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，特别涉及检测晶片基底二维形貌的装 置。
【背景技术】
[0002] 申请号为201410189094. 1的发明专利申请涉及一种实时快速检测晶片基底二维 形貌的装置，包括N个PSD，N束激光和第一分光元件，所述N束激光沿直线排布，其中，所述 N为3以上的自然数，所述N个PSD与N束激光一一对应，所述N束激光首先射向所述第一 分光元件，经过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 基底上沿径向形成N个入射点，所述入射光被所述基底反射后形成N束第一种反射光束，所 述各第一种反射光束经过所述第一分光元件透射后，入射到与所述N束激光相对应的PSD 上，形成N个光斑。应用该装置得到基底二维形貌的方法是：根据所述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，根据所述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CY，根据 各所述C x、CY的计算结果，得到基底的二维形貌。
[0003] 该装置中，为了能够使各PSD的布置更加紧凑，还包括通光装置，通光装置设置在 所述入射光和第一种反射光束共同经过的光路上，通光装置上设有N个通光孔，N个通光 孔与所述N束激光一一对应，通光孔间隔地设有反射镜，用于使对应经过的光束方向翻转 90°。由于通光装置结构相对复杂，自身存在系统误差，难以保证各PSD接收到的光的一致 性。此外，该装置中，各方向光束在光路上各有各的反射、透射元件，更加影响了各PSD接收 到的光的一致性。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提出了一种能够保证PSD接收到的光的一致性的检测 晶片基底二维形貌的装置。
[0005] 本发明提供的检测晶片基底二维形貌的装置包括N个PSD，N束激光、与所述N束 激光一一对应的N个第一分光片、与所述N束激光一一对应的N个第二分光片，所述N束激 光沿直线排布，其中，所述N为3以上的自然数，所述N个PSD与N束激光一一对应，所述N 个PSD分别布置在所述N束激光的左右两侧，包括左侧PSD和右侧PSD，
[0006] 每束激光经过第一分光片后入射到第二分光片，通过第二分光片后入射到晶片样 品表面，晶片样品表面反射的N束反射光束包括第一方向光束和第二方向光束，第一方向 光束通过第二分光片后，入射到第一分光片，经过所述第一分光片后，入射到所述右侧PSD 上；所述第二方向光束通过第二分光片后入射到所述左侧PSD上；
[0007] 所述N个第一分光片和N个第二分光片上分别设有镀膜区域，其中，对应于所述第 一方向光束的区域，所述第一分光片能同时反射和透射所述激光；对应于所述第二方向光 束的区域，所述第二分光片能同时反射和透射所述激光。
[0008] 本发明提供的检测晶片基底二维形貌的装置在与N束激光一一对应的N个第一分 光片和与N束激光一一对应的N个第二分光片设有镀膜区域，镀膜区域反射和透射的性质 则根据各第一种反射光束的传播方向决定，由于N个第一分光片和N个第二分光片结构简 单，并且，镀膜精度极高，因此，能够保证不同传播方向PSD接收到的光的一致性。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明实施例一提供的检测晶片基底二维形貌的装置中第一方向光束和 第二方向光束光路传播方式对应的光路图；
[0010] 图2为本发明实施例二提供的检测晶片基底二维形貌的装置中第一方向光束和 第二方向光束光路传播方式对应的光路图；
[0011] 图3为本发明实施例二提供的检测晶片基底二维形貌的装置中，光束为5束时集 成为一片的第一分光片或第二分光片的示意图；
[0012] 图4为本发明实施例三提供的检测晶片基底二维形貌的装置中第一方向光束和 第二方向光束光路传播方式对应的光路图；
[0013] 图5为本发明实施例三提供的检测晶片基底二维形貌的装置中应用的多路激光 发射装置的示意图；
【具体实施方式】
[0014] 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。
[0015] 实施例一
[0016] 为了便于理解，本发明实施例一仅针对第一方向光束和第二方向光束给出了其中 的一路。
[0017] 参见附图1，本发明实施例一提供的检测晶片基底二维形貌的装置包括N个PSD1 或1 '，N束激光、与N束激光一一对应的N个第一分光片4或4 '、与N束激光一一对应 的N个第二分光片14或14、N束激光沿直线排布，其中，N为3以上的自然数，N个PSD1 或1 '与N束激光一一对应，N个PSD1或1 '分别布置在N束激光的左右两侧，包括左侧 PSD 1 '和右侧 PSD 1，
[0018] 每束激光经过第一分光片4或4 '后入射到第二分光片14或14 '，通过第二分 光片14或14 '后入射到晶片样品表面，晶片样品表面反射的N束反射光束包括第一方向 光束和第二方向光束，第一方向光束通过第二分光片14反射后，入射到第一分光片4,经过 第一分光片4后，入射到右侧PSD1上；第二方向光束通过第二分光片14 '透射后入射到左 侧PSD1 '上；
[0019] N个第一分光片4或4 '和N个第二分光片14或14 '对应于N束激光的位置设 有镀膜区域，其中，对应于第一方向光束的区域，第一分光片4能同时反射和透射该波长的 激光；对应于第二方向光束的区域，第二分光片14 '能同时反射和透射该波长的激光。 [0020] 本发明提供的检测晶片基底二维形貌的装置在N个第一分光片和N个第二分光片 对应于N束激光的位置设有镀膜区域，镀膜区域反射和透射的性质则根据各第一种反射光 束的传播方向决定，由于N个第一分光片4或4 '和N个第二分光片14或14 '结构简单， 并且，镀膜精度极高，因此，能够保证不同传播方向PSD接收到的光的一致性。
[0021] 同时，为保证N个第一分光片4或4 ^和N个第二分光片14或14 ^的成本还应 考虑所用激光器的偏振特性，如果激光器所辐射的光束是偏振光，则上述分光片分光指标 均是对P光所做的要求，这样可以与分光棱镜所分出的光的偏振方位角匹配。如果所用激 光器辐射的光是非偏振光，上述分光片分光指标是对S光与P光的平均值所做的要求。
[0022] 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：
[0023] 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〇
[0024] 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PSDa1 形成的光斑的横坐标为x 1(]，激光射到平面反射面后又反射到PSDJ：形成的光斑的横坐标 为x2。，第一种反射光束经过第一分光元件透射后投射到PSD A上形成的光斑的横坐标为X n， 第一种反射光束经过第一分光元件透射后投射到PSDB上形成的光斑的横坐标为x 21，dAB = x2Q-Xl。，PSDjIj基底的距离为y 1(]，PSDglj晶片外延生长薄膜基底的距离为y 2。，
[0025] 根据上述各参数包括x1Q、x2。、xn、x 21、y1Q、y2。和d AB，可以计算得到在光斑A和B之 间，在入射光排列方向，即X方向的曲率为：
[0027] 以此类推，即可以分别得到在晶片基底上任意两个入射点之间在沿入射光排列方 向即X方向的曲率。
[0028] 另外，计算样品上任意两个入射点之间在沿入射光排列方向，即X方向的曲率Cx 时，x1()、x2。、c^Xyi。和dABXy2。需要校准。此时，可以在用于承载待测基底的石墨盘上首先 放置一平面反射镜（C x= 0, C γ= 0)，即可以得到X 1Q、x2。的值，然后再依次放置两片已知曲 率Cx的反射镜进行校准，又可以得到d AB · y2。和d AB · yi。在检测基底时的真值。检测时，由 于Xl。、x2。、d AB · y2。和dAB · yi。都是经过校准得到的真值，避免了系统误差的产生。
[0029] 令PSD1的采样频率为f，承载基底的石墨盘每分钟转数为RPM，k是PSD1上光斑 的纵坐标随时间变化按线性拟合的斜率，校准系数为α，可以计算得到任意一个入射点在 待测基底移动方向即Υ方向的曲率为：
[0031] 另外，在计算得到晶片基底上任意一个