用於外延生長的原位應力光學監控裝置的製作方法

2023-06-25 01:07:41

專利名稱：用於外延生長的原位應力光學監控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型晶體生長的原位監控領域，特別涉及一種在滷化物氣相外延生 長法過程中進行應力的實時自動化監測的裝置。
背景技術：
滷化物氣相外延生長法(HVPE)是利用HC1氣體進行氣相外延的方法， 其過程為氣體HC1流經金屬源，形成金屬滷化物，然後與另一種氣體反應生 成所需的產物。 一個典型的例子是用於III族氮化物的HVPE系統，氣體HC1 流經金屬(Ga， Al, In)，形成金屬滷化物(GaCl, A1C1， InCl),然後與V 族源NH3反應生成GaN、 A1N、 InN。 HVPE設備的優點在於反應速度快，可 以達到250jim/hr，生產成本低等優點，廣泛用於材料生長領域。由於獲得的 氮化物外延膜通常被作為襯底使用，因而也被稱為氮化物襯底。在異質外延過程中，如果外延層的水平晶格參數大於襯底的水平晶格參 數，那麼外延層在生長過程中將會處於壓應變狀態；如果外延層的熱膨脹系 數小於襯底的熱膨脹係數，從生長溫度降到室溫的過程中，外延層中也會產 生壓應變。與之相反的過程就會產生張應變。這些應變對材料生長以及器件 性能都有很大的影響，科學研究以及生產加工都需要及時的了解應變信息。現有技術中，測量應力的方法主要是將多束平行的雷射束入射到樣品表 面，通過測試出射雷射束之間的距離，得到樣品曲率半徑的信息，根據曲率 半徑和應變之間的關係就可以計算出應變的大小。然而，由於HVPE結構是熱壁結構，在反應腔的外面包裹著一個加熱爐， 因此目前的商業化設備無法加載到HVPE設備上。發明內容本實用新型目的是提供一種用於外延生長的原位應力光學監控裝置，可 以適用於水平結構的滷化物氣相外延生長設備上。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種用於外延生長的 原位應力光學監控裝置包括雷射器、雷射分束器、圖像採集設備、控制系統 以及構成相應光路的光學元件，其中，所述光路為，所述雷射器發出的雷射 束經雷射分束器分束成平行的雷射束，經光學元件入射到待測外延生長片的 表面，反射光經光學元件出射，成像在圖像採集設備上，在所述外延生長片 所處的反應室內，位於樣品託的上方，設置有石英全反稜鏡，所述光路中， 分束後的平行雷射束經所述石英全反稜鏡反射後，入射到樣品託上的外延生 長片表面。上述技術方案中，雷射分束器的實現方式可以是採用一塊半反半透的 稜鏡(或者半反半透的分光片)和一個全反的稜鏡(或者全反鏡)組成，實 現將一束光分成兩束平行的等強度光束；這兩束平行的雷射束再通過一塊半 反半透的稜鏡(或者半反半透的分光片)和一個全反的稜鏡(或者全反鏡)， 將會形成四束平行的雷射束；依次類推，可得到8束、16束、32束等平行 的雷射束。所述光學元件主要是指折射和反射元件，其中，包括一塊石英全 反稜鏡，放置於高溫環境(溫度大於900攝氏度)中，即外延反應室的上方， 用於改變入射及出射雷射束的方向。所述控制系統中，包括圖像處理軟體， 用於完成分析過程，包括圖像獲取、閾值分析、光斑識別、數據處理及信息 輸出等過程；還包括系統的控制任務軟體，實現各種控制，特別是圖像採集 設備的控制。由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有的優點是-由於本實用新型利用能夠在高溫條件下工作的石英稜鏡，改變雷射束的方向，從而可擴展在位光學系統在各種反應設備中的應用，特別適合於水平結構的HVPE設備。


附圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖。其中1、樣品；2、樣品託；3、稜鏡；4、進氣口； 5、出氣口； 6、金 屬舟；7、反應室；8、加熱爐。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述-實施例一參見附圖l所示， 一種用於外延生長的原位應力光學監控裝 置包括雷射器、雷射分束器、圖像採集設備、控制系統以及構成相應光路的 光學元件，其中，所述光路為，所述雷射器發出的雷射束經雷射分束器分束 成平行的雷射束，經光學元件入射到待測外延生長片的表面，反射光經光學 元件出射，成像在圖像採集設備上，在所述外延生長片所處的反應室7內，設有進氣口4、出氣口5、金屬舟6及樣品託，位於樣品託2的上方，設置 有石英全反稜鏡，所述光路中，分束後的平行雷射束經所述石英全反稜鏡3 反射後，入射到樣品託上的外延生長片表面，即樣品1表面，樣品託所在的 反應室外圍設置有加熱爐8。
權利要求1.一種用於外延生長的原位應力光學監控裝置包括雷射器、雷射分束器、圖像採集設備、控制系統以及構成相應光路的光學元件，其中，所述光路為，所述雷射器發出的雷射束經雷射分束器分束成平行的雷射束，經光學元件入射到待測外延生長片的表面，反射光經光學元件出射，成像在圖像採集設備上，其特徵在於在所述外延生長片所處的反應室[7]內，位於樣品託[2]的上方，設置有石英全反稜鏡[3]，所述光路中，分束後的平行雷射束經所述石英全反稜鏡反射後，入射到樣品託上的外延生長片表面。
專利摘要本實用新型公開了一種用於外延生長的原位應力光學監控裝置包括雷射器、雷射分束器、圖像採集設備、控制系統以及構成相應光路的光學元件，其中，所述光路為，所述雷射器發出的雷射束經雷射分束器分束成平行的雷射束，經光學元件入射到待測外延生長片的表面，反射光經光學元件出射，成像在圖像採集設備上，其特徵在於在所述外延生長片所處的反應室內，位於樣品託的上方，設置有石英全反稜鏡，所述光路中，分束後的平行雷射束經所述石英全反稜鏡反射後，入射到樣品託上的外延生長片表面。本實用新型可擴展在位光學系統在各種反應設備中的應用，特別適合於水平結構的HVPE設備。
文檔編號C30B25/16GK201033809SQ20072003948
公開日2008年3月12日 申請日期2007年6月8日 優先權日2007年6月8日
發明者科 徐, 朱建軍, 輝 楊, 王建峰 申請人:蘇州納米技術與納米仿生研究所