CN102804354B - 气体分布器的多个气体喷嘴的流动性质的测量 - Google Patents

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Abstract

一种气体喷嘴测量设备，包含：可控气体源，用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨具有气体喷嘴的气体板；以及感应器板，其尺寸覆盖包含该气体板的前表面的至少一部分的区域。该感应器板包含气体流动感应器，这些气体流动感应器被配置在与该气体板的个别气体喷嘴的位置相对应的位置处，使得各个气体流动感应器能够测量流经面对该气体流动感应器的该个别气体喷嘴的气体流的压力、流速、密度或速度，并且产生可指示或显示流经该个别气体喷嘴的该气体流的压力、流速、密度或速度的信号。

Description

气体分布器的多个气体喷嘴的流动性质的测量
背景技术
本发明涉及用以在衬底处理设备中分布气体的气体分布器的气体喷嘴的气体流动特性的测量。
在电子电路与显示器的制造中，半导体、电介质与导体材料被沉积且被图案化在诸如硅晶片、复合半导体晶片或介电板之类的衬底上。这些材料是通过化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)制程、氧化、氮化、离子植入与其它制程来形成。例如，在CVD中，制程气体被引入到腔室内且被热能或RF能量所能量化，以在衬底上沉积膜。在PVD中，使用制程气体来溅射标靶，以在该衬底上沉积标靶材料层。在蚀刻过程中，包含光刻胶或硬质掩膜的图案化掩膜通过平板印刷术被形成在衬底上，并且掩膜特征之间所暴露出的衬底表面的一部分被能量化的制程气体所蚀刻。
在这样的制程中，衬底处理腔室包含具有气体喷头、板与其它结构的气体分布器，其具有多个气体喷嘴以将期望的制程气体引入到腔室中。例如，气体分布器可包含喷头，该喷头包括含有大量孔洞(诸如1000个至9000个孔洞)的面板。在另一版本中，气体板是具有多个圆形间隔的气体喷嘴的环状环，其定位在腔室的侧壁周围，以将气体横向地且从衬底周边周围注射到腔室内。在另一版本中，气体板包含圆形带，该圆形带具有约100个至约500个将气体从衬底周边周围垂直地注射到腔室内的气体喷嘴。在又一版本中，气体板是围绕溅射靶材的圆形环，其具有从靶材周围朝向衬底引入气体的气体喷嘴。
在这些气体板的示范性实施例的任一者中，流经气体喷嘴的气体流的气体压力、流速、密度或速度会影响衬底上正被处理的层的处理均匀性。但是，传统的气体板常常无法在腔室中提供均匀的气体流动分布，以使其横跨正被处理的衬底的表面。例如，特定气体板的气体喷嘴可产生压力、流速或速度在一个气体喷嘴与另一喷嘴之间变化的气体流。应相信，由于这些气体喷嘴的直径或长度的较小差异，被加工成气体板的气体喷嘴可提供这样不同的气体流动特性。例如，这些气体喷嘴可具有不同尺寸的直径，这是因为用来使这些气体喷嘴加工成型的加工工具会在钻凿数百或数千个横跨气体板的上述孔洞的期间渐渐磨损。起初，加工工具可产生具有固定直径的孔洞，但随着加工工具的磨损，经加工的孔洞会具有由钝化工具所产生的较大直径或由本身具有较小直径的磨损加工工具所产生的较小直径。此外，气体喷嘴需要小于2/10密尔的加工公差，其如此严格使得稍微磨损的加工工具无法符合该公差。随着磨损加工工具的切割性质的恶化，该工具也会在气体喷嘴的侧壁中产生表面缺陷(诸如毛边、裂缝等)。
同时已经发展了气体流动测量设备来测量气体板的个别气体喷嘴的气体流动特性，或者甚至四分之一圆周的这些气体喷嘴的平均流动特性。例如，Sun等人所著的、发明名称为“GAS FLOW CONTROL BYDIFFERENTIAL PRESSURE MEASUREMENTS(通过微分压力测量来控制气体流动)”的、共同转让的美国专利申请11/754,244描述了测量个别气体喷嘴的流动性质、或整个四分之一圆周的这些喷嘴的平均气体流动性质的单一测量、或整个气体板的所有喷嘴的单一侧量，在此通过引用将其整体内容包含在本说明书中。所描述的气体流动测量设备使用了微分压力测量装置，其使用Wheatstone电桥电阻装置的气体压力模拟来运作。但是，当这样的测量设备在测量气体板(其具有大量喷嘴，例如至少100个喷嘴或甚至至少300个喷嘴)的每个气体喷嘴的个别气体流动性质时，这样的测量设备的运作是相当缓慢的。这样的设备也无法以同时的、时间有效的方式来轻易地测量大量气体喷嘴的个别性质。
此外，测量气体喷嘴的内表面的表面粗糙度、平滑度或其它质量的传统技术难以实施。喷嘴侧壁表面的表面平滑度或粗糙度会影响在衬底上正被处理的层的性质。例如，具有较粗糙的侧壁的气体喷嘴会造成在面对喷嘴中心部分的衬底部分上沉积稍微较薄的层，以及面对喷嘴周围的较厚的沉积环状物。此外，当使用从具有粗糙或加工不佳的不平坦表面的气体喷嘴中喷出的蚀刻剂气体来蚀刻材料时，面对气体喷嘴中心的衬底部分常常比面对气体喷嘴周围的衬底部分更快地被蚀刻。由于颗粒抹擦效应(grainsmearing effect)或当用以形成气体喷嘴的孔洞的加工工具随着时间渐渐地磨损时，导致一些气体喷嘴比起初被加工的喷嘴具有表面较粗糙的侧壁，气体喷嘴的不平坦性可能发生。但是，以轮廓仪进行的传统表面粗糙度方法(其使探针横跨表面来测量表面粗糙度)很难在不割开小直径的气体喷嘴的情况下于其内部实施，并且也无法常常提供精确的表面粗糙度测量。
鉴于包括这些与其它缺陷的各种理由，并且尽管发展了各种气体喷嘴测量设备和方法，但是需要持续地进一步改善个别气体喷嘴的气体流动性质的测量。
发明内容
一种气体喷嘴测量设备包含：可控气体源，用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨具有气体喷嘴的气体板；以及感应器板，其尺寸覆盖了包含该气体板的前表面的至少一部分的区域。该感应器板包含气体流动感应器，该气体流动感应器被配置在与该气体板的个别气体喷嘴的位置相对应的位置处，使得各个气体流动感应器可测量流经面对该气体流动感应器的该个别气体喷嘴的气体流的压力、流速、密度或速度，并且产生可指示或显示流经该个别气体喷嘴的该气体流的压力、流速、密度或速度的信号。
气体喷嘴测量设备的另一版本包含：可控气体源，用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；以及感应器板，包含压阻式压力感应器，该压阻式压力感应器可以监测来自气体喷嘴的撞击气体流的压力。
气体喷嘴测量设备的另一版本包含：可控气体源，用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；及感应器板，包含衬底，该衬底被涂覆有压力敏感涂料的均匀涂层，该压力敏感涂料的性质可以在来自该气体板的气体喷嘴的气体流的压力施加下发生改变。
气体喷嘴测量设备的另一版本包含：可控气体源，用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；及感应器板，包含透明晶片，该透明晶片具有膜加热器，该膜加热器将待冷却的均匀热输入提供到横跨其面积的不同范围，其中该范围取决于来自气体喷嘴的撞击气体流的流动。
气体喷嘴测量设备的另一版本包含：可控气体源，用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；及感应器板，包含衬底，该衬底具有化学反应性涂层，该化学反应性涂层在来自气体板的气体喷嘴的气体流撞击时发生反应以产生可识别的颜色变化。
气体喷嘴测量设备的另一版本包含：可控气体源，用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；及感应器容器，包含黏稠感应流体，该黏稠感应流体接收从该气体板的该气体喷嘴流出的多个气体流，并且保持该气体流的压力、流速、密度或速度的测量记忆。
气体喷嘴测量设备的另一版本包含：可控气体源，用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；及感应器板，包含多个微管感应器，该微管感应器的每一者可以感应气体流的压力、流速、速度或密度，该微管感应器被配置在与该气体板中的气体喷嘴阵列的个别气体喷嘴的位置相对应的位置处，使得各个微管感应器可测量流经面对该微管感应器的个别气体喷嘴的气体流的压力、流速、密度或速度。
气体喷嘴测量设备的另一版本包含：可控气体源，用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；及感应器板，包含热致变色液晶感应器，该热致变色液晶感应器可以基于气体流的温度来改变反射光的颜色，使得该感应器板可显示流经面对该感应器板的个别气体喷嘴的气体流的压力、流速、密度或速度。
附图说明
参照以下描述、所附的权利要求书以及附图，可更加了解本发明的这些特征、方面和优点，其中附图示出了本发明的示例。但是，应了解，各个特征可大致上被用在本发明中，而不是仅被用在特定附图中，并且本发明包括这些特征的任何组合，其中：
图1A是气体分布器与气体喷嘴测量设备的实施例的概要部分剖视图；
图1B是衬底处理腔室的实施例的概要部分剖视图，其中该衬底处理腔室包括气体分布器、衬底与衬底支架；
图2A-2D是不同形状的气体喷嘴的概要剖视图；
图3A是感应器板的概要俯视图，其中该感应器板包含同心圆阵列的气体流动感应器；
图3B是感应器板的概要俯视图，其中该感应器板包含矩形阵列的气体流动感应器；
图3C是三角形感应器板的概要俯视图，其中该三角形感应器板包含具有弯曲周缘的三角形，其中该气体流动感应器被隔开；
图3D是感应器板的概要立体图，其中该感应器板包含纵向带，其中以横跨圆形气体板的前表面的方式来扫瞄该气体流动感应器；
图4A是包含压阻式压力感应器的气体感应器的概要视图，其中该压阻式压力感应器可测量来自气体喷嘴和相关电子组件的撞击气体流的压力；
图4B是压阻式压力感应器的概要视图，其中该压阻式压力感应器包含用以测量横跨感应器的电压改变的四个电阻器与电路，该感应器作为Wheatstone电桥来运作；
图4C是压阻式压力感应器的概要剖视图；
图5A是包含激光多普勒干涉仪的气体喷嘴测量设备的概要框图，其中该激光多普勒干涉仪包括激光、束分光器与声光调制器，以产生干涉条纹；
图5B是包含激光多普勒干涉测量装置的气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该激光多普勒干涉测量装置包括种粒注射器、激光多普勒干涉仪、电光检测器与信号处理器；
图5C是由声光检测器所测量的、由气体流中种粒所散射的相干束的信号强度的图表；
图5D是由声光检测器所测量的、由气体流中种粒所散射的相干束的信号强度的傅立叶变换的图表，其具有指示流的速度分量的尖峰；
图6是气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含多个磁性颗粒、气体分布器、金属板与磁场；
图7A是气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含气体分布器、热感应晶片与温度感应器，以测量热感应晶片上的温度分布；
图7B是气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含气体分布器、热感应晶片与红外线摄像机，以测量热感应晶片上的温度分布；
图8A是气体喷嘴测量设备的部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含热致变色液晶(TLC)板，该热致变色液晶板包含处于高温下的热致变色液晶，使得白光被反射成红光；
图8B是气体喷嘴测量设备的部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含热致变色液晶(TLC)板，该热致变色液晶板包含处于低温下的热致变色液晶，使得白光被反射成蓝光；
图9是气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含气体分布器、其上具有压力敏感涂料的感应器板与将该板的表面予以显像的摄像机，以测量感应器板上的压力分布；
图10A是气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含气体分布器、包含微管感应器的感应器板、信号接收器与信号处理器，以测量来自气体喷嘴的撞击气体流的质流、密度或压力；
图10B是微管感应器的剖视图；
图11是气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含气体分布器、具有膜加热器的透明晶片、电压源与红外线摄像机，以测量透明晶片上的温度分布；
图12是气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含具有和原子化或液体化学物混合的气体流的气体分布器、包含化学反应性涂层的感应器板与摄像机，以测量在化学反应性涂层中所产生的图案；
图13是气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含气体分布器、其上具有伸张极化膜的感应器板与摄像机，以测量由伸张极化膜所产生的图案；
图14A是气体喷嘴测量设备的概要部分剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含气体分布器、其中具有黏稠感应流体的感应器容器与摄像机，以测量黏稠感应流体中的凹部和凸部的图案；
图14B是气体喷嘴测量设备的剖视图，其中该气体喷嘴测量设备包含气体分布器、包含黏稠感应流体的感应器容器与摄像机，其中该黏稠感应流体具有凹部和凸部。
具体实施方式
气体喷嘴测量设备20对于测量气体分布器28的气体喷嘴24阵列的个别气体喷嘴22的各自气体流动性质是有用的，如图1A的示范性示例所示。在所示实施例中，气体分布器28包含两个气体板26(即阻隔板34与面板36)，这两者均具有从各个板26的背表面30延伸通过相应板到前表面32的气体喷嘴22。阻隔板34被定位在面板36后方且作为挡板，其中该挡板可部分地阻隔且分散进入的气体流38并界定用来将多种气体混合成混合制程气体的混合腔室，其中该混合制程气体接着通过面板36的各自孔洞组到处理腔室120内，如图1B所示。气体分布器28包含气体板26的组件以及壳体114和用以将气体馈送到衬底处理腔室120的气体入口112。气体分布器28也可包括其它气体板26结构(例如具有气体喷嘴22的锥形物或具有气体喷嘴22的拱形表面)，为了方便起见，在此均被称为气体板26。在所示实施例中，气体板26具有直径为约50至约5000微米或甚至约200至约1300微米(8密尔至50密尔)的气体喷嘴22。尽管参照气体板26的实施例来示出了气体喷嘴测量设备20的运作，但是应理解，气体喷嘴测量设备20可用来测量任何气体分布器28的气体喷嘴孔洞44的气体流动特性。此外，气体喷嘴测量设备20与测量技术可被应用到单个气体板26本身(诸如阻隔板34或面板36)，或被应用来测量阻隔板34与面板36两者或具有气体喷嘴22的其它结构的组合的效果。
气体喷嘴测量设备20的一个优点在于其不局限于测量来自特定形状的气体喷嘴22的气体流动性质。例如，气体喷嘴22可具有延伸通过气体喷嘴的厚度的均匀直径的截面轮廓(诸如正圆柱形)，如图2A所示。在另一版本中，气体喷嘴22可具有横跨孔洞44的长度的直径或形状48会发生改变的截面轮廓，如图2B所示。在另一版本中，气体喷嘴22具有锥形截面轮廓，如图2C所示。在又一实施例中，各个气体喷嘴22包含两个相对且由短圆柱连接的锥形物，如图2D所示。
在气体喷嘴测量期间，气体喷嘴测量设备20例如通过施加横跨气体板26的背表面30的恒定压力或流速，使用可控气体源50来提供该恒定压力或恒定流速的气体流动，以使其横跨气体板26的气体喷嘴22。合适的可控气体源50包含加压气体源52，该加压气体源52被连接到气体压力控制器54，该气体压力控制器54包含气体压力计56与压力控制阀58，如图1A所示。或者，可控气体源50本身也可以是流速控制器(其包含质流控制器62与流动控制阀64)，或气体压力控制器54和流速控制器的组合，如所示实施例中所示。
在一个版本中，可控气体源50被安装在气体管102上，以决定流经管102的气体流速或气体压力，如图1A所示。气体管102具有被连接到加压气体源52的入口以及使气体从气体管102经由其流出的出口。加压气体源52可以是加压气体罐与压力调节器，以控制气体离开气体供应器的压力。在一个版本中，加压气体源52被设定在约50至约150psi的压力下提供诸如氮之类的气体。可控气体源50以所选择的气体压力、流速、密度或速度将气体提供给设备20。
参照图1A，可控气体源50可包括加压气体源52，该加压气体源52被连接到气体流量控制器(其包含流量计和流动控制阀64)或气体压力调节器(其包含气体压力计56和压力控制阀58)或两者。在一个版本中，流量计是质流控制器(MFC)62或体积流量控制器。也可使用气体流量控制回馈回路来控制流经气体管102的气体的流速，其中该气体流量控制回馈回路是通常所称的基于流量控制的质流控制器。流量计上所设定的流速是气体从管出口流出的流速，并且质流计会监控气体流速且响应于所测量的流速来调节内部阀或外部阀以实现大致恒定的气体流速，其中“大致恒定”是指变化小于5％的流速。可控气体源50提供大致恒定的气体流速，即和标准流速的变化相差小于5％的流速。合适的流量计是型号4400、300sccm氮的质流控制器(MFC)62，其是来自日本京都市的STE的MFC。可控气体源50的另一版本是压力控制MFC，诸如来自美国麻萨诸塞州安多弗市的MKS Instruments的、流速为3000sccm的MFC。其它合适的流量计可包括来自美国加州Yuerba Linda的UNIT的MFCs。合适的压力调节器包括可从美国俄亥俄州克里夫兰市的Veriflo(其为Parker HannifinCorporation的分公司)获得的VARIFLOTM压力调节器，或来自美国俄亥俄州Solon的Swagelok的压力调节器。也可在流量计后使用压力显示器来读取施加到设备的气体压力。
在一个实施例中，气体喷嘴测量设备20包含感应器板66，该感应器板66的尺寸覆盖了包括气体板26的前表面32的至少一部分的区域。感应器板66具有气体流量感应器68阵列，其中该气体流量感应器68被配置在与气体板26中的气体喷嘴24阵列的个别气体喷嘴22的位置相对应的位置处。在一个版本中，感应器板66包含气体流动感应器70，该气体流动感应器70被配置在与气体板26的个别气体喷嘴22的位置相对应的位置处，使得各个气体流动感应器70可测量流经个别气体喷嘴22的气体流38的压力、流速、密度或速度，其中个别气体喷嘴22面对气体流动感应器70。因此，各个气体流动感应器70被定位在感应器板26上，以接收来自气体板26的单个气体喷嘴22的气体流38，且产生可指示或显示流经个别气体喷嘴22的气体流38的压力、流速、密度或速度的信号。
在一个版本中，感应器板66的尺寸覆盖了包含气体板26的前表面32的至少一部分的区域，并且具有气体流动感应器70(其被安装在沿气体板26的平面与个别气体喷嘴22的位置相对应的位置处)。例如，感应器板66可具有气体流动感应器68阵列，其中该气体流动感应器68和气体板26的气体喷嘴22之间隔相隔相等的距离且沿着相同的方位。例如，当气体板26包含同心圆阵列的气体喷嘴22时(如图3A所示)，感应器板66也包含被配置成类似同心圆的气体流动感应器阵列。作为示例，当气体板26具有2000个被配置成同心圆的气体喷嘴时，感应器板66也可具有2000个被配置成相同同心圆的气体流动感应器70(其各自与气体板26的气体喷嘴22的一者的位置相对应)，或较少数量且覆盖气体板26的一部分区域的感应器(例如200个感应器，其覆盖气体板26的约1/10区域)。此外，当气体板26包含矩形或正方形阵列的气体喷嘴24时(如图3B所示)，感应器板66包含相应或匹配的矩形或正方形阵列的气体流动感应器68。气体感应器板66的形状和尺寸也可以与被测量的气体板26的形状和尺寸相同。在本示例中，具有5000个气体喷嘴22(其各自具有和相邻气体喷嘴22的中心或中心纵向轴间隔约1至约10mm的中心或中心纵向轴)的气体板26使用具有相应数量且相等间隔的感应器70的感应器板66来测量。
在这些示例中，感应器板66具有和气体板26相同的形状，例如感应器板66可以是和气体板26具有相同直径的圆形板。气体流动感应器70被安装在这样的位置处，其中该位置具有由气体流动感应器70所进行的测量与在测量时间处位于气体流动感应器70上方的特定气体喷嘴22之间的一对一关系。此外，有利地，这样的感应器板66能够在同一时间下同时测量气体板26的所有气体喷嘴22的气体流动特性。
在另一版本中，感应器板66的尺寸小于气体板26并且具有较少数量的感应器70。在一个版本中，这样的感应器板66包含例如约100个至约1000个安装在其上感应器70，并且可用来测量或显示气体板26(其具有超过1000个气体喷嘴22)的一组气体喷嘴22的个别气体流动性质。有利地，这样的感应器板66能够使气体流动感应器70具有大于气体喷嘴22的直径48的直径。这具有实际考虑，因为气体喷嘴22的尺寸常常稍小于可用气体流动感应器70。在运作时，各个气体流动感应器70例如同时测量气体板26上的一组气体喷嘴22的每两个或每四个气体喷嘴22的气体流动性质。在进行了第一组测量或记录了感应器板66上的显示图案后，感应器板66以气体板26的区域的部分距离重新安置，使得各个感应器70现在可以以第二测量顺序来测量或显示另一相邻或交错的气体喷嘴22的气体流动性质。以此方式，感应器板66可渐渐地被标示横跨气体板26的前表面移动，使得最终气体板26上的每个气体喷嘴22的气体流动特性由感应器板66上的气体流动感应器70的一者来测量。
作为一个示例，感应器板66包含与气体板26的四分之一圆周72相对应的形状，例如当气体板26为矩形时，其为较小的矩形。感应器板66也可包含四分之一圆周72，诸如气体板26(其为拱形、圆形或圆状)的锥形区域。正方形感应器板66也可用来覆盖正方形气体板26的区域的一部分，并且以增额来移动，使得一组测量或所记录的显示可决定气体板26的各个气体喷嘴22的性质。在一个版本中，感应器板66的形状可覆盖气体板26的四分之一圆周。例如，三角形感应器板66可以是派(pie)形状，其包含具有弯曲周缘的三角形，其中隔开的感应器70被安装在板66上方，如图3C所示。在本实施例中，三角形感应器板66绕固定轴旋转，使得进行一系列测量(其中感应器板66的各个气体流动感应器70有时会测量气体喷嘴22的一者的性质)。沿固定的角度增额来旋转三角形感应器板66使得能够测量气体板26的所有气体喷嘴22。接着，将生成的测量或显示记录合并成单一气体分布图案，其中该单一气体分布图案提供了气体板26的各个气体喷嘴22的气体流动性质的测量。
在又一版本中，如图3D所示，纵向带感应器板76被机械臂平台78渐渐地移动以横跨气体板26，以在同时进行上方气体喷嘴22的纵向带的测量。纵向带感应器板76被栅式扫瞄以横跨气体板26的表面，其中纵向带感应器板76的纵向与横向移动由机械臂平台78控制，机械臂平台78具有马达且被预程序化而以一系列纵向与横向移动来移动感应器板76，使得在各个测量位置处感应器板76会测量或显示气体板26的上方且面对气体喷嘴22组的气体流动性质。再次，将生成的气体喷嘴测量信号95组合并成与气体板26的各个气体喷嘴22相对应的单一排列测量。
通过监控流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体压力、流速、密度与速度，使用感应器板66上的气体流动感应器70来决定由气体喷嘴22的几何形态、尺寸与喷嘴表面特性所产生的流动特性。各个气体流动感应器70接收流经个别气体喷嘴22的气体流38且产生显示相同或一组气体喷嘴测量信号95(各个信号指示流经面对气体流动感应器70的特定个别气体喷嘴22的气体流的压力、流速、密度或速度)的显示。接着，将气体喷嘴测量显示101或信号95组与特定气体喷嘴22相关联，以识别该特定气体喷嘴的气体流动特性。以此方式，在单个被记录的显示或多个被记录的显示中，或在一个测量或一组测量中，气体流动测量设备的感应器板66可用来决定气体板26的多个气体喷嘴22或甚至所有气体喷嘴22的流动特性。
感应器板66的气体流动感应器70用来测量或显示从个别气体喷嘴22流出的气体流38的气体流动特性，诸如压力或气体流速。气体流动感应器70可以是例如声音式、化学式、电容式、电气式、机电式、液体系、磁式、机械式、压电式、电阻式、热式、震动系和其它类型的感应器。现在将描述这样的气体流动感应器的特定示范性示例以解释本发明；但是，应了解，本发明的范畴不局限于这些示范性实施例，并且可包括本领域技术人员所公知的其它类型的气体流动感应器70。
在一个实施例中，气体流动感应器70包含电气式感应器，诸如压电式感应器。在一个示例中，电气式感应器包含例如压阻式压力感应器80。在一个版本中，压阻式压力感应器80可以检测来自气体喷嘴22的撞击气体流38的压力，如图4A所示。图4B中示出了示范性压阻式压力感应器80，该示范性压阻式压力感应器80包含其上形成有多个电阻器82的硅构件。硅构件的形状可以是矩形硅薄膜84(如图所示)或束(未示出)，并且由位于该构件的相对端下方的相对支架86来支撑，如图4C所示。在从围绕相对支架86的气体喷嘴22流出的气体流38所施加的力量下，硅薄膜84会弯曲且变形，如图4A所示。相对支架86被接合到通常由玻璃或硅制成的板88。当硅薄膜84发生弯曲时，其会在电阻器82中引发应变，使电阻器82发生变形且因而改变其电阻值。所以，一个或多个电阻器82的阻性路径会被加长且被窄化，从而增加其阻值；而其它电阻器82的阻性路径会被缩短且被加宽，从而减少其阻值。流经薄膜84上的电阻器82的电流改变了与电阻器82的所改变阻值相对应的量，以产生气体喷嘴测量信号95(其包含与撞击气体流38的压力相对应的电压90的改变)，如图4A所示。
所示出的压阻式压力感应器80的版本具有四个电阻器82，包括各自具有阻值R1和R2的上与下电阻器82，其大致上彼此对齐使得其各自阻性会随着硅薄膜84的弯曲而增加。各自具有阻值R3和R4的左与右电阻器82也大致上彼此对齐，使得其阻性会在硅薄膜84的弯曲下减少。当连接到电压90且被配置成Wheatstone电桥构造时(如图4B所示)，电阻器82的阻值的改变会产生输出电压Vout，该输出电压Vout由阻值R1/R3与R4/R2的比值的差异来给定。压阻式压力感应器80被校正，使得在硅薄膜84发生零偏斜时，比值相等，其导致Vout＝0。在应变下，R1增加且R3减少，使得比值R1/R3上升；而R2增加且R4减少，使得比值R4/R2下降。这些比值的差异导致输出电压Vout，其中输出电压Vout可被转换成气体喷嘴测量信号95以测量流经气体板26的特定气体喷嘴22的气体流38的气体压力。合适的压阻式压力感应器80包含由美国犹他州South Jordan的Merit Sensor制造的SMD系列感应器。这样的压阻式压力感应器80在约-40℃至约150℃的温度范围下运作。响应于从气体喷嘴22流出的气体流38所施加的、约34.5kPa至约3447kPa的压力，这些压阻式压力感应器80也提供了约4000欧姆至约6000欧姆的阻抗的改变。
如图1A所示，信号处理器92可用来以表格或图形的形式标示、评估、产生且显示正在由感应器板66测量的流经气体板26的各个气体喷嘴22的气体流38的被测量压力、流速、密度或速度的视觉显示信号或一组气体流动测量信号。信号处理器92包含电路，该电路包括适于运作气体喷嘴测量设备20、周边数据输入和输出装置、与其它相关部件的集成电路。总体而言，信号处理器92适于接收数据输入、执行算法、产生有用的输出信号、检测来自检测器和其它腔室部件的数据信号、以及监控或控制气体喷嘴测量设备20。在另一示例中，信号处理器92可包含计算机，该计算机包含：(i)中央处理单元(CPU)(例如来自INTEL或AMD公司的传统微处理器)，其被耦接到内存，其中该内存包括可移除储存媒介(例如CD或软盘机)与/或非可移除储存媒介(例如硬盘机或ROM以及RAM)；(ii)特殊应用集成电路(ASICs)，其被设计且被预程序化以用于特定任务，诸如从气体喷嘴测量设备20的部件中取回数据和其它信息、或运作特定部件；及(iii)接口板，其用于特殊的信号处理任务，包含例如模拟和数字输入和输出板、通信接口板与马达控制器板。控制器接口板可以例如处理来自多个气体流动感应器70的测量信号以及将相应的数据信号提供到CPU。计算机也具有支持电路，该支持电路包括例如共处理器、频率电路、快取、功率供应器及与CPU连通的其它公知部件。RAM可用来储存一个或多个计算机程序或码指令组，用以运作气体喷嘴测量设备20以实现制程。也可在操作者与信号处理器92之间提供使用者接口，该使用者接口可以例如经由传统显示器和数据输入装置(诸如键盘或光笔)。为了选择特定的屏幕或功能，操作者使用数据输入装置来输入选择，并且在显示器上可浏览该选择。当信号处理器92的示范性实施例被描述成单个计算机时，应理解，信号处理器92可以是一组不同的微处理器且其各自包含可程序化集成电路以将期望的码指令组嵌设在电路中。
在一个实施例中，信号处理器92包含计算机程序，该计算机程序可由计算机或微处理器组所读取且可被储存在内存中(例如，非可移除储存媒介上或可移除储存媒介上)。计算机程序可以是单个程序代码组或一组在不同微处理器上运作的不同程序代码。程序包含码指令组，该码指令组通常被储存在储存媒介中，并且当由CPU执行时其会被呼叫以暂时储存在RAM中。计算机程序大致上包含测量和控制软件(其包含具有运作气体喷嘴测量设备20和其部件的指令的程序代码)和制程监控软件(其用来监控正在设备中执行的气体流动制程)、安全***软件、与其它控制软件。计算机程序能够以任何传统程序化语言来撰写，诸如汇编语言、C++、Pascal或Fortran。合适的程序代码通过传统的文字编辑器被输入成单个档案或多个档案，且被储存或被嵌入在计算机可使用媒介的内存中。如果输入的码文字是高级语言，则码会被编译，并且生成的编译器码会接着连结到预编译数据库例程的目标码。为了执行被连结、被编译的目标码，使用者会呼叫目标码，使得CPU能够读取且执行该码以实施程序中指定的任务。
在一个版本中，信号处理器92包含电子组件和程序代码，其作为标示感应器98来运作，标示感应器98决定各个气体流动感应器70相对于各个气体喷嘴22的位置且产生多个气体喷嘴位置标示信号96，各个气体喷嘴位置标示信号96识别用来测量特定气体喷嘴22的特定气体流动感应器70。标示感应器98可以是可程序化微处理器，其被连接到支撑该感应器板66的机械臂平台78。机械臂平台78包含马达与合适的齿轮组件，以沿与气体板26的平面平行的平面的、X和Y坐标来驱动平台增额距离。标示感应器98和机械臂平台78被程序化，藉以以增额空间距离来移动感应器板66使其横跨气体板26的表面，使得感应器板66的各个气体流动感应器70可以测量气体板26的气体喷嘴22的气体流动性质。在测量的时候，标示感应器98会保留气体板26的各个气体流动感应器70的X、Y坐标信息表，以及气体板26的各个气体喷嘴22的相应X、Y坐标信息。当被要求时，标示感应器98会将由特定气体感应器所进行的气体喷嘴测量以及各个气体喷嘴22(测量是从其中获得)的相关气体喷嘴位置标示信号96传送到信号处理器92。
信号处理器92也包括信号接收器100，用以接收来自显示图像或作为不同电气信号的多个气体喷嘴测量信号95以及相应的气体喷嘴位置标示信号96，并且使各个气体喷嘴测量信号95与气体喷嘴位置标示信号96相关联。接着，信号接收器100会处理或评估气体喷嘴测量信号95，并且会输出显示流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体压力、流速、密度或速度的数据。信号接收器100也可使用各个气体喷嘴22的气体喷嘴测量信号95和气体喷嘴位置标示信号96，来产生该数据的测量表或将其显示在流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体压力、流速或速度的图形显示中。
在使用特定感应器板66来执行气体喷嘴测量顺序之前，首先使用校正测试来校正感应器板66上的气体流动感应器70，其中该校正测试将具有预定流量、压力、密度或速度的气体的气体流38注射到气体流动感应器70的感应表面。此外，可通过将具有设定压力、流速、密度或速度的气体流38施加到气体流动感应器70的感应表面来校正气体流动感应器70。一旦被校正了，则经校正的感应器70可用来显示或测量气体板26的性质。
在运作时，可控气体源50用来将恒定流速的气体、恒定压力的气体提供到气体喷嘴测量设备20的气体管102的入口。在一个版本中，压力调节器被设定为在例如约10至约10000kPa或甚至约30kPa至约3000kPa的恒定压力下提供气体。为了测量约1000个气体喷嘴22(其各具有100微来的最小直径)的流动性质，流量计可被设定为提供约10至约1000sccm的流速。但是，当测量了更多数量的喷嘴时，所设定的气体流速或气体压力大得多，例如对于3000个气体喷嘴而言，流速可被设定为约10slm至约1000slm的水平。
在各个测量顺序的开始时，感应器板66上的气体感应器70会被校正与/或被归零。恒定流速或恒定压力下的气体被供应到壳体114的入口112，其中壳体114将气体板26固定在适当的位置处并且也提供了围绕气体板26边缘的密封。感应器板66由机械臂平台(或手动地)来定位，以覆盖气体板26的前表面32的至少一部分，感应器板66包含气体流动感应器68阵列，该气体流动感应器68阵列被配置在与气体板26中的气体喷嘴24阵列的个别气体喷嘴的位置相对应的位置处。被提供到壳体114的气体流经气体板26的气体喷嘴22以形成多个气体流，该些气体流被引入到感应器板66上的多个气体流动感应器70中，如图1A所示。各个气体流动感应器70或气体感应器68阵列显示或测量并且产生可以指示从单一喷嘴22流出的撞击气体流38的压力、流速、密度或速度的电气或其它信号，从而使多个气体流动感应器70能同时测量来自多个等效气体喷嘴22的撞击气体流38的气体流动特性。气体流动感应器70会产生可指示多个气体喷嘴测量信号95的显示，各个气体喷嘴测量信号95可以指示流经面对气体流动感应器70的个别气体喷嘴22的气体流38的压力、流速、密度或速度。
当使用信号接收器100时，信号处理器92的信号接收器100接收气体喷嘴测量该组信号95。信号处理器92的标示感应器98会决定各个气体流动感应器70相对于各个气体喷嘴22的位置，并且产生多个气体喷嘴位置标示信号96的显示，各个气体喷嘴位置标示信号96识别来自特定气体流动感应器(其用来测量特定气体喷嘴22的气体流动或压力性质)的视觉或电气信号。信号接收器100也接收用于各个气体喷嘴22的气体喷嘴位置标示信号96，并且接着使该显示或气体喷嘴位置标示信号96与气体喷嘴测量信号95相关联，使得该显示上的各个点或各个气体喷嘴测量信号95与气体板26的特定气体喷嘴22相关联。然后，使用各个气体喷嘴22的气体喷嘴测量信号95和气体喷嘴位置标示信号96，诸如打印本、CRT或平面面板屏幕之类显示器可用来显示流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体压力、流速、密度或速度。
气体喷嘴22的被测量压力、流速、密度或速度特性的被记录或视觉显示101或该组信号95也可指示气体喷嘴22的其它性质。例如，发明人进一步发现，气体喷嘴22的内部侧壁118表面的表面粗糙度会影响流经气体喷嘴22的孔洞44的气体的压力和流速(例如，如图2A-D所示)。当制造气体板26时，用来形成气体喷嘴22的孔洞44的加工工具会随着时间渐渐地磨损，这导致一些气体喷嘴22的侧壁118相较于由新工具来初始加工的喷嘴22而具有较粗糙的表面和较多的缺陷。当所产生的气体板26用在含有衬底122的衬底处理腔室120中(如图1B所示)时，这会影响所获取的处理结果。例如，当在CVD制程中使用包含一些具有粗糙表面的气体喷嘴的气体板26时，具有较粗糙侧壁118的气体喷嘴22会造成稍微较薄的层沉积在面对这样气体喷嘴22的中心部分的衬底122部分上，以及较厚沉积环状物沉积在面对同气体喷嘴22的周围的衬底122部分上。此外，当使用从具有粗糙或加工不佳的不平坦表面的气体喷嘴22流出的蚀刻剂气体从衬底122蚀刻材料时，面对喷嘴22的中心的衬底122部分比面对气体喷嘴22的周围的衬底122部分会被更快地蚀刻。应相信，由于围绕“较粗糙”气体喷嘴22的中心部分的气体速度比沿着喷嘴22的周围侧壁118的气体速度更快(其依次因邻接粗糙侧壁118的非层流的气体分子而起，相较于气体喷嘴22的中心处的层流气体而言)，所以会产生这些结果。
因此，除了气体喷嘴22的直径48以外，气体喷嘴22的侧壁118表面的表面平滑度或粗糙度也会影响正在衬底122上被处理的层的性质。但是，用以测量表面的表面粗糙度的传统技术在气体喷嘴22的孔洞44内的表面上难以实施。例如，传统表面粗糙度方法可以使用轮廓仪来进行，其中轮廓仪使探针横跨表面来测量其表面粗糙度。但是，难以在不切割或开启气体喷嘴22的情况下用该探针存取喷嘴22的内部；此外，喷嘴22的距离相当短且无法进行精确的表面粗糙度测量轮廓。
本气体测量技术对于这样的应用是有用的，即视觉地显示给操作者、记录显示、或非破坏性地提供气体喷嘴22的内部表面特性的一组测量、及允许同时显示或测量大量气体喷嘴22的性质。显示或测量在本质上可以是定性的或定量的，并且也可通过以下步骤来进行：以恒定流量或压力的供应气体来校正一组气体喷嘴22；以及使这些气体喷嘴22的表面性质与流经这些气体喷嘴22且流到气体流动感应器70及感应器板66上的气体流38的经测量气体压力、流速、密度或速度相关联。然后，将此组经校正的气体喷嘴22所生成的气体压力和流动特性与实际生产气体喷嘴22所进行的显示或测量互相比较，以导出或评估生产气体喷嘴22的表面特性。
发明人进一步发现，由于构成气体喷嘴22的内部侧壁118表面的材料的可塑变形与颗粒抹擦(smearing)，所以仍然产生了另一问题。例如，当气体板26由金属材料制成时，由于用来在这些金属部件中钻凿孔洞的机械工具钻头所施加的横跨颗粒的高剪应力，金属材料会发生可塑变形。取决于钻凿工具钻头的磨损程度，气体喷嘴22的表面处的不同剪应力会造成被抹擦表面颗粒的变形量的结构变化，其进一步导致气体喷嘴22的内部侧壁118表面的平滑度发生变化。
可通过选择机械工具将钻凿的特定材料的旋转切割速度予以最佳化的RPM范围来减少颗粒抹擦问题。选择正确的钻凿钻头的RPM速度可以减少表面颗粒的抹擦量。被选择或理想的RPM范围取决于构成气体板26的材料的性质。例如，可使用在大于50000rpm的RPM或甚至约60000至约80000rpm的RPM下运作的钻凿工具钻头来钻凿进入诸如不锈钢之类的金属，以在气体喷嘴22中制造平滑的侧壁118表面。在这些旋转速度下，钻凿工具钻头可产生横跨气体喷嘴22的侧壁118的平滑表面和较少的抹擦。但是，传统的加工方法(诸如Robodrill)使用25000rpm范围内的RPM，这导致了气体喷嘴22的粗糙内部表面、过度抹擦、以及气体喷嘴22到另一气体喷嘴的表面性质的更多变化。因此，选择正确的钻凿钻头RPM速度可减少表面颗粒的抹擦量。气体流动测量设备20可用来使用以钻凿特定气体喷嘴22的RPM速度与流经气体喷嘴22的气体的流动性质相关联。例如，可以利用合适的校正气体喷嘴22使钻凿钻头的RPM速度与流经气体喷嘴22且由感应器板66上的气体流动感应器70所测量的气体流38的气体压力、流速、密度或度相关联。
此外，可建立合适的钻凿钻头移动图案以绕特定气体板26来移动钻凿工具钻头，使得当钻头磨损时，其能够用来钻凿相对于其它气体喷嘴22而言较不重要的气体喷嘴22，这由理想的实验所决定的气体板26轮廓来决定。此外，工具钻头也可绕圈移动，以良好地利用工具钻头尖端的磨损和裂破对气体喷嘴22的尺寸的效应。此外，可使用由气体流动测量设备20所进行的被记录显示或测量，以使钻凿钻头移动图案与流经使用特定钻凿钻头移动图案来钻凿的气体喷嘴22的流动性质相关联。此外，可使用横跨不同气体板26的所有气体喷嘴22的气体压力、流速、密度或速度分布的实验结果来选择最佳的钻凿工具钻头移动图案。
在又一方法中，气体喷嘴测量设备20用来测量由理想或绝好的气体板26所提供的理想或“绝好(golden)”的气体流动分布图案。接着，将绝好图案与用于生产气体板26所获得的测试图案相比较，以识别具有类似图案的气体板26与这些气体板26上的气体喷嘴22的类似形状、尺寸或内部表面特性。在一个版本中，理想的气体板26通过以不同的气体板26来处理衬底122，并且选择可提供横跨测试衬底122的最佳处理图案的记录显示或此组测量的特定气体板26，来被实验地选择。可通过测量在衬底122上正被处理的层的性质，使用反射的、厚度、椭偏的、或表面阻性性质和其它，由该层(其可以被沉积或被蚀刻的层)的性质来决定横跨测试衬底122的最佳处理图案。接着，在气体喷嘴测量设备20中测试理想气体板26，并且将用于理想气体板26的气体流动图案作为绝好图案。当接着测试生产气体板26时，将由生产气体板26所产生的测试图案与绝好图案相比较，并且选择可提供大致上类似图案(例如图案差异小于±5％)的气体板26，而其它气体板则用于其它制程应用。
上述技术也可用来将多个被测量的气体板26分类成不同的公差类别。例如，可用于气体板的公差也可在一种类型的衬底制程与另一类型的制程之间变化。例如，在一个实施例中，由使用了生产气体板26的化学气相沉积(CVD)制程所沉积的层的厚度优选应该在横跨测试衬底122时其变化小于±3％。这样的CVD制程需要气体板26上所有气体喷嘴22具有严格公差的气体板26。但是，在不同的CVD制程中，此变化可以是±5％的三个标准差σ，对于气体喷嘴22而言，其是低公差。因此，特定的生产气体板26可能适合用于第二CVD制程，但不适合用于第一CVD制程。通过用于气体板26的气体喷嘴22的测试图案(由气体喷嘴测量设备20来测量)来选择用于各个CVD制程的合适气体板26。作为另一示例，气体板的预定公差水平可用于特定的气体沉积或蚀刻制程。例如，使用硅烷来沉积二氧化硅的制程对于气体板26中的气体喷嘴22(其用来在处理腔室120中分布硅烷)的尺寸和表面性质是高度敏感的。因此，所选择的用于这样的二氧化硅/硅烷沉积制程的气体板26应该具有严格公差的气体喷嘴22。
应进一步注意，由气体板26所产生的理想气体流动图案不会总是横跨气体板26的平滑或平坦分布。例如，在特定的蚀刻制程中，可能期望在气体板26的中心区域处具有稍大孔洞44的气体喷嘴22，而在气体板26的周边边缘处具有稍小孔洞44的气体喷嘴22。在这样的示例中，在实际的蚀刻制程中，衬底支架123的周边边缘处比支架123的中心部分处更热，并且因此期望在气体板26的周边边缘比在中心部分具有更低的从气体喷嘴22流出的气体流速。
由气体喷嘴测量设备20所显示或测量的气体板26的气体流动图案仍具有其它应用。例如，在对特定气体板26进行气体喷嘴显示记录或测量之后，气体板26中的被选择气体喷嘴22可被再钻凿，而气体板26依然位于喷嘴钻凿机器的固定件上，以调整这些被选择气体喷嘴22的尺寸(或表面性质)。此外，可通过将中空圆柱形插件***到这些气体喷嘴22内来使太大的气体喷嘴22变得更小。
气体喷嘴测量设备20的替代性实施例也可用来测量气体板26的气体喷嘴22的气体流动特性的图案。在另一版本中，气体喷嘴测量设备20包含激光多普勒干涉测量设备128，激光多普勒干涉测量设备128包含种粒注射器130、激光多普勒干涉仪132、多个电光检测器134与信号处理器92，如图5A及5B所示。在该版本中，种粒注射器130会将种粒138分散到流经气体板26的背表面的气体流内。种粒注射器130可以是例如流体化床浮质产生器或原子化器。种粒138被选择以具有适当的质量和尺寸，使得能被承载到在局部气体流动速度的流内，从而使种粒138速度的测量与局部气体流动速度的测量等效。种粒138也足以能够反射入射到这些种粒上的激光束140。种粒138会随着局部气体流动速度(其快到足以进行种粒138速度变化的测量，其中种粒速度的变化的测量与局部气体流动速度的变化的测量等效)而改变，以提供流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力的显示或测量。种粒注射器130可包含种粒源138，该种粒源138包含例如氧化铝颗粒、氧化钛颗粒、聚苯乙烯球、金属涂覆的玻璃球、中空玻璃球、或金属涂覆的中空玻璃球。在一个示例中，种粒138的尺寸为约1微米至约100微米。
激光多普勒干涉仪132会用相干光的多个激光束140来照射流经气体板26的气体喷嘴22的气体流38，以在被照射区域中产生干涉条纹133，如图5A-B所示。在一个或多个频率下提供激光束140，使得该束在被照射区域中彼此干涉而产生干涉条纹133(其作为流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力的显示)。一些束140是通过例如束分光器142或声光调制器(AOM)144从一个或多个单一激光源来产生。该束140的频率通过AOM 144的使用偏移了固定的已知频率。该束140照射来自气体喷嘴22的气体流38，使得种粒138被承载在气体流38中，以散射光并由此呈现频率的多普勒偏移(其与气体流38中的种粒138的速度的分量的大小相对应)。
多个电光检测器134作为气体感应器70来运作，以检测强度(其为来自被激光多普勒干涉仪132照射的气体流38的散射光的时间的函数)并产生与散射光的测量强度相对应的多个气体喷嘴测量信号95，以提供流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力的显示或一组测量。电光检测器134被选择以具有大于气体流38中的种粒138的多普勒频率偏移的带宽。电光检测器134可以是例如连接到放大器与过滤器的一个或多个光电二极管，而其具有到信号处理器92的输出引线。
如上所述，信号处理器92被连接到电光检测器134且接收来自电光检测器134的多个气体喷嘴测量信号95，各气体喷嘴测量信号95将强度表示成从气体板26的气体喷嘴22流出的气体流38的散射光的时间函数。信号处理器92也可决定各个电光检测器134相对于各个气体喷嘴22的位置且产生多个气体喷嘴位置标示信号96，各个气体喷嘴位置标示信号96识别用来测量特定气体喷嘴的特定电光检测器134。信号处理器92还使多个气体喷嘴测量信号95和多个气体喷嘴位置标示信号96相关联，并输出可显示流经各个气体喷嘴22的气体流的气体压力、流速、密度或速度的数据。例如，信号处理器92可对电光检测器134所接收的气体喷嘴测量信号95执行傅立叶变换，其尖峰与种粒138速度的分量相对应，如图5C-D所示。信号处理器92也会接收且产生用来控制种粒注射器130、激光多普勒干涉仪132、电光检测器134与用来控制被测量气体板26的移动的任何机械臂平台78的任何一者或多者的信号。例如，信号处理器92可产生种粒注射器130信号，以控制被注射到流经气体板26的背表面30的气体流内的种粒138的注射时间、持续时段与体积。信号处理器92也可控制激光136或激光束140，以设定由激光多普勒干涉仪132所照射的气体流38的强度与气体流38位置、以及任何AOM 144的频率和功率。信号处理器92可包括用以控制这些装置的每一者的多个电子接口以及被程序化到这些电子接口内的适当程序代码。
在运作时，激光多普勒干涉测量设备128测量被承载在流经气体板26的气体喷嘴22的气体流38中的微米尺寸种粒138的速度，以便测量流经气体板26的气体喷嘴22的气体流38的速度。来自移动种粒138的散射光呈现与种粒138速度沿着激光束140方向的分量成正比的频率的偏移。频率的偏移(所谓的多普勒偏移)通过利用一部分原始照射激光束140干涉散射光来检测。这可通过对照射激光束140予以分光，并且使分光束组分直接抵达电光检测器134或以与照射束140不同的角度抵达气体流38的被照射部分来实现。这两束图案的干涉会产生一系列的明带与暗带(所谓的干涉条纹)，其以与多普勒偏移成正比的速度来横跨电光检测器134移动。落在电光检测器上的光的强度被绘制成时间的函数，以决定气体流38中通过激光束140的种粒的速度分量。在一个方法中，这可通过对电光检测器134所产生的强度信号进行傅立叶变换且找出频率空间中的尖峰(其与种粒138的速度分量的大小相对应)来实现，以提供流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力的显示。
在另一运作版本中，分光激光束140通过布拉格元(Bragg cell)或声光调制器(AOM)144，以将固定已知的频率偏移引入到激光束140中。该偏移使频率空间中的零速度尖峰移开零频率偏移，以使能够气体流38中的种粒138的大小和方向两者。此技术可能够更好的解析靠近零的速度，这是因为此处比零频率处具有更大的信噪比。
在又一版本中，测量气体流38中的种粒138的速度的所有三个分量。在该版本中，通过多个激光束136以不同的角度来照射气体流38，其中该角度被选择以使得能够管理行进在气体流38中的种粒138的所有三个速度分量。电光检测器134接收散射光且将对这些信号进行解析，以提供流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力的显示。在该版本中，激光136通常被频率偏移，使得可通过简单过滤器的使用来解析该信号。激光136的频率偏移是使用布拉格元或AOM 144来达成，其中当不同的束140以不同角度从单一激光136曝光时，布拉格元或AOM 144也可以产生各个频率偏移的信号。以此方式，单个激光136可与AOM 144共同使用，以产生用于三分量速度测量(其具有各个必要频率偏移信号)的各个必要束140，使得生成的信号可被单个检测器134所收集且解析。
在又一方法中，气体喷嘴测量设备20包含种粒注射器130，以均匀地注射磁性颗粒146(如图6所示)使其横跨气体板26的背表面30且进入到气体流内。磁性颗粒146的个别流会流经气体板26的各个气体喷嘴22。在该版本中，感应器板66包含金属板148，金属板148被放置为与气体板26的前表面毗邻或与气体板26的前表面相隔固定的间隔，以接收磁性颗粒146。磁性颗粒146流经各个气体喷嘴22且撞击在感应器板66上，以形成黏附到感应器板66的磁性颗粒146的分布(其可反映出各个气体喷嘴22的气体流动特性)。感应器板66能够移除黏附在其上的颗粒146并对其进行分析，以决定被测试气体板26的各个气体喷嘴22的气体流动或压力分布。板26上的磁性颗粒分布可以例如包括面对各个气体喷嘴22的磁性颗粒146圆，该圆具有与气体喷嘴22的直径48相关的直径，且在一些实例中，该圆的尺寸与气体喷嘴22的尺寸大约相同。磁性颗粒分布可根据面对各个气体喷嘴22的金属颗粒146的形状和厚度来指示来自气体喷嘴22的气体流是否是最佳的或小于最佳的。例如，包含小和大的磁性颗粒146圆的磁性颗粒分布可分别指示具有较小和较大孔洞44的气体喷嘴22，具有较平滑或较粗糙表面的气体喷嘴22，或具有可变表面流动特性的气体喷嘴22的分布。也可使用电气产生的磁场150来控制撞击在感应器板66上的磁性颗粒146的分布，以提供流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力的显示。感应器板66也可以是由电磁铁或永久磁铁施加功率的磁铁。
在另一实施例中，气体喷嘴测量设备20包含感应器板66，感应器板66是热感应晶片152。热感应晶片152将撞击在热感应晶片152上的气体流38的压力、流速、密度或速度转换成热信息(诸如温度分布)。例如，气体喷嘴测量设备20可包含加热器，以在测量前将热感应晶片152均匀地预热到约30℃至约100℃的温度。将具有受控温度的气体供应到气体分布面板36，并且从喷嘴22流动的气体会冲击经加热的热感应晶片152且从其传递热。可使用连接到热感应晶片152的温度感应器153或通过光学地测量横跨晶片表面的红外线光谱，来绘制热感应晶片152的温度轮廓。例如，可使用红外线摄像机154来捕获横跨热感应晶片152所产生的热红外线图案，如图7A-B所示。接着，信号处理器92会分析所绘制的温度轮廓或所捕获的温度分布的图像，并且使温度变化与流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力相关联。
在又一实施例中，气体喷嘴测量设备20包含感应器板66，该感应器板66包含一个或多个热致变色液晶(TLC)板156，如图8A-B所示。各个TLC板156包含热致变色液晶158，该热致变色液晶158可以基于热致变色液晶的温度来改变反射光的颜色。由于液晶层163之间的间隔161的差异，热致变色液晶158会在不同温度下选择性地反射不同波长的光(从红光159到蓝光155)。因此，当暴露于白光157的热致变色液晶158改变温度时，它会改变颜色，以提供流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力的显示。热致变色液晶158可包含位于悬浮质中的被封装液晶(其中液晶材料被包含在通常测量为5-10微米的小球体内)或未封装液晶材料(其中液晶材料处于其自然形态)。特定的热致变色液晶组分只会在一定温度范围(所谓的温度带宽)中呈现颜色改变。当在白光157中观察时，热致变色液晶158会在其温度带宽中从红色改变到蓝色，并且在不位于温度带宽内的温度下是黑色。热致变色液晶158的温度带宽的范围可从约0.1℃到约30℃。TLC板156可包含多个具有不同温度带宽的热致变色液晶158的混合物，这使得混合物中的有效温度感应范围能够超过单一热致变色液晶158的温度带宽。摄像机会捕获TLC板156的颜色图案的图像，其中该图像与温度分布相对应。接着，信号处理器92会分析所捕获的颜色图案的图像且使温度变化与流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力相关联。
在另一实施例中，气体喷嘴测量设备20包含感应器板66，感应器板66包含衬底，该衬底被涂覆有压力敏感涂料的均匀涂层160，如图9所示。压力敏感涂料160会产生图像显示，以显示在来自气体板26的气体喷嘴22的气体流38的压力施加下的涂料性质的改变。例如，压力敏感涂料160可呈现显示，其中与气体喷嘴22位置相对应的显示上的点的颜色会作为从特定气体喷嘴22流出的气体流38的撞击气体流速或压力的函数而发生改变。压力敏感涂料160一般由位于特殊黏结剂中的冷光分子构成，其中该特殊黏结剂对于氧是可渗透的。诸如Unicoat和UniFTB的压力敏感涂料可从美国俄亥俄州Dayton的Scientific Solutions，Inc.获得。期望使用易于以均匀的厚度来施加且不需要施加多次涂覆的压力敏感涂料160。摄像机会获取压力敏感涂料160的图像。接着，信号处理器92会分析所获取的图像且使颜色变化或其它物理性质与流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力相关联。
在又一实施例中，气体流动测量设备的气体流动感应器70包含多个微管感应器162，各微管感应器162可以感应来自气体板26的气体喷嘴22的撞击气体流38的压力、流速、密度或速度。于2003年11月18日授权给Douglas Sparks的美国专利案号US 6,647,778中描述了微管感应器的实施例，在此通过引用将其整体内容包含在本说明书中。示范性微管感应器162包含衬底(诸如硅衬底)，其中一个或多个微管被支撑在该衬底上。这些管可由诸如硅之类的材料、其它半导体材料、石英、陶瓷、金属或复合材料来微加工，并且可由多个所选择的材料层或通过蚀刻衬底来制造。在运作期间，这些管充当导管，其中流体会流经该导管，同时管会发生震动。流体的性质可由震动管的行为来确定；例如，管的扭曲可与流经该管的流体的质量流速相关联，而该管的震动频率可与流体的密度相关联。管162可具有约0.5mm的长度以及约250μm2的截面积，尽管更小和更大的尺寸也是可行的。多个电极164被设置在微管感应器162中，以向微管提供震动频率且感应微管附近的微管的运动(诸如微管的震动频率)或其它运动特性(例如，如图10B所示)。此外，微管感应器162可被构造为测量压力。微管被制造为使得微管的一个壁能够响应于该管内压力的改变而发生弯曲。电极感应器164被配置为与可弯曲壁邻近，以感应可弯曲壁部分的附近。在示范性实施例中，感应器164以电容的方式测量微管的位置或运动。所测量的位置或运动特性可被提供到信号处理器92的信号接收器100，并且被处理以将信号转换成供显示所用的被测量质量流、密度、速度或压力，如图10A所示。
合适的微管感应器162可从美国密执安州Ypsilanti的IntegratedSensing Systems获得。微管感应器162可被设置在感应器板66上，如同图3A-3C的气体流动感应器70构造。例如，微管感应器162的阵列可被设置在感应器板66上，使得这些微管感应器162的间隔与气体喷嘴22的间隔相对应。此外，微管感应器162可被设置成连同多个压力感应器70，来显示或测量沿着离开气体板26的个别气体喷嘴22的气体的压力的气体流速。
在又一实施例中(例如，如图11所示)，气体喷嘴测量设备20包含感应器板66，该感应器板66包含透明晶片166，该透明晶片166具有膜加热器168，该膜加热器168可由电压源90来选择性地供应，以使电压源90将待冷却的均匀热输入提供到横跨其面积的不同范围(该范围取决于撞击气体流38的质量流)。可通过传统的热显像装置(诸如红外线摄像机154)来记录生成的热图像显示以及使用信号处理器92(其使热变化与流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力相关联)来分析信号或图像，以实现从气体板26的多个气体喷嘴22流出的气体流38的生成图案的绘制。
在另一实施例中(例如，如图12所示)，气体喷嘴测量设备20包含感应器板66，该感应器板66包含衬底，该衬底具有化学反应性涂层170，该化学反应性涂层170可因来自气体板26的气体喷嘴22的气体流38撞击时的物理与/或化学反应而发生反应以产生可识别颜色(或其它物理性质)的改变。施加到气体板26的背表面30的气体流与原子化或液体化学物171混合，其中该原子化或液体化学物171可以和衬底上的化学反应性涂层170发生反应。流经气体板26的气体喷嘴22的气体流的性质通过观测衬底上的化学反应性涂层170中所产生的图案(诸如使用摄像机169)来测量，以提供流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力的显示。
在另一实施例中，气体喷嘴测量设备20包含感应器板66，该感应器板66包含伸张极化膜172，如图13所示。撞击气体流38会在伸张极化膜172上产生应力图案的显示，其中该显示可被图像化且被记录(诸如使用摄像机169)并接着与来自气体板26的各个气体喷嘴22相关联。在伸张极化膜172上所生成的图像提供流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速、密度、速度或压力的显示。
在另一实施例中，气体喷嘴测量设备20包含感应器容器174，该感应器容器174包含黏稠感应流体176，如图14A-B所示。感应器容器174可以是诸如开口圆柱形的小容器。黏稠感应流体176被保持在感应器容器174中。在气体板26的气体喷嘴22的气体流动性质的测量期间，黏稠感应流体176的表面会接收从气体板26的气体喷嘴22流出的多个气体流38。通过其黏性的本质，黏稠感应流体176产生可保持来自气体板26的不同气体喷嘴22的多个气体流38的各个气体流的气体压力、流速、密度或速度的测量记忆的显示，以流经通过各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速或压力的显示。在该技术中，利用被施加通过气体喷嘴22的气体的撞击压力或流动，黏稠感应流体176应该具有高到足以维持气体流分布的记忆且低到足以使流体表面变形的黏性。在变形状态下，横跨黏性感应流体176的表面的表面轮廓的变化提供显示，该显示可通过流体176的截面轮廓(其与横跨气体板26的气体喷嘴22的分布相关)的表面处的摄像(诸如使用摄像机169)来测量或记录。当与个别气体喷嘴22相关联时，流体表面上的凸部180和凹部178提供来自气体板26的各个气体喷嘴22的个别气体流38的压力、流速、密度或速度的差异的良好视觉指示。
在又一实施例中，黏稠感应流体176可以是在相当短的时间内即可设定的流体，诸如在小于5分钟或甚至小于1分钟内即可设定的流体。通过“设定”是指黏稠感应流体176会固化成流体黏性高到足以保持其形状且不会在一般重力下变形的形式。在足够高的压力下从气体板26的背表面30提供恒定气体流，并且该恒定气体流会通过气体板26的气体喷嘴22。通过气体喷嘴22且撞击在黏稠感应流体176的表面上的气体流38会产生流体表面中的一系列圆形凹部178和凸部180(其可延伸到流体176的暴露部分的小厚度内)的显示。通过气体喷嘴22的气体压力与流动被维持足够长的时间，以使黏稠感应流体176能够渐渐地设定成表面轮廓图案，该表面轮廓图案反映从气体喷嘴22所产生的横跨气体板26的压力和气体流动分布，以提供流经各个气体喷嘴22的气体流38的气体流速或压力的显示。
如上所述的气体喷嘴测量设备20具有许多应用(其中在此说明一些应用)，并且包括本领域技术人员所公知的其它应用。有利地，气体喷嘴测量设备20可使得能够同时显示或测量气体板26的多个气体喷嘴22，而公知的喷嘴测量装置仅允许单个气体喷嘴22的测量或喷嘴24阵列的平均流动特性。相对而言，本设备20提供了更快地确定气体板26(其具有数千个气体喷嘴22)的气体流动特性的方法。此外，气体喷嘴测量设备20提供了特定气体喷嘴22的流动特性的精确、定性、定量测量，并且甚至提供了流经气体喷嘴22的气体流38的压力、流速、密度或速度的精确测量。
为了理解本发明，上文已经提供了本发明的各种实施例的描述。该描述并不意为是详尽的或将本发明限制为所述的精确形式。例如，可以在气体喷嘴测量设备20中使用气体感应器70的其它实施例。此外，可使本发明与气体流动性质或三个或更多个腔室120相匹配。此外，可以构造多腔室***中的一或多个腔室120以同时处理一个以上的衬底122。因此，鉴于上述启示，各种变更和变化是可行的。

Claims (43)

1.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨具有气体喷嘴的气体板；以及
(b)感应器板，所述感应器板的尺寸覆盖包含所述气体板的前表面的至少一部分的区域，所述感应器板包含气体流动感应器，所述气体流动感应器被配置在与所述气体板的个别气体喷嘴的位置相对应的位置处，使得各个气体流动感应器能够测量流经面对气体流动感应器的个别气体喷嘴的气体流的压力、流速、密度或速度，并且产生可指示或显示流经所述个别气体喷嘴的所述气体流的压力、流速、密度或速度的信号。
2.根据权利要求1所述的气体喷嘴测量设备，其中所述可控气体源包含加压气体源，所述加压气体源被连接到(i)流速控制器，所述流速控制器包含质流控制器与流动控制阀，或被连接到(ii)气体压力控制器，所述气体压力控制器包含气体压力计与压力控制阀。
3.根据权利要求1所述的气体喷嘴测量设备，其中所述气体流动感应器能够测量30kPa至3000kPa的气体压力。
4.根据权利要求1所述的气体喷嘴测量设备，其中所述气体流动感应器包含压阻式压力感应器。
5.根据权利要求4所述的气体喷嘴测量设备，其中所述压阻式压力感应器包含硅薄膜，所述硅薄膜由黏接到板的相对支架来支撑。
6.根据权利要求4所述的气体喷嘴测量设备，其中所述压阻式压力感应器在-40℃至150℃的温度范围内运作。
7.根据权利要求4所述的气体喷嘴测量设备，其中所述压阻式压力感应器响应于从所述气体喷嘴流出的气体流所施加的34.5kPa至3447kPa的压力，提供4000欧姆至6000欧姆的阻抗改变。
8.根据权利要求1所述的气体喷嘴测量设备，其中所述感应器板的各个气体流动感应器产生流经各自气体喷嘴的气体流的被测量压力、流速、密度或速度的视觉显示信号，或一组气体喷嘴测量信号。
9.根据权利要求8所述的气体喷嘴测量设备，还包含信号处理器，所述信号处理器用以：
(i)决定各个气体流动感应器相对于各个气体喷嘴的位置并且产生多个气体喷嘴位置标示信号，各个气体喷嘴位置标示信号识别用来测量特定气体喷嘴的特定气体流动感应器；
(ii)使多个气体喷嘴测量信号与所述多个气体喷嘴位置标示信号相关联；以及
(iii)输出显示流经各个气体喷嘴的所述气体流的所述压力、流速、密度或速度的数据。
10.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；
(b)种粒注射器，所述种粒注射器用以将种粒分散到所述气体流动内；
(c)激光多普勒干涉仪，所述激光多普勒干涉仪用以利用相干光的多个激光束来照射流经所述气体板的所述气体喷嘴的气体流；
(d)多个电光检测器，所述多个电光检测器用以检测强度，其中所述强度为来自被所述激光多普勒干涉仪照射的所述气体流的散射光的时间的函数，并且产生多个气体喷嘴测量信号；以及
(e)信号处理器，所述信号处理器用以：
(i)决定各个电光检测器相对于各个气体喷嘴的位置并且产生多个气体喷嘴位置标示信号，各个气体喷嘴位置标示信号识别用来测量特定气体喷嘴的特定电光检测器；以及
(ii)使所述多个气体喷嘴测量信号与所述多个气体喷嘴位置标示信号相关联，并且输出显示流经各个气体喷嘴的各个气体流的气体压力、流速、密度或速度的数据。
11.根据权利要求10所述的气体喷嘴测量设备，其中所述种粒注射器包含流体化床浮质产生器或原子化器。
12.根据权利要求10所述的气体喷嘴测量设备，其中所述种粒注射器分散尺寸为1微米至100微米的种粒。
13.根据权利要求10所述的气体喷嘴测量设备，包含种粒源，所述种粒源包含氧化铝颗粒、氧化钛颗粒、聚苯乙烯球、金属涂覆的玻璃球、中空玻璃球、或金属涂覆的中空玻璃球。
14.根据权利要求10所述的气体喷嘴测量设备，其中所述激光多普勒干涉仪包含束分光器或声光调制器。
15.根据权利要求10所述的气体喷嘴测量设备，其中各个电光检测器包含大于所述气体流中的所述种粒的多普勒频率偏移的带宽。
16.根据权利要求10所述的气体喷嘴测量设备，其中所述信号处理器对从所述电光检测器接收的所述气体喷嘴测量信号执行傅立叶变换。
17.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；
(b)种粒注射器，所述种粒注射器用以将多个磁性颗粒注射到所述气体流动内；以及
(c)感应器板，所述感应器板包含金属板，所述金属板用以接收来自所述气体板中的所述气体喷嘴的气体流中的所述磁性颗粒。
18.根据权利要求17所述的气体喷嘴测量设备，其中所述感应器板是磁性的。
19.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；以及
(b)感应器板，所述感应器板包含热感应晶片，所述热感应晶片能够将来自所述气体板中的所述气体喷嘴且撞击在所述热感应晶片上的气体流的压力、流速、密度或速度转换成热地图。
20.根据权利要求19所述的气体喷嘴测量设备，包含加热器，所述加热器用以加热所述热感应晶片。
21.根据权利要求19所述的气体喷嘴测量设备，还包含温度感应器，所述温度感应器连接到所述热感应晶片。
22.根据权利要求19所述的气体喷嘴测量设备，还包含红外线摄像机。
23.根据权利要求19所述的气体喷嘴测量设备，还包含信号处理器，所述信号处理器用以分析所绘制的温度轮廓或所捕获的温度分布的图像。
24.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；以及
(b)感应器板，所述感应器板包含衬底，所述衬底被涂覆有压力敏感涂料的均匀涂层，所述压力敏感涂料的性质可以在来自所述气体板的气体喷嘴的气体流的压力施加下改变。
25.根据权利要求24所述的气体喷嘴测量设备，其中所述压力敏感涂料包含冷光分子。
26.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；
(b)感应器板，所述感应器板包含透明晶片，所述透明晶片具有膜加热器，所述膜加热器将待冷却的均匀热输入提供到横跨其面积的不同范围，其中所述范围取决于来自气体喷嘴的撞击气体流的流动；以及
(c)热显像装置，所述热显像装置用以记录流经各个气体喷嘴的各个气体流的气体流速、密度、速度或压力导致的横跨所述晶片的热变化的图像。
27.根据权利要求26所述的气体喷嘴测量设备，其中所述热显像装置包括红外线摄像机。
28.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；以及
(b)感应器板，所述感应器板包含衬底，所述衬底具有化学反应性涂层，所述化学反应性涂层在来自所述气体板的气体喷嘴的气体流撞击时发生反应以产生可识别的颜色改变。
29.根据权利要求28所述的气体喷嘴测量设备，其中所述化学反应性涂层对与所述气体流混合的原子化或液体化学物有化学反应性。
30.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；以及
(b)感应器容器，所述感应器容器包含黏稠感应流体，所述黏稠感应流体接收从所述气体板的所述气体喷嘴流出的多个气体流，并且保持所述气体流的压力、流速、密度或速度的测量记忆。
31.根据权利要求30所述的气体喷嘴测量设备，其中所述感应器容器包含开口圆柱形罐。
32.根据权利要求30所述的气体喷嘴测量设备，其中所述黏稠感应流体包含黏性，利用被施加通过所述气体喷嘴的气体的撞击压力或流动，所述黏性高到足以维持气体流分布的记忆且低到足以使流体表面变形。
33.根据权利要求30所述的气体喷嘴测量设备，其中所述黏稠感应流体设定小于5分钟。
34.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；以及
(b)感应器板，所述感应器板包含多个微管感应器，所述微管感应器的各者能够感应来自所述气体板的气体喷嘴的撞击气体流的压力、流速、密度或速度，所述微管感应器被配置在与所述气体板的个别气体喷嘴的位置相对应的位置处，使得各个微管感应器能够测量流经面对所述微管感应器的个别气体喷嘴的气体流的压力、流速、密度或速度。
35.根据权利要求34所述的气体喷嘴测量设备，其中所述微管感应器是由硅、半导体材料、石英、陶瓷、金属或复合材料来微加工的。
36.根据权利要求34所述的气体喷嘴测量设备，其中所述微管感应器包含电极，所述电极用以向所述微管感应器的微管提供震动频率。
37.根据权利要求34所述的气体喷嘴测量设备，其中所述微管感应器包含壁，所述壁能够响应于所述微管感应器的微管内压力的改变而发生弯曲。
38.根据权利要求37所述的气体喷嘴测量设备，其中所述微管感应器包含电极感应器，所述电极感应器被配置为与所述壁邻近。
39.一种气体喷嘴测量设备，所述气体喷嘴测量设备包含：
(a)可控气体源，所述可控气体源用以提供恒定压力或恒定流速的气体流动，使其横跨气体板的气体喷嘴；以及
(b)感应器板，所述感应器板包含热致变色液晶，所述热致变色液晶能够基于所述热致变色液晶的温度来改变反射光的颜色，使得所述感应器板能够显示流经面对所述感应器板的个别气体喷嘴的气体流的压力、流速、密度或速度。
40.根据权利要求39所述的气体喷嘴测量设备，其中所述热致变色液晶包含被封装液晶。
41.根据权利要求39所述的气体喷嘴测量设备，其中所述热致变色液晶具有从0.1℃到30℃的温度带宽。
42.根据权利要求39所述的气体喷嘴测量设备，其中所述热致变色液晶具有不同温度带宽。
43.根据权利要求39所述的气体喷嘴测量设备，还包含摄像机，所述摄像机用以捕获所述热致变色液晶的颜色图案的图像。
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