專利名稱：一種用于置于液氮杜瓦瓶中樣品的掃描測量位置調(diào)整系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于置于液氮杜瓦瓶中的焦平面列陣器件樣品的掃描測量位置調(diào)整系統(tǒng)。具體涉及一種基于微激光束非接觸式測量焦平面列陣器件樣品的精密掃描測量位置調(diào)整系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用微激光束對焦平面列陣器件在工藝過程中作光電性能檢測，對優(yōu)化工藝，提高器件性能以及降低成本是十分必要的。為此本發(fā)明人在2000年申請了中國專利00265492.X，名稱為“基于激光束感應(yīng)電流的微激光束掃描譜裝置”該專利結(jié)構(gòu)簡單，對列陣器件的光電性能檢測無需與讀出電路連接，在器件制備工藝過程中，用掃描方式一次就可完成成千上萬個(gè)單元的P-N結(jié)測量，并且對樣品沒有破壞。但這種測量裝置對置于低溫杜瓦中的樣品位置調(diào)節(jié)較困難，而樣品位置精確調(diào)整將影響到測量的準(zhǔn)確性，原因是激光束對樣品掃描的路線不是隨意的，必須對樣品P-N結(jié)列陣的兩維方向掃描。如果樣品暴露在外邊，那么激光束落在樣品上的點(diǎn)是可以觀察的，這樣可以將激光束落在樣品上的P-N結(jié)上的點(diǎn)作為調(diào)節(jié)樣品架俯仰和傾斜的標(biāo)準(zhǔn)，將樣品架調(diào)節(jié)到滿足當(dāng)樣品架平動(dòng)時(shí)，激光束掃描路線與樣品上的P-N結(jié)列陣兩維完全一致，即達(dá)到樣品架的X和Y平動(dòng)方向與P-N結(jié)列陣兩維方向完全一致。盡管這種方法的調(diào)節(jié)精度較差，因?yàn)榧す馐皹悠飞系腜-N結(jié)是很小的，以它們作為標(biāo)準(zhǔn)顯然誤差較大。但對置于液氮杜瓦瓶中的樣品，激光束落在樣品上的點(diǎn)是無法觀察到的，樣品位置調(diào)整沒有任何標(biāo)準(zhǔn)，上述調(diào)節(jié)方法根本無法適用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一個(gè)置于液氮杜瓦瓶中的焦平面列陣器件樣品的精密掃描測量位置調(diào)整系統(tǒng)。
本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)激光源1，其前進(jìn)的方向上依次置有光擴(kuò)束器2，光分束器3，會(huì)聚顯微物鏡4，置在液氮杜瓦瓶6冷頭上的被測列陣樣品7，CCD攝像機(jī)9，以及與CCD攝像機(jī)9相連的CCD監(jiān)視器10。所說的會(huì)聚顯微物鏡4鏡筒邊緣有若干個(gè)發(fā)光二極管5，用于照明置于杜瓦瓶中的樣品7；所說的液氮杜瓦瓶6置于可調(diào)節(jié)俯仰和傾斜且在X-Y-Z方向上可平動(dòng)的樣品架8上。
激光光源1經(jīng)光擴(kuò)束器2后，光束發(fā)散度小于0.003毫弧度，擴(kuò)束后的準(zhǔn)平行光進(jìn)入會(huì)聚顯微物鏡4，經(jīng)會(huì)聚顯微物鏡4出射的激光束射入置于帶有樣品架8的液氮杜瓦瓶6冷頭上的樣品7表面上，調(diào)節(jié)樣品架8的Z軸，使樣品表面恰好位于會(huì)聚物鏡的焦平面上，入射到樣品表面激光束直徑為1μm左右。入射樣品7表面的激光束一部分激發(fā)樣品并產(chǎn)生感應(yīng)電流；還有部分被樣品表面反射，反射光束再經(jīng)會(huì)聚顯微物鏡成平行光，再經(jīng)過分束器3反射至CCD攝像機(jī)9上，且在CCD攝像機(jī)鏡頭無窮遠(yuǎn)處成光束的像，顯示在CCD監(jiān)視器10上。而樣品表面被發(fā)光二極管5照明，經(jīng)樣品表面反射，在會(huì)聚顯微物鏡無窮遠(yuǎn)處的像，經(jīng)分束器反射成象于CCD攝像機(jī)的無窮遠(yuǎn)處，顯示在CCD監(jiān)視器10上，這樣在CCD監(jiān)視器10上既有激光束的像又有列陣樣品的像。前者是激光束在樣品表面反射的像；后者是樣品上的P-N結(jié)由于二極管照明，它作為“物”經(jīng)會(huì)聚顯微物鏡和CCD攝像機(jī)所成的像，將P-N結(jié)物象作為標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)樣品架俯仰和傾斜，經(jīng)反復(fù)調(diào)節(jié)，最后當(dāng)樣品架調(diào)節(jié)到滿足當(dāng)X和Y軸平動(dòng)時(shí)，激光束的掃描與P-N結(jié)列陣的行與列完全一致。這里作為調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)的P-N結(jié)的像是由顯微物鏡放大及CCD攝像機(jī)放大后顯示在CCD監(jiān)視屏上，因此激光光斑的像及P-N結(jié)的像均十分清楚。由于調(diào)節(jié)的是以激光束沿樣品表面列陣結(jié)構(gòu)相一致為標(biāo)準(zhǔn)，因此調(diào)節(jié)的精度就是激光光斑大小即1μm。由二極管照明的P-N結(jié)像的光亮度應(yīng)當(dāng)與激光束的光強(qiáng)必須調(diào)節(jié)在同一水平上，一般是將反射激光的光強(qiáng)減弱，這是由于CCD具有彌散現(xiàn)象，否則將由于激光束彌散而將掩蓋P-N結(jié)的像。
本調(diào)整系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是1.解決了置于液氮杜瓦瓶中被測樣品位置的調(diào)節(jié)，并使其調(diào)節(jié)精度達(dá)1μm，足以滿足機(jī)械掃描要求。
2.本調(diào)整系統(tǒng)不但適合于激光束感應(yīng)電流的微激光束掃描裝置，同時(shí)還可以推廣到其它機(jī)械上要求高精度對準(zhǔn)上。


圖1為本實(shí)用新型的調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
見圖1的調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括激光源1，光擴(kuò)束器2，光分束器3，會(huì)聚顯微物鏡4，置在液氮杜瓦瓶6冷頭上的被測列陣樣品7，液氮杜瓦瓶6置在樣品架8上，CCD攝像機(jī)9，以及與CCD攝像機(jī)9相連的CCD監(jiān)視器10。激光源1為0.6328μm的氦氖激光源；光擴(kuò)束器2可將Φ1mm氦氖光束擴(kuò)束為Φ40mm的光束，這樣可將光束的發(fā)散角改善40倍；分束器3的第一個(gè)作用是將來自激光束從樣品表面上的反射光入射至CCD攝像機(jī)，分束器3的第二個(gè)作用是將被發(fā)光二極管5所照明的樣品7上P-N結(jié)物像經(jīng)會(huì)聚物鏡4入射至CCD攝像機(jī)9；會(huì)聚顯微物鏡4為長工作距離顯微物鏡，工作距離約10mm，這是由于樣品置于液氮杜瓦瓶中，樣品必須與杜瓦瓶窗口有一些距離，以保證樣品具有較低的溫度，會(huì)聚顯微物鏡放大倍數(shù)為50；會(huì)聚顯微物鏡4鏡筒邊緣圍繞有若干個(gè)發(fā)光二極管5，用于照明置于杜瓦瓶中的樣品7。
權(quán)利要求1.一種用于置于液氮杜瓦瓶中樣品的掃描測量位置調(diào)整系統(tǒng)，包括氦氖激光源(1)，其前進(jìn)的方向上依次置有光擴(kuò)束器(2)，光分束器(3)，會(huì)聚顯微物鏡(4)，置在液氮杜瓦瓶(6)冷頭上的被測列陣樣品(7)，CCD攝像機(jī)(9)，以及與CCD攝像機(jī)(9)相連的CCD監(jiān)視器(10)，所說的液氮杜瓦瓶(6)置在樣品架(8)上，其特征在于所說的會(huì)聚顯微物鏡(4)鏡筒邊緣有若干個(gè)發(fā)光二極管(5)；激光光源(1)經(jīng)光擴(kuò)束器(2)后，進(jìn)入會(huì)聚顯微物鏡(4)，經(jīng)會(huì)聚顯微物鏡(4)出射的激光束射入置于液氮杜瓦瓶(6)冷頭上的樣品(7)表面上，樣品表面位于會(huì)聚物鏡的焦平面上，入射樣品(7)表面的激光束一部分被樣品表面反射，反射光束再經(jīng)會(huì)聚顯微物鏡成平行光，再經(jīng)過分束器(3)反射至CCD攝像機(jī)(9)上，且在CCD攝像機(jī)(9)鏡頭無窮遠(yuǎn)處成光束的像，顯示在CCD監(jiān)視器(10)上；而樣品表面被發(fā)光二極管(5)照明的光，經(jīng)樣品表面反射，在會(huì)聚顯微物鏡(4)無窮遠(yuǎn)處的像，經(jīng)分束器反射成象于CCD攝像機(jī)(9)的無窮遠(yuǎn)處，顯示在CCD監(jiān)視器(10)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于置于液氮杜瓦瓶中樣品的掃描測量位置調(diào)整系統(tǒng)，包括激光源，其前進(jìn)的方向上依次置有光擴(kuò)束器，光分束器，會(huì)聚顯微物鏡，置在帶有樣品架的液氮杜瓦瓶冷頭上的被測列陣樣品，CCD攝像機(jī)，以及與CCD攝像機(jī)相連的CCD監(jiān)視器。其特征在于所說的會(huì)聚顯微物鏡鏡筒邊緣置有若干個(gè)發(fā)光二極管，用于照明置于杜瓦瓶中的樣品，解決了激光束落在杜瓦瓶中樣品上的點(diǎn)無法觀察到的矛盾，使樣品位置調(diào)節(jié)精度達(dá)1μm，足以滿足機(jī)械掃描要求。本調(diào)整系統(tǒng)不但適合于激光束感應(yīng)電流的微激光束掃描裝置中樣品位置的調(diào)整，同時(shí)還可以推廣到其它機(jī)械上要求高精度對準(zhǔn)上。
文檔編號(hào)G01N1/42GK2556630SQ02265130
公開日2003年6月18日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者茅文英, 孫全, 褚君浩 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所