[发明专利]脉冲激光沉积设备的镀膜控制方法、系统及脉冲激光沉积设备

说明书

本发明涉及薄膜材料制造技术领域，公开了一种脉冲激光沉积设备的镀膜控制方法、系统及脉冲激光沉积设备。所述脉冲激光沉积设备的镀膜控制方法，包括：在脉冲激光束进行镀膜时，实时采集真空腔内的辉羽图像；分析实时采集的辉羽图像中的聚焦光斑亮度数据、辉羽形状数据和激光光斑在靶材上的位置数据；将分析出的聚焦光斑亮度数据、辉羽形状数据和激光光斑在靶材上的位置数据与对应预设的标准数据进行匹配；以及根据匹配结果判断脉冲激光沉积设备的镀膜过程是否正常。本发明准确、方便快捷地实现了脉冲激光沉积设备镀膜过程的实时监控控制，提升了脉冲激光沉积设备镀膜的工作效率和稳定性。

技术领域

本发明涉及薄膜材料制造技术领域，尤其涉及一种脉冲激光沉积设备的镀膜控制方法、系统及脉冲激光沉积设备。

背景技术

现有脉冲激光沉积设备(Pulsed Laser Deposition，PLD)镀膜过程中，当满足预设制备条件(比如腔内真空度、基片加热、通入气体)时，控制激光器发出的脉冲激光束通过距焦镜后汇聚，并经透射窗进入到真空腔内部，脉冲激光束在靶材的中心聚焦以使靶材物质烧蚀，烧蚀物择优沿着靶的法线方向传输而形成羽毛状的辉羽(Plasma plume)，最终烧蚀物沉积到基板上形成薄膜。

在整个镀膜过程中，实验人员需要实时准确地监测真空腔内脉冲激光能量状态是否达标、脉冲激光是否正对靶材以及透射窗是否有污点等状态数据，以在异常状态时中断镀膜任务并分析异常故障。但在实际镀膜过程中，只能通过人眼初步判断羽辉亮度和手动操作激光能量计测试真空腔外部的脉冲激光强度是否满足制备工艺需求，而无法获直接取到真空腔内脉冲激光的实时能量数据，在长时间镀膜过程中也无法有效监测和分析透射窗污点和脉冲激光脱靶对真空腔内脉冲激光的实时能量数据的影响，影响镀膜过程系统数据的一致性和稳定性，导致无法准确地分析出故障原因。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种脉冲激光沉积设备的镀膜控制方法、系统及脉冲激光沉积设备，解决现有脉冲激光沉积设备镀膜过程中无法准确实时监测脉冲激光能量状态是否达标、脉冲激光是否正对靶材以及透射窗是否有污点等状态数据而影响镀膜实时过程控制和故障分析的技术问题。

根据本发明的一个实施例，提供一种脉冲激光沉积设备的镀膜控制方法，包括：在脉冲激光束进行镀膜时，实时采集真空腔内的辉羽图像；分析实时采集的辉羽图像中的聚焦光斑亮度数据、辉羽形状数据和激光光斑在靶材上的位置数据；将分析出的聚焦光斑亮度数据、辉羽形状数据和激光光斑在靶材上的位置数据与对应预设的标准数据进行匹配；以及根据匹配结果判断脉冲激光沉积设备的镀膜过程是否正常。

优选的，所述根据匹配结果判断脉冲激光沉积设备的镀膜过程是否正常，包括：当分析出的聚焦光斑亮度数据、辉羽形状数据和激光光斑在靶材上的位置数据与对应预设的标准数据均匹配时，判定当前脉冲激光沉积设备的镀膜过程正常；否则，判定当前脉冲激光沉积设备的镀膜过程异常。

优选的，所述根据匹配结果判断脉冲激光沉积设备的镀膜过程是否正常，包括：当分析的聚焦光斑亮度数据与对应预设的标准数据不匹配时，判定脉冲激光沉积设备的激光器工作异常；当分析的辉羽形状数据与对应预设的标准数据不匹配时，判定脉冲激光沉积设备的透射窗有污点；以及当分析的激光光斑在靶材上的位置数据与对应预设的标准数据不匹配时，判定脉冲激光沉积设备的脉冲激光光路偏离靶材。

优选的，在所述根据匹配结果判断脉冲激光沉积设备的镀膜过程是否正常之后，还包括：当根据匹配结果判断脉冲激光沉积设备的镀膜过程异常时，提示匹配结果中对应的异常数据。

优选的，所述的脉冲激光沉积设备的镀膜控制方法，还包括：获取分析出的聚焦光斑亮度数据、辉羽形状数据和激光光斑在靶材上的位置数据的历史数据；以及分析获取的历史数据以判断脉冲激光沉积设备的镀膜过程中的异常原因。