用于声波气体浓度感测以及流量控制的增强型罩壳
[0002] 本申请案主张美国临时
专利申请案第62/035,988号(2014年8月11日申请)及第62/100,285号(2015年1月6日申请)的权益，所述临时专利申请案的内容以全文引用的方式并入。
技术领域
[0003] 本
发明大致上涉及声波
传感器，且更特定地说，涉及用于感测处理媒介中的组分浓度等级的声波传感器。
背景技术
[0004] 声波传感器可用于化学汽相沉积(CVD)系统，以确定所选组分的浓度。这些设备的基本操作原则为由一声波
信号穿过测试媒介的飞行时间与纯载波穿过测试媒介的飞行时间相比较的差，来推断所选组分的浓度。举例来说，在有机金属CVD(MOCVD)系统当中，声波传感器在双环戊二烯基镁(CP2Mg)的浓度的确定中得以使用。声波传感器在CVD应用上的使用大致上在例如美国专利第6,116,080号、第6,192,739号、第6,199,423号及第6,279,379号与美国专利申请案第13/705,650号处描述，这些申请案的揭露内容除了本身所含有的表述定义以外特此以引用方式并入本文中。
[0005] 当需要精确检测组分的低浓度时可能会产生问题。因而需要一个系统，其调整为能够应付声波感测系统中低浓度检测的挑战。
发明内容
[0006] 在本发明的各种
实施例中，声波传感器中的声波路径长度增加，从而增加了穿过测试媒介的飞行时间，并使得纯载波与标称源/载体混合物(例如Cp2Mg与N2的混合物)之间的飞行时间差的时间延迟测量得到较小百分比的标准差。在一个实施例中，声波路径长度较传统声波传感器中发现的路径长度增加了三倍。在特定的实施例中，采取测量是为避免另行压缩到测试气流之外的组成蒸气的寄生损失。在其它的实施例中，时间延迟测量的标准差通过所发射信号的循环数量的增加而得以降低，因而增加整体信号
能量。
[0007] 在相关方面中，除了增加声波路径长度以及减少寄生
凝结损失之外，测量系统系被包围在一加热罩壳中。加热罩壳可大体上具有升高的
温度，使得引导滑动气流到声波传感器中的线路仍在组成/载气混合物的凝结点之上。以此方式，没有组分被压缩到混合物之外，使得声波传感器能够获取可从气体源获得的完整浓度。
[0008] 防止组成气体的凝结的既有的尝试致
力于使用耦合到将进入的滑动气流送到声波传感器的配管的热追踪。热追踪方法造成了至少两种问题：(1)因追踪的包覆不均匀(例如，在弯曲部处或是围绕
支撑结构)或是追踪与配管的
接触少于理想值的关系，可能导
致冷点(cold spots)发展于配管上(2)能量递送的气体可使离开配管并进入声波传感器的温度大于或小于声波传感器，因此导致声波传感器内的热梯度。
[0009] 在本文中所揭露的各种实施例中，加热罩壳内的入口与声波传感器之间的配管的尺寸调整到可随着气体到达声波传感器的时间，使得进入气体的温度与加热罩壳中组件的温度有效地处于热平衡。因此，进入混合物与声波传感器的差异，以及伴随系统中的温度梯度的引人，都可以被减少或消除。此外，加热罩壳可消除存于热追踪系统中的冷点，因而减少或消除凝结的行成。
[0010] 当增加声波信号被发射穿过的路径长度时，会有一个问题发生，那就是因热梯度引起
变形所导致的增加的敏感度。声波传感器内的热梯度可引起发射器与接收器的声波变换器(即，换能器transducer)之间的另一平行关系变得轻微地歪斜或导致变换器变得轻微地非平面。声波传感器的路径长度的增加也增加了这些变形的对于所接收到的信号的
质量的影响。据此，为了经由增加声波传感器的路径长度而获得更多的益处，设计了几个特定所揭露实施例来减少系统中的热梯度。
[0011] 热梯度的起因之一为“热分层(thermal stratification)”。热分层为加热罩壳中自然发生的自然现象，较温暖的气体在罩壳内有上升的倾向，所以罩壳顶部的空气温度比罩壳底部的空气温度还要温暖。此分层可引入热梯度沿着声波传感器的垂直长度。
[0012] 习知地，热分层的解决方式为用
风扇来混合空气。此类风扇为本领域所周知的“除层风扇(destratification fans)”。然而，由于爆炸物或是可燃剂的存在可使得在CVD环境中，风扇的使用被排除；驱动风扇的
马达提供了可引起危险的点火源。
[0013] 因此，本发明的特定实施例经配置为再不用风扇的情况下在加热罩壳中引入气体的混合。在一个实施例中，通过使得罩壳中一垂直部件的至少一部分(在本文中称作“未加热部分”或“未加热表面”)不受热来完成混合。未加热部分倾向于比罩壳加热部分要冷，因此其接触的气体相对于罩壳内气体的平均温度也得到冷却。较冷、
密度较大的气体往下流窜经未加热表面并且进人罩壳的中心部分。于此，气体再度被加热并且升高到远离未加热部分的罩壳顶部。通过此机制，自然的
对流建立于罩壳内，而罩壳混合气体并且提供了除层作用。通过
自然对流循环所引入的梯度，大体上
比热分层所引入的梯度要小，使得罩壳内的空气温度较为热均匀。
[0014] 结构上，一个实施例揭露了一种装置，其用于声学地确定测试媒介的属性，所述装置包括：包含基部以及盖部的罩壳，所述基部以及所述盖部相配合界定出腔室。在此实施例中，声波传感器安装到所述基部，所述声波传感器包含界定第一暴露面的第一声波变换器以及界定第二暴露面的第二声波变换器。所述第一暴露面以及所述第二暴露面大体上平行，并且适于与所述测试媒介接触并且界定在其间的间隙。至少一个加热元件与所述罩壳可操作地耦合。在此实施例中，所述罩壳的第一部分直接与所述至少一个加热元件耦合，所述第一部分为垂直定向。所述至少一个加热元件可大体上围绕所述声波传感器。所述罩壳的第二部分未直接与所述至少一个加热元件耦合，所述第二部分为垂直定向，且与所述罩壳的所述第一部分对置。在一个实施例中，所述罩壳的所述“第一部分”为所述基部。
[0015] 在一个实施例中，所述罩壳的所述第二部分可以可操作地耦合到冷却器件(例如多个
冷却风扇)；在其它实施例中，所述罩壳的所述第二部分通过流到周围环境的自然对流冷却。
[0016] 在各种实施例中，所述罩壳大体上界定矩形盒，所述盖部界定顶部部分、底部部分、第一侧部分、第二侧部分以及第三侧部分，所述第二侧部分邻近所述第一侧部分与所述第三侧部分且安置于所述第一侧部分与所述第三侧部分之间。在一个实施例中，所述罩壳的所述第二部分为所述第二侧部分。所述声波传感器可经定向使得所述第一声波变换器的所述第一暴露面与所述第二声波变换器的所述第二暴露面为
水平面对。
[0017] 在一些实施例中，所述间隙大于12mm并且小于50mm。在一个实施例中，所述沟槽约为15mm，在另一实施例中，所述沟槽约为30mm。
[0018] 在本发明的各种实施例中，一种将声波传感器度保持在大体上均匀温度下的方法，其包括：
[0019] ·提供安装于罩壳内的声波传感器，所述声波传感器包含第一声波变换器以及第二声波变换器，此两者大体上互相平行且适于与测试媒介接触，所述第一声波变换器与所述第二声波变换器界定在其间的间隙；
[0020] ·提供适于对所述罩壳的部分施加热的加热系统，所述部分大体上围绕所述声波传感器；以及
[0021] ·在有形媒体上提供的一组指令，所述指令包括：
[0022] ·加热大体上围绕所述声波传感器的所述罩壳的部分；
[0023] ·冷却所述罩壳的大体上垂直部分，以诱发所述罩壳中气体的再循环，所述再循环引起所述罩壳内所述气体的除层作用。
[0024] 在一个实施例中，冷却所述罩壳的大体上垂直部分的步骤包含所述罩壳的所属大体上垂直部分与周围环境之间的自由对流。加热所述罩壳的部分的步骤包含将所述部分的
温度控制为设置点，所述设置点至少比围绕所述罩壳的周围温度高20℃。
[0025] 在特定的实施例中，所述气体的所述除层作用使得所述罩壳内所述气体的空间上温度变化在预定值内。在一个实施例中，所述罩壳内所述气体的所述空间上变化的所述预定值小于0.5℃。
[0026] 在本发明的相关方面中，提供一种用于声学地确定测试媒介属性的装置，其中第一声波换能器与发射器
电路电耦合，所述发射器电路经建构为以
频率为2MHz与3MHz之间且持续时间介于15与50循环之间的的第一产生信号致动所述第一声波换能器，以产生第一声波信号，所述第一声波信号被导向以行进穿过所述换能器之间的所述间隙。在一个特定实施例中，使用30循环的持续时间。所述第二声波换能器与接收器电路电耦合，所述接收器电路经建构为从第一声波信号产生第一接收信号。所述接收器电路与数字化电路电耦合，所述数字化电路经配置为以每循环20与100之间的取样率对所述第一接收信号进行取样，以产生第一接收
数字信号。在特定的实施例中，采用每循环32样本的取样率。
[0027] 所述数字化电路电耦合到
控制器电路，所述控制器电路包含：处理器与非暂时性数据存储媒体，所述非暂时性数据存储媒体含有指令，所述指令在执行时使所述处理器将最大似然函数应用到所述第一接收数位信号以及参考数字信号，并且确定所述第一接收数字信号的特征与所述参考数字信号的特征之间的时间延迟。所述接收数字信号与所述参考数字信号被比较的特征可为这些数字信号的相应最大似然函数的峰值。所述时间延迟指示被分析的所述测试媒介的属性。所述特性可为材料浓度、压力或是测量属性。
[0028] 在一种测量布置类型中，所述参考数字信号从所述第一产生信号产生。在另一测量布置中，所述参考数字信号通过数字化所述第一声波信号的较前面部分而产生，而所述第一接收信号实际上从所述第一声波信号的较后面接收部分所述较前面部分的回波)而产生。
[0029] 根据关于本发明相关方面的一种用于声波感测布置的一示范实施例涉及一质量传递率控制布置。所述布置包含：载气源；以及经布置为调节来自载气源的载气的流率的载气质流调节器。还包括制程前驱物源，所述制程前驱物源包含前驱物容器，所述前驱物容器具有经由载气质流调节器与所述载气源
流体连通的入口，以及经布置为输送所述制程前驱物与所述载气的混合物的出口。声波传感器与所述出口流体连通，并且包含腔室，所述腔室经布置为输送所述混合物的流使其穿过所述腔室。所述声波传感器进一步包括电气信号产生器，其经建构为产生表示流经所述腔室的所述混合物中存在的所述制程前驱物的量的
电信号。
[0030] 所述布置进一步包含稀释气体源；以及稀释气体质流调节器，所述稀释气体质流调节器经布置为调节来自稀释气体源的稀释气体的流率。所述稀释气体源经由稀释气体质流调节器与所述前驱物容器的所述出口流体连通，且所述稀释气体源与所述前驱物容器的所述出口的所述流体连通包含实现所述稀释气体与所述制程前驱物-载气混合物的稀释混合物的稀释点。
[0031] 控制器与所述载气质流调节器、所述稀释气体质流调节器、所述声波传感器中的至少一者电耦合，所述控制器经配置为响应于来自所述声波传感器的所述电信号调整所述载气质流调节器与所述稀释气体质流调节器中的至少一者，使得所述稀释点处的所述稀释混合物具有所规定质量传递率。
[0032] 在本发明的相关方面中，一种用于于处理气体混合物中控制质量传递率的方法包含：提供载气；提供制程前驱物气体；以及产生制程前驱物混合物，其含有所述载气以及制程前驱物气体。此外，此方法包含声学地感测所述制程前驱物混合物中存在的所述制程前驱物的量，以产生传感器输出。提供稀释气体。根据此方法，单独地将所述制程前驱物混合物与所述稀释气体输送到实现所述稀释气体与所述制程前驱物混合物的稀释混合物的稀释点。响应于所述传感器输出自动控制所述载气与所述稀释气体的相对流率，使得所述稀释点处的所述稀释混合物具有所述前驱物气体的所规定质量传递率。
附图说明
[0033] 鉴于本发明的各种实施例的以下详细描述并结合随附图式，本发明将得以更完整地理解，其中：
[0034] 图1为本发明的一实施例中的加热罩壳以及除层系统的示意图；
[0035] 图2为本发明的一实施例中的图1的加热罩壳的半分解图；且
[0036] 图3为本发明的一实施例中的图2的加热罩壳内多种组件的温度预测。
[0037] 图4为穿过腔室的信号传播的图表，其根据一个实施例所确定的发射及接收信号之间的时间延迟的测量布置，并以时间与
位置函数描绘。
[0038] 图5为穿过腔室的信号传播的图表，其根据一个实施例所确定的第一接收信号及第二接收信号之间(其为所述第一接收信号的回波)的时间延迟的另一测量布置，并以时间与位置函数描绘。
[0039] 图6为一方
块图，其说明根据一个实施例的系统，所述系统经建构以实施上文关于图4及图5所述的测量布置。
[0040] 图7为一示意图，其说明根据一个实施例的系统，所述系统将低浓度组分的所规定质量传递率递送到制程腔室。
[0041] 虽然本发明可适用于各种
修改及替代形式，但其具体细节已在图式中借助于实例展示且将予以详细描述。然而，应理解，本发明的意图并非将本发明限于所描述的特定实施例。相反地，其意图为涵盖所有落入由所附
权利要求书所定义的本发明的精神及范围内的所有修改、等效物及替代物。
具体实施方式
[0042] 参看图1，本发明的实施例中描绘除层系统10。除层系统10包含含有声波传感器14的罩壳12，以及可操作地耦合到罩壳12的多个加热元件16。加热元件可由控制系统18来控制。在一个实施例中，控制系统18包含输入-输出(I/O)
接口22，其由如计算机等基于
微处理器的控制器24所控制。I/O接口22可包含用于控制加热元件16温度的一或多个温度控制器(未示出)，且还可包含用于获取温度读数的温度传感器信号调节器(未示出)，所述温度读数用于通过控制系统18的监视及/或记录。
[0043] 参看图2，所揭露实施例中描绘罩壳12。罩壳12可包括基部26以及盖部28，基部26用作安装板，用于声波变换器14，也用于控制及调节通过声波变换器14的气体30的多种附属件。同样在所描绘的实施例中，盖部28的特征可为包含有邻近于基部的周边部分32；以及与基部26相对置的一或多个对置部分34。
[0044] 多个加热元件16与罩壳12可操作地耦合。在一个实施例中，加热元件16包含基部加热元件42以及盖部加热元件组合件44。盖部加热元件组合件44可包括单个加热元件，所述加热元件大体上形成为盖部的周边部分的形状(未示出)；或可包括拼接在一起以大体上
覆盖盖部的周边部分的多个加热元件(例如，44a到44e)。
[0045] 罩壳的至少一个垂直部分的至少一部份，在本文中称作“未加热部分”，其不直接与加热源耦合。在图2的描绘中，未加热部分为盖部28的对置部分34。在一个实施例中，未加热部分(例如，对置部分34)也并非热绝缘，因而进一步促进罩壳12周围的气体对于未加热部分的冷却。
[0046] 在图2的实施例中，盖部加热元件组合件44经描绘为插人盖部28之内，也就是与盖部28的内部面可操作地耦合。相反地，基部加热元件42经描绘为安装到基部26的外部面。应注意，此配置仅为说明性的而非限制性的。也就是说，本发明涵盖用于盖部加热元件组合件44的加热元件中的一或多者可安置于盖部的(一或多个)外部面上，而基部加热元件42可安置于基部26的内部面上。
[0047] 此外，本发明还涵盖每一罩壳部分可由多个加热元件(或替代地，多个加热元件区)来加热，如图2中所描绘的用于基部加热元件42的42a、42b及42c。同样的多元件布置虽未于图中示出，但可实施于周边部分32的加热(例如，使用多个垂直堆叠的加热元件，用以加热周边部分32)。加热元件及/或加热区中的每一者可由控制系统16控制在设置点温度。
[0048] 在一个实施例中，罩壳28内的
环境温度被控制在一设置点。替代地，基部加热元件42以及加热元件组合件44本身控制在既定的温度。在其它实施例中，可使用多输入控制方案，其包含来自内部气体温度、内部组件温度以及周围温度中的两者或是更多者的输入。
[0049] 在图2的描绘中，“多种附属件”包含质流控制器52、背压控制器54、配管56、气体混合器58、止回
阀62、多种
控制阀64以及手动隔离阀66。
[0050] 在操作期间，基部加热元件42以及加热元件组合件44在控制器24的控制之下得到能量供给，使得腔室内的温度相对高于周围环境。罩壳12的直接被加热的部分(例如，用于图1以及2中所描绘的实施例的周边部分32以及基部26)在一高于罩壳12的未加热部分(例如，罩壳的12未被直接加热的部分，其由图1及2中对置部分34表示)的温度下运作。在加热器能量供给期间，罩壳之内与经直接加热表面接触的气体容易被加热到高于罩壳内平均气体温度的温度。相反地，罩壳之内与未加热部分接触的气体则容易冷却到比罩壳内平均气体温度低的温度。被加热的气体上升，而冷却的气体则往下窜流，形成了一个自然的对流循环72(图1)。
[0051] 在功能上，自然对流循环72运作以对罩壳12当中的气体进行除层。若没有此除层作用的话，罩壳12顶部处的空气可以大体上高于罩壳12底部处的空气的温度来运作，而使得罩壳12内的温度大体上产生差异化。温度差异化可引起声波传感器14内的显著热梯度。除层的作用为混合气体，使得温度大体上为均匀的(±0.5℃内)。混合的、经除层的气体提供了均匀的温度环境，其促进了用于声波传感器14的大体上均匀温度。
[0052] 应当理解，“直接加热”的表面可以是加热元件的表面(例如，图1及2的加热元件44a到44e)，或为于对置面上安装有加热器的受到加热的部件的对置表面(例如，外部(对置)面上直接安装有基部加热元件42的基部26的内部表面)。“未加热表面”为部件的既不直接接触加热元件也不位于其对置面上的表面。应注意，“未加热表面”将易于经由其它热传递机制而受热，例如通过罩壳的内部气体的对流以及通过罩壳的经加热部件的外围传导。
[0053] 在一个实施例中，评估基部具有约为65cm(253/4英寸)的高度H1以及约为15cm(6英寸)的宽度W1。另外在此实施例中，评估盖部具有约为44cm(173/8英寸)的高度H2；约为14cm(53/4英寸)的宽度W2；以及约为16cm(61/4英寸)的深度D。假设盖部被热绝缘材料(未描绘)所覆盖，所述热绝缘材料为约3mm(1/8英寸)厚并且具有约为0.05W/m2K的导热性，则评估维持罩壳内部以及周围环境之间30℃的差所需的稳定状态电源为大约50瓦，假设罩壳与周围环境之间的自然对流耦合约为60瓦。如此尺寸与配置的罩壳可使用100瓦的最高加热电源且仍可达到由冷开始加热的合理的升降温速率。对应加热器的瓦特密度转到约为400W/m2。加热器的源功率视可获得的环境以及
基础设施可为24VDC到240VAC范围的电源。
[0054] 参看图3，本发明的实施例中描绘除层系统10的罩壳12内的多种组件的温度分布80。温度分布80由除层系统10的数值模拟而取得，在经建立对流循环72的情况下呈现稳定状态运作。温度分布80呈现出具有约为50℃及±2℃范围内的中间温度的组件温度。应注意，声波传感器的温度呈现为均匀的，而声波传感器14的附近的配管56呈现约为相同。因此，数值模拟指示声波传感器14内的温度梯度为边缘性的，而从配管56进人声波传感器14的气体的温度基本上与声波传感器14处于平衡状态。
[0055] 用于测量物质浓度及增加的飞行时间的声波系统的相关方面涉及声波信号本身以及信号的接收。图4为以时间与位置函数来描绘信号传播穿越腔室的图表。图表的顶部以及底部分别表示舱室的接收器侧以及传输器侧。
[0056] 信号具有前缘(leading edge)、
后缘(trailing edge)，并且由多个循环构成于已定义的带(band)中。在一个实施例中，信号
波形为单频率
正弦波。在另一实施例中，单个信号波形包含唧声(chirp)部分，在所述唧声部分中，频率以定义好的扫拂率往上或下扫拂。在一个示范性实施例中，由前缘起，信号在其大多分持续时间具有连续频率波形，其后跟随于一往上扫拂的唧声部分。在特定的实施方案中，信号的频率介于2MHz与3MHz之间。
[0057] 接收信号由接收到的直接路径信号所构成，并传递穿过腔室。如图4中所描绘，本实例中的穿过腔室的距离为30mm。信号的传输与接收之间的时间，其最大部分为腔室中媒介的一函数(建立声波传播
波速度的属性)。当中存在着与测量电路相关联的
电子延迟，其有助于较少程度的整体延迟测量。任何这些电子延迟的变化均可促使测量误差。穿过腔室壁的声波传播与其它因素相比微不足道，且通常并非随时间改变。如图4所举例，测量布置比较信号发射时间与信号接收时间。呈现用于此给定媒介的86μs的一示范性时间延迟。此布置容易受到影响测量的发射器与接收器电路之间的任何电子延迟的影响。
[0058] 图5说明一类似的测量布置，其主要于两方面上有所不同。一个是腔室较小(即，由一端到另一端的用于声波的穿过的距离)，为15mm；另一个不同处是延迟测量仅由接收信号之间决定。如所说明，第一接收信号为直接路径信号，其从发射器传播穿过腔室。第二接收信号由同样的发射波所构成，所述发射波从接收器侧的腔室壁，以及发射器侧的腔室壁反射。因此，第二接收信号表示声波两次的端对端穿过腔室的行进。因此，在被比较的信号间，示范相同的为86μs的大略时间延迟。由于排除发射器，使得此测量布置避免发射器与接收器之间的电子延迟影响。第一、第二接收信号的接收器的时间延迟皆为恒定的。与图4的布置相较之下，此布置的一个权衡取舍为当波传播穿过更长距离以产生第二接收信号时的额外信号衰减。
[0059] 图6为根据一实施例的说明经建构以实施上文关于图4以及图5所描述的测量布置的系统的方块图。发射器102包含超音波换能器以及驱动电路。发射器102产生声波信号104，其导向传播穿过腔室105到达接收器106。接收器106包含换能器，所述换能器感测声波信号104并且将其转换为电信号，并依需要对该电子信号进行放大、滤波处理。
[0060] 接收信号被输出到
模数转换器(ADC)112以进行取样、量化及编码，以用于控制器114。控制器114包含基于处理器的
计算机系统，所述计算机系统可包含处理器、数字
信号处理器(DSP)、
存储器件、输入/输出
硬件，以及用于
控制信号产生器108并分析收接信号以确定传播时间的的程序指令。
[0061] 声波信号由发射器102从由信号产生器108产生的电信号而产生。在所描绘的实施例中，参考信号110被提供给ADC 112而最后传到控制器114，以用作相对于与图4的测量布置的接收信号比较的时间参考。在图5的测量布置中，参考信号从第一接收信号获得。
[0062] 在各种实施例中，信号产生器108经配置为在特定的期间内以特定的频率产生特定的波形，例如正弦波信号或其它例如方形、梯形等适合的波形。在相关的实施例中，信号为扩展的
光谱信号，例如一直线唧声，其中所发射的信号的频率以5％到30％线型增加(或是减少)。在一个实例实施例中，信号频率介于2MHz与3MHz之间，且信号持续时间设置为产生介于15与50之间的循环。一个特定实施例使用信号持续时间以产生所产生信号的30循环。在一相关实施例中，所产生信号为调制频率的唧声信号。举例来说，对于至少信号的一部分，例如整个最后的几个循环中，频率可以是往上或往下扫拂的。
[0063] 在相关的实施例中，ADC 112经配置为大体上过取样(oversample)接收信号。举例来说，使用每循环(此例当中为尼奎斯特率的16倍的过取样)32样本的取样率。在各种其它实施例中，本发明涵盖根据控制器114的处理能力，可使用范围在每循环20到200或更多样本的取样率。
[0064] 在一种类型的实施例中，控制器114经编程为实施最大似然(ML)估计
算法，以确定与穿过腔室的信号传播相关联的时间延迟。ML估计为周知的，其已于两处描述：费希尔,R.A(Fisher,R.A.),关于用于拟合频率曲线的绝对准则,Mess.of Math.,41,第l55-160页,1912年以及凡特雷斯(Van Trees),哈利L.(Harry L.),检测、估计及调制理论,第1部分，.约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc.),纽约,1968年，在此将此两参考文献以引用方式并入本文中。
[0065] 对于图4的测量布置，计算经发射信号以及接收信号的ML函数，而经测量的浓度为经发射信号以及接收信号的ML函数中的峰值或其它特征之间的样本数量(以及分数样本，若有)的函数。对于图5的测量布置，计算第一接收信号以及第二接收信号的ML函数，而经测量的浓度为第一接收信号与第二接收信号的ML函数中的峰值之间的样本数量(以及分数样本，若有)的函数。
[0066] 可以并入罩壳12中的另一系统为低浓度气体递送系统。对于MOCVD或
原子层沉积(ALD)系统的一些工艺步骤，不仅需要精确地检测例如Cp2Mg(即，分子式(C5H5)2Mg的双环戊二烯基镁)的组分的低浓度，另外也很重要的是递送所规定质量传递率(例如分子/秒)，其于MOCVD或ALD反应器的低浓度组分的沉积步骤期间，有时是恒定的，但通常会发生变化，以确保当
半导体器件在MOCVD或ALD反应器中生长时，发生适当数量的掺杂或层形成。
[0067] 图7中说明根据一个实施例用以将低浓度组分的所规定质量传递率递送到例如MOCVD或ALD反应器的制程腔室的系统。如所描绘，低浓度组分递送系统200具有
起泡器202，其含有前驱物制程源。适合的起泡器的实例包括如US公开的专利申请案20070221127、US专利5603169及US专利6561498中展示的那些起泡器，其内容特此以引用方式并入本文中。一般来说，起泡器202包含前驱物容器，所述前驱物容器具有用于载气的入口；以及运载前驱物气体-载气的混合物的出口。
[0068] 前驱物制程源可为例如：Cp2Mg、三烷基
铝(例如，三甲基铝)、三烷基镓(例如，三乙基镓、三甲基镓)、三烷基锑二甲基联胺、三烷基铟(例如，三甲基铟)、TDMAT(四(二甲基酰胺)
钛)、PDMAT(五(二甲基酰胺)钽)以及通常用于MOCVD以及ALD制程中的其它有机
金属化合物。
[0069] 用于前驱物制程源的惰性载气，例如，氮、氢、氦、氩以及其它类似者从惰性气体源250填人起泡器202，而其气流由质流调节器204监控。
[0070] 可具有加热源(未示出)的起泡器202促进前驱物制程源的蒸气与惰性载气的混合。接着含有前驱物制程源的情性载气流出起泡器202外，并且流入声波传感器206(类似上述声波传感器14)中。声波传感器206、质流调节器208，以及稀释点A(其可为T型接头或静止混合器)放置于罩壳12之内，其益处已于上文论述。
[0071] 对于例如Cp2Mg的蒸气压力前驱物制程源，有利的是，将起泡器202的温度增加到高于周围温度(例如，到50℃或约50℃)，以在前驱物离开起泡器202时增加前驱物浓度。增加的前驱物浓度可通过声波传感器206提供更具可再现的且精确的浓度测量。如下文所论述，接着稀释气体于稀释点A处与从声波传感器206流出的气体混合物混合(在离开加热罩壳12之前)，以使输出的混合物在周围温度(例如，25℃或约25℃)下被递送到反应器或是排气
歧管210。以此方式，随后供给反应器的气体线路中的前驱物制程源的凝结可得以避免，并确保前驱物制程源的适当的质量传递率被递送到反应器，且因凝结造成的气体线路的潜在损伤都能得以避免或是至少降到可忽略的程度。
[0072] 稀释气体，例如氮、氢、氦、氩以及其它类似者从稀释气体源260流到质流调节器208中。
[0073] 惰性载气含有流出声波传感器206的前驱物制程源，以及流出质流调节器208的稀释气体，此两者在稀释点A处相会形成气体混合物，而于此处适当的管道网路以及阀(因简洁原则此处省略细节)引导气体混合物流到反应器/
排气歧管210。
[0074] 由于含有前驱物制程源的惰性载气流经声波传感器206，所以声波传感器206如上文参考图6所述般测量所述前驱物制程源浓度。
[0075] 接着，声波传感器206所确定的前驱物制程源浓度被馈入到控制器240中。控制器240包含
致动器以及可选的额外传感器，以上各者各自连接到基于处理器的控制系统，而所述控制系统包含：微处理器或
数字信号处理器(DSP)；存储器件；输入/输出硬件；及存储器件上所存储的程序指令，所述程序指令可于微处理器或DSP上执行，以用于确定反应器/排气歧管210所需的前驱物的质量传递率；以及208的程式指令，其用于致动质流调节器204及
208。
[0076] 当用于确定前驱物质量传递率的程序指令被启动时，由于含有前驱物制程源的惰性载气的流率以及浓度为已知的，所以抵达反应器/排气歧管210的前驱物质量传递率可通过从控制器240经由连结246将适当信号传送到质流调节器204，及/或通过从控制器240经由连结244将适当信号传送到质流调节器208的方式来调节。由控制器240传送到质流调节器204及/或质流调节器208的信号控制着馈送到质流调节器204中的载气量，及/或馈送到质流调节器208中的稀释气体量。
[0077] 控制器240中的程序指令考虑到声波传感器206到稀释点A的距离，以及从稀释点A到反应器/排气歧管210的距离，使得前驱物质量传递率对时间比保持独立于离开起泡器的前驱物浓度的期望型态。在相关的实施例中，穿过起泡器202的流率的增加或减少的依据为：在沉积步骤期间(例如在发光
二极管的制造中，生长p-GaN层时提供Cp2Mg的梯度掺杂分布)中反应器所需的前驱物质量传递率是否存在上升或下降。
[0078] 流向反应器/排气歧管210的气体混合物，于元件210为反应器的配置之中，可选择更进一步地与推气(例如氮、氢、氦、氩以及其它类似者)混合，以增加气体混合物达到反应器210时的速度。
[0079] 当反应器/排气歧管210设定为排气状态时，通过使用适当程序来执行声波传感器206的校准(其中质流调节器208防止由稀释气体源260供应的稀释物进入稀释点A)。
[0080] 揭露于本
说明书(包含任何随附权利要求书、
摘要以及图式)中的所有特征，及/或所有如此揭露的任何方法或制程的步骤皆可以任何组合方式(除了此类特征及/或步骤中的至少一些互相排斥的组合)组合。
[0081] 揭露于本说明书(包含任何随附权利要求书、摘要以及图式)中的每一特征，除非另行陈述，否则都可出于相同、等效或相似目的而由替代特征来代替。因此，除非另行陈述，否则所揭露的每一特征都仅为同类系列的等效或相似特征的一个实例。
