同步检测小微发光二极管三维形貌与光电性能的显微镜的制作方法

本发明属于显微镜技术领域，涉及使用新型数字全息显微镜对微小尺寸发光二极管(microled/miniled)的三维形貌检测和光电性能检测。

背景技术：

现有led在生产过程中质量检测主要是使用人工或远心镜头，由于主流芯片尺寸大约1mm左右，以上检测方法完全能满足需求。但近年小尺寸led(microled/miniled)的产生对检测设备和方法提出了新的要求，其尺寸在0.1mm以下甚至达几微米。本发明提出使用数字全息显微镜配合不同物镜来检测led三维形貌的方法，led可同时点亮后加配红外相机进行热成像测量从而筛选不良材料。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供同步检测小微发光二极管三维形貌与光电性能的显微镜，本发明的有益效果是由于数字全息显微镜成像速度快，可以实现对样品形貌、光电性能和样品生长不良的高速精确检测。

本发明所采用的技术方案是光源发出的线偏振光经第一二分之一波片和偏振分光棱镜后分为两束偏振态垂直的光波；其中一束经过分光棱镜反射后依次经过第一透镜、非偏振分光棱镜和物镜后平行出射于样品表面，样品反射光经过非偏振分光棱镜反射后被第三透镜准直为平面波入射相机作为物光束，另一束经偏振分光棱镜折射的光束为参考光束，此路光穿过四分之一波片经第三反射镜反射后，再次透过四分之一波片和偏振分光棱镜，依次经过第二反射镜反射、第二透镜会聚、非偏振分光棱镜透射和第三透镜准直后入射第一相机，与物光束干涉后产生含有样品表面信息的干涉条纹经第一相机数字转化后，传输入计算机，进行数字重建从而获得样品三维信息。

进一步，样品台包括电流源，通过自动探针给被测样品电极通电进行电学测试，自动探针电流和电压通过计算机控制电流源进行操作，其结果通过线缆返回计算机进行分析。

进一步，光源由激光器经空间滤波器滤波后由透镜准直组成，或者由激光器光纤耦合输出后经透镜准直至合适光斑大小后输出。

进一步，四分之一波片的光轴与光路平面呈45度。

进一步，样品台还包括外部激光源，外部激光源波长短于被测芯片发光波长，一般使用紫外光激光器。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图；

图2是样品台示意图。

图中，1.光源，2.第一二分之一波片，3.偏振分光棱镜，4.分光棱镜，5.第一透镜，6.非偏振分光棱镜，7.物镜，8.样品，9.四分之一波片，10.第三反射镜，11.第二透镜，12.第二反射镜，13.第三透镜，14.第一相机，15.第二相机，16.计算机，17.外部激光源，18.自动探针，19.电流源，20.样品台，21.支架，22.被测样品。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明系统如图1所示，包括反射式数字全息显微镜系统、样品台和红外相机三个部分，其结构如图1所示。反射式数字全息显微镜光路中光源1发出的线偏振光经第一二分之一波片2和偏振分光棱镜3后分为两束偏振态垂直的光波；其中一束经过分光棱镜4反射后依次经过第一透镜5、非偏振分光棱镜6和物镜7后平行出射于样品8表面，样品8反射光经过非偏振分光棱镜6反射后被第三透镜13准直为平面波入射相机14作为物光束，另一束经偏振分光棱镜3折射的光束为参考光束，此路光穿过四分之一波片9经第三反射镜10反射后，再次透过四分之一波片9和偏振分光棱镜3，依次经过第二反射镜12反射、第二透镜11会聚、非偏振分光棱镜6透射和第三透镜13准直后入射第一相机14，与物光束干涉后产生含有样品表面信息的干涉条纹经第一相机14数字转化后，传输入计算机16，进行数字重建从而获得样品三维信息。

样品台20设计如图2所示，外部激光源17用支架21固定于被测样品22上方照射，可以使样品产生光致发光，经显微系统成像后可以用第一相机14获得图像和用第二相机15获得热成像，通过计算机图像识别和处理可以判断样品是否合格。样品台20上有自动探针18可以给被测样品22电极通电进行电学测试，样品发光强度同样可以用第一相机14和第二相机15获取进行分析。自动探针18电流和电压通过计算机16控制电流源19进行操作，其结果通过线缆返回计算机16进行分析。

红外相机也可以替换为积分球和光谱仪从而获得发光芯片的光学性能，如色温、色坐标和显色指数等信息。光源1可由激光器经空间滤波器滤波后由透镜准直组成，也可以由激光器光纤耦合输出后经透镜准直至合适光斑大小后输出。本发明中所提光源皆为线偏振光源，若光源为随机偏振态，则可让激光先经过偏振片，变为线偏振态。发光源包含半导体激光器，气体激光器(氦氖激光器)，led，superled等。

由于物光和参考光需要振动方向相同才能产生干涉，偏振方向也需要严格控制，四分之一波片9的光轴需要与光路平面呈45度才可以达到将第三反射镜10反射出的光线完全透过偏振分光棱镜的目的。

外部激光源17波长必须短于被测芯片发光波长，一般使用紫外光激光器。

此系统检测工作流程，机器启动后激光器1点亮，计算机获取样品的数字全息显微图像并进行三维重建，获得样品的形貌信息。然后激光器17点亮，相机15获取样品光致发光的红外图像。而后计算机16通过控制电流源19的电流和电压对样品进行电学参数的测试并且获取相应测试结果。全部完成后计算机16综合样品形貌、电学、光学和热学参数判断样品是否合格，完成一轮测试并输出结果。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了同步检测小微发光二极管三维形貌与光电性能的显微镜，光源发出的线偏振光经第一二分之一波片和偏振分光棱镜后分为两束偏振态垂直的光波；其中一束经过分光棱镜反射后依次经过第一透镜、非偏振分光棱镜和物镜后平行出射于样品表面，样品反射光经过非偏振分光棱镜反射后被第三透镜准直为平面波入射相机作为物光束，另一束穿过四分之一波片经第三反射镜反射后，依次经过第二反射镜反射、第二透镜会聚、非偏振分光棱镜透射和第三透镜准直后入射第一相机，与物光束干涉后产生含有样品表面信息的干涉条纹。本发明的有益效果是由于数字全息显微镜成像速度快，可以实现对样品形貌、光电性能和样品生长不良的高速精确检测。

技术研发人员：张旭辉;许之敏
受保护的技术使用者：许之敏
技术研发日：2018.10.31
技术公布日：2019.03.08