[发明专利]一种金刚石片裂纹检测方法与装置

说明书

本发明的目的是提供一种金刚石片裂纹检测方法与装置，减少对传统裂纹检测方法对从业人员经验以及专业技术的依赖，提高了工业生产的检测效率及裂纹检测的准确性，根据待检测CVD金刚石片在白噪声激励下的振动响应信号，对其进行时间序列分析建立ARMA模型，时间序列ARMA模型参数中包含有结构系统的固有特性，通过计算机算法可以识别出待检测金刚石片一阶或多阶固有频率，采用时间序列分析方法，识别出待检测金刚石片一阶固有频率，及构造金刚石裂纹程度识别指标，计算待检测金刚石片与无裂纹金刚石片裂纹程度识别指标差异量，进一步判断金刚石片存在裂纹程度。

技术领域

本发明属于金刚石损伤层检测技术领域，具体涉及一种金刚石片裂纹检测方法与装置。

背景技术

现有半导体集成电路行业近几年迅猛发展，超宽禁带半导体——金刚石集电学、光学、力学、声学和热学等优点于一体，将引发新一代半导体技术的革命，而CVD金刚石膜具有化学惰性强、脆性大、硬度高和厚度薄等特点，因而极易在晶体生长和后序衬体加工中产生缺陷，裂纹作为产生随机、尺度较大、影响较深的缺陷一旦产生，金刚石衬底乃至后续制造的芯片会有碎片的隐患，将造成巨大的浪费，因此对金刚石片裂纹的检测是非常重要的。

现有的衬底裂纹的检测方法在科研领域中通常是借助显微镜进行检测，根据对衬底晶片的损伤程度分为有损检测和无损检测。有损检测一般会引入二次损伤，且检测后的样品不可再次使用；无损检测一般是通过仪器采集待测物体振动信号、光信号和电信号等进行分析，与样品无接触，不会引入新的缺陷，裂纹检测的有效性相对较高。但是，现有的无损检测中，存在视场与精度的矛盾关系。在生产应用中，传统缺陷检测方法是依赖于人工进行的。由于人工缺陷检测存在劳动强度过高、工作效率低、检测准确性不高、过于依赖个人经验、容易受主观因素影响等缺点，如何快速检测全场、高精度检测裂纹并评价分析是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金刚石片裂纹检测方法与装置，减少对传统裂纹检测方法对从业人员经验以及专业技术的依赖，提高了工业生产的检测效率及裂纹检测的准确性。

本发明解决其技术问题的技术方案为：一种金刚石片裂纹检测方法，包括以下步骤：

S1：将待检测CVD金刚石片固定在压电陶瓷激振底座，利用白噪声发生器产生白噪声电激励信号驱动压电陶瓷激振底座产生振动信号；

S2：用激光多普勒测振仪测得待检测CVD金刚石片的振动响应信号，并对振动响应信号进行时间序列分析建立ARMA模型并提取特征参数；

S3：通过步骤S2中所获得的特征参数计算待检测CVD金刚石片一阶或多阶固有频率ω_i与无裂纹CVD金刚石片一阶或多阶固有频率ω₀对比，判断待测CVD金刚石片是否存在裂纹，若不存在裂纹，检测结束；若存在裂纹，执行步骤S4；

S4：通过步骤S2中所获得的特征参数构造待测CVD金刚石片裂纹程度识别指标DF_i；

S5：选取无裂纹CVD金刚石片，按照步骤S1、S2、S4，采集无裂纹CVD金刚石片的振动响应信号，进行时间序列分析建立ARMA模型，提取特征参构造无裂纹CVD金刚石片裂纹程度识别指标数DF₀；

S6：将待测CVD金刚石片裂纹程度识别指标DF_i与无裂纹CVD金刚石片裂纹程度识别指标数DF₀做除法运算，即：

当CVD金刚石片存在裂纹时，H值偏离于1，且裂纹程度越大，H值偏离1的程度越大，通过分析量化裂纹损伤程度，以此判断CVD金刚石片的裂纹大小，决定是否参与后续衬体加工。

所述步骤S1中，采用示波器来显示白噪声信号发生器产生的激励信号波形。