本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，更具体地，涉及一种可检测半导体气体输送洁净管道中颗粒的装置及方法。
背景技术：
高纯特种气体作为掺杂、外延、刻蚀、离子注入等半导体制程中必不可少的特殊气体(工艺气体)，是制作精密电子元器件产品的重要原料。
半导体制程中的工艺气体都是通过洁净管道来输送的。随着一定压力的工艺气体不断在洁净管道中进行输送，这些特殊气体会对管道内壁产生一定的冲击作用，使管道内壁表面的粗糙程度会越来越明显，致使气体介质中产生的颗粒也就越来越多。
上述气体介质中的颗粒粒径都是纳米级别的，在半导体技术已发展到16nm技术代以下时，洁净管道中产生的颗粒对制程的影响会越来越明显。
当前，洁净管道中的颗粒检测，是通过在管道的一端取一定样，并送到专门的设备去量测。然而，这种检测设备价格昂贵，使用成本极高。而且，在现有技术中，传统的颗粒检测都是利用光散射原理，通过散射光的光强求出颗粒粒径的大小。当颗粒的粒径小于光源的检测波长时，散射光主要是由瑞利散射引起的，其散射光强随着颗粒粒径的减小将按照10的6次方的速度减小。这样，当颗粒的粒径为几十纳米时，其散射光强将很小，信号会被背景噪声所淹没，从而限制了检测仪器的检测能力。
因此，急需找到一种新的针对半导体气体输送洁净管道中纳米颗粒的检测方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种检测管道中颗粒的装置及方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种检测管道中颗粒的装置，包括：
一第一透明窗口和一第二透明窗口，连接设于管道侧壁的相对两侧上，用于通过光线；
一光源，连接设于管道的径向一侧，用于通过第一透明窗口向管道中发射光线；
一光电探测模块，连接设于管道的径向另一侧，用于通过第二透明窗口检测由第一透明窗口进入管道并穿过管道中气体后的透射光线的光强；
一信号处理模块，用于对光电探测模块检测到的光强进行信号转换并输出；
其中，由光源发出的光线依次通过第一透明窗口、管道、第二透明窗口、光电探测模块及信号处理模块，形成一个完整的检测光路；当管道的气体中有颗粒通过，使穿过颗粒后的透射光线有效光程发生改变时，信号处理模块根据光电探测模块检测到的光强值的变化次数及大小，确定管道中经过的颗粒数量和颗粒大小。
优选地，所述第一透明窗口和第二透明窗口分别嵌设于管道侧壁的相对两侧上，所述光源和光电探测模块各自通过第一透明窗口和第二透明窗口连接在管道的径向相对侧。
优选地，所述第一透明窗口和第二透明窗口分设于一连接管组件的相对两侧上，所述连接管组件连接设于两段所述管道之间，所述光源和光电探测模块各自通过连接管组件上的第一透明窗口和第二透明窗口连接在管道的径向相对侧。
优选地，所述第一透明窗口和第二透明窗口分别以透光材料进行封闭。
优选地，所述透光材料为边长为3～5cm的正方形。
优选地，所述光源、第一透明窗口和第二透明窗口、光电探测模块处于一条直线光路上。
优选地，所述光源为半导体激光器，所述光电探测模块为光强吸收器，所述信号处理模块为相连接的信号转化器和计算机。
本发明还提供了一种检测管道中颗粒的方法，包括以下步骤：
步骤s01：利用一光源，自管道的径向一侧并通过第一透明窗口向管道中发射光线；
步骤s02：利用一光电探测模块，自管道的径向另一侧并通过第二透明窗口检测由第一透明窗口进入管道并穿过管道中气体后的透射光线的光强；
步骤s03：利用一信号处理模块，对光电探测模块检测到的光强进行信号转换并输出；
其中，使光源发出的光线依次通过第一透明窗口、管道、第二透明窗口、光电探测模块及信号处理模块，形成一个完整的检测光路；当管道的气体中有颗粒通过，使穿过颗粒后的透射光线有效光程发生改变时，通过信号处理模块根据光电探测模块检测到的光强值的变化次数及大小，确定管道中经过的颗粒数量和颗粒大小。
优选地，所述光线为激光。
优选地，所述激光的波长为500nm～700nm。
从上述技术方案可以看出，本发明通过在管道侧壁的相对两侧上分别设置第一透明窗口和第二透明窗口，并利用光源通过第一透明窗口向管道中发射光线，当管道的气体中有颗粒通过该区域时，经过颗粒后的透射光线的有效光程发生改变，从而导致光电探测模块通过第二透明窗口检测到的透射光线的光强发生变化，因而可根据光强的变化次数，确定管道中经过的颗粒数量；同时，可根据光强大小的变化，求出颗粒的大小。本发明解决了现有技术无法对管道中经过颗粒的数量和大小进行精确检测的问题，且具有装置结构简单，成本较低的优点。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的一种检测管道中颗粒的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本发明一较佳实施例的一种检测管道中颗粒的装置结构示意图。如图1所示，本发明的一种检测管道中颗粒的装置，包括与一个待检测管道1相耦合的一个第一透明窗口3和一个第二透明窗口4，一个光源2，一个光电探测模块5以及一个信号处理模块等几个主要组成部分。
请参阅图1。待检测的管道1可以是用于输送工艺气体的半导体洁净管道1。半导体洁净管道1可采用业界通用的材质，如316l不锈钢(00cr17ni14mo2)进行制作。洁净管道1的一端可从区域分配箱(vdb)接出来，洁净管道1的另一端可接入在阀门分配箱(vmb)上。在管道1侧壁中间任意位置的相对两侧上分别设置有第一透明窗口3和第二透明窗口4，用于通过第一透明窗口3向管道1中通入光线，以及通过第二透明窗口4通出光线。
作为一可选的实施方式，可将第一透明窗口3和第二透明窗口4分别设置在一个连接管组件6的相对两侧上；再将连接管组件6连接安装在两段管道1之间。
作为另一可选的实施方式，还可将第一透明窗口和第二透明窗口分别嵌设在管道侧壁的相对两侧上(图略)。
光源2安装连接在管道1的径向一侧，光电探测模块5连接设于管道1的径向另一侧。并且，光源2和光电探测模块5可各自通过连接管组件6上的第一透明窗口3和第二透明窗口4连接在管道1的径向相对侧。或者，光源和光电探测模块5也可以各自通过嵌设在管道1侧壁上的第一透明窗口3和第二透明窗口4连接在管道1的径向相对侧。
光源2用于通过第一透明窗口3向管道1中发射光线；光电探测模块5用于通过第二透明窗口4检测由第一透明窗口3进入管道1并穿过管道1中气体后的透射光线的光强。
信号处理模块(图略)与光电探测模块5相连接；信号处理模块用于对光电探测模块5检测到的光强进行信号转换并输出。由光源2发出的光线依次通过第一透明窗口3、洁净管道1、第二透明窗口4、光电探测模块5及信号处理模块，形成一个完整的检测光路。当气体中有颗粒通过，使穿过颗粒后的透射光线的有效光程发生改变时，信号处理模块可根据光电探测模块检测到的光强值的变化次数及大小，确定管道1中经过的颗粒数量和颗粒大小。
第一透明窗口3和第二透明窗口4可在管道1侧壁的相对两侧上对称排布。
第一透明窗口3和第二透明窗口4可分别以透光材料进行封闭。第一透明窗口3和第二透明窗口4采用透明的材料，能保证光的透过。
作为一可选的实施方式，透光材料可为边长3～5cm的正方形。
光源2、第一透明窗口3和第二透明窗口4、光电探测模块5以处于一条直线光路上的方式进行排布。
作为一优选的实施方式，光源2可以采用半导体激光器2；利用半导体激光器2可向管道1内发射激光。光电探测模块5可以采用光强吸收器5。信号处理模块可以采用相连接的信号转化器和计算机。其中，信号转化器与光强吸收器5相连接；信号转化器可对光强吸收器5检测到的光强进行光电信号转换，将光强吸收器5检测到的光强转化为可读的光强信号，并输出给计算机，计算机根据光强值的变化次数及大小，并可依据模型数据，计算确定出管道1中经过的颗粒数量和颗粒大小。
半导体激光器2、光强吸收器5、信号转化器以及计算机等都可采用市场上可采购的通用商品进行组装。
下面通过具体实施方式并结合图1，对本发明的一种检测管道中颗粒的方法进行详细说明。
请参阅图1。本发明的一种检测管道中颗粒的方法，可使用上述的一种检测管道中颗粒的装置。检测管道中颗粒的方法可包括以下步骤：
步骤s01：利用一光源，自管道的径向一侧并通过第一透明窗口向管道中发射光线。
可利用上述安装连接在半导体洁净管道1径向一侧的光源2，例如半导体激光器2，通过第一透明窗口3向管道1中发射激光光线。激光的波长可为500nm～700nm；实验中选用波长为660nm的半导体激光器2作为光源，以向管道1中发射波长为660nm的激光。
步骤s02：利用一光电探测模块，自管道的径向另一侧并通过第二透明窗口检测由第一透明窗口进入管道并穿过管道中气体后的透射光线的光强。
可利用安装在半导体洁净管道1径向另一侧的光强吸收模块，例如光强吸收器5，来检测由第一透明窗口3进入管道1、穿过管道中气体并由第二透明窗口4通过后的透射光线的激光光强信号。
步骤s03：利用一信号处理模块，对检测到的光强进行信号转换并输出，当气体中有颗粒通过，使穿过颗粒后的透射光线有效光程发生改变时，根据光强值的变化次数及大小，确定管道中经过的颗粒数量和颗粒大小。
可利用与光强吸收器5连接的信号处理模块，例如可以采用相连接的信号转化器和计算机作为信号处理模块，并将信号转化器与光强吸收器5相连接。
这样，就可使由半导体激光器2发出的激光，依次通过第一透明窗口3、洁净管道1、第二透明窗口4、光强吸收器5和信号转化器，形成一个完整的检测光路。光从洁净管道1上的第一透明窗口3入射，当管道1内经过的气体中有颗粒通过这区域，使穿过颗粒后的透射光线的有效光程发生改变时，再从第二透明窗口4出来，就可被光强吸收器5检测到；信号转化器可对光强吸收器5检测的激光光强进行光电信号转换，将光强吸收器5检测到的光强转化为可读的光强信号值，并输出给计算机；计算机再根据光强吸收器5检测到的光强值的变化次数，并可依据模型数据，计算确定出管道1中经过的颗粒数量；同时，还可根据光强吸收器5检测到的光强值的变化大小，计算确定出管道1中经过的颗粒大小。
综上，本发明通过在管道侧壁的相对两侧上分别设置第一透明窗口和第二透明窗口，并利用光源通过第一透明窗口向管道中发射光线，当管道的气体中有颗粒通过该区域时，经过颗粒后的透射光线的有效光程发生改变，从而导致光电探测模块通过第二透明窗口检测到的透射光线的光强发生变化，因而可根据光强的变化次数，确定管道中经过的颗粒数量；同时，可根据光强大小的变化，求出颗粒的大小。本发明解决了现有技术无法对管道中经过颗粒的数量和大小进行精确检测的问题，且具有装置结构简单，成本较低的优点。
以上的仅为本发明的优选实施例，实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。