[发明专利]一种原位光学检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及原子层沉积技术领域，具体涉及一种原位光学检测装置。

背景技术

高质量薄膜材料的制备是研究物性和探索应用的前提和基础。原子层沉积（ALD）技术是目前最先进的薄膜沉积技术之一，其独特的沉积方式（单原子逐层沉积）使得制备的薄膜在均一性、粗糙度等性能方面有了很大的改进，除生长速率较低外，其余方面都优于其他沉积方式。原子层沉积（ALD）可简单精确的实现原子层厚度控制，还能实现对薄膜缺陷、掺杂的精确控制，进而控制薄膜的能带。随着微电子技术的发展，对材料的需求降为纳米量级，同时器件的深高宽比需求，使得ALD优势日益凸显。

另一方面，检测与控制是设备研发体系中的眼睛和双手，已成为材料科学研究中必备的技术基础和能力。然而ALD的反应机理、特别是在成膜初期的薄膜与衬底及层间吸附反应的作用机理及反应动力学，因缺乏合适的原位检测技术一直存在未曾探索的空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原位光学检测装置，可在ALD系统薄膜生长进程中实时进行原位光学检测。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种原位光学检测装置，应用于原子层沉积设备，包括光学测试系统和光学镜头配套组件，所述光学测试系统设置在原子层沉积设备的反应腔室外部，所述光学镜头配套组件包括镜头腔和设置在所述镜头腔内的光学镜头、转角组件和光学镜头延长管，所述转角组件两端分别连接所述光学镜头和所述光学镜头延长管；所述光学测试系统通过光学组件与所述光学镜头延长管连接，形成测试光路；所述镜头腔通过第一法兰组件固定在所述反应腔室的侧壁上。

上述方案中，所述光学镜头为高精度长焦镜头。

上述方案中，所述光学镜头配套组件还包括波纹管和伸缩组件，所述波纹管设置在所述镜头腔和所述第一法兰组件之间，所述伸缩组件设置在所述光学镜头延长管的外端，所述波纹管在所述伸缩组件进行伸缩位移时对应进行同步伸缩。

上述方案中，所述光学镜头配套组件还包括镜头保护阀，所述镜头保护阀通过第二法兰固定在所述镜头腔上。

上述方案中，所述光学测试系统包括光源、收集系统、分光系统和检测系统；所述光源，用于发出入射光信号；所述收集系统，用于将所述入射光信号入射至待测样品表面，之后所述待测样品表面发出散射信号、折射型号、反射信号等多种待测信号；所述分光系统，用于滤除所述待测信号中的干扰光学信息；所述检测系统，用于对捕获的待测信号进行检测。

上述方案中，所述原位光学检测装置还包括光学平台，用于放置光学测试系统。

上述方案中，所述原位光学检测装置所用的检测方法为拉曼、光致发光光谱、角分辨光电子能谱的检测方法。

上述方案中，所述光学组件为光纤。

与现有技术方案相比，本发明采用的技术方案产生的有益效果如下：

使用本发明进行原位光学检测时，与待测样品非直接接触，可进行光学无损检测。并且通过本发明，可以在光学原位检测的辅佐下控制薄膜生长特别初始生长阶段的模式，以此明确ALD生长过程中的物理化学过程和成膜机理。同时，在原子层沉积系统中，可进一步的设计和开发新的人工改性半导体材料，为各种高质量、具有特异性能的二维薄膜的制备，提供有力的理论及实验基础。

附图说明

图1为本发明实施例提供的原位光学检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中光学测试系统的原位光学检测的光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。

如图1所示，本实施例提供一种原位光学检测装置，应用于原子层沉积设备，包括光学测试系统12和光学镜头配套组件，光学测试系统12设置在原子层沉积设备的反应腔室2外部，光学镜头配套组件包括镜头腔7和设置在镜头腔的光学镜头8、转角组件3和光学镜头延长管10，转角组件3两端分别连接光学镜头8和光学镜头延长管10；镜头腔7通过第一法兰组件11固定在反应腔室2的侧壁上。光学测试系统12通过光学组件与光学镜头延长管10连接，形成测试光路；其中，光学镜头为高精度长焦镜头，可在ALD反应腔室内为非接触无损光学检测留有足够的工作空间；转角组件3和光学镜头延长管10，用于检测光路深入反应腔室内部，对反应腔室中央的待测样品表面薄膜进行光学检测，并且并可避免信号干扰、光路改变造成的表面光学信号收集效率的降低；光学组件为光纤等。