[发明专利]自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料无损检测技术领域，特别涉及一种自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置。

背景技术

目前生产LED的主要工艺是采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)的方法。该方法是在某几个较高温度下，在蓝宝石基底上生长量子阱薄膜。基底的尺寸限制了LED的生产效率，目前成熟的技术是在2英寸基底上生长量子阱薄膜。如果蓝宝石基底的尺寸从2英寸提高到6英寸，LED生产率将提高30％。然而，由于量子阱薄膜与蓝宝石基底的热膨胀系数不一致，当蓝宝石基底的尺寸增大时，导致高温生长时大尺寸的蓝宝石基底发生明显形变。这种明显的形变导致蓝宝石基底不能完全与石墨盘接触，使蓝宝石基底的出现温度分布不均的现象，温度最大差异能够达到10℃，温度的差异最终会导致蓝宝石基底不同位置生长的量子阱所辐射的光谱不同，根据温度差异能够导致的光谱差异达到14nm。这对LED照明是不能接受的。为了获得均匀厚度的量子阱薄膜，就需要研究蓝宝石基底的二维形貌，并确定该二维形貌与蓝宝石基底温度分布的数值关系。目前，可以检测蓝宝石基底二维形貌的方法很多，但能用于实时快速检测蓝宝石基底二维形貌的只有激光宏观变形分析法。该方法是用两束已知距离的平行的激光射在蓝宝石基底表面，由于该蓝宝石基底表面面型不同，这两束激光的反射角度就不同。在离激光入射点某一已知距离处分别用一CCD接收这两束激光，CCD就可以获取两束激光光斑的位置。利用图像处理方法获取两束光斑的距离D，再根据两束激光入射前的距离d和入射点距CCD的距离Z就可以计算出两束激光在蓝宝石基底上的入射点间的圆弧的曲率。

然而，MOCVD工艺中，随着承载晶片外延薄膜生长的基底的石墨盘转速的提高，量子阱薄膜的生长率有了较大幅度的提高，而由于CCD最小积分时间和读取速度的限制，目前基于CCD的检测技术在检测高速旋转的石墨盘上的蓝宝石基底已经略显不足。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种能够与高速旋转的石墨盘上的蓝宝石基底相适应的自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置。

本发明提供的自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置包括第一运算模块、第二运算模块和分析模块，

所述第一运算模块根据N个光斑的位置信号，计算晶片基底上任意两个入射点之间在待测基底沿X方向的曲率C_X，

所述第二运算模块根据N个光斑的位置信号，计算晶片基底上任意一个入射点在待测基底移动方向即Y方向的曲率C_Y，

其中，N为3以上的自然数，所述N个光斑是由N束激光沿晶片基底径向即X方向入射到晶片基底后又分别反射到与所述入射光一一对应的PSD(位置灵敏探测器Position Sensitive Device)上形成的，

所述分析模块根据各所述C_X、C_Y的计算结果，得到基底的二维形貌。

本发明提供的自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置采用PSD作为光电转换器件，随着基底的移动，既可以获得晶片基底上任意一个入射点在待测基底移动方向即Y方向的曲率C_Y，又可以获得两光斑之间在沿入射光排列方向即X方向的曲率C_X，根据各C_X、C_Y的计算结果，最终可以得到晶片基底的二维形貌。由于PSD是基于硅光电二极管制成，所以光电转换是实时的，因此本方案的数据读出速度取决于数据采集卡的读出速度。以沿入射光排列方向有5个测试点为例，对于同样的电路，PSD数据读出频率为F，所以总的读出频率是F/15，而对于CCD，根据一般CCD的像素，欲达到PSD的效果，最少也需要512×512＝262144，所以基于CCD的读出频率是F/262144，所以理论上PSD方案的数据读出速度是CCD方案的数据读出速度的17476倍。能够与高速旋转的石墨盘上的蓝宝石基底相适应。

附图说明

图1为本发明提供的自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置各模块之间的关系示意图；

图2为用于实现本发明提供的自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置的第一种装置光路示意图；

图3为用于实现本发明提供的自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置的第二种装置光路示意图；

图4为用于实现本发明提供的自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置的第三种装置中，当通光孔内设置的反射镜使得光路翻转90°时的光路示意图。

具体实施方式