【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及测量和监测领域，并且更具体地涉及用于使用晶体微量天平(cm)传感器(例如石英(sio4)、正磷酸镓(gapo4)、硅酸镓镧(la3ga5sio14)晶体等)进行过程监测和控制的系统和相关方法。所公开的技术可以用于直接或间接地监测和/或控制用于许多不同应用和行业(例如，半导体、oled照明和显示器、以及光学镀膜)的制造的镀膜工艺。
技术介绍
1、cm传感器以例如原子层沉积(ald)和化学气相沉积(cvd)技术来进行集成。在一种典型的布置中，可以将具有电极的cm传感器放置在振荡器电路的反馈回路中作为频率控制元件。cm传感器的等效电导纳在其串联谐振频率处最大，因此振荡器输出趋向于将其自身维持在所述频率上。cm传感器的串联谐振频率中的任何变化都会产生振荡器输出频率的相应变化。随着cm传感器表面上的加载质量的增加，其一个或多个谐振频率降低。振动cm传感器的镀膜是与腔室中其它衬底上的镀膜成正比的，并且由于加载质量而引起的其谐振频率的降低指示了cm传感器上的镀膜质量。通常，cm传感器谐振频率的偏移也指示了衬底上的镀膜厚度。谐振频率是所施加镀膜的质量(或厚度)的高度敏感量度。谐振频率随时间的变化率表示了镀膜或沉积速率的发展趋向，即每单位时间内的质量(或厚度)变化。谐振频率变化是与已经加到cm传感器上的沉积材料的质量成正比的。
2、cm传感器被用在紧密地保持温度和压力的应用中。除了取决于沉积在cm传感器上的材料的质量之外，cm传感器的谐振频率还取决于应用期间存在的其他因素，诸如温度和压力。因此，由cm传感器测量的频率变
3、在半导体领域中，对于温度变化来说，在一种典型的应用中，所使用的前体需要安瓿加热以使该前体蒸发/升华。取决于cm传感器的位置，cm传感器的温度会受到该加热或暴露于前体的影响(例如，增加)。例如，一些未使用的加热的汽化前体可行进通过cm传感器所处的腔室或前级管道，并升高了cm传感器的温度。对于压力来说，在ald和cvd工艺中，不同配方的步骤都会引起cm传感器流体地连接到的工艺腔室中的压力的变化。因此，谐振频率也受到了压力变化的影响。
4、由于温度和压力的变化可以引起cm传感器谐振频率的相应变化，为了基于仅由加载质量引起的谐振频率变化来准确地使衬底和cm传感器上的加载质量相关，必须考虑并将cm传感器的温度和压力的这些变化(例如，相应的频率偏移)分离出来。
5、当前，存在几种用于试图控制温度对cm传感器影响的技术。例如，在一些应用中(例如，在半导体领域中)，cm传感器的温度是不受控制的，这引入了累积的频率变化。在oled显示器和光学镀膜领域中，使用水冷却来将cm传感器保持在固定温度以使温度波动最小化。通过将晶体设计成在其频率相对于温度特性中具有转折点来匹配受控温度，可以消除实时监测温度对厚度变化率的影响。然而，在半导体应用中，将cm传感器保持在固定温度是困难的，因为沉积和蚀刻工艺具有多个步骤的配方，其中一些会改变腔室和前级管道中的温度。由于cm传感器具有非常低的热质量，所以在与其周围环境的热交换期间，其容易屈服于温度变化。另外，由于配方的每个步骤都是以秒为量级改变的，因此不可能通过集成的反馈控制加热/冷却元件来维持cm传感器的温度。有鉴于此，一个解决方案是采用一个或多个热电偶(tc)来监测cm传感器的温度，并滤除由于任何温度变化对频率的影响。在另一应用中，使用双晶体技术，其中晶体的温度系数是匹配的。然而，基于两个晶体之间没有热滞后的经常不正确的假设，cm传感器的物理位置的差异可能会引入显著的测量误差。在热电偶和双晶体解决方案中，难以同时获得加载质量频率变化和温度频率变化。而且，热电偶位置处的温度与cm传感器温度是不完全相同的，这引入了误差。此外，温度变化通常非常快，并且热电偶不能反映cm传感器在这种快速变化的环境下的真实的瞬时温度。由于tc和cm材料的不同发射率，通过辐射耦合的热传递也将会不同地影响cm和tc。
6、题为“使用石英晶体微天平测量质量变化的方法(method for measuring masschange using a quartz crystal microbalance)”的第5,869,763号美国专利提出了用于自动补偿cm传感器的温度变化的解决方案。该专利公开了形成一种cm传感器，其同时以两种不同的模式被激发，以便独立地测量质量变化和温度变化。在该专利中，使用了诸如sc切割的双旋转石英晶体切割。sc切割晶体同时在b模式声波和c模式声波下被激发，其中b模式对温度高度敏感，而c模式对温度的敏感度小得多。或者，sc切割晶体在其基频(fc100)和三次泛音(fc300)下以c模式被激发，并且可以从这两个模式导出温度敏感拍频。根据该专利，b模式的频率和从两个c模式导出的拍频都是温度的单调且接近线性的函数。然而，这些提出的解决方案具有几个问题。
7、例如，在采用b模式的解决方案中，似乎存在100℃至116℃范围内的该模式的模式转换，这导致了b模式在该范围内不是单调的或线性的温度函数。在导出温度敏感拍频的解决方案中，测量基频(fc100)的c模式和三次泛音(fc300)的幅度。三次泛音(fc300)的幅度是基频(fc100)的1/9。利用质量累积，三次泛音(fc300)的信号比基频(fc100)的信号劣化得更快，使得谐振频率可能不能被任何电路检测到。如果不能检测到三次泛音(fc300)，就不能导出拍频。该专利教导，拍频可以通过从三次泛音频率减去三倍的基本模式频率，或者通过从基本模式频率减去三分之一的三次泛音频率而得到。由于基本模式频率三倍的值非常接近三次泛音频率的值(并且因此三次泛音频率三分之一的值非常接近基本模式频率的值)，拍频会非常小。检测拍频中的变化需要监测至少十个周期的拍频信号。因此，在拍频方法中，质量和温度变化的更新时间要长得多。对于诸如ald的需要快速质量更新的应用来说，这是由于不能以相同的步调进行温度补偿而做的折衷。该专利的另一缺点是，它假设频率是随温度线性单调变化的，这会产生不精确的补偿厚度变化率，特别是在温度信号经常主导质量信号并且监测该过程是重要的质量信号的半导体领域中。
技术实现思路
1、提供本
技术实现思路
以便以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本
技术实现思路
没有标识所要求保护主题的关键特征或必要特征的意图。本
技术实现思路
也没有限制所要求保护主题范围的意图。
2、公开了一种用于确定晶体微量天平(cm)传感器中的谐振频率的变化以及在确定cm传感器上的由温度引起的增量质量中的所得变化的系统和方法。在反卷积过程中使用双本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种确定沉积在晶体微量天平(CM)传感器上的增量质量的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于沉积在所述CM传感器上的增量质量来确定沉积在所述QM传感器上的厚度变化率的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一模式频率是c模式基频(fc100))。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二模式频率是非谐频率(fc102)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二模式频率是b模式基频(fb100)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述CM传感器是一种SC切割晶体。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述CM传感器是一种AT切割晶体。
8.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述CM传感器针对所述c模式基频(fc100)的温度敏感度和质量敏感度的多个系数包括多个模式系数和质量敏感度系数。
9.根据权利要求4所述的方法，其中，基于所述CM传感器针对非谐频率(fc102)的温度敏感度和质量敏感度的多个系数包括多个模式系数和质量敏感度系数。<...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种确定沉积在晶体微量天平(cm)传感器上的增量质量的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于沉积在所述cm传感器上的增量质量来确定沉积在所述qm传感器上的厚度变化率的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一模式频率是c模式基频(fc100))。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二模式频率是非谐频率(fc102)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二模式频率是b模式基频(fb100)。
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·宋，M·林赞，S·莱克曼，L·鲍姆加特尔，M·拉皮多，B·奥尼尔，
申请(专利权)人：英福康公司，
类型：发明
国别省市：
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