Автоматическая установка контроля GaAs и InP эпитаксиальных структур XT-36 представляет собой высокоточный измерительно-аналитический комплекс, предназначенный для бесконтактного экспресс-контроля эпитаксиальных структур на основе соединений A³B⁵ (GaAs, InP). Оборудование реализует комбинированный метод неразрушающего анализа: регистрацию фотолюминесцентных (ФЛ) спектров с последующим построением двумерных карт распределения оптических и структурных параметров по поверхности пластины, а также измерение толщины тонких плёнок, коэффициента отражения и характеристик распределённых брэгговских отражателей (DBR) и вертикальных резонаторов (VCSEL) методом белосветной рефлектометрии. Комплекс интегрирует роботизированную подачу образцов, прецизионное сканирование и автоматизированную обработку данных, что обеспечивает воспроизводимость измерений на уровне промышленных стандартов.
Принцип работы и функциональные возможности
Оптическая схема возбуждения и регистрации
Система оснащена двумя независимыми лазерными источниками (532 нм и 980 нм), что позволяет селективно возбуждать люминесценцию в различных спектральных диапазонах в зависимости от ширины запрещённой зоны исследуемого материала. Излучение ФЛ собирается через волоконно-оптический канал конфигурации «один-к-двум» и направляется на два специализированных спектрометра: для видимого диапазона (CCD-детектор) и ближнего инфракрасного диапазона (охлаждаемый InGaAs-детектор). Оптическая система обеспечивает стабильное пятно возбуждения и высокую пространственную разрешающую способность сканирования.
Автоматизация и позиционирование
Подача и выгрузка пластин осуществляется 4-осевым роботом-манипулятором, обеспечивающим точное перемещение по осям X1, X2, Z и R. Юстировка положения образца выполняется бесконтактным методом с использованием CCD-сенсора, что исключает механическое воздействие на поверхность пластины и минимизирует риск образования микротрещин. Сканирующий столик реализует пошаговое перемещение с регулируемым интервалом от 0,2 мм, формируя плотную сетку измерительных точек по всей рабочей области.
Программное обеспечение и обработка данных
Управление оборудованием и сбор данных осуществляются через специализированное ПО в ОС Windows, обладающее возможностью кастомизации под задачи пользователя. Система в реальном времени строит карты распределения параметров, рассчитывает статистические метрики (среднее значение, стандартное отклонение), визуализирует одиночные спектры и экспортирует отчёты в табличном и графическом виде.
|
Группа параметров
|
Измеряемые величины
|
|
Фотолюминесценция
|
Пиковая длина волны (WLP), доминирующая длина волны (WLD), полуширина спектра (HW), интегральная интенсивность (INT), пиковая интенсивность (PI)
|
|
Оптические характеристики
|
Толщина эпитаксиального слоя (Thickness), коэффициент отражения (PR), спектры отражения структур DBR и VCSEL
|
|
Геометрия пластины
|
Прогиб/деформация (Warpage)
|
|
Статистика
|
Среднее значение, стандартное отклонение (STD), графическое картирование (mapping)
|
Области применения
- Контроль качества эпитаксиальных пластин для светодиодов синего, зелёного, красного и жёлтого диапазонов, включая структуры MicroLED
- Характеризация активных областей инфракрасных лазеров и фотодетекторов
- Анализ тонкоплёночных гетероструктур для УФ-излучателей и устройств силовой электроники на основе полупроводников третьего поколения (HEMT/FET)
- Научные исследования и метрологическое сопровождение процессов молекулярно-лучевой и металлорганической эпитаксии
Примеры применения
Измерение эпитаксиальной структуры с возбуждением 532 нм
Образец: 23088B (λ ~1696 нм)
Условия: Лазер 532нм, время интегрирования 200 мс, время сканирования 561 с
|
Параметр
|
Значение
|
|
Пиковая длина волны (WLP)
|
1696.2 ± 2.6 нм
|
|
Пиковая интенсивность (PI)
|
0.007 ± 0.001 у.е.
|
|
Интегральная интенсивность (INT)
|
0.022 ± 0.002 у.е.
|
|
Полуширина спектра (HW)
|
198.9 ± 9.2 нм
|
Оптимизация измерений с возбуждением 980 нм
Образец: 23088B (λ ~1689 нм)
Условия: Лазер 980нм, время интегрирования 8 мс, время сканирования 43 с
|
Параметр
|
Значение
|
|
Пиковая длина волны (WLP)
|
1689.4 ± 2.9 нм
|
|
Пиковая интенсивность (PI)
|
4.839 ± 0.603 у.е.
|
|
Интегральная интенсивность (INT)
|
11.34 ± 1.36 у.е.
|
|
Полуширина спектра (HW)
|
98.3 ± 1.4 нм
|