[发明专利]一种具有在线监测功能的化学气相沉积装置

说明书

本发明涉及一种具有在线监测功能的化学气相沉积装置，包括：生长腔、位于生长腔内的基片台、位于基片台上的薄膜衬底、位于生长腔内并相对位于薄膜衬底上方的喷淋头、位于生长腔外并用于监测生长于薄膜衬底表面薄膜表面平整度的第一测量装置、位于生长腔外并用于监测薄膜内部应力的第二测量装置及位于生长腔外并用于监测薄膜内残余应力的第三测量装置。本发明提供的化学气相沉积装置中利用相应监测装置监测薄膜生长过程中应力变化情况，以便于后期建立薄膜样品生长过程应力与生长条件的数据库，并进而在后续薄膜生长中根据数据库中相应数据选择适宜生长条件。

技术领域

本发明涉及工艺监测技术领域，尤其涉及一种具有在线监测功能的化学气相沉积装置。

背景技术

芯片是集成电路、高密度存储、显示照明、电力电子、航空发动机高温传感器等高新技术领域的基石，而低缺陷半导体薄膜的制备是芯片制造的关键，在国民经济建设、国家战略新兴产业以及国家安全中发挥着不可替代的作用。

化学气相沉积(CVD)是掺杂及调控半导体薄膜生长的理想方法，其属于一个典型的多物理场、跨尺度、高精度的复杂工艺过程。在薄膜制备过程中，由于生长条件的波动以及生长环境中污染物、杂质等混入，制备的薄膜材料内部容易产生一系列缺陷，从而在薄膜内存在过多的残余应力，这些残余应力的存在会大大降低薄膜材料的性能，进而限制其在光电器件和集成电路等众多领域中的应用。

因此，薄膜应力的测量是重要的一个方面。目前，存在一些实时监测薄膜生长的方法，如公开号为CN103196773A的中国专利公开的“一种在线测量PLD薄膜化学计量比及各成分质量的装置”和公开号为CN 201410668906的中国专利公开的“一种纳米硅薄膜太阳能电池椭圆偏振光谱实时监控制备方法”等，但是在化学气相沉积转置中关于薄膜应力的原位/实时监测方法还未提到。

发明内容

针对上述问题，现提供一种具有在线监测功能的化学气相沉积装置，旨在监测薄膜生长过程中薄膜应力情况。

具体技术方案如下：

一种具有在线监测功能的化学气相沉积装置，具有这样的特征，包括：生长腔、位于生长腔内的基片台、位于基片台上的薄膜衬底、位于生长腔内并相对位于薄膜衬底上方的喷淋头、位于生长腔外并用于监测生长于薄膜衬底表面薄膜表面平整度的第一测量装置、位于生长腔外并用于监测薄膜内部应力的第二测量装置及位于生长腔外并用于监测薄膜内残余应力的第三测量装置。

上述的化学气相沉积装置，还具有这样的特征，第一测量装置包括CCD相机和设于CCD相机一侧的光线发生器，CCD相机及光线发生器设于生长腔的顶部。

上述的化学气相沉积装置，还具有这样的特征，第二测量装置包括用于产生激光的激光发生器、光谱仪以及用于将激光发生器产生的激光输入生长腔内并将产生的拉曼散射光传输至光谱仪的光学组件。

上述的化学气相沉积装置，还具有这样的特征，光学组件包括：第一光学透镜、第一滤光片、第二光学透镜、第二滤光片和第三光学透镜，第一光学透镜、第一滤光片及第二光学透镜顺次排列且相互对准设置，第一光学透镜对准激光发生器，第二光学透镜对准薄膜沉底，第一滤光片倾斜设置，第三光学透镜对准光谱仪，第二滤光片设于第一滤光片及第三光学透镜之间。

上述的化学气相沉积装置，还具有这样的特征，激光发生器为采用体布拉格栅稳定输出的半导体激光器。

上述的化学气相沉积装置，还具有这样的特征，第三监测装置包括X射线发生器及X射线探测器，X射线发生器和X射线探测器固定于生长腔的顶部。

上述方案的有益效果是：

本发明提供的化学气相沉积装置中利用相应监测装置监测薄膜生长过程中应力变化情况，以便于后期建立薄膜样品生长过程应力与生长条件的数据库，并进而在后续薄膜生长中根据数据库中相应数据选择适宜生长条件。

附图说明