[發(fā)明專利]一種化學(xué)氣相沉積監(jiān)控系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910603330.2
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110398205B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉勝;翁躍云;雷誠;吳改
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G01N21/84
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡琦旖

1.一種化學(xué)氣相沉積監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括：化學(xué)氣相沉積裝置、光學(xué)成像檢測裝置；

待監(jiān)測的薄膜材料放置于所述化學(xué)氣相沉積裝置內(nèi)；

所述光學(xué)成像檢測裝置包括：飛秒脈沖激光器、第一柱面透鏡、第一虛擬成像相位陣列、第一衍射光柵、聚焦組件、脈沖還原組件、單模光纖、光電探測器、高速示波器；

所述聚焦組件包括第一顯微物鏡、第一平凸透鏡、第二平凸透鏡、第一反射鏡；

所述脈沖還原組件包括第二顯微物鏡、第二衍射光柵、第二虛擬成像相位陣列、第二柱面透鏡、第二反射鏡、第三平凸透鏡、第四平凸透鏡；

按光路方向依次設(shè)置所述第一衍射光柵、所述第一平凸透鏡、所述第二平凸透鏡、所述第一反射鏡、所述第一顯微物鏡、所述第二顯微物鏡、所述第二反射鏡、所述第三平凸透鏡、所述第四平凸透鏡、所述第二衍射光柵、所述第二虛擬成像相位陣列、所述第二柱面透鏡；

所述化學(xué)氣相沉積裝置包括：生長腔體、基片臺、第一高透光玻璃、第二高透光玻璃、進氣口、出氣口；

所述第一高透光玻璃、所述第二高透光玻璃、所述進氣口、所述出氣口分別設(shè)置在所述生長腔體上，所述薄膜材料放置在所述基片臺上，并位于所述生長腔體內(nèi)；所述第一高透光玻璃位于所述第二平凸透鏡和所述第一反射鏡之間；所述第二高透光玻璃位于所述第二反射鏡和所述第三平凸透鏡之間；

所述飛秒脈沖激光器用于產(chǎn)生飛秒脈沖；所述第一柱面透鏡用于將所述飛秒脈沖壓縮成線形脈沖；所述第一虛擬成像相位陣列用于將所述線形脈沖轉(zhuǎn)換為一維線性像素陣列；所述第一衍射光柵用于分散所述一維線性像素陣列，形成二維照明圖案；所述聚焦組件用于將所述二維照明圖案聚焦在所述薄膜材料上，形成空間編碼脈沖；所述脈沖還原組件用于將所述空間編碼脈沖還原為單脈沖；所述單模光纖用于對所述單脈沖進行時域拉伸；所述光電探測器用于將拉伸后的單脈沖轉(zhuǎn)換為模擬電信號；所述高速示波器用于將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號；

所述光學(xué)成像檢測裝置實時監(jiān)測所述化學(xué)氣相沉積裝置中所述薄膜材料的生長過程，獲得薄膜表面形貌、厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)成像檢測裝置還包括：準(zhǔn)直器；所述準(zhǔn)直器用于將所述單脈沖耦合至所述單模光纖。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)成像檢測裝置還包括：計算機；所述計算機用于根據(jù)所述數(shù)字電信號得到數(shù)據(jù)信息，并對所述數(shù)據(jù)信息進行分析、存儲。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第一顯微物鏡、所述第二顯微物鏡分別放置在六軸平移臺上。

5.一種化學(xué)氣相沉積監(jiān)控方法，其特征在于，利用權(quán)利要求1-4中任一項所述的化學(xué)氣相沉積監(jiān)控系統(tǒng)對薄膜材料的生長過程進行實時監(jiān)測；

所述化學(xué)氣相沉積監(jiān)控方法包括以下步驟：

步驟1、薄膜材料生長前，建立樣品數(shù)據(jù)庫，所述樣品數(shù)據(jù)庫包含參考信息；所述參考信息為通過機器學(xué)習(xí)對大量的同類薄膜材料進行分析和分類得出的不同生長參數(shù)和樣品質(zhì)量的關(guān)系；

步驟2、對薄膜材料的生長過程進行實時監(jiān)測，獲得生長狀態(tài)信息，包括薄膜表面形貌、厚度；

步驟3、將所述生長狀態(tài)信息與所述參考信息進行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷所述薄膜材料是否符合生長質(zhì)量要求；若不符合，則實時更改所述薄膜材料的生長參數(shù)。