TWI839555B - 用於校準針對前驅物輸送的濃度感測器的方法和設備 - Google Patents

Abstract

提供了用於控制前驅物流動的方法和設備。在實施例中，用於控制前驅物流向沉積腔室的方法和設備包括：安瓿，用以輸出前驅物；感測器組件，連通耦合到安瓿；及控制系統，其中控制系統配置成在前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動期間校準感測器組件。

Description

用於校準針對前驅物輸送的濃度感測器的方法和設備

本揭露書的實施例大體上關於用於校準濃度感測器以用於半導體沉積系統中的前驅物輸送並控制化學沉積處理中的前驅物的方法和設備。更具體地，提供了向半導體沉積腔室輸送前驅物的濃度感測器進行工具上的校準驗證和重新校準的方法和設備。

半導體裝置製造包括化學沉積處理以形成具有準確厚度控制的薄層，包括在三維結構上方。這樣的化學沉積處理包括化學氣相沉積（CVD）和原子層沉積（ALD），以及其他處理。

這樣的化學沉積處理可包括從固體源、氣體源或液體源（諸如安瓿）輸送前驅物。例如，前驅物可從安瓿輸送到處理腔室，在處理腔室中，前驅物反應以在基板上形成層或子層。發明人已經觀察到，可能沒有適當地表徵所輸送的前驅物的量，因為隨著時間的流逝，濃度感測器變得不準確和漂移，由於前驅物在感測器內的沉積等原因，從而導致原始的或校準的濃度感測器讀數的漂移。不正確或未校準的濃度感測器，或者偵測或補償感測器漂移的延遲會有問題地導致前驅物基板到基板的輸送變化，從而導致所沉積薄膜的均勻性和可重複性變化。

發明人還觀察到，在不同設備中的兩個或更多個感測器組件之間可能發生有問題的變化。在複數個系統之間需要一致的校準，以便保持在兩個或更多個沉積系統上的牢靠且均勻的沉積。

因此，發明人提供了校準濃度感測器組件以用於前驅物輸送並控制化學沉積處理中的前驅物的改進實施例。

於此提供了用於控制前驅物流向沉積腔室的方法和設備。在一些實施例中，一種控制前驅物流向沉積腔室的方法，包括以下步驟：使前驅物或化學標準品流經感測器組件和氣體輸送系統，氣體輸送系統配置成使前驅物流入沉積腔室中；及基於前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動來校準感測器組件。

在一些實施例中，一種用於控制前驅物流向沉積腔室的設備，包括：安瓿，用以輸出前驅物；感測器組件，連通耦合到安瓿；及控制系統，其中控制系統配置成在前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動期間校準感測器組件。

在一些實施例中，提供了一種在其上儲存有指令的非暫時性計算機可讀儲存介質，當由處理器執行該指令時，指令導致方法被執行，方法包括以下步驟：使前驅物或化學標準品流經感測器組件和氣體輸送系統，氣體輸送系統配置成使前驅物流入沉積腔室中；及基於前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動來校準感測器組件。

下文描述本揭露書的其他和進一步的實施例。

在實施例中，本揭露書關於用於控制前驅物流向沉積腔室的方法和設備，包括：安瓿，用以輸出前驅物；感測器組件，連通耦合到安瓿；及控制系統，其中控制系統配置成在前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動期間或藉由前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動來校準感測器組件。在實施例中，方法和設備配置成測量濃度感測器的隨時間變化的初始準確度和準確度漂移，並且因此將感測器準確度的漂移與半導體處理工具中化學前驅物輸送中的實際漂移解耦。在實施例中，濃度感測器設備的定期重新校準防止了感測器準確度的漂移。此外，在一些實施例中，提供了一種補償濃度感測器的準確度漂移的方法，其允許在半導體處理期間準確地控制化學前驅物的輸送及/或在預防性維護循環之間延長濃度感測器的壽命。在實施例中，本揭露書包括配置成包括使用化學標準品來針對其測量濃度感測器準確度的方法和設備。

於此所述的實施例提供了化學沉積處理（諸如原子層沉積（ALD）處理）中的前驅物的新穎處理和控制。ALD通常涉及順序曝露於兩種或更多種反應物以沉積給定的單層材料。在實施例中，可執行化學沉積處理以沉積任何適當的材料，包括氧化物、氮化物，碳化物，電介質，半導體或金屬。化學沉積處理可能涉及對前驅物流動的控制。

現在參考第1A圖，顯示了根據本揭露書的用於化學沉積的系統100。在實施例中，系統100配置成用於化學沉積。在實施例中，系統100配置成用於使用至少一種前驅物(通常將其作為氣態物種)提供給處理腔室(稱為沉積腔室110)。在實施例中，系統100可用以執行化學氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)。實施例不限於此上下文。系統100包括源，諸如安瓿104，其中安瓿104可含有固體、液體或氣體。安瓿104可維持在升高的溫度下以產生氣態物種，該物種於此可被稱為前驅物。如在已知的CVD或ALD系統中，安瓿104可耦接至輸送系統114，輸送系統配置成將至少一種氣態物種以及在某些情況下將多種氣態物種引導至沉積腔室110。例如，輸送系統114可包括複數個氣體管線(諸如第一氣體管線70和第二氣體管線71)、閥(諸如第一閥80、第二閥81、第三閥82)及流量控制器(諸如流量控制器85)。輸送系統114的至少一部分可包含在熱腔室106內，其中熱腔室106被維持在準確控制的等溫環境中，從而確保維持在熱腔室106中的(多個)前驅物具有相同的溫度。

在實施例中，系統100是用於控制前驅物流向沉積腔室的設備，包括：安瓿104，用以輸出前驅物；感測器組件108，連通耦合到安瓿104；及控制系統112，其中 控制系統112配置成在前驅物或化學標準品流經感測器組件的流動期間校準感測器組件108。在一些實施例中，感測器組件108設置在含有前驅物的安瓿104的下游。在一些實施例中，感測器組件108和一個或多個輸送管線(諸如第一氣體管線70和第二氣體管線71)、閥(諸如第一閥80、第二閥81、第三閥82)及流量控制器(諸如流量控制器85)是在熱腔室106內。在一些實施例中，系統100是配置成使已知濃度的前驅物流入輸送系統的封閉容積中的設備，其中封閉容積包含安瓿104，或由安瓿104組成，安瓿104包括前驅物並與感測器組件108流體連通，其中封閉容積是等溫的。在實施例中，輸送系統的封閉容積是藉由關閉第一閥80和關閉第三閥82而產生的內部容積。在實施例中，輸送系統的封閉容積包括處於打開位置的第二閥81，使得成氣態形式的前驅物材料可流過第二閥81。在實施例中，封閉容積還可包含一個或多個附加腔室，諸如包括載氣化學物質的儲存器。

在實施例中，系統100可進一步包括感測器組件108，該組件配置成監測在安瓿104和沉積腔室110之間的至少一種前驅物的流動。感測器組件108可耦合至控制系統112，其中控制系統112可向使用者輸出資訊或信號，以及發送用於控制系統100的操作參數的控制信號，包括溫度、前驅物流量等。控制系統112的實施例的細節在第1B圖中顯示並且在下文進一步討論。

在實施例中，控制系統112可以硬體和軟體的組合來實現。控制系統112可包含各種硬體元件，軟體元件或硬體/軟體的組合。硬體元件的實例可包括裝置、邏輯裝置、部件、處理器、微處理器、電路、處理器電路、電路元件（如，電晶體、電阻、電容、電感等）、積體電路、專用積體電路（ASIC）及可程式化邏輯裝置（PLD）。硬體元件的實例還可包括數位信號處理器（DSP）、現場可程式化閘陣列（FPGA）、記憶體單元、邏輯閘、寄存器、半導體裝置、晶片、微晶片、晶片組等。軟體元件的實例可包括軟體部件、程式、應用程式、計算機程式、應用程式、系統程式、軟體開發程式、機器程式、操作系統軟體、中介軟體、韌體、軟體模組、例程、子例程和功能。軟體元件的實例還可包括方法、程序、軟體介面、應用程式介面（API）、指令集、計算代碼、計算機代碼、代碼段、計算機代碼段、字、值、符號或其任意組合。確定是否使用硬體元件及/或軟體元件實施實施例可根據許多因素而變化，諸如所期望的計算速率、功率水平、熱容忍度、處理循環預算、輸入資料速率、輸出資料速率、記憶體資源、資料匯流排速度以及其他設計或性能限制，取決於給定的實現。

作為實例，控制系統112可包括各種硬體輸出，這些輸出可體現為用於控制系統100的其他部件的信號，可在使用者介面上輸出，或以其他方式輸出。在一些實例中，如下詳細所述，硬體輸出可被控制系統112用作輸入以控制系統100的部件。在實施例中，硬體輸出包括可輸出的溫度（諸如安瓿104的溫度）及氣壓、前驅物濃度和健康監測器（參考信號）。

在實施例中，可週期性地、間歇地並且同步地或者（在時間上）彼此分開地收集輸出。在實施例中，能力可由控制系統112執行。能力的非限制性實例包括：為了模擬輸送到晶圓的前驅物通量的目的的腔室通量（μmol/sec）；為了晶圓上的總前驅物通量的目的的整合腔室通量（µmol）；安瓿整合通量；為了發出需要更換安瓿的目的而進行的壽命終止偵測；為了偵測和分類故障的目的的故障偵測；及為了固定濃度讀數中的錯誤（諸如當將濃度讀數與已知的前驅物濃度或已知的化學標準品濃度進行比較時）的目的的濃度偵測。

參照第1B圖，在實施例中，控制系統112可包括處理器150，諸如已知類型的微處理器、專用半導體處理器晶片、通用半導體處理器晶片或類似裝置。控制系統112可進一步包括耦合到處理器150的記憶體或記憶體單元160，其中記憶體單元160含有通量控制例程162。通量控制例程162可在處理器150上操作，以控制系統100中的前驅物通量或前驅物流量，如下詳細所述。在一些實施例中，通量控制例程162可包括壽命終止處理器164、偏移處理器166和堵塞偵測處理器168、溫度控制處理器170和濃度校準處理器172中的一者或多者。

在實施例中，記憶體單元160包含製造的製品。在一個實施例中，記憶體單元160可包含任何非暫時性計算機可讀介質或機器可讀介質，諸如光學、磁性或半導體儲存器。儲存介質可儲存各種類型的計算機可執行指令，以實現於此描述的一個或多個邏輯流。計算機可讀或機器可讀儲存介質的實例可包括能夠儲存電子資料的任何有形介質，包括揮發性記憶體或非揮發性記憶體、可移除或不可移除的記憶體、可擦除或不可擦除的記憶體、可寫或可重寫的記憶體等等。計算機可執行指令的實例可包括任何合適類型的代碼、諸如源代碼、編譯代碼、解釋代碼、可執行代碼、靜態代碼、動態代碼、面向對象的代碼、可視代碼等。實施例不限於此上下文。

在一些實施例中，本揭露書包括一種在其上儲存有指令的非暫時性計算機可讀儲存介質，當由處理器執行指令時，該等指令導致方法被執行，方法包含以下步驟：使前驅物或化學標準品流經感測器組件和氣體輸送系統，氣體輸送系統配置成使前驅物流入沉積腔室中；及基於前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動來校準感測器組件。

在一些實施例中，記憶體單元160可包括系統資料庫180，系統資料庫180包括用於操作系統100的參數。示例性參數包括（例如）用於預選化學標準品或預選前驅物的基線濃度感測器組件值、基線安瓿側溫度和基線安瓿底部溫度，這些參數可設置為要執行的控制操作的起點。受到控制的其他參數可包括流率以及沉積時間。可將也可儲存在系統資料庫180中的附加參數用來分配限值，以確保處理的溫度保持在安全範圍內。這些參數為安瓿側溫度最小值、安瓿側溫度最大值、安瓿底部溫度最小值、安瓿底部溫度最大值、熱腔室溫度和前驅物降解溫度。

在實施例中，感測器組件108可佈置有用於監視前驅物的任何合適的部件，包括電磁輻射、聲信號等。實施例不限於此上下文。感測器組件108可藉由測量經由感測器組件108傳輸的適當信號的信號強度的變化來確定前驅物通量或濃度。在實施例中，濃度可包括（例如）總氣體的前驅物百分比。可由感測器組件108偵測到的濃度的非限制性實例包括氣體中的前驅物的0.01至10,000（ppm）。轉到第2A圖和第2B圖，感測器組件108可包括光源120（諸如紅外、可見或紫外光源）及面對光源120的偵測器122。偵測器122可為適合用於光源120的輻射源的類型的任何偵測器。感測器組件108可進一步包括腔室，顯示為單元124，其中單元124被佈置成容納前驅物126並在當前驅物126從安瓿104行進到沉積腔室110時傳導前驅物126。如第2A圖所示，當在單元124中不存在前驅物126時，偵測器122可記錄信號，諸如背景信號。背景信號可表示作為來自光源120的輻射的波長的函數的透射（偵測）強度。在一些實施例中，背景信號可為無特徵的。當單元124中存在前驅物126時，前驅物可吸收由光源120發射的輻射，其中偵測器122記錄前驅物信號。在實施例中，前驅物信號可表現出峰值，而前驅物信號可包括多個特徵，在一些實施例中包括多個峰。在實施例中，與背景信號相反，單元124中前驅物的存在可降低前驅物信號中偵測到的輻射的總強度。在實施例中，在複數種情況下，背景信號的記錄以及前驅物信號的監視被用來控制沉積處理的操作。

在一些實施例中，諸如第1A圖中所示，可藉由在靜態條件下藉由創建含有兩個打開的化學前驅物安瓿104和感測器組件108(諸如具有單元124的濃度感測器組件)的封閉容積來確定單元124(第2B圖)中的化學前驅物的濃度，以此對感測器組件108進行校準或重新校準。封閉容積的溫度被精確地控制和測量，且在實施例中是等溫的。在實施例中，具有單元124的感測器組件108中的化學前驅物的濃度利用在封閉容積的溫度下的化學前驅物的已知蒸氣壓力來確定。在實施例中，前驅物126的光吸收可與單元124中的前驅物126的分壓成正比。這樣，基於對前驅物信號的重複測量，可採用物理建模來在多個情況下計算前驅物通量，同時考慮到感測器準確度的漂移，從而有助於更好地控制涉及前驅物126的化學沉積處理，同時減少或消除了化學前驅物輸送的實際漂移。除了測量前驅物通量之外，還可測量單元124中的單元壓力，諸如總壓力。

回頭參考第1A圖，已知濃度的化學前驅物可通過流量控制器85、第一氣體管線70、第一閥80、安瓿104、第二氣體管線71、第二閥81、感測器組件108、第三閥82及任選地一個或多個附加腔室（諸如包括載氣化學物質的儲存器）流入輸送系統114中。在實施例中，關閉第一閥80和第三閥82以形成包括打開的安瓿104和感測器組件108（諸如濃度感測器組件），或在第一閥80和第三閥82之間的封閉容積。在實施例中，封閉容積包括在靜態條件下的已知濃度的化學前驅物。在實施例中，在第一閥80和第三閥82之間的封閉容積包含在熱腔室106內，其中熱腔室106被維持在準確控制的等溫環境中，從而確保在熱腔室106中的（多個）前驅物具有相同的溫度。在實施例中，可接著在封閉容積的溫度下從化學前驅物的已知蒸氣壓推導出感測器單元中化學前驅物的濃度。基於所確定的化學前驅物的濃度，感測器組件108可被校準、重新校準或在工具上進行校準驗證。在實施例中，校準感測器組件108補償由於感測器組件108的整個壽命期間在感測器組件108內的前驅物沉積等而引起的感測器漂移。感測器組件108的在工具上的校準有助於更好地控制涉及前驅物126的化學沉積處理。

現在參考第1C圖，顯示了根據本揭露書的實施例的用於化學沉積的另一系統。在實施例中，根據本揭露書的實施例，系統100配置成用於化學沉積。在實施例中，系統100配置成使用至少一種前驅物，其通常以氣態物種的形式提供給處理腔室（諸如沉積腔室110）。在實施例中，系統100可用以執行化學氣相沉積（CVD）或原子層沉積（ALD）。在實施例中，系統100包括源，諸如安瓿104，其中安瓿104可含有固體、液體或氣體。安瓿104可保持在升高的溫度下以產生氣態物種，該物種於此可被稱為前驅物。如在已知的CVD或ALD系統中，安瓿104可耦接至輸送系統，輸送系統配置成將至少一種氣態物種以及在某些情況下將多種氣態物種引導至沉積腔室110。例如，輸送系統可包括複數個氣體管線(諸如第一氣體管線70和第二氣體管線71)、閥(諸如第一閥80、第二閥81、第三閥82)及流量控制器(諸如流量控制器85)。在實施例中，系統100包括如上所述的感測器組件108。感測器組件108可耦合至控制系統112，其中控制系統112可向使用者輸出資訊或信號，以及發送用於控制系統100的操作參數的控制信號，包括溫度、前驅物流量等。以上描述了控制系統112的實施例的細節。在實施例中，第一壓力感測器51位於第一氣體管線70上，在流量控制器85和第一閥80之間。在實施例中，第二壓力感測器52位於第二氣體管線71上，在感測器組件108下游和沉積腔室110上游。在實施例中，第四閥83位於第一閥80和第二閥81之間，以將輸送系統配置成當需要時藉由打開第四閥83而通過在第一閥80和第二閥81之間形成的旁通路徑來旁通安瓿104。在實施例中，第四閥可關閉以將輸送管線配置成形成在第一閥80和第二閥81之間的通過安瓿路徑。

在實施例中，可藉由測量當流過安瓿104時相對於繞過安瓿104的安瓿104兩端的穩態壓力變化來將流動條件下的已知濃度的化學前驅物提供給感測器組件108。其他實施例可包括測量處理腔室中的壓力上升速率或固定容積的變化，以確定流量變化。在一些實施例中，確定前驅物從安瓿104流出的流量。在實施例中，包括一個或多個壓力感測器（諸如第一壓力感測器51或第二壓力感測器52）以及流量控制器85，以測量壓力變化。在實施例中，前驅物濃度可藉由以下方式估算：使複數個（三個或更多個）不同的穩態流繞過安瓿104流過輸送管線；在穩態流動期間（例如）藉由用第二壓力感測器52測量壓力來測量安瓿104下游的平均壓力；在測得的流量或在旁通路徑與儘管安瓿路徑之間的流量變化之間生成函數映射；建模以估計來自安瓿104中的前驅物的額外流量。在實施例中，總流量是載流量加上前驅物流量。在實施例中，將濃度計算為前驅物流量佔總流量的百分比。基於所確定的化學前驅物的濃度，感測器組件108可被校準、重新校準或在工具上進行校準驗證。在實施例中，校準感測器組件108補償由於感測器組件108的整個壽命期間在感測器組件108內的前驅物沉積而引起的感測器漂移。感測器組件108的在工具上的校準有助於更好地控制涉及前驅物126的化學沉積處理。

在實施例中，系統100包括用於控制前驅物流向沉積腔室的設備，包括：安瓿104，用以輸出前驅物；感測器組件108，連通耦合到安瓿104；及控制系統112，其中控制系統112配置成在前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動期間校準感測器組件108。在一些實施例中，感測器組件108設置在含有前驅物的安瓿104的下游。在實施例中，第一壓力感測器51在感測器組件108的上游，而第二壓力感測器52在感測器組件108的下游。在一些實施例中，系統100進一步包括輸送系統114（諸如包括用於前驅物路徑的一個或多個輸送管線的氣體輸送系統，前驅物路徑包括在感測器組件108上游的旁通路徑（在第一閥80和第二閥81之間））。

現在參考第1D圖，顯示了根據本揭露書的實施例的用於化學沉積的另一系統。在實施例中，系統100配置成用於使用至少一種前驅物（通常將其作為氣態物種）提供給處理腔室（稱為沉積腔室110）。在實施例中，系統100可用以執行化學氣相沉積（CVD）或原子層沉積（ALD）。在實施例中，系統100包括源，諸如安瓿104，其中安瓿104可含有固體、液體或氣體。安瓿104可維持在升高的溫度下以產生氣態物種，該物種於此可被稱為前驅物。如在已知的CVD或ALD系統中，安瓿104可耦接至輸送系統114，輸送系統配置成將至少一種氣態物種以及在某些情況下將多種氣態物種引導至沉積腔室110。例如，輸送系統114可包括複數個氣體管線（諸如第一氣體管線70和第二氣體管線71）、閥（諸如第一閥80、第二閥81、第三閥82）及流量控制器（諸如與感測器組件108上游的第三氣體管線72連通的流量控制器85和第二流量控制器86）。在實施例中，系統100包括如上所述的感測器組件108。感測器組件108可耦合至控制系統112，其中控制系統112可向使用者輸出資訊或信號，以及發送用於控制系統100的操作參數的控制信號，包括溫度，前驅物流量等。以上描述了控制系統112的實施例的細節。在實施例中，包括化學標準品的校準氣體可在箭頭93處進入第三氣體管線72。在實施例中，載氣可在箭頭92處進入第一氣體管線70。

在諸如第1D圖中揭露的實施例中，在流動條件下包括化學標準品的已知濃度的校準氣體可經由第三氣體管線72進入感測器組件108，在第三氣體管線72中，將基於化學標準品而獲得感測器讀數。在實施例中，使用包括化學標準品的校準氣體代替目標化學前驅物氣體。在實施例中，根據本揭露書使用的合適的（多個）校準氣體包括化學標準品，諸如藉由具有相似的吸收光譜及/或相似的分壓依賴性而與目標化學前驅物化學上相似的前驅物氣體物種。在實施例中，化學標準品是預先選擇的，例如具有與目標前驅物相似的吸收光譜的化學物種或部分。在實施例中，目標前驅物是用於沉積的所需前驅物。在實施例中，校準氣體和其中的化學標準品在預期的處理條件下是氣態的，並通過第二流量控制器86（諸如質量流量控制器）引入，因此將已知的且良好控制的濃度的校準氣體和化學標準品引入感測器組件108中。

在第1D圖的實施例中，可在使用校準氣體將感測器組件108安裝到前驅物輸送系統中之後對其進行校準。由於校準氣體包含在光譜上與前驅物光譜相似的化學標準品，因此校準氣體可用以校正感測器組件108中的小誤差，或針對已知濃度的校準氣體校準原始感測器讀數。在實施例中，校正感測器組件108的校準將取決於感測器類型和原始感測器校準方法，包括在濃度、溫度和壓力條件的範圍下測試感測器組件108，並在已知的校準氣體濃度和感測器組件108讀數之間創建函數映射。在實施例中，感測器濃度讀數等於f（校準氣體濃度、壓力、溫度）。在一些實施例中，定期將包括化學標準品的（多個）已知濃度的校準氣體引入感測器組件108中，並且將測量來自預期讀數或初始基線讀數的讀數漂移。在實施例中，與原始感測器組件108的感測器校準的測量濃度相比的變化將是由於光學部件的老化、感測器組件108內的光學路徑中的化學物質的沉積或某些其他錯誤導致的讀數漂移。

在實施例中，一種用於控制前驅物流向沉積腔室的設備，其包括：安瓿104，用以輸出前驅物；感測器組件108，連通耦合到安瓿104；及控制系統112，其中控制系統112配置成在前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動期間校準感測器組件108。在實施例中，感測器組件108設置在含有前驅物的安瓿104的下游。在實施例中，感測器組件108設置在輸送管線77的下游，輸送管線77包括第二流量控制器86（諸如質量流量控制器）和在校準氣體中在箭頭93處提供給輸送管線的化學標準品。在一些實施例中，系統100是配置成使已知濃度的化學標準品流入感測器組件並使用感測器組件測量化學標準品的設備。在實施例中，化學標準品是預先選擇的。

現在參考第1E圖，顯示了根據本揭露書的實施例的用於化學沉積的另一系統。在實施例中，系統100配置成用於使用至少一種前驅物（通常將其作為氣態物種）提供給處理腔室（稱為沉積腔室110）。在實施例中，系統100可用以執行化學氣相沉積（CVD）或原子層沉積（ALD）。在實施例中，系統100包括源，諸如安瓿104，其中安瓿104可含有固體、液體或氣體。安瓿104可維持在升高的溫度下以產生氣態物種，該物種於此可被稱為前驅物。如在已知的CVD或ALD系統中，安瓿104可耦接至輸送系統114，輸送系統配置成將至少一種氣態物種以及在某些情況下將多種氣態物種引導至沉積腔室110。例如，輸送系統114可包括複數個氣體管線（諸如第一氣體管線70和第二氣體管線71）、閥（諸如第一閥80、第二閥81、第三閥82）及流量控制器（諸如與在安瓿104上游的第一氣體管線70流體連通的流量控制器85）。在實施例中，系統100包括如上所述的感測器組件108。感測器組件108可耦合至控制系統112，其中控制系統112可向使用者輸出資訊或信號，以及發送用於控制系統100的操作參數的控制信號，包括溫度、前驅物流量等。以上描述了控制系統112的實施例的細節。在實施例中，載氣可在箭頭92處進入第一氣體管線70。在實施例中，捕集器113位於感測器組件108的下游。

第1E圖的實施例可配置成在流動條件下將未知濃度的前驅物引入感測器組件108中，並隨後藉由收集位於感測器組件108下游的捕集器113中的所有化學前驅物並測量總質量來測量通過感測器組件108的化學前驅物的總流量。在實施例中，方法包括在延長的時期內維持恆定的載氣流量並測量來自感測器組件108的平均濃度感測器信號。預期的總前驅物流量可從通過感測器組件108的總載流量和平均濃度感測器組件的讀數來確定並根據收集在捕集器113中的化學前驅物的總質量來驗證。還可從安瓿質量的總變化確定流過的總前驅物。

現在參考第3圖，根據本揭露書的實施例的處理流程顯示為用於控制前驅物流向沉積腔室的方法的處理序列300。在處理序列302處，方法包括使前驅物或化學標準品流經感測器組件和氣體輸送系統，氣體輸送系統配置成使前驅物流入沉積腔室中。在處理序列304處，方法包括基於前驅物或化學標準品通過感測器組件的流動來校準感測器組件。在一些實施例中，方法包括設置在含有前驅物的安瓿的下游的感測器組件。在一些實施例中，方法包括將感測器組件設置在包含質量流量控制器和化學標準品的輸送管線的下游。在一些實施例中，方法包括將感測器組件設置在捕集器的上游。在一些實施例中，方法包括感測器組件及一個或多個輸送管線在熱腔室內。在一些實施例中，方法包括位於感測器組件上游的第一壓力感測器和位於感測器組件下游的第二壓力感測器。在一些實施例中，方法包括使已知濃度的前驅物流入輸送系統的封閉容積中，其中封閉容積包含安瓿，安瓿包含與感測器組件流體連通的前驅物，且其中封閉容積是等溫的。在一些實施例中，方法包括使已知濃度的化學標準品流入感測器組件中，並利用感測器組件測量化學標準品。在一些實施例中，方法包括預先選擇化學標準品。

在一些實施例中，本揭露書關於一種設備，包括：處理器；及記憶體單元，耦接至處理器，包括濃度控制例程，濃度控制例程可在處理器上操作以監測前驅物濃度，濃度控制例程包括：濃度漂移計算處理器，用以基於流入氣體輸送系統的感測器組件中的前驅物或化學標準品確定前驅物濃度漂移值，氣體輸送系統配置成將前驅物輸送到沉積腔室。在一些實施例中，濃度漂移計算處理器藉由以下方式確定前驅物濃度值：使已知濃度的前驅物流入輸送系統的封閉容積，其中封閉容積包含安瓿，安瓿包含與感測器組件流體連通的前驅物，並且其中封閉容積是等溫的。在一些實施例中，前驅物濃度值是在封閉容積的溫度下由化學標準品的已知蒸氣壓確定的。在一些實施例中，濃度漂移計算處理器確定前驅物濃度值作為總流量的前驅物流量的百分比。在一些實施例中，濃度漂移計算處理器藉由以下方式確定前驅物濃度值作為總流量的前驅物流量的百分比：使複數個穩態流流過旁通閥並測量安瓿下游的平均壓力；產生測得的流量或在旁通路徑與安瓿路徑之間流量變化的映射；及確定來自安瓿中前驅物的流量。在一些實施例中，濃度漂移計算處理器藉由以下方式確定前驅物濃度值：使已知濃度的化學標準品流入感測器組件，並利用感測器組件測量化學標準品。在實施例中，化學標準品是預先選擇的。在一些實施例中，濃度漂移計算處理器藉由以下方式確定前驅物濃度值：測量通過氣體輸送系統的前驅物的總質量。

儘管前述內容涉及本揭露書的實施例，但是在不背離本揭露書的基本範圍的情況下，可設計本揭露書的其他和進一步的實施例。

51:感測器 52:感測器 70:管線 71:管線 77:管線 80:閥 81:閥 82:閥 83:閥 85:控制器 86:控制器 92:箭頭 93:箭頭 100:系統 104:安瓿 106:熱腔室 108:組件 110:腔室 112:系統 113:捕集器 114:系統 120:光源 122:偵測器 124:單元 126:前驅物 150:處理器 160:單元 162:例程 164:處理器 166:處理器 168:處理器 170:處理器 172:處理器 180:資料庫 300:序列 302:序列 304:序列

藉由參考在附隨的圖式中描繪的本揭露書的說明性實施例，可簡要地理解上文簡要概述並且在下文進行更詳細討論的本揭露書的實施例。然而，附隨的圖式僅顯示了本揭露書的典型實施例，且因此不應視為對本發明範圍的限制，因為本揭露書可允許其他等效實施例。

第1A圖描繪了根據本揭露書的實施例的用於化學沉積的系統；

第1B圖顯示了第1A圖的系統的控制系統的一個實施例；

第1C圖顯示了根據本揭露書實施例的用於化學沉積的另一系統；

第1D圖顯示了根據本揭露書實施例的用於化學沉積的另一系統；

第1E圖顯示了根據本揭露書實施例的用於化學沉積的另一系統；

第2A至2B圖顯示了根據本揭露書的實施例的感測器組件的操作；及

第3圖顯示了根據本揭露書的實施例的示例性處理流程。

為促進理解，在可能的情況下使用了相同的元件符號來表示圖式中共有的相同元件。圖式未按比例繪製，且為清楚起見可簡化。一個實施例的元件和特徵可有益地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

70:管線

71:管線

80:閥

81:閥

82:閥

85:控制器

100:系統

104:安瓿

106:熱腔室

108:組件

110:腔室

112:系統

114:系統

Claims (11)

1. 一種控制從用於控制前驅物流的一設備流到一沉積腔室中的一前驅物的一量的方法，包含以下步驟：A.在用於控制前驅物流的該設備的一入口和一出口之間形成具有一已知容積的一封閉容積，其中該封閉容積包含一安瓿，該安瓿包含該前驅物和一感測器組件的一流通單元，並且其中該封閉容積被控制為在足以在該封閉容積內產生在一氣態下的該前驅物的一部分的一已知溫度下等溫；B.測量來自該感測器組件的一信號並基於來自該感測器組件的所測量的該信號、在該已知溫度下的該前驅物的一已知蒸氣壓和該已知容積來執行用於控制前驅物流的該設備的一校準；及C.使一載氣在一操作載氣流率下通過該入口、通過該安瓿、通過該流通單元並通過該出口流到該沉積腔室中，同時測量來自該感測器組件的該信號，並基於該操作載氣流率、來自該感測器組件的該信號和用於控制前驅物流的該設備的該校準來決定流入該沉積腔室中的該前驅物的一量，其中該感測器組件包含一紅外光源、一可見光源或一紫外光源和一相應的偵測器。
2. 如請求項1所述之方法，其中該安瓿進一步包含一化學標準品的一已知量，且其中用於控制前驅物流的該設備的該校準進一步基於與來自呈現在該流通單 元內的該化學標準品的一量相關的該感測器組件的所測量的該信號。
3. 一種控制從用於控制前驅物流的一設備流到一沉積腔室中的一前驅物的一量的方法，包含以下步驟：A.在用於控制前驅物流的該設備的一入口和一出口之間形成具有一已知容積的一封閉容積，其中該封閉容積包含一安瓿，該安瓿包含該前驅物和一感測器組件的一流通單元，並且其中該封閉容積被控制為在足以在該封閉容積內產生在一氣態下的該前驅物的一部分的一已知溫度下等溫；B.測量來自該感測器組件的一信號並基於來自該感測器組件的所測量的該信號、在該已知溫度下的該前驅物的一已知蒸氣壓和該已知容積來執行用於控制前驅物流的該設備的一校準；及C.使一載氣在一操作載氣流率下通過該入口、通過該安瓿、通過該流通單元並通過該出口流到該沉積腔室中，同時測量來自該感測器組件的該信號，並基於該操作載氣流率、來自該感測器組件的該信號和用於控制前驅物流的該設備的該校準來決定流入該沉積腔室中的該前驅物的一量，其中該感測器組件設置在一捕集器的上游，且其中用於控制前驅物流的該設備的該校準進一步基於在該捕集器中收集該前驅物並測量存在於該捕集器中的該前驅物的一總質量。
4. 如請求項1所述之方法，其中用於控制前驅物流的該設備配置為使得該載氣從該入口繞過該安瓿流動通過該感測器組件的該流通單元並通過該出口；及使該載氣繞過該安瓿流動通過該入口、通過該流通單元並通過該出口，並在不存在該前驅物的情況下測量來自該感測器組件的一信號，以獲得來自該感測器組件的一背景信號，其中該背景信號被用來控制一沉積處理的操作。
5. 如請求項4所述之方法，其中用於控制前驅物流的該設備進一步包含設置在該入口和該安瓿之間的一第一壓力感測器，和設置在該感測器組件的該流通單元下游的一第二壓力感測器；且使該載氣繞過該安瓿流動通過該入口、通過該流通單元並通過該出口，並且在繞過該安瓿的同時在複數個不同的載氣流率下使用該第一壓力感測器測量一第一壓力和使用該第二壓力感測器測量一第二壓力，並針對該複數個不同載氣流率的每一個決定在該第一壓力和該第二壓力之間的一背景壓力差；及使該載氣以一操作載氣流率流過用於控制前驅物流的該設備的該入口、通過該安瓿、通過該流通單元並通過該出口進入該沉積腔室中，同時測量該第一壓力和該第二壓力並決定在該操作載氣流率下的一操作壓力差，其中用於控制前驅物流的該設備的該校準進一步基於該等背景壓力差的每一個，以及 其中決定流入該沉積腔室中的該前驅物的該量的該步驟是基於該操作載氣流率和該操作壓力差。
6. 如請求項2所述之方法，其中該化學標準品是基於具有與該前驅物具有相似吸收光譜的化學物種或部分來選擇。
7. 一種用於控制前驅物流向一沉積腔室的設備，包含：一安瓿，用以輸出一前驅物；一感測器組件，連通耦合到該安瓿；及一控制系統，其中該控制系統配置成在該前驅物或一化學標準品通過該感測器組件的流動期間校準該感測器組件，其中該控制系統配置成控制該設備以：A.在用於控制前驅物流的該設備的一入口和一出口之間形成具有一已知容積的一封閉容積，其中該封閉容積包含一安瓿，該安瓿包含該前驅物和一感測器組件的一流通單元，並且其中該封閉容積被控制為在足以在該封閉容積內產生在一氣態下的該前驅物的一部分的一已知溫度下等溫；B.測量來自該感測器組件的一信號並基於來自該感測器組件的所測量的該信號、在該已知溫度下的該前驅物的一已知蒸氣壓和該已知容積來執行用於控制前驅物流的該設備的一校準；及C.使一載氣在一操作載氣流率下通過該入口、通過該安瓿、通過該流通單元並通過該出口流到該沉積腔室中， 同時測量來自該感測器組件的該信號，並基於該操作載氣流率、來自該感測器組件的該信號和用於控制前驅物流的該設備的該校準來決定流入該沉積腔室中的該前驅物的一量，其中該感測器組件包含一紅外光源、一可見光源或一紫外光源和一相應的偵測器。
8. 如請求項7所述之設備，其中該感測器組件設置在一捕集器的上游，且其中用於控制前驅物流的該設備的該校準進一步基於在該捕集器中收集該前驅物並測量存在於該捕集器中的該前驅物的一總質量。
9. 如請求項7所述之設備，其中一第一壓力感測器設置在該入口和該安瓿之間，且一第二壓力感測器設置在該感測器組件的該流通單元下游，並且該控制系統配置為使該載氣繞過該安瓿流動通過該入口、通過該流通單元並通過該出口，並且在繞過該安瓿的同時在複數個不同的載氣流率下使用該第一壓力感測器測量一第一壓力和使用該第二壓力感測器測量一第二壓力，並針對該複數個不同載氣流率的每一個決定在該第一壓力和該第二壓力之間的一背景壓力差；及使該載氣以一操作載氣流率流過用於控制前驅物流的該設備的該入口、通過該安瓿、通過該流通單元並通過該出口進入該沉積腔室中，同時測量該第一壓力和該第二壓力並決定在該操作載氣流率下的一操作壓力差，其中用於控制前驅物流的該設備的該校準進一步基於該等背景壓力差的每一個，以及 其中決定流入該沉積腔室中的該前驅物的該量的該步驟是基於該操作載氣流率和該操作壓力差。
10. 如請求項1所述之方法，其中根據A和B週期性地校準用於控制前驅物流的該設備，以補償感測器準確度的一漂移。
11. 如請求項4所述之方法，其中來自該感測器組件的該背景信號被周期性地測量並用以控制該沉積處理的操作。

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