[发明专利]具有源容器重量监测的反应器系统

说明书

一种用于反应器系统中的源容器重量监测组件，用于提供对来自源容器的源或过程材料的可用性的实时和直接测量。该组件包括位于源容器的底壁和容器的支撑元件(例如源容器外壳的底座)之间的一个或多个力或负载传感器，例如测力传感器。传感器定位成至少部分地支撑容器，并且信号调节元件处理来自传感器的输出电信号，然后控制器利用转换因子处理来自信号调节部件的输出信号，例如以确定源容器和存储在其中的过程材料(例如固体、液体或气体前体)的当前重量。控制器使用该重量来计算源容器中可用的过程材料或化学物质的量。

技术领域

本公开总体涉及使用通常在高温和包括真空的宽范围压力下存储在系统源容器中的前体或其他过程材料的半导体制造方法和系统，并且更具体地，涉及用于监测源容器中的固态、液态或气态形式的过程材料(例如前体、反应物等)的水平或量的方法和设备。

背景技术

在沉积过程中，例如可以输送到晶片的沉积或过程材料存储在反应器系统或工具内的温度和压力受控的源容器内，并且源容器本身可以位于较高温度和宽压力范围的外壳内(例如在真空炉内)。在一些情况下，源容器存储在源外壳或箱(在一些情况下可以采取真空炉的形式)内，该源外壳或箱与反应或处理室流体连接或连通。例如，固体源容器可以用于向反应室中的衬底支撑件或基座上的晶片提供前体。在晶片处理过程中，前体被消耗。当源容器用完或缺少前体(或其它处理材料)时，到达晶片的蒸汽量可能受到影响，这可能导致反应器系统中晶片间或者甚至在特定晶片上的不均匀沉积。这种不均匀性会导致晶片报废，并且在源容器被重新填充后，该批晶片可能需要重新运行，这导致较低的产量。

典型的反应器系统不提供任何方式来直接监测在任何给定时间源容器内有多少化学物质可用。目前，系统操作者可以简单地等待，直到没有观察到沉积或观察到不均匀沉积，以确定化学源已经耗尽，需要重新填充。在某些情况下，已经使用的化学物质的量是基于执行再填充后的剂量脉冲来计算的，但是误差会导致这种间接源监测方法的不准确性。因此，仍需要一种用于监测反应器系统的源容器中的过程或源材料的可用性的直接测量解决方案，以防止剂量漂移，如果前体消耗没有被监测并且下降到某个水平以下，则可能出现剂量漂移。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

根据各种实施例，本文公开了一种用于反应器系统中的源容器重量监测组件，以提供对来自源容器的源或过程材料的可用性的实时和直接测量。该组件包括位于源容器的底壁(在一些实施方式中，容器支撑板和加热器板设置在底壁和传感器之间)和容器的支撑元件(例如源容器外壳的底座，其在一些示例系统中可以采用真空炉的形式)之间的多个传感器，例如测力传感器。传感器定位成至少部分地支撑容器，信号调节元件调节来自测力传感器的电信号，控制器用转换因子处理来自信号调节元件的输出信号，例如以确定源容器和存储在其中的过程材料(例如固体、液体或气体前体)的当前重量。控制器使用该重量来计算源容器中可用的过程材料或化学物质的量，该量可被报告给反应器系统操作者，以在由源容器供应的反应器室中的废料或沉积不均匀性出现任何问题之前指示需要源再填充。

在本说明书的一些示例性实施例中，描述了一种适于监测源可用性的反应器系统。该系统包括反应室、源外壳(例如真空炉)和位于源外壳中的源容器。该容器包括适于接收大量源材料的内部空间，并且该内部空间与反应室流体联接。该系统还包括容器重量监测组件，其包括位于源外壳中的传感器组件，该传感器组件可操作来感测源容器的重量。

在该系统的一些示例性实施方式中，传感器组件包括多个力传感器，位于源容器的底壁和源外壳的支撑元件之间，支撑源容器的至少一部分重量。一个或多个力传感器各自输出指示由源容器施加在一个或多个力传感器上的力的电信号。在一些情况下，力传感器包括以120度偏移的圆形图案布置的三个测力传感器，由此施加到三个测力传感器中的每个上的力基本相等。该系统可以包括位于源容器的底壁和支撑元件之间的容器底座加热器，并且力传感器包括嵌入容器底座加热器的外表面中的气动测力传感器。