CN111566792A - 化学沉积制程的前驱物控制技术 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制前驱物流的设备。所述设备可包括：处理器；以及存储器单元，耦合至所述处理器，包括通量控制常式。所述通量控制常式可在所述处理器上运行以监测所述前驱物流且可包括通量计算处理器，所述通量计算处理器用以基于自用以递送前驱物的气体递送系统的胞元接收的所检测信号强度的变化而确定前驱物通量值。

Description

化学沉积制程的前驱物控制技术
相关申请案
本申请案主张在2017年12月29日提出申请且标题为“化学沉积制程的前驱物控制技术”的美国临时专利申请案第62/611,645号的优先权，且主张在2018年4月5日提出申请且标题为“化学沉积制程的前驱物控制技术”的美国临时专利申请案第15/946,483号的优先权，所述申请案全文并入本案供参考。
技术领域
本发明实施例涉及沉积制程，且更具体而言，涉及化学沉积制程中的前驱物控制。
背景技术
如今，例如半导体装置制作等装置制作可能需要包括在三维结构上进行化学沉积制程以利用精确的厚度控制形成薄层。此类化学沉积制程包括化学气相沉积(chemicalvapor deposition，CVD)以及原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)等诸制程。
此类化学沉积制程可能涉及自固体源、气体源或液体源(例如，安瓿)递送前驱物。举例而言，可自安瓿将前驱物递送至处理室，所述前驱物在所述处理室处发生反应以在基板上形成层或子层。在如今的设备中，可能无法恰当地表征被递送的前驱物的量，从而导致在不同基板之间、不同安瓿之间递送前驱物时存在易变性或在安瓿的使用寿命期间存在易变性。对安瓿寿命终止的检测延迟可导致大量晶圆(基板)废弃。为预防起见，使用者可追踪流经安瓿的载气且可在实际寿命终止之前停止使用安瓿阱(ampoule well)中的前驱物，从而导致相当一部分安瓿填充物未被使用并导致较高的总成本。
针对该些及其他考量而提供了本公开。
发明内容
在一个实施例中，一种用于控制前驱物流(precursor flow)的设备可包括：处理器；以及存储器单元，耦合至所述处理器，包括通量控制常式(flux control routine)。所述通量控制常式可在所述处理器上运行以监测所述前驱物流。所述通量控制常式可包括通量计算处理器，以基于自用以递送前驱物的气体递送系统的胞元接收的所检测信号强度的变化而确定前驱物通量值。
在额外的实施例中，一种控制前驱物流的方法可包括：经由气体递送系统提供前驱物流；测量所述气体递送系统的胞元中由所述前驱物流导致的所检测信号强度的变化；以及基于所述所检测信号强度的变化而确定前驱物通量值。
在另一实施例中，一种用于控制前驱物流的设备可包括用于输出前驱物的源、以及以通讯方式耦合至所述源的传感器总成。所述传感器总成可包括：胞元，耦合至所述源以接收并传导所述前驱物；光源，设置于所述胞元的第一侧上以将光传输至所述胞元中；以及检测器，设置于所述胞元的与所述光源相对的第二侧上以检测经由所述胞元传输的光。所述设备亦可包括控制系统，所述控制系统被配置成基于在所述前驱物流经所述胞元期间自所述胞元接收的所检测光强度的变化而确定前驱物通量值。
附图说明
图1A示出根据本公开的实施例用于进行化学沉积的系统。
图1B示出图1A所示系统的控制系统的一个实施例。
图1C示出根据本公开的实施例用于进行化学沉积的另一系统。
图2A至2B示出根据本公开的实施例的传感器总成的操作。
图3A及3B示出由图2A所示的传感器总成收集到的例示性信号。
图4示出对根据本公开的实施例的控制系统的各种输出的图形示出。
图5为示出根据一些实施例随时间变化的前驱物通量及积分通量(integratedflux)的复合曲线图。
图6A、图6B、图6C及图6D为根据本公开的实施例，示出积分通量或相关实体与系统的操作参数之间的关系的例示性曲线图。
图7示出根据本公开的实施例，在存在及不存在温度补偿的情况下随时间变化的积分前驱物通量行为。
图8呈现根据本公开的实施例的例示性制程流程。
图9A呈现根据本公开的实施例的例示性制程流程。
图9B呈现根据本公开的实施例的模型系统。
附图未必按比例绘制。附图仅为代表图，且并非旨在描绘本公开的具体参数。附图旨在示出本公开的例示性实施例，且因此不被视为在范围上具有限制性。在附图中，相同的编号代表相同的元件。
此外，为说明清晰起见，可省略或不按比例示出在一些图中的某些元件。为说明清晰起见，剖视图可呈“切片”或“近视”剖视图的形式，省略原本在“真实”剖视图中可见的某些背景线。此外，为清晰起见，在某些附图中可省略一些参考编号。
具体实施方式
以下将参照附图更充分地阐述本发明实施例，在附图中示出了一些实施例。本公开的标的可实施为诸多不同的形式且不应被视为仅限于本文中所述的实施例。提供该些实施例是为了使本公开内容将为透彻及完整的，且将向本领域技术人员充分传达标的范围。在附图中，相同的编号在通篇中指代相同的元件。
本文中阐述的实施例提供对化学沉积制程(例如，原子层沉积(ALD)制程)中前驱物的新颖处理及控制。原子层沉积一般涉及依序暴露至二或更多种反应物以沉积给定的材料单层。在各种实施例中，可执行化学沉积制程以沉积任意恰当的材料，包括氧化物、氮化物、碳化物、介电质、半导体或金属。所述化学沉积制程可涉及如在以下实施例中详细阐述的对前驱物流的控制。
现在参照图1A，示出了根据本公开的实施例用于化学沉积的系统100。系统100涉及使用至少一种前驱物，所述前驱物一般作为气体物质被提供至被称为沉积室110的处理室。在不同实施例中，可采用系统100以执行化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)。所述实施例并非仅限于此上下文中。系统100包括例如安瓿104等源，其中安瓿104可含有固体、液体或气体。安瓿104可被保持处于升高的温度下以产生气体物质，所述物质在本文中可被称为前驱物。安瓿104可耦合至递送系统114，递送系统114被配置成将至少一种气体物质传导至沉积室110，且在一些情形中，将多种气体物质传导至沉积室110，如在已知的CVD或ALD系统中。举例而言，递送系统114可包括多个气体管线、阀门及流量控制器。递送系统114的至少一部分可包含在热室106中，其中热室106相对于安瓿104保持在升高的温度下，从而确保前驱物至少在进入沉积室110之前保持在气体状态中。
系统100可还包括传感器总成108，传感器总成108被配置成监测至少一种前驱物在安瓿104与沉积室110之间的流动。传感器总成108可耦合至控制系统112，其中控制系统112可向使用者输出信息或信号、以及发送用于控制系统100的操作参数(包括温度、前驱物流等)的控制信号。在图1B中示出了控制系统112的实施例的细节，并在以下进一步论述所述细节。
根据本公开的实施例，可以硬件与软件的组合实作控制系统112。控制系统112可包括各种硬件元件、软件元件或硬件/软件的组合。硬件元件的例子可包括装置、逻辑装置、组件、处理器、微处理器、电路、处理器电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器及电感器等)、集成电路、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)以及可程序化逻辑装置(programmable logic device，PLD)。硬件元件的例子亦可包括数位信号处理器(digital signal processor，DSP)、场域可程序化门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)、存储器单元、逻辑门、暂存器、半导体装置、芯片、微芯片及芯片组等。软件元件的例子可包括软件组件、程序、应用、电脑程序、应用程序、系统程序、软件开发程序、机器程序、作业系统软件、中间软件、固件、软件模块、常式、次常式及函数。软件元件的例子亦可包括方法、程序、软件接口、应用程序接口(application programinterface，API)、指令集、计算代码、电脑代码、代码片段、电脑代码片段、字词、值、符号或其任意组合。判断是否利用硬件元件和/或软件元件实作实施例可如针对给定实施方式所期望根据任意数目的因素(例如，所需的计算速率、功率等级、耐热性、处理循环预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度以及其他设计或效能约束)而变化。
作为例子，控制系统112可包括各种硬件输出，所述输出可实施为用于控制系统100的其他组件的信号，可输出在使用者接口上，或以其他方式输出。在一些例子中，硬件输出可被控制系统112采用作为输入以控制系统100的组件，如以下将详细阐述。表I包括根据本公开的一些实施例的例示性硬件输出的列表。在此例子中，可输出温度(例如，安瓿104的温度)、以及气体压力、前驱物浓度及健康状况监测(参考信号)。
Figure BDA0002554575090000041
表I
可周期性地、间歇性地、同步地或彼此分离(在时间上)地收集该些输出。
现在转向表II。表II示出了根据本公开的一些实施例的一组操作或功能，其中所述功能可由控制系统112实行，其中该些功能在以下的论述中进行详细阐述。
Figure BDA0002554575090000042
表II
现在转向图1B，图1B示出了对控制系统112的另一种示出。在各种实施例中，控制系统112可包括处理器150，例如已知类型的微处理器、专用半导体处理器芯片、通用半导体处理器芯片或类似装置。控制系统112可还包括耦合至处理器150的存储器或存储器单元160，其中存储器单元160含有通量控制常式162，如以下阐述。通量控制常式162可在处理器150上运行以控制系统100中的前驱物通量或前驱物流，如下详细阐述。在一些实施例中，通量控制常式162可包括寿命终止处理器164、偏移处理器(excursion processor)166、阻塞检测处理器(clog-detection processor)168、温度控制处理器170以及通量计算处理器172，其中参照以下论述的实施例阐述了该些处理器的实施方式。
存储器单元160可包括制品。在一个实施例中，存储器单元160可包括任意非暂时性电脑可读取媒体或机器可读取媒体，例如光学存储器、磁性存储器或半导体存储器。所述存储器媒体可存储各种类型的电脑可执行指令以实作本文中阐述的一或多个逻辑流程。电脑可读取或机器可读取存储媒体的例子可包括任意能够存储电子数据的有形媒体，包括易失性存储器或非易失性存储器，可移除或不可移除存储器、可抹除或不可抹除存储器、可写或可重写存储器等。电脑可执行指令的例子可包括任意适当类型的代码，例如源代码、编译代码(compiled code)、直译代码(interpreted code)、可执行代码、静态代码、动态代码、物件导向代码、视觉代码等。所述实施例并非仅限于此上下文中。
存储器单元160可包括系统数据库180，系统数据库180包括用于操作系统100的参数。例示性参数包括例如基线(baseline)安瓿侧面温度以及基线安瓿底部温度，其中该些参数可被设定为用于待被执行的控制操作(例如，用于待被执行的温度补偿)的起始点。其他经受控制的参数可包括流动速率以及沉积时间。可采用额外的参数(所述参数亦可被存储于系统数据库180中)来指定界限以确保制程的温度保持处于安全范围内。该些参数中存在安瓿侧面温度最小值、安瓿侧面温度最大值、安瓿底部温度最小值、安瓿底部温度最大值、热室温度以及前驱物降解温度。
现在转向图1C，图1C示出了根据本公开的另一些实施例用于化学沉积的系统118。系统118涉及使用多个前驱物，所述前驱物一般作为气体物质被提供至被称为沉积室110的处理室。系统118可以与系统100类似的方式运作，同时系统118包括用于第一前驱物的第一安瓿104A以及用于第二前驱物的第二安瓿104B。控制系统112可根据在以下论述中详细阐述的原理发挥独立地控制第一安瓿104A及第二安瓿104B的作用。此种配置有利于控制两种不同的前驱物，其中不同的前驱物可用于在CVD或ALD制程中形成不同的冷凝物质。在其他实施例中，例如系统100或系统118等系统可与气流设备耦合，所述气流设备用于将气体前驱物(例如，NH3或H2)自气体源供应至沉积室。因此，CVD或ALD系统可采用气体源来递送气体前驱物，而根据本文中阐述的实施例至少一种其他前驱物在主动控制下自安瓿进行递送。
在各种实施例中，传感器总成108可配置有任意适当的组件用于监测前驱物，包括电磁辐射、声学信号等等。所述实施例并非仅限于此上下文中。传感器总成108可通过测量经由传感器总成108传输的恰当信号的信号强度的变化而确定前驱物通量或浓度，如以下详细阐述。转向图2A及图2B，图2A及图2B示出了根据本公开的一些实施例的传感器总成108的操作原理。传感器总成108可包括光源120(例如，红外光源、可见光源或紫外光源)以及面向光源120的检测器122。检测器122可为适合用于光源120的辐射源类型的任意检测器。传感器总成108可还包括被示出为胞元124的室，其中胞元124被配置成在前驱物126自安瓿104行进至沉积室110时接收前驱物126并传导前驱物126。当前驱物126不存在于胞元124中时，如在图2A中所示，检测器122可登记诸如背景信号130等信号。背景信号130表示随来自光源120的辐射的波长而变化的透射(检测)强度。在一些实施例中，背景信号130可为无特征的，例如图3A中所示。当前驱物126存在于胞元124中时，前驱物可吸收由光源120发出的辐射，其中检测器122登记前驱物信号134。为阐释清晰起见，前驱物信号134被示出为表现出峰值136，同时前驱物信号134可包括多重特征，所述特征在一些实施例中包括多个峰值。应注意，相对于背景信号130，在前驱物信号134中，胞元124中的前驱物126的存在可能减小所检测辐射的整体强度。如以下将详细阐述，在各种实施例中，采用在多个场合上记录背景信号130以及监测前驱物信号134以控制沉积制程的操作。
如在图3A及3B中进一步示出，传感器总成亦可收集参考信号132，其中参考信号132指示检测器122的检测器效能随时间的相对变化。参考信号132的强度的变化可指示检测器122的效能的劣化。通过在各种场合处收集参考信号132并结合测量背景信号130及前驱物信号134，可准确地确定前驱物126随时间而变化的量。具体而言，前驱物126的光吸收可与胞元124中的前驱物126的局部压力成正比。因此，可采用物理建模来基于对前驱物信号134的重复测量计算多个场合处的前驱物通量，从而有利于更佳地控制涉及前驱物126的化学沉积制程。除测量前驱物通量以外，亦可测量胞元124中的胞元压力，例如总压力。
现在转向图4，图4示出了对根据本公开的实施例的控制系统112的各种输出的图形示出。曲线402示出安瓿104随时间变化的温度。在此例子中，温度随时间的变化相对恒定。在沉积制程期间，通过加热安瓿104以产生前驱物的较高局部压力，温度的变化可导致前驱物通量的变化。
曲线406表示检测器的参考强度，所述参考强度例如指示检测器在测量的时间周期上持续发挥相同的作用。可通过将在某一时间所取得的参考强度值与当前时间的参考强度进行比较而确定传感器的健康状况。因此，若参考强度的值随时间大大劣化，则此劣化可被视为指示传感器的不良健康状况。曲线408表示室中随时间变化的压力，而曲线404表示前驱物随时间变化的浓度。如图所示，以一系列浓度脉冲412递送前驱物，从而产生相应脉冲的压力。
现在转向图5，图5示出了曲线502，曲线502表示经由系统运输的前驱物通量，例如经由传感器总成108传导的前驱物的通量。根据本公开的各种实施例，执行基于物理的计算以确定前驱物通量，其中所述计算不需要在传感器(例如，检测器122)处或在用于将前驱物自安瓿传导至沉积室的气体管线内具有恒定的压力或温度。在图5所示的例子中，曲线502表现出一系列脉冲506，所述一系列脉冲表示由前驱物的脉冲产生的前驱物通量中的脉冲。曲线504表示前驱物随时间的积分通量，所述积分通量表示脉冲506的总和。曲线504可指示在时间上的任意给定场合处递送至沉积室的前驱物的量。传感器总成(例如，传感器总成108)可在化学沉积制程期间保持在操作状态中，因此任一脉冲506皆被记录，其中给定场合处的积分通量表示直至所述点所记录的所有通量脉冲的总和。
尽管图4及图5所示的例子是有关于前驱物通量监测，但在其他实施例中，可监测副产物或二次前驱物。举例而言，在一些化学系统中，前驱物可在运输期间分解，其中所述前驱物以及分解的副产物可穿过检测器胞元。因此，通过添加额外的检测器，因此会存在前驱物检测器、副产物检测器以及健康状况检测器，可使用此种检测器系统来确定前驱物对副产物(precursor vs byproduct)的相对流动。
确定前驱物通量以及积分前驱物通量可用于监测、表征或控制根据本公开的各种实施例的沉积制程。图6A、图6B、图6C及图6D为示出积分通量或相关实体与系统(例如，系统100)的某一实验或操作参数之间的关系的例示性曲线图。所示数据表示利用(3，3-二甲基-1-丁炔)六羰基二钴(CCTBA)前驱物沉积钴。此化学系统仅为例示性的，且在其他实施例中，可使用其他金属有机或卤素物质来沉积钴或其他金属。
在图6A中，示出了针对在如图所示的沉积时间视窗上收集到的测量值，积分通量与沉积时间之间的关系。利用如上所述的传感器总成确定积分通量。如图所示，积分通量示出与沉积时间的良好线性拟合(linear fit)。图6B示出载气流动速率与积分通量之间的关系，再次示出在100标准毫升/分钟(sccm)与400sccm之间的载体流动速率上的线性行为。图6C示出安瓿底部温度与积分通量之间的关系，再次示出在32C与38C之间的温度范围上的线性行为。
在图6D中，示出了沉积物随通量变化的测量厚度，其示出了两个不同单元(α及β)的线性关系。朝向右侧的数据表示朝向安瓿寿命的开端收集的数据，而随着安瓿前驱物材料被消耗发生通量及沉积厚度的减小。
因此，在图6A-6D中所示的数据示出化学沉积系统中的积分通量(例如，钴)对包括沉积时间、载体流动速率及安瓿温度在内的参数的敏感度。在其他实施例中，可对到达处理室的任意其他流的稀释流(dilution flow)、沉积步骤的数目或室压力进行调变以控制前驱物通量。
在一些实施例中，可使用关于前驱物通量的信息来动态地控制沉积制程，例如达成制程稳定性且防止或制止沉积制程中的漂移(drift)。图7示出针对用于沉积TaN的原子层沉积系统，随时间变化的积分前驱物通量行为。菱形符号指示对于多达大约4500个晶圆而言，在一系列沉积期间未执行温度调整时随时间变化的积分前驱物通量。由水平虚线示出了下限及上限。如图所示，在未调整温度时的前驱物通量直至大约处理1500个晶圆的场合大致保持在上限与下限之间，且在更高的晶圆数目处大量降低至低于下限。鉴于上限及下限可表示目标操作范围，所述结果示出未经补偿的前驱物流无法使制程在1500个晶圆以上保持在目标操作范围内。三角形符号表示根据本公开的实施例，在一系列沉积期间执行温度调整时随时间变化的积分前驱物通量。在此组数据中，可根据以下详细阐述的程序调整前驱物安瓿的温度。结果，积分通量保持在整个所测量的范围上(直至3500个晶圆)。
现在转向图8，图8示出了根据本公开的实施例的制程流程800。如上所述且如在图中所指示，可通过处理器实作制程流程800。应注意，一些操作可通过多于一个处理器进行执行。在方块802处，针对给定的沉积制程设定积分前驱物通量。可建立设定点，其中积分通量将基于利用根据上述实施例的传感器总成测量前驱物而确定。在各种实施例中，可设定或监测多个参数。举例而言，可设定基线安瓿侧面温度以及基线安瓿底部温度作为待被执行的温度补偿的起始点。可采用额外的参数来指定界限以确保制程的温度保持处于安全范围内。该些参数中存在安瓿侧面温度最小值、安瓿侧面温度最大值、安瓿底部温度最小值、安瓿底部温度最大值、热室温度以及前驱物降解温度。
在方块804处，根据给定的沉积制程处理基板或晶圆。流程继续进行至方块806，在方块806中计算前驱物的积分室通量(integrated chamber flux)，如例如在曲线504处所表示。在方块808处，检查传感器(例如，检测器122)以查看是否正在作出正确的读数且基线读数是否正确。若确定出传感器需要调整，则流程继续进行至方块810，在方块810处在一种模式中，向使用者发送信号指示传感器需要调整，而在另一种模式中，自动地执行对传感器的调整。所述流程然后返回至方块804。若在方块808处传感器不需要调整，则所述流程继续进行至方块812，在方块812处，相对于固定的控制界限检查来自方块806的积分前驱物通量。若前驱物通量指示制程处于控制之下或位于控制界限内，则所述流程继续进行至方块814，在方块814处不对安瓿温度进行调整。所述流程然后返回至方块804，在方块804处对晶圆进行处理而不对前驱物的安瓿温度进行调整。
在一些实施例中，如在制程流程800中例示，可详细说明两组界限，例如故障界限(fault limit)及警示界限(warning limit)。当超出警示界限时，此种状况触发温度更新。故障界限较宽，其中当超出故障界限时，此种状况指示系统中某些事物已发生改变(并非在安瓿使用寿命上预期的逐渐漂移)，且需要进行额外的动作。
在制程流程800中，若在方块812处检测到故障状况(故障带状况)，则所述流程继续进行至方块816，在方块816处检查安瓿闲置时间。若第一晶圆正在被处理，则所述流程然后返回至方块814。若第一晶圆未正被处理，则所述流程继续进行至方块818，在方块818处执行故障检测及分类。所述流程然后继续进行至方块820，在方块820处发送通知信号以通知使用者已检测到偏移。所述流程然后可继续进行至方块814。在不同的实施方式中，在处理经由方块804继续时可停止处理或通知使用者。
若在方块812处确定了警示带状况，则所述流程继续进行至方块822，在方块822处执行误差计算
Figure BDA0002554575090000081
。
在不同的实施例中，警示界限及故障界限可由使用者指定或作为另一选择可在软件常式中自动计算。在一些例子中，所述界限表示自样本集的平均值的给定数目的标准偏差。
具体而言，在方块822处的误差计算可涉及基于传感器噪声及厚度敏感性(thickness sensitivity)以实验方式确定的控制界限。所计算的误差值可基于自控制上限(upper control limit，UCL)或控制下限(lower control limit，LCL)减去积分通量。所述流程然后继续进行至方块824。
在方块824处，确定温度增量ΔT。在一个实施例中，可基于
Figure BDA0002554575090000082
计算温度增量，其中P、I及D为比例增益、积分增益及微分增益。在一个实例中，P、D及I可为自调谐实验(tuning experiment)以实验方式进行确定。所述流程然后继续进行至方块826。
在方块826处，将温度增量ΔT四舍五入至最近的位准，例如至最近的0.5℃。所述流程然后继续进行至方块828，在方块828处针对安瓿的侧面温度及底部温度计算新的设定点，其中TK＝TK-1+ΔT，其中TK为在时间k处的温度，且Tk-1为前一温度设定点。所述流程然后继续进行至方块830。
在方块830处，相对于含有前驱物的安瓿的当前温度界限检查在方块828处确定的设定点。若在方块830处设定点处于界限内，则所述流程继续进行至方块832。该些界限可包括上述安瓿侧面温度最小值、安瓿侧面温度最大值、安瓿底部温度最小值、安瓿底部温度最大值、热室温度以及前驱物降解温度。
在方块832处，基于在方块828处确定的新的设定点而更新安瓿温度设定点。所述流程然后继续进行至方块834以等待前驱物通量稳定化，且然后返回至方块804。
若在方块830处设定点不处于所述界限内，则所述流程继续进行至方块836，在方块836处检查前驱物安瓿的寿命终止。在方块836处，若确定出安瓿处于安瓿寿命终止状况下，则所述流程继续进行至方块838，在方块838处发送信号以通知使用者进行预防性维护。所述流程然后继续进行至方块840，在方块840处基于最保守的界限重新计算温度增量。最保守的界限可表示可应用的最大温度的最低值或可应用的最小温度的最高值。所述流程然后返回至方块828。若在方块836处确定出安瓿未到达寿命终止，则所述流程直接继续进行至方块840。可基于当温度补偿不再能够将沉积制程保持在可接受的制程状况内时确定寿命终止。
现在转向图9A，图9A示出了根据本公开的额外实施例的制程流程900。制程流程900可由阻塞检测处理器168实作，且可用于判断在用于化学沉积的递送系统内是否存在阻塞以及阻塞位置。在图9B中以方块形式示出了包括前驱物安瓿932及传感器总成934的模型递送系统930。转向制程流程900，在方块902处，判断在递送前驱物的气体管线中的转换器压力(transducer pressure)是否太高。可就在气体管线中的载体质量流控制器(carriermass flow controller)的下游测量转换器压力。可以统计数据方式确定“太高”的指示。可采用一组“良好”配方来确定所预期的平均值及标准偏差(∑)，其中使用近似3∑的偏差来判断压力是否为高(取决于样本大小及可接受的信赖水准)。若判断为否，则所述流程继续进行至方块904，指示未检测到气体管线中的阻塞。若在方块902处转换器压力为高，则所述流程继续进行至方块906，在方块906处，判断传感器总成934压力是否太高。若判断为是，则所述流程继续进行至方块908，在方块908处发送信号指示在传感器总成934的下游检测到阻塞。若在传感器总成934中压力并非太高，则所述流程继续进行至方块910。
在方块910处，判断转换器压力在旁路模式中是否为高，如由图9B中的位置4所示。若判断为否，则所述流程继续进行至方块912，在方块912处判断前驱物通量是否为低。可通过测量传感器总成934处的前驱物通量而判断前驱物通量是否为低。在具体的例子中，利用包括平均值及标准偏差的统计学方式将所测量的前驱物通量与“良好”数据进行比较。若在方块912处前驱物通量不低，则所述流程继续进行至方块914，在方块914处发送指示在前驱物安瓿932入口处存在阻塞的信号，如由位置2所示。若在方块912处确定前驱物通量为低，则所述流程继续进行至方块916，在方块916处，发送信号以指示在前驱物安瓿932出口处存在阻塞，如由位置3指示。
若在方块910处确定出转换器压力在旁路模式中为高，则所述流程继续进行至方块918，在方块918处判断前驱物通量是否为低。若判断为否，则所述流程继续进行至方块920，在方块920处，产生指示在前驱物安瓿932入口的上游存在阻塞的信号，如由位置1指示。若判断为是，则所述流程继续进行至方块922，在方块922处发送指示在前驱物安瓿932出口与传感器总成934之间存在阻塞的信号，如由位置4指示。
概言之，本发明实施例提供能够在化学沉积系统的操作期间确定前驱物通量、能够即时确定前驱物通量中的此类变化、能够即时动态调整操作参数(例如，安瓿温度)的优点，以将前驱物流保持在可接受的界限内。其他优点包括能够确定或预测前驱物安瓿的寿命终止，因此在无法进行修正以将前驱物流保持在界限内之前可不需要进行替换。另一些优点包括能够确定在前驱物递送系统的多个不同位置中存在阻塞。
本公开的范围不受本文中所述的具体实施例的限制。确切而言，通过以上说明及附图，除本文中阐述的该些内容以外，本公开的其他各种实施例以及对本公开的其他各种修改将对此项技术中技术人员而言为显而易见的。因此，此类其他实施例及修改旨在落于本公开的范围内。此外，已在本文中在特定实施方式的上下文中在特定环境下出于特定目的阐述了本公开。此项技术中技术人员将认识到本公开的有用性并非仅限于此，且本公开可在任意数目的环境下出于任意数目的目的有利地实作。因此，以下阐述的权利要求将根据如在本文中阐述的本公开的整个宽度及精神进行解释。

Claims (15)

1.一种设备，包括：
处理器；以及
存储器单元，耦合至所述处理器，包括通量控制常式，所述通量控制常式在所述处理器上运行以监测前驱物流，所述通量控制常式包括：
通量计算处理器，用以：
基于自用以递送前驱物的气体递送系统的胞元接收的所检测光强度的变化而确定前驱物通量值。
2.根据权利要求1所述的设备，所述通量计算处理器通过以下方式来确定所述前驱物通量值：
接收在所述胞元中在第一场合处产生的第一参考信号，所述第一参考信号指示检测器在所述第一场合处的检测器效能，所述检测器检测来自光源的光强度；
接收在所述第一场合处产生的背景信号，所述背景信号由所述检测器产生；
继所述第一场合后，接收在第二场合处产生的第二参考信号，所述第二参考信号指示所述检测器在所述第二场合处的所述检测器效能；以及
当所述前驱物在所述胞元中流动时，继所述第一场合后，接收在第三场合处产生的前驱物信号。
3.根据权利要求1所述的设备，所述通量计算处理器通过确定在多个场合处的所述前驱物通量值而计算所述前驱物的积分通量。
4.根据权利要求2所述的设备，所述通量控制常式还包括温度控制处理器，所述温度控制处理器用以：
基于所述前驱物通量值确定警示带状况；以及
基于所述警示带状况调整安瓿的温度。
5.根据权利要求4所述的设备，所述温度控制处理器通过以下方式调整所述温度：
确定温度调整ΔT，其中
Figure FDA0002554575080000011
其中P、I及D为比例增益、积分增益及微分增益，且其中
Figure FDA0002554575080000012
为基于所述安瓿的当前温度界限的误差。
6.根据权利要求4所述的设备，所述温度控制处理器通过以下方式调整所述温度：
基于所述前驱物通量值确定误差值；
基于所述误差值确定温度调整ΔT；
计算待被应用至所述安瓿的一组新的温度设定点；以及
当所述一组新的温度设定点处于一组预定温度界限内时，应用所述一组新的温度设定点来控制所述安瓿的加热。
7.根据权利要求6所述的设备，所述通量控制常式还包括寿命终止处理器，所述寿命终止处理器用以：
当所述一组新的温度设定点不处于所述一组预定温度界限内时，检查安瓿寿命终止状况；
当尚未满足所述安瓿寿命终止状况时，基于最保守的界限重新计算ΔT以产生保守ΔT；以及
基于所述保守ΔT计算待被应用至所述安瓿的所述一组新的温度设定点。
8.根据权利要求1所述的设备，所述通量控制常式还包括偏移处理器，所述偏移处理器用以：
基于所述前驱物通量值确定故障状况；以及
当在所述故障状况期间被处理的基板不是第一基板时，发送偏移的通知信号。
9.根据权利要求1所述的设备，所述通量控制常式还包括阻塞检测处理器，所述阻塞检测处理器用以：
接收所述胞元的胞元压力读数；
接收所述前驱物通量值；以及
基于所述胞元压力读数及所述前驱物通量值确定阻塞位置。
10.一种控制前驱物流的方法，包括：
经由气体递送系统提供前驱物流；
测量所述气体递送系统的胞元中由所述前驱物流导致的所检测光强度的变化；以及
基于所述所检测光强度的变化而确定前驱物通量值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述胞元设置于含有所述前驱物的安瓿的下游。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述变化的测量包括：
接收在所述胞元中在第一场合处的第一参考信号，所述第一参考信号指示检测器在所述第一场合处的检测器效能，所述检测器检测来自光源的光强度；
接收在所述第一场合处的背景信号，所述背景信号由所述检测器产生；
继所述第一场合后，接收在第二场合处的第二参考信号，所述第二参考信号指示所述检测器在所述第二场合处的所述检测器效能；以及
当所述前驱物在所述胞元中流动且由所述光源产生光时，继所述第一场合后，接收在第三场合处来自所述检测器的前驱物信号。
13.根据权利要求10所述的方法，其中提供所述前驱物流包括在所述前驱物的多个场合处提供多个脉冲，所述方法还包括：基于确定在所述多个场合处的所述前驱物通量值而计算所述前驱物的积分通量。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于所述前驱物通量值确定故障状况；以及
当在所述故障状况期间被处理的基板不是第一基板时，发送偏移的通知信号。
15.一种用于控制前驱物流的设备，包括：
源，用于输出前驱物；
传感器总成，以通讯方式耦合至所述源，所述传感器总成包括：
胞元，耦合至所述源以接收并传导所述前驱物；
光源，设置于所述胞元的第一侧上以将光传输至所述胞元中；以及
检测器，设置于所述胞元的与所述光源相对的第二侧上以检测经由所述胞元传输的光；以及
控制系统，所述控制系统被配置成基于在所述前驱物流经所述胞元期间自所述胞元接收的所检测光强度的变化而确定前驱物通量值。
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