一种集成于MOCVD的快速的在线PL测试系统设计及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种集成于MOCVD的快速的在线PL测试系统设计及方法，在设置的在位监测探头组中整合三个探头：第一探头与RT测试模块相对应，在外延生长过程中对反应腔内的外延片进行RT监测；第二探头与固体激光光源发射模组相对应，来向反应腔内的外延片发射PL测试用的激光；第三探头与反射激光信号收集模组相对应，对反应腔内的外延片对所述激光的反射光进行采集。所述固体激光光源发射模组及反射激光信号收集模组相配合，在外延生长结束自然冷却降温的过程中对反应腔内的外延片进行PL测试，以方便工程师获取测试参数来及时调整下炉量产的波长值，从而提升产出效率，提高外延生产良率。

Design and Method of a Fast Online PL Testing System Integrated with MOCVD

The invention relates to a design and method of a fast on-line PL test system integrated with MOCVD, which integrates three probes in a set of in-situ monitoring probes: the first probe corresponds to the RT test module, which monitors the epitaxy in the reaction chamber during epitaxy growth; the second probe corresponds to the solid laser source emission module to emit PL to the epitaxy in the reaction chamber. The third probe corresponds to the collection module of the reflected laser signal, and collects the reflected light of the laser from the epitaxy sheet in the reaction chamber. The emission module of the solid laser source and the collection module of the reflected laser signal cooperate to carry out PL test on the epitaxy sheet in the reaction chamber during the natural cooling and cooling process after epitaxy growth, so as to facilitate engineers to obtain test parameters to adjust the wavelength value of the furnace output in time, so as to enhance the output efficiency and improve the epitaxy production yield.

【技术实现步骤摘要】
一种集成于MOCVD的快速的在线PL测试系统设计及方法
本专利技术涉及MOCVD工艺的测试技术，特别涉及一种集成于MOCVD的快速的在线PL测试系统设计及方法。
技术介绍
目前，通过MOCVD(金属有机物化学气相沉积)设备进行外延生产的测试流程，是将衬底放入MOCVD设备的反应腔内生长外延层，生长程序完毕后，冷却降温至室温大约需20min，取出已生长完成的外延片至外部的测试装置进行参数测试，包括波长(PL_WD、PL_WD-std)、外延厚度(Epi_totalthickness)、光强(PhotoIntensity)等光学参数的获取，以及XRD(X射线衍射)测试等。从向MOCVD设备的反应腔放片开始，至外延生长结束并测试完成，整个周期一般在6～10小时。通常需要依据测试前一炉外延片得到的PL_WD等参数，来调整下一炉生长时的波长参数。然而，在实际过程中，往往由于PL_WD等参数的测试值没有及时得出，导致对下一炉参数的预调来不及，造成波长偏出等良率损失。此外，现有MOCVD设备所具备的外延生长在位监控手段，是通过在反应腔上设置的RT探头对腔内的外延片，探测温度曲线、探测反射率曲线及翘曲曲线。
技术实现思路
本专利技术提供一种集成于MOCVD的快速的在线PL测试系统设计及方法，将PL测试的探头与原有的RT测试的探头整合在一个在位监测探头组上，在外延生长结束自然冷却降温的过程中对外延片进行PL测试。为了达到上述目的，本专利技术的一个技术方案是提供一种集成于MOCVD设备的在线PL测试系统，其中所述在线PL测试系统设置的在位监测探头组中，包含整合的三个探头：第一探头，其与RT测试模块相对应，对反应腔内的外延片进行RT监测；第二探头，其与固体激光光源发射模组相对应，来向反应腔内的外延片发射PL测试用的激光；第三探头，其与反射激光信号收集模组相对应，对反应腔内的外延片对所述激光的反射光进行采集。可选地，所述RT测试模块在外延生长过程中对反应腔内的外延片进行RT监测；所述固体激光光源发射模组及反射激光信号收集模组相配合，在外延生长结束自然冷却降温的过程中，对反应腔内的外延片进行PL测试。可选地，所述固体激光光源发射模组使用320～380nm波段的固体激光光源。可选地，所述在位监测探头组设置于MOCVD设备的反应腔上，使三个探头对着反应腔顶部的介质窗。可选地，所述固体激光光源发射模组及反射激光信号收集模组，与激光光源控制开关连接，以接收表示切换至PL测试的控制指令来开始工作；所述反射激光信号收集模组将与所采集的反射光相应的光学信号，传送至单点波长信息采集计算系统来处理得到PL测试的参数。可选地，所述PL测试的参数，包含外延片的波长。可选地，所述RT测试模块与RT探测控制电路信号连接，接收表示切换至RT测试的控制指令，来对外延片的温度、反射率、翘曲曲线进行监测。可选地，所述RT探测控制电路及单点波长信息采集计算系统，分别与PC主机信号连接；所述PC主机设置有人机界面操作系统，来提供切换PL测试与RT测试的控制指令，以及获取PL测试或RT测试的结果进行显示或后续处理。本专利技术的另一个技术方案是提供使用上述任意一种集成于MOCVD设备的在线PL测试系统的测试方法，其包含以下过程：在进行外延生长的过程中，通过RT测试模块对MOCVD设备反应腔内的外延片进行RT监测；在外延生长完毕，外延片在反应腔内自然冷却降温的过程中，通过固体激光光源发射模组及反射激光信号收集模组的配合，对反应腔内的外延片进行PL测试。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术对现有的PL测试系统进行简化，将实现PL测试功能的探测组件与MOCVD现有的RT测试组件实现整合，对RT和PL测试功能进行切换，在外延过程中进行RT曲线监测，而在外延完毕降温出炉前就可以进行单点激光激发，信号采集后经过光信号处理，模拟出该外延炉次的单点PL-WD等参数信息提供给工程师参考，以便能及时调整下炉量产的波长值，从而提升产出效率，提高外延生产良率。附图说明图1是本专利技术中在位监测探头组的结构示意图；图2是本专利技术中在位监测探头组的侧视图；图3是本专利技术中在位监测探头组及其配套测试电路的原理图；图4是使用本专利技术测试的一个示例中波长与辐射照度的关系曲线。具体实施方式本专利技术的在线PL测试系统，是在现有MOCVD设备的在位监测探头组中，加入及优化一种可以准确辨识生长外延片的生长波长的PL(光致发光)测试探头及其配套的测试电路。配合参见图1～图3所示，本专利技术的在位监测探头组，包含三个探头，中间一个探头对应原有的RT测试模块10，在外延生长过程中用来监测温度、反射率、翘曲等曲线。两侧的探头是用来进行单点PL检测的探头，其中一个探头(图中倾斜的探头)对应固体激光光源发射模组20；另一个探头对应反射激光信号收集模组30，两者配合用来在外延生长结束自然冷却降温的过程中进行PL测试。本例中固体激光光源发射模组20的激发激光，使用320～380nm波段的固体激光光源，光头的体积较小，可以满足集成的要求。所述在位监测探头组设置于MOCVD设备的反应腔上，使各探头对着反应腔顶部的介质窗；在激光光源控制开关的控制下固体激光光源发射模组20与反射激光信号收集模组30工作，由固体激光光源发射模组20向腔内的外延片发射PL测试用的激光，由反射激光信号收集模组30接收外延片对该激光的反射光，并传送给单点波长信息采集计算系统，来处理得到波长PL_WD及波长PL_WD_std等PL测试的参数。RT测试模块20仍连接原有的RT探测控制电路(如Eurotherm公司的相应控制设备)。所述RT探测控制电路与单点波长信息采集计算系统，分别与PC主机信号连接；所述PC主机设置有人机界面操作系统，用以提供PL或RT测试的控制指令，以及获取相应测试的结果进行显示或后续处理。图4所示的示例，即提供了向工程师展示的单点PL检测时波长与辐射照度的关系曲线。使用上述在线PL测试系统，本专利技术的测试方法，主要包含以下的过程：衬底放入MOCVD设备的反应腔内进行外延层的生长；在外延生长过程中，切换至RT测试功能，通过RT测试模块监测RT测试相关的曲线；在外延生长结束，外延片自然冷却降温的约20min过程中，切换至PL测试功能，通过固体激光光源发射模组及反射激光信号收集模组的配合，对腔内刚生长完毕的外延片的PL测试相关参数进行测试。这样不必等待外延片冷却，也不需要使用额外的PL测试装置进行测试，可以有效避免PL测试超时导致对下一炉参数来不及调整造成良率损失的问题。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成于MOCVD设备的在线PL测试系统，其特征在于，所述在线PL测试系统设置的在位监测探头组中，包含整合的三个探头：第一探头，其与RT测试模块相对应，对反应腔内的外延片进行RT监测；第二探头，其与固体激光光源发射模组相对应，来向反应腔内的外延片发射PL测试用的激光；第三探头，其与反射激光信号收集模组相对应，对反应腔内的外延片对所述激光的反射光进行采集。

【技术特征摘要】
1.一种集成于MOCVD设备的在线PL测试系统，其特征在于，所述在线PL测试系统设置的在位监测探头组中，包含整合的三个探头：第一探头，其与RT测试模块相对应，对反应腔内的外延片进行RT监测；第二探头，其与固体激光光源发射模组相对应，来向反应腔内的外延片发射PL测试用的激光；第三探头，其与反射激光信号收集模组相对应，对反应腔内的外延片对所述激光的反射光进行采集。2.如权利要求1所述的在线PL测试系统，其特征在于，所述RT测试模块在外延生长过程中对反应腔内的外延片进行RT监测；所述固体激光光源发射模组及反射激光信号收集模组相配合，在外延生长结束自然冷却降温的过程中，对反应腔内的外延片进行PL测试。3.如权利要求1或2所述的在线PL测试系统，其特征在于，所述固体激光光源发射模组使用320～380nm波段的固体激光光源。4.如权利要求1或2所述的在线PL测试系统，其特征在于，所述在位监测探头组设置于MOCVD设备的反应腔上，使三个探头对着反应腔顶部的介质窗。5.如权利要求1或2所述的在线PL测试系统，其特征在于，所述固体激光光源发射模组及反射激光信号收集模组，与激光光源控制开关连接，以接收表示切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：马后永，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31