拉曼原位監控裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及監控技術領域，更為具體的說，設及一種拉曼原位監控裝置。
【背景技術】
[0002] M0CVD (Metal-organic Qiemical Vapor Deposition,金屬有機化合物化學氣相沉 淀）是用來外延各種III-V族、II-VI族化合物半導體W及它們的多元固溶體的薄層單晶 材料的一種重要技術。M0CVD技術特點是可W精確控制和生長具有多種不同原子層結構的 材料，M0CVD在材料結構比較復雜的應用領域有著不可替代性。
[0003] M0CVD技術的實際反應過程比較復雜，在M0CVD設備的反應室中，反應物在到達襯 底表面之前就會發生一系列的中間反應，進而生成中間產物。其中，影響中間反應的劇烈程 度因素有反應室內壓強、溫度、氣體流速、氣體運動軌跡、反應物濃度等，而中間反應的劇烈 程度不同，會使中間產物的濃度和種類不同，進而使得在襯底表面形成的薄膜結晶質量不 同，對薄膜的穩定性造成影響。
[0004]另外，薄膜在生長過程中，由于薄膜和襯底之間存在晶格失配，并且薄膜在高溫下 會發生熱形變，導致薄膜內部存在應力。而某些材料在生長時的應力很大，足W使薄膜沿晶 面間距較大的晶面裂開，進而降低了生產合格率。 【實用新型內容】
[0005] 有鑒于此，本實用新型提供了一種拉曼原位監控裝置，實時對反應室內氣體和薄 膜進行監控W獲取相應的拉曼光譜，并通過對反應室內溫度、壓強等參數調節W使中間產 物的拉曼光譜保持一致；并且，根據薄膜內有應力下的拉曼光譜的頻移和無應力下的標準 拉曼光譜的頻移的關系，獲取應力大小，并對反應室內溫度、壓強等參數調節W使應力在允 許范圍內。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供的技術方案如下：
[0007]-種拉曼原位監控裝置，用于監控金屬有機物化學氣相沉積設備的反應室，所述 反應室形成有入光口和出光口，所述拉曼原位監測裝置包括：
[0008] 光源系統，用于輸出入射激光；
[0009]設置于所述光源系統的光路上的聚光系統，用于將所述入射激光通過所述入光口 垂直會聚于所述反應室內的襯底表面的薄膜上，其中，所述入射激光與所述反應室內中間 產物和薄膜均發生散射，且通過所述出光口將與其方向相應的散射光出射；
[0010] 設置于所述出光口的光路上的集光系統，用于收集所述出光口出射的散射光；
[0011] 設置于所述集光系統的光路上的色散系統，用于按不同波長分離所述集光系統收 集的散射光，W輸出預設波長的測量光；
[0012] W及，設置于所述色散系統的光路上的采集系統，用于對所述測量光進行光子計 數，W得到所述中間產物的拉曼光譜和所述薄膜的拉曼光譜。
[0013] 優選的，所述光源系統包括：
[0014] 單色激光光源；
[0015]W及，第一聚光透鏡，所述第一聚光透鏡設置于所述單色激光光源的光路上。
[0016] 優選的，所述聚光系統包括：
[0017] 第一光纖，所述第一光纖的第一端設置于所述第一聚光透鏡的焦點上；
[0018]W及，第二聚光透鏡，所述第二聚光透鏡設置于所述第一光纖的第二端和所述入 光口之間。
[0019] 優選的，所述第二聚光透鏡的焦點位于所述襯底表面的薄膜上。
[0020] 優選的，所述集光系統包括：
[0021] 第一凹面鏡，所述第一凹面鏡設置于所述出光口的光路上；
[0022] 第=聚光透鏡，所述第=聚光透鏡設置于所述第一凹面鏡的光路上；
[0023]W及，第二光纖，所述第二光纖的第一端設置于所述第=聚光透鏡的焦點上，所述 第二光纖的第二端與色散系統對應。
[0024] 優選的，所述色散系統包括單色器。
[00巧]優選的，所述單色器包括：
[0026] 入射狹縫，所述入射狹縫設置于所述集光系統的光路上；
[0027] 第二凹面鏡，所述第二凹面鏡設置于所述入射狹縫的光路上；
[0028] 色散元件，所述色散元件設置于所述第二凹面鏡的光路上；
[0029]W及，第=凹面鏡，所述第=凹面鏡設置于所述色散元件的光路上，其中，所述第 =凹面鏡用于輸出所述測量光。
[0030] 優選的，所述采集系統包括光電探測器。
[0031] 優選的，所述光電探測器為CCD光電探測器。
[0032] 優選的，所述采集系統還包括：
[0033] 與所述光電探測器電連接的控制器，所述控制器用于控制所述光電探測器W預設 周期對所述測量光進行光子計數。
[0034]相較于現有技術，本實用新型提供的技術方案至少具有W下優點：
[0035] 本實用新型提供了一種拉曼原位監控裝置，用于監控金屬有機物化學氣相沉積設 備的反應室，所述反應室形成有入光口和出光口，所述拉曼原位監測裝置包括：光源系統， 用于輸出入射激光；設置于所述光源系統的光路上的聚光系統，用于將所述入射激光通過 所述入光口垂直會聚于所述反應室內的襯底表面的薄膜上，其中，所述入射激光與所述反 應室內中間產物和薄膜均發生散射，且通過所述出光口將與其方向相應的散射光出射；設 置于所述出光口的光路上的集光系統，用于收集所述出光口出射的散射光；設置于所述集 光系統的光路上的色散系統，用于按不同波長分離所述集光系統收集的散射光，W輸出預 設波長的測量光；W及，設置于所述色散系統的光路上的采集系統，用于對所述測量光進行 光子計數，W得到所述中間產物的拉曼光譜和所述薄膜的拉曼光譜。
[0036] 由上述內容可知，本實用新型提供的技術方案，實時對反應室內氣體和薄膜進行 監控W獲取相應的拉曼光譜，并通過對反應室內溫度、壓強等參數調節W使中間產物的拉 曼光譜保持一致，保證了中間產物的濃度和種類一致，進而改善薄膜的結晶質量，提高薄膜 的穩定性；并且，根據薄膜內有應力下的拉曼光譜的頻移和無應力下的標準拉曼光譜的頻 移的關系，獲取應力大小，并對反應室內溫度、壓強等參數調節W使應力在允許范圍內，W 避免出現應力足夠大而使得薄膜沿晶面間距較大的晶面裂開的情況，提高生產合格率。
【附圖說明】
[0037]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還 可W根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1為本申請實施例提供的一種拉曼原位監控裝置的結構示意圖；
[0039] 圖2為本申請實施例提供的另一種拉曼原位監控裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0041]正如【背景技術】所述，M0CVD技術的實際反應過程比較復雜，在M0CVD設備的反應室 中，反應物在到達襯底表面之前就會發生一系列的中間反應，進而生成中間產物。其中，影 響中間反應的劇烈程度因素有反應室內壓強、溫度、氣體流速、氣體運動軌跡、反應物濃度 等，而中間反應的劇烈程度不同，會使中間產物的濃度和種類不同，進而使得在襯底表面形 成的薄膜結晶質量不同，對薄膜的穩定性造成影響。另外，薄膜在生長過程中，由于薄膜和 襯底之間存在晶格失配，并且薄膜在高溫下會發生熱形變，導致薄膜內部存在應力。而某些 材料在生長時的應力很大，足W使薄膜沿晶面間距較大的晶面裂開，進而降低了生產合格 率。
[0042] 基于此，本申請實施例提供了一種拉曼原位監控裝置，用于監控金屬有機物化學 氣相沉積設備的反應室，實時對反應室內氣體和薄