TW201536950A - 液體金屬有機化合物供給系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭露一種液體金屬有機化合物供給系統，其係應用於金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）製程設備，其包含設置於恒溫裝置中之第一瓶體、設置於室溫中之第二瓶體及三通閥。其中三通閥之第一連接端及第一瓶體之第一出氣管連接金屬有機化學氣相沉積製程設備，第二連接端連接第二瓶體之第二進氣管，第三連接端連接第一瓶體之第一進氣管及第二瓶體之第二出氣管。本發明在應用於MOCVD製程時，能够延長液體高純金屬有機化合三甲基鎵的使用時間，減少更換次數，從而提高MOCVD設備的量產能力、有效的提高三甲基鎵的利用率及降低使用成本。另本發明也降低了液體高純金屬有機化合物三甲基鎵的製造和包裝成本。

Description

液體金屬有機化合物供給系統
本發明是有關於一種應用於有機金屬化學氣相沉積技術（MOCVD）的供給系統，特別是指一種因應有機金屬化學氣相沉積技術之製程設備大型化的液體金屬有機化合物供給系統。
高純三甲基鎵是金屬有機化學氣相沉積技術(MOCVD)過程中生長光電子材料的重要原料，廣泛地應用於生長氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鋁銦鎵(AlGaInP)等化合物半導體薄膜材料，其優異的電學、光學和磁學等性能，可將半導體和積體電路推向更高的頻率、更快的速度、更低的噪音和更大的功率。因此，已被大量用於LED、太陽能電池、航空航太技術等多個領域，是一項高新材料生產技術。純淨的三甲基鎵在室溫下為液體，具有很高的化學活性，遇空氣自燃，遇水則發生爆炸，用於金屬有機化學氣相沉積技術時需要將其封裝在特制的鋼瓶內，然後通過控制鋼瓶溫度，使三甲基鎵的蒸氣壓達到所需值，再通過持續流動的載氣將該溫度中的三甲基鎵飽和蒸氣壓帶入光電子材料生長系統。
然而，隨著金屬有機化學氣相沉積技術的日益成熟與發展，應用於金屬有機化學氣相沉積技術的生產設備也逐漸大型化。由於MO（Metal Organics）源在使用過程中需要非常穩定的蒸氣壓，從而MO源鋼瓶通常需放置在恒溫槽內使用，也由於現有的機台設備的恒溫槽的容積限制，故現行的三甲基鎵封裝容器大多為4kg以下之規格，此類規格封裝容器在使用時存在一些問題，主要有：1、此類封裝容器容積相對較小，因此單位容積的加工成本較高，從而造成MO源製造商的三甲基鎵包裝成本居高不下；2、此類封裝容器可裝入高純三甲基鎵的量較少，應用於大型設備時（如Veeco的Max Bright），單瓶使用週期只有20天左右，因此需要較頻繁的更換MO源封裝容器，更換MO源封裝容器會造成數小時的停機時間，降低MOCVD設備的量產能力，增加由於更換MO源時由於人員誤操作導致事故發生的幾率；3、由於每只封裝容器都會有少量昂貴的MO源殘留而不能被完全使用，對於大型設備MO源消耗量大，此情況尤為突出。因此，所屬領域中一直期待著可針對設備大型化而量身定制的液体金屬有機化合物封裝容器的出現。
綜觀前所述，本發明之發明人思索並設計一種液體金屬有機化合物供給系統，經多年苦心潛心研究，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種液體金屬有機化合物（三甲基鎵）供給系統，以解決使用MO源時由於使用容器容積較小，需要經常更換使用容器的問題，提高MOCVD機台的外延片生產效率。
根據本發明之目的，提出一種液體金屬有機化合物供給系統，係應用於金屬有機化學氣相沉積製程設備，其包含了一第一瓶體、一第二瓶體及一三通閥。第一瓶體用以容置液體高純金屬有機化合物，第一瓶體具有第一進氣管及第一出氣管，第一出氣管連接金屬有機化學氣相沉積製程設備。第二瓶體用以容置液體高純金屬有機化合物，第二瓶體具有第二進氣管、第二出氣管及三通閥。三通閥具有第一連接端、第二連接端及第三連接端，第一連接端連接金屬有機化學氣相沉積製程設備，第二連接端連接第二進氣管，第三連接端連接第一進氣管及第二出氣管，且三通閥選擇性地將第一連接端與第二連接端連通或將第一連接端與第三連接端連通。
較佳地，液體金屬有機化合物供給系統更可包含偵測第一瓶體之液位之一液位計及判斷第一瓶體之液位低於第一預設值時控制三通閥之第一連接端連通第二連接端之一控制模組；液位計設置於第一瓶體，控制模組電性連接於液位計與三通閥之間。
較佳地，更包含用以顯示第一瓶體之液位之一顯示單元，其電性連結液位計。
較佳地，液體金屬有機化合物供給系統更可包含偵測第一瓶體之液位之一液位計及判斷第一瓶體之液位高於一第二預設值時控制三通閥之第一連接端連通第二連接端之一控制模組，液位計設置於第一瓶體，該控制模組係電性連接於該液位計與該三通閥之間。
較佳地，第一瓶體設置於具有一第一溫度之一恒溫裝置中。
較佳地，第二瓶體設置於具有一第二溫度的預定位置中，且第二溫度大於第一溫度。
較佳地，第一瓶體之容積小於第二瓶體之容積。
較佳地，第一瓶體具有一第一進氣閥、第一出氣閥及一第一橫向閥，第一進氣閥設置於第一進氣管，第一出氣閥設置於第一出氣管，第一橫向閥連接第一進氣管及第一出氣管之間。
較佳地，第二瓶體具有一第二進氣閥、第二出氣閥及一第二橫向閥，第二進氣閥設置於第二進氣管，第二出氣閥設置於第二出氣管，第二橫向閥連接第二進氣管及第二出氣管之間。
較佳地，第一瓶體及第二瓶體係為三閥門鋼瓶。
較佳地，第一瓶體及第二瓶體所容置的液體高純金屬有機化合物為純度大於或等於99.9999％的三甲基鎵。
根據本發明之目的，另提出一種液體金屬有機化合物供給系統，係應用於金屬有機化學氣相沉積製程設備，其包含了第一瓶體、一第二瓶體、一連接管及液位偵測模組。第一瓶體用以容置液體高純金屬有機化合物，第一瓶體具有一第一進氣管及一第一出氣管，第一出氣管連接金屬有機化學氣相沉積製程設備，且第一進氣管於第一瓶體內部之一端鄰近於第一瓶體內部之底部。第二瓶體係用以容置液體高純金屬有機化合物，第二瓶體具有一第二進氣管及一第二出氣管，第二出氣管於第二瓶體內部之一端鄰近於第二瓶體內部之底部。連接管係連接於第一進氣管與第二出氣管之間。液位偵測模組係對應於第一瓶體，其包含用以偵測第一瓶體之液位之一液位計及用以顯示第一瓶體之液位之一顯示單元，液位計係設置於第一瓶體，顯示單元係電性連結液位計。
較佳地，第一瓶體設置於具有一第一溫度之一恒溫裝置中。
較佳地，第二瓶體設置於具有一第二溫度的預定位置中，且第二溫度大於第一溫度。
較佳地，第一瓶體之容積小於第二瓶體之容積。
較佳地，第一瓶體具有一第一進氣閥、第一出氣閥及一第一橫向閥，第一進氣閥設置於該第一進氣管，第一出氣閥設置於第一出氣管，第一橫向閥連接第一進氣管及第一出氣管之間。
較佳地，第二瓶體具有一第二進氣閥、第二出氣閥及一第二橫向閥，第二進氣閥設置於第二進氣管，第二出氣閥設置於第二出氣管，第二橫向閥連接第二進氣管及第二出氣管之間。
較佳地，第一瓶體及第二瓶體係為三閥門鋼瓶。
較佳地，第一瓶體及第二瓶體所容置的液體高純金屬有機化合物為純度大於或等於99.9999％的三甲基鎵。
根據本發明之目的，另提出一種液體金屬有機化合物供給系統，係應用於複數個金屬有機化學氣相沉積製程設備，其包含複數個第一瓶體、一第二瓶體及一連接管。複數個第一瓶體用以容置液體高純金屬有機化合物；複數個第一瓶體分別具有一第一進氣管及一第一出氣管，各第一進氣管連接各金屬有機化學氣相沉積製程設備之載氣裝置，各第一出氣管連接各金屬有機化學氣相沉積製程設備之反應室。第二瓶體用以容置液體高純金屬有機化合物；第二瓶體具有一第二進氣管及一第二出氣管，第二進氣管連接一載氣供氣裝置。連接管連接於第二出氣管，且亦連接於各第一進氣管與各金屬有機化學氣相沉積製程設備之載氣裝置之間，且連接管與各第一進氣管之連接端設置有一閥門，以分別控制第二瓶體與各第一瓶體的流通。
較佳地，更可包含複數個液位偵測模組，其分別對應於複數個第一瓶體，其分別包含用以偵測第一瓶體之液位之一液位計及用以顯示第一瓶體之液位之一顯示單元；液位計設置於第一瓶體，顯示單元電性連結液位計。
較佳地，第一瓶體設置於具有一第一溫度之一恒溫裝置中。
較佳地，第二瓶體設置於具有一第二溫度的預定位置中，且第二溫度大於第一溫度。
較佳地，第一瓶體之容積小於第二瓶體之容積。
較佳地，第一瓶體具有一第一進氣閥、第一出氣閥及一第一橫向閥，第一進氣閥設置於該第一進氣管，第一出氣閥設置於第一出氣管，第一橫向閥連接第一進氣管及第一出氣管之間。
較佳地，第二瓶體具有一第二進氣閥、第二出氣閥及一第二橫向閥，第二進氣閥設置於第二進氣管，第二出氣閥設置於第二出氣管，第二橫向閥連接第二進氣管及第二出氣管之間。
較佳地，第一瓶體及第二瓶體所容置的液體高純金屬有機化合物為純度大於或等於99.9999％的三甲基鎵。
承上所述，本發明之液體金屬有機化合物供給系統藉由三通閥連接於設置於恒溫槽中的第一瓶體與設置於室溫中的第二瓶體之間，藉此使得第二瓶體可設定配置對應的預定容積的瓶體結構，其有效的降低製造MO源時的包裝成本，延長了金屬有機化學氣相沉積技術（MOCVD）的大型化製程設備的三甲基鎵的使用時間，藉此可有效的減少了生產線更換三甲基鎵封裝容器所消耗的時間、提高三甲基鎵的使用效率，從而有效的減少資源的浪費。另，藉由液位計的配置，可使得三通閥以全自動地方式進行切換連接，藉此可效的節省人力成本。再者，本發明所揭示之液體金屬有機化合物供給系統，只需經過便捷的安裝，可於使用端原先就一直使用的通常規格的鋼瓶（即第一瓶體）上串聯一個容積較大的鋼瓶（即第二瓶體），而無須對其原有機台進行改裝。
為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
以下將參照相關圖式，說明依本發明液體金屬有機化合物供給系統之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第1圖，其係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之方塊示意圖，其主要在於說明本發明之液體金屬有機化合物供給系統的基本運作原理。本發明係揭示一種液體金屬有機化合物供給系統，其係為針對金屬有機化學氣相沉積製程之設備的逐漸大型化，而量身定制以應用於金屬有機化學氣相沉積製程之大型設備。
如圖所示，本發明之液體金屬有機化合物供給系統1包含了一第一瓶體11、一第二瓶體12及一三通閥13。第一瓶體11及第二瓶體12係為鋼瓶，其用以容置如三甲基鎵的液體高純金屬有機化合物，較佳為純度大於或等於99.9999％的三甲基鎵。其中第一瓶體11具有一第一進氣管111及一第一出氣管112，而第一出氣管112連接金屬有機化學氣相沉積製程設備9。其中第二瓶體12具有一第二進氣管121及一第二出氣管122。另外，三通閥13具有一第一連接端131、第二連接端132及第三連接端133，其中第一連接端131連接金屬有機化學氣相沉積製程設備9，第二連接端132連接第二瓶體12之第二進氣管121，而第三連接端133則連接第一瓶體11之第一進氣管111及第二瓶體12之第二出氣管122。
也就是說，第一瓶體11、第二瓶體12與金屬有機化學氣相沉積製程設備9是利用三通閥13來進行間接連接的，而三通閥13則會於特定條件下選擇性地將三通閥13之第一連接端131與第二連接端132連通，或將三通閥13之第一連接端131與第三連接端133連通。若第一連接端131與第二連接端132連通時，則金屬有機化學氣相沉積製程設備9的載氣會供給至第二瓶體12之第二進氣管121而進入第二瓶體12；接著，載氣再經由第二瓶體12之第二出氣管122及第一瓶體11之第一進氣管111而進入第一瓶體11，最後由第一瓶體11之第一出氣管112再至金屬有機化學氣相沉積製程設備9。又若第一連接端131與第三連接端133連通時，則金屬有機化學氣相沉積製程設備9的載氣會供給至第一瓶體11之第一進氣管111而進入第一瓶體11，並由第一瓶體11之第一出氣管112再至金屬有機化學氣相沉積製程設備9，其中，載氣可為氫氣、氮氣、氬氣或氦氣。本發明之液體金屬有機化合物供給系統1藉由三通閥13的設置，而可選擇性地使第一瓶體11或第一瓶體11及第二瓶體12中的液體高純金屬有機化合物的蒸氣隨載氣流入金屬有機化學氣相沉積的製程中，以生長出化合物半導體薄膜材料等。
請進一步配合參閱第2圖，其係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之一對一氣態自動補給態樣實施例之配置示意圖。較佳地，在一對一氣態自動補給態樣中係利用可程式邏輯控制器（PLC）來達到自動補給之控制。
詳細來說，第一瓶體11係設置在金屬有機化學氣相沉積製程設備9的恒溫裝置91（如恒溫槽）中，以如5℃的溫度進行使用，也由於對應於現有的恒溫裝置91的容積有限，故第一瓶體11之容積可設置在4公斤（kg）以下。另一方面，第二瓶體12則可設置於室溫環境中的預定位置中以進行使用，也由於第二瓶體12並非設置於恒溫裝置91中，故可不受限於恒溫裝置91的容積限制，而可將第二瓶體12之容積設置在4kg以上，如10kg或更大的容積。換句話說，本發明之液體金屬有機化合物供給系統1中的第一瓶體11設置在具有可維持於低溫的第一溫度的恒溫裝置91中，而第二瓶體12則可設置在室溫環境中（即，大於第一溫度的第二溫度環境中），且第二瓶體12的容積可大於第一瓶體11之容積。
另一方面，第一瓶體11更包含了第一進氣閥113、第一出氣閥114及第一橫向閥115。其中第一進氣閥113及第一出氣閥114分別設置於第一進氣管111及第一出氣管112上，以分別控制第一進氣管111及第一出氣管112的氣體流動，而第一橫向閥115則設置於連接在第一進氣管111及第一出氣管112之間。同樣的，第二瓶體12更包含了第二進氣閥123、第二出氣閥124及第二橫向閥125。其中第二進氣閥123及第二出氣閥124分別設置於第二進氣管121及第二出氣管122上，以分別控制第二進氣管121及第二出氣管122的氣體流動，而第二橫向閥125則設置於連接在第二進氣管121及第二出氣管122之間。即，第一瓶體11及第二瓶體12皆為三閥門之鋼瓶。
當將第一瓶體11及第二瓶體12進行連接或更換時，可先將第一瓶體11之第一進氣閥113與第一出氣閥114及第二瓶體12之第二進氣閥123與第二出氣閥124關閉，然後進行前述之各瓶體11、12及三通閥13的連接，接著將第一瓶體11之第一橫向閥115及第二瓶體12之第二橫向閥125打開，以利用載氣將管中的空氣進行徹底的置換而確保無氧無水，最後再將第一瓶體11之第一進氣閥113與第一出氣閥114及第二瓶體12之第二進氣閥123與第二出氣閥124開啟，即可正常的使用。也就是說，配置有三閥門之第一瓶體11及第二瓶體12，其三閥門主要是為了在進行第一瓶體11及第二瓶體12串接時，可將管路中的空氣置換乾淨。由於MO源是高純電子材料，對水氧等雜質極爲敏感，因此必須將連接好的管路中的空氣進行徹底置換，以防止空氣中的雜質污染MO源。如果沒有三閥門，第二瓶體12的第二出氣管122和第一瓶體11的第一進氣管111連接的管路就無法將其中的空氣置換掉。空氣置換時即如前述，簡單的說，即為將兩個鋼瓶的橫向閥115、125打開，而關閉其它的閥門113、114、123、124，此時第一瓶體11及第二瓶體12連接的管路處於導通狀態，可以進行真空置換，且氣體不會進入第一瓶體11及第二瓶體12。當空氣置換結束後，可關閉兩個橫向閥115、125，而開啟其他的閥門113、114、123、124，即可正常使用。
另外，由於三甲基鎵使用時的溫度低於潔淨室室溫，所以第一瓶體11的溫度小於第二瓶體12的溫度，因此第一瓶體11與第二瓶體12在同時使用時，會因第一瓶體11的溫度較低而出現冷凝作用，從而使MO源逐漸地在第一瓶體11中冷凝為液體，從而可能造成溢出的情形。因此，本發明之液體金屬有機化合物供給系統1更包含了一液位計14及一控制模組15。液位計14設置於第一瓶體11上，且控制模組15電性連接三通閥13與液位計14之間，以控制三通閥13選擇性地將三通閥13之第一連接端131與第二連接端132連通，或將三通閥13之第一連接端131與第三連接端133連通。
進一步來說，液位計14具有一第一預設值（低液位值）及一第二預設值（高液位值）。當液位計14偵測到第一瓶體11中的液位低於第一預設值時，則液位計14會回饋一第一控制信號至控制模組15，以使控制模組15可據以控制三通閥13將第一連接端131與第二連接端132連通，以使載氣供給至第二瓶體12而將二個瓶體11、12進行串聯使用。由於冷凝作用的影響，在使用的過程中第一瓶體11內的液位會逐漸地升高。此時，當液位計14偵測到第一瓶體11中的液位高於第二預設值時，則會傳送一第二控制信號至控制模組15，以使控制模組15可據以控制三通閥改以將第一連接端131與第三連接端133連通。在第一連接端131與第三連接端133連通的情況下，對第二瓶體12供給的載氣會被切斷，而改為直接對第一瓶體11進行供氣，而在僅利用第一瓶體11使用的過程中，第一瓶體11中的液體因無冷凝作用的影響而逐漸地減少而降低液位。當第一瓶體11中的液位低於第一預設值時，則又改為對第二瓶體12進行載氣的供給。也就是說，三通閥13藉由液位計14而可因應第一瓶體11內的液位高低而進行反復的切換。另外，值得一提的是，液位計14更可包含一低於第一預設值的第三預設值。即，當第二瓶體12內的MO源耗盡時，第一瓶體11內的液位會持續的下降，當液位計14偵測到第一瓶體11中的液位低於第三預設值（最低液位）時，則會經由控制模組15控制一顯示單元16或控制模組15自身可發出提示訊息以提示相關人員進行瓶體更換，如第二瓶體12的更換。於上述中，較佳地，控制模組15可為可程式邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。此外，亦可包含一第四預設值，第四預設值係為當進行補給時，液位達到第二預設值後，由於系統故障，補給未及時停止，則在液位達到第四預設值時，系統會進行持續報警，以提示操作人員手動關閉閥門，停止補給動作。
藉由上述本發明之液體金屬有機化合物供給系統1可徹底的改變或打破以往MO源鋼瓶必須設置於恒溫裝置91中的這一固有思維，因而第二瓶體12可不須受限於恒溫裝置91的容積的限制，而進行較大尺寸的製作。順帶一提的是，液體金屬有機化合物供給系統1更可包含一顯示單元16，其電性連結液位計14以顯示第一瓶體11之液位，以供使用者可便於觀察。
此外，依據顯示單元16以對上述之運作進行本實例之實施態樣的示例性的說明，其中顯示單元16所顯示的A點表示的是第四預設值，B點表示的是第二預設值，C點表示的是第一預設值，D點表示的是第三預設值。如第2圖所示的，當顯示單元16顯示液位達到C點（第一預設值）時，液體金屬有機化合物供給系統1會自動地進行補給；又當顯示單元16顯示液位達到B點（第二預設值）時，則液體金屬有機化合物供給系統1會自動地停止補給。
請進一步配合參閱第3圖，其係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之一對一氣態手動補給實施例之配置示意圖。於上述實施例，其雖為自動補給的一對一氣態補給系統，然而，按其同樣原理依可引申出手動的氣態補給系統，其相關運作方式如下所示。
進一步來說，第二進氣管121可直接連接至金屬有機化學氣相沉積製程設備9，而第二出氣管122則利用連接管17直接連接至第一進氣管111。因此，在使用時，可先將第一、二進氣閥113、123及第一、二出氣閥114、124關閉，而將第一、二橫向閥115、125開啟。因此，載氣可經由第二進氣管121進入，而經由第一、二橫向閥115、125及連接管17而排出，藉此可將管路中的氣體置換乾淨。接著，再將第一、二橫向閥115、125關閉，而將第一進氣閥113及第一出氣閥114開啟，以使載氣可直接供應至第一瓶體11，以使用第一瓶體11內的液體高純金屬有機化合物。若當第一瓶體11內的液體高純金屬有機化合物的液位過低時，此時可將第二橫向閥125關閉，且將第二進氣閥123及第二出氣閥124開啟。因此，載氣可流入第二瓶體12中，而將第二瓶體12中的液體高純金屬有機化合物提供或補給至第一瓶體11中，以使第一瓶體11內的液體高純金屬有機化合物的液位逐漸地恢復至高液位。
請進一步配合參閱第4圖，其係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之一對一液態補給實施例之配置示意圖。於本實施例中相同符號之各元件，其連結關係與配置均與前一實施例類似，其類似處於此便不再加以贅述。
如圖所示，本實施例與前一實施例之主要的不同之處在於第二瓶體12的第二出氣管122的部份。於前一實施例中，第二瓶體12的第二進氣管121及第二出氣管122中鄰近於第二瓶體12內部容置空間的底部是為第二進氣管121之一端（如第2圖所示），而於本實施例中則是以第二瓶體12的第二出氣管122之一端鄰近於第二瓶體12內部容置空間的底部。
詳細來說，本實施例的液體金屬有機化合物供給系統1包含第一瓶體11、第二瓶體12、連接管17及包含液位計14及顯示單元16的液位偵測模組。其中，連接管17可為1/4”VCR連接管，其連接於第一進氣管111及第二出氣管122之間。另外，連接管17在對應於第一進氣管111及第二出氣管122的接口的情況下，連接管17之兩端可為母接頭，但並不以此為限。此外，顯示單元16電性連結於液位計14，以顯示第一瓶體11的液位，例如將液位計14的RS232的數據線連接至顯示單元16。於本實施例中，同樣地，顯示單元16係以四格的刻度（A、B、C、D）的方式顯示第一瓶體11的液位，但並不以此為限。
於實際運用中，在正常狀況下，可先開啟第二瓶體12的第二橫向閥125且關閉第二進氣閥123及第二出氣閥124，且第一瓶體11則關閉第一橫向閥115且開啟第一進氣閥113及第一出氣閥114。此時，載氣直接經由第二橫向閥125流向第一瓶體11而不進入第二瓶體12；即，僅以第一瓶體11來使用。於本實施例的實施態樣中，由於未設置有控制模組15，因此，當顯示單元16顯示液位達到C點（第一預設值）時，相關人員應在停機後進行補給，且經由補給後，使顯示單元16顯示液位達到B點（第二預設值）時，則液停止補給。
值得一提的是，第一瓶體11及恒溫裝置91，實際上就是一台MOCVD機台原有配置的恒溫槽以及正常情况下使用的鋼瓶（通常爲4公斤或2.5公斤）。由於現在MOCVD機台的大型化，MO源使用量加大，原有常用充裝規格的MO源鋼瓶使用時間縮短了，因此增加了更換MO源鋼瓶的頻率。由於每次更換下使用完畢的空鋼瓶，換上滿瓶的鋼瓶，都需要一定的時間，且該段時間內無法進行生産，所以降低了生産效果，間接的抬高了外延片的單位成本。所以，爲了減少更換頻率，習知的做法是直接將欲使用的MO源鋼瓶大型化。然而，由於MOCVD設備在使用中對載氣帶出的MO源的量必須恒定不變，因此傳統上要想把鋼瓶做大，如果超出了原有恒溫槽的承載容積，還必須配置一個相應大小的恒溫槽以替換MOCVD機台中原有的恒溫槽，以保證鋼瓶的溫度，這樣才能使載氣帶出的MO源成爲恒定不變。而如果要根據鋼瓶來定制相應的恒溫槽是一個系統工程，費用昂貴，大大增加了成本，且由於恒溫槽占地面積的改變，需重新安排MOCVD機台中MO源鋼瓶及恒溫槽放置區域的配置。而本發明透過上述配置，只需經過便捷的安裝，可於使用端原先就一直使用的通常規格的鋼瓶上串聯一個容積較大的鋼瓶，即第二瓶體12（第二瓶體容積大小可根據機台內部空間大小進行定制），且第二瓶體12在室溫下使用，無需使用恒溫槽。室溫使用的設計完全改變了行業內的傳統思維（鋼瓶必須在恒溫槽中使用）。第二瓶體12帶出的MO源的飽和蒸氣在經過小鋼瓶時進行恒溫，此時的飽和蒸汽壓是在小鋼瓶使用溫度時的飽和蒸汽壓（三甲基鎵通常使用溫度爲5°C）。
請進一步配合參閱第5圖，其係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之一對多液態補給實施例之配置示意圖。於本實施例中相同符號之各元件，其連結關係與配置均與前二實施例類似，其類似處於此便不再加以贅述。
如圖所示，本實施例與前一實施例之主要的不同之處在於，本實施例係以第一瓶體11的數量為複數個作為示範態樣，並分別應用於複數個金屬有機化學氣相沉積製程設備9。於前一實施例中，第二瓶體12透過連接管17以連接至僅一個第一瓶體11，而於本實施例，第二瓶體12透過連接管17而連接至複數個第一瓶體11，於本實施例中係以兩個作為示範態樣，但並不以此為限。即，前述之實施例係為單機台液態MO源的供給配置，而本實施則為多機台液態MO源的供給配置。本實施例的液體金屬有機化合物供給系統1包含兩個第一瓶體11、第二瓶體12、連接管17及包含液位計14及顯示單元16的液位偵測模組。其中，液位偵測模組之數量係對應於第一瓶體11之數量，也就是說，當第一瓶體11之數量為兩個時，液位計14及顯示單元16之數量亦配置為兩個，以分別的設置於各第一瓶體11。
詳細來說，各第一瓶體11之第一出氣管112係分別不同的金屬有機化學氣相沉積製程設備9的反應室，而其第一進氣管111則分別連接對應的金屬有機化學氣相沉積製程設備9的載氣裝置。而第二氣瓶12方面，第二氣瓶12的第二進氣管121則連接至一個獨立的載氣供氣裝置8，而其第二出氣管122則連接至連接管17。其中，連接管17分別連接於各第一瓶體11的第一進氣管111與各金屬有機化學氣相沉積製程設備9之載氣裝置之間，且連接管17與各第一進氣管111之連接端係設置有一閥門171，以分別控制第二瓶體12與各第一瓶體11的液體高純金屬有機化合物流通。
液體金屬有機化合物供給系統1較佳地可在廠房建立時，一併在MOCVD設備安裝配管時同步的進行安裝配置。在實際運用時，第二瓶體12的閥門的開關即如同前述，於此不再加以贅述。就工作的鋼瓶（即第一瓶體11）而言，在機台正常運行時，第一進氣閥113及第二進氣閥114為開啟，而第一橫向閥115為關閉，因此，兩個第一瓶體11的MO源則可分別供給至不同的金屬有機化學氣相沉積製程設備9的反應室中。當其中一第一瓶體11所對應的液位計14及顯示單元16顯示當前為低液位時，則對顯示為低液位的第一瓶體11進行補充或更換。其中，在欲補給時，僅須簡單地將閥門171開啟，即可利用第二瓶體12來對顯示為低液位的第一瓶體11進行補給。
順帶一提的是，由各第一瓶體11的第一進氣管111分別連接金屬有機化學氣相沉積製程設備9的載氣裝置，因此第二瓶體12的第二橫向閥125可直接地預設置為關閉，而將第二進氣閥123與第二出氣閥123可直接地預設置為開啟，從而僅須簡單地將閥門171開啟即可對當前為低液位進行補充。在更換時，將欲更換的第一瓶體11之第一進氣閥113與第一出氣閥114及閥門171關閉，然後進行更換與管路的連接，接著將更換後的第一瓶體11之第一橫向閥115打開，以利用載氣排除空氣，最後再將更換後的第一瓶體11之第一進氣閥113與第一出氣閥114開啟，待第一瓶體11之溫度與恒溫槽91一致時即可正常的使用。
值得特別一提的是，本實施例中第一瓶體11之數量雖以兩個作為示範態樣，但實施運用中，可為3、4、5個或更多，以分別的對應於更多的不同的金屬有機化學氣相沉積製程設備9，故應不可以此為限。
綜上所述，本發明之液體金屬有機化合物供給系統，具有整體結構簡單，製作、安裝或運輸均方便等特點。另外，本發明的關鍵特點在於，本發明可在不改變原有MOCVD機台任何使用習慣的前提下，經過本發明設計的系統，不需要另外對使用者的MOCVD設備及工作環境進行其他任何改造，即可實現長時間不需更換MO源的目的，進而減少了因爲更換用完的MO源鋼瓶而産生的非生産時間，提高了生産效率，降低了生産成本。再者，藉由液位計的配置，三通閥的切換可為全自動地，完全無需人工的干預，且由於第二瓶體不受限於恒溫裝置的容積限制，而可進行較大尺寸的製作，故可大大減少鋼瓶的更換次數，從而可提高設備量產效率，並由於更換的次數減少，便可降低更換過程中人為失誤的可能性。本發明之液體金屬有機化合物供給系統之經濟效益顯著，實具有良好的實際應用意義。此外，本發明之液體金屬有機化合物供給系統可以一對多的方式進行供給，可提供更廣泛的應用性，且當其中一第一瓶體內的MO源發生問題時，由於各第一瓶體的MO源是分別供給至不同的金屬有機化學氣相沉積製程設備，因此，並不會同時對多台的金屬有機化學氣相沉積製程設備產生影響，而僅會影響被有問題的第一瓶體所供給的金屬有機化學氣相沉積製程設備。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧液體金屬有機化合物供給系統
11‧‧‧第一瓶體
111‧‧‧第一進氣管
112‧‧‧第一出氣管
113‧‧‧第一進氣閥
114‧‧‧第一出氣閥
115‧‧‧第一橫向閥
12‧‧‧第二瓶體
121‧‧‧第二進氣管
122‧‧‧第二出氣管
123‧‧‧第二進氣閥
124‧‧‧第二出氣閥
125‧‧‧第二橫向閥
13‧‧‧三通閥
131‧‧‧第一連接端
132‧‧‧第二連接端
133‧‧‧第三連接端
14‧‧‧液位計
15‧‧‧控制模組
16‧‧‧顯示單元
17‧‧‧連接管
171‧‧‧閥門
8‧‧‧載氣供氣裝置
9‧‧‧金屬有機化學氣相沉積製程設備
91‧‧‧恒溫裝置
第1圖 係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之方塊示意圖。 第2圖 係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之一對一氣態自動補給態樣實施例之配置示意圖。 第3圖 係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之一對一氣態手動補給實施例之配置示意圖。 第4圖 係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之一對一液態補給實施例之配置示意圖。 第5圖 係為本發明之液體金屬有機化合物供給系統之一對多液態補給實施例之配置示意圖。
1‧‧‧液體金屬有機化合物供給系統
11‧‧‧第一瓶體
111‧‧‧第一進氣管
112‧‧‧第一出氣管
12‧‧‧第二瓶體
121‧‧‧第二進氣管
122‧‧‧第二出氣管
13‧‧‧三通閥
131‧‧‧第一連接端
132‧‧‧第二連接端
133‧‧‧第三連接端
14‧‧‧液位計
15‧‧‧控制模組
9‧‧‧金屬有機化學氣相沉積製程設備

Claims (27)

  1. 一種液體金屬有機化合物供給系統，係應用於一金屬有機化學氣相沉積製程設備，其包含： 一第一瓶體，係用以容置液體高純金屬有機化合物，該第一瓶體具有一第一進氣管及一第一出氣管，該第一出氣管連接該金屬有機化學氣相沉積製程設備；以及 一第二瓶體，係用以容置液體高純金屬有機化合物，該第二瓶體具有一第二進氣管、一第二出氣管及一三通閥，該三通閥係具有一第一連接端、一第二連接端及一第三連接端，該第一連接端連接該金屬有機化學氣相沉積製程設備，該第二連接端連接該第二進氣管，該第三連接端連接該第一進氣管及該第二出氣管，且該三通閥選擇性地將該第一連接端與該第二連接端連通或將該第一連接端與該第三連接端連通。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該液體金屬有機化合物供給系統更包含偵測該第一瓶體之液位之一液位計及判斷該第一瓶體之液位低於一第一預設值時控制該三通閥之該第一連接端連通該第二連接端之一控制模組，該液位計設置於該第一瓶體，該控制模組係電性連接於該液位計與該三通閥之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中更包含用以顯示該第一瓶體之液位之一顯示單元，其係電性連結該液位計。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該液體金屬有機化合物供給系統更包含偵測該第一瓶體之液位之一液位計及判斷該第一瓶體之液位高於一第二預設值時控制該三通閥之該第一連接端連通該第三連接端之一控制模組，該液位計設置於該第一瓶體，該控制模組係電性連接於該液位計與該三通閥之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體係設置於具有一第一溫度之一恒溫裝置中。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第二瓶體設置於具有一第二溫度的預定位置中，且該第二溫度大於該第一溫度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體之容積小於該第二瓶體之容積。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體具有一第一進氣閥、第一出氣閥及一第一橫向閥，該第一進氣閥設置於該第一進氣管，該第一出氣閥設置於該第一出氣管，該第一橫向閥連接該第一進氣管及該第一出氣管之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第二瓶體具有一第二進氣閥、第二出氣閥及一第二橫向閥，該第二進氣閥設置於該第二進氣管，該第二出氣閥設置於該第二出氣管，該第二橫向閥連接該第二進氣管及該第二出氣管之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體及該第二瓶體係為三閥門鋼瓶。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體及該第二瓶體所容置的液體高純金屬有機化合物為純度大於或等於99.9999％的三甲基鎵。
  12. 一種液體金屬有機化合物供給系統，係應用於一金屬有機化學氣相沉積製程設備，其包含： 一第一瓶體，係用以容置液體高純金屬有機化合物，該第一瓶體具有一第一進氣管及一第一出氣管，該第一出氣管連接該金屬有機化學氣相沉積製程設備，且該第一進氣管於該第一瓶體內部之一端係鄰近於該第一瓶體內部之底部； 一第二瓶體，係用以容置液體高純金屬有機化合物，該第二瓶體具有一第二進氣管及一第二出氣管，該第二出氣管於該第二瓶體內部之一端係鄰近於該第二瓶體內部之底部； 一連接管，係連接於該第一進氣管與該第二出氣管之間；以及 一液位偵測模組，係對應於該第一瓶體，其包含用以偵測該第一瓶體之液位之一液位計及用以顯示該第一瓶體之液位之一顯示單元，該液位計係設置於該第一瓶體，該顯示單元係電性連結該液位計。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體係設置於具有一第一溫度之一恒溫裝置中。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第二瓶體設置於具有一第二溫度的預定位置中，且該第二溫度大於該第一溫度。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體之容積小於該第二瓶體之容積。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體具有一第一進氣閥、第一出氣閥及一第一橫向閥，該第一進氣閥設置於該第一進氣管，該第一出氣閥設置於該第一出氣管，該第一橫向閥連接該第一進氣管及該第一出氣管之間。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第二瓶體具有一第二進氣閥、第二出氣閥及一第二橫向閥，該第二進氣閥設置於該第二進氣管，該第二出氣閥設置於該第二出氣管，該第二橫向閥連接該第二進氣管及該第二出氣管之間。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體及該第二瓶體係為三閥門鋼瓶。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體及該第二瓶體所容置的液體高純金屬有機化合物為純度大於或等於99.9999％的三甲基鎵。
  20. 一種液體金屬有機化合物供給系統，係應用於複數個金屬有機化學氣相沉積製程設備，其包含： 複數個第一瓶體，係用以容置液體高純金屬有機化合物，該複數個第一瓶體分別具有一第一進氣管及一第一出氣管，各該第一進氣管連接各該金屬有機化學氣相沉積製程設備之載氣裝置，各該第一出氣管連接各該金屬有機化學氣相沉積製程設備之反應室；以及 一第二瓶體，係用以容置液體高純金屬有機化合物，該第二瓶體具有一第二進氣管及一第二出氣管，該第二進氣管係連接一載氣供氣裝置；以及 一連接管，係連接於該第二出氣管，且亦連接於各該第一進氣管與各該金屬有機化學氣相沉積製程設備之載氣裝置之間，且該連接管與各該第一進氣管之連接端係設置有一閥門，以分別控制該第二瓶體與各該第一瓶體的流通。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中更包含複數個液位偵測模組，係分別對應於該複數個第一瓶體，其分別包含用以偵測該第一瓶體之液位之一液位計及用以顯示該第一瓶體之液位之一顯示單元，該液位計係設置於該第一瓶體，該顯示單元係電性連結該液位計。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體係設置於具有一第一溫度之一恒溫裝置中。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第二瓶體設置於具有一第二溫度的預定位置中，且該第二溫度大於該第一溫度。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體之容積小於該第二瓶體之容積。
  25. 如申請專利範圍第20項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體具有一第一進氣閥、第一出氣閥及一第一橫向閥，該第一進氣閥設置於該第一進氣管，該第一出氣閥設置於該第一出氣管，該第一橫向閥連接該第一進氣管及該第一出氣管之間。
  26. 如申請專利範圍第20項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第二瓶體具有一第二進氣閥、第二出氣閥及一第二橫向閥，該第二進氣閥設置於該第二進氣管，該第二出氣閥設置於該第二出氣管，該第二橫向閥連接該第二進氣管及該第二出氣管之間。
  27. 如申請專利範圍第20項所述之液體金屬有機化合物供給系統，其中該第一瓶體及該第二瓶體所容置的液體高純金屬有機化合物為純度大於或等於99.9999％的三甲基鎵。
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