拉曼原位监控装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及监控技术领域，更为具体的说，设及一种拉曼原位监控装置。
【背景技术】
[0002] M0CVD (Metal-organic Qiemical Vapor Deposition,金属有机化合物化学气相沉 淀）是用来外延各种III-V族、II-VI族化合物半导体W及它们的多元固溶体的薄层单晶 材料的一种重要技术。M0CVD技术特点是可W精确控制和生长具有多种不同原子层结构的 材料，M0CVD在材料结构比较复杂的应用领域有着不可替代性。
[0003] M0CVD技术的实际反应过程比较复杂，在M0CVD设备的反应室中，反应物在到达衬 底表面之前就会发生一系列的中间反应，进而生成中间产物。其中，影响中间反应的剧烈程 度因素有反应室内压强、溫度、气体流速、气体运动轨迹、反应物浓度等，而中间反应的剧烈 程度不同，会使中间产物的浓度和种类不同，进而使得在衬底表面形成的薄膜结晶质量不 同，对薄膜的稳定性造成影响。
[0004]另外，薄膜在生长过程中，由于薄膜和衬底之间存在晶格失配，并且薄膜在高溫下 会发生热形变，导致薄膜内部存在应力。而某些材料在生长时的应力很大，足W使薄膜沿晶 面间距较大的晶面裂开，进而降低了生产合格率。 【实用新型内容】
[0005] 有鉴于此，本实用新型提供了一种拉曼原位监控装置，实时对反应室内气体和薄 膜进行监控W获取相应的拉曼光谱，并通过对反应室内溫度、压强等参数调节W使中间产 物的拉曼光谱保持一致；并且，根据薄膜内有应力下的拉曼光谱的频移和无应力下的标准 拉曼光谱的频移的关系，获取应力大小，并对反应室内溫度、压强等参数调节W使应力在允 许范围内。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
[0007]-种拉曼原位监控装置，用于监控金属有机物化学气相沉积设备的反应室，所述 反应室形成有入光口和出光口，所述拉曼原位监测装置包括：
[0008] 光源系统，用于输出入射激光；
[0009]设置于所述光源系统的光路上的聚光系统，用于将所述入射激光通过所述入光口 垂直会聚于所述反应室内的衬底表面的薄膜上，其中，所述入射激光与所述反应室内中间 产物和薄膜均发生散射，且通过所述出光口将与其方向相应的散射光出射；
[0010] 设置于所述出光口的光路上的集光系统，用于收集所述出光口出射的散射光；
[0011] 设置于所述集光系统的光路上的色散系统，用于按不同波长分离所述集光系统收 集的散射光，W输出预设波长的测量光；
[0012] W及，设置于所述色散系统的光路上的采集系统，用于对所述测量光进行光子计 数，W得到所述中间产物的拉曼光谱和所述薄膜的拉曼光谱。
[0013] 优选的，所述光源系统包括：
[0014] 单色激光光源；
[0015]W及，第一聚光透镜，所述第一聚光透镜设置于所述单色激光光源的光路上。
[0016] 优选的，所述聚光系统包括：
[0017] 第一光纤，所述第一光纤的第一端设置于所述第一聚光透镜的焦点上；
[0018]W及，第二聚光透镜，所述第二聚光透镜设置于所述第一光纤的第二端和所述入 光口之间。
[0019] 优选的，所述第二聚光透镜的焦点位于所述衬底表面的薄膜上。
[0020] 优选的，所述集光系统包括：
[0021] 第一凹面镜，所述第一凹面镜设置于所述出光口的光路上；
[0022] 第=聚光透镜，所述第=聚光透镜设置于所述第一凹面镜的光路上；
[0023]W及，第二光纤，所述第二光纤的第一端设置于所述第=聚光透镜的焦点上，所述 第二光纤的第二端与色散系统对应。
[0024] 优选的，所述色散系统包括单色器。
[00巧]优选的，所述单色器包括：
[0026] 入射狭缝，所述入射狭缝设置于所述集光系统的光路上；
[0027] 第二凹面镜，所述第二凹面镜设置于所述入射狭缝的光路上；
[0028] 色散元件，所述色散元件设置于所述第二凹面镜的光路上；
[0029]W及，第=凹面镜，所述第=凹面镜设置于所述色散元件的光路上，其中，所述第 =凹面镜用于输出所述测量光。
[0030] 优选的，所述采集系统包括光电探测器。
[0031] 优选的，所述光电探测器为CCD光电探测器。
[0032] 优选的，所述采集系统还包括：
[0033] 与所述光电探测器电连接的控制器，所述控制器用于控制所述光电探测器W预设 周期对所述测量光进行光子计数。
[0034]相较于现有技术，本实用新型提供的技术方案至少具有W下优点：
[0035] 本实用新型提供了一种拉曼原位监控装置，用于监控金属有机物化学气相沉积设 备的反应室，所述反应室形成有入光口和出光口，所述拉曼原位监测装置包括：光源系统， 用于输出入射激光；设置于所述光源系统的光路上的聚光系统，用于将所述入射激光通过 所述入光口垂直会聚于所述反应室内的衬底表面的薄膜上，其中，所述入射激光与所述反 应室内中间产物和薄膜均发生散射，且通过所述出光口将与其方向相应的散射光出射；设 置于所述出光口的光路上的集光系统，用于收集所述出光口出射的散射光；设置于所述集 光系统的光路上的色散系统，用于按不同波长分离所述集光系统收集的散射光，W输出预 设波长的测量光；W及，设置于所述色散系统的光路上的采集系统，用于对所述测量光进行 光子计数，W得到所述中间产物的拉曼光谱和所述薄膜的拉曼光谱。
[0036] 由上述内容可知，本实用新型提供的技术方案，实时对反应室内气体和薄膜进行 监控W获取相应的拉曼光谱，并通过对反应室内溫度、压强等参数调节W使中间产物的拉 曼光谱保持一致，保证了中间产物的浓度和种类一致，进而改善薄膜的结晶质量，提高薄膜 的稳定性；并且，根据薄膜内有应力下的拉曼光谱的频移和无应力下的标准拉曼光谱的频 移的关系，获取应力大小，并对反应室内溫度、压强等参数调节W使应力在允许范围内，W 避免出现应力足够大而使得薄膜沿晶面间距较大的晶面裂开的情况，提高生产合格率。
【附图说明】
[0037]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还 可W根据提供的附图获得其他的附图。
[0038]图1为本申请实施例提供的一种拉曼原位监控装置的结构示意图；
[0039] 图2为本申请实施例提供的另一种拉曼原位监控装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0041]正如【背景技术】所述，M0CVD技术的实际反应过程比较复杂，在M0CVD设备的反应室 中，反应物在到达衬底表面之前就会发生一系列的中间反应，进而生成中间产物。其中，影 响中间反应的剧烈程度因素有反应室内压强、溫度、气体流速、气体运动轨迹、反应物浓度 等，而中间反应的剧烈程度不同，会使中间产物的浓度和种类不同，进而使得在衬底表面形 成的薄膜结晶质量不同，对薄膜的稳定性造成影响。另外，薄膜在生长过程中，由于薄膜和 衬底之间存在晶格失配，并且薄膜在高溫下会发生热形变，导致薄膜内部存在应力。而某些 材料在生长时的应力很大，足W使薄膜沿晶面间距较大的晶面裂开，进而降低了生产合格 率。
[0042] 基于此，本申请实施例提供了一种拉曼原位监控装置，用于监控金属有机物化学 气相沉积设备的反应室，实时对反应室内气体和薄