【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体工艺反应源监测领域，尤其涉及一种液态源的汽化状态监测装置及方法。
技术介绍
1、半导体制备工艺例如薄膜沉积工艺中，经常会使用到各种液态源以及各种不同形式的液态源汽化器，将液态源汽化为气体状态后参与沉积反应，在该过程中，液态源的汽化状态会严重影响到沉积薄膜的品质。
2、例如，在一沉积反应过程中的一种液态反应源汽化不充分，进而存在很小的液滴漂浮在气体里面，沿着输送管路穿过喷淋器的小孔最后抵达待加工的晶圆表面，进而导致了沉积的薄膜内产生颗粒物超标的问题。
3、然而，现有技术中对于液态化学源汽化状态缺少监测方法。液态源汽化不充分或者汽化器工作不稳定可能会导致微小液滴直接被输送到晶圆的表面形成薄膜内部的颗粒，导致薄膜或电路出现缺陷。针对该问题，现有技术中常规的做法是通过doe方法在确定薄膜性能需求规格的情况下来确定汽化器的工作窗口，包括液态源流量、载气流量和汽化器内部的加热器温度设置等。大多数时候为了保险起见，汽化器内的加热器温度设定可能偏高，使得气体输送管路的温度也需要从上游至下游逐级提升。
4、然而对于液态源的汽化状态，特别针对是否存在微小液滴的情况，缺乏直观的了解或者定性定量分析。此外，对于一些与液态源输送相关的可能出现的低概率问题，现有技术常规的doe和实验室的小马拉松测试难以再现问题，缺乏直接对反应源汽化状态进行在线监测分析的方法和措施，不利于快速排除问题隐患。
5、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种液态源的汽化状态监测装置及方法，利用激光照射至液滴
技术实现思路
1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
2、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种液态源的汽化状态监测装置，包括：激光源、吸光暗室、图像采集装置和气体通道，该气体通道用于传输该液态源汽化后的混合气体，该气体通道上设有透明的透视观察窗，该激光源、该吸光暗室和该图像采集装置均设于该气体通道的该透视观察窗处，其中，该激光源和该吸光暗室在该气体通道的两侧相对设置，二者连线的方向与该气体通道的走向方向相交，该图像采集装置设于该相交交点处的另一方向，该激光源发出的激光透射过该气体通道中的混合气体后被该吸光暗室吸收，该图像采集装置收集激光照射至该混合气体所产生的散射光以分析监测该液态源的汽化状态。
3、在一实施例中，优选地，该激光源与该吸光暗室的连线、该气体通道以及该图像采集装置三者不在同一平面内。
4、在一实施例中，优选地，该激光源的波长超出液滴颗粒控制尺寸的10倍，该图像采集装置的工作波长与该激光源的波长一致。
5、在一实施例中，优选地，该透明观察窗由安装于该气体通道上的超洁净观察窗基体构成，该激光源、该吸光暗室和该图像采集装置均通过该超洁净观察窗基体与该气体通道连接安装，该超洁净观察窗基体内部分别在与该激光源、该吸光暗室和该图像采集装置相对应的位置设有入射光孔、出射光孔和摄像光孔，该气体通道从该入射光孔、该出射光孔及该摄像光孔三者之间穿过，该入射光孔、该出射光孔及该摄像光孔的外侧均设有光学窗片。
6、在一实施例中，优选地，该超洁净观察窗基体的内部孔道表面经抛光处理以抑制对散射光的杂乱反射。
7、在一实施例中，优选地，该摄像光孔的光学窗片与该图像采集装置之间设有聚光模组，用于收集该摄像光孔中的散射光至该图像采集装置。
8、在一实施例中，优选地，该超洁净观察窗基体内部在该摄像光孔相对于该气体通道的对侧位置还设有反射镜，用于收集该混合气体的散射光并反射至该图像采集装置中。
9、在一实施例中，优选地，多个该光学窗片以及该反射镜在与该超洁净观察窗基体的连接安装处均设有密封圈。
10、在一实施例中，优选地，该入射光孔和该摄像光孔两处的该光学窗片的外侧还分别设有消光暗室。
11、在一实施例中，优选地，该超洁净观察窗基体上还设有加热及温控装置。
12、在一实施例中，优选地，该入射光孔和该摄像光孔两处的该光学窗片分别与该激光源和该图像采集装置之间均还设有热隔离部件。
13、在一实施例中，优选地，该图像采集装置包括设有感光阵列的高分辨率高速相机，所述高分辨率相机的像素尺寸在μm级别。
14、本专利技术的另一方面还提供了一种液态源的汽化状态监测方法，采用如上文所描述的液态源的汽化状态监测装置，该汽化状态监测方法包括：收集同一该汽化状态监测装置在通入不同汽化状态的混合气体时，该图像采集装置拍摄的图像数据，与通入全气态气体时采集的图像数据相比较，通过模式识别建立汽化状态监测模型，以识别不同散射光图像下混合气体中微小液滴的数量及尺寸状态；以及通入待测混合气体，该图像采集装置获取该激光源发出的激光照射至该待测混合气体后所产生的散射光图像，基于该汽化状态监测模型分析监测该待测混合气体的汽化状态。
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1.一种液态源的汽化状态监测装置，包括：
2.如权利要求1所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述激光源与所述吸光暗室的连线、所述气体通道以及所述图像采集装置三者不在同一平面内。
3.如权利要求1所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述激光源的波长超出液滴颗粒控制尺寸的10倍，所述图像采集装置的工作波长与所述激光源的波长一致。
4.如权利要求1所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述透明观察窗由安装于所述气体通道上的超洁净观察窗基体构成，所述激光源、所述吸光暗室和所述图像采集装置均通过所述超洁净观察窗基体与所述气体通道连接安装，所述超洁净观察窗基体内部分别在与所述激光源、所述吸光暗室和所述图像采集装置相对应的位置设有入射光孔、出射光孔和摄像光孔，所述气体通道从所述入射光孔、所述出射光孔及所述摄像光孔三者之间穿过，所述入射光孔、所述出射光孔及所述摄像光孔的外侧均设有光学窗片。
5.如权利要求4所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述超洁净观察窗基体的内部孔道表面经抛光处理以抑制对散射光的杂乱反射。
6.如权利要求4所述的汽
7.如权利要求4所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述超洁净观察窗基体内部在所述摄像光孔相对于所述气体通道的对侧位置设有反射镜，用于收集所述混合气体的散射光并反射至所述图像采集装置中。
8.如权利要求7所述的汽化状态监测装置，其特征在于，多个所述光学窗片以及所述反射镜在与所述超洁净观察窗基体的连接安装处均设有密封圈。
9.如权利要求4所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述入射光孔和所述摄像光孔两处的所述光学窗片的外侧还分别设有消光暗室。
10.如权利要求4所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述超洁净观察窗基体上还设有加热及温控装置。
11.如权利要求10所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述入射光孔和所述摄像光孔两处的所述光学窗片分别与所述激光源和所述图像采集装置之间均还设有热隔离部件。
12.如权利要求1所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述图像采集装置包括设有感光阵列的高分辨率高速相机，所述高分辨率相机的像素尺寸在μm级别。
13.一种液态源的汽化状态监测方法，采用如权利要求1所述的液态源的汽化状态监测装置，所述汽化状态监测方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种液态源的汽化状态监测装置，包括：
2.如权利要求1所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述激光源与所述吸光暗室的连线、所述气体通道以及所述图像采集装置三者不在同一平面内。
3.如权利要求1所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述激光源的波长超出液滴颗粒控制尺寸的10倍，所述图像采集装置的工作波长与所述激光源的波长一致。
4.如权利要求1所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述透明观察窗由安装于所述气体通道上的超洁净观察窗基体构成，所述激光源、所述吸光暗室和所述图像采集装置均通过所述超洁净观察窗基体与所述气体通道连接安装，所述超洁净观察窗基体内部分别在与所述激光源、所述吸光暗室和所述图像采集装置相对应的位置设有入射光孔、出射光孔和摄像光孔，所述气体通道从所述入射光孔、所述出射光孔及所述摄像光孔三者之间穿过，所述入射光孔、所述出射光孔及所述摄像光孔的外侧均设有光学窗片。
5.如权利要求4所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述超洁净观察窗基体的内部孔道表面经抛光处理以抑制对散射光的杂乱反射。
6.如权利要求4所述的汽化状态监测装置，其特征在于，所述摄像光孔的光学窗片与所述图像采集装置之间设有聚光模组，用于收集所...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭华强，
申请(专利权)人：拓荆科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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