[发明专利]基于光弹调制技术的半导体材料应力测量系统及方法

说明书

本发明涉及电子设备控制技术领域，尤其涉及一种基于光弹调制技术的半导体材料应力测量系统，包括依次排列的激光光源、至少一片反射镜、通孔、起偏器、光弹调制器、第一波片、被测样品、第二波片、检偏器、红外探测器；激光光源发射的激光光束经过至少一片反射镜导入到测量光路，起偏器将激光光束转换成线偏振光，激光光束经过光弹调制器再转换成从线偏振光到圆偏振光连续来回切换的调制偏振光，调制偏振光经过被测样品形成的双折射信号，红外探测器将双折射信号转换为电信号，通过测量电路传输到计算机中处理。本发明的有益效果：该系统不仅克服了其它基于光弹调制方法对被测样品应力大小的要求，而且系统中的被测样品无需转动。

技术领域

本发明涉及电子设备控制技术领域，尤其涉及基于光弹调制技术的半导体材料应力测量系统及方法。

背景技术

传统的用双折射技术来测量半导体材料的应力一般是基于红外光弹技术，采用平面或圆偏振光系统来测量材料的双折射大小从而测量材料中的应力状态，其中图1所示为平面偏振光测量系统，包括光源L、起偏器P、被测样品M以及检偏器A；图2所示为圆偏振光测量系统，包括光源L、起偏器P、四分之一波片Q1、被测样品M、四分之一波片Q2以及检偏器A。采用平面或圆偏振光系统来实现全场成像技术的好处是直观，但缺点是灵敏度低，因为这种技术测量双折射大小是通过确认图像中的相位条纹的数量，因而可以测量的最小相位值是180度(或π)。

现有技术中还存在另外一种双折射测量技术是采用光弹调制器件，通过锁相放大器来测量调制后的由于应力产生的双折射相位信号的大小，从而得到相应的应力状态。而现有技术中采用光弹调制器件和锁相放大器技术来测量双折射技术也受限于一些条件，比如有的技术需要旋转被测样品来得到双折射的大小和方向；还有的技术虽然不用旋转被测样品得到双折射的大小和方向，但要求被测样品的双折射产生的相位必须足够小角度近似的要求，因此都不能满足实际测量的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供基于光弹调制技术的半导体材料应力测量系统及方法。

具体技术方案如下：

本发明包括一种基于光弹调制技术的半导体材料应力测量系统，包括一测量光路，所述测量光路包括依次排列的激光光源、至少一片反射镜、通孔、起偏器、光弹调制器、第一波片、被测样品、第二波片、检偏器、红外探测器；

所述激光光源发射的激光光束经过所述至少一片反射镜导入到所述测量光路，所述起偏器将所述激光光束转换成线偏振光，所述激光光束经过所述光弹调制器再转换成从所述线偏振光到圆偏振光连续来回切换的调制偏振光，所述调制偏振光经过所述被测样品形成的双折射信号，所述红外探测器将所述双折射信号转换为电信号传输到一测量电路中，并通过所述测量电路传输到计算机中处理。

优选的，所述测量电路包括：

光弹调制器控制装置，连接所述光弹调制器，用于控制所述光弹调制器的调制幅度和调制频率；

信号放大器，所述信号放大器的输入端连接所述红外探测器的输出端，用于对所述电信号进行放大处理；

锁相放大器，所述锁相放大器的第一输入端连接所述信号放大器的输出端，所述锁相放大器的第二输入端连接所述光弹调制器控制装置的输出端，所述锁相放大器的输出端与所述计算机双向通信连接。

优选的，所述激光光源为He-Ne激光器，所述激光光束的波长为1152nm。

优选的，所述光弹调整器的调制频率为42KHz。

优选的，所述光弹调制器的光轴方向与所述起偏器的光轴方向相差45度。

优选的，所述光弹调制器的光轴方向为0°；

所述起偏器的光轴方向为45°；

所述检偏器的光轴方向为-45°。