[發明專利]實時快速檢測晶片基底二維形貌的裝置

有效

• 申請號: 201410189094.1
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN105091787B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 劉健鵬;馬鐵中;王林梓;嚴冬
• 申請（專利權）人: 北京智朗芯光科技有限公司
• 主分類號: G01B11/245
• 分類號: G01B11/245
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及半導體材料無損檢測技術領域，特別涉及一種實時快速檢測晶片基底二維形貌的裝置。

背景技術

目前生產LED的主要工藝是采用金屬有機化合物化學氣相沉淀(MOCVD)的方法。該方法是在某幾個較高溫度下，在藍寶石基底上生長量子阱薄膜。基底的尺寸限制了LED的生產效率，目前成熟的技術是在2英寸基底上生長量子阱薄膜。如果藍寶石基底的尺寸從2英寸提高到6英寸，LED生產率將提高30％。然而，由于量子阱薄膜與藍寶石基底的熱膨脹系數不一致，當藍寶石基底的尺寸增大時，導致高溫生長時大尺寸的藍寶石基底發生明顯形變。這種明顯的形變導致藍寶石基底不能完全與石墨盤接觸，使藍寶石基底的出現溫度分布不均的現象，溫度最大差異能夠達到10℃，溫度的差異最終會導致藍寶石基底不同位置生長的量子阱所輻射的光譜不同，根據溫度差異能夠導致的光譜差異達到14nm。這對LED照明是不能接受的。為了獲得均勻厚度的量子阱薄膜，就需要研究藍寶石基底的二維形貌，并確定該二維形貌與藍寶石基底溫度分布的數值關系。目前，可以檢測藍寶石基底二維形貌的方法很多，但能用于實時快速檢測藍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寶石基底表面，由于該藍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，再根據兩束激光入射前的距離d和入射點距CCD的距離Z就可以計算出兩束激光在藍寶石基底上的入射點間的圓弧的曲率。

然而，MOCVD工藝中，隨著承載晶片外延薄膜生長的基底的石墨盤轉速的提高，量子阱薄膜的生長率有了較大幅度的提高，而由于CCD最小積分時間和讀取速度的限制，目前基于CCD的檢測技術在檢測高速旋轉的石墨盤上的藍寶石基底已經略顯不足。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種能夠與高速旋轉的石墨盤上的藍寶石基底相適應的實時快速檢測晶片基底二維形貌的裝置。

本發明提供的實時快速檢測晶片基底二維形貌的裝置包括N個PSD(位置靈敏探測器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，所述N個PSD與N束激光一一對應，

所述N束激光首先射向所述第一分光元件，經過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個入射點，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過所述第一分光元件透射后，入射到與所述N束激光相對應的PSD上，形成N個光斑。

本發明提供的實時快速檢測晶片基底二維形貌的裝置采用PSD作為光電轉換器件，隨著基底的移動，既可以獲得晶片基底上任意一個入射點在待測基底移動方向即Y方向的曲率C_Y，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C_X，根據各C_X、C_Y的計算結果，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，所以光電轉換是實時的，因此本方案的數據讀出速度取決于數據采集卡的讀出速度。以沿入射光排列方向有5個測試點為例，對于同樣的電路，PSD數據讀出頻率為F，所以總的讀出頻率是F/15，而對于CCD，根據一般CCD的像素，欲達到PSD的效果，最少也需要512×512＝262144，所以基于CCD的讀出頻率是F/262144，所以理論上PSD方案的數據讀出速度是CCD方案的數據讀出速度的17476倍。能夠與高速旋轉的石墨盤上的藍寶石基底相適應。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的實時快速檢測晶片基底二維形貌的裝置的光路示意圖；

圖2為本發明實施例二提供的實時快速檢測晶片基底二維形貌的裝置的光路示意圖；

圖3為本發明實施例三提供的實時快速檢測晶片基底二維形貌的裝置當通光孔內設置的反射鏡使得光路翻轉90°時的光路示意圖。

具體實施方式

為了深入了解本發明，下面結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例一

為了便于理解，附圖1僅給出了其中一個光斑的光路圖。

參見附圖1，本發明實施例一提供的實時快速檢測晶片基底二維形貌的裝置包括N個PSD1，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，N個PSD1與N束激光一一對應，