CN115698374A - 石英晶体微天平浓度监测 - Google Patents

石英晶体微天平浓度监测 Download PDF

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Abstract

描述一个安装在加热样品腔室内的石英晶体微天平(QCM)装置。样品腔室的温度维持成比前驱物容器的温度高约10℃至约30℃。样品腔室连接到前驱物输送管线，并包括高温阀和与高温阀前流(foreline)的流路，以允许去除多余的材料。QCM装置包括加热器和气体冷却通道，从而使装置可维持在比前驱容器的温度低约10℃至约30℃的温度下。

Description

石英晶体微天平浓度监测
技术领域
本公开内容的实施方式一般涉及半导体处理和其他电子制造。更具体地，本公开内容的实施方式涉及用于控制化学前驱物输送到处理腔室的方法和设备。
背景技术
随着集成电路(IC)密度的增加，对更大的均匀性和关于层厚度的处理控制的需求增加。IC制造商对半导体处理工业提出了苛刻的要求，以开发提供更高产量，同时增加沉积在具有越来越大表面积的基板上的层的均匀性的制造工具。响应于这些需求，已经开发了各种技术以成本有效的方式在基板上沉积层，同时维持对层的特性的控制。
化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)技术都需要精确控制引入到处理腔室中的反应性前驱物，以便产生所期望的均匀厚度的层。对于CVD和ALD的一些应用而言，一种或多种前驱物以固体或液体的状态出现。通常，前驱物经由在储存容器内进行的升华处理在一定的压力和温度下从固体状态转变为气体状态(蒸发)。可通过使载气流过容器而产生的处理气体将前驱物输送到处理腔室，或者可不进行处理就输送前驱物。处理气体包含与载气混合的汽化前驱物。升华的速率取决于前驱物的温度、前驱物的表面积和形态，以及载气如何流过容器(流体动力学和停留时间)，每一个都可能很难控制。因此，通常难以将可预测浓度的前驱物输送至处理腔室。
因此，存在用于监测和调节前驱物到处理腔室的剂量/浓度的改进方法的需求。
发明内容
本公开内容的一个或多个实施方式涉及一种处理系统。在一个实施方式中，一种处理系统包含：载气源；前驱物容器；沉积腔室；和样品腔室，位于前驱物容器的下游和沉积腔室的上游，样品腔室容纳有石英晶体微天平(QCM)装置。
本公开内容的另一实施方式涉及一种处理方法。在一个或多个实施方式中，一种处理方法包含以下步骤：将含有化学前驱物的容器加热到在从约25℃至约600℃的范围中的温度，容器具有第一前驱物浓度；使载气流过容器以形成包含化学前驱物的前驱物气体；使用样品腔室内的石英晶体微天平(QCM)装置测量前驱物气体内的化学前驱物的浓度，前驱物具有第二前驱物浓度，并且样品腔室的温度比容器的温度高在从约10℃至约30℃的范围中；在沉积处理期间将基板暴露于前驱物气体；和在基板上沉积膜。
本公开内容的其他实施方式涉及一种包括指令的非暂时性计算机可读介质，指令当由处理腔室的控制器执行时使处理腔室执行以下操作：将含有化学前驱物的容器加热到在从约10℃至约600℃的范围中的温度；使载气流过容器以形成包含化学前驱物的前驱物气体；使用样品腔室内的石英晶体微天平(QCM)装置测量前驱物气体内的化学前驱物的浓度，样品腔室的温度比容器的温度高在从约10℃至约30℃的范围中；在沉积处理期间将基板暴露于前驱物气体；和在基板上沉积膜。
附图说明
为了可详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参考实施方式来获得以上简要概述的本公开内容的更详细的描述，其中一些实施方式显示在附随的附图中。然而，应当注意，附随的附图仅显示了本公开内容的典型实施方式，并且因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效的实施方式。
图1显示了根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理系统的示意图；
图2显示了根据本公开内容的一个或多个实施方式的石英晶体微天平(QCM)装置的示意图；
图3描绘了根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理方法的处理流程图；和
图4描绘了根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理方法的处理流程图。
具体实施方式
在描述本公开内容的几个示例性实施方式之前，应理解，本公开内容不限于在以下描述中阐述的构造或处理步骤的细节。本公开内容能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实施或执行。
如在本说明书和附随的权利要求书中所使用的，术语“基板”和“晶片”可互换地使用，均指处理作用于上的表面或表面的一部分。本领域技术人员还将理解的是，除非上下文另外明确指出，否则对基板的引用也可仅指基板的一部分。另外，提及在基板上沉积可表示裸露的基板和在其上沉积或形成有一个或多个膜或特征的基板。
如于此所使用的，“基板”是指在制造处理期间在其上执行膜处理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，可在其上执行处理的基板表面包括诸如硅、碳化硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂的硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、石英的材料和诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电材料的其他任何材料，取决于应用。基板包括(但不限于)半导体晶片。可将基板暴露于预处置处理以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化(或另外产生或接枝目标化学部分以赋予化学官能性)、退火和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上进行膜处理之外，在本公开内容中，所公开的任何膜处理步骤还可在形成于基板上的底层上进行，如下面更详细地公开的，术语“基板表面”旨在包括如上下文指出的底层。因此，例如，在膜/层或部分膜/层已经沉积在基板表面上的情况下，新沉积的膜/层的暴露表面成为基板表面。给定的基板表面包含什么将取决于要沉积的膜以及所使用的特定化学物质。
如在这份说明书和附随的权利要求书中所使用的，术语“前驱物”、“反应物”、“反应气体”及类似者可互换使用，以指代可与基板表面反应的任何气态物种。
如于此所使用的，“原子层沉积”或“循环性沉积”是指顺序地暴露两种或更多种反应性化合物以在基板表面上沉积材料层。基板(或基板的一部分)分别暴露于两种或更多种反应性化合物中，反应性化合物被引入到处理腔室的反应区中。在时域ALD处理中，暴露于每种反应性化合物由时间延迟分隔，以使每种化合物能够在基板表面上粘附合/或反应，并接着从处理腔室净化。据说这些反应性化合物顺序地暴露于基板。在空间ALD处理中，基板表面(或基板表面上的材料)的不同部分同时暴露于两种或更多种反应性化合物，使得基板上的任何给定点基本上不会同时暴露于超过一种的反应性化合物。如这份说明书和附随的权利要求书中所使用的，在这方面所用的术语“基本上”是指如本领域技术人员将理解的那样，由于扩散而存在小部分的基板可能同时暴露于多种反应性气体的可能性，且同时暴露是非故意的。
在时域ALD处理的一个方面中，将第一反应气体(亦即，第一前驱物或化合物A)脉冲到反应区中，接着进行第一时间延迟。接下来，将第二前驱物或化合物B脉冲到反应区中，接着进行第二延迟。在每个时间延迟期间，将净化气体(诸如氩气)引入处理腔室中以净化反应区，或者以其他方式从反应区移除任何残留的反应性化合物或反应副产物。替代地，净化气体可在整个沉积处理中连续流动，使得在反应性化合物的脉冲之间的时间延迟期间仅净化气体流动。替代地将反应性化合物脉冲化，直到在基板表面上形成所期望的膜或膜厚度。在任何一种情况下，脉冲化合物A、净化气体、化合物B和净化气体的ALD处理是一个循环。循环可从化合物A或化合物B任一者开始，并继续循环的各个顺序，直到获得具有预定厚度的膜为止。
在空间ALD处理的实施方式中，第一反应性气体和第二反应性气体(如，氮气)被同时输送至反应区，但是被惰性气体幕和/或真空幕隔开。基板相对于气体输送设备移动，使得基板上的任何给定点都暴露于第一反应气体和第二反应气体。
一个或多个实施方式有利地提供了一种处理系统，处理系统利用石英晶体微天平(QCM)来监测容器中的前驱物的整个寿命期间的前驱物浓度输出。监测前驱物浓度确保了将相同数量的前驱物从一个脉冲输送到另一个脉冲，再从一个晶片输送到下一个晶片，从而确保了处理质量和晶片的总产量。监测或前驱物浓度还可确保人们知道源的消耗，以防止在前驱物用完或耗尽时发生晶片报废。
如于此所使用的，术语“石英晶体微天平(QCM)”是指传统上在真空沉积腔室内使用以测量基板上的薄膜厚度的电子装置。QCM通过跟踪涂布处理期间石英晶体的频率响应来测量膜厚度。这种频率变化可与晶体表面上的涂布材料的量有关。石英晶体在埃
Figure BDA0003959468810000051
级别监测厚度。这种极高水平的精度准确率至关重要，因为小至10埃的厚度偏差会对产品性能产生重大影响。
当前，石英晶体微天平(QCM)系统位于前驱物容器本身内，并且不提供有关容器下游的实际浓度输出的信息。此外，在当前的系统中，石英晶体微天平(QCM)占据了容器内的空间，从而增加了容器的占地面积并限制了容器的容量。其他浓度监测系统包括光学(红外和紫外光谱)、声学、质谱、气相色谱系统。所有这些系统技术均具有缺点和成本，包括占地面积大、无法在狭窄的温度流量或压力范围外进行测量、取决于载气时间以及受限于150℃的最高温度。
因此，一个或多个实施方式有利地提供一种石英晶体微天平(QCM)监测系统，其在容器出口的下游但在容纳晶片/基板的反应腔室的上游进行监测，从而捕获升华/蒸发速率的变化和物理故障(诸如(但不限于)堵塞或阀导电率变化)。一个或多个实施方式的石英晶体微天平(QCM)监测系统具有较宽的工作温度、较宽的流量和压力范围，具有较小的占地面积以及与苛刻的化学性质兼容。不受理论的束缚，认为将QCM放置在沉积腔室的上游(而大多数应用将QCM放置在沉积腔室中或沉积腔室的下游)允许测量冷凝的单一前驱物，而不是测量沉积膜。
图1显示了根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理系统100的示意图。参照图1，系统100包括载气源106、沉积腔室118、任选的储存器114、石英晶体微天平(QCM)样品腔室128、前驱物容器102和控制器190。
在一个或多个实施方式中，沉积腔室118可为任何合适的半导体沉积腔室，诸如化学气相沉积(CVD)腔室、原子层沉积(ALD)腔室、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔室或蚀刻腔室。合适的处理腔室的示例包括(但不限于)可从位于加州圣克拉拉市的应用材料公司获得的
Figure BDA0003959468810000052
系列的CVD腔室、
Figure BDA0003959468810000053
和
Figure BDA0003959468810000054
系列的CVD/ALD的腔室及
Figure BDA0003959468810000055
系列的ALD/CVD和蚀刻腔室。
系统100经由载体具有源106中存储的载气将前驱物104从前驱物容器102传输到沉积腔室118。在一个或多个实施方式中，若前驱物具有的蒸汽压足以为反应腔室提供足够的浓度，则载气是任选的。在一个或多个实施方式中，前驱物104通过升华处理在容器102中将状态从固体改变成气体(或蒸汽)，或者前驱物104通过容器102中的蒸发处理从液体改变成气体。前驱物104可具有气体或流体状态。用于前驱物104的汽化处理(即，升华或蒸发)可通过任何合适的已知技术来启动。例如，可将前驱物104加热到预定温度或与容器102内的起泡液体混合。在一个或多个实施方式中，可控制容器102的温度以努力调节汽化处理。容器102和前驱物104维持在从约10℃至约600℃的温度范围中，或在从约25℃至约300℃的范围中，或在从约50℃至约150℃的范围中。在一个或多个实施方式中，若蒸汽压足够高，则可冷却前驱物源。例如，在一个或多个实施方式中，四氯化硅(SiCl4)可冷却至约15℃，因为所产生的蒸汽压足以为300mm晶片提供剂量(dose)。
在一个或多个实施方式中，前驱物容器102可为(例如)能够承受蒸发前驱物104所需的压力和温度的任何合适的容器。在一些实施方式中，容器102可包含起泡器(未显示)。在一个或多个实施方式中，前驱物容器102由对前驱物104不反应的材料制成。制造前驱物容器102的合适材料包括(但不限于)钢(如，不锈钢)、铝、铝合金或镍及类似者。在一个或多个实施方式中，前驱物容器102可含有衬垫以增强化学保护，诸如(但不限于)PTFE、镍、氟化镁或玻璃。在一个或多个实施方式中，前驱物容器102可为安瓿。
在一个或多个实施方式中，载气源106容纳流过第一阀108的载气。如于此所使用的，术语“载气”是指可使前驱物分子从一个位置移动到另一个位置的流体(无论是气体或液体)。在一些实施方式中，载气是惰性气体。在一个或多个实施方式中，载气是氩气(Ar)、氦气(He)、氙气(Xe)、氢(H2)或氮(N2)的一种或多种。
在一个或多个实施方式中，载气可从第一阀108通过第二阀138移动到前驱物容器102中，以与汽化的前驱物104混合，从而形成前驱物气体，前驱物气体通过第三阀140离开前驱物容器102。在一个或多个实施方式中，载气的流率在从约10sccm至约5000sccm的范围中，或在从约50sccm至约1000sccm的范围中。载气与前驱物104混合并作为前驱物气体离开前驱物容器102。
在其他实施方式中，第四阀142是旁路阀，其完全绕过容器并且仅使载气流到沉积腔室118。因此，在一个或多个实施方式中，载气的流绕过前驱物容器102并流过第五阀110并流到样品阀112，在此处载气流入样品腔室128中。在一个或多个实施方式中，样品阀112是三通阀，如图所示。在其他实施方式中，样品阀112是二通阀。在一个或多个实施方式中，载气的流率在从约10sccm至约5,000sccm的范围中，或在从约50sccm至约1,000sccm的范围中。载气和前驱物104的混合形成处理气体，其流率在从约10sccm至约5,000sccm，或在从约50sccm至约1,000sccm的范围中。
在一个或多个实施方式中，载气源106供应通过前驱物容器102的惰性载气流。在一个或多个实施方式中，载气流对前驱物容器102加压并夹带升华的前驱物。在一个或多个实施方式中，前驱物104的浓度限定为通过加热容器102产生的蒸汽压力与由载气供应的容器总压力的比例。在一个或多个实施方式中，在由输送系统和部件的流量系数(Cv)限定的容器的下游出现压降，然而，前驱物104的分压得以维持。对于ALD应用而言，脉冲序列通常使容器入口/出口阀108/110和样品阀112同时产生脉冲，从而允许将前驱物和载气的混合物输送到样品腔室128。对于固体前驱物，夹带在载气中的量(拾取)可能会取决于温度或使用下的时间的长短而变化。在一个或多个实施方式中，剂量的变化可能不利于膜的性能，并且通常仅通过晶片上的测量来检测，这可能导致多次晶片报废。
在一个或多个实施方式中，石英晶体微天平(QCM)壳体132安装在石英晶体微天平(QCM)样品腔室128内。在一个或多个实施方式中，石英晶体微天平(QCM)样品腔室128由加热器124加热。在一个或多个实施方式中，样品腔室128的温度维持在比前驱物容器102的温度高在从约10℃至约30℃的温度范围中。在一个或多个实施方式中，将QCM维持在较低温度以实现冷凝。然而，在一个或多个实施方式中，也将具有加热至更高温度以清洁晶体的能力。样品腔室可保持较高的温度，以确保在晶体上而不是在样品腔室壳体上发生冷凝。在一个或多个实施方式中，样品腔室128连接至前驱物输送管线134，并且包括高温阀122，并且包括通向具有高温阀122的前级管线136的流动路径，以允许移除多余的材料。在一个或多个实施方式中，QCM壳体132包括加热器124和气体冷却通道126，从而允许QCM壳体132维持在比前驱物容器102的温度低在从约10℃至约30℃的温度范围中。
在一个或多个实施方式中，QCM可测量前驱物的一种物种的冷凝。这与用于QCM的传统应用不同，在传统的QCM处测量膜沉积(即，产出的膜，而不仅仅是一种物种)。(通过冷凝)测量单个物种的能力非常重要，因为可通过加热晶体并升华冷凝的前驱物来重置QCM。这允许晶体146无限地操作，并且晶体146不必须被更换。
在一个或多个实施方式中，在沉积处理开始之前，将样品阀112打开固定的时间，从而允许载气中固定量的前驱物104从输送管线134流入或扩散到样品腔室128中。与前驱物容器102相比，由于QCM壳体132维持在较低的温度，所以前驱物104将仅在QCM晶体146上冷凝，从而导致质量增益。可接着将质量增益与基线读数进行比较。在一个或多个实施方式中，若从前驱物容器102输送的浓度改变，则报告的质量增益将偏离基线，并且沉积处理可被中断，从而防止了晶片/基板的损坏。在一个或多个实施方式中，建立基线并且可在每个晶片或每个批次之前对照该基线来检查QCM质量增益。在一个或多个实施方式中，可在每个单个ALD脉冲下暴露QCM，以检查每个脉冲之间的浓度变化。
在一个或多个实施方式中，石英晶体微天平(QCM)测量前驱物容器外侧的前驱物气体的浓度。此测量可在小于约100毫秒，或小于约90毫秒，或小于约80毫秒，或小于约70毫秒，或小于约60毫秒或小于约50毫秒的时间框架中发生。在一个或多个实施方式中，脉冲长度可在约50毫秒与几秒长之间(高达约20秒)之间。
在一个或多个实施方式中，储存器114可用以积累前驱物剂量以将更大的剂量推向沉积腔室118。替代地，储存器114可用以消除脉冲期间的压力变化。可在每种前驱物气体的输送之间引入净化气体，以确保反应仅发生在基板表面上。在一个或多个实施方式中，净化气体包含任何合适的气体，包括(但不限于)氩气(Ar)、氦气(He)、氮气(N2)和氢气(H2)。在一些实施方式中，净化气体包含氮气(N2)。
在一个或多个实施方式中，系统100包括控制器190。在示例性实施方式中，控制器190包括硬盘驱动器、软盘驱动器和处理器。
在一个或多个实施方式中，控制器190控制系统100的所有活动。控制器190执行系统控制软件，系统控制软件是存储在计算机可读介质中的计算机程序。介质可为硬盘驱动器，或其他类型的存储器。计算机程序包括指示时间、气体的混合物、腔室压力、腔室温度、RF功率水平以及特定处理的其他参数的指令集。存储在其他存储器装置上的其他计算机程序(例如包括软盘或其他合适的驱动器)也可用以指示系统控制器。
控制器190包括用于控制处理顺序和调节气流的中央处理单元(CPU)192、存储器194、一个或多个支持电路196以及输入/输出(I/O)198。CPU 192可为可在工业环境中使用的任何形式的通用计算机处理器。软件例程可存储在存储器194中，诸如随机存取存储器、只读存储器、软盘或硬盘驱动器或其他形式的数字储存器。支持电路196常规地耦合到CPU192，并且可包括高速缓存、时钟电路、输入/输出系统、电源及类似者。
存储器194可包括暂时性存储器(如，随机存取存储器)和非暂时性存储器(如，储存器)的一个或多个。处理器的存储器194(或计算机可读介质)可为本地或远程的一种或多种容易获得的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其他形式的数字储存器。存储器194可保留可由处理器操作以控制系统的参数和部件的指令集。
处理通常可作为软件例程存储在存储器194中，软件例程当由处理器执行时使处理腔室执行本公开内容的处理。软件例程还可由第二处理器(未显示)存储和/或执行，第二处理器距处理器控制的硬件远程地定位。本公开内容的一些或全部方法也可在硬件中执行。这样，处理可以软件实现并且可使用计算机系统，以硬件(如，专用集成电路或其他类型的硬件实现)或者以软件和硬件的结合来执行。当由处理器执行时，软件例程将通用计算机转换成专用计算机(控制器190)，专用计算机控制腔室操作，使得处理被执行。
一些实施方式的控制器190配置为与硬件交互作用以执行编程的功能。例如，控制器190可配置为控制一个或多个阀、马达、致动器、电源等。在一些实施方式中，控制器190耦合至沉积腔室118。控制器190具有一种或多种配置以控制各种功能和处理。
图2显示了根据本公开内容的一个或多个实施方式的石英晶体微天平(QCM)装置200的示意图。石英晶体微天平(QCM)是在真空沉积腔室内使用的电子装置，以测量基板上的薄膜厚度。
参照图2，在一个或多个实施方式中，石英晶体微天平(QCM)装置部分地容纳在真空腔室内并且部分地在外侧。真空中的部件是晶体206、晶体保持器204、传感器头202(具有电连接、水管线、热电偶和加热元件)和馈通207，馈通207将内部部件与空气侧连接。外部部件包括：来自馈通207的电缆和配件(未显示)、使晶体206振动并连续测量振动的振荡器208及显示并作用于这个信息的频率计数器210。
在一个或多个实施方式中，在膜厚度测量中使用两种类型的石英晶体206，AT和RC类型。AT晶体的特征是分子四面体石英晶体结构和单角度切割(Z方向为35或15个单位)，这允许在将电压施加到AT晶体时令AT晶体振动。AT晶体自然显示的频率是恒定的，直到在其上沉积了几埃的材料，从而改变了那个频率。AT晶体的频率对温度和内部沉积的材料应力敏感。尽管AT晶体可在高达100℃的处理中使用，但它更适合于低温测量。另一方面，RC晶体不易显示对内部应力或高温的频率响应，并且主要仅对表面上的膜堆积做出响应。RC晶体可有效地测量薄膜，而没有任何测量完整性的降级。此外，RC晶体的频率温度转向曲线为300℃。
晶体被成形为使得一侧是平坦的并且一侧具有弯曲或平凸的。这种形状的原因是将晶体振动保持在晶体的中心而不是边缘。可将平凸晶体安装到保持器204中，而不会影响振动。这种曲率对于正常操作至关重要，因为平面或平坦晶体将无法准确振动。
在一个或多个实施方式中，传感器头202是放置晶体并且电接点将晶体连接到振荡器208的机械组件。在一些实施方式中，传感器头202含有用于冷却的水或空气管线、用于改变传感器头202温度的加热器及热电偶。晶体对温度敏感，并且始终需要进行温度控制。在一个或多个实施方式中，传感器头202是“可拆卸的”，意味着晶体组件是可更换的。这可通过使用安装到传感器主体中的用于晶体本身的盖或保持器来实现。传感器主体有一个中心接触弹簧，中心接触弹簧推抵晶体帽的背侧，从而形成电路。传感器的主体是电气“接地”或返回路径。在一个或多个实施方式中，加热元件(未显示)被添加到传感器头202。与热电偶或温度测量装置结合，加热元件允许实时地控制传感器头202的温度。在一个或多个实施方式中，传感器头202可容纳1至24个晶体。因此，若晶体206发生故障或停止运行，则可在不打开腔室的情况下继续监测处理。在一个或多个实施方式中，传感器头保持一个晶体，并且有利地，在沉积处理期间仅使用一个晶体。
在一个或多个实施方式中，馈通207是金属组件，通过真空腔室壁连接传感器头202及其电气和液体或空气管线。在一个或多个实施方式中，振荡器208是迫使晶体206振动或“振荡”的电路。振荡器208通过找到晶体206的固有或谐振频率，并当这个频率随着增加涂层而改变时追踪该频率来达到这一目的。在一个或多个实施方式中，因为晶体连接电缆(未显示)构成了振荡电路的一部分，所以振荡器210被放置成靠近馈通207(在约6英寸至约10英寸内)。若晶体连接电缆太长，它们会削弱振动的强度，并且晶体测量会变得不稳定。
在一个或多个实施方式中，频率计数器210是基于微处理器的电子仪器，其通过同轴电缆从振荡器208获取频率信息，并使用该频率信息来计算膜厚度或沉积厚度的速率。使用的算法或公式称为Sauerbrey或改进的Sauerbrey方程式。这个公式将膜的质量或重量与晶体的谐振频率的变化相关连。随着更多的质量沉积在晶体上，振动变慢。此变化可用以根据质量来计算厚度。
在一个或多个实施方式中，频率计数器210可绑回到反应腔室控制架构190中，使得可从工具GUI读取信号。这样，可对工具进行动作/校正，以根据QCM上的测量值来调整处理。若浓度超出要求的限制，则可采取的动作包括调整载流流率、调整前驱物容器温度或停止处理当前或将来的晶片。
图3描绘了根据本公开内容的一个或多个实施方式的用于沉积膜的示例方法300的处理流程图。参照图3，在操作302处，将含有化学前驱物的前驱物容器加热或冷却至在从约10℃至约600℃的范围中，或在从约25℃至约300℃的农庄中，或在从约50℃至约150℃的范围中的温度。前驱物具有第一前驱物浓度。在操作304处，通过使载气流过包含化学前驱物的前驱物容器来形成前驱物气体。在操作306处，在沉积处理期间将基板暴露于前驱物气体。在操作308处，在前驱物气体已经离开前驱物容器之后，测量前驱物气体内的化学前驱物的浓度。浓度的测量可使用样品腔室内的石英晶体微天平(QCM)装置执行。前驱物气体中的前驱物具有第二前驱物浓度，并且样品腔室的温度比前驱物容器的温度高在从约10℃至约15℃的范围中。在一个或多个实施方式中，在前驱物气体内测量化学前驱物的浓度是在小于约100毫秒的时间框架中，或在约50毫秒至约20秒的时间框架中执行的。在操作310处，在基板上形成膜。在一些实施方式中，加热容器使化学前驱物汽化。在一个或多个实施方式中，石英晶体微天平(QCM)装置的温度比容器的温度低在从约10℃至约30℃的范围中。
图4描绘了根据本公开内容的一个或多个实施方式的用于沉积膜的示例方法400的处理流程图。在一个或多个实施方式中，在将基板移入反应腔室中之前，QCM可用以感测浓度(作为对前驱物容器的健康检查)。参照图4，在操作402处，将含有化学前驱物的前驱物容器加热或冷却至从约10℃至约600℃的范围中，或从约25℃至约300℃的农庄中，或从约50℃至约150℃的范围中的温度。前驱物具有第一前驱物浓度。在操作404处，通过使载气流过包含化学前驱物的前驱物容器来形成前驱物气体。在操作406处，在前驱物气体已经离开前驱物容器之后，测量前驱物气体内的化学前驱物的浓度。浓度的测量可使用样品腔室内的石英晶体微天平(QCM)装置执行。前驱物气体中的前驱物具有第二个前驱物浓度，并且样品腔室的温度比前驱物容器的温度高从约10℃至约15℃的范围中。在一个或多个实施方式中，在前驱物气体内测量化学前驱物的浓度是在小于约100毫秒的时间框架中，或在约50毫秒至约20秒的时间框架中执行的。在操作408处，在沉积处理期间将基板暴露于前驱物气体。在操作410处，在基板上形成膜。在一些实施方式中，加热容器使化学前驱物汽化。在一个或多个实施方式中，石英晶体微天平(QCM)装置的温度比容器的温度低从约10℃至约30℃的范围中。
在整个说明书中，对“一个实施方式”、“某些实施方式”、“一个或多个实施方式”或“一实施方式”的引用意味着结合该实施方式描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开内容的至少一个实施方式中。因此，在整个说明书中各个地方出现诸如“在一个或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”之类的短语不一定是指本公开内容的相同实施方式。此外，在一个或多个实施方式中，可以任何合适的方式结合特定的特征、结构、材料或特性。
尽管这里已经参考特定实施方式描述了本公开内容，但是应当理解，这些实施方式仅是本公开内容的原理和应用的说明。对于本领域技术人员将显而易见的是，在不背离本公开内容的精神和范围的情况下，可对本公开内容的方法和设备进行各种修改和变化。因此，本公开内容意图包括在附随的权利要求书及其等同物的范围内的修改和变化。

Claims (20)

1.一种处理系统，包含：
载气源；
前驱物容器；
沉积腔室；和
样品腔室，位于所述前驱物容器的下游和所述沉积腔室的上游，所述样品腔室容纳有石英晶体微天平(QCM)装置。
2.如权利要求1所述的处理系统，其中所述沉积腔室选自原子层沉积(ALD)腔室或化学气相沉积(CVD)腔室的一个或多个。
3.如权利要求1所述的处理系统，进一步包含：在所述样品腔室内的加热器和气体冷却通道。
4.如权利要求1所述的处理系统，其中所述载气源包含载气，所述载气选自氩气(Ar)、氦气(He)、氙气(Xe)、氢气(H2)和氮气(N2)的一种或多种。
5.如权利要求1所述的处理系统，其中所述石英晶体微天平(QCM)装置包含传感器头、晶体保持器、晶体、馈通、振荡器和频率计数器的一个或多个。
6.如权利要求5所述的处理系统，其中所述晶体包含AT晶体或RC晶体的一者或多者。
7.如权利要求5所述的处理系统，包含从1至24个晶体的范围。
8.如权利要求1所述的处理系统，进一步包含控制器。
9.如权利要求8所述的处理系统，其中所述控制器包含中央处理单元(CPU)、存储器、电路和输入/输出的一个或多个。
10.如权利要求1所述的处理系统，进一步包含净化气体源和储存器，所述储存器在所述前驱物容器和所述样品腔室的下游并且在所述沉积腔室的上游。
11.如权利要求10所述的处理系统，其中所述净化气体源包含净化气体，所述净化气体选自氩气(Ar)、氦气(He)、氙气(Xe)、氢气(H2)和氮气(N2)的一种或多种。
12.如权利要求1所述的处理系统，其中所述容器是安瓿。
13.如权利要求1所述的处理系统，其中所述前驱物选自固体前驱物或液体前驱物的一种或多种。
14.一种处理方法，包含以下步骤：
将含有化学前驱物的容器加热到在从约10℃至约600℃的范围中的温度，所述容器具有第一前驱物浓度；
使载气流过所述容器以形成包含所述化学前驱物的前驱物气体；
使用样品腔室内的石英晶体微天平(QCM)装置测量所述前驱物气体内的所述化学前驱物的浓度，所述前驱物具有第二前驱物浓度，并且所述样品腔室的温度比所述容器的温度高在从约10℃至约30℃的范围中；
在沉积处理期间将基板暴露于所述前驱物气体；和
在所述基板上沉积膜。
15.如权利要求14所述的处理方法，其中加热所述容器使所述化学前驱物汽化。
16.如权利要求14所述的处理方法，其中所述石英晶体微天平(QCM)装置的温度比所述容器的温度低在从约10℃至约15℃的范围中。
17.如权利要求14所述的处理方法，其中所述测量所述前驱物气体内的所述化学前驱物的所述浓度的步骤是在约50毫秒至约20秒的时间框架中执行的。
18.一种包括多个指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令当由处理腔室的控制器执行时使所述处理腔室执行以下多个操作：
将含有化学前驱物的容器加热到在从约25℃至约600℃的范围中的温度；
使载气流过所述容器以形成包含所述化学前驱物的前驱物气体；
使用样品腔室内的石英晶体微天平(QCM)装置测量所述前驱物气体内的所述化学前驱物的浓度，所述样品腔室的温度比所述容器的温度高在从约10℃至约30℃的范围中；
在沉积处理期间将基板暴露于所述前驱物气体；和
在所述基板上沉积膜。
19.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述石英晶体微天平(QCM)装置的温度比所述容器的温度低在从约10℃至约30℃的范围中。
20.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述测量所述前驱物气体内的所述化学前驱物的浓度的步骤是在小于约100毫秒的时间框架中执行的。
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