[发明专利]一种原位监测半导体材料成膜和结晶的监测装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种原位监测半导体材料成膜和结晶的监测装置及使用方法，该装置将膜厚仪和旋涂仪之间通过投射光纤和反射光纤相连接，因此在旋涂过程中可以原位监测溶液态到固态的吸收光谱。该装置集成化程度高，适应性强，可以快速准确地监测旋涂过程中样品的吸收光谱变化。为相关领域研究提供了具有重要价值的表征以及检验方法。

技术领域

本发明属于成膜技术领域，具体涉及一种原位监测半导体材料成膜和结晶的监测装置及使用方法。

背景技术

紫外可见吸收在科学和工程领域被广泛应来对材料进行定性、定量和结构分析。在半导体材料制备过程中，通过使用紫外可见吸收检测半导体材料的光学性质已经有几十年的历史。例如在有机电子以及其它光电领域，紫外可见吸收在提高器件性能方面提供了相应的解决方案。原位紫外可见吸收可以在半导体材料制备过程中作为一个实时监控工具，将为系统性的探究薄膜成膜动力学提供技术辅助。迄今为止大多数性能最好的光电器件是基于旋涂技术制备的薄膜器件，旋涂和退火过程中的转化过程包括湿膜变薄、溶剂蒸发引起过饱和、晶体成核和长大，所有这些步骤都会影响最终薄膜的性质，包括晶体结构、形貌、电学、光学性质。但是原位紫外-可见吸收技术需要将光路通过测试样品，这就很难与目前商业旋涂仪兼容。因此，目前大多数紫外-可见吸收光谱研究历来都是在旋涂前的溶液或旋涂后的薄膜上进行的。原位紫外-可见吸收已经成功地在非旋转的样品上得到实现，无论是在显微镜载玻片表面，还是在试管或毛细管内，都可以监测半导体材料在聚合、还原和掺杂过程中不同化学物质和相的动力学和变化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种半导体材料成膜过程的监测装置及方法，以解决现有技术中原位紫外-可见吸收光谱设备上无法旋转样品的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种原位监测半导体材料成膜和结晶的监测装置，包括旋涂仪和膜厚仪，所述旋涂仪和膜厚仪之间透过透射光纤和反射光纤连接；

所述旋涂仪包括样品架，样品架上设置有旋转移动头，旋转移动头的前端设置有透镜，透镜和投射光纤连接；所述样品架上设置有用于放置样品的托盘，反射光纤在托盘的下方；所述托盘上放置有基底。

一种上述监测装置的使用方法，用于测量膜厚，包括以下步骤：

步骤1，将透射光纤连接至膜厚仪中反射路径的光纤，选择FILM测试软件；

步骤2，输入待测样品的基底材料类型及反射率、薄膜材料类型及反射率；

步骤3，根据基底材料类型和薄膜材料类型选择膜厚仪测量的测量参数；

步骤4，基底放置在托盘上，点击膜厚仪的连续测量操作，同时旋涂仪开始旋涂，测量过程中每隔设定时间采集依次反射光谱，当由反射光谱获得实际测量曲线和拟合曲线一致时，获得原位膜厚数据。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，膜厚仪使用前光源进行预热；步骤2中，根据待测样品从下到上的材料顺序选择测试方法。

优选的，步骤2中，所述测量参数包括波段范围、拟合方法和误差指数；所述测量波段范围为300-1200nm，拟合方法为傅里叶拟合。

优选的，步骤4中，测量过程中所述设定时间为0.3s，所述测量曲线的横坐标为波长，纵坐标为反射率。

优选的，步骤4中，保存每一个原位膜厚数据为txt格式，分析并实时检测数据。

一种上述监测装置的使用方法，用于测量原位紫外吸收光谱，包括以下步骤：

步骤1，将透射光纤连接至膜厚仪中透射模式的光纤，确定测试软件；

步骤2，选择膜厚仪中透射模式；