實(shí)時(shí)快速檢測(cè)晶片基底二維形貌的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)時(shí)快速檢測(cè)晶片基底 二維形貌的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前生產(chǎn)LED的主要工藝是采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀（MOCVD)的方法。 該方法是在某幾個(gè)較高溫度下，在藍(lán)寶石基底上生長(zhǎng)量子阱薄膜?；椎某叽缦拗屏?LED 的生產(chǎn)效率，目前成熟的技術(shù)是在2英寸基底上生長(zhǎng)量子阱薄膜。如果藍(lán)寶石基底的尺寸 從2英寸提高到6英寸，LED生產(chǎn)率將提高30%。然而，由于量子阱薄膜與藍(lán)寶石基底的熱 膨脹系數(shù)不一致，當(dāng)藍(lán)寶石基底的尺寸增大時(shí)，導(dǎo)致高溫生長(zhǎng)時(shí)大尺寸的藍(lán)寶石基底發(fā)生 明顯形變。這種明顯的形變導(dǎo)致藍(lán)寶石基底不能完全與石墨盤(pán)接觸，使藍(lán)寶石基底的出現(xiàn) 溫度分布不均的現(xiàn)象，溫度最大差異能夠達(dá)到KTC，溫度的差異最終會(huì)導(dǎo)致藍(lán)寶石基底不 同位置生長(zhǎng)的量子阱所輻射的光譜不同，根據(jù)溫度差異能夠?qū)е碌墓庾V差異達(dá)到14nm。這 對(duì)LED照明是不能接受的。為了獲得均勻厚度的量子阱薄膜，就需要研究藍(lán)寶石基底的二 維形貌，并確定該二維形貌與藍(lán)寶石基底溫度分布的數(shù)值關(guān)系。目前，可以檢測(cè)藍(lán)寶石基底 二維形貌的方法很多，但能用于實(shí)時(shí)快速檢測(cè)藍(lán)寶石基底二維形貌的只有激光宏觀變形分 析法。該方法是用兩束已知距離的平行的激光射在藍(lán)寶石基底表面，由于該藍(lán)寶石基底表 面面型不同，這兩束激光的反射角度就不同。在離激光入射點(diǎn)某一已知距離處分別用一CCD 接收這兩束激光，CCD就可以獲取兩束激光光斑的位置。利用圖像處理方法獲取兩束光斑 的距離D，再根據(jù)兩束激光入射前的距離d和入射點(diǎn)距CCD的距離Z就可以計(jì)算出兩束激光 在藍(lán)寶石基底上的入射點(diǎn)間的圓弧的曲率。
[0003] 然而，MOCVD工藝中，隨著承載晶片外延薄膜生長(zhǎng)的基底的石墨盤(pán)轉(zhuǎn)速的提高，量 子阱薄膜的生長(zhǎng)率有了較大幅度的提高，而由于CCD最小積分時(shí)間和讀取速度的限制，目 前基于CXD的檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)高速旋轉(zhuǎn)的石墨盤(pán)上的藍(lán)寶石基底已經(jīng)略顯不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種能夠與高速旋轉(zhuǎn)的石墨盤(pán)上的藍(lán)寶石基底 相適應(yīng)的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)晶片基底二維形貌的裝置。
[0005] 本發(fā)明提供的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)晶片基底二維形貌的裝置包括N個(gè)PSD (位置靈敏探 測(cè)器Position Sensitive Device), N束激光和第一分光元件，所述N束激光沿直線排布， 其中，所述N為3以上的自然數(shù)，所述N個(gè)PSD與N束激光一一對(duì)應(yīng)，
[0006] 所述N束激光首先射向所述第一分光元件，經(jīng)過(guò)所述第一分光元件后形成入射 光，所述入射光入射到晶片基底上，并在晶片基底上沿徑向形成N個(gè)入射點(diǎn)，所述入射光被 所述基底反射后形成N束第一種反射光束，所述各第一種反射光束經(jīng)過(guò)所述第一分光兀件 透射后，入射到與所述N束激光相對(duì)應(yīng)的PSD上，形成N個(gè)光斑。
[0007] 本發(fā)明提供的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)晶片基底二維形貌的裝置采用PSD作為光電轉(zhuǎn)換器 件，隨著基底的移動(dòng)，既可以獲得晶片基底上任意一個(gè)入射點(diǎn)在待測(cè)基底移動(dòng)方向即Y方 向的曲率CY，又可以獲得兩光斑之間在沿入射光排列方向即X方向的曲率Cx，根據(jù)各Cx、C y 的計(jì)算結(jié)果，最終可以得到晶片基底的二維形貌。由于PSD是基于硅光電二極管制成，所以 光電轉(zhuǎn)換是實(shí)時(shí)的，因此本方案的數(shù)據(jù)讀出速度取決于數(shù)據(jù)采集卡的讀出速度。以沿入射 光排列方向有5個(gè)測(cè)試點(diǎn)為例，對(duì)于同樣的電路，PSD數(shù)據(jù)讀出頻率為F，所以總的讀出頻 率是F/15,而對(duì)于(XD，根據(jù)一般CXD的像素，欲達(dá)到PSD的效果，最少也需要512 X 512 = 262144,所以基于CXD的讀出頻率是F/262144,所以理論上PSD方案的數(shù)據(jù)讀出速度是CXD 方案的數(shù)據(jù)讀出速度的17476倍。能夠與高速旋轉(zhuǎn)的石墨盤(pán)上的藍(lán)寶石基底相適應(yīng)。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)晶片基底二維形貌的裝置的光路示 意圖；
[0009] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)晶片基底二維形貌的裝置的光路示 意圖；
[0010] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)晶片基底二維形貌的裝置當(dāng)通光孔 內(nèi)設(shè)置的反射鏡使得光路翻轉(zhuǎn)90°時(shí)的光路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 為了深入了解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0012] 實(shí)施例一
[0013] 為了便于理解，附圖1僅給出了其中一個(gè)光斑的光路圖。
[0014] 參見(jiàn)附圖1，本發(fā)明實(shí)施例一提供的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)晶片基底二維形貌的裝置包括 N個(gè)PSDl，N束激光和第一分光元件4, N束激光沿直線排布，其中，N為3以上的自然數(shù)，N 個(gè)PSDl與N束激光--對(duì)應(yīng)，
[0015] N束激光首先射向第一分光元件4的10位置，經(jīng)過(guò)第一分光元件4后形成入射光， 入射光入射到晶片基底上，并在晶片基底上沿徑向形成N個(gè)入射點(diǎn)，入射光被基底反射后 形成N束第一種反射光束，各第一種反射光束經(jīng)過(guò)第一分光兀件透射后，入射到與N束激光 相對(duì)應(yīng)的PSDl上，形成N個(gè)光斑。
[0016] 其中，作為N束激光的一種具體的形成方式，N束激光由N個(gè)第一種激光器3射出， N個(gè)第一種激光器3構(gòu)成的激光器陣列。
[0017] 其中，N為5以上的自然數(shù)，當(dāng)N為5以上的自然數(shù)時(shí)，可以形成的光斑的數(shù)量也 增大。
[0018] 為了便于理解，僅以N = 5為例說(shuō)明晶片外延生長(zhǎng)薄膜基底二維形貌的檢測(cè)方法 如下：
[0019] N = 5時(shí)，形成五個(gè)光斑A、B、C、D、E，其各自對(duì)應(yīng)的PSD分別為PSDA、PSDB、PSD C、 PSDd、PSDe。
[0020] 先用平面反射面代替晶片進(jìn)行校準(zhǔn)，令激光射到平面反射面后又反射到PSDa上 形成的光斑的橫坐標(biāo)為x 1(]，激光射到平面反射面后又反射到PSDb上形成的光斑的橫坐標(biāo) 為x2D，第一種反射光束經(jīng)過(guò)第一分光元件透射后投射到PSD a上形成的光斑的橫坐標(biāo)為xn， 第一種反射光束經(jīng)過(guò)第一分光元件透射后投射到PSDb上形成的光斑的橫坐標(biāo)為x21，d AB = x2Q-Xl。，PSDa到基底的距離為yi。，PSD b到晶片外延生長(zhǎng)薄膜基底的距離為y2。，
[0021] 根據(jù)上述各參數(shù)包括Xn^X^XmX^yit^ya)和dAB,可以計(jì)算得到在光斑A和B之 間，在入射光排列方向，即X方向的曲率為：
[0022]
[0023] 以此類(lèi)推，即可以分別得到在晶片基底上任意兩個(gè)入射點(diǎn)之間在沿入射光排列方 向即X方向的曲率。
[0024] 另外，計(jì)算樣品上任意兩個(gè)入射點(diǎn)之間在沿入射光排列方向，即X方向的曲率Cx 時(shí)，x1()、x2。、(IffiXy1。和d ABXy2。需要校準(zhǔn)。此時(shí),可以在用于承載待測(cè)基底的石墨盤(pán)上首先 放置一平面反射鏡（C x = 0, Cy = 0)，即可以得到x1Q、X2。的值，然后再依次放置兩片已知曲 率Cx的反射鏡進(jìn)行校準(zhǔn)，又可以得到d AB · y2。和dAB · yi。在檢測(cè)基底時(shí)的真值。檢測(cè)時(shí)，由 于Xl。、x2。、d AB · y2。和dAB · yi。都是經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)得到的真