專(zhuān)利名稱(chēng)：：測(cè)量起泡源內(nèi)前驅(qū)物含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種測(cè)量起泡源內(nèi)的前驅(qū)物含量的方法。
背景技術(shù)：
：形成一個(gè)層或薄膜。該沉積處理通常稱(chēng)作化學(xué)氣相沉積(rchemicalvapord印osition，CVD」)。常規(guī)的熱化學(xué)氣相沉積處理將反應(yīng)性前驅(qū)物氣體提供至經(jīng)加熱的腔室(基板配置于其中)。當(dāng)前驅(qū)物經(jīng)過(guò)經(jīng)加熱的基板時(shí)，熱解反應(yīng)引起化學(xué)分解并產(chǎn)生該固體層或薄膜。在許多申請(qǐng)案中，以液體或固體形式提供一或多種前驅(qū)物，且以載氣將來(lái)自這些前驅(qū)物的蒸氣運(yùn)送至腔室。在這些配置中與液體或固體前驅(qū)物的使用相關(guān)的難題是需要確定何時(shí)會(huì)完全消耗掉起泡器內(nèi)的前驅(qū)物。這通常是困難的，因?yàn)樘幚砼渲檬沟迷撛磳?shí)質(zhì)上無(wú)法接近。一般而言，前驅(qū)物完全包含于鋼制容器中，而鋼制容器本身配置于恒溫槽中。傳統(tǒng)上，自處理系統(tǒng)移除起泡器并稱(chēng)重以確定剩余前驅(qū)物的含量。但此方法是不好的，因?yàn)檫@牽涉到打破無(wú)滲漏密封(leaktightseal)以及將氣體管路曝露于空氣污染中。因此，已經(jīng)使用許多替代技術(shù)。這些技術(shù)包括電容探針，其中鋼制起泡器本身形成電容器的一個(gè)平板。插入起泡器中心處的桿件作為另一個(gè)平板，而液體或固體前驅(qū)物作為介電質(zhì)。另一種技術(shù)則使用超聲波偵測(cè)，其中利用一超聲波傳感器自前驅(qū)物表面反射聲音以測(cè)定前驅(qū)物在起泡器內(nèi)的高度。另一種技術(shù)則測(cè)量與起泡器內(nèi)的液柱高度有關(guān)的壓力頭(pressurehead)。這些技術(shù)通常難以與固體前驅(qū)物一起使用，且最后提出的技術(shù)根本無(wú)法用于固體前驅(qū)物。此外，各個(gè)技術(shù)執(zhí)行測(cè)量的器具及其相關(guān)的電子設(shè)備所需的成本通常很高。而這成為這些技術(shù)使用的障礙，即便在使用液體前驅(qū)物的應(yīng)用中。有時(shí)作為測(cè)量填充水平的其它替代性方法可直接測(cè)定載氣中的前驅(qū)物蒸氣量。舉例而言，由于聲音速度隨著載氣內(nèi)的某些前驅(qū)物的相對(duì)濃度而有所變化，所以可通過(guò)測(cè)量氣體混合物中的聲音速度來(lái)完成測(cè)量填充水平。這些技術(shù)使用極其昂貴的檢測(cè)儀表，所以盡管其提供非常良好的氣體混合物成份的控制，但其并不直接用于測(cè)量起泡器的填充水平。因此，在該項(xiàng)技術(shù)中普遍需要測(cè)量起泡源中的前驅(qū)物含量的方法及系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施例提供用于測(cè)量起泡器內(nèi)前驅(qū)物的填充水平的方法。起泡器是通過(guò)蒸氣傳送系統(tǒng)與基板處理腔室流體耦合。用已知?jiǎng)┝康幕靥顨怏w來(lái)回填該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)。測(cè)定回填氣體的壓力及溫度。通過(guò)應(yīng)用氣體定律由(1)所測(cè)定的壓力、(2)所測(cè)定的溫度及(3)已知?jiǎng)┝縼?lái)測(cè)定起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)中的回填氣體的總體積。測(cè)定(1)起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積與(2)所測(cè)定的回填氣體的總體積的間的差值作為起泡器中前驅(qū)物的填充水平。在某些實(shí)例中，氣體定律為理想氣體定律。可以相似方式來(lái)測(cè)量起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積。測(cè)定起泡器內(nèi)前驅(qū)物的初始體積。用已知校準(zhǔn)劑量(calibrationdose)的校準(zhǔn)回填氣體來(lái)回填起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)。測(cè)定校準(zhǔn)回填氣體的校準(zhǔn)壓力及校準(zhǔn)溫度。通過(guò)應(yīng)用氣體定律由(1)所測(cè)定的校準(zhǔn)壓力、(2)所測(cè)定的校準(zhǔn)溫度及(3)已知校準(zhǔn)劑量來(lái)測(cè)定校準(zhǔn)回填氣體的總體積。測(cè)定(1)起泡器內(nèi)前驅(qū)物的初始體積與(2)所測(cè)定的校準(zhǔn)回填氣體的總體積的總和為起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積。有時(shí)可由前驅(qū)物的已知質(zhì)量及已知密度來(lái)計(jì)算起泡器內(nèi)前驅(qū)物的初始體積。在不同實(shí)施例中，將起泡器內(nèi)的前驅(qū)物維持為液體或固體。起泡器有時(shí)可包含與前驅(qū)物主要供應(yīng)(bulk-supply)容器流體耦合的輔助起泡器(satellitebubbler)。舉例而言，起泡器可以是與該前驅(qū)物主要供應(yīng)容器流體耦合的多個(gè)起泡器的其中之一。回填氣體可實(shí)質(zhì)上不與前驅(qū)物有所反應(yīng)。在其它實(shí)施例中，提供用基板處理系統(tǒng)來(lái)處理多個(gè)基板的方法。該基板處理系統(tǒng)包含起泡器、基板處理腔室及與該起泡器及基板處理腔室流體耦合的蒸氣傳送系統(tǒng)。測(cè)定起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積。將每個(gè)基板配置于基板處理腔室內(nèi)。將來(lái)自起泡器的前驅(qū)物汽化并用載氣將其流動(dòng)至基板處理腔室，以使用該汽化前驅(qū)物對(duì)基板執(zhí)行處理。此后，使用上述總結(jié)方法其中之一來(lái)測(cè)定起泡器內(nèi)前驅(qū)物的填充水平。當(dāng)填充水平相應(yīng)不足時(shí)，可替換基板處理系統(tǒng)中的起泡器。在基板處理系統(tǒng)更包含與起泡器流體耦合的前驅(qū)物主要供應(yīng)容器的實(shí)施例中，可由主要供應(yīng)容器提高起泡器的填充水平。在某些實(shí)例中，可在起泡器中維持近似恒定的填充水平?；逄幚硐到y(tǒng)有時(shí)可包含與蒸氣傳送系統(tǒng)流體耦合的多個(gè)基板處理腔室。同樣地，起泡器可包含與主要供應(yīng)容器及蒸氣傳送系統(tǒng)流體耦合的多個(gè)起泡器。于是起泡器內(nèi)前驅(qū)物的填充水平可包含測(cè)定多個(gè)起泡器的每一個(gè)中的前驅(qū)物填充水平。于是可通過(guò)主要供應(yīng)容器提高起泡器中的每一個(gè)的填充水平來(lái)在多個(gè)起泡器的每一個(gè)中維持近似恒定的填充水平。本發(fā)明的方法亦可用于將精確劑量的前驅(qū)物傳送至基板處理腔室。在這些實(shí)施例中，如上述般測(cè)定起泡器中前驅(qū)物的填充水平。將基板配置于基板處理腔室內(nèi)。自起泡器將已知?jiǎng)┝康那膀?qū)物填充進(jìn)入蒸氣傳送系統(tǒng)內(nèi)的隔離體積。接著使用質(zhì)量流及壓力將已知?jiǎng)┝孔愿綦x體積傳送至處理腔室以容納預(yù)定的體積變化。參照本說(shuō)明書(shū)的其余部分和附圖，就可以對(duì)本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步理解，在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相似的組件。在一些示例中，腳標(biāo)與標(biāo)號(hào)有關(guān)并跟在連字號(hào)之后以表示多個(gè)相似的組件之一。當(dāng)引用標(biāo)號(hào)但沒(méi)有腳標(biāo)時(shí)，則是指所有這種相似的組件。圖1是可用于實(shí)施本發(fā)明的某些實(shí)施例的示范性化學(xué)氣相沉積設(shè)備的簡(jiǎn)化代表圖2提供一起泡器前驅(qū)物傳送系統(tǒng)的示意性說(shuō)明；圖3是總結(jié)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例測(cè)量前驅(qū)物含量的方法的流程圖；圖4A及圖4B提供可用于高產(chǎn)量沉積的主要起泡器前驅(qū)物傳送系統(tǒng)的說(shuō)明；及圖5是總結(jié)將已知?jiǎng)┝康牟牧蟼魉椭撂幚砬皇业姆椒ǖ牧鞒虉D。具體實(shí)施方式1.簡(jiǎn)介(「LED」)、邊射型及面射型激光器、調(diào)制器、偵測(cè)器及燈具。因?yàn)檫@些化合物提供相對(duì)短波長(zhǎng)的光，從而使得能夠產(chǎn)生發(fā)射光譜的綠、藍(lán)、紫及紫外光部分的光電組件，所以尤其受到關(guān)注。發(fā)射光語(yǔ)的綠色部分的組件可以是白光組件以及較短波長(zhǎng)的組件的組件，且通?？筛牧脊鈱W(xué)組件(例如，CD-ROM)的信息儲(chǔ)存能力。111族氮化物組件的制造提供使用液體或固體前驅(qū)物的處理的一良好實(shí)例。舉例而言，在形成GaN薄膜的原型狀況下，可經(jīng)熱解以產(chǎn)生Ga及N物質(zhì)的前驅(qū)物的組合是氨(NH3)及三曱基鎵「(CH3)3Ga，TMG」。為了其它化合物半導(dǎo)體及合金的成長(zhǎng)，可另外將其它lll族有機(jī)金屬及V族氫化物前驅(qū)物的適當(dāng)混合物摻入氣流。舉例而言，可通過(guò)使用三甲基鋁((CH3)3A1)作為附加的前驅(qū)物來(lái)形成AIGaN，且可通過(guò)使用三曱基銦((CH3)3ln)作為附加的前驅(qū)物來(lái)形成InGaN。此兩者化合物皆可用于與GaN形成異質(zhì)結(jié)(heterojunction)來(lái)產(chǎn)生作為量子阱(用于發(fā)光)的缺陷。表I提供在III族氮化物沉積處理中可作為固體或液體前驅(qū)物提供的III族前驅(qū)物的某些物理屬性的總結(jié)。表1:111族前驅(qū)物的特性<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>氮前驅(qū)物液體的實(shí)例包括肼(N2H4)或其變異體二曱肼(C2H8N2)、苯肼(C6H8N2)、丁基肼(C4H^N2)等等(本文中統(tǒng)稱(chēng)為「肼類(lèi)」)。來(lái)自這些前驅(qū)物的蒸氣搭配氨(NHs)流注入處理腔室可減少氮空缺的形成。在某些實(shí)例中，沉積的lll-V薄膜亦可包括摻雜物。僅作為例示，可用于提供鎂摻雜物的前驅(qū)物為雙(曱基環(huán)戊二烯基)鎂((CH3C5H4)2Mg)，其熔點(diǎn)為29。C且在25。C下的蒸氣壓力是0.35mmHg。盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解各種氣態(tài)前驅(qū)物可用于某些實(shí)例，但I(xiàn)II族氮化物化合物的沉積提供對(duì)使用液體或固體前驅(qū)物的處理的高效優(yōu)點(diǎn)的有效說(shuō)明。但應(yīng)強(qiáng)調(diào)，提供對(duì)III族氮化物的沉積的說(shuō)明僅出于說(shuō)明性的目的。許多其它應(yīng)用中可使用液體或固體前驅(qū)物，且本發(fā)明用于測(cè)量前驅(qū)物含量的方法及系統(tǒng)可輕易在這些其它應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)功用。2.示范性基板處理系統(tǒng)圖1是示范性化學(xué)氣相沉積(「CVD」)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖，其說(shuō)明可于其中執(zhí)行各個(gè)沉積步驟的腔室的基本結(jié)構(gòu)。此系統(tǒng)適于執(zhí)行熱次大氣壓化學(xué)氣相沉積(rSACVDO處理以及其它處理，諸如回焊(reflow)、驅(qū)入(drive-in)、清洗、蝕刻、沉積及吸雜(gettering)處理。在某些實(shí)例中，在移出以傳送至另一腔室前，仍可在個(gè)別腔室內(nèi)執(zhí)行多步驟處理。系統(tǒng)的主要組件包括真空室115，其自氣體或蒸氣傳送系統(tǒng)120接收處理及其它氣體；真空系統(tǒng)125;及控制系統(tǒng)(未顯示)等等。下文更詳盡地描述了這些及其它組件。盡管本圖出于說(shuō)明目的而展示僅具有單一腔室的結(jié)構(gòu)，但應(yīng)了解，可提供具有相似結(jié)構(gòu)的多個(gè)腔室作為一集束型工具的部分，各個(gè)腔室適以執(zhí)行某些整體制造處理的不同態(tài)樣?；瘜W(xué)氣相沉積設(shè)備包括一封圍組件137,其形成具有氣體反應(yīng)區(qū)域116的真空室115。氣體分配結(jié)構(gòu)121將反應(yīng)性氣體及其它氣體(例如，清潔氣體)朝向基板支撐結(jié)構(gòu)108所固持的一個(gè)或多個(gè)基板109分配。氣體分配結(jié)構(gòu)121與基板109之間為氣體反應(yīng)區(qū)域116。可控制加熱器126在不同位置之間移動(dòng)，以適應(yīng)不同沉積處理以及蝕刻或清潔處理。中心面板(centerboard)(未顯示)包括提供關(guān)于基板位置的信息的感應(yīng)器?？蓪⒉煌慕Y(jié)構(gòu)用于加熱器126上。舉例而言，本發(fā)明的某些實(shí)施例有利地使用互相靠近且安置于基板支撐結(jié)構(gòu)108的相對(duì)側(cè)面上的一對(duì)平板，來(lái)提供一個(gè)或多個(gè)基板109的相對(duì)側(cè)面的獨(dú)立熱源。僅為例示，在某些特定實(shí)施例中，這些平板可包含石墨或SiC。在另一實(shí)例中，加熱器126包括封閉于陶瓷中的電阻式加熱組件(未顯示)。該陶瓷保護(hù)加熱組件免受可能的腐蝕性腔室環(huán)境，并使加熱器能夠達(dá)到高達(dá)約120(TC的溫度。在一示范性實(shí)施例中，加熱器126的所有曝露于真空室115的表面由陶瓷材料制成，諸如氧化鋁(Al203或礬土)或氮化鋁。在另一實(shí)施例中，加熱器126包含燈具加熱器?；蛘?，由耐火金屬構(gòu)成的棵金屬燈絲加熱組件可用于加熱基板，該耐火金屬諸如鎢、錸、銥、釷熱器配置能夠達(dá)到超過(guò)i2ocrc的溫度，其可用于某些特定應(yīng)用。通過(guò)供應(yīng)管路將反應(yīng)性氣體及載氣自氣體或蒸氣傳送系統(tǒng)120供應(yīng)至氣體分配結(jié)構(gòu)121。在某些實(shí)例中，供應(yīng)管路可將氣體傳送進(jìn)入氣體混合箱以在傳送至氣體分配結(jié)構(gòu)前將氣體混合。在其它實(shí)例中，供應(yīng)管路可將氣體分別傳送至氣體分配結(jié)構(gòu)，例如下文所述的某些噴頭配置。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，氣體或蒸氣傳送系統(tǒng)120包括多種來(lái)源及適當(dāng)?shù)墓?yīng)管路來(lái)將各個(gè)來(lái)源選定的數(shù)量傳送至腔室115。一般而言，各個(gè)來(lái)源的供應(yīng)管路包括截流閥(可用以自動(dòng)或手動(dòng)截?cái)噙M(jìn)入其相關(guān)的管路的氣流)以及質(zhì)量流控制器或其它類(lèi)型的控制器(測(cè)量經(jīng)過(guò)供應(yīng)管路的氣體流或液體流)。視系統(tǒng)所運(yùn)行的處理而定，某些來(lái)源實(shí)際上可以是液體或固體源而非氣體源。當(dāng)使用液體源時(shí)，氣體傳送系統(tǒng)包括一液體注入系統(tǒng)或其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)件(例如，起泡器)來(lái)將液體汽化。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，液體的蒸氣接著通常與載氣混合。在沉積處理期間，將供應(yīng)至氣體分配結(jié)構(gòu)121的氣體朝向基板表面排放(如箭頭123所示)，其中其可以層流均勻地徑向分布于基板表面上?？蓪⑶鍧崥怏w自氣體分配結(jié)構(gòu)121及/或自穿過(guò)封圍組件137底壁的入口端口或管(未顯示)傳送至真空室115。自腔室115底部導(dǎo)入的清潔氣體自入口端口經(jīng)加熱器126向上流動(dòng)至環(huán)狀泵浦通道140。真空系統(tǒng)125可包括一真空泵(未顯示)且經(jīng)排放管路160來(lái)排出氣體(如箭頭124所示)。經(jīng)排放管路160、自環(huán)狀泵浦通道140抽取排放氣體及夾帶的粒子的速率可由一節(jié)流閥系統(tǒng)163來(lái)控制?？赏ㄟ^(guò)在該腔室的壁內(nèi)通道(未顯示)循環(huán)熱能交換液體來(lái)進(jìn)一步控制沉積腔室115的壁及周?chē)Y(jié)構(gòu)(例如，排氣通道)的溫度。視所要的效應(yīng)而定，熱能交換液體可用于加熱或冷卻腔室壁。舉例而言，熱的液體可有助于在熱沉積處理期間維持均勻的熱梯度(thermalgradient),而冷的液體可在其它處理期間自系統(tǒng)移除熱量，或限制腔室壁上沉積產(chǎn)物的形成。氣體分配歧管121亦具有熱能交換通道(未顯示)。典型熱能交換流體為水性乙二醇混合物、油性傳熱流體或相似的流體。此加熱通常稱(chēng)作經(jīng)r熱交換器」的加熱，其有益地降低或去除不欲的反應(yīng)產(chǎn)物的濃縮并改善處理氣體的揮發(fā)性產(chǎn)物及其它污染物的去除，若這些產(chǎn)物及其它污染物濃縮于冷的真空通道壁上并在無(wú)氣流期間返回處理腔室，則其可能污染該處理。系統(tǒng)控制器控制沉積系統(tǒng)的活動(dòng)及操作參數(shù)。系統(tǒng)控制器可包括一計(jì)算機(jī)處理器及一耦合至該處理器的計(jì)算機(jī)可讀式存儲(chǔ)器。處理器執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件，例如儲(chǔ)存于存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序。處理器根據(jù)系統(tǒng)控制軟件(程序)來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，該系統(tǒng)控制軟件包括指示一特定處理的時(shí)間、氣體的混合、腔室壓力、腔室溫度、微波功率程度、基座位置及其它參數(shù)的計(jì)算機(jī)指令。通過(guò)將系統(tǒng)控制器通信耦合至加熱器、節(jié)流閥及各種閥及與氣體傳送系統(tǒng)120相連的質(zhì)量流控制器的控制線來(lái)實(shí)施對(duì)這些及其它參數(shù)的控制。3.起泡器監(jiān)視在圖2中示出了典型起泡器結(jié)構(gòu)，它可用于將液體或固體前驅(qū)物提供給處理腔室。圖2提供的說(shuō)明針對(duì)單一有機(jī)金屬源204,但應(yīng)理解，對(duì)于另外的來(lái)源可將該結(jié)構(gòu)復(fù)制一或多次，從而使圖1所示的氣體或蒸氣傳送系統(tǒng)120能夠接取充分的來(lái)源以實(shí)施對(duì)不同材料的沉積處理。將來(lái)自一載氣源208的一適當(dāng)載氣應(yīng)用于前驅(qū)物204以產(chǎn)生溶于栽氣中的前驅(qū)物蒸氣的飽和化合物。該載氣通常為氫分子(H2),然而各種其它栽氣可用于不同實(shí)施例中。在氮化物沉積的實(shí)例中，有時(shí)使用氮分子(N2)或H2與N2的混合物作為載氣。在各種其它應(yīng)用中，可用像He、Ne、Ar或Kr的惰性氣體作為載氣?；旌衔锪魅胩幚砬皇?24，其中可執(zhí)行化學(xué)氣相沉積處理?？赏ㄟ^(guò)控制載氣的流速、起泡器中的總壓力及前驅(qū)物的溫度(其決定蒸氣壓力)來(lái)計(jì)算前驅(qū)物蒸氣的絕對(duì)流速。隨著在處理腔室內(nèi)執(zhí)行化學(xué)氣相沉積處理而消耗前驅(qū)物，起泡器內(nèi)的前驅(qū)物204的水平如同圖式中相對(duì)的水平1及2所示而降低。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于測(cè)量與前驅(qū)物水平中的該變化有關(guān)的體積AV的技術(shù)。此技術(shù)利用如下的觀察結(jié)果，該體積AV不僅為所消耗的前驅(qū)物的體積，且亦為整個(gè)前驅(qū)物傳送系統(tǒng)的未占用體積的變化，未占用體積包括起泡器的未填充體積及起泡器與處理腔室224之間的蒸氣管路的體積。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)將理想氣體定律應(yīng)用本系統(tǒng)來(lái)測(cè)量該未占用總體積。在圖3中說(shuō)明用于一實(shí)施例的方法，其提供總結(jié)在實(shí)施本方法中可采用的許多步驟的流程圖。盡管在該圖中展示了某些具體步驟，但應(yīng)注意，有時(shí)可在各種替代實(shí)施例中執(zhí)行另外的步驟，且在某些實(shí)施例中可省略某些步驟。此外，盡管圖式結(jié)構(gòu)指示步驟次序，但此排序并非必需，且在某些實(shí)施例中可以不同次序來(lái)執(zhí)行某些步驟。該方法在框圖304通過(guò)測(cè)量起泡器中存在的前驅(qū)物的體積而開(kāi)始。此可例如通過(guò)賣(mài)主所提供的填充質(zhì)量及前驅(qū)物材料的已知密度來(lái)測(cè)定。舉例而言，TMG的密度為1.151g/cm3;若賣(mài)主供應(yīng)識(shí)別填充質(zhì)量為87.5g的起泡器，貝'J將易于計(jì)算出初始前驅(qū)物體積d為76cm3。此代表前驅(qū)物傳送系統(tǒng)中的未占用總體積變化AV(包括未填充起泡器體積及蒸氣傳送管路)將對(duì)應(yīng)于前驅(qū)物的消耗?？赏ㄟ^(guò)在框圖308用計(jì)量過(guò)的劑量的非反應(yīng)性氣體來(lái)回填系統(tǒng)以從理想氣體定律測(cè)定前驅(qū)物傳送系統(tǒng)的未占據(jù)體積。在某些實(shí)施例中，非反應(yīng)性氣體與載氣相同。在配置用于以川族前驅(qū)物進(jìn)行氮化物沉積的某些系統(tǒng)中，非反應(yīng)性氣體為氮分子(N2)。通過(guò)供應(yīng)計(jì)量過(guò)的劑量，可得知回填氣體中摩爾數(shù)n?？蓽y(cè)量壓力P及溫度7"。由理想氣體定律，PV-n尺7"，可如框圖312所示測(cè)定系統(tǒng)及起泡器的未填充部分的體積，sys一ju,其中R為普適氣體常數(shù)，其等于62,373cm3ton7(molK)。因此，可在框圖316測(cè)量起泡器及傳送系統(tǒng)的總體積Ww如下「-「(0)+盧雖然在框圖320執(zhí)行各種化學(xué)氣相沉積處理而消耗前驅(qū)物，但此總體積保持恒定。因此，當(dāng)在框圖324使用理想氣體定律再次測(cè)量該體積來(lái)測(cè)定^^時(shí)，起泡器中剩余前驅(qū)物的體積為fprtol、ys該隨后的體積測(cè)量無(wú)需使用與初始測(cè)量相同的環(huán)境條件p及r,且有時(shí)會(huì)使用不同量n的回填氣體。當(dāng)系統(tǒng)及起泡器未填充部分的體積變化AV等于初始前驅(qū)物體積d時(shí)，前驅(qū)物已耗盡。因此，再次測(cè)量之后在區(qū)塊328進(jìn)行檢查。若仍未耗盡前驅(qū)物，可在框圖320繼續(xù)執(zhí)行化學(xué)氣相沉積處理，且隨后在框圖328執(zhí)行另一再次的體積測(cè)量來(lái)再次測(cè)定^1(受到、'=^>+^1的約束)。應(yīng)注意，在框圖324的測(cè)量通常提供剩余前驅(qū)物體積的值(即，C))。若已知前驅(qū)物體積的平均消耗速率，甚至可諸如粗略確定測(cè)量之間的時(shí)間f為Al///,則能夠估計(jì)起泡器的剩余壽命。舉例而言，使用粗略計(jì)算，剩余壽命將為厶rap一旦起泡器耗盡，則在框圖332以新的起泡器替換之，且重復(fù)該處理來(lái)監(jiān)視新起泡器中前驅(qū)物的體積。盡管上述說(shuō)明集中于理想氣體定律的應(yīng)用，但在某些實(shí)施例中可使用不同形式的氣體定律(將諸如壓力、溫度量，及氣體數(shù)量與體積有所關(guān)聯(lián))。已知這些替代氣體定律可能更精確地反映了所使用的特定回填氣體的狀態(tài)，尤其在偏離理想氣體定律狀態(tài)的局部壓力-溫度參數(shù)空間區(qū)域中時(shí)?？捎欣貞?yīng)用圖3所述的技術(shù)，而無(wú)需修改反應(yīng)器上前驅(qū)物-傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。盡管在常規(guī)單一起泡器傳送系統(tǒng)的背景下提供上述圖3的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，相同技術(shù)可用于測(cè)量主要傳送系統(tǒng)(其中起泡器由較大源填充)中的填充水平。為達(dá)成說(shuō)明的目的，在圖4A及圖4B中示意性展示了用于該主要傳送系統(tǒng)的兩種結(jié)構(gòu)。該主要傳送系統(tǒng)通常用于高產(chǎn)量的沉積處理。兩種結(jié)構(gòu)均使用大型主要來(lái)源以供應(yīng)一個(gè)或多個(gè)較小輔助起泡器，且計(jì)量來(lái)自輔助起泡器的蒸氣(以用于沉積腔室)。舉例而言，使用圖4A的結(jié)構(gòu)，通過(guò)應(yīng)用通過(guò)質(zhì)量流控制器412的載氣將前驅(qū)物自主要來(lái)源404通過(guò)閥414而傳送至單一輔助起泡器408。以與上文結(jié)合圖2相似的方式來(lái)操作輔助起泡器，且經(jīng)質(zhì)量流控制器416提供的載氣將前驅(qū)物與載氣的飽和混合物流通過(guò)背壓(back-pressure)控制器420而提供至分配腔室424。接著通過(guò)各個(gè)質(zhì)量流控制器426將計(jì)量過(guò)的劑量的混合物傳送至一個(gè)或多個(gè)腔室。使用圖4B的結(jié)構(gòu)，通過(guò)應(yīng)用通過(guò)質(zhì)量流控制器442的栽氣將前驅(qū)物自主要來(lái)源440通過(guò)各個(gè)閥456而傳送至多個(gè)輔助起泡器444。接著以與上述結(jié)合圖2相似的方式來(lái)操作這些輔助起泡器。具體言之，經(jīng)各個(gè)質(zhì)量流控制器448來(lái)提供載氣以產(chǎn)生前驅(qū)物與載氣的飽和混合物流。經(jīng)各個(gè)背壓控制器452將此混合物傳送至各別的處理腔室。該主要傳送系統(tǒng)的一個(gè)好處在于無(wú)需像常規(guī)單一起泡器傳送系統(tǒng)那樣頻繁地更換起泡器。反而，僅按需要改變主要供應(yīng)器，且輔助起泡器與處理腔室之間的連接永不斷開(kāi)且永不曝露于空氣污染中。但為提供可再現(xiàn)的沉積率，通常預(yù)期在輔助起泡器中維持接近恒定的前驅(qū)物水平。此可以上述用于測(cè)定各別起泡器填充水平的技術(shù)來(lái)達(dá)成。以圖5的流程圖來(lái)說(shuō)明該方法的另一應(yīng)用。此流程圖總結(jié)將已知?jiǎng)┝康牟牧献云鹋萜鱾魉椭撂幚砬皇业姆椒?。此可用在ALD(以擴(kuò)展形式替代性地稱(chēng)作r原子級(jí)沉積(atomicleveldeposition)J或r交替層沉積(alternatelayerexposition)」)中，ALD為一種以連續(xù)方式將前驅(qū)物導(dǎo)入處理腔室的沉積方法。第一前驅(qū)物以一單層分子使基板表面飽和，而在其后導(dǎo)入的第二前驅(qū)物與第一前驅(qū)物反應(yīng)并產(chǎn)生所欲的單層化合物。一般而言，在反應(yīng)性前驅(qū)物之間導(dǎo)入惰性氣體以稀釋并排空腔室中的殘余前驅(qū)物，使得反應(yīng)僅發(fā)生于基板表面上。因?yàn)榍膀?qū)物通常很昂貴且由于組件特性而所需的薄膜交替層的數(shù)目可能很高，所以在這些處理中前驅(qū)物的使用效率受到高度關(guān)注。在典型系統(tǒng)中，由于前驅(qū)物體積中的微小變化可影響許多因素，而這些因素可能影響氣態(tài)組成中前驅(qū)物的整體濃度，所以起泡器可能傳送不一致劑量的材料。這些因素包括前驅(qū)物對(duì)載體的曝露、氣泡尺寸、前驅(qū)物的加熱表面等等。通過(guò)確認(rèn)有效飽和所需17的最小劑量并隨后精確傳送該劑量，可優(yōu)化制造成本。用于傳送可重復(fù)(repeatable)劑量的方法在框圖504以測(cè)量起泡器中前驅(qū)物的體積而開(kāi)始。此可如使用結(jié)合圖3所述的技術(shù)消耗前驅(qū)物那樣完成。在框圖508隔離起泡器與處理腔室之間的已知體積?？墒褂谜魵夥峙湎到y(tǒng)內(nèi)的閥來(lái)隔離此體積。因此，在框圖512將已知?jiǎng)┝康那膀?qū)物填充入該已知體積，并在框圖516使用質(zhì)量流及壓力將其傳送至處理腔室以容納預(yù)定的體積變化。應(yīng)了解，盡管提供了化學(xué)氣相沉積方法的描述，但這些劑量技術(shù)亦可用于其它應(yīng)用。經(jīng)充分描述本發(fā)明的若干實(shí)施例，產(chǎn)生本發(fā)明的覆蓋層的許多其它均等及替代方法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)。這些替代物及均等物意欲包括于由隨附權(quán)利要求書(shū)所界定的本發(fā)明的范疇內(nèi)。權(quán)利要求1.一種測(cè)量起泡器中的前驅(qū)物的填充水平的方法，其中該起泡器通過(guò)蒸氣傳送系統(tǒng)與基板處理腔室流體耦合，該方法包含用已知?jiǎng)┝康幕靥顨怏w來(lái)回填該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)；測(cè)定該回填氣體的壓力及溫度；通過(guò)應(yīng)用氣體定律，由(1)所測(cè)定的壓力、(2)所測(cè)定的溫度及(3)該已知?jiǎng)┝浚瑏?lái)測(cè)定在該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)中該回填氣體的總體積；及測(cè)定(1)該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積與(2)所測(cè)定的回填氣體的總體積之間的差值，作為該起泡器中該前驅(qū)物的填充水平。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該氣體定律為理想氣體定律。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其更包含測(cè)定該起泡器及該蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積，其中測(cè)定該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積的步驟包含測(cè)定該起泡器中該前驅(qū)物的初始體積；用已知校準(zhǔn)劑量的校準(zhǔn)回填氣體來(lái)回填該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)；測(cè)定該校準(zhǔn)回填氣體的校準(zhǔn)壓力及校準(zhǔn)溫度；通過(guò)應(yīng)用該氣體定律，由(1)所測(cè)定的校準(zhǔn)壓力、(2)所測(cè)定的校準(zhǔn)溫度及(3)該已知校準(zhǔn)劑量，來(lái)測(cè)定該校準(zhǔn)回填氣體的總體積；及測(cè)定(1)該起泡器中該前驅(qū)物的初始體積與(2)所測(cè)定的校準(zhǔn)回填氣體的總體積的總和，作為該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中測(cè)定該起泡器中該前驅(qū)物的初始體積的步驟包含由該前驅(qū)物的已知質(zhì)量及已知密度，來(lái)計(jì)算該前驅(qū)物的初始體積。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中維持該起泡器中的該前驅(qū)物為液體。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中維持該起泡器中的該前驅(qū)物為固體。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該起泡器包含與前驅(qū)物主要供應(yīng)容器流體耦合的輔助起泡器。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該起泡器是與該前驅(qū)物主要供應(yīng)容器流體耦合的多個(gè)起泡器之一。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該回填氣體實(shí)質(zhì)上不與該前驅(qū)物反應(yīng)。10.—種用基板處理系統(tǒng)處理多個(gè)基板的方法，該基板處理系統(tǒng)包含起泡器、基板處理腔室及與該起泡器及該基板處理腔室流體耦合的蒸氣傳送系統(tǒng)，該方法包含測(cè)定該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積；針對(duì)多個(gè)基板中的每一個(gè)，將多個(gè)基板中的每一個(gè)都置于該基板處理腔室內(nèi)；自該起泡器將前驅(qū)物汽化；及用載氣使汽化的前驅(qū)物流入該基板處理腔室，以在多個(gè)基板中的每一個(gè)上用汽化的前驅(qū)物來(lái)執(zhí)行處理；其后，用已知?jiǎng)┝康幕靥顨怏w來(lái)回填該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)；測(cè)定該回填氣體的壓力及溫度；通過(guò)應(yīng)用理想氣體定律，由(1)所測(cè)定的壓力、(2)所測(cè)定的溫度及(3)該已知?jiǎng)┝?，?lái)測(cè)定該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)中該回填氣體的總體積；及測(cè)定(1)所測(cè)定的起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積與(2)所測(cè)定的回填氣體的總體積之間的差值，作為該起泡器中該前驅(qū)物的填充水平。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中測(cè)定該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積的步驟包含測(cè)定該起泡器中該前驅(qū)物的初始體積；用已知校準(zhǔn)劑量的校準(zhǔn)回填氣體來(lái)回填該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)；測(cè)定該校準(zhǔn)回填氣體的校準(zhǔn)壓力及校準(zhǔn)溫度；通過(guò)應(yīng)用該氣體定律，由(1)所測(cè)定的校準(zhǔn)壓力、(2)所測(cè)定的校準(zhǔn)溫度及(3)該已知校準(zhǔn)劑量，來(lái)測(cè)定該校準(zhǔn)回填氣體的總體積；及測(cè)定(1)該起泡器中該前驅(qū)物的初始體積與(2)所測(cè)定的校準(zhǔn)回填氣體的總體積的總和，作為該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積。12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將該起泡器中的該前驅(qū)物維持為液體。13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將該起泡器中的該前驅(qū)物維持為固體。14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該回填氣體實(shí)質(zhì)上不與該前驅(qū)物反應(yīng)。15.如權(quán)利要求10所述的方法，其更包含替換該基板處理系統(tǒng)中的起泡器。16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該基板處理系統(tǒng)更包含與該起泡器流體耦合的前驅(qū)物主要供應(yīng)容器，而該方法更包含自該主要供應(yīng)容器提高該起泡器的填充水平。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其更包含在該起泡器中維持近似恒定的填充水平。18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該基板處理腔室包含與該蒸氣傳送系統(tǒng)流體耦合的多個(gè)基板處理腔室；及該起泡器包含與該主要供應(yīng)容器及該蒸氣傳送系統(tǒng)流體耦合的多個(gè)起泡器；測(cè)定該起泡器中該前驅(qū)物的填充水平的步驟包含測(cè)定所述多個(gè)起泡器中的每一個(gè)起泡器中前驅(qū)物的填充水平。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其更包含通過(guò)自該主要供應(yīng)容器提高這些起泡器的填充水平，在所述多個(gè)起泡器中的每一個(gè)起泡器中維持近似恒定的填充水平。20.—種用基板處理系統(tǒng)處理一基板的方法，該基板處理系統(tǒng)包含起泡器、基板處理腔室及與該起泡器及該基板處理腔室流體耦合的蒸氣傳送系統(tǒng)，該方法包含測(cè)定該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積；用已知?jiǎng)┝康幕靥顨怏w來(lái)回填該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)；測(cè)定該回填氣體的壓力及溫度；通過(guò)應(yīng)用理想氣體定律，由(1)所測(cè)定的壓力、(2)所測(cè)定的溫度及(3)該已知?jiǎng)┝浚瑏?lái)測(cè)定該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)中該回填氣體的總體積；測(cè)定(1)所測(cè)定的該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積與(2)所測(cè)定的該回填氣體的總體積之間的差值，作為該起泡器中該前驅(qū)物的填充水平；將基板置于該基板處理系統(tǒng)內(nèi)；將已知?jiǎng)┝康那膀?qū)物自該起泡器填充到該蒸氣傳送系統(tǒng)內(nèi)的一隔離體積內(nèi)；及使用質(zhì)量流及壓力將該已知?jiǎng)┝孔栽摳綦x體積傳送至該處理腔室以容納一預(yù)定體積變化。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中測(cè)定該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積的步驟包含測(cè)定該起泡器中該前驅(qū)物的初始體積；用已知校準(zhǔn)劑量的校準(zhǔn)回填氣體來(lái)回填該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)；測(cè)定該校準(zhǔn)回填氣體的校準(zhǔn)壓力及校準(zhǔn)溫度；通過(guò)應(yīng)用該氣體定律，由(1)所測(cè)定的校準(zhǔn)壓力、(2)所測(cè)定的校準(zhǔn)溫度及(3)該已知校準(zhǔn)劑量，來(lái)測(cè)定該校準(zhǔn)回填氣體的總體積；及測(cè)定(1)該起泡器中該前驅(qū)物的初始體積與(2)所測(cè)定的該校準(zhǔn)回填氣體的總體積的總和，作為該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積。全文摘要本發(fā)明揭示一種測(cè)定起泡器內(nèi)前驅(qū)物的填充水平的方法。該起泡器是通過(guò)蒸氣傳送系統(tǒng)與一基板處理腔室流體耦合。用已知?jiǎng)┝康幕靥顨怏w來(lái)回填該起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)。測(cè)定回填氣體的壓力及溫度，好通過(guò)應(yīng)用氣體定律來(lái)測(cè)定起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)中回填氣體的總體積。測(cè)定(1)起泡器及蒸氣傳送系統(tǒng)的總體積與(2)所測(cè)定的回填氣體的總體積之間的差值作為起泡器中前驅(qū)物的填充水平。文檔編號(hào)G01F23/14GK101506623SQ200780031154公開(kāi)日2009年8月12日申請(qǐng)日期2007年8月22日優(yōu)先權(quán)日2006年8月23日發(fā)明者B·麥克道爾,G·翁,J·史密斯,L·華盛頓,R·史蒂文斯,S·尼杰哈瓦申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司