[发明专利]一种薄膜沉积工艺控制系统及方法

说明书

本发明涉及薄膜制造技术领域，尤其涉及一种薄膜沉积工艺控制系统及方法，用于薄膜沉积装置对薄膜沉积速率进行测试以及工艺控制，所述薄膜沉积装置包括激光器、真空腔，靶材模块以及基片加热组件，所述测试系统包括：厚度测试模块以及与所述厚度测试模块信号连接的计算机设备；所述厚度测试模块包括设置在所述真空腔内的晶振测试组件以及与所述晶振测试组件传动连接的水平驱动装置，所述水平驱动装置用于驱动所述晶振测试组件在所述真空腔内预设的测试网格中水平移动，所述晶振测试组件用于测试每个网格点的薄膜生长厚度，所述测试网格位于薄膜生长平面上。本发明能提高薄膜生长效率，使得大面积薄膜沉积的可控性和重复性提供保障。

技术领域

本发明涉及薄膜制造技术领域，尤其涉及一种薄膜沉积工艺控制系统及方法。

背景技术

现有脉冲激光沉积系统(Pulsed Laser Deposition，PLD)在制造薄膜时，目前的监控参数一般只有激光能量、腔体气压，然而由于制备薄膜过程中激光窗口容易被所镀材料污染，从而可能大大降低实际打在靶材上的激光能量。另外，由于激光光斑大小只有2-4mm²左右，靶材在使用以后，表面形貌可能发生变化从而改变镀膜速率或者镀膜材料分布。这些不易监控的细节带来了在脉冲激光沉积制备材料时的一个很显著的问题就是材料制备的可控性和可重复性。另外在大面积的薄膜制备时，需要知道脉冲激光沉积时很多点的镀膜速率分布从而控制镀膜扫描速率，对单点的薄膜生长速度的监控也是远远不够的。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种薄膜沉积工艺控制系统及方法，解决现有脉冲激光沉积系统制备大面积薄膜时薄可控性和重复性不佳的技术问题。

根据本发明的实施例，提供一种可以通过测试薄膜沉积速率来监视薄膜工艺的控制系统和方法，用于薄膜沉积装置对薄膜沉积速率进行测试以及工艺控制，所述薄膜沉积装置包括激光器、真空腔，靶材模块以及基片加热组件，所述测试系统包括：厚度测试模块以及与所述厚度测试模块信号连接的计算机设备；

所述厚度测试模块包括设置在所述真空腔内的晶振测试组件以及与所述晶振测试组件传动连接的水平驱动装置，所述水平驱动装置用于驱动所述晶振测试组件在所述真空腔内预设的测试网格中水平移动，所述晶振测试组件用于测试所述测试网格中每个网格点的薄膜生长厚度，所述测试网格位于薄膜生长平面上；

所述计算机设备根据所述晶振测试组件获取的薄膜生长厚度计算所述测试网格中每个网格点的薄膜生长速率，并根据所述每个网格点的薄膜生长速率模拟生成薄膜生长速率分布图。

优选的，所述厚度测试模块为阵列式厚度测试模块，所述晶振测试组件包括：设置在所述水平驱动装置末端的晶振固定台、设置在所述晶振固定台内的冷却装置以及晶振单元组。所述水平驱动装置用于驱动所述晶振固定台在水平方向上来回移动，调节所述晶振固定台平移到薄膜生长平面上，晶振单元组用于能够和薄膜生长平面上的网格点重合，所述冷却装置用于对所述晶振单元组冷却，增长了所述晶振单元组的使用寿命。

优选的，所述水平驱动装置包括：水平驱动电机以及设置在所述水平驱动电机上的水平连接杆，所述水平连接杆末端固定连接在所述晶振固定台一侧上，所述水平连接杆内一端设置所述冷却装置。所述水平驱动电机用于驱动所述水平连接杆向水平方向平移，而所述晶振固定台固定设置在所述水平连接杆末端上，当所述水平驱动电机在驱动所述水平连接杆时，所述晶振固定台也会随着所述水平连接杆的平移而向水平方向进行移动。

优选的，所述晶振单元组包括多个并列设置在所述晶振固定台底部的多个晶振单元。

优选的，所述多个晶振单元为并列固定设置在所述晶振固定台底部的六个晶振单元。

优选的，所述晶振固定台底部与水平面保持平行，且与所述薄膜长生平面处在同一平面上。