CN101457352B - 一种测量源物质蒸发部中剩余的源物质的量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在将由保存在源物质蒸发部中的源物质蒸发出的源气体提供给蒸镀室执行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀工序中，测量源物质蒸发部中剩余的源物质量的方法。本发明的方法的特征在于，包括(a)将源物质蒸发部(110)内的气体压力维持在第1压力的阶段、和(b)往源物质蒸发部(110)中提供测量气体从而将源物质蒸发部(110)内的气体压力维持在第2压力的阶段；根据源物质蒸发部(110)内的气体压力从第1压力到达第2压力时为止的测量气体的供给量或供给时间，测量源物质蒸发部(110)中剩余的源物质(120)的量。
Description
技术领域
本发明涉及在化学气相蒸镀工序中测量源物质的量的方法，更详细为，涉及在将由存储在源物质蒸发部中的源物质蒸发的源气体提供给蒸镀室执行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀(也称为化学气相沉积)工序中测量源物质蒸发部中剩余的源物质的量的方法。
用化学气相蒸镀法(Chemical Vapor Deposition，CVD)进行的薄膜蒸镀在半导体元件的绝缘层和能动层、液晶显示元件的透明电极、电气发光显示元件的发光层、保护层等各种应用中，技术上非常重要。一般来说，用CVD蒸镀的薄膜的物理性质受蒸镀压力、蒸镀温度、蒸镀时间等CVD工序中条件的影响非常敏感。例如，蒸镀薄膜的成份、密度、粘接力、蒸镀速度等随蒸镀压力的变化而变化。
在CVD的情况下，蒸镀压力直接受从提供想要蒸镀的薄膜物质的原料的原料气体供给装置提供的源气体流量(即源气体压力)的影响。即，为了适当地控制CVD中的蒸镀压力，最重要的是准确地调节源气体供给装置中源气体的压力。源气体压力的调节在需要高精度地将蒸镀速度调节到一定值时尤其重要。
图1为表示现有技术的源气体供给装置10的结构的图。现有技术的源气体供给装置10由存储源物质12的源物质蒸发部11、加热器13、运载气体供给部14和多个阀V1～V5构成。一般来说，由于源物质12在常温下以固体状态存在，因此为了使源物质变成源气体，必须将源物质加热到常温以上。此时，加热器13执行加热源物质的作用。
由于源气体比重大的关系，移动速度小，因此一般利用运载气体使源气体顺畅地移动到蒸镀室中。多个阀根据状况开闭来调节源气体和运载气体的流量。例如，在不使用运载气体的情况下，关闭阀V1、V3。并且，根 据阀V1是否开闭，运载气体或者经过源物质蒸发部11，或者不经过。
另一方面，在化学气相蒸镀工序中，如果没有准确判断出源物质蒸发部11中剩余的源物质的量，就不能判断为了进行下一次蒸镀工序是需要继续提供源物质还是仅用剩余的源物质就能进行蒸镀。万一在源物质蒸发部11中不存在足够进行下一次蒸镀工序需要的源物质12量的状态下进行蒸镀工序，则不能正常地进行蒸镀工序。
然而，在现有技术的源气体供给装置10中存在不能准确判断薄膜蒸镀工序中源物质蒸发部11中剩余的源物质12的量的问题。当然，具有在新的蒸镀工序之前打开源物质蒸发部11用肉眼判断剩余的源物质12的量的方法，但如果一次打开源物质蒸发部11，存在不能使用的危险，因此在打开源物质蒸发部11时如果剩余源物质12的话，则存在浪费昂贵的源物质12的问题。
为了解决上述现有技术的问题点而提出的本发明的目的，就是要提供一种在将由保存在源物质蒸发部中的源物质蒸发出的源气体提供给蒸镀室进行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀工序中，在运载气体达到预定的压力之前往源物质蒸发部中提供源物质，根据到达预定压力时运载气体的供给量或供给时间测量源物质蒸发部中剩余的源物质的量的方法。
为了达到上述目的，本发明的测量源物质蒸发部中剩余的源物质的量的方法，在将由保存在上述源物质蒸发部中的源物质蒸发出的源气体提供给蒸镀室执行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀工序中使用，其特征在于，包括(a)将上述源物质蒸发部内的气体压力维持在第1压力的阶段；以及(b)往上述源物质蒸发部中提供测量气体从而将上述源物质蒸发部的气体压力维持在第2压力的阶段；根据上述源物质蒸发部的气体压力从上述第1压力到达上述第2压力时为止的测量气体的供给量或供给时间、测量上述源物质蒸发部中剩余的源物质的量。
其中，最好测量上述源物质蒸发部的气体压力的机构被连接在上述源物质蒸发部上。
并且，上述测量气体最好包含Ar。
而且，最好控制流入的测量气体的量的机构被连接在上述源物质蒸发 部上。
发明的效果：如果采用本发明，能够准确地测量在用化学气相蒸镀工序蒸镀薄膜时源物质蒸发部内剩余的源物质的量。
并且，如果采用本发明具有这样的效果：能够防止用现有技术的化学气相蒸镀工序蒸镀薄膜时不能准确地测量源物质蒸发部中剩余的源物质的量引起的打开源物质蒸发部、则源物质被浪费的不良状况。
附图说明
图1为表示现有技术的源气体供给装置的结构的概略图。
图2为表示本发明一个实施形态的源气体供给装置的结构的概略图。
图3为表示本发明一个实施形态的测量源物质的量的方法的一例的曲线图。
标记说明
110.源气体供给装置；110.源物质蒸发部；120.源物质；130.加热器；140.运载气体供给部；200.压力计；300.流量计
具体实施方式
下面参照附图详细说明实行本发明的源物质量测量方法用的结构。
图2为表示本发明的一个实施形态的源气体供给装置100的结构的概略图。
源物质蒸发部110、源物质120、加热器130、运载气体供给部140及阀V1～V5的作用与上述现有技术的源气体供给装置10相同。在源气体的移动性足够的情况下，由于不需要运载气体，因此也可以不设置运载气体供给部104。当使用运载气体时，根据阀V1是否开闭，运载气体有可能经过源物质蒸发部110，也可能不经过，但考虑到一般源气体的移动性，优选使运载气体经过源物质蒸发部110。
本发明的一个实施形态的源气体供给装置100的特征结构在于与源物质蒸发部110连接的气体压力测量机构和气体流量测量机构。
在本发明的一个实施形态中，气体压力测量机构为为了测量源物质蒸发部110内剩余的源物质的量而测量源物质蒸发部110内部的压力的压力计200。该压力计200优选使用能够测量1至760托(Torr)范围内的气体 压力的压力表。
并且，气体流量测量机构为为了测量源物质蒸发部110内剩余的源物质的量而控制提供给源物质蒸发部110的气体流量的流量计300。流量计300优选使用以sccm(standard cc/min，标准cc/min)为单位控制气体流量的MFC(Mass Flow Controller，质量流控制器)。
另一方面，在源物质蒸发部110中最好设置排出源物质蒸发部110内的气体的泵等排气装置(未图示)，以便在测量源物质蒸发部110内剩余的源物质的量时将源物质蒸发部110的内部维持在预定压力。
下面参照图2详细说明本发明的一个实施形态的测量源物质蒸发部内剩余的源物质的量的过程。
首先，使设置在源物质蒸发部110外围的加热器130工作，使存储在源物质蒸发部110内的源物质120气化。在源物质蒸发部110的温度到达源物质120的气化温度之前，有可能将所有的阀V1～V5都维持在关闭状态，也有可能仅打开阀V4。
当源物质120气化生成源气体时，打开阀V1、V2、V4，从运载气体供给部140提供运载气体。此时，运载气体根据阀V1是否开闭有可能经过源物质蒸发部110，也可能不经过，但考虑到一般的源气体的移动性，优选使运载气体经过源物质蒸发部110。
当源物质蒸发部110内源气体的生成变得稳定时，打开阀V1、V2、V5，进行实际的化学气相蒸镀工序。即，通过打开阀V1使运载气体流入源物质蒸发部110，接着打开阀V2和阀V5，这样一来，在源物质蒸发部110内气化的源气体与运载气体一起流入蒸镀室。此时，最好是细微地调节配管的开度控制源气体的流量，而不是使源气体流有/无地控制源气体的流量。流入到蒸镀室内的源气体蒸镀到配置在蒸镀室内部的基板上，通过这样执行预定的蒸镀工序。
在蒸镀工序结束后，测量源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量。
为此，在开放阀V2、V4并关闭剩余的所有阀V1、V3、V5后，将源物质蒸发部110内剩余的源气体排放到外部。这样的排气过程一直进行到源物质蒸发部110内的气体压力达到预定的基准压力(第1压力)时。第1压力优选设定在数托的范围内，用压力计200实时测量是否到达第1压力。 当源物质蒸发部110内的气体压力达到第1压力时，关闭阀V2、V4。
接着，打开阀V1，从运载气体供给部140给第1压力的源物质蒸发部110提供运载气体。此时，提供给源物质蒸发部110的运载气体的供给量用流量计300实时测量。这样的运载气体的供给过程一直进行到源物质蒸发部110内的气体压力到达预定的基准压力(第2压力)为止。第2压力最好设定在数百托的范围内，用压力计200实时测量是否到达第2压力。当源物质蒸发部110内的气体压力到达第2压力时，关闭阀V1。
由于流量计300能够准确地控制单位时间内流过的运载气体的量，因此能够准确地测量源物质蒸发部110内的气体压力从上述第1压力到达上述第2压力时提供给源物质蒸发部110的运载气体的供给量或供给时间。根据这样的流量计300测量的结果能够测量或预测蒸镀工序后源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量。
例如，在定性方面，当源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量多时，能够相对地使源物质蒸发部110内的气体压力从第1压力达到第2压力所需要的运载气体的供给量或供给时间减少。反之，当源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量少时，可以相对地使源物质蒸发部110内的压力从第1压力达到第2压力所需要的运载气体的供给量或供给时间增加。
与此同时，根据源物质蒸发部110的体积、存储在源物质蒸发部110内的源物质120的体积及达到预定压力时为止的运载气体的供给量或供给时间等测量值、通过进行适当的计算、能够定量化源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量。
图3为表示本发明一个实施形态的测量源物质量的方法的一例的曲线图。
图3为图2所示的源气体供给装置100中为了测量存储在源物质蒸发部110内的源物质120的量而打开阀V1、关闭阀V2和V4后往源物质蒸发部110内提供运载气体，测量到的源物质蒸发部110的气体压力从第1压力到达第2压力所花费的时间的变化随源物质蒸发部110内源物质填充量的变化的曲线图。
此时，源物质120使用了蒸镀Ni的Ni(CP)2粉末。运载气体(测量气体)使用了Ar。使提供给源物质蒸发部110内的Ar的流量为100sccm 地控制了流量计300。第1压力维持在10托，使第2压力为500托(参照图3的条件A)、600托(参照图3的条件B)、700托(参照图3的条件C)这样变化。用压力计200测量了第1压力和第2压力。源物质蒸发部110内Ni(CP)2粉末的填充量为0g、10g、30g、50g、100g、150g、200g这样变化。
如图所示，源物质蒸发部110内存储的源物质120的量越多，源物质蒸发部110的气体压力从第1压力(10托)到达第2压力(500托、600托、700托)所花费的Ar的供给时间越少。尤其如图3所示，供给时间随上述填充量的变化而线性地变化。因此，如果采用上述本发明的一个实施例的方法，能够准确并且高效率地测量化学气相蒸镀工序中源物质蒸发部内剩余的源物质的量。
另一方面，不仅上述那样的压力计200、流量计300及阀V1～V5的所有动作过程能够用控制单元(未图示)控制，而且能够通过控制单元测量源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量。
如果采用上述源气体供给方法，具有能够准确地测量用化学气相蒸镀法蒸镀薄膜时源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量的优点。因此，能够准确地掌握源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量，能够防止因打开源物质蒸发部110而浪费源物质120的现有技术的缺点。与此同时，能够防止在源物质蒸发部110内未剩余足够执行1批蒸镀工序所需要的源物质120的量的状态下进行蒸镀工序引起的工序失败的状况。
产业上的可利用性
如果采用本发明，能够准确地测量在用化学气相蒸镀工序蒸镀薄膜时源物质蒸发部内剩余的源物质的量。并且，能够防止因在用化学气相蒸镀工序蒸镀薄膜时不能准确地测量源物质蒸发部内剩余的源物质的量而打开源物质蒸发部引起的源物质浪费的现有技术的缺点。因此，可以说本发明的工业利用性极高。
以上用具体的结构要素等限定在确定的事项的实施形态和附图说明了本发明，但这只是为了有助于更全面地理解本发明的进行的说明，本发明并不受上述实施形态的限制，只要是掌握了本发明所属领域的一般知识的人都能够根据这样的记载进行各种各样的修正及变形。
因此，本发明的思想并不限定于上述实施形态，不仅仅是后面叙述的权利要求的范围，就是与该权利要求的范围相等或等价的变形都属于本发明的思想及范畴。
Claims (4)
1.一种测量源物质蒸发部中剩余的源物质的量的方法，在将由保存在上述源物质蒸发部中的源物质蒸发出的源气体提供给蒸镀室执行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀工序中使用，其特征在于，包括：
(a)将上述源物质蒸发部内的气体压力维持在第1压力的阶段；以及
(b)往上述源物质蒸发部中提供测量气体从而将上述源物质蒸发部的气体压力维持在第2压力的阶段；
根据上述源物质蒸发部的气体压力从第1压力到达上述第2压力时为止的测量气体的供给量或供给时间、测量上述源物质蒸发部中剩余的源物质的量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测量上述源物质蒸发部的气体压力的机构被连接在上述源物质蒸发部上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述测量气体包含Ar。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制流入的测量气体的量的控制机构被连接在上述源物质蒸发部上。
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