一种应用于半导体制造中的气体控制方法和装置与流程

本技术涉及半导体制造，具体而言，涉及一种应用于半导体制造中的气体控制方法和装置。

背景技术：

1、在cvd（chemical vapor deposition，化学气相沉积）设备中，通常用到的混合气体为磷烷和氢气的混合气体，其中，氢气作为稀释磷烷的气体存在，在进行化学气相沉积工艺时，需要磷烷在混合气体中的比例达到一定要求才可以正常进行，磷烷在混合气体中的比例过高和过低均会影响到成品率。

2、在现有技术中，通常使用流量调节阀来控制磷烷和氢气的混合比例，这样的混合方式无法做到精准控制，并且在混合比例无法达到要求时，无法及时进行调节，从而导致成品率降低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供了一种应用于半导体制造中的气体控制方法和装置，以对混合气体的比例进行及时控制，提高半导体制造过程中的成品率。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种应用于半导体制造中的气体控制方法，所述气体控制方法用于为化学气相沉积设备提供混合气体的气体混合罐中的磷烷气体和氢气气体的比例进行调节，所述气体混合罐内设置有允许距离磷烷气体对红外光的吸收峰在预设范围内的红外波长通过的滤光片和被所述滤光片遮挡的红外光源，所述气体混合罐外的不同位置处设置有多台红外摄像机，每台红外摄像机处设置有用于探测波长的红外探测器，所述气体混合罐所处空间处还设置有用于检测空气浓度的浓度传感器、用于检测空气温度的第一温度传感器，以及用于检测空气湿度的湿度传感器，所述气体控制方法包括：

3、按照预设周期控制多台所述红外摄像机对所述气体混合罐对应的区域进行拍摄，得到多张第一红外图像，并控制各所述红外探测器采集当前的第一波长、所述浓度传感器采集当前的第一空气浓度、所述第一温度传感器采集当前的第一空气温度和所述湿度传感器采集当前的第一空气湿度；

4、控制所述红外光源射出红外光线，并控制多台所述红外摄像机对所述气体混合罐对应的区域进行拍摄，得到多张第二红外图像，以及控制各所述红外探测器采集当前的第二波长、所述浓度传感器采集当前的第二空气浓度、所述第一温度传感器采集当前的第二空气温度和所述湿度传感器采集当前的第二空气湿度；

5、针对每张目标红外图像，利用如下公式计算该目标红外图像对应的红外传播损失率：

6、= 1-exp[−((λ,c,t)+ (λ,t,rh)).x]；

7、其中，所述目标红外图像包括所述第一红外图像和所述第二红外图像，(λ,c,t)表示吸收衰减系数，(λ,t,rh)表示散射衰减系数，λ为在获取到该目标红外图像时，该目标红外图像对应的红外探测器采集到的波长，c为在获取到该目标红外图像时，所述浓度传感器采集到的空气浓度，t为在获取到该目标红外图像时，所述第一温度传感器采集到的空气温度，rh为在获取到该目标红外图像时，所述湿度传感器采集到的空气湿度，x是该目标红外图像对应的红外摄像机相对于拍摄区域的距离，exp表示自然指数函数；

8、利用如下公式对该目标红外图像进行校正，得到该目标红外图像对应的校正红外图像：

9、；

10、其中，为该目标红外图像中的像素对应的像素亮度；

11、针对同一红外摄像机对应的第一校正红外图像和第二校正红外图像中相同位置上的像素进行比较，确定所述第二校正红外图像中相对于所述第一校正红外图像中像素亮度发生变化超过预设阈值的第一像素数量和像素亮度的变化未超过所述预设阈值的第二像素数量；

12、根据所有所述第一像素数量和所述第二像素数量的比值的均值，对所述氢气供应气瓶对应的所述第一输送管路上的流量控制阀进行调节。

13、可选地，所述根据所有所述第一像素数量和所述第二像素数量的比值的均值，对所述氢气供应气瓶对应的所述第一输送管路上的流量控制阀进行调节，包括：

14、当所述比值的均值大于第一预设阈值时，控制所述流量控制阀的流量增大；

15、当所述比值的均值小于第二预设阈值时，控制所述流量控制阀的流量减小；

16、其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值。

17、可选地，所述气体混合罐内还设置有第二温度传感器，所述方法还包括：

18、在得到所述第一红外图像时，控制所述第二温度传感器采集罐内温度；

19、以所述罐内温度对应的灰度值为阈值，对所述第二校正红外图像进行二值化处理，得到所述第二校正红外图像对应的二值图像；

20、计算所述二值图像中像素值为0的任一两个像素之间的第一距离，以及计算所述二值图像中像素值为255的任一两个像素之间的第二距离；

21、计算所述第一距离和所述第二距离构成的数值集合的均方差；

22、在得到所有的红外摄像机对应的均方差后，判断各均方差是否均小于或等于预设均方差；

23、当各均方差均小于或等于所述预设均方差时，确定所述气体混合罐内的气体混合均匀；

24、当至少一个均方差大于所述预设均方差时，确定所述气体混合罐内的气体混合不均匀。

25、可选地，所述方法还包括：

26、当至少一个均方差大于所述预设均方差时，控制所述气体混合罐内的扰动装置进行扰动。

27、可选地，所述第一输送管路和所述第二输送管路的一端均分别与排气管路连通，另一端均与吹扫管路连通。

28、第二方面，本技术实施例提供了一种应用于半导体制造中的气体控制装置，所述气体控制装置用于为化学气相沉积设备提供混合气体的气体混合罐中的磷烷气体和氢气气体的比例进行调节，所述气体混合罐内设置有允许距离磷烷气体对红外光的吸收峰在预设范围内的红外波长通过的滤光片和被所述滤光片遮挡的红外光源，所述气体混合罐外的不同位置处设置有多台红外摄像机，每台红外摄像机处设置有用于探测波长的红外探测器，所述气体混合罐所处空间处还设置有用于检测空气浓度的浓度传感器、用于检测空气温度的第一温度传感器，以及用于检测空气湿度的湿度传感器，所述气体控制装置包括：

29、第一控制单元，用于按照预设周期控制多台所述红外摄像机对所述气体混合罐对应的区域进行拍摄，得到多张第一红外图像，并控制各所述红外探测器采集当前的第一波长、所述浓度传感器采集当前的第一空气浓度、所述第一温度传感器采集当前的第一空气温度和所述湿度传感器采集当前的第一空气湿度；

30、第二控制单元，用于控制所述红外光源射出红外光线，并控制多台所述红外摄像机对所述气体混合罐对应的区域进行拍摄，得到多张第二红外图像，以及控制各所述红外探测器采集当前的第二波长、所述浓度传感器采集当前的第二空气浓度、所述第一温度传感器采集当前的第二空气温度和所述湿度传感器采集当前的第二空气湿度；

31、第一计算单元，用于针对每张目标红外图像，利用如下公式计算该目标红外图像对应的红外传播损失率：

32、= 1-exp[−((λ,c,t)+ (λ,t,rh)).x]；

33、其中，所述目标红外图像包括所述第一红外图像和所述第二红外图像，(λ,c,t)表示吸收衰减系数，(λ,t,rh)表示散射衰减系数，λ为在获取到该目标红外图像时，该目标红外图像对应的红外探测器采集到的波长，c为在获取到该目标红外图像时，所述浓度传感器采集到的空气浓度，t为在获取到该目标红外图像时，所述第一温度传感器采集到的空气温度，rh为在获取到该目标红外图像时，所述湿度传感器采集到的空气湿度，x是该目标红外图像对应的红外摄像机相对于拍摄区域的距离，exp表示自然指数函数；

34、校正单元，用于利用如下公式对该目标红外图像进行校正，得到该目标红外图像对应的校正红外图像：

35、；

36、其中，为该目标红外图像中的像素对应的像素亮度；

37、比较单元，用于针对同一红外摄像机对应的第一校正红外图像和第二校正红外图像中相同位置上的像素进行比较，确定所述第二校正红外图像中相对于所述第一校正红外图像中像素亮度发生变化超过预设阈值的第一像素数量和像素亮度的变化未超过所述预设阈值的第二像素数量；

38、调节单元，用于根据所有所述第一像素数量和所述第二像素数量的比值的均值，对所述氢气供应气瓶对应的所述第一输送管路上的流量控制阀进行调节。

39、可选地，所述调节单元在用于根据所有所述第一像素数量和所述第二像素数量的比值的均值，对所述氢气供应气瓶对应的所述第一输送管路上的流量控制阀进行调节，包括：

40、当所述比值的均值大于第一预设阈值时，控制所述流量控制阀的流量增大；

41、当所述比值的均值小于第二预设阈值时，控制所述流量控制阀的流量减小；

42、其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值。

43、可选地，所述气体混合罐内还设置有第二温度传感器，所述气体控制装置还包括：

44、第三控制单元，用于在得到所述第一红外图像时，控制所述第二温度传感器采集罐内温度；

45、处理单元，用于以所述罐内温度对应的灰度值为阈值，对所述第二校正红外图像进行二值化处理，得到所述第二校正红外图像对应的二值图像；

46、第二计算单元，用于计算所述二值图像中像素值为0的任一两个像素之间的第一距离，以及计算所述二值图像中像素值为255的任一两个像素之间的第二距离；以及计算所述第一距离和所述第二距离构成的数值集合的均方差；

47、判断单元，用于在得到所有的红外摄像机对应的均方差后，判断各均方差是否均小于或等于预设均方差；当各均方差均小于或等于所述预设均方差时，确定所述气体混合罐内的气体混合均匀；当至少一个均方差大于所述预设均方差时，确定所述气体混合罐内的气体混合不均匀。

48、可选地，所述气体控制装置还包括：

49、第四控制单元，用于当至少一个均方差大于所述预设均方差时，控制所述气体混合罐内的扰动装置进行扰动。

50、可选地，所述第一输送管路和所述第二输送管路的一端均分别与排气管路连通，另一端均与吹扫管路连通。

51、本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

52、在本技术中，通过气体混合罐可以对多种气体进行混合，由于不同气体在受到对应频率的红外光线照射后，可以对对应的气体产生热效应，并且，由于温度的微小增加都会导致辐射能量的显著增长，而红外图像中的像素值正式基于辐射能量的大小来的，基于这一原理，先后获得利用红外光线照射前后的红外图像，然后对红外图像进行比对，从而可以确定出红外图像中发生变化的像素或者未发生明显变化的像素，通过发生变化的像素或者未发生明显变化的像素的比例可以确定出氢气气体和磷烷气体的气体比例，进而根据该比例判断是否对流量控制阀进行调节，通过上述方式可以对混合气体的混合比例进行及时调整，从而有利于提高成品率。

53、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。