[发明专利]一种纳米镀膜工艺的集成式在线检测方法

摘要

本发明涉及一种纳米镀膜工艺的集成式在线检测方法，将各在线检测设备通过不同的组合方式集成为满足不同测试需求的在线检测装置，对纳米镀膜工艺气相沉积反应过程中的输入量、输入组分、输出量和输出组分进行实时检测，通过定量输出装置的设置，对反应物混合气的质量和组分比例进行定量控制，采用椭偏仪、红外检测仪、石英晶体微天平以及质谱仪对纳米薄膜的厚度、质量、组分和反应后气体(或中间产物)的组分进行检测，从而获得纳米薄膜生长量、生长厚度以及反应后气体(或中间产物)的组分与定量输入的反应物混合气质量的关系，为进一步探索纳米镀膜工艺化学反应和物质交换的定量规律提供数据支撑。

主权项

1.一种纳米镀膜工艺的集成式在线检测方法，其特征在于：采用封闭式反应腔为膜沉积反应提供反应空间，反应腔的入口连接有混气仪，所述混气仪的结构为：包括多根并联连接的进气管路，每根进气管路的安装结构相同，均为依次串联连接的质量流量计、前驱体钢瓶和定量输出装置，每个定量输出装置的输出管路上设有阀门，且各输出管路汇合后通过阀门与反应腔入口连接，每个定量输出装置的输出端分别通过阀门与第一真空泵、前驱体钢瓶连接，每个前驱体钢瓶中分别装有组分各异的前驱体物质，前驱体物质为气态或挥发性固态，前驱体物质经过在反应腔中发生反应形成纳米薄膜和气态反应产物；反应腔上盖采用透明玻璃，反应腔上安装有椭偏仪或红外检测仪；反应腔由第二真空泵进行抽真空，反应腔与第二真空泵之间连接有四级杆质谱仪；其在线检测步骤如下：第一步：将定量输出装置连接前驱体钢瓶和反应腔的阀门关闭，将连接第一真空泵的阀门打开，利用第一真空泵对定量输出装置抽真空，保证定量输出装置内无气体；第二步：将定量输出装置连接第一真空泵的阀门关闭，将连接前驱体钢瓶的阀门打开，由质量流量计通入氮气，氮气流经前驱体钢瓶，与前驱体钢瓶内的前驱体物质混合形成混合物进入定量输出装置；第三步：启动第二真空泵，第二真空泵对反应腔抽真空，然后打开定量输出装置连接反应腔的阀门，通过对每个定量输出装置输出量的设定，第二步中的混合物按比例经各定量输出装置输出后汇合形成混合气反应物，混合气反应物通入到反应腔中；第四步：第三步中的混合气反应物在反应腔中进行化学沉积反应，生成纳米薄膜，与椭偏仪或红外检测仪配合使用的光源通过反应腔的透明玻璃上盖照射到生成的纳米薄膜表面后反射，并进入到椭偏仪或红外检测仪的光检测单元，获得同一时间内纳米薄膜的厚度随混合气反应物质量及组分变化的关系，从而获得纳米薄膜生成速率与混合气反应物输入流量之间的关系；第五步：混合气反应物在反应腔中发生化学反应后生成的气体被第二真空泵抽出反应腔，被抽出的气体流经连接在反应腔出口的四级杆质谱仪探头，四级杆质谱仪检测气体中化学离子成分和比例，从而获得反应的中间产物或终产物的组分与混合气反应物质量之间随时间的变化关系。