CN109374633A - 一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法,所述检测方法包括:在液体环境中,将光源垂直照射在预先清洗的蓝宝石晶片上,从而检测蓝宝石晶片缺陷;所述检测方法简单易行,且不需要昂贵的专业设备,大大降低了生产成本;效果直观,可通过肉眼直接鉴别;培训成本低,见效快,可立即投入使用,因此适用于蓝宝石晶片缺陷检测。
Description
技术领域
本发明为蓝宝石晶片研究领域,涉及一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法。
背景技术
蓝宝石晶体具有高强度、高熔点、物理化学性能稳定等特性,在军事、航天航空、光学、生物、分析、半导体基片以及在高速信息处理、电子光子装置的微型化、智能化方面得到广泛的应用,其光学透过范围宽,折射率1.762-1.770,透过率达85%。蓝宝石晶体是目前半导体照明产业发展中使用最为广泛的衬底材料,广泛用于半导体氮化镓(GaN)发光二极管(LED)的外延衬底材料。
CN202661411U提供了一种蓝宝石表面缺陷测定系统,包括X射线发生器、闪烁探测嚣、蓝宝石晶片样品旋转台及计算机控制系统;所述的X射线笈生装置中设置有X射线管和单色嚣,X射线管的出口射线以布拉格。角照射在直立的单色器上,去掉K。及连续谱线,剩下的较单色化的Ka射线照射在蓝宝石晶片样品旋转台上的被测晶片上,并在被捌晶片中心交于一点,产生晶片衍射光线,晶片衍射蓝宝石光线被闪烁探涮器接收;所述的计算机系统,包括数据采集器、工业用PC机、打印机及应用软件:所述控测器的输出信号经数据采集器后进入工业用PC机,由应用软件进行去掉Ka2谱线处理后得到蓝宝石样品晶片的回摆曲线。该实用新型所述的系统在检测蓝宝石晶片缺陷时具有检测精度高的优点,但是检测方法复杂,且需要花费大量的资金用于开发系统和仪器维护。
CN104458758A公开了一种人造蓝宝石晶片缺陷检测装置,包括LED平行光管、半反射镜、环形光源柱形架、45°LED环形光源、10°LED环形光源、高清摄像机、计算机,环形光源柱形架侧壁的相对位置分别安装有一对45°LED环形光源和10°LED环形光源,环形光源柱形架的底部用于安放待测试的蓝宝石晶片,半反射镜放置在蓝宝石晶片的正上方,LED平行光管发出的平行光通过半反射镜反射后垂直照射在所述蓝宝石晶片上,45°LED环形光源、10°LED环形光源和LED平行光管所发出的光经蓝宝石晶片散射后发出的散射光由高清摄像机接收,高清摄像机将接收到的散射光的数字图像发送至计算机进行图像处理。该发明所述的检测装置在检测蓝宝石晶片时具有检测速度快和检测精度高的优点,但是该检测装置需要耗费大量的资金,不利于工业生产。
因此,开发一种简单方便、成本低、效果直观的蓝宝石晶片缺陷快速检测方法非常有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法,所述检测方法简单易行,且不需要昂贵的专业设备,大大降低了生产成本,且效果直观,可通过肉眼直接鉴别,培训成本低,见效快,可立即投入使用,因此适用于蓝宝石晶片缺陷的检测。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
本发明的目的在于提供一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法,所述检测方法包括:在液体环境中,将光源垂直照射在预先清洗的蓝宝石晶片上,从而检测蓝宝石晶片缺陷。
本发明提供的检测方法简单易行,便于实现;不需要使用昂贵的专业设备,大大降低检测成本;检测效果直观,可以通过肉眼直接观察;培训成本低,见效快,可立即投入使用,适用于工业产线大规模应用。
在本发明中,所述光源为柔光光源。
本发明采用柔光光源是因为柔光光源比较均匀和柔和,在人眼进行观测时不会对人眼造成较大的损伤;若采用硬光光源,在长期检测过程中,会对人眼造成一定程度的损伤,会造成人眼检测的盲点,在检测上会造成一定程度的偏差。
在本发明中,所述柔光光源为柔光灯。
本发明选用柔光灯,成本低,日常生活中容易得到,适用于工业生产使用。
在本发明中,所述液体环境中液体包括纯水或有机物,优选纯水。
本发明选用在液体环境中进行检测,因为切割后的蓝宝石晶片不易透光,在有光线时容易出现漫反射,会造成光线的分散,难以用肉眼观察出来;而将蓝宝石晶片浸入液体中,晶片表面的瑕疵被溶液填平,由于液体和蓝宝石晶片的折射率比空气和蓝宝石晶片的折射率更为接近,光线在穿过溶液和蓝宝石晶片的界面不会强烈偏离原来的路径,且水和空气的界面是平的,垂直光线也不会偏离路径,对面过来的光线就能被比较容易清晰的看到。
在本发明中,有机物包括油脂、醇类、醚类或酯类中的任意一种或至少两种的组合,优选油脂。
本发明中的溶剂优选纯水,纯水的折射率和蓝宝石晶片的折射率相近,能被清晰的看到,而且纯水不对会蓝宝石晶片产生任何的损伤,且不会影响后续蓝宝石晶片的处理过程;有机物也可用作液体环境,其中有机物也可以达到和纯水相同的效果或略微更好的效果,但是有机物有可能会对蓝宝石晶片产生某种程度的损伤,在后续烧结处理过程中,容易被碳化,影响蓝宝石晶体的效果。
在本发明中,所述蓝宝石晶片缺陷超过0.5μm,例如0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、5.0μm、10.0μm、15.0μm、20.0μm、30.0μm、50.0μm、100.0μm、500μm、1.0mm、5.0mm等。
在本发明中,当蓝宝石晶片的缺陷超过0.5μm才能被人眼看到,如果低于这个尺寸,人眼就不容易分辨出来,正常工业生产过程中,对于缺陷超过0.5μm的蓝宝石晶片进行筛选,避免有较大缺陷的晶片流入下游加工工序,会造成不必要的加工成本的浪费,但是对于缺陷低于0.5μm的缺陷,在后续生产过程中有可能经过处理不会放大该缺陷,对最终的产品也不会造成较大的影响,可以不进行筛选。
在本发明中,所述蓝宝石晶片缺陷包括气泡、微裂纹、云雾或生长纹中任意一种或至少两种的组合。
在本发明中,所述柔光光源的照度为1500-3000Lux,例如1500Lux、1800Lux、2000Lux、2200Lux、2500Lux、2800Lux、3000Lux。
在本发明中,所述光源照射光的颜色为白色或者黄色。
在本发明中,选用光源照射光的颜色为白色或黄色,其照射在蓝宝石晶片上,更容易发生反射或者散射,测试效果较好;若采用其他颜色如红色、蓝色、紫色以及绿色等,在检测时,有一些小的缺陷会不太清晰,从而会对测试结果造成一定的影响,造成检测结果不准确。
在本发明中,所述预先清洗是用有机碱、表面活性剂和去离子超纯水的混合液对蓝宝石晶片预先进行清洗。
本发明在测试前对蓝宝石晶片进行清洗,可以排除蓝宝石表面未清洗干净的杂质,之后再进行检测,可以减少检测误差,从而准确判断蓝宝石晶片缺陷。
在本发明中,所述蓝宝石晶片的厚度为300-1000μm,例如300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm等。
在本发明中,所述蓝宝石晶片为切割或研磨后的蓝宝石晶片。
本发明的蓝宝石晶片在切割和研磨后进行筛选,因为晶体自身的缺陷或切割和研磨过程中会对蓝宝石晶片产生较大的损伤,且提前进行预筛选,可以避免有较大缺陷的蓝宝石晶片进入后续加工工艺,会造成不必要的加工成本的浪费;且切割和研磨后的蓝宝石晶片表面粗糙,类似于磨砂玻璃,很难看出内部缺陷,晶片浸泡在溶液中,晶片就会呈现透明的状态,上面的瑕疵就会比较容易看到。
作为本发明的优选方案,所述检测方法包括:在水或有机物环境中,将照度为1500-3000Lux且照射光颜色为黄色或白色的的柔光光源垂直照射在预先用用有机碱、表面活性剂和去离子超纯水的混合液清洗的蓝宝石晶片上,从而检测缺陷超过0.5μm的切割或研磨后的蓝宝石晶片缺陷。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的检测方法简单易行,便于实现;不需要使用昂贵的专业设备,大大降低检测成本;检测效果直观,可以通过肉眼直接观察;培训成本低,见效快,可立即投入使用;可快速判定出蓝宝石晶片是否有缺陷,适用于工业产线大规模应用。
附图说明
图1是本发明实施例1中蓝宝石晶片检测装置结构示意图,其中:1为光源,2为容器,3为夹持装置,4为待测蓝宝石晶片,5为纯水。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中,提供一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法,所述检测方法包括:
(1)将1000片待测蓝宝石晶片用有机碱、表面活性剂和去离子超纯水的混合液清洗,干燥得到表面光洁的蓝宝石晶片;
(2)在纯水环境中,将步骤(1)得到的表面光洁的蓝宝石晶片用夹持装置夹在夹具上,调整蓝宝石晶片与光源的位置,使照度为2000Lux且照射光颜色为白色的LED柔光灯垂直照射在厚度为500μm的蓝宝石晶片表面,而后用肉眼观察进行判断硅抛光片是否有缺陷。
图1是本实施例中蓝宝石晶片检测装置结构示意图,其中:1为光源,2为容器,3为夹持装置,4为待测蓝宝石晶片,5为纯水,将待检测蓝宝石晶片4在夹持装置3的夹持作用下,放入容器2中,容器2中充满溶液5,调整光源1和蓝宝石晶片的位置,使其垂直,打开光源1,使光线垂直照射在蓝宝石晶面上,从而进行检测。
肉眼观察到:1000片待测蓝宝石晶片中有71片蓝宝石晶片肉眼观察到有气泡、微裂纹、云雾和生长纹,说明有71片蓝宝石晶片出现超过0.5μm的缺陷;有929片未观察到气泡、微裂纹、云雾和生长纹,说明此929片中为不超过0.5μm缺陷或者为没有缺陷的蓝宝石晶片。
将相同的1000片蓝宝石晶片用扫描电子显微镜进行测试,发现有73片蓝宝石晶片出现超过0.5μm的气泡、多晶、云雾和生长纹缺陷,有927片蓝宝石晶片为低于0.5μm的缺陷或者没有缺陷;检测结果的相对误差为0.2%,证明本发明的检测方法准确可靠。
实施例2
在本实施例中,提供一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法,所述检测方法包括:
(1)将1000片待测蓝宝石晶片用有机碱、表面活性剂和去离子超纯水的混合液清洗,干燥得到表面光洁的蓝宝石晶片;
(2)在纯水环境中,将步骤(1)得到的表面光洁的蓝宝石晶片用夹持装置夹在夹具上,调整蓝宝石晶片与光源的位置,使照度为1500Lux且照射光颜色为黄色的LED柔光灯垂直照射在厚度为700μm的蓝宝石晶片表面,而后用肉眼观察进行判断硅抛光片是否有缺陷。
肉眼观察到:1000片待测蓝宝石晶片中有66片蓝宝石晶片肉眼观察到有气泡、微裂纹、云雾和生长纹,说明有66片蓝宝石晶片出现超过0.5μm的缺陷;有934片未观察到气泡、微裂纹、云雾和生长纹,说明此934片中为不超过0.5μm缺陷或者为没有缺陷的蓝宝石晶片。
将相同的1000片蓝宝石晶片用扫描电子显微镜进行测试,发现有67片蓝宝石晶片出现超过0.5μm的气泡、微裂纹、云雾和生长纹缺陷,有934片蓝宝石晶片为低于0.5μm的缺陷或者没有缺陷;检测结果的相对误差为0.1%,证明本发明的检测方法准确可靠。
实施例3
在本实施例中,提供一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法,所述检测方法包括:
(1)将1000片待测蓝宝石晶片用有机碱、表面活性剂和去离子超纯水的混合液清洗,干燥得到表面光洁的蓝宝石晶片;
(2)在纯水环境中,将步骤(1)得到的表面光洁的蓝宝石晶片用夹持装置夹在夹具上,调整蓝宝石晶片与光源的位置,使照度为3000Lux且照射光颜色为黄色色的LED柔光灯垂直照射在厚度为300μm的蓝宝石晶片表面,而后用肉眼观察进行判断蓝宝石晶片是否有缺陷。
肉眼观察到:1000片待测蓝宝石晶片中有66片蓝宝石晶片肉眼观察到有气泡、微裂纹、云雾和生长纹,说明有66片蓝宝石晶片出现超过0.5μm的缺陷;有934片未观察到气泡、微裂纹、云雾和生长纹,说明此934片中为不超过0.5μm缺陷或者为没有缺陷的蓝宝石晶片。
将相同的1000片蓝宝石晶片用扫描电子显微镜进行测试,发现有67片蓝宝石晶片出现超过0.5μm的气泡、微裂纹、云雾和生长纹缺陷,有934片蓝宝石晶片为低于0.5μm的缺陷或者没有缺陷;检测结果的相对误差为0.1%,证明本发明的检测方法准确可靠。
实施例4
在本实施例中,提供一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法,所述检测方法包括:
(1)将1000片待测蓝宝石晶片用有机碱、表面活性剂和去离子超纯水的混合液清洗,干燥得到表面光洁的蓝宝石晶片;
(2)在纯水环境中,将步骤(1)得到的表面光洁的蓝宝石晶片用夹持装置夹在夹具上,调整蓝宝石晶片与光源的位置,使照度为2500Lux且照射光颜色为暗黄色的LED柔光灯垂直照射在厚度为1000μm的蓝宝石晶片表面,而后用肉眼观察进行判断硅抛光片是否有缺陷。
肉眼观察到:1000片待测蓝宝石晶片中有38片蓝宝石晶片肉眼观察到有气泡、微裂纹、云雾和生长纹,说明有38片蓝宝石晶片出现超过0.5μm的缺陷;有962未观察到气泡、多晶、云雾和生长纹,说明此962片中为不超过0.5μm缺陷或者为没有缺陷的蓝宝石晶片。
将相同的1000片蓝宝石晶片用扫描电子显微镜进行测试,发现有39片蓝宝石晶片出现超过0.5μm的气泡、多晶、云雾和生长纹缺陷,有961片蓝宝石晶片为低于0.5μm的缺陷或者没有缺陷;检测结果的相对误差为0.1%,证明本发明的检测方法准确可靠。
实施例5
与实施例1的区别仅在于光源为硬光光源,其余条件与检测方法均与实施例1相同。
本实施例检测结果的相对误差为0.3%,说明本实施例的检测方法可靠,但是硬光光源的强度较强,在长期检测过程中,会对人眼造成一定程度的损伤,会造成人眼检测的盲点,会造成一定程度的偏差。
实施例6
与实施例1的区别仅在于将液体环境中的水换为油,其余条件与检测方法均与实施例1相同。
本实施例检测结果的相对误差为0%,说明本实施例的检测方法准确可靠,但是研磨片表面粗糙,很难彻底清洗去除油,残留在表面的油在后续退火工艺中可能会出现碳化,可能会对蓝宝石晶片产生某种程度的损伤。
实施例7
与实施例1的区别仅在于将液体环境中的水换为乙醇,其余条件与检测方法均与实施例1相同。
本实施例检测结果的相对误差为0%,说明本实施例的检测方法准确可靠,但是易挥发、易燃,对工作环境的影响和要求较大。
对比例1
与实施例1的区别仅在于不在液体环境中进行,其余条件与检测方法均与实施例1相同。
本对比例检测结果的相对误差为3.9%,说明不在液体环境中进行检测,蓝宝石晶片表面由于粗糙度的影响,晶片内部缺陷较难识别,无法清晰的看到蓝宝石晶片缺陷,造成结果偏差较大。
对比例2
与实施例1的区别仅在于照射光的颜色为红色,其余条件与检测方法均与实施例1相同。
本对比例的检测结果误差为1.1%,当照射光的颜色为红色时,透射光的颜色也为暗红色,一些小的缺陷会不太清晰,说明照射光为红色时,则检测结果会有较大的误差,检测结果不准确。
对比例3
与实施例1的区别仅在于照射光的颜色为蓝色,其余条件与检测方法均与实施例1相同。
本对比例的检测结果误差为0.9%,当照射光的颜色为蓝色时,透射光的颜色也为蓝色,一些小的缺陷会不太清晰,说明照射光为蓝色时,则检测结果会有较大的误差,检测结果不准确。
对比例4
与实施例1的区别仅在于在检测前未对蓝宝石晶片进行预先清洗,其余条件与检测方法均与实施例1相同。
本对比例的检测结果误差为2.0%,不预先进行清洗则蓝宝石晶片会存在一些小颗粒,影响检测效果,说明在检测前未对蓝宝石晶片进行清洗,则检测结果会有较大的误差,检测结果不准确。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种蓝宝石晶片缺陷的检测方法,其特征在于,所述检测方法包括:在液体环境中,将光源垂直照射在预先清洗的蓝宝石晶片上,从而检测蓝宝石晶片缺陷。
2.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,所述光源为柔光光源;
优选地,所述柔光光源为柔光灯。
3.根据权利要求1或2所述的检测方法,其特征在于,所述液体环境中液体包括纯水或有机物,优选纯水;
优选地,所述有机物包括油脂、醇类、醚类或酯类中的任意一种或至少两种的组合,优选油脂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的检测方法,其特征在于,所述蓝宝石晶片缺陷超过0.5μm;
优选地,所述蓝宝石晶片缺陷包括气泡、微裂纹、云雾或生长纹中任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的检测方法,其特征在于,所述光源的照度为1500-3000Lux。
6.根据权利要求1-5任一项所述的检测方法,其特征在于,所述光源照射光的颜色为白色或者黄色。
7.根据权利要求1-6任一项所述的检测方法,其特征在于,所述预先清洗是用有机碱、表面活性剂和去离子超纯水的混合液对蓝宝石晶片预先进行清洗。
8.根据权利要求1-7任一项所述的检测方法,其特征在于,所述蓝宝石晶片的厚度为300-1000μm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的检测方法,其特征在于,所述蓝宝石晶片为切割或研磨后的蓝宝石晶片。
10.根据权利要求1-9任一项所述的检测方法,其特征在于,所述检测方法包括:在水或有机物环境中,将照度为1500-3000Lux且照射光颜色为黄色或白色的柔光光源垂直照射在预先用有机碱、表面活性剂和去离子超纯水的混合液清洗的蓝宝石晶片上,从而检测缺陷超过0.5μm的切割或研磨后的蓝宝石晶片缺陷。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201616 No. 1-15, Lane 150, dingsong Road, Songjiang District, Shanghai Applicant after: Shanghai Chaosi Semiconductor Co.,Ltd. Address before: No.3 workshop, no.808 Minta Road, Shihudang Town, Songjiang District, Shanghai, 201617 Applicant before: SHANGHAI ADVANCED SILICON TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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CB02 | Change of applicant information | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190222 |
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