,第二凹面镜142设置于入射狭缝的光路上；
[0085] 色散元件143,色散元件143设置于第二凹面镜142的光路上，其中，色散元件可W 为光栅；
[0086]W及，第=凹面镜144,第=凹面镜144设置于色散元件143的光路上，其中，第= 凹面镜144用于输出测量光。
[0087] 本申请实施例提供的采集系统15包括光电探测器。优选的，光电探测器为 CCD(Charge-coupledDevice,电荷禪合元件）光电探测器。另外，本申请实施例提供的光 电探测器还可W为光电配增管探测器等，对此本申请不作具体限制。
[0088] 进一步的，由于石墨托盘上相邻衬底是有间隔的，因此，本申请实施例提供的采集 系统还包括：
[0089] 与光电探测器电连接的控制器，控制器用于控制光电探测器W预设周期对测量光 进行光子计数。
[0090] 结合图2所示的拉曼原位监控装置，在金属有机化学气相沉淀设备工作时，该拉 曼原位监控装置的监控过程为：
[0091] 单色激光光源发射一束波长为A的入射激光，经过第一聚光透镜后，聚焦入射 至第一光纤。第一光纤将入射激光传输至第二聚光透镜，并通过第二聚光透镜和入光口后， 垂直聚焦至衬底的薄膜表面。其中，小部分入射激光在入射过程中与反应室内的中间产物 和薄膜发生四周方向的散射，还有大部分入射激光未发生散射而沿原光路垂直反射出反应 室；而散射光的波长分布在A 的附近，运些散射光中包括有发生非弹性散射后波长不变 仍为A 的，有发生斯托克斯散射后波长变长的，有发生反斯托克斯散射后波长变短的。
[0092] 部分散射光由出光口出射至第一凹面镜的反射面，由于第二聚光透镜的焦点优选 位于薄膜上，故该部分散射光经过第一凹面镜的反射后，能够平行出射至第=聚光透镜上， 并由第=聚光透镜将收集的该部分散射光聚焦入射至第二光纤内，第二光纤将收集的该部 分散射光传输至色散系统。收集的该部分散射光通过入射狭缝进入后，照射至第二凹面镜 的反射面，第二凹面镜的将收集的该部分散射光平行出射至色散元件后发生衍射，不同波 长的光沿不同方向发生衍射，通过设置色散元件和第四凹面镜的预设角度，能够使得第四 凹面镜将预设波长的测量光聚焦反射至采集装置，最后由采集装置对光子计数，W得到中 间产物的拉曼光谱和薄膜的拉曼光谱。
[0093] 本申请实施例提供了一种拉曼原位监控装置，用于监控金属有机物化学气相沉积 设备的反应室，所述反应室形成有入光口和出光口，所述拉曼原位监测装置包括：光源系 统，用于输出入射激光；设置于所述光源系统的光路上的聚光系统，用于将所述入射激光通 过所述入光口垂直会聚于所述反应室内的衬底表面的薄膜上，其中，所述入射激光与所述 反应室内中间产物和薄膜均发生散射，且通过所述出光口将与其方向相应的散射光出射； 设置于所述出光口的光路上的集光系统，用于收集所述出光口出射的散射光；设置于所述 集光系统的光路上的色散系统，用于按不同波长分离所述集光系统收集的散射光，W输出 预设波长的测量光；W及，设置于所述色散系统的光路上的采集系统，用于对所述测量光进 行光子计数，W得到所述中间产物的拉曼光谱和所述薄膜的拉曼光谱。
[0094] 由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，实时对反应室内气体和薄膜进 行监控W获取相应的拉曼光谱，并通过对反应室内溫度、压强等参数调节W使中间产物的 拉曼光谱保持一致，保证了中间产物的浓度和种类一致，进而改善薄膜的结晶质量，提高薄 膜的稳定性；并且，根据薄膜内有应力下的拉曼光谱的频移和无应力下的标准拉曼光谱的 频移的关系，获取应力大小，并对反应室内溫度、压强等参数调节W使应力在允许范围内， W避免出现应力足够大而使得薄膜沿晶面间距较大的晶面裂开的情况，提高生产合格率。
[0095] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对运些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可W在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本实用新型将不会被限制于本文所示的运些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种拉曼原位监控装置，用于监控金属有机物化学气相沉积设备的反应室，其特征 在于，所述反应室形成有入光口和出光口，所述拉曼原位监测装置包括： 光源系统，用于输出入射激光； 设置于所述光源系统的光路上的聚光系统，用于将所述入射激光通过所述入光口垂直 会聚于所述反应室内的衬底表面的薄膜上，其中，所述入射激光与所述反应室内中间产物 和薄膜均发生散射，且通过所述出光口将与其方向相应的散射光出射； 设置于所述出光口的光路上的集光系统，用于收集所述出光口出射的散射光； 设置于所述集光系统的光路上的色散系统，用于按不同波长分离所述集光系统收集的 散射光，以输出预设波长的测量光； 以及，设置于所述色散系统的光路上的采集系统，用于对所述测量光进行光子计数，以 得到所述中间产物的拉曼光谱和所述薄膜的拉曼光谱。2. 根据权利要求1所述的拉曼原位监控装置，其特征在于，所述光源系统包括： 单色激光光源； 以及，第一聚光透镜，所述第一聚光透镜设置于所述单色激光光源的光路上。3. 根据权利要求2所述的拉曼原位监控装置，其特征在于，所述聚光系统包括： 第一光纤，所述第一光纤的第一端设置于所述第一聚光透镜的焦点上； 以及，第二聚光透镜，所述第二聚光透镜设置于所述第一光纤的第二端和所述入光口 之间。4. 根据权利要求3所述的拉曼原位监控装置，其特征在于，所述第二聚光透镜的焦点 位于所述衬底表面的薄膜上。5. 根据权利要求4所述的拉曼原位监控装置，其特征在于，所述集光系统包括： 第一凹面镜，所述第一凹面镜设置于所述出光口的光路上； 第三聚光透镜，所述第三聚光透镜设置于所述第一凹面镜的光路上； 以及，第二光纤，所述第二光纤的第一端设置于所述第三聚光透镜的焦点上，所述第二 光纤的第二端与色散系统对应。6. 根据权利要求1所述的拉曼原位监控装置，其特征在于，所述色散系统包括单色器。7. 根据权利要求6所述的拉曼原位监控装置，其特征在于，所述单色器包括： 入射狭缝，所述入射狭缝设置于所述集光系统的光路上； 第二凹面镜，所述第二凹面镜设置于所述入射狭缝的光路上； 色散元件，所述色散元件设置于所述第二凹面镜的光路上； 以及，第三凹面镜，所述第三凹面镜设置于所述色散元件的光路上，其中，所述第三凹 面镜用于输出所述测量光。8. 根据权利要求1所述的拉曼原位监控装置，其特征在于，所述采集系统包括光电探 测器。9. 根据权利要求8所述的拉曼原位监控装置，其特征在于，所述光电探测器为CCD光电 探测器。10. 根据权利要求8所述的拉曼原位监控装置，其特征在于，所述采集系统还包括： 与所述光电探测器电连接的控制器，所述控制器用于控制所述光电探测器以预设周期 对所述测量光进行光子计数。
【专利摘要】本实用新型公开了一种拉曼原位监控装置，包括：光源系统，用于输出入射激光；设置于所述光源系统的光路上的聚光系统；设置于所述出光口的光路上的集光系统；设置于所述集光系统的光路上的色散系统；以及，设置于所述色散系统的光路上的采集系统。实时对反应室内气体和薄膜进行监控以获取相应的拉曼光谱，并通过对反应室内温度、压强等参数调节以使中间产物的拉曼光谱保持一致，进而改善薄膜的结晶质量，提高薄膜的稳定性；并且，根据薄膜内有应力下的拉曼光谱的频移和无应力下的标准拉曼光谱的频移的关系，获取应力大小，并对反应室内温度、压强等参数调节以使应力在允许范围内，以避免出现应力足够大而使得薄膜沿晶面间距较大的晶面裂开的情况。
【IPC分类】G01N21/65, G01N21/01
【公开号】CN204945048
【申请号】CN201520712440
【发明人】蒋国文, 胡国新, 王其忻, 胡强
【申请人】广东省中科宏微半导体设备有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月15日