一种薄膜沉积工艺控制系统及方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A Control System and Method for Film Deposition Process

The invention relates to the technical field of thin film manufacturing, in particular to a thin film deposition process control system and method for measuring and controlling the deposition rate of thin film by a thin film deposition device. The thin film deposition device comprises a laser, a vacuum chamber, a target module and a substrate heating module. The test system comprises a thickness test module and a thickness test module. The thickness test module includes a crystal oscillator test module arranged in the vacuum chamber and a horizontal drive device connected with the crystal oscillator test module, which is used to drive the crystal oscillator test module to move horizontally in the preset test grid in the vacuum chamber, and the crystal oscillator test module is used to test each network. The film growth thickness of the lattice points is located on the film growth plane. The invention can improve the film growth efficiency and guarantee the controllability and repeatability of large area film deposition.

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜沉积工艺控制系统及方法
本专利技术涉及薄膜制造
，尤其涉及一种薄膜沉积工艺控制系统及方法。
技术介绍
现有脉冲激光沉积系统(PulsedLaserDeposition，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。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术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。根据本专利技术的实施例，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。优选的，所述基片加热组件包括：贯穿设置在所述真空腔的垂直运动机构以及设置在所述垂直运动机构下的基片加热台模块，所述基片加热台模块设置在所述真空腔内。所述基片加热台模块用于对薄膜基片加热，所述垂直运动机构用于控制所述基片加热台模块上下移动，使得薄膜基片能够处在网格点上。优选的，所述靶材模块还包括：靶材切换装置，用于标准靶材以及镀膜靶材之间的切换。根据本专利技术的一个实施例，还提供了一种薄膜沉积工艺控制系统的方法，所述方法包括步骤：S100：根据预设的测试条件准备靶材材料；S101：水平移动设置在真空腔内的厚度测试模块，使得所述厚度测试模块停在薄膜生长平面的测试网格第N列的位置上，其中，所述N≥1，；S102：打开激光器，溅射制备薄膜，在预设的发射时间截止后，停止发射激光，通过晶振测试结果，计算出所述薄膜在第N列生长平面网格点位置的生长速率；S103：重复所述步骤S101及所述步骤S102，获取所有网格点位置的生长速率；S104：通过所述计算机设备模拟得到二维空间的镀膜速率分布图，根据所述镀膜速率分部图，判断是否异常。优选的，还包括校准所述厚度测试模块。优选的，所述预设的测试网格为6×6网格，所述所述测试网格从第一列到第六列进行测试。与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：通过所述的厚度测试模块用于测试薄膜的厚度，所述的计算机设备用于计算薄膜生长平面不同网格点上的薄膜沉积速率并且存储以供分析，在生长薄膜之前，通过厚度测试模块上测试一段时间薄膜的生长厚度，从而测试出整个晶振平面的厚度分布，计算出薄膜单位时间整个薄膜生长平面上生长速率分布数据，为大面积薄膜沉积的可控性和重复性提供保障。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例中薄膜生长速率测试系统结构示意图；图2为本专利技术一个实施例中厚度测试模块结构示意图；图3为本专利技术一个实施例中薄膜生长平面网格点结构示意图；图4为本专利技术另一个实施例中薄膜生长速率测试方法的流程示意图；图5为本专利技术另一个实施例中薄膜沉积方法流程示意图。图中10、激光器；20、真空腔；30、抽真空设备；40、薄膜长生平面；50、厚度测试模块；51、晶振单元组；52、水平连接杆；53、水平驱动电机；54、冷却装置；55、晶振固定台；56、水平驱动装置；60、气体通入设备；70、计算机；80、基片加热组件81、晶片加热台；82、垂直驱动电机；83、垂直连接杆；84、垂直运动机构；90、靶材模块。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本专利技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本专利技术的实施例所属
的技术人员所理解。图1为本专利技术一个实施例中薄膜沉积速率测试系统结构示意图。如图1所示，提供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及工艺控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜沉积工艺控制系统，用于薄膜沉积装置对薄膜沉积速率进行测试及工艺控制，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，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜沉积工艺控制系统，用于薄膜沉积装置对薄膜沉积速率进行测试及工艺控制，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，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的薄膜沉积工艺控制系统，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的薄膜沉积工艺控制系统，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的薄膜沉积工艺控制系统，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓军，
申请(专利权)人：张晓军，
类型：发明
国别省市：广东,44