[发明专利]一种单晶金刚石生长过程的监测方法及监测设备

说明书

本发明提供一种单晶金刚石生长过程的监测方法及监测设备。该监测方法包括如下步骤：1)在单晶金刚石生长前，移动厚度监测设备在单晶金刚石晶种表面进行光学厚度测量，获得初始的单晶金刚石表面各检测处对应的厚度和位置数据；2)在单晶金刚石生长过程中，移动厚度监测设备在单晶金刚石表面进行光学厚度测量，获得生长过程中单晶金刚石表面各检测处对应的厚度和位置数据。该监测设备包括厚度监测设备；厚度监测设备包括厚度监测部件和物镜；厚度监测部件与物镜及移动平台连接，用于获得单晶金刚石表面各检测处对应的厚度和位置数据。该监测方法及装置可以实时监测单晶金刚石厚度，一旦局部在高度上可观测到明显的变化，进而决定是否中断生产。

技术领域

本发明涉及单晶金刚石技术领域，尤其涉及一种单晶金刚石生长过程的监测方法及监测设备。

背景技术

采用微波等离子体化学气相沉积设备即MPCVD(Microwave Plasma ChemicalVapor Deposition)生长克拉级单晶金刚石时，晶种放入CVD设备后需要进行10-15天左右的长时间生长，生长过程中由于技术工艺水平、晶种质量、外部环境因素等等各种条件的影响，非常容易在某一时间节点出现多晶生长、黑色碳包裹体、以及内部应力问题，进而影响产品良率，造成成本的增加。而金刚石处于1000℃左右的高温下，现有的观测手段(主要是肉眼观测)无法观测到是否有多晶的生成，也就是说一旦初始生长质量不好，接下来十几天时间水、电、气、人工等各方面成本均会造成浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶金刚石生长过程的监测方法及监测设备，以解决现有技术中无法实时观测到是否有多晶或包裹体等生成，无法对单晶金刚石生长进行监测，从而因工艺或其他因素造成成本浪费的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种单晶金刚石生长过程的监测方法，包括如下步骤：

1)在单晶金刚石生长前，移动厚度监测设备在单晶金刚石晶种表面进行光学厚度测量，获得初始的单晶金刚石表面各检测处对应的厚度和位置数据；

2)在单晶金刚石生长过程中，移动厚度监测设备在单晶金刚石表面进行光学厚度测量，获得生长过程中单晶金刚石表面各检测处对应的厚度和位置数据。

优选地，所述监测方法还包括：依据步骤1)得到的初始的单晶金刚石表面各检测处对应的厚度和位置数据，以及步骤2)得到的生长过程中单晶金刚石表面各检测处对应的厚度和位置数据三维模拟获得生长过程中单晶金刚石的三维形貌。

优选地，所述监测方法还包括：依据步骤2)获得的生长过程中单晶金刚石表面各检测处对应的厚度和位置数据确定是否终止单晶金刚石生长。

更优选地，当监测对象为单颗单晶金刚石时，满足以下任一条件则终止单晶金刚石生长：

a1)当单晶金刚石厚度小于1mm时，距单晶金刚石表面中心点预定比例的单晶金刚石表面的最高点与最低点厚度差＞50μm，终止单晶金刚石生长；

a2)当1mm≤单晶金刚石厚度＜2mm时，距单晶金刚石表面中心点预定比例的单晶金刚石表面的最高点与最低点厚度差＞100μm，终止单晶金刚石生长；

a3)当2mm≤单晶金刚石厚度≤3mm时，距单晶金刚石表面中心点预定比例的单晶金刚石表面的最高点与最低点厚度差＞150μm，终止单晶金刚石生长；

a4)当单晶金刚石厚度＞3mm时，距单晶金刚石表面中心点预定比例的单晶金刚石表面的最高点与最低点厚度差＞200μm，终止单晶金刚石生长。