专利名称：用于外延生长的原位应力光学监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型晶体生长的原位监控领域，特别涉及一种在卤化物气相外延生 长法过程中进行应力的实时自动化监测的装置。
背景技术：
卤化物气相外延生长法(HVPE)是利用HC1气体进行气相外延的方法， 其过程为气体HC1流经金属源，形成金属卤化物，然后与另一种气体反应生 成所需的产物。 一个典型的例子是用于III族氮化物的HVPE系统，气体HC1 流经金属(Ga， Al, In)，形成金属卤化物(GaCl, A1C1， InCl),然后与V 族源NH3反应生成GaN、 A1N、 InN。 HVPE设备的优点在于反应速度快，可 以达到250jim/hr，生产成本低等优点，广泛用于材料生长领域。由于获得的 氮化物外延膜通常被作为衬底使用，因而也被称为氮化物衬底。在异质外延过程中，如果外延层的水平晶格参数大于衬底的水平晶格参 数，那么外延层在生长过程中将会处于压应变状态；如果外延层的热膨胀系 数小于衬底的热膨胀系数，从生长温度降到室温的过程中，外延层中也会产 生压应变。与之相反的过程就会产生张应变。这些应变对材料生长以及器件 性能都有很大的影响，科学研究以及生产加工都需要及时的了解应变信息。现有技术中，测量应力的方法主要是将多束平行的激光束入射到样品表 面，通过测试出射激光束之间的距离，得到样品曲率半径的信息，根据曲率 半径和应变之间的关系就可以计算出应变的大小。然而，由于HVPE结构是热壁结构，在反应腔的外面包裹着一个加热炉， 因此目前的商业化设备无法加载到HVPE设备上。发明内容本实用新型目的是提供一种用于外延生长的原位应力光学监控装置，可 以适用于水平结构的卤化物气相外延生长设备上。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种用于外延生长的 原位应力光学监控装置包括激光器、激光分束器、图像采集设备、控制系统 以及构成相应光路的光学元件，其中，所述光路为，所述激光器发出的激光 束经激光分束器分束成平行的激光束，经光学元件入射到待测外延生长片的 表面，反射光经光学元件出射，成像在图像采集设备上，在所述外延生长片 所处的反应室内，位于样品托的上方，设置有石英全反棱镜，所述光路中， 分束后的平行激光束经所述石英全反棱镜反射后，入射到样品托上的外延生 长片表面。上述技术方案中，激光分束器的实现方式可以是采用一块半反半透的 棱镜(或者半反半透的分光片)和一个全反的棱镜(或者全反镜)组成，实 现将一束光分成两束平行的等强度光束；这两束平行的激光束再通过一块半 反半透的棱镜(或者半反半透的分光片)和一个全反的棱镜(或者全反镜)， 将会形成四束平行的激光束；依次类推，可得到8束、16束、32束等平行 的激光束。所述光学元件主要是指折射和反射元件，其中，包括一块石英全 反棱镜，放置于高温环境(温度大于900摄氏度)中，即外延反应室的上方， 用于改变入射及出射激光束的方向。所述控制系统中，包括图像处理软件， 用于完成分析过程，包括图像获取、阈值分析、光斑识别、数据处理及信息 输出等过程；还包括系统的控制任务软件，实现各种控制，特别是图像采集 设备的控制。由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是-由于本实用新型利用能够在高温条件下工作的石英棱镜，改变激光束的方向，从而可扩展在位光学系统在各种反应设备中的应用，特别适合于水平结构的HVPE设备。
附图1为本实用新型实施例一的结构示意图。其中1、样品；2、样品托；3、棱镜；4、进气口； 5、出气口； 6、金 属舟；7、反应室；8、加热炉。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述-实施例一参见附图l所示， 一种用于外延生长的原位应力光学监控装 置包括激光器、激光分束器、图像采集设备、控制系统以及构成相应光路的 光学元件，其中，所述光路为，所述激光器发出的激光束经激光分束器分束 成平行的激光束，经光学元件入射到待测外延生长片的表面，反射光经光学 元件出射，成像在图像采集设备上，在所述外延生长片所处的反应室7内，设有进气口4、出气口5、金属舟6及样品托，位于样品托2的上方，设置 有石英全反棱镜，所述光路中，分束后的平行激光束经所述石英全反棱镜3 反射后，入射到样品托上的外延生长片表面，即样品1表面，样品托所在的 反应室外围设置有加热炉8。
权利要求1.一种用于外延生长的原位应力光学监控装置包括激光器、激光分束器、图像采集设备、控制系统以及构成相应光路的光学元件，其中，所述光路为，所述激光器发出的激光束经激光分束器分束成平行的激光束，经光学元件入射到待测外延生长片的表面，反射光经光学元件出射，成像在图像采集设备上，其特征在于在所述外延生长片所处的反应室[7]内，位于样品托[2]的上方，设置有石英全反棱镜[3]，所述光路中，分束后的平行激光束经所述石英全反棱镜反射后，入射到样品托上的外延生长片表面。
专利摘要本实用新型公开了一种用于外延生长的原位应力光学监控装置包括激光器、激光分束器、图像采集设备、控制系统以及构成相应光路的光学元件，其中，所述光路为，所述激光器发出的激光束经激光分束器分束成平行的激光束，经光学元件入射到待测外延生长片的表面，反射光经光学元件出射，成像在图像采集设备上，其特征在于在所述外延生长片所处的反应室内，位于样品托的上方，设置有石英全反棱镜，所述光路中，分束后的平行激光束经所述石英全反棱镜反射后，入射到样品托上的外延生长片表面。本实用新型可扩展在位光学系统在各种反应设备中的应用，特别适合于水平结构的HVPE设备。
文档编号C30B25/16GK201033809SQ20072003948
公开日2008年3月12日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者科 徐, 朱建军, 辉 杨, 王建峰 申请人:苏州纳米技术与纳米仿生研究所