用于测量夹带蒸气的系统和方法
【专利说明】用于测量夹带蒸气的系统和方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2014年10月7日提交的美国临时申请N0.62/060718的优先权权益。上文中提及的申请的全部公开内容在此通过引用并入本文。
技术领域
[0002]本发明公开内容涉及衬底处理系统，更具体而言涉及用于测量衬底处理系统中夹带蒸气的系统和方法。
【背景技术】
[0003]此处提供的【背景技术】描述是出于大体上呈现本公开的背景的目的。当前署名的发明人的工作，就其在该技术背景部分以及说明书方面中所描述的、可能不符合作为提交时的现有技术的工作而言，既不明示地也不暗示地承认是本公开的现有技术。
[0004]衬底处理系统可用于对衬底上的膜执行灰化、沉积和/或蚀刻。衬底处理系统通常包括带有衬底支撑件的处理室，所述衬底支撑件例如为基座、静电吸盘、板等等。衬底例如半导体晶片可被布置在衬底支撑件上。在化学气相沉积(CVD)工艺中，包括一种或更多种前体的气体混合物可被引入到处理室中以在衬底上沉积膜。在一些衬底处理系统中，等离子体可用于激活化学反应。
[0005]为了获得高质量的膜，向处理室提供所需浓度的前体气体是重要的。所述前体可以是升华或蒸发到载体气体中以提供前体气体的固体或液体。在一些衬底处理系统中，前体流可使用质量流量传感器来测量。然而，质量流量传感器通常具有会被使用的高温、低压和/或低压降问题。测量气体浓度的其它方法包括红外传感器(IR)、傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪和离子质谱仪。然而，这些方法通常成本高或不产生表征前体气体浓度的信号。
【发明内容】
[0006]用于向衬底处理室供给前体气体的系统包括:第一质量流量控制器，其具有接收载体气体的入口和出口。安瓿被配置成供给前体气体。基于动量的流量限制构件包括入口和出口。与所述第一质量流量控制器和所述安瓿流体连通的阀系统被配置成向基于动量的流量限制构件供给前体气体和载体气体。压力传感系统被配置成检测在基于动量的流量限制构件的入口处的入口压力和在基于动量的流量限制构件的出口处的出口压力。控制器被配置成基于入口压力和出口压力之间的差确定基于动量的流量限制构件的出口处的前体气体的流率。
[0007]在其他特征中，所述控制器被配置成基于前体气体的流率和压力差之间的预定关系调节由第一质量流量控制器供给的载体气体的流率，以控制基于动量的流量限制构件的出口处的前体气体的流率。
[0008]在其他特征中，加热器加热安瓿。所述控制器选择性地调节加热器以控制基于动量的流量限制构件的出口处的前体气体的流率。所述基于动量的流量限制构件包括基于动量的流量限制构件。
[0009]在其他特征中，所述阀系统包括选择性地连接第一质量流量控制器的出口和安瓿的入口的第一阀、选择性地连接第一质量流量控制器的出口和基于动量的流量限制构件的入口的第二阀以及选择性地连接安瓿的出口和基于动量的流量限制构件的入口的第三阀。
[0010]在其他特征中，所述压力传感系统包括与基于动量的流量限制构件的入口连通的第一压力传感器。所述第二传感器与基于动量的流量限制构件的出口连通。
[0011]在其他特征中，所述压力传感系统包括压力传感器、用于选择性地连接压力传感器和基于动量的流量限制构件的入口的第一阀和用于选择性地连接压力传感器和基于动量的流量限制构件的出口的第二阀。
[0012]在其他特征中，所述载体气体具有第一密度并且所述前体气体具有第二密度。所述第二密度大于所述第一密度的9倍。所述载体气体包括氩气并且所述前体气体选自由五氯化钨和六氯化钨所组成的组。
[0013]在其他特征中，第二质量流量控制器包括连通第一质量流量控制器入口的入口和连通基于动量的流量限制构件出口的出口。所述控制器被配置成通过控制载体气体至第一质量流量控制器的流率来调节前体气体至衬底处理室的流率并响应于载体气体至第一质量流量控制器的流率的变化而改变由第二质量流量控制器供给的载体气体至衬底处理室的流率。
[0014]用于向衬底处理室供给前体气体的方法包括使用第一质量流量控制器供给载体气体；使用安瓿供给前体气体；向包括入口和出口的基于动量的流量限制构件供给前体气体和载体气体；检测在基于动量的流量限制构件的入口处的入口压力和在基于动量的流量限制构件的出口处的出口压力；并基于所述入口压力和所述出口压力之间的压力差以及所述压力差和前体气体的流率之间的预定关系来确定所述前体气体至所述衬底处理室的流率。
[0015]在其他特征中，所述方法包括基于确定的前体气体的流率调节由第一质量流量控制器供给的载体气体的流率，以控制在基于动量的流量限制构件的出口处的前体气体的流率。
[0016]在其他特征中，所述方法包括基于计算的前体气体的流率调节安瓿的温度，以控制在基于动量的流量限制构件的出口处的前体气体的流率。
[0017]在其他特征中，所述基于动量的流量限制构件包括基于动量的流量限制构件。
[0018]在其他特征中，供给前体气体和载体气体包括使用选择性地连接第一质量流量控制器的出口和安瓿的第一阀；使用选择性地连接第一质量流量控制器的出口和基于动量的流量限制构件的第二阀以及使用选择性地连接安瓿和基于动量的流量限制构件的第三阀。
[0019]在其他特征中，检测入口压力和出口压力包括布置与基于动量的流量限制构件的入口连通的第一压力传感器；并布置与基于动量的流量限制构件的出口连通的第二传感器。
[0020]在其他特征中，检测入口压力和出口压力包括选择性地连接压力传感器和基于动量的流量限制构件的入口并检测入口压力；以及选择性地连接压力传感器与基于动量的流量限制构件的出口并检测出口压力。[0021 ] 在其他特征中，所述载体气体具有第一密度并且所述前体气体具有第二密度。所述第二密度大于所述第一密度的9倍。所述载体气体包括氩气并且前体气体选自由五氯化钨和六氯化钨所组成的组。
[0022]在其他特征中，所述方法包括布置与第一质量流量控制器的入口连通的第二质量流量控制器的入口以及与基于动量的流量限制构件的出口连通的第二质量流量控制器的出口 ；通过调节第一质量流量控制器的流率改变前体气体至衬底处理室的流率；以及响应于第一质量流量控制器的流率的改变而改变由第二质量流量控制器供给的载体气体至衬底处理室的流率。
[0023]根据详细描述、权利要求和附图，本公开的适用性的更多的领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅出于图示的目的且不旨在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0024]根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中:
[0025]图1是根据本公开的衬底处理系统的示例的功能框图；
[0026]图2是根据本公开的气体输送系统的一部分的示例的功能框图；
[0027]图3A-3C是根据本公开的前体气体输送系统的示例的功能框图；
[0028]图4是压降和前体流之间的关系的示例的曲线图；
[0029]图5是根据本公开的前体气体输送系统的示例的功能框图；以及
[0030]图6是图示了根据本公开的测量夹带蒸气流量的方法的步骤的流程图。
[0031]在附图中，可以重复使用附图标记来标识类似的和/或相同