Отправить статью по E-mail 
Тепловой контроль микротрещин в полупроводниковых кремниевых пластинах методом лазерного сканирования с использованием сегментации термограмм
- Авторы: Tang Q.1, Fang B.1, Gu Z.1, Вавилов В.П.2, Чулков А.О.2, Xu G.1, Wang Z.1, Bu H.1
-
Учреждения:
- Heilongjiang University of Science and Technology
- Томский политехнический университет
- Выпуск: № 4 (2025)
- Страницы: 52-68
- Раздел: Тепловые методы
- URL: https://rjpbr.com/0130-3082/article/view/681197
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0130308225040058
- ID: 681197
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Монокристаллические кремниевые пластины играют ключевую роль в фотогальванической технологии и производстве микроэлектроники благодаря своим высоким характеристикам как полупроводников. Для удовлетворения потребностей высокотехнологичных отраслей технология производства кремниевых пластин должна соответствовать высоким стандартам качества. Наличие микротрещин, возникающих в процессе шлифования и вовремя необнаруженных, снижает выход годного продукта. Для эффективного выявления микротрещин в кремниевых пластинах была разработана система лазерного теплового контроля со сканированием. С использованием псевдостатического алгоритма матричной реконструкции экспериментальные нестационарные данные были преобразованы в статические, что облегчило обнаружение и оценку дефектов. Изучены геометрические характеристики (длина, ширина и глубина) микротрещин и влияние мощности лазерного возбуждения на температурные сигналы. Сравнены методы улучшения изображений, такие как линейное преобразование серой шкалы, преобразование базовой функции и выравнивание гистограммы. Исследована эффективность сегментации суперпикселей, расширенной двойной пороговой сегментации, итеративной пороговой сегментации и использования нейронной сети UNet3+ для повышения эффективности обнаружения микротрещин. Обычные методы сегментации оказались низкоэффективными для улучшения изображений из-за присутствия шумов. Лучшие результаты в сегментации изображений были достигнуты с использованием сети UNet3+, которая обеспечила эффективность сегментации микротрещин около 90 %.
Полный текст
Об авторах
Qingju Tang
Heilongjiang University of Science and Technology
Автор, ответственный за переписку.
Email: tangqingju@126.com
Китай, 1, Puyuan Road, Songbei District, Harbin, 150022
Bo Fang
Heilongjiang University of Science and Technology
Email: tangqingju@126.com
Китай, 1, Puyuan Road, Songbei District, Harbin, 150022
Zhuoyan Gu
Heilongjiang University of Science and Technology
Email: tangqingju@126.com
Китай, 1, Puyuan Road, Songbei District, Harbin, 150022
В. П. Вавилов
Томский политехнический университет
Email: tangqingju@126.com
Россия, пр-т Ленина, 30, Томск, 634050
А. О. Чулков
Томский политехнический университет
Email: tangqingju@126.com
Россия, пр-т Ленина, 30, Томск, 634050
Guipeng Xu
Heilongjiang University of Science and Technology
Email: tangqingju@126.com
Китай, 1, Puyuan Road, Songbei District, Harbin, 150022
Zhibo Wang
Heilongjiang University of Science and Technology
Email: tangqingju@126.com
Китай, 1, Puyuan Road, Songbei District, Harbin, 150022
Hongru Bu
Heilongjiang University of Science and Technology
Email: tangqingju@126.com
Китай, 1, Puyuan Road, Songbei District, Harbin, 150022
Список литературы
- Zhang G., Xiao Q., Ma F. Development status and prospect of semiconductor silicon wafers in China // China Engineering Science. 2023. V. 25 (01). P. 68—78.
- Huang C., Huang D., Wang J. et al. Surface integrity of electrochemical-consolidation-free abrasive composite machining of monocrystalline silicon wafer // Semiconductor technology. 2024. V. 49 (06). P. 549—554+560.
- Bu C., Li R., Liu T. et al. Micro-crack defects detection of semiconductor Si-wafers based on Barker code laser infrared thermography // Infrared Physics & Technology. 2022. V. 123. P. 104—160.
- Tang Q., Wang Y., Liu J. et al. Pulsed infrared thermal imaging detection of internal defects in heat-resistant alloy coated structural plates // Infrared and laser engineering. 2013. V. 42 (07). P. 1685—1690.
- Вавилов В.П. Тепловой неразрушающий контроль: развитие традиционных направлений и новые тенденции (обзор) // Дефектоскопия. 2023. № 6. C. 38—58.
- Qu Z., Jiang P., Zhang W. Development and application of infrared thermography non-destructive testing techniques // Sensors. 2020. V. 20 (14). P. 38—51.
- Lu Q., Zhao Y., He W. et al. Research on defect detection method of laser welding of power battery based on three-dimensional vision // Laser and Optoelectronics Progress. Feb. 18. 2025. V. 62 (4). P. 1—18.
- Wang L., Zhang Z., Chen H. et al. Parameters simulation in line laser scanning thermography nondestructive testing // Infrared Technology. 2023. V. 45 (10). P. 1038—1044.
- Liu G., Gao W., Liu W. et al. Study on debonding defects detection of CFRP/Al honeycomb structure by Square-wave thermography. Harbin University of Commerce. Sept. 2022. doi: 10.21203/rs.3.rs-2101393/v1
- Vavilov V.P., Chulkov A.O., Nesteruk D.A., Kladov D.Yu. Principle, equipment and applications of line-scanning infrared thermographic NDT // JONE. 2023. V. 42:89. 8 p. DOI: https://doi.org/10.1007/s10921-023-01001-4
- Qi C., Han J., Liang H. et al. Comparative study of several histogram transformation methods in infrared thermal image enhancement of transmission joints // Optical Technology. 2010. V. 36 (05). P. 662—667.
- Garg P., Jain T. A comparative study on histogram equalization and cumulative histogram equalization // International Journal of New Technology and Research. 2017. V. 3 (9). P. 263—242.
- Ibrahim A., El-Kenawy E.S.M. Image segmentation methods based on superpixel techniques: A survey // Journal of Computer Science and Information Systems. 2020. V. 15 (3). P. 1—11.
- Huang H. et al. UNet3+: A Full-Scale Connected UNet for Medical Image Segmentation / ICASSP 2020 — 2020 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). 2020. P. 1055—1059.
Дополнительные файлы
