CN103255391A - 水浴槽及使用此水浴槽之薄膜沉积装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水浴槽包括：至少一槽体，装有第一液体；补充槽，装有第二液体；以及输送模块，连接补充槽与至少一槽体。当槽体中的第一液体的液面低于或等于第一位置时，输送模块适于将第二液体输送至槽体内直至第一液体的液面高于或等于第一位置时，输送模块停止将第二液体输送至槽体内。本发明提供的水浴槽可以自动补充液体至槽体，使槽体内的液面保持在一定的高度，温度更加稳定，且操作更加简单。本发明还提供一种薄膜沉积装置，以提升操作便利性。

Description

水浴槽及使用此水浴槽之薄膜沉积装置

技术领域

本发明是有关于一种半导体制程及设备，且特别是有关于一种水浴槽及使用该水浴槽之薄膜沉积装置。

背景技术

薄膜沉积(Thin Film Deposition)可应用于装饰品、餐具、刀具、工具、模具、半导体组件等之表面处理，泛指在各种金属材料、超硬合金、陶瓷材料及晶圆基板的表面上，成长一层同质或异质材料薄膜的制程，以期获得美观耐磨、耐热、耐蚀等特性。薄膜沉积依据沉积过程中，是否含有化学反应的机制，可以区分为物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，简称PVD）及化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）。

随着沉积技术及沉积参数差异，所沉积薄膜的结构可能是单晶、多晶、或非结晶的结构。单晶薄膜的沉积在半导体电路制程中特别重要，称为是磊晶(epitaxy)。相较于晶圆基板，磊晶成长的半导体薄膜的优点主要有：可以在沉积过程中直接掺杂施体或受体，因此可以精确控制薄膜中的掺质分布(dopant profile)，而且不包含氧与碳等杂质。

金属有机化学气相沉积 (Metal-Organic Chemical VaporDeposition，简称 MOCVD)，其原理是利用承载气体 (carrier gas)携带气相反应物，或是前驱物进入装有晶圆的腔体中，晶圆下方的承载盘 (susceptor)以特定方式加热晶圆及接近晶圆的气体，因高温触发单一或是数种气体间的化学反应式，将反应物(通常为气体)转换为固态生成物沉积在晶圆表面的一种薄膜沉积技术。

MOCVD系统的反应源可以分成两种，第一种是有机金属(MO)反应源，第二种是氢化物(Hydride)气体反应源。有机金属反应源储藏在一个密封容器内，在使用此金属反应源时，则是将两个联外管路各与MOCVD机台的管路紧密接合，承载气体可以从其中一端流入，并从另外一端流出时将反应源的饱和蒸气带出，进而能够流至反应腔。氢化物气体则是储存在气密钢瓶内，经由压力调节器及流量控制器来控制流入反应腔体的气体流量。

请参照图1，通常，由于希望有机金属化合物必须保持在一定的温度而使有机金属化合物气体的蒸气压得以控制，因此将填装液态有机金属化合物10的容器12放置在水浴槽14中，以便保持在恒温。在经过一段时间的使用之后，水浴槽14中的冷却液体16会蒸发散逸而减少，可能造成水浴槽14的温度改变，而影响有机金属化合物气体的压力。而且由于必须以人工的方式补充冷却液体16，会增加MOCVD操作上的复杂度。

发明内容

本发明提供一种水浴槽，可以自动补充液体至槽体，使槽体内的液面保持在一定的高度，温度更加稳定，且操作更加简单。

本发明还提供一种薄膜沉积装置，以提升操作便利性。

具体地，本发明实施例提供的水浴槽包括：至少一槽体，装有第一液体；补充槽，装有第二液体；以及输送模块，连接补充槽与至少一槽体。当槽体中的第一液体的液面低于或等于第一位置时，输送模块适于将第二液体输送至槽体内直至第一液体的液面高于或等于第一位置时，输送模块停止将第二液体输送至槽体内。

在本发明实施例中，输送模块包括管路单元，管路单元包括入液口及至少出液口，入液口连接于补充槽，至少一出液口对应连接于至少一槽体，连接于槽体的出液口设置在槽体的第一位置。

在本发明实施例中，补充槽内的第二液体的液面高度大于至少一槽体内的第一液体的液面高度。

在本发明实施例中，补充槽的底部的高度大于至少一槽体内的第一液体的液面高度。

在本发明实施例中，补充槽为密闭槽。

在本发明实施例中，第一液体与第二液体的成分相同。

在本发明实施例中，输送模块包括：管路单元，至少一水位量测机构，以及至少一输送单元。管路单元包括入液口及至少一出液口，入液口连接于补充槽，至少一出液口对应连接于至少一槽体。至少一水位量测机构对应于至少一槽体并侦测对应的槽体内的第一液体的液面高度。至少一输送单元配置于管路单元内的液体传输路径中，当水位量测机构侦测到对应的槽体内的第一液体的液面高度低于第一位置时，水位量测机构触发输送单元将补充槽内的第二液体输送至槽体，当水位量测机构侦测到对应的槽体内的第一液体的液面高度高于或等于第二位置时，水位量测机构停止输送单元输送第二液体。

在本发明实施例中，水位量测机构包括水位量测管以及传感器。水位量测管连通于对应的槽体，传感器配置于水位量测管旁并电性连接至对应的至少一输送单元，当传感器侦测到水位量测管内的第一液体的液面高度低于第一位置时，传感器向对应的输送单元传送第一信号以触发对应的输送单元输送第二液体，当传感器侦测到对应的水位量测管内的第一液体的液面高度高于或等于第二位置时，传感器向对应的输送单元传送第二信号以使对应的输送单元停止输送第二液体。

在本发明实施例中，水位量测机构包括浮球，与对应的输送单元连动，当浮球下降至第一位置时，触发对应的输送单元输送第二液体，当浮球上升至第二位置时，停止对应的输送单元输送第二液体。

在本发明实施例中，第二位置高于或等于第一位置。

在本发明实施例中，输送单元包括马达、泵或电磁阀。

本发明另一实施例提供的薄膜沉积装置，包括：瓶体，装有反应源；反应腔；连通管路，连通瓶体与反应腔，以将反应源输送至反应腔；以及水浴槽，瓶体浸于水浴槽中。水浴槽包括：至少一槽体，装有第一液体；补充槽，装有第二液体，第一液体与第二液体的成分相同；以及输送模块，连接补充槽与槽体。当槽体中的第一液体的液面低于或等于第一位置时，输送模块适于将第二液体输送至至少一槽体内直至第一液体的液面高于或等于第一位置，输送模块停止将第二液体输送至槽体内。

在本发明实施例中，反应源为有机金属反应源。

本发明之水浴槽可以自动补充液体至槽体，使槽体内的液面保持在一定的高度，温度更加稳定，且操作更加简单，如此有助于提升本发明之薄膜沉积装置的操作便利性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是现有技术之水浴槽的示意图。

图2是本发明第一实施例之薄膜沉积装置的示意图。

图3是本发明第二实施例之水浴槽的示意图。

图4是本发明第三实施例之水浴槽的示意图。

图5是本发明第四实施例之水浴槽的示意图。

具体实施方式

图2是本发明第一实施例之薄膜沉积装置的示意图。请参照图2，本发明第一实施例之薄膜沉积装置2包括瓶体20、反应腔22、连通管路24、以及水浴槽25。瓶体20装有反应源200并浸于水浴槽25中。连通管路24连通瓶体20与反应腔22以将反应源以蒸汽形式输送至反应腔22。于本实施例中，反应源200例如为有机金属反应源，包括如三甲基镓(Trimethylgallium，TMGa)、三甲基铝 (trimethylaluminum，TMAl)、三甲基铟(Trimethylindium，TMIn)、或二茂镁(Bis(cyclopentadienyl)magnesium，Cp2Mg)等。瓶体20例如为密封不锈钢罐(cylinder bubbler）。

水浴槽25包括槽体26、补充槽28以及输送模块30。槽体26装有第一液体260，而瓶体20浸于槽体26中。补充槽28装有第二液体280，第一液体260与第二液体280的成分相同。输送模块30连接补充槽28与槽体26，输送模块30适于将第二液体280输送至槽体26内。于本实施例中，第一液体260及第二液体280例如为冷却液，冷却液的成份例如是重量百分比为50%的水以及重量百分比为50%的乙二醇(抗冻剂)，以避免水浴槽25中的第一液体260或第二液体280凝固结冰。

于本实施例中，输送模块30例如是管路单元，其包括连接于补充槽28的入液口300及连接于槽体26的出液口302。优选的，入液口300连接于补充槽28的底部。出液口302设置在槽体26的第一位置，图2中，第一位置以其所在的水平线A-A进行标示。补充槽28例如为密闭槽。当槽体26中的第一液体260的液面低于或等于第一位置A-A时，补充槽28中的第二液体280会自动流入槽体26。具体来讲，当槽体26中的第一液体260的液面高于或等于第一位置A-A时，空气无法进入密闭的补充槽28中，因此补充槽28中的第二液体280无法流出；当槽体26中的第一液体260的液面低于或等于第一位置A-A时(如图2所示)，空气可以循着输送模块30进入补充槽28，同时推压出部分第二液体280至槽体26中，直到槽体26中的液面高度高于或等于第一位置A-A时才停止。

于本实施例中，补充槽28内的第二液体280的液面高度至少需大于槽体26内的第一液体260的液面高度，即，补充槽28内的第二液体280的液面与第一液体260的液面之间的高度差H1需大于零。如此可避免槽体26中的第一液体260因虹吸原理流回补充槽28中。优选的，补充槽28的底部的高度大于槽体26内的第一液体260的液面高度，即，补充槽28内的第二液体280的底部与第一液体260的液面之间的高度差H2大于零。

图3是本发明第二实施例之水浴槽的示意图。请参照图3，与第一实施例相同，本实施例中的水浴槽45也可用于薄膜沉积装置，与瓶体40连通的反应腔在图3中没有示出。而且，与第一实施例相同，瓶体40装有反应源400并浸于水浴槽45中，且瓶体40及反应源400与第一实施例中的瓶体20及反应源200相同，这里不再赘述。请参照图3，于本实施例中，水浴槽45包括槽体46、补充槽48以及输送模块50。槽体46装有第一液体460，而瓶体40浸于槽体46中。补充槽48装有第二液体480。第一液体460与第二液体480的成分与第一实施例中的第一液体260与第二液体280的成分相同，这里不再赘述。输送模块50连接补充槽48与槽体46，输送模块50适于将第二液体480输送至槽体46内。

具体的，于本实施例中，输送模块50包括管路单元500、水位量测机构502以及输送单元504。管路单元500包括连接于补充槽48的入液口5000及连接于槽体46的出液口5002。水位量测机构502设置于槽体46，以侦测槽体46内的第一液体460的液面高度。输送单元504配置于管路单元500内的液体传输路径中，当水位量测机构502侦测到槽体46内的第一液体460的液面高度低于或等于第一位置B-B时(如图3所示)，水位量测机构502触发输送单元504将补充槽48内的第二液体480输送至槽体46。当水位量测机构502侦测到槽体46内的第一液体460的液面高度高于或等于第二位置C-C时，输送单元504停止输送第二液体480至槽体46。图3中，第一位置以其所在的水平线B-B进行标示，第二位置以其所在的水平线C-C进行标示，且第二位置C-C高于或等于第一位置B-B。

进一步的，于本实施例中，水位量测机构502包括水位量测管5020以及传感器5022。水位量测管5020连通于槽体46。传感器5022配置于水位量测管5020旁并电性连接至输送单元504，传感器5022用以侦测第一液体460的液面高度。当传感器5022侦测到水位量测管5020内的第一液体460的液面高度低于或等于第一位置B-B时，传感器5022向输送单元504传送第一信号以触发输送单元504输送补充槽48内的第二液体480至槽体46。当传感器5022侦测到水位量测管5020内的第一液体460的液面高度高于或等于第二位置C-C时，传感器5022向输送单元504传送第二信号以使输送单元504停止输送第二液体480至槽体46。输送单元504可以为马达、电磁阀或泵等，但不以此为限。

图4是本发明第三实施例之水浴槽的示意图。请参照图4，与第一实施例相同，本实施例中的水浴槽65也可用于薄膜沉积装置，与瓶体60连通的反应腔在图4中没有示出。而且，与第一实施例相同，瓶体60装有反应源600并浸于水浴槽65中，且瓶体60及反应源600与第一实施例中的瓶体20及反应源200相同，这里不再赘述。请参照图4，于本实施例中，水浴槽65包括槽体66、补充槽68以及输送模块70。槽体66装有第一液体660，而瓶体60浸于槽体66中。补充槽68装有第二液体680。第一液体660与第二液体680的成分与第一实施例中的第一液体260与第二液体280的成分相同，这里不再赘述。输送模块70连接补充槽68与槽体66，输送模块70适于将第二液体680输送至槽体66内。

于本实施例中，输送模块70包括管路单元700、水位量测机构702以及输送单元704。管路单元700包括连接于补充槽68的入液口7000及连接于槽体66的出液口7002。图4中，第一位置以其所在的水平线B′-B′进行标示，第二位置以其所在的水平线C′-C′进行标示，且第二位置C′-C′高于或等于第一位置B′-B′。与第二实施例不同的是，于本实施例中，水位量测机构702包括浮球7020，通过连杆7022与对应的输送单元704连动。当浮球7020下降至第一位置B′-B′时，随着浮球7020移动的连杆7002会触发输送单元704输送第二液体680，当浮球7020上升至第二位置C′-C′时，随着浮球7020移动的连杆7002会关闭输送单元704，以停止输送第二液体680。输送单元704例如为阀件。

值得一提的是，虽然上述各实施例之补充槽仅用于将第二液体补充至单一槽体中，但本发明并不限定一个补充槽所对应连接的槽体的数量。也就是说，在上述各实施例中，槽体的数量可为多个，而单一补充槽可透过管路单元将第二液体分别补充至这些槽体中。以下将配合图式来说明单一补充槽对应连接至多个槽体的实施例。

图5是本发明第四实施例之水浴槽的示意图。请参照图5，与上述实施例相同，本实施例中的水浴槽85也可用于薄膜沉积装置，与对应的瓶体80连通的反应腔及连通管路在图5中没有示出。与上述实施例不同的是，于本实施例中水浴槽85之槽体86的数量为多个，多个装有反应源的瓶体80分别浸于对应的槽体86内，且输送模块90包括管路单元900。管路单元900包括连接于补充槽88的入液口9000以及多个出液口9002。这些出液口9002对应连接于多个槽体86。值得一提的是，本实施例中的输送模块90可更包括第二实施例或第三实施例所述的水位量测机构与输送单元，而每一槽体86需对应一个水位量测机构与一个输送单元。

综上所述，本发明各实施例之水浴槽可以自动补充液体至槽体，使槽体内的液面保持在一定的高度，温度更加稳定，且操作更加简单。因此，本发明之薄膜沉积装置具有易于操作的优点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一种水浴槽，包括：

至少一槽体，装有第一液体；

补充槽，装有第二液体；以及

输送模块，连接该补充槽与该至少一槽体，当该槽体中的该第一液体的液面低于或等于第一位置时，该输送模块适于将该第二液体输送至该槽体内直至该第一液体的液面高于或等于该第一位置时，该输送模块停止将该第二液体输送至该槽体内。

2.根据权利要求1所述的水浴槽，其特征在于：该输送模块包括管路单元，该管路单元包括入液口及至少出液口，该入液口连接于该补充槽，该至少一出液口对应连接于该至少一槽体，连接于该槽体的该出液口设置在该槽体的该第一位置。

3.根据权利要求2所述的水浴槽，其特征在于：该补充槽内的该第二液体的液面高度大于该至少一槽体内的该第一液体的液面高度。

4.根据权利要求2所述的水浴槽，其特征在于：该补充槽的底部的高度大于该至少一槽体内的该第一液体的液面高度。

5.根据权利要求2所述的水浴槽，其特征在于：该补充槽为密闭槽。

6.根据权利要求1所述的水浴槽，其特征在于：该第一液体与该第二液体的成分相同。

7.根据权利要求1所述的水浴槽，其特征在于：该输送模块包括：

管路单元，该管路单元包括入液口及至少一出液口，该入液口连接于该补充槽，该至少一出液口对应连接于该至少一槽体；

至少一水位量测机构，对应于该至少一槽体并侦测对应的该槽体内的该第一液体的液面高度；以及

至少一输送单元，配置于该管路单元内的液体传输路径中，当该水位量测机构侦测到对应的该槽体内的该第一液体的液面高度低于该第一位置时，该水位量测机构触发该输送单元将该补充槽内的该第二液体输送至该槽体，当该水位量测机构侦测到对应的该槽体内的该第一液体的液面高度高于或等于第二位置时，该水位量测机构停止该输送单元输送该第二液体。

8.根据权利要求7所述的水浴槽，其特征在于：该水位量测机构包括水位量测管以及传感器，该水位量测管连通于对应的该槽体，该传感器配置于该水位量测管旁并电性连接至该对应的该至少一输送单元，当该传感器侦测到该水位量测管内的该第一液体的液面高度低于该第一位置时，该传感器向对应的该输送单元传送第一信号以触发对应的该输送单元输送该第二液体，当该传感器侦测到对应的该水位量测管内的该第一液体的液面高度高于或等于该第二位置时，该传感器向对应的该输送单元传送第二信号以使对应的该输送单元停止输送该第二液体。

9.根据权利要求7所述的水浴槽，其特征在于：该水位量测机构包括浮球，与对应的该输送单元连动，当该浮球下降至该第一位置时，触发对应的该输送单元输送该第二液体，当该浮球上升至该第二位置时，停止对应的该输送单元输送该第二液体。

10.根据权利要求7所述的水浴槽，其特征在于：该第二位置高于或等于该第一位置。

11.根据权利要求7所述的水浴槽，其特征在于：该输送单元包括马达、泵或电磁阀。

12.一种薄膜沉积装置，包括：

瓶体，装有反应源；

反应腔；

连通管路，连通该瓶体与该反应腔，以将该反应源输送至该反应腔；以及

水浴槽，该瓶体浸于该水浴槽中，该水浴槽包括：

至少一槽体，装有第一液体；

补充槽，装有第二液体，该第一液体与该第二液体的成分相同；以及

输送模块，连接该补充槽与该槽体，当该槽体中的该第一液体的液面低于或等于第一位置时，该输送模块适于将该第二液体输送至该至少一槽体内直至该第一液体的液面高于或等于该第一位置，该输送模块停止将该第二液体输送至该槽体内。

13.根据权利要求12所述的薄膜沉积装置，其特征在于：该反应源为有机金属反应源。

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