專利名稱：原料氣體供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)能夠調(diào)節(jié)固體原料的流量 的原料氣體供給裝置。尤其涉及在用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)，能夠通 過準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地控制流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力來有效地調(diào)節(jié)蒸 鍍室內(nèi)的蒸鍍壓力的原料氣體供給裝置。
背景技術(shù)：
用化學(xué)蒸鍍法(Chemical Vapor Deposition; CVD)蒸鍍薄膜的技 術(shù)在半導(dǎo)體元件的絕緣層和有源層、液晶顯示元件的透明電極、電子 發(fā)光顯示元件的發(fā)光層和保護(hù)層等各種應(yīng)用中非常重要。 一般來說， 用CVD蒸鍍成的薄膜的物理性能非常敏感地受蒸鍍壓力、蒸鍍溫度 和蒸鍍時(shí)間等CVD工序條件的影響。例如，蒸鍍壓力的變化有可能 使蒸鍍的薄膜的組成、密度、粘接力和蒸鍍速度等產(chǎn)生變化。在CVD的情況下，蒸鍍壓力直接受原料氣體供給裝置所提供的 原料氣體的流量(即原料氣體壓力)的影響，該原料氣體供給裝置提 供想要蒸鍍的薄膜物質(zhì)的原料。即，CVD中為了適當(dāng)?shù)乜刂普翦儔?力，最重要的是必須準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)原料氣體供給裝置中的原料氣體壓 力。在需要高精度地將蒸鍍速度調(diào)節(jié)到一定的情況下，原料氣體壓力 的調(diào)節(jié)尤其重要。圖1為表示現(xiàn)有技術(shù)的原料氣體供給裝置10的結(jié)構(gòu)的圖?，F(xiàn)有 技術(shù)的原料氣體供給裝置IO包括存儲(chǔ)原料物質(zhì)12的原料物質(zhì)存儲(chǔ)單 元ll、加熱器13、運(yùn)載氣體供給單元14和多個(gè)閥V1 V5。由于一 般情況下原料物質(zhì)在常溫下以固體狀態(tài)存在，因此為了將原料物質(zhì)變成原料氣體，必須將原料物質(zhì)加熱到常溫以上。此時(shí)，加熱器13起 到加熱原料物質(zhì)的作用。通常，由于原料氣體的比重較大，因此流動(dòng) 性小，所以利用運(yùn)載氣體使原料氣體順利地移動(dòng)到蒸鍍室內(nèi)。多個(gè)閥 根據(jù)狀況的不同打開或關(guān)閉，調(diào)節(jié)原料氣體或運(yùn)載氣體的流量。例如，在不使用運(yùn)載氣體的情況下，閥V1、 V3關(guān)閉。并且，根據(jù)閥V1是 否打開，運(yùn)載氣體或者流過原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元ll或者不流過。這種現(xiàn)有技術(shù)的原料氣體供給裝置存在以下問題。第一，由于根 據(jù)殘留在原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元11中的原料物質(zhì)12的量的不同，原料物 質(zhì)12的蒸發(fā)量改變，因此只靠打開或關(guān)閉閥V2不能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)原 料氣體的壓力。第二，由于反復(fù)進(jìn)行因原料物質(zhì)12的加熱而揮發(fā)或 凝縮的過程，原料物質(zhì)12揮發(fā)的表面積一直在變。因此原料物質(zhì)12 的蒸發(fā)量也在變，所以只靠打開或關(guān)閉閥V2不能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)原料氣 體的壓力。尤其是在原料物質(zhì)12為粉末狀的情況下，會(huì)發(fā)生原料物 質(zhì)12的表面條件一直改變的問題。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明是為了解決上述那樣的現(xiàn)有技術(shù)的問題，目的是要 提供一種原料氣體供給裝置，用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)，能夠準(zhǔn)確、 實(shí)時(shí)地控制流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的原料氣體供給裝置是用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)使用的原料氣體供給裝置，其特征在于，包括原料蒸發(fā) 單元，加熱原料物質(zhì)使其生成原料氣體；傳感器單元，測(cè)量上述原料 蒸發(fā)單元中的壓力；以及，控制單元，根據(jù)上述傳感器單元的壓力測(cè) 量結(jié)果調(diào)節(jié)流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力。上述原料氣體供給裝置的上述控制單元包括與上述傳感器單元 聯(lián)動(dòng)的閥，能夠通過上述閥的開度調(diào)節(jié)流入上述蒸鍍室內(nèi)的原料氣體 的壓力。并且，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的其他形態(tài)的原料氣體供給裝 置是用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)使用的原料氣體供給裝置，其特征在 于，包括原料蒸發(fā)單元，加熱原料物質(zhì)使其生成原料氣體；第l傳 感器單元，測(cè)量上述原料蒸發(fā)單元中的壓力；等待室，上述原料氣體 在流入蒸鍍室之前在此等待；以及，控制單元，根據(jù)上述傳感器單元 的壓力測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)流入上述等待室內(nèi)的原料氣體的壓力。上述原料氣體供給裝置最好還包括測(cè)量上述等待室內(nèi)的壓力的 第2傳感器單元。上述原料氣體供給裝置的上述控制單元最好包括與上述傳感器 單元聯(lián)動(dòng)的閥，通過上述閥的開度調(diào)節(jié)流入上述等待室內(nèi)的原料氣體 的壓力。而且，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的其他形態(tài)的原料氣體供給裝 置是用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)使用的原料氣體供給裝置，其特征在 于，包括原料蒸發(fā)單元，加熱原料物質(zhì)使其生成原料氣體；等待室， 上述原料氣體在流入蒸鍍室之前在此等待；傳感器單元，測(cè)量上述等 待室內(nèi)的壓力。上述原料氣體供給裝置最好還包括根據(jù)上述傳感器單元的壓力 測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)流入上述等待室內(nèi)的原料氣體的壓力的閥。上述原料氣體供給裝置最好還包括提供將上述原料氣體運(yùn)載到 蒸鍍室內(nèi)的運(yùn)載氣體的運(yùn)載氣體供給單元。上述原料氣體供給裝置的上述傳感器單元最好還包括用于防止 上述原料氣體蒸鍍到上述傳感器單元上的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的原料氣體供給裝置，由于在用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)， 不管原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元內(nèi)的原料物質(zhì)的狀態(tài)如何，都能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確 地控制流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力，因此在實(shí)際的蒸鍍過程中能 夠?qū)⒄翦兪覂?nèi)的蒸鍍壓力調(diào)節(jié)到恒定值。


圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)的原料氣體供給裝置的結(jié)構(gòu)的圖。 圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的原料氣體供給裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的原料氣體供給裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的原料氣體供給裝置的結(jié)構(gòu)的圖。標(biāo)記說明20、30、 40原料氣體供給裝置21、31、 41原料氣體存儲(chǔ)單元22、32、 42原料物質(zhì)23、33、 43加熱器24、34、 44運(yùn)載氣體供給單元25、35、 38'.46 傳感器單元26、36 控制單元37、45 等待室VI、V2、V3、 V4 、 V5 閥具體實(shí)施方式
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。圖2為表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的原料氣體供給裝置20的結(jié) 構(gòu)的圖。原料氣體供給裝置20由存儲(chǔ)原料物質(zhì)22的原料物質(zhì)存儲(chǔ)單 元21、加熱器23、運(yùn)載氣體供給單元24、傳感器單元25、控制單元 26和多個(gè)閥V1 V5構(gòu)成。在此，原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元21、加熱器23、運(yùn)載氣體存儲(chǔ)單元24和閥V1 V5的作用與上述現(xiàn)有技術(shù)的原料氣體供給裝置10相同。由于在原料氣體的流動(dòng)性足夠的情況下不需要運(yùn)載氣體，因此也可以不要運(yùn)載氣體供給單元24。當(dāng)使用運(yùn)載氣體時(shí)，根據(jù)閥VI是否打開， 運(yùn)載氣體或者流過原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元21或者不流過。但是，考慮到 一般的原料氣體的流動(dòng)性時(shí)，優(yōu)選運(yùn)載氣體流過原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元 21。本發(fā)明的第1實(shí)施方式的原料氣體供給裝置20的特征結(jié)構(gòu)在于 傳感器單元25和控制單元26。傳感器單元25測(cè)量原料物質(zhì)存儲(chǔ)單 元21內(nèi)原料氣體的壓力。由于在測(cè)量壓力的原理上使原料氣體連續(xù) 蒸鍍到傳感器單元25上不太好，因此最好包括用于防止原料氣體蒸 鍍到傳感器單元25上的機(jī)構(gòu)(未圖示)。例如，可以設(shè)想在傳感器單 元25的前端設(shè)置閥，當(dāng)不使用傳感器單元25時(shí)關(guān)閉閥的方法；在傳 感器單元25的前端設(shè)置凈化線(purge line),當(dāng)不使用傳感器單元 25時(shí)，在原料氣體到達(dá)傳感器單元25之前使凈化線凈化(purge)的方 法等。控制單元26根據(jù)傳感器單元25中壓力的測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)流入蒸 鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力。控制單元26包括與傳感器單元25聯(lián)動(dòng)的 閥(未圖示)，調(diào)節(jié)通過該閥流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力。在將 傳感器單元25測(cè)量到的壓力與預(yù)先設(shè)定的壓力進(jìn)行比較后，根據(jù)其 差值控制設(shè)置于控制單元26中的閥的幵度，調(diào)節(jié)原料氣體的壓力。 由此，即使因原料物質(zhì)22的狀態(tài)不同使原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元21中原料 氣體壓力的變動(dòng)很大，也能夠?qū)⒆罱K流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力 維持在恒定值。接著，說明上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的原料氣體供給裝置20的動(dòng) 作。當(dāng)為了提供原料氣體而將加熱器23加熱到規(guī)定的溫度時(shí)，在不 揮發(fā)的溫度范圍內(nèi)關(guān)閉所有的閥或僅使閥V4處于打開狀態(tài)。在到達(dá) 揮發(fā)溫度以上后，在達(dá)到進(jìn)行蒸鍍工序的溫度之前打開閥V1、 V2、 V4，提供少量的運(yùn)載氣體。在實(shí)際的蒸鍍工序中，打開閥V1、 V2、V5進(jìn)行蒸鍍工序。當(dāng)通過傳感器單元25測(cè)量到的原料氣體的壓力比 預(yù)先設(shè)定的壓力高時(shí)，控制單元26使控制單元26內(nèi)的閥自動(dòng)打開， 當(dāng)比設(shè)定壓力低時(shí)關(guān)閉。此時(shí)，并不是完全打開或關(guān)閉原料氣體流而 進(jìn)行控制，而是微調(diào)管道的電導(dǎo)(conductance^當(dāng)運(yùn)載氣體不流過 原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元21時(shí)，閥VI —直維持在關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)使用運(yùn)載 氣體時(shí)，即使在運(yùn)載氣體流過原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元21的情況下，為了 提高原料氣體的流動(dòng)性，也可以打開閥V3。并且，運(yùn)載氣體也可以 作為蒸鍍室的凈化(purge)用氣體使用，在這種情況下，可以打開閥 V3、 V5。圖3為表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的原料氣體供給裝置30的結(jié) 構(gòu)的圖。原料氣體供給裝置30包括存儲(chǔ)原料物質(zhì)32的原料物質(zhì)存儲(chǔ) 單元31、加熱器33、運(yùn)載氣體供給單元34、傳感器單元35、 38、控 制單元36、等待室37和多個(gè)閥V1 V5。由于原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元31、 加熱器33、運(yùn)載氣體存儲(chǔ)單元34和閥V1 V5的作用與上述原料氣 體供給裝置20相同，因此省略對(duì)其詳細(xì)內(nèi)容的說明。本發(fā)明的第2實(shí)施方式的原料氣體供給裝置30的特征結(jié)構(gòu)在于 傳感器單元35、控制單元36和等待室37。與第1實(shí)施方式一樣，本 實(shí)施方式的傳感器單元35也可以包括用于防止原料氣體蒸鍍的器件 (未圖示)?？刂茊卧?6根據(jù)傳感器單元35中壓力的測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié) 流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力?？刂茊卧?6包括與傳感器單元35 聯(lián)動(dòng)的閩(未圖示)，通過該閥調(diào)節(jié)流入等待室37中的原料氣體的壓 力。在將傳感器單元35測(cè)量到的壓力與預(yù)先設(shè)定的壓力進(jìn)行比較后， 根據(jù)其差值控制設(shè)置于控制單元36中的閥的開度，調(diào)節(jié)原料氣體的 壓力。等待室37是原料氣體流入蒸鍍室內(nèi)之前等待的室，其作用是 準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)蒸鍍壓力。即，如果在規(guī)定壓力的原料氣體填充到等待室 37中后，使與該填充量相等的原料氣體流入蒸鍍室內(nèi)進(jìn)行蒸鍍工序， 則能夠更準(zhǔn)確地控制原料氣體的流入量。像原子層蒸鍍法(AtomicLayer Deposition; ALD)這樣在原子層單位或其以下進(jìn)行蒸鍍薄膜時(shí) 需要細(xì)微地調(diào)節(jié)蒸鍍量的情況下，本實(shí)施方式尤其有效。接著，說明上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的原料氣體供給裝置30的動(dòng) 作。本實(shí)施方式的原料氣體供給裝置30的基本動(dòng)作與上述原料氣體 供給裝置20的動(dòng)作相同。但是，流過控制單元36后維持在一定壓力 下的原料氣體在流入蒸鍍室內(nèi)之前填充到等待室37內(nèi)。當(dāng)?shù)却?7 內(nèi)的原料氣體的壓力達(dá)到規(guī)定值時(shí)，關(guān)閉控制單元36內(nèi)的閥。當(dāng)然， 關(guān)閉閥V2能夠根本地截?cái)嗔飨蚩刂茊卧?6的原料氣體流。通過測(cè) 量流過控制單元36的原料氣體的流量和經(jīng)過的時(shí)間計(jì)算等待室37內(nèi) 的原料氣體的壓力。也可以取代這樣的計(jì)算方法，在等待室37中安 裝追加的傳感器單元38直接測(cè)量等待室37內(nèi)的壓力。此時(shí)控制單元 36中的閥不僅與傳感器單元35聯(lián)動(dòng)，最好還與傳感器單元38聯(lián)動(dòng)。 當(dāng)控制單元36的閥還與傳感器單元38聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)傳感器單元 38中壓力的測(cè)量結(jié)果關(guān)閉控制單元36內(nèi)的閥。當(dāng)實(shí)際的蒸鍍工序開 始時(shí)，打開閥V5使等待室37內(nèi)的所有的原料氣體流入蒸鍍室內(nèi)。 根據(jù)是否使用運(yùn)載氣體適當(dāng)?shù)亻_閉閥VI、 V3，其基本的作用與第1 實(shí)施方式時(shí)完全相同。圖4為表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的原料氣體供給裝置40的結(jié) 構(gòu)的圖。原料氣體供給裝置40包括存儲(chǔ)原料物質(zhì)42的原料物質(zhì)存儲(chǔ) 單元41、加熱器43、運(yùn)載氣體供給單元44、等待室45、傳感器單元 46和多個(gè)閥V1 V5。各構(gòu)成要素的作用與上述實(shí)施方式相同。本發(fā)明的第3實(shí)施方式的原料氣體供給裝置40為第2實(shí)施方式 的變形例。第3實(shí)施方式的特征在于，傳感器單元46直接測(cè)量等待 室45內(nèi)的壓力，當(dāng)判定為是達(dá)到規(guī)定壓力的狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉閥V2截 斷從原料物質(zhì)存儲(chǔ)單元41提供給等待室45的原料氣體。該第3實(shí)施 方式即使沒有第2實(shí)施方式的控制單元36那樣的結(jié)構(gòu)也能夠調(diào)節(jié)等 待室45的壓力，能夠更準(zhǔn)確地控制流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的流入根據(jù)本發(fā)明，由于在用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)，不管原料物質(zhì)存 儲(chǔ)單元內(nèi)的原料物質(zhì)的狀態(tài)如何，都能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地控制流入蒸鍍 室內(nèi)的原料氣體的壓力，因此在實(shí)際的蒸鍍過程中能夠?qū)⒄翦兪覂?nèi)的 蒸鍍壓力調(diào)節(jié)到恒定值。因此，可以說本發(fā)明的工業(yè)利用率極高。另一方面，雖然本說明書中用幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式敘述了本發(fā)明， 但只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，應(yīng)該知道在不脫離附加的權(quán)利要求范圍所 公開的本發(fā)明的范疇和思想內(nèi)可以進(jìn)行多種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)使用的原料氣體供給裝置，其特征在于，包括原料蒸發(fā)單元，加熱原料物質(zhì)使其生成原料氣體；傳感器單元，測(cè)量所述原料蒸發(fā)單元中的壓力；以及，控制單元，根據(jù)所述傳感器單元的壓力測(cè)量結(jié)果，調(diào)節(jié)流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力。
2. 如權(quán)利要求l所述的原料氣體供給裝置，其特征在于， 所述控制單元包括與所述傳感器單元聯(lián)動(dòng)的閥，通過所述閥的幵度調(diào)節(jié)流入所述蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力。
3. —種用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)使用的原料氣體供給裝置，其 特征在于，包括-原料蒸發(fā)單元，加熱原料物質(zhì)使其生成原料氣體；第l傳感器單元，測(cè)量所述原料蒸發(fā)單元的壓力； 等待室，所述原料氣體在流入蒸鍍室之前在此等待；以及， 控制單元，根據(jù)所述傳感器單元的壓力測(cè)量結(jié)果，調(diào)節(jié)流入所述 等待室內(nèi)的原料氣體的壓力。
4. 如權(quán)利要求3所述的原料氣體供給裝置，其特征在于， 還包括測(cè)量所述等待室內(nèi)的壓力的第2傳感器單元。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的原料氣體供給裝置，其特征在于， 所述控制單元包括與所述傳感器單元聯(lián)動(dòng)的閥，通過所述閥的幵度調(diào)節(jié)流入所述等待室內(nèi)的原料氣體的壓力。
6. —種用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)使用的原料氣體供給裝置，其 特征在于，包括原料蒸發(fā)單元，加熱原料物質(zhì)使其生成原料氣體； 等待室，所述原料氣體在流入蒸鍍室之前在此等待；傳感器單元，測(cè)量所述等待室的壓力。
7. 如權(quán)利要求6所述的原料氣體供給裝置，其特征在于， 還包括根據(jù)所述傳感器單元的壓力測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)流入所述等待室內(nèi)的原料氣體的壓力的閥。
8. 如權(quán)利要求1、 3、 6中的任一項(xiàng)所述的原料氣體供給裝置， 其特征在于，還包括提供將所述原料氣體運(yùn)載到蒸鍍室內(nèi)的運(yùn)載氣體的運(yùn)載 氣體供給單元。
9. 如權(quán)利要求1、 3、 6中的任一項(xiàng)所述的原料氣體供給裝置， 其特征在于，所述傳感器單元包括用于防止所述原料氣體蒸鍍到所述傳感器 單元上的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種原料氣體供給裝置，該原料氣體供給裝置用化學(xué)蒸鍍法蒸鍍薄膜時(shí)將作為原料的原料物質(zhì)氣化后加以提供。本發(fā)明的原料氣體供給裝置通過實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地控制流入蒸鍍室內(nèi)的原料氣體的壓力，可以有效地調(diào)節(jié)薄膜蒸鍍時(shí)蒸鍍室內(nèi)的蒸鍍壓力。
文檔編號(hào)C23C16/52GK101235487SQ20081000862
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月1日
發(fā)明者張澤龍, 張錫弼, 李永浩, 李炳一 申請(qǐng)人:泰拉半導(dǎo)體株式會(huì)社