[发明专利]一种固态源的检测装置及其检测方法

说明书

本发明公开了一种固态源的检测装置及其检测方法，用于检测源瓶内固态源的实时余量，检测装置包括一至多个超声波传感器，设于源瓶顶部，用于向源瓶内部下方发射超声波，并接收反射的超声波；计算单元，用于根据超声波开始发射与开始接收之间的时间差以及源瓶内饱和蒸汽的温度，计算超声波测量距离，并换算为源瓶内固态源的高度，进而计算出源瓶内固态源的实时余量。本发明通过超声测距的方法，提高了检测的精准性，可精准检测固态源的余量，还可降低工艺污染带来的影响。

技术领域

本发明涉及一种应用于原子层沉积的反应源瓶，更具体地，涉及一种针对反应源瓶中固态源的检测装置及其检测方法。

背景技术

目前，薄膜沉积反应系统和方法广泛应用于多个领域的设备中，如：半导体、集成电路、太阳能电池板、平面显示器、微电子、发光二极管等。其中，利用化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition，CVD)技术在基底表面形成10μm或小于10μm的薄膜是进行薄膜沉积的一种普遍方法。多数的CVD技术一般需要提供多种气体或蒸汽沉积生成薄膜，以便获得期望的性能和化学成分；并且，反应气体一般是在反应腔室中先进行混合并在一定条件下来发生所需的反应的。

而在另外一些薄膜沉积工艺，例如利用原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)技术进行的薄膜沉积方法中，要求多种反应气体或蒸汽以择一方式相继地、连续地进入反应腔室，并且在进入腔室之前不能发生相互反应。由于ALD技术具有可生成具有一定特性的、极其薄的薄膜的优点，因此，在某些应用场所具有CVD技术不可比拟的应用价值，并得以替代CVD技术。

无论是CVD反应，还是ALD反应，其气态反应前驱物的制备，行业主流是以通过向反应源瓶内通入载气(一般为惰性气体)，并由载气携带反应源(包括液态源和固态源)通入反应腔室内实现的。其中固态反应前驱物，如Tacl₅、PDMAT(五(二甲氨基)钽(V))等的饱和蒸汽压相对较低，除增加载气携带外，还需要在外部增加加热功能以提高其饱和蒸汽压。而从固态源的物理性质来看，其形态无法和液态源进行比较。液态源由于其流体特性，在重力影响下，始终会有一平行液面于源瓶内，行业通常可使用液位传感器来实时监控其余量；而固态源在工艺过程中，受到温度、压力等外部因素的影响，会出现千差万别的形态。这种性质导致固态源余量的实时监控困难重重。所以在薄膜沉积设备中，固态源的余量实时监控成为行业中共同且很难解决的问题。

请参阅图1，图1是现有的一种采用称装方式检测固态源余量的检测装置结构示意图。如图1所示，需要称装固态源的源瓶5一般是放置在电子秤7上，通过肉眼观察秤上显示的数据来得到源瓶中固态源6的重量。一些工厂自动化会通过电子秤的通讯接口10，把固态源的重量实时传给上位机，以获得固态源的实时余量。

其中，源瓶5外部缠有加热带9，以便通过温度的提升来增加固态源6的饱和蒸汽压，从而实现将工艺所需的固态源饱和蒸汽和载气的混合气体8来通入反应腔室。并且，为实现由于固态源的损耗而带来的源瓶上下浮动，故在接口2处连接有波纹软管1作为调整；当在工艺过程中，进口阀门3和出口阀门4开启的状态下，随着固态源的损耗，源瓶质量减轻，会逐渐向上浮动。

上述现有技术中，由于工艺使用的固态源一般都只有几十克到几百克的使用量，而电子秤测量的重量包括了源瓶、阀件、波纹管等器件的重量，加之现有电子秤的精度问题，造成这些因素综合起来无法精准地测量出固态源的损耗。而且，位于源瓶上端用于调节的波纹管在长期工艺过程中，于波纹之间会存有固态源的颗粒，这会给后续工艺带来不可预估的颗粒问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种固态源的检测装置及其检测方法，通过超声测距的方法，可精准检测固态源的余量，不仅可解决现有测量不精确的问题，而且可降低现有使用波纹管在源瓶处产生颗粒的问题，保证了工艺的重复性，并降低了工艺污染带来的影响。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：