TWI383065B - 來源氣體供給裝置及方法 - Google Patents

Description

來源氣體供給裝置及方法 技術領域

本發明係有關於以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時用以調節固體原料的流量之來源氣體供給裝置及方法。更詳而言之，本發明係有關於以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時，可正確地控制流入蒸鍍室內的來源氣體的壓力，並可有效地調節蒸鍍室內的蒸鍍壓力之來源氣體供給裝置及方法。

背景技術

在半導體元件或積體電路之製作上會蒸鍍多種薄膜(Thin film)。薄膜蒸鍍方法大致分為物理蒸鍍法(Physical Vapor Deposition：PVD)與化學蒸鍍法(Chemical Vapor Deposition：CVD)。

其中，化學蒸鍍法是以氣體狀使欲蒸鍍的薄膜在晶圓表面移動，且藉由氣體的反應將薄膜蒸鍍於表面的方法，依材料的選擇可形成各種薄膜，且有可以較簡單的步驟處理大量作業的優點，因此，被廣泛地使用。又，若根據化學蒸鍍法，則微細薄膜層的形成較為容易，因此，有可如半導體元件之絕緣層與能動層、液晶顯示元件之透明電極、電發光顯示元件之發光層及保護層等適用於各種領域的好處。

化學蒸鍍法時，蒸鍍壓力會直接受到由用以供給欲蒸鍍之薄膜物質的原料之來源氣體供給裝置所供給之來源氣 體的流量(即來源氣體的壓力)的影響。即，為由CVD適當地控制蒸鍍壓力，正確地調節來源氣體供給裝置中來源氣體的壓力比什麼都重要。來源氣體之壓力調節在必須高精度且固定地調節蒸鍍速度時特別重要。

第1圖係顯示習知來源氣體供給裝置的構造之概略圖。習知來源氣體供給裝置由用以儲存來源物質12之來源物質蒸發部11、加熱器13及載送氣體供給部14構成。一般而言，來源物質在常溫下以固體的粉末狀存在，因此，要使來源物質來源氣體化，必須將來源物質加熱至常溫以上。此時，加熱器13扮演著加熱來源物質的角色。又，來源氣體因比重大所以移動度小，因此，借助載送氣體(carrier gas)的力量使來源氣體在蒸鍍室內順利地移動。通常，載送氣體可使用惰性且可使來源氣體輕易地移動至蒸鍍室之高純度的氬、氦、氮等。

但，前述習知來源氣體供給裝置有下列問題點。第一，因殘留於來源物質蒸發部11的來源物質12的量會改變來源物質12的蒸發量，故，無法正確地調節來源氣體的壓力。第二，因加熱，而在來源氣體12會反覆揮發及凝結的過程，故在來源物質12的揮發表面會形成凹凸。此時，所形成之凹凸的截面會連續性地變化，因此，來源物質的表面積會持續變化，一方面從來源物質12表面所產生的來源氣體的蒸發量也會改變。因此，無法正確地調節來源氣體的壓力。

發明揭示

因此，用以解決前述習知技術的問題點之本發明以提供在化學蒸鍍步驟時可正確地調節蒸鍍壓力之來源氣體供給裝置及來源氣體供給方法為目的。

為達成前述目的，本發明之來源氣體供給裝置係於以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時所使用者，且包含：來源物質儲存部，係儲存來源氣體的原料之來源物質者；來源物質蒸發部，係加熱前述來源物質以產生來源氣體者；來源物質供給管，係將儲存於前述來源物質儲存部之來源物質供給至前述來源物質蒸發部者；及來源物質控制部，係設於前述來源物質供給管上，以將預定量之來源物質供給至前述來源物質蒸發部者。

於此，前述來源物質蒸發部宜包含加熱器。

又，前述來源物質控制部宜僅將1批或2批以上的多批化學蒸鍍步驟所需之量的來源物質供給至前述來源物質蒸發部。

又，前述來源物質蒸發部宜包含使流入之來源物質均勻地分散之機構。

於此，前述分散機構宜為圓錐體。

再者，前述來源物質蒸發部宜設於較前述來源物質供給部低的位置。

又，更宜包含供給可使前述來源氣體載送至蒸鍍室之載送氣體的載送氣體供給部。

本發明之其他態樣之來源氣體供給方法係將僅加熱1批化學蒸鍍步驟所需之量之來源物質所產生的來源氣體供給至蒸鍍室。

根據本發明之來源氣體供給裝置及方法，具有在化學蒸鍍步驟時可正確且固定地調節來源氣體的壓力及蒸鍍壓力的效果。

實施發明之最佳形態

以下參照所附圖式詳細地說明本發明。

第2圖係顯示本發明一實施形態之來源氣體供給裝置100的構造之概略圖。

如圖所示，來源氣體供給裝置100基本上由用以儲存欲透過化學蒸鍍步驟所形成之薄膜的原料之來源物質22之來源物質儲存部20及用以使來源物質22來源氣體化之來源物質蒸發部30所構成。

然後，為將儲存於來源物質儲存部20之來源物質22供給至來源物質蒸發部30，在來源物質儲存部20與來源物質蒸發部30間連結來源物質供給管40。在來源物質供給管40上設有用以調節通過來源物質供給管40之來源物質之量的來源物質控制部42。又，雖未圖示，但來源物質控制部42可包含用以調節來源物質的供給的閥。

來源物質控制部42扮演著在將來自來源物質儲存部20的來源物質22供給至來源物質蒸發部30時決定可否供給且 選擇性地供給來源物質的角色。詳而言之，在開放來源物質控制部42時，宜在供給因應1批之化學蒸鍍步驟所需之量的來源物質32後關上，但不一定要僅限於1批的量，亦可因應所需將2批以上之多數批所需之量的來源物質供給至來源物質蒸發部。

另一方面，在來源物質蒸發部30內部設有用以均勻地分散流入來源物質蒸發部30的來源物質32之分散機構34。分散機構34為圓錐體，且其上段的頂點宜與跟來源物質蒸發部30上段連結之來源物質供給管40相向設置。因此，透過來源物質供給管40所供給之來源物質32會掉落至來源物質蒸發部30。此時，掉落的來源物質32如圖所示在抵接於分散機構34上段的頂點後，遍佈分散機構34整面而分散。

因此，根據本發明之構造，在1批之化學蒸鍍步驟結束後，來源物質蒸發部30內的來源物質32就會全部來源氣體化，同時，為了下一批之化學蒸鍍步驟，會重新接受從來源物質儲存部20供給的來源物質。

又，為使前述來源物質的供給更順利，宜將來源物質蒸發部30設在比來源物質儲存部20低的位置，使透過來源物質供給管40供給之來源物質因重力而自由掉落，但本發明不一定僅限於此。例如，只要從來源物質儲存部藉由氣體的力量將來源物質向上吹而供給至來源物質蒸發部，亦可將來源物質儲存部設在來源物質蒸發部下方。

又，為使來源物質32來源氣體化，在來源物質蒸發部30外側與下部設有利用電熱線等構成之加熱器36。

另一方面，來源氣體供給裝置100為了來源氣體的順利移動，可包含儲存有載送氣體之載送氣體供給部50。通常，載送氣體也可使用惰性且容易移動至來源氣體之蒸鍍室的高純度氬、氦、氮氣等。當然，當來源氣體的移動度充足時，就不需要載送氣體，因此亦可不設載送氣體供給部50。

如上所述，本發明之來源氣體供給裝置100藉由僅使1批之化學蒸鍍步驟所需之量的來源物質來源氣體化且供給至蒸鍍室，來解決因殘留於來源物質蒸發部的來源物質的量或表面積使來源氣體的壓力不固定的問題，且有可正確地調節化學蒸鍍步驟時之蒸鍍壓力的優點。

產業上之可利用性

如上所述，根據本發明之來源氣體供給裝置及方法，可正確且固定地調節化學蒸鍍步驟時來源氣體的壓力及蒸鍍壓力。因此，本發明之產業利用性極高。

另一方面，本說明書內以幾個較佳實施形態敘述本發明，只要是熟悉該項技術者，在不超出所附申請專利範圍所揭示之本發明之範疇及思想，應可進行很多變形及修正。

11‧‧‧來源物質蒸發部

12‧‧‧來源物質

13‧‧‧加熱器

14‧‧‧載送氣體供給部

20‧‧‧來源物質儲存部

22‧‧‧來源物質(供給前)

30‧‧‧來源物質蒸發部

32‧‧‧來源物質(供給後)

34‧‧‧分散機構

36‧‧‧加熱器

40‧‧‧來源物質供給管

42‧‧‧來源物質控制部

50‧‧‧載送氣體供給部

100‧‧‧來源氣體供給裝置

第1圖係顯示習知來源氣體供給裝置之構造的概略圖。

第2圖係顯示本發明一實施形態之來源氣體供給裝置的構造之概略圖。

20‧‧‧來源物質儲存部

22‧‧‧來源物質(供給前)

30‧‧‧來源物質蒸發部

32‧‧‧來源物質(供給後)

34‧‧‧分散機構

36‧‧‧加熱器

40‧‧‧來源物質供給管

42‧‧‧來源物質控制部

50‧‧‧載送氣體供給部

100‧‧‧來源氣體供給裝置

Claims (8)

1. 一種來源氣體供給裝置，係於以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時所使用者，且其特徵在於包含：來源物質儲存部，係儲存來源氣體的原料之來源物質者；來源物質蒸發部，係加熱前述來源物質以產生來源氣體者；來源物質供給管，係將儲存於前述來源物質儲存部之來源物質供給至前述來源物質蒸發部者；及來源物質控制部，係設於前述來源物質供給管之路徑上，控制以將之後的化學蒸鍍步驟所使用之量之來源物質，供給至前述來源物質蒸發部者；藉此在之後的化學蒸鍍步驟結束時，前述來源物質蒸發部內的來源物質會全部來源氣體化。
2. 如申請專利範圍第1項之來源氣體供給裝置，其中前述來源物質蒸發部包含加熱器。
3. 如申請專利範圍第1項之來源氣體供給裝置，其中前述來源物質控制部僅將1批(batch)化學蒸鍍步驟所需之量的來源物質供給至前述來源物質蒸發部。
4. 如申請專利範圍第1項之來源氣體供給裝置，其中前述來源物質控制部僅將2批以上的多批化學蒸鍍步驟所需之量的來源物質供給至前述來源物質蒸發部。
5. 如申請專利範圍第1項之來源氣體供給裝置，其中前述來源物質蒸發部包含使流入之來源物質均勻地分散 之機構。
6. 如申請專利範圍第5項之來源氣體供給裝置，其中前述分散機構為圓錐體。
7. 如申請專利範圍第1項之來源氣體供給裝置，其中前述來源物質蒸發部設於較前述來源物質供給部低的位置。
8. 如申請專利範圍第1項之來源氣體供給裝置，更包含供給使前述來源氣體載送至蒸鍍室之載送氣體的載送氣體供給部。