₂的夹角θ；此夹角即为以P₁为中心，C_X”Y”偏离P_XY相应各点的角度，由此获得最终的修正坐标：C_X’＝C_X”+rcosθC_Y’＝C_Y”+rsinθ其中r为C_X”Y”中各点与P₁点的距离；⑦设定位置容差E₁和尺寸容差E₂，将C_X’Y’中每一个缺陷点与P_XY中的所有缺陷点进行逐一比较；设定判定准则，分别根据位置容差和尺寸容差的满足情况，判定缺陷点的类型，包括原有缺陷、新缺陷、生长缺陷和去除缺陷，具体为：1)当C_X’Y’位置存在缺陷点、不超过位置容差的P_XY位置存在缺陷点，并且不超过尺寸容差时，则C_X’Y’位置和P_XY位置缺陷相同；2)当C_X’Y’位置存在缺陷点、不超过位置容差的P_XY位置存在缺陷点，但超过尺寸容差时，则C_X’Y’位置缺陷由P_XY位置缺陷生长获得；3)当C_X’Y’位置存在缺陷点、不超过位置容差的P_XY位置不存在缺陷点，则C_X’Y’位置缺陷为新出现，由当前工序引入；4)当P_XY位置存在缺陷点、不超过位置容差的C_X’Y’位置不存在缺陷点，则P_XY位置缺陷被当前工序去除；⑧重复上述步骤⑤～⑦，可以实现被测样品全口径区域分别在镀膜完成阶段、后处理完成阶段所有缺陷点的定位和坐标校准，即F_X’Y’和L_X’Y’；⑨选定被测样品中待测缺陷，电动平移台将待测缺陷移动到泵浦激光辐照位置，外触发相机拍摄图片D_XY‑0，泵浦激光辐照缺陷后，拍摄图片D_XY‑1；设定尺寸容差E₃，当D_XY‑1中缺陷尺寸与D_XY‑0中相同缺陷尺寸的差异超过尺寸容差，则判定损伤，否则判定未损伤；⑩选取不同的泵浦激光能量进行辐照，可以获得任意待测缺陷发生损伤时的损伤阈值；选取不同的待测缺陷，重复⑨～⑩，可以获得被测样品不同区域所有缺陷在泵浦激光辐照下的损伤阈值；提取同一缺陷在基底加工、清洗、镀膜、后处理和损伤阈值测试不同阶段的特征信息，实现缺陷在全流程工序中的溯源追踪。