專利名稱：用于薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置和殘留氣體處理裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜沉積裝置，尤其涉及用于對薄膜沉積裝置提 供形成薄膜的金屬材料原料氣體供給裝置，以及在薄膜沉積后處理殘 留氣體的殘留氣體處理裝置。
背景技術(shù)：
薄膜是指無法用機(jī)械加工來實(shí)現(xiàn)的、厚度為數(shù)微米以下的薄膜。 這里包括水面的油膜、皂滴凝聚的膜、金屬表面的銹、鐵皮、生鐵的 亞鉛膜、錫膜等，除此之外，還有一些薄膜(比如金屬薄膜、半導(dǎo)體 薄膜、絕緣膜、化合物半導(dǎo)體薄膜、磁性薄膜、電介質(zhì)薄膜、集成電 路薄膜、超導(dǎo)薄膜等)是通過以規(guī)定的真空沉積法(也可稱作蒸氣干 燥法)為主的電鍍法、氣體或液體的氧化法、化合物熱分解法、電子 束沉積法、鐳射光東沉積法等來制成的。
當(dāng)物質(zhì)一旦成為薄膜狀態(tài)時，其物理、化學(xué)性質(zhì)會大大發(fā)生改變。 例如，存在不可燃性金屬成為薄膜狀態(tài)時則會有被燒的可能性。 一般 而言，其粘性增大而其表面張力減小，且因光的干涉而產(chǎn)生著色現(xiàn)象。 這些特性應(yīng)用于各種理化學(xué)原理的試驗(yàn)或理化學(xué)機(jī)械的制作。
沉積鍍金是將物體和要沉積的金屬放入在真空條件中，并用加熱 蒸發(fā)的方法使金屬轉(zhuǎn)化為氣相，然后凝聚在物體表面而在其表面形成 薄膜的方法。這種沉積鍍金法廣泛應(yīng)用于包含半導(dǎo)體薄膜且近來盛行 的平面顯示器的制造中。
尤其作為平面顯示器大多使用的液晶顯示器，這些液晶顯示器利
用了液晶的光學(xué)各向異性和極化特性，眾所周知，液晶具有分子結(jié) 構(gòu)細(xì)長、排列具有取向性的光學(xué)各向異性；當(dāng)處于電場內(nèi)時根據(jù)其大小而其分子排列發(fā)生變化的極化性質(zhì)。液晶顯示器由液晶面板構(gòu)成， 其具備在相對面分別形成由電極產(chǎn)生電界的一對透明絕緣基板，并在 其間再開液晶層，對各電極產(chǎn)生的電界施加適當(dāng)?shù)碾妷?，由此改變?場，并自動調(diào)整液晶分子的排列取向，利用此時所變化的光的透過率 而顯示多樣的圖像。
最近尤其以行列式排列圖象顯示的基本單位的像素并利用切換
元件分別獨(dú)立控制它們的有源矩陣(active matrix)型液晶顯示裝置， 因其較髙的清晰度及影像顯示功能而備受關(guān)注，這就是由這樣的開關(guān) 元件使用薄膜場效應(yīng)晶體管的薄膜場效應(yīng)晶體管型液晶顯示裝置。
更詳細(xì)而言，構(gòu)成此液晶面板的兩張透明絕緣基板的其中一個作 為用于區(qū)分像素的電布線而縱橫交叉的多個排列的閘極(gate )門線、 數(shù)據(jù)線、薄膜場效應(yīng)晶體管和像素電極等各種構(gòu)成要素高密度匯聚為 微薄膜圖案(pattern)而構(gòu)成陣列基板，在另一透明絕緣基板中包含 紅色、綠色、青色濾色鏡而構(gòu)成濾色基板，這些各個基板是反復(fù)進(jìn)行 規(guī)定物質(zhì)的薄膜沉積及其用于構(gòu)圖的蝕刻程序來制成的。
修補(bǔ)鐳射薄膜沉積裝置是制造這樣的液晶顯示裝置用基板之 后，繼續(xù)進(jìn)行斷開已短路的布線圖案或連接已斷線的布線圖案等修補(bǔ) 工序而減少不良反應(yīng)增加收率，此時所使用的修補(bǔ)裝置中尤其將鐳射 光束作為能源產(chǎn)生局部化學(xué)氣相沉積反應(yīng)而連接后者短路的布線圖 案的裝置。
這些修補(bǔ)薄膜沉積裝置的原理是簡單地應(yīng)用了鐳射局部沉積法 (laser-induced chemical vapour deposition method), 含有沉積目標(biāo)物 的前體(precursor)氣體氛圍下向基板的一部分照射鐳射光束，在焦 點(diǎn)產(chǎn)生局部化學(xué)氣相沉積，通過由此形成的薄膜圖案連接斷線的布線 圖案。
這樣的薄膜沉積裝置，以前需要如真空腔室那樣的大型的密封裝 置，但是如今廣泛使用在開放的大氣壓下可處理的修補(bǔ)薄膜沉積裝置。
這樣的薄膜沉積裝置包括原料氣體供給裝置，將固體狀態(tài)的金 屬成分變?yōu)闅怏w狀態(tài)，且對腔室提供與惰性氣體或氮?dú)獾然旌系脑?氣體；腔室，在此進(jìn)行薄膜沉積程序；排氣裝置，排出形成沉積后的 原料氣體。
本發(fā)明涉及一種上述的薄膜沉積裝置的原料供給裝置和排氣裝置。
以往的原料供給裝置只提供將金屬材料提供給腔室的功能，因此 對有效進(jìn)行薄膜沉積帶來 一 些問題。
并且，即使不進(jìn)行薄膜沉積工序的情況下也對腔室提供原料氣 體，而導(dǎo)致原料氣體的浪費(fèi)。
并且，以往的原料氣體供給裝置存在以下問題當(dāng)只注入提供金 屬材料的運(yùn)輸氣體并在腔室進(jìn)行薄膜沉積工序之時，薄膜被沉積到用 于將鐳射光東透射到腔室內(nèi)的光學(xué)窗、或者產(chǎn)生原料氣體泄漏的問 題。
并且，以往的排氣裝置存在以下問題所排出的殘留氣體全部被 排出到大氣中而造成大氣污染，且無法再利用存在有殘留氣體記憶體 的金屬材料。尤其存在以下問題即使金屬材料為金那樣的高價金屬 的情況下也無法再利用，當(dāng)排管的溫度不能維持原料供給裝置的升華 點(diǎn)以上的溫度時，原料氣體重新粘貼在排管上而堵住排管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述問題，提供 一種為薄膜沉積裝置提供 原料氣體，而在原料氣體裝置和氣體注入線設(shè)置加熱器(heater )，以 使金屬材料容易升華以及使運(yùn)輸氣體容易混合。
并且，本發(fā)明的目的在于，原料供給裝置中將加熱器設(shè)置到反應(yīng) 腔室前端，維持升華點(diǎn)以上的溫度，并且不讓原料氣體粘貼到排管。
并且，本發(fā)明的目的在于，在氣體注入線設(shè)置閥門及流量控制裝置調(diào)整所注入氣體的開/關(guān)及流量。
并且，本發(fā)明的目的在于，在氣體注入線的未端即反應(yīng)腔室前端 設(shè)置閥門，在未進(jìn)行薄膜沉積程序期間阻斷不必要的原料供給而減少 費(fèi)用。
并且，本發(fā)明的目的在于，為了防止薄膜沉積時不必要的沉積， 及防止原料氣體泄漏到大氣中而與運(yùn)輸氣體分體，另提供凈化氣體和 保護(hù)氣體。
并且，本發(fā)明的目的在于，薄膜沉積后在殘留氣體中收集金屬材料。
并且，本發(fā)明的目的在于，對提供原料氣體的閥門供給凈化氣體， 以凈化原料氣體產(chǎn)生部和腔室之間的排管。
本發(fā)明的薄膜沉積裝置的原料氣體供給裝置，包括 薄膜沉積用腔室；
運(yùn)輸氣體供給部，與薄膜沉積目標(biāo)物相隔一特定的間隔配置，對
沉積薄膜的薄膜沉積用腔室提供用于運(yùn)輸金屬材料的運(yùn)輸氣體；
原料氣體產(chǎn)生部，儲存上述金屬材料，升華上述金屬材料，使其
與上述運(yùn)輸氣體混合；
運(yùn)輸氣體注入線，連接上述運(yùn)輸氣體供給部和原料氣體產(chǎn)生部， 將運(yùn)輸氣體和原料氣體傳送到上述薄膜沉積用腔室，設(shè)置加熱器以使 運(yùn)輸氣體或原料氣體維持在升華點(diǎn)以上，在與上述腔室連接的未端設(shè) 置用于阻斷氣體注入的閥門。
并且，本發(fā)明薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置，包括
薄膜沉積用腔室；
金屬材料收集部，與薄膜沉積目標(biāo)物相隔一特定的間隔而配置， 在從沉積薄膜的薄膜沉積用腔室排出的排出氣體中收集金屬材料；
泵，通過與上述腔室連接的殘留氣體排氣線，將腔室內(nèi)的殘留氣 體以規(guī)定的壓力抽取。并且，本發(fā)明的薄膜沉積裝置的原料氣體供給方法，包括對上述薄膜沉積裝置提供原料氣體，其中上述薄膜沉積裝置包括薄膜沉 積用腔室；原料氣體供給部，與薄膜沉積目標(biāo)物相隔一特定的間隔而 配置，對沉積薄膜的薄膜沉積用腔室提供原料氣體；殘留氣體處理部， 處理從上述腔室排出的殘留氣體，其特征在于，薄膜沉積裝置的原料 氣體供給方法包括階段地提供凈化氣體、原料氣體和保護(hù)氣體，凈 化氣體用于防止上述薄膜沉積用腔室內(nèi)的光學(xué)窗沉積原料氣體，保護(hù) 氣體用于形成無形門窗以防止上述薄膜沉積用腔室內(nèi)的原料氣體外 漏，原料氣體用于沉積薄膜；判斷金屬薄膜沉積是否結(jié)束，根據(jù)其結(jié) 果，繼續(xù)提供原料氣體，或者停止原料氣體的供給，而提供用于在金 屬薄膜上端形成保護(hù)膜或絕緣膜的保護(hù)膜用氣體的工序。并且，本發(fā)明薄膜沉積裝置的殘留氣體處理方法，包括在上述薄 膜沉積裝置中處理殘留氣體，其中上述薄膜沉積裝置包括薄膜沉積 用腔室；原料氣體供給部，與薄膜沉積目標(biāo)物以 一特定的間隔而配置， 對沉積薄膜的薄膜沉積用腔室提供原料氣體；殘留氣體處理部，處理 從上述腔室排出的殘留氣體，其特征在于，上述薄膜沉積裝置的殘留 氣體處理方法包括收集上述腔室的排出氣體的步驟；將上述所收集的排出氣體冷卻至金屬的升華點(diǎn)并提取金屬材料 的步驟；將提取上述金屬材料的排出氣體通過熱處理及過濾過程而排出 的步驟。本發(fā)明的有益效果在于如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在原料氣體產(chǎn)生部和氣體注入線設(shè)置加 熱器，有利于金屬材料的升華，且金屬材料和運(yùn)輸氣體能充分地混合。并且，根據(jù)本發(fā)明，在氣體注入線設(shè)置閥門及流量控制裝置而能 調(diào)整所注入的氣體的開/關(guān)及流量。并且，根據(jù)本發(fā)明，在氣體注入線的未端(腔室的前端)設(shè)置閥 門，而在未進(jìn)行薄膜沉積工序期間停止不必要的原料供給，能減少生 產(chǎn)原價。并且，根據(jù)本發(fā)明，對原料氣體產(chǎn)生部和腔室之間的排管提供凈 化氣體而能防止排管被堵住。并且，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置凈化氣體線及保護(hù)氣體線，而能防止在 腔室中的不必要的沉積，能防止原料氣體向大氣泄漏，能更有效地進(jìn) 行薄膜沉積。并且，根據(jù)本發(fā)明，薄膜沉積工序后，可在殘留氣體中收集金屬 材料，由此能防止大氣污染，并且可再利用工序中所需的金屬材料， 能大大減少費(fèi)用。


圖l是本發(fā)明的實(shí)施例的薄膜沉積裝置的全體構(gòu)成圖； 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的原料氣體產(chǎn)生部的詳細(xì)構(gòu)成圖； 圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的氣體噴射器的放大圖； 圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的另一金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的構(gòu)成圖； 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的另 一原料氣體供給方法的流程圖。 圖中，100:原料氣體供給裝置；110:運(yùn)輸氣體供給部；111: 凈化氣體供給部；112:保護(hù)氣體供給部；113:保護(hù)膜所用氣體供給 部；114:閥門；115:流量控制裝置；120:原料氣體產(chǎn)生部；121: 金屬材料；122:金屬材料供給部；123:加熱器；124:溫度感測器； 125:氣體噴射器；125a:噴嘴；126:排氣口； 127:設(shè)置罩；128: 溫度控制器；129:固定螺絲；200:腔室；210:第一排氣口； 220: 第二排氣口； 300:排出殘留氣體的殘留氣體處理裝置；310:金屬材 料收集部；311:氣體注入口； 312:隔板；313:氣體移動槽；314-. 排氣口； 315:冷卻裝置；316:溫度感測器；317:溫度控制器；320: 熱處理部；330:過濾部；331:過濾部；340:泵；350a:排出線；351a:纏繞排氣線；351b:纏繞排氣線；353:閬門；360:排氣壓及 排氣流量感測器；370:排氣壓及排氣流量調(diào)整部；400:目標(biāo)物；S50: 提供凈化氣體；S51:提供保護(hù)氣體；S52:提供原料氣體；S53:確 認(rèn)薄膜沉積是否已完成；S54:停止原料氣體的供給；S55:提供保護(hù) 膜用氣體；S56:確認(rèn)保護(hù)膜用沉積是否已完成；S57:停止供給保護(hù) 膜用氣體；S58:確認(rèn)程序是否完成。
具體實(shí)施方式
圖l是本發(fā)明實(shí)施例的薄膜沉積裝置的示意圖。薄膜沉積裝置包括原料氣體供給裝置100、進(jìn)行薄膜沉積程序的 腔室200及排出殘留氣體的殘留氣體處理裝置300。本發(fā)明的原料氣體供給裝置100包括多個運(yùn)輸氣體供給部110; 與上述各個運(yùn)輸氣體供給部110連接的多個原料氣體產(chǎn)生部120;提 供用于防止薄膜沉積時在腔室200的光學(xué)窗形成薄膜，且對連接原料 氣體產(chǎn)生部120和腔室200之間排管的氣體進(jìn)行凈化的凈化氣體供給 部111;提供用于防止在薄膜沉積時金屬氣體向腔室200外部泄漏氣 體的保護(hù)氣體供給部112;以及形成金屬薄膜時提供在金屬薄膜上端 形成保護(hù)膜或絕緣膜所需氣體的保護(hù)膜所用氣體供給部113。上述氣體供給部110、 111、 112、 113通過用于提供氣體的排管 (氣體注入線)連接至腔室200，并在各排管設(shè)置了加熱器，以使氣 體加熱至金屬材料的升華點(diǎn)以上。通常較佳的是加熱至比升華點(diǎn)要高 10度左右。如上所述，通過加熱器對注入氣體進(jìn)行加熱以使運(yùn)輸氣 體與已升華的金屬材料充分地混合，而且當(dāng)凈化氣體或保護(hù)氣體到達(dá) 形成金屬薄膜的腔室200時，使其與混合在金屬材料中的原料氣體充 分地混合。在與上述運(yùn)輸氣體供給部110連接的排管的始端安裝有閥門 114,當(dāng)不進(jìn)行氣體注入時阻斷注入氣體。并且，在上述閥門114的 后端安裝有流量控制裝置115，其用于控制流量即控制為當(dāng)需要大量的氣體注入時使流量變大，相反時使流量變小。在上述流量控制裝 置115的后端也安裝有閥門而可阻斷注入氣體，即在上述流量控制裝 置115的前后端都安裝有閥門，可防止氣體的逆流。上述凈化氣體供 給部111、保護(hù)氣體供給部112及保護(hù)膜所用氣體供給部113都通過排管連接至腔室200,在各排管設(shè)置有流量控制裝置和閥門。上述運(yùn)輸氣體、凈化氣體及保護(hù)氣體較佳的是惰性氣體或氮?dú)狻Ｉ鲜龅膬艋瘹怏w供給部lll及保護(hù)氣體供給部112,在本實(shí)施例中與 運(yùn)輸氣體供給部分分離形成，也可以共用供給部，而分體使用氣體注 入線，即運(yùn)輸氣體供給部的惰性氣體或氮?dú)鈴墓┙o部被排出后通過與 各個供給部連接的排管來注入。上述保護(hù)膜所用氣體供給部113在形成金屬薄膜時提供在金屬 薄膜上部形成保護(hù)膜或絕緣膜所需的氣體。上述保護(hù)膜用氣體通常使 用在半導(dǎo)體或顯示器領(lǐng)域用于沉積保護(hù)膜或絕緣膜的氣體。上述保護(hù) 膜所用氣體經(jīng)由原料氣體產(chǎn)生部120注入到腔室200的同時，而一部 分氣體不經(jīng)由原料氣體產(chǎn)生部120直接注入到腔室200。經(jīng)由上述原 料氣體產(chǎn)生部120的保護(hù)膜所用氣體和不經(jīng)由原料氣體產(chǎn)生部120的 氣體在到達(dá)腔室200之前進(jìn)行混合后而注入到腔室200?？赏ㄟ^控制 經(jīng)由上述原料氣體產(chǎn)生部的氣體和不經(jīng)由原料氣體產(chǎn)生部的氣體的 流量，來調(diào)整注入到腔室200的氣體的濃度。并且，在上述運(yùn)輸氣體注入線和保護(hù)膜所用氣體注入線的未端， 即腔室200的正前端安裝有多個閥門，打開閩門時原料氣體直接注入 到腔室200。上述運(yùn)輸氣體注入線形成與原料氣體相應(yīng)的量，以防止 原料氣體被混合。以往技術(shù)中，閥門只安裝于原料氣體產(chǎn)生部120的后端，在不進(jìn) 行程序期間可關(guān)閉閥門阻斷氣體的供給，但是開始程序提供氣體時沖 進(jìn)排管到流過一定的流量為止需要大量的時間。因此即使暫時不進(jìn)行 程序的情況下還繼續(xù)提供原料氣體而導(dǎo)致原料氣體浪費(fèi)。原料氣體是指運(yùn)輸氣體和所升華的金屬材料混合后的氣體。在上述凈化氣體供給部111安裝有凈化排管116,可對連接原料氣體產(chǎn)生部120和腔室200的排管提供凈化氣體。通過上述凈化排管 來使堆積到原料氣體產(chǎn)生部120和腔室200之間的排管的原料氣體殘 留物排出到外部。上述凈化排管不經(jīng)由腔室200而排出到熱處理部 320。上述原料氣體產(chǎn)生部120儲存利用于薄膜沉積的金屬原料。參照 圖2進(jìn)行詳細(xì)的說明。上述原料氣體產(chǎn)生部120包括儲存金屬材料的原料氣體供給部 122;用于使上述金屬材料加熱至升華點(diǎn)以上的加熱器123;用于對 上述加熱器加熱的溫度進(jìn)行檢測的溫度感測器124;及檢測上述溫度 感測器124的溫度并控制加熱器溫度的溫度控制器128。并且，上述 金屬材料供給部122包括與運(yùn)輸氣體注入線連接、用于噴射運(yùn)輸氣 體的噴嘴狀的氣體噴射器125;用于排出與運(yùn)輸氣體混合的原料氣體 的倒V字形的排氣口 126。在上述金屬材料供給部122的上端設(shè)置罩 127，以使金屬材料插入或取出，并由固定螺絲129固定。圖3是氣 體噴射器125的放大圖，設(shè)置有噴嘴125a。上述噴嘴125a是具有噴 射原料氣體的孔，為圓形形狀。上述金屬材料121可使用鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、鐵(Fe)、 銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、鎳(Ni)、鉭(Ta)或鈥 (Ti)等多種金屬材料。這樣的金屬材料121由上述加熱器123所加 熱，升華成氣體并通過氣體噴射器125與注入的運(yùn)輸氣體混合而生成 原料氣體。由此生成的原料氣體通過排氣口 126從原料氣體產(chǎn)生部 120排出，并沿著原料氣體注入線注入到腔室200。此時上述加熱器 123的溫度由溫度感測器124來檢測，溫度控制器根據(jù)溫度感測器的 值來控制加熱器的溫度。在運(yùn)輸氣體注入線安裝加熱器123及溫度感 測器124,通過溫度控制器128將溫度控制在不低于金屬材料的升華點(diǎn)，且隨著溫度所升華的氣體的蒸氣壓不同，因而能控制所升華的氣 體的量。如上所述，注入到腔室200的原料氣體在對基板等目標(biāo)物400沉積薄膜中使用，凈化氣體向光學(xué)窗噴射以防止在光學(xué)窗形成薄膜，保護(hù)氣體形成無形門窗(aircurtain)而防止原料氣體泄漏。上述原料氣體產(chǎn)生部120根據(jù)需要使用保護(hù)膜。保護(hù)膜沉積所用 原料通常使用在半導(dǎo)體或顯示器領(lǐng)域中用于沉積保護(hù)膜或絕緣膜的 材料。返回到圖l,說明殘留氣體被排出的過程。殘留氣體是指進(jìn)行薄膜沉積后不涉及薄膜沉積的氣體，其與排氣 相等。根據(jù)文意混合使用殘留氣體或排氣。殘留氣體排出裝置300包括從腔室200排出的殘留氣體由冷卻 裝置來冷卻并收集金屬材料的金屬材料收集部310;將在上述金屬材 料收集部中未分離的金屬材料通過熱處理進(jìn)行分離的熱處理部320; 在經(jīng)過上述步驟的排氣中進(jìn)行過濾而提取金屬粒的過濾部330;通過 與上述腔室200連接的殘留氣體排出線350a將腔室200內(nèi)的殘留氣 體以一定的壓力抽取的泵340;及通過調(diào)整上述泵340的壓力來調(diào)整 殘留氣體排出線的排氣壓的排氣壓及排氣流量調(diào)整部370。上述腔室200具有兩個排氣口。大部分排出氣體通過第一排氣口 210排出，而 一部分殘留氣體通過第二排氣口 220排出。上述排出線350a連接金屬材料收集部310、熱處理部320、過濾 部330及泵340,在上述金屬材料收集部310直接連接排氣線350a 以外，還形成有纏繞連接的纏繞排氣線351a。即，上述排氣線350a與第一排氣口 210連接對收集部310傳送 殘留氣體，纏繞排氣線351a使殘留氣體直接傳送到熱處理部320。 在上述排氣線350a和纏繞排氣線351a具有閥門353。根據(jù)上述閥門 353的開/關(guān)來確定殘留氣體傳送到金屬材料收集部310還是直接輸入到熱處理部320。當(dāng)薄膜沉積中使用的金屬材料包含金(Au威銀(Ag ) 這樣的高價金屬時，通過金屬材料收集部310來收集它，不是高價金 屬時可不收集直接排出。不通過上述第一排氣口 210而排出的剩余氣 體通過第二排氣口 220排出，經(jīng)由纏繞排氣線351b將金屬材料收集 部310纏繞與熱處理部320連接。在通過第二排氣口 220排出的氣體 中金屬原料幾乎沒有剩余，因此纏繞排氣線351b無需與金屬材料收 集部310連接，并且無需設(shè)置加熱器。但是，通過第一排氣口 210排出的氣體中含有大量的金屬原料， 因此，為了在排出氣體到達(dá)熱處理部320之前防止金屬材料被固化， 而在上述排氣線350a上設(shè)置有加熱器。不言而喻，上述加熱器也可 以設(shè)置于纏繞排氣線351a上。并且熱處理部320之后不設(shè)置加熱器。 在上述排氣線350a上附加有排氣壓及排氣流量感測器360,可測量 排氣壓及流量。排氣壓及排氣流量調(diào)整部370測量排氣壓及排氣流量感測器360 的值，并根據(jù)其結(jié)果調(diào)整泵340，而調(diào)整排氣壓。薄膜沉積工序中實(shí)際用于薄膜沉積的原料氣體很少，大部分原料 氣體作為殘留氣體排出，而其利用率很低。尤其當(dāng)金屬材料為金時， 若只利用 一次就排出殘留氣體需要很大的費(fèi)用。本發(fā)明利用如上所述 的金屬材料收集部310在殘留氣體中抽出金屬材料并可再利用，大大 減少費(fèi)用。如4是詳細(xì)表示上述金屬材料收集部310的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的構(gòu)成圖。 參照圖4詳細(xì)說明金屬材料被收集的過程。在上述金屬材料收集部310形成有分離內(nèi)部的多個隔板312,在 上述隔板312的隔板相互對角線位置上形成有氣體移動槽313。如圖 4 (a)所示，在腔室中使用于薄膜沉積中的殘留氣體通過金屬材料收 集部310的氣體注入口 311注入，并沿著形成于隔板312的氣體移動 槽313移動冷卻，金屬材料被晶體化而殘留在收集部310的地面上，剩余的殘留氣體通過排氣口 314來排出。上述附圖中箭頭表示殘留氣體的移動路徑。本實(shí)施例中示出了有三個隔板312和氣體移動槽313的情況，但是隔板的數(shù)量及氣體移動槽的數(shù)量可進(jìn)行變更。氣體移動 槽以隔板相互對角線形成而優(yōu)選使氣體移動路徑最大化。同時參照圖4 (b)所示，上述金屬材料收集部310在內(nèi)部包括 冷卻裝置315、溫度感測器316及根據(jù)溫度感測器316的值來控制冷 卻裝置315的溫度控制器317。上述溫度感測器316較佳的是設(shè)置于 金屬材料收集部310的底面和殘留氣體排出的排氣口 314上。注入到 金屬材料收集部310的殘留氣體如圖4 (a)所示向箭頭方向移動， 由冷卻裝置315逐漸被冷卻，金屬材料的結(jié)晶殘留在地面上。例如，注入到金屬材料收集部310的殘留氣體的最初溫度設(shè)為 6(TC時，由隔板所分離的第一間中由冷卻裝置315冷卻到50°C，在 另一間中冷卻到45'C，再另一間中冷卻到35°C,再最后間中冷卻到 25°C,金屬材料固化為結(jié)晶而形成在地面上，最后剩余的殘留氣體通 過排氣口 314來排出。在上述金屬材料收集部310中大部分金屬材料被結(jié)晶化，但是一 部分金屬材料依然存在于殘留氣體中。存在于殘留氣體中的金屬材料 在熱處理部320再通過熱處理過程而分離金屬。反應(yīng)式一例如下M (CO) 6——》M (金屬)+ (CO或C02或...)經(jīng)過上述熱處理部320的殘留氣體通過過濾部330、 331排出到 大氣中。上述過濾部包括過濾大粒子的第一過濾部330和過濾微粒子 的第二過濾部331。上述熱處理部320包含加熱器。下面概述金屬材料的注入及排氣路徑。金屬材料在放入腔室200之前以M (CO) n的化學(xué)物形態(tài)存在， 放入腔室后， 一部分金屬原料經(jīng)過鐳射化學(xué)氣相沉積(CVD)法沉積 為薄膜。此時，在腔室200的內(nèi)部進(jìn)行CO、 C02反應(yīng)后存在氣體和金屬原料(M (Con))。上述反應(yīng)后大部分金屬材料不經(jīng)過反應(yīng)而直 接排出，并在金屬材料收集部310冷卻而被收集。未在上述金屬材料 收集部310中收集的金屬材料在熱處理部320中經(jīng)過熱處理過程而廢 氣不排出到外部。如上所述，通過金屬材料收集部310、熱處理部320及過濾部330 而金屬材料被過濾掉，而只有氣體排出到大氣中。圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的原料氣體供給方法的流程圖。首先，向腔室依次提供凈化氣體、保護(hù)氣體及原料氣體(S50、 S51、 S52)。通過事先提供凈化氣體和保護(hù)氣體，在原料氣體注入到 腔室并進(jìn)行沉積程序時，可防止原料氣體沉積到形成在腔室中的光學(xué) 窗并排出到外部。上述氣體供給一直提供到薄膜沉積完成為止。確認(rèn)薄膜沉積是否已完成(S53),當(dāng)薄膜沉積完成時，停止原料 氣體的供給(S54)，提供保護(hù)膜用氣體(S55)，即將用于沉積保護(hù)膜 的保護(hù)膜所用氣體提供給腔室。此時也要繼續(xù)提供凈化氣體和保護(hù)氣 體。上述保護(hù)膜用氣體也與原料氣體相同地繼續(xù)提供至沉積結(jié)束為 止，之后確認(rèn)保護(hù)膜用沉積是否已完成(S56),當(dāng)保護(hù)膜沉積結(jié)束時， 要停止供給保護(hù)膜用氣體(S57)，再確認(rèn)程序是否完成(S58)以決 定重新提供原料氣體或者完成程序。上述程序中，通過腔室正前端的閥門開/關(guān)控制原料氣體和保護(hù) 膜用氣體的供給及阻斷。一目的而修正或設(shè)計為另 一結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，由本領(lǐng)域技術(shù)人員所使用。 并且，由本領(lǐng)域技術(shù)人員所修正或變更的結(jié)構(gòu)在不脫離權(quán)利要求范圍 內(nèi)的基礎(chǔ)上可進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1、一種薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其特征在于，包括薄膜沉積用腔室；運(yùn)輸氣體供應(yīng)部，與薄膜沉積目標(biāo)物隔一定間距安裝，向沉積薄膜的薄膜沉積用腔室提供用于運(yùn)輸金屬材料的運(yùn)輸氣體；原料氣體產(chǎn)生部，儲存上述金屬材料，升華上述金屬材料使其與上述運(yùn)輸氣體混合；運(yùn)輸氣體注入線，連接上述運(yùn)輸氣體供應(yīng)部和原料氣體產(chǎn)生部，將運(yùn)輸氣體和原料氣體傳送到上述薄膜沉積用腔室，具有用于將運(yùn)輸氣體或原料氣體維持在升華點(diǎn)以上的加熱器，與上述腔室連接的末端安裝有用于阻斷氣體注入的閥門。
2、 如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其 特征在于，上述運(yùn)輸氣體注入線包括調(diào)整運(yùn)輸氣體注入量的流量控制 裝置。
3、 如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其 特征在于，還包括凈化氣體供應(yīng)部，向形成在上述薄膜沉積用腔室內(nèi)的光學(xué)窗注入 防止原料氣體沉積的凈化氣體；凈化氣體注入線，將上述凈化氣體轉(zhuǎn)送到薄膜沉積用腔室。
4、 如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其 特征在于，還包括保護(hù)氣體供應(yīng)部，注入防止上述薄膜沉積用腔室內(nèi)的原料氣體向 外部泄漏用的保護(hù)氣體；保護(hù)氣體注入線，將上述保護(hù)氣體傳送到薄膜沉積用腔室。
5、 如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其 特征在于，還包括保護(hù)膜用氣體供應(yīng)部，當(dāng)形成金屬薄膜時，供應(yīng)在金屬薄膜上部形成保護(hù)膜或絕緣膜所用的氣體；保護(hù)膜用氣體注入線，將上述保護(hù)膜用氣體傳送到薄膜沉積用腔室。
6、 如權(quán)利要求3所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其 特征在于，在上述運(yùn)輸氣體注入線上具有凈化排管，連接在上述凈化 原料氣體產(chǎn)生部和腔室之間，用于從凈化氣體供應(yīng)部供應(yīng)凈化氣體。
7、 如權(quán)利要求5所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其特征在于，還包括凈化氣體供應(yīng)部，注入凈化氣體防止原料氣體沉積在上述薄膜沉積用腔室內(nèi)的透明光學(xué)窗上；凈化氣體注入線，將凈化氣體轉(zhuǎn)送到薄膜沉積用腔室；凈化排管，連接在上述保護(hù)膜用氣體注入線上，用于凈化原料氣 體產(chǎn)生部和腔室之間的連接線，從凈化氣體供應(yīng)部供應(yīng)凈化氣體。
8、 如權(quán)利要求3至5中的任一項(xiàng)所述的薄膜沉積裝置的原料氣 體供應(yīng)裝置，其特征在于，包括流量控制裝置，安裝在上述凈化氣體注入線、保護(hù)氣體注入線及 保護(hù)膜用氣體注入線上，用于調(diào)整氣體的流量；閥門，安裝在上述流量控制裝置的前后端。
9、 如權(quán)利要求3至5中的任一項(xiàng)所述的薄膜沉積裝置的原料氣 體供應(yīng)裝置，其特征在于，上述凈化氣體注入線、保護(hù)氣體注入線及 保護(hù)膜用氣體注入線具有加熱器。
10、 如權(quán)利要求l所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其 特征在于，上述原料氣體產(chǎn)生部，包括金屬材料供應(yīng)部，用于儲存金屬材料；加熱部，用于將上述金屬材料加熱至升華點(diǎn)以上；溫度感測器，用于檢測上述加熱溫度。
11、 如權(quán)利要求io所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其特征在于，上述金屬材料供應(yīng)部，包括噴嘴型氣體噴射器，與運(yùn)輸氣體注入線連接，用于噴射運(yùn)輸氣體; 倒V字型排氣口，用于排出與運(yùn)輸氣體混合的原料氣體。
12、 如權(quán)利要求IO所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，其特征在于，還包括，溫度控制器，通過檢測上述溫度感測器的溫度 來控制加熱器的溫度。
13、 一種薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置，其特征在于，包括: 金屬材料收集部，與薄膜沉積目標(biāo)物隔一定間隔安裝，從沉積薄膜的 薄膜沉積用腔室排出的排出氣體中收集金屬材料；泵，通過與上述腔室連接的殘留氣體排氣線以一特定的壓力抽取 腔室內(nèi)的殘留氣體。
14、 如權(quán)利要求13所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置， 其特征在于，還包括，熱處理部，將無法由上述金屬材料收集部分離 的金屬材料經(jīng)過熱處理過程進(jìn)行分離。
15、 如權(quán)利要求13或14所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝 置，其特征在于，還包括，過濾部，從上述金屬材料收集部或熱處理 部排出的排出氣體中過濾金屬粒。
16、 如權(quán)利要求13所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置， 其特征在于，上述排氣線包括用于檢測腔室內(nèi)部的壓力及流量的排氣 壓及排氣流量感測器。
17、 如權(quán)利要求13或14所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝 置，其特征在于，在連接上述腔室和金屬材料收集部、腔室和熱處理部的排氣線具有加熱器，將殘留氣體維持在金屬材料的升華點(diǎn)以上。
18、 如權(quán)利要求13所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置， 其特征在于，上述金屬材料收集部具有在其前后纏繞連接的纏繞排氣線。
19、 如權(quán)利要求13所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置，其特征在于，上述排氣線包括第一排氣線和第二排氣線，第二排氣線 纏繞金屬材料與熱處理部連接。
20、 如權(quán)利要求18所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置， 其特征在于，在上述纏繞排氣線具有根據(jù)排出氣體的繞回與否來進(jìn)行 開/關(guān)的閥門，及將排出氣體維持在金屬材料升華點(diǎn)以上的加熱器。
21、 如權(quán)利要求13所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置，其特征在于，上述金屬材料收集部的內(nèi)壁具有冷卻裝置。
22、 如權(quán)利要求13所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置， 其特征在于，在上述金屬收集部具有對其內(nèi)部進(jìn)行分離的兩個以上隔 板，在上述隔板各角線位置上具有氣體移動槽。
23、 如權(quán)利要求14所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置， 其特征在于，上述熱處理部包括加熱器。
24、 如權(quán)利要求23所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置， 其特征在于，上述加熱器加熱至100'C 60(TC。
25、 一種薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置，其特征在于，包括 薄膜沉積用腔室；金屬材料收集部，與薄膜沉積目標(biāo)物隔一定間距安裝，在從沉積 薄膜的薄膜沉積用腔室排出的排出氣體中收集金屬材料；熱處理部，將不能從上述金屬材料收集部分離的金屬材料經(jīng)過熱 處理過程進(jìn)行分離；過濾部，從上述熱處理部排出的排出氣體中過濾金屬粒；泵，通過與上述腔室連接的殘留氣體排氣線以一特定的壓力將腔 室內(nèi)的殘留氣體抽?。慌艢鈮杭芭艢饬髁空{(diào)整部，調(diào)整上述泵的吸收程度來調(diào)整排氣壓 及流量。
26、 如權(quán)利要求25所述的薄膜沉積裝置的殘留氣體處理裝置， 其特征在于，上述排氣線安裝有用于檢測排氣壓的壓力、流量的排氣壓及排氣流量感測器，上述排氣壓及排氣流量調(diào)整部根據(jù)上述感測器 的輸出值來調(diào)整泵的壓力。
27、 一種薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)方法，所述薄膜沉積裝置 包括，薄膜沉積用腔室；原料氣體供應(yīng)部，與薄膜沉積目標(biāo)物隔一定間距安裝，向沉積薄膜的薄膜沉積用腔室提供原料氣體；殘留氣體處理部，處理從上述腔室排出的殘留氣體，其特征在于，薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)方法包括以下步驟階段性供應(yīng)凈化氣體、保護(hù)氣體和原料氣體的步驟，凈化氣體用 于防止上述薄膜沉積用腔室內(nèi)光學(xué)窗上沉積原料氣體，保護(hù)氣體用于 形成無形門窗防止上述薄膜沉積用腔室內(nèi)的原料氣體外漏，原料氣體用于沉積薄膜；判斷金屬薄膜沉積是否完成，根據(jù)其結(jié)果繼續(xù)提供原料氣體或者 停止原料氣體的供應(yīng)，提供在金屬薄膜上部形成保護(hù)膜或絕緣膜的保 護(hù)膜用氣體的步驟。
28、 如權(quán)利要求27所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)方法， 其特征在于，還包括步驟提供上述保護(hù)膜用氣體后，判斷保護(hù)膜沉 積是否結(jié)東，根據(jù)其結(jié)果繼續(xù)供應(yīng)保護(hù)膜用氣體或停止保護(hù)膜用氣體 供應(yīng)而提供原料氣體。
29、 如權(quán)利要求27所述的薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)方法， 其特征在于，上述原料氣體或保護(hù)膜用氣體的供應(yīng)及阻斷是通過安裝 在上述腔室前端的閥門的開/關(guān)進(jìn)行供應(yīng)或阻斷。
30、 一種薄膜沉積裝置的殘留氣體處理方法，所述薄膜沉積裝置 包括薄膜沉積用腔室；原料氣體供應(yīng)部，與薄膜沉積目標(biāo)物隔一定 間距安裝，向沉積薄膜的薄膜沉積用腔室提供原料氣體；殘留氣體處 理部，處理從上述腔室排出的殘留氣體，其特征在于，上述薄膜沉積 裝置的殘留氣體處理方法，包括收集上述腔室的排出氣體的步驟；將上述收集的排出氣體冷卻至金屬升華點(diǎn)以下并提取金屬材料 的步驟；通過熱處理及過濾過程而排出已提取上述金屬材料的排出氣體 的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄膜沉積裝置，具體地說，涉及一種包括原料氣體供應(yīng)裝置，用于對薄膜沉積裝置提供形成薄膜的金屬材料；殘留氣體處理裝置，在薄膜沉積后處理殘留氣體。本發(fā)明薄膜沉積裝置的原料氣體供應(yīng)裝置，包括運(yùn)輸氣體供應(yīng)部，與薄膜沉積目標(biāo)物隔一定間隔安裝，向沉積薄膜的薄膜沉積用腔室提供用于運(yùn)輸金屬材料的運(yùn)輸氣體；原料氣體產(chǎn)生部，儲存上述金屬材料，升華上述金屬材料與上述運(yùn)輸氣體混合；運(yùn)輸氣體注入線，連接上述運(yùn)輸氣體供應(yīng)部和原料氣體產(chǎn)生部，將運(yùn)輸氣體和原料氣體轉(zhuǎn)送到上述薄膜沉積用腔室，具有用于將運(yùn)輸氣體或原料氣體維持在金屬材料升華點(diǎn)以上的加熱器。
文檔編號C23C16/448GK101568666SQ200780048068
公開日2009年10月28日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者金一鎬 申請人:株式會社Cowin Dst;金一鎬