一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法与流程

本申请属于太阳能电池，尤其是涉及一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法。

背景技术：

1、薄膜砷化镓太阳电池具有高效、可赋形、高可靠等特点，在无人机等领域有着广泛的应用。在制备过程中，需要通过化学方法对衬底进行减薄或去除。通过将样片置于硫酸双氧水等溶液中，衬底在溶液中容易溶解，从而实现薄膜化。由于衬底厚度远超过外延层厚度，因此衬底腐蚀需要较长的时间，在此过程中容易发生过腐蚀现象。故，需要寻找一种能够检测衬底厚度，并实现腐蚀厚度精准控制的方法。

2、光学方法对样片无接触、可以远程操作，对样片破坏少，对腐蚀过程的影响小。利用光的干涉现象，测量衬底的厚度，实现对厚度的精准控制。

3、电池的衬底为gaas材料或锗材料，紧挨着衬底的材料为gainp，两者的折射率存在较大差异，在界面处会发生反射。当衬底较厚时，衬底造成的干涉效应较弱，此时电池对反射率信号主要由衬底决定。当衬底减薄到某厚度以内时，衬底会产生干涉效应，反射率曲线会发生显著变化。因此通过检测反射率曲线的变化可以反映出衬底厚度的变化情况。

技术实现思路

1、本申请提供一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，提出如何实现腐蚀厚度精准控制的方法。

2、为解决至少一个上述技术问题，本申请采用的技术方案是：

3、一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，步骤包括：

4、搭建测试光路；

5、持续对样片进行重复扫描以获取测试曲线；

6、标定基线和终止线；

7、当测试曲线从基线过渡到终止线后取出样片，腐蚀结束。

8、进一步的，所述曲线基于电池结构和光源特性而定，x轴为光源波长，y轴为样片表面的反射率。

9、进一步的，所述基线为腐蚀初始时的反射曲线；所述终止线为腐蚀终止时的曲线。

10、进一步的，所述搭建测试光路，具体为：

11、在样片的同一侧配置光源和探测仪；

12、在所述光源和所述探测仪之间设置一对反光镜；

13、在所述光源和与其配合的所述反光镜之间还配置有单色仪；

14、所述光源发出的光信号经所述单色仪过滤后又经其中一个反光镜反射到样片上；样片表面又将受到的光信号反射出去，经另一个反光镜反射，经另一个反光镜反射后的光信号被所述探测仪捕捉到。

15、进一步的，所述光源为氙灯或钨灯；

16、所述探测仪为光电探测器或太阳电池。

17、进一步的，所述光源与所述探测仪对位设置在样片的下方和上方，且所述光源和所述探测仪的位置可对调配置。

18、进一步的，所述单色仪的波长范围为800-2000nm，其扫描步长为1-50nm。

19、进一步的，经两个所述反光镜调试的光路的聚焦点为样片的中心位置。

20、进一步的，所述持续对样片进行重复扫描以获取测试曲线，具体为:

21、将样片立式地放入腐蚀溶液中；

22、打开所述光源并控制单色仪、所述探测仪、以及转换器；

23、将所述探测仪收集到的光信号经转换器转换成电信号，再将电信号进行数字处理变成数据，即为样片表面腐蚀的反射率；

24、再基于采集到的反射率与相应光波长度，形成反射率测试曲线。

25、进一步的，获得的测试曲线在基线与终止线之间进行变化，包括：

26、当最终获取的测试曲线不与终止线吻合时，判断腐蚀不合格，需要继续腐蚀；

27、当最终获取的测试曲线与终止线吻合时，判断腐蚀合格，终止腐蚀。

28、采用本申请设计的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，操作简单且安全方便，可快速且精准地测得腐蚀过程中样片表面的反射率，并同步形成相应的反射曲线，持续对样片表面腐蚀效果进行跟踪，基于反射曲线可实时监控样片表面腐蚀状态，以准确判断样片表面腐蚀反应进行程度，再线性好且准确率高。

技术特征：

1.一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，所述曲线基于电池结构和光源特性而定，x轴为光源波长，y轴为样片表面的反射率。

3.根据权利要求2所述的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，所述基线为腐蚀初始时的反射曲线；所述终止线为腐蚀终止时的曲线。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，所述搭建测试光路，具体为：

5.根据权利要求4所述的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，所述光源为氙灯或钨灯；

6.根据权利要求5所述的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，所述光源与所述探测仪对位设置在样片的下方和上方，且所述光源和所述探测仪的位置可对调配置。

7.根据权利要求5或6所述的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，所述单色仪的波长范围为800-2000nm，其扫描步长为1-50nm。

8.根据权利要求7所述的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，经两个所述反光镜调试的光路的聚焦点为样片的中心位置。

9.根据权利要求5-6、8任一项所述的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，所述持续对样片进行重复扫描以获取测试曲线，具体为:

10.根据权利要求9所述的一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，其特征在于，获得的测试曲线在基线与终止线之间进行变化，包括：

技术总结
本申请提供一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，步骤包括：搭建测试光路；持续对样片进行重复扫描以获取测试曲线；标定基线和终止线；当测试曲线从基线过渡到终止线后取出样片，腐蚀结束。本申请一种实现衬底腐蚀过程厚度实时监控方法，操作简单且安全方便，可快速且精准地测得腐蚀过程中样片表面的反射率，并同步形成相应的反射曲线，持续对样片表面腐蚀效果进行跟踪，基于反射曲线可实时监控样片表面腐蚀状态，以准确判断样片表面腐蚀反应进行程度，再线性好且准确率高。

技术研发人员：杨明,赵岳,郭宏亮,杨亦桐
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十八研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16