沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積技術(shù)大量運(yùn)用于平板顯示、光學(xué)、微電子、傳感器及各種器件的研發(fā)和生產(chǎn)中。而薄膜沉積過程中的生長速度和厚度以及它的均勻度是非常重要的參數(shù)。特別在生產(chǎn)中其均勻性對產(chǎn)品的成品率有很大的影響，因此在一些大型儀器的調(diào)試、檢測和驗(yàn)收中都是一個重要的指標(biāo)。但是現(xiàn)有的測量方法是用在腔體內(nèi)沉積整片樣品或在主要的檢測點(diǎn)放置小的基片后取出用臺階儀、橢偏儀等膜厚測試設(shè)備來測量厚度，其過程相當(dāng)繁復(fù)，耗時而且所用設(shè)備也相當(dāng)昂貴。此外用這種方式來進(jìn)行測試不僅費(fèi)時，成本高而且所得的信息也較少，一次實(shí)驗(yàn)只能得一個厚度分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)，能夠在薄膜沉積的過程中進(jìn)行實(shí)時檢測其整個檢測空間的沉積速度和厚度的分布圖，從而可得到整個沉積過程的沉積速度和厚度的時空信息。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)，包括第一膜厚測試單元，真空腔體，膜厚測量儀和計算機(jī)；將若干第一膜厚測試單元組合成一維或多維陣列，固定在一個平面或空間的支架上，將若干第一膜厚測試單元并聯(lián)連接成一個第一網(wǎng)絡(luò)，置于真空腔體中，所述第一網(wǎng)絡(luò)通過導(dǎo)線連接膜厚測量儀，所述膜厚測量儀連接計算機(jī)。
[0005]所述第一膜厚測試單元包括石英晶振片、電子開關(guān)和晶振電路，所述石英晶振片連接晶振電路，所述晶振電路通過電子開關(guān)連接到第一網(wǎng)絡(luò)中。
[0006]所述第一膜厚測試單元用第二膜厚測試單元代替，將若干第二膜厚測試單元組合成一維或多維陣列，固定在一個平面或空間的支架上，若干第二膜厚測試單元并聯(lián)連接成一個第二網(wǎng)絡(luò)，置于真空腔體中，所述第二網(wǎng)絡(luò)通過導(dǎo)線連接置于真空腔體之外的晶振電路，所述晶振電路依次連接膜厚測量儀和計算機(jī)，所述第二膜厚測試單元包括石英晶振片、電子開關(guān)，石英晶振片通過電子開關(guān)連接到第二網(wǎng)絡(luò)中。
[0007]所述膜厚測試單元組合成的一維或多維陣列是均勻分布或是非均勻分布，布置在若干檢測點(diǎn)上。
[0008]所述電子開關(guān)由計算機(jī)控制或是手動控制。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn): 本發(fā)明系統(tǒng)應(yīng)用于真空中的物理氣相沉積(PVD)如電阻加熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、激光蒸發(fā)、分子束外延、高頻濺射、直流濺射等和化學(xué)氣相沉積(CVD)如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)等方法在薄膜沉積過程中的沉積速度和厚度隨時間及空間位置的分布。本發(fā)明系統(tǒng)把測試網(wǎng)絡(luò)放入真空腔體，并引出幾根引線連到測量系統(tǒng)就可以對整個沉積過程進(jìn)行測量，大大的節(jié)省人力和物力。本發(fā)明中的測量厚度的石英晶振片可以使用多次。本發(fā)明可以測量到厚度，平均速度，瞬間速度3種數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以測量整個沉積過程中各個時間段沉積速度和厚度的分布圖，對分析整個沉積過程極大的好處。在本發(fā)明中提供了多種簡化的測試方案，因此對要求不高的測試的投入可以減到很少，節(jié)約資金。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明中的沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明中的經(jīng)簡化的膜厚測量單元的沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明中的在真空外進(jìn)行測量的沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下:
實(shí)施例1
參見圖1，一種沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)，包括第一膜厚測試單元10，真空腔體6，膜厚測量儀4和計算機(jī)5 ;將若干第一膜厚測試單元10組合成一維或多維陣列，固定在一個平面或空間的支架上，將若干第一膜厚測試單元10并聯(lián)連接成一個第一網(wǎng)絡(luò)11，置于真空腔體6中，所述第一網(wǎng)絡(luò)11通過導(dǎo)線連接膜厚測量儀4，所述膜厚測量儀4連接計算機(jī)5。所述第一膜厚測試單元10包括石英晶振片1、電子開關(guān)2和晶振電路3，所述石英晶振片I連接晶振電路3，所述晶振電路3通過電子開關(guān)2連接到第一網(wǎng)絡(luò)11中。
[0014]每一個第一膜厚測試單元10中的電子開關(guān)2都由計算機(jī)5控制，使電子開關(guān)2相繼開通，且同一時間間隔只有一個電子開關(guān)2打開連接到第一網(wǎng)絡(luò)11，使該膜厚測試單元的振蕩頻率經(jīng)膜厚測量儀4測量得到相應(yīng)位置的沉積薄膜厚度的信息傳輸?shù)接嬎銠C(jī)5中，通過與上一周期同一膜厚測量單元的測量值相減，得到此周期的增長的厚度，此厚度除以一周期的時間即可得平均速度，然后繼續(xù)測量下一個膜厚測量單元直到把所有的膜厚測量單元的膜厚信息都存儲到計算機(jī)5，由計算機(jī)5形成一個完整的周期時間段的沉積薄膜的膜厚和平均速度的分布信息圖，如此重復(fù)直至完成整個薄膜沉積過程結(jié)束，即可獲得整個薄膜沉積過程的完整的沉積速度和厚度的分布信息。如果在電子開關(guān)2打通的時間間隔里進(jìn)行兩次膜厚測量則可得到瞬間的沉積速度，并通過與上一周期同一膜厚測量單元的測量值的計算可以得到此期間的增長的厚度和平均速度，直到把所有的膜厚測量單元的膜厚信息都存儲到計算機(jī)5，由計算機(jī)5形成一個完整的這周期時間段的沉積薄膜的膜厚分布信息圖，如此重復(fù)直至完成整個薄膜沉積過程結(jié)束即可獲得整個薄膜沉積過程的完整的的瞬間沉積速度、平均沉積速度和厚度的分布信息圖。
[0015]實(shí)施例2
參見圖2，本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，所述第一膜厚測試單元10用第二膜厚測試單元12代替，將若干第二膜厚測試單元12組合成一維或多維陣列，固定在一個平面或空間的支架上，若干第二膜厚測試單元12并聯(lián)連接成一個第二網(wǎng)絡(luò)13，置于真空腔體6中，所述第二網(wǎng)絡(luò)13通過導(dǎo)線連接置于真空腔體6之外的晶振電路3，所述晶振電路3依次連接膜厚測量儀4和計算機(jī)5，所述第二膜厚測試單元12包括石英晶振片1、電子開關(guān)2，石英晶振片I通過電子開關(guān)2連接到第二網(wǎng)絡(luò)13中。
[0016]實(shí)施例3
參見圖3，在真空外進(jìn)行測量的沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)。在進(jìn)真空腔體6以前第二網(wǎng)絡(luò)13先連接到晶振電路3和膜厚測量儀4 ;每一個第二膜厚測試單元12中的電子開關(guān)2都由計算機(jī)5控制，使電子開關(guān)2相繼開通，且同一時間間隔只有一個電子開關(guān)2打開連接到第二網(wǎng)絡(luò)13，并與晶振電路3連接，得到相應(yīng)膜厚的振蕩頻率經(jīng)膜厚測量儀4測量得到在蒸發(fā)前相應(yīng)位置的沉積薄膜厚度的信息傳輸?shù)接嬎銠C(jī)5中，直到把所有的測試單元都測試完。然后把第二網(wǎng)絡(luò)13置于真空腔體6中不與外界連接，進(jìn)行薄膜的沉積過程，經(jīng)過整個真空薄膜沉積過程在石英晶振片I上沉積了一定厚度的薄膜后取出第二網(wǎng)絡(luò)13，再連接到晶振電路3通過相繼選通每一個膜厚測量單元，以得到蒸發(fā)后的相應(yīng)膜厚的振蕩頻率，經(jīng)膜厚測量儀4測量得到的蒸發(fā)薄膜厚度的信息傳輸?shù)接嬎銠C(jī)5，通過蒸發(fā)后的膜厚減去蒸發(fā)前的膜厚，可得到該膜厚測量單元在此次整個蒸發(fā)過程的膜厚，存儲到計算機(jī)5中，如此繼續(xù)直到把所有的膜厚測量單元的膜厚信息都存儲到計算機(jī)5后，就可以由計算機(jī)形成一個完整的膜厚分布圖。
[0017]如果要進(jìn)一步簡化此測量系統(tǒng)，也可以把電子開關(guān)2改成手動控制的，這樣在真空腔體6外進(jìn)行測量時可以不用計算機(jī)5，直接在膜厚測量儀4上相繼讀取各膜厚測量單元的膜厚數(shù)據(jù)，最后得到一完整的厚度分布數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項】
1.一種沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)，其特征在于，包括第一膜厚測試單元(10)，真空腔體(6)，膜厚測量儀(4)和計算機(jī)(5);將若干第一膜厚測試單元(10)組合成一維或多維陣列，固定在一個平面或空間的支架上，將若干第一膜厚測試單元(10)并聯(lián)連接成一個第一網(wǎng)絡(luò)(11)，置于真空腔體(6)中，所述第一網(wǎng)絡(luò)(11)通過導(dǎo)線連接膜厚測量儀(4)，所述膜厚測量儀(4)連接計算機(jī)(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一膜厚測試單元(10 )包括石英晶振片(I)、電子開關(guān)(2 )和晶振電路(3 )，所述石英晶振片(I)連接晶振電路(3)，所述晶振電路(3)通過電子開關(guān)(2)連接到第一網(wǎng)絡(luò)(11)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一膜厚測試單元(10)用第二膜厚測試單元(12)代替，將若干第二膜厚測試單元(12)組合成一維或多維陣列，固定在一個平面或空間的支架上，若干第二膜厚測試單元(12)并聯(lián)連接成一個第二網(wǎng)絡(luò)(13)，置于真空腔體(6)中，所述第二網(wǎng)絡(luò)(13)通過導(dǎo)線連接置于真空腔體(6)之外的晶振電路(3)，所述晶振電路(3)依次連接膜厚測量儀(4)和計算機(jī)(5)，所述第二膜厚測試單元(12)包括石英晶振片(1)、電子開關(guān)(2)，石英晶振片(I)通過電子開關(guān)(2)連接到第二網(wǎng)絡(luò)(13)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)，其特征在于，所述膜厚測試單元組合成的一維或多維陣列是均勻分布或是非均勻分布，布置在若干檢測點(diǎn)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)，其特征在于，所述電子開關(guān)(2)由計算機(jī)控制或是手動控制。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種沉積薄膜膜厚分布測量系統(tǒng)，包括第一膜厚測試單元，真空腔體，膜厚測量儀和計算機(jī)；將若干第一膜厚測試單元組合成一維或多維陣列，固定在一個平面或空間的支架上，將若干第一膜厚測試單元并聯(lián)連接成一個第一網(wǎng)絡(luò)，置于真空腔體中，所述第一網(wǎng)絡(luò)通過導(dǎo)線連接膜厚測量儀，所述膜厚測量儀連接計算機(jī)。本發(fā)明可以測量到厚度，平均速度，瞬間速度3種數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以測量整個沉積過程中各個時間段沉積速度和厚度的分布圖，對分析整個沉積過程極大的好處。
【IPC分類】G01B21-08
【公開號】CN104613911
【申請?zhí)枴緾N201510025293
【發(fā)明人】張建華, 張志林, 蔣雪茵
【申請人】上海大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月16日