自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体材料无损检测技术领域，特别涉及一种自动自动实时快速检测 晶片基底二维形貌的装置。
【背景技术】
[0002] 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KTC，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。
[0003] 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CXD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】
[0004] 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。
[0005] 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，
[0006] 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Cx，
[0007] 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，
[0008] 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 SensitiveDevice)上形成的，
[0009] 所述分析模块根据各所述cx、Cy的计算结果，得到基底的二维形貌。
[0010] 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CY，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Cx，根据各c x、 Cy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(XD，根据一般CXD的像素，欲达到PSD的效果，最少也需要512X512 = 262144,所以基于CXD的读出频率是F/262144,所以理论上PSD方案的数据读出速度是CXD 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】
[0011] 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 关系意图；
[0012] 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；
[0013] 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 -种装置光路不意图；
[0014] 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】
[0015] 为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
[0016] 参见附图1，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，
[0017] 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，
[0018] 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，
[0019] 其中，N为3以上的自然数，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入射光一一对应的PSD上形成的，
[0020] 分析模块根据各Cx、Cy的计算结果，得到基底的二维形貌。
[0021] 其中，该自动实时快速检测晶片基底二维形貌的装置还可以包括数据采集模块， 数据采集模块用于采集各光斑的横坐标，并将各光斑的横坐标输送到第一运算模块和第二 运算模块。从而，个光斑的横坐标无需人工输入，使得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自动化程度更高。
[0022] 其中，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还包括数据采集 模块，数据采集模块用于采集各光斑的横、纵坐标，并将各光斑的横坐标和纵坐标分别输送 到第一运算模块和第二运算模块。由于该数据采集模块的引入，各光斑的横坐标可以自动 输送到第一运算模块和第二运算模块，避免了人工输入，自动化程度更高且准确率更高。
[0023] 实施例一
[0024] 为了便于理解，附图1仅给出了其中一个光斑的光路图。
[0025] 参见附图1，本发明实施例一提供的实时快速检测晶片基底二维形貌的装置包括 N个PSDl，N束激光和第一分光元件4, N束激光沿直线排布，其中，N为3以上的自然数，N 个PSDl与N束激光--对应，
[0026] N束激光首先射向第一分光元件4的10位置，经过第一分光元件4后形成入射光， 入射光入射到晶片基底上，并在晶片基底上沿径向形成N个入射点，入射光被基底反射后 形成N束第一种反射光束，各第一种反射光束经过第一分光兀件透射后，入射到与N束激光 相对应的PSDl上，形成N个光斑。
[0027] 其中，作为N束激光的一种具体的形成方式，N束激光由N个第一种激光器3射出， N个第一种激光器3构成的激光器阵列。
[0028] 其中，N为5以上的自然数，当N为5以上的自然数时，可以形成的光斑的数量也 增大。
[0029] 为了便于理解，仅以N = 5为例说明晶片外延生长薄膜基底二维形貌的检测方法 如下：
[0030] N = 5时，形成五个光斑A、B、C、D、E，其各自对应的PSD分别为PSDA、PSDB、PSD C、 PSDd、PSDe。
[0031] 先用平面反射面代替晶片进行校准，令激光射到平面反射面后又反射到PSDaI 形成的光斑的横坐标为x1(]，激光射到平面反射面后又反射到PSDb上形成的光斑的横坐标 为x 2D，第一种反射光束经过第一分光元件透射后投射到PSDa上形成的光斑的横坐标为xn，