TWI394860B - 源氣體供給裝置 - Google Patents

Description

源氣體供給裝置 發明領域

本發明係有關於一種可在以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時，調節固體原料流量之源氣體供給裝置。詳而言之，本發明係在以化學蒸鍍進行薄膜蒸鍍時，可藉由正確地即時控制流入蒸鍍室內的源氣體壓力，有效地調節蒸鍍室內的蒸鍍壓力之源氣體供給裝置。

發明背景

以化學蒸鍍法(Chemical Vapor depositon；CVD)進行之薄膜蒸鍍，在半導體元件的絕緣層與動能層；液晶顯示元件的透明電極、電氣發光顯示元件的發光層；及保護層等各式各樣的應用中，技術上是非常重要的。一般而言，以CVD蒸鍍之薄膜特性，會非常敏感地受到蒸鍍壓力、蒸鍍溫度及蒸鍍時間等CVD工程條件的影響。例如，因為蒸鍍壓力的改變，而使蒸鍍薄膜的組成、密度、接著力及蒸鍍速度等改變。

在CVD的情形下，蒸鍍壓力會直接受到自用以供給欲蒸鍍的薄膜物質材料之源氣體供給裝置所供給之源氣體流量(即，源氣體壓力)的影響。即，為了以CVD適當控制蒸鍍壓力，首要是必須正確調節供給裝置中的源氣體壓力。又，源氣體的壓力調節在必須以高精密度調節蒸鍍速度至一定值的情形下尤其重要。

第1圖係顯示習知源氣體供給裝置10構造之圖式。習知源氣體供給裝置10，包含有：用以儲存源物質12之源物質儲存部11、加熱器13、搬運氣體供給部14及多數閥V1~V5。一般而言，由於源物質在常溫下是以固體狀態存在，因而為了氣化源物質，必須將源物質加熱至常溫以上。此時，加熱器13擔任加熱源物質的工作。通常，由於源物質比重大、移動度小，因而利用搬運氣體，源氣體可順暢地在蒸鍍室內移動。前述多數閥可視狀況開關，調節源氣體及搬運氣體的流量。例如，在不使用搬運氣體的情形下，閥V1、V3則關閉。又，亦可藉由閥V1的開閉與否，控制搬運氣體通過或不通過源物質儲存部13。

如此之習知源氣體供給裝置有如下述問題點。第一、由於會因為殘留於源物質儲存部11之源物質12，而使源物質12的蒸發量改變，因而僅以閥V2的開閉無法正確地調節源氣體的壓力。第二、藉由源物質12的加熱反覆進行揮發及冷凝過程，源物質12的揮發表面積會持續改變。藉此，由於源物質12的蒸發量改變，因而僅以閥V2的開閉無法正確地調節源氣體的壓力。尤其是在源物質12為粉末狀的情形下，會發生源物質12的表面條件持續改變的問題點。

因此，本發明係用以解決前述習知技術的問題點所製成者，其目的在於提供一種可在以化學蒸鍍進行薄膜蒸鍍時，正確地即時控制流入蒸鍍室內之源氣體的壓力之源氣 體供給裝置。

為達成前述目的，本發明之源氣體供給裝置，係在以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時所使用者，且包含有：源蒸發部，係加熱源物質以生成源氣體者；感測部，係測定前述源蒸發部壓力者；及控制部，係依據前述感測部中之壓力測定結果，調節流入蒸鍍室之源氣體壓力者。

前述源氣體供給裝置之前述控制部，包含有可與前述感測部連動之閥，並透過前述閥的開度，調節流入前述蒸鍍室之源氣體壓力。

又，為達到前述目的，本發明其他態樣之源氣體供給裝置，係在以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時所使用者，且包含有：源蒸發部，係加熱源物質以生成源氣體者；第1感測部，測定前述源蒸發部壓力；待機室，係供前述源氣體於流入蒸鍍室之前待機者；及控制部，係依據前述感測部中之壓力測定結果，調節流入前述待機室之源氣體壓力。

前述源氣體供給裝置，最好是更包含有測定前述待機室壓力之第2感測部。

前述源氣體供給裝置之前述控制部，最好是包含有可與前述感測部連動之閥，並透過前述閥的開度，調節流入前述待機室之源氣體壓力。

此外，為達到前述目的，本發明其他態樣之源氣體供給裝置，係以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時所使用者，且包含有：源蒸發部，係加熱源物質以生成源氣體者；待機室，係供前述源氣體於流入蒸鍍室之前待機者；及感測部，係 測定前述待機室壓力者。

前述源氣體供給裝置，最好更包含有依據前述感測部中之壓力測定結果，調節流入前述待機室之源氣體壓力的閥。

前述源氣體供給裝置，最好更包含有搬運氣體供給部，用以供給將前述源氣體搬運至蒸鍍室之搬運氣體。

前述源氣體供給裝置之前述感測部，最好是包含有用以防止前述源氣體蒸鍍於前述感測部之機構。

本發明之源氣體供給裝置，由於在以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時，不論源物質儲存部內之源物質的狀態，均可正確地即時控制流入蒸鍍室內之源氣體的壓力，故可在實際蒸鍍過程中將蒸鍍室內的蒸鍍壓力調節至一定值。

用以實施發明之最佳形態

以下，參考附加之圖式詳細說明本發明之構造。

第2圖係顯示本發明第1實施型態之源氣體供給裝置20的構造。源氣體供給裝置20，包含有：用以儲存源物質22之源物質儲存部21、加熱器23、搬運氣體供給部24、感測部25、控制部26及多數閥V1~V5。

在此，源物質儲存部21、加熱器23、搬運氣體儲存部24及閥V1~V5的任務與前述習知源氣體供給裝置10相同。由於在源氣體移動度充足的情形下不需要搬運氣體，故亦可不具有搬運氣體供給部24。在使用搬運氣體的情形下，搬運氣體可藉由閥V1開閉與否，決定可通過或不通過源物 質儲存部13。但，在考量一般源氣體的移動度時，係以做成搬運氣體可通過源物質儲存部21為佳。

本發明第1實施型態之源氣體供給裝置20的特徵構造在於感測部25與控制部26，且感測部25測定源物質儲存部21中源氣體的壓力。由於在壓力測定的原理上，感測部25持續蒸鍍源氣體是不理想的，故感測部25以具有可選擇性地中止蒸鍍源氣體之機構(未圖示)為佳。例如，在感測部25前端安裝閥而不使用感測部25的情形下，可使用使閥緊閉之方法；及在感測部25前端安裝乏晰線而不使用感測部25的情形下，可使用在源氣體到達感測部25前，使之乏晰化之方法等。控制部26，係依據感測部25中之壓力的測定結果，調節流入蒸鍍室之源氣體壓力。控制部26包含有可與感測部25連動之閥(未圖示)，並透過該閥調節流入蒸鍍室之源氣體的壓力。在比較感測部25所測定之壓力與預先設定之壓力後，再根據該差值，控制安裝於控制部26之閥的開度，調節源氣體的壓力。藉此，即使因為源物質22的狀態不同，使源物質儲存部21中源氣體的壓力變動大，亦可將最終流入蒸鍍室之源氣體的壓力維持在一定值。

接著，說明前述構造在本實施型態之源氣體供給裝置20的動作。為了供給源氣體，在將加熱器23加熱至預定溫度時，至未揮發的溫度範圍為止，呈現閉鎖所有的閥或僅解放閥V4之狀態。到達揮發溫度以上後，至進行蒸鍍程序的溫度為止，開啟閥V1、V2、V4以供給少量的搬運氣體。在實際蒸鍍程序中，開放閥V1、V2、V5並進行該程序。控 制部26，若通過感測部25所測定之源氣體的壓力高於預先設定之壓力，則可自動開放控制部26內的閥，若低於設定壓力則閉鎖。此時，不僅可藉由開啟、關閉完全控制源氣體的流動，且可微細地調節配管的傳導。在搬運氣體未通過源物質儲存部21的情形下，閥V1經常維持閉鎖之狀態。在使用搬運氣體的情形下，由於即使搬運氣體通過源物質儲存部21的情形下也會提高源氣體的移動度，故可開放閥V3。又，搬運氣體亦可作為蒸鍍室的乏晰用氣體使用，在如此情形下，可開放閥V3、V5。

第3圖係顯示本發明第2實施型態之源氣體供給裝置30構造之圖式。源氣體供給裝置30，包含有：用以儲存源物質32之源物質儲存部31；加熱器33；搬運氣體供給部34；感測部35、38；控制部36；待機室37及多數閥V1~V5。由於源物質儲存部31、加熱器33、搬運氣體供給部34及閥V1~V5的任務與前述源氣體供給裝置20相同，故省略其詳細內容說明。

本發明第2實施型態之源氣體供給裝置30的特徵構造在於感測部35、控制部36及待機室37。與第1實施型態同樣可包含用以防止本實施型態中感測部35蒸鍍源氣體之機構(未圖示)。控制部36係依據感測部35中之壓力的測定結果，調節流入蒸鍍室之源氣體的壓力。控制部36包含可與感測部35連動之閥(未圖示)，透過該閥調節流入待機室37之源氣體的壓力。比較感測部35所測定之壓力與預先設定之壓力後，再依據該差值，控制安裝於控制部36之閥的開度，調 節源氣體的壓力。待機室37係使源氣體待機至流入蒸鍍室內之前者，其任務是用以正確地調節蒸鍍壓力。即，於待機室37填充預定壓力的源氣體後，使其填充量的源氣體流入蒸鍍室內並進行蒸鍍程序，即可更正確地控制源氣體流入量。尤其是本實施型態在如原子層沈積技術(Atomic Layer Deposition；ALD)等以原子層單位或小於該單位進行薄膜蒸鍍時，必須微細地調節蒸鍍量的情形下是有效的。

接著，說明前述構造本實施型態之氣體源供給裝置30的動作。本實施型態之源氣體供給裝置30的基本動作係與前述之源氣體供給裝置20的動作相同。但，透過控制部36維持固定壓力之源氣體，在流入蒸鍍室內前填充至待機室37。待機室37內的源氣體壓力達到預定值，則閉鎖控制部36內的閥。即，閉鎖閥V2，即可徹底遮斷源氣體流動至控制部36。待機室37內的源氣體壓力，係測定通過控制部36之源氣體流量與通過時間來計算。待機室37的壓力，可在待機室37安裝追加的感測部38直接測定，來取代此種計算方式。此情形下，控制部36的閥不僅可與感測部35連動，且最好是可與感測部38連動。在控制部36的閥與感測部38連動的情形下，亦可依據感測部38中之壓力測定的結果，閉鎖控制部36內的閥。實際的蒸鍍程序開始，則開放閥V5，使待機室37內全部的氣體源流入蒸鍍室內。藉由搬運氣體使用與否，適當地開閉V3，其基本的任務完全與第1實施型態的情形相同。

第4圖係顯示本發明第3實施型態之源氣體供給裝置40 構造之圖式。源氣體供給裝置40，包含有：用以儲存源物質42之源物質儲存部41、加熱器43、搬運氣體供給部44、待機室45、感測部46及多數閥V1~V5。各構成元件的任務與前述實施型態相同。

本發明第3實施型態之氣體源供給裝置40為第2實施型態的變形例。第3實施型態中，感測部46直接測定待機室45的壓力，判斷是否為達到預定壓力之狀態，即閉鎖閥V2，並遮斷自源物質儲存部41供給至待機室45之源氣體。該第3實施型態中，即使不做成第2實施型態之控制部36的構造，亦可調節待機室45的壓力，且更正確地控制流入蒸鍍室內之源氣體的流入量。

產業上可利用性

藉由本發明，由於在以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍時，不論源物質儲存部內源物質的狀態，均可正確地即時控制流入蒸鍍室內之源氣體的壓力，故可在實際蒸鍍過程中將蒸鍍室內的蒸鍍壓力調節至一定值。因此，本發明之產業利用性可謂極高。

另一方面，本說明書內以幾個較佳實施型態記述本發明，然而，其所屬技術領域中具有通常知識者在不超出附加揭示於申請專利範圍之本發明的範疇及思想，應可獲得多數變形及修正。

20、30、40‧‧‧源氣體供給裝置

21、31、41‧‧‧源物質儲存部

22、32、42‧‧‧源物質

23、33、43‧‧‧加熱器

24、34、44‧‧‧搬運氣體供給部

25、35、38、46‧‧‧感測部

26、36‧‧‧控制部

37、45‧‧‧待機室

V1、V2、V3、V4、V5‧‧‧閥

【第1圖】係顯示習知源氣體供給裝置構造之圖式。

【第2圖】係顯示本發明第1實施型態之源氣體供給裝 置構造之圖式。

【第3圖】係顯示本發明第2實施型態之源氣體供給裝置構造之圖式。

【第4圖】係顯示本發明第3實施型態之源氣體供給裝置構造之圖式。

20‧‧‧源氣體供給裝置

21‧‧‧源氣體儲存部

22‧‧‧源物質

23‧‧‧加熱器

24‧‧‧搬運氣體供給部

25‧‧‧感測部

26‧‧‧控制部

V1、V2、V3、V4、V5‧‧‧閥

Claims (9)

1. 一種源氣體供給裝置，係將使用於以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍之源氣體供給至蒸鍍室者，且包含有：源氣體生成部，係加熱源材料以生成源氣體者；感測部，係測定前述源氣體生成部內之前述源氣體之壓力者；及控制部，係依據於前述感測部測定之壓力，調節流入蒸鍍室之前述源氣體之壓力者，該蒸鍍室係連接於前述源氣體生成部，又，前述控制部具有與前述感測部連動之閥，藉由比較於該感測部測定之壓力與預設之壓力來控制前述閥之開度，並藉由前述閥的開度，調節流入前述蒸鍍室之前述源氣體壓力。
2. 一種源氣體供給裝置，係將使用於以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍之源氣體供給至蒸鍍室者，且包含有：源氣體生成部，係加熱源材料以生成源氣體者；第1感測部，係測定前述源氣體生成部內之前述源氣體之壓力者；待機室，係使前述源氣體於流入蒸鍍室之前待機者；閥，係設於前述待機室與前述蒸鍍室之間者；及控制部，係依據於前述第1感測部測定之壓力，調節流入前述待機室之前述源氣體壓力者， 又，前述待機室內之壓力達到預定壓力時，前述控制部會藉由遮斷前述源氣體朝該待機室內流入，開啟前述閥，使充填於前述待機室內之前述源氣體流入前述蒸鍍室內，以使前述源氣體供給至前述蒸鍍室內。
3. 如申請專利範圍第2項之源氣體供給裝置，更包含有測定前述待機室內之前述源氣體之壓力的第2感測部。
4. 如申請專利範圍第2或3項之源氣體供給裝置，其中前述控制部包含有與前述第1感測部連動之閥，並透過前述閥的開度，調節流入前述待機室之源氣體壓力。
5. 一種氣體源供給裝置，係將使用於以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍之源氣體供給至蒸鍍室者，且包含有：源氣體生成部，係加熱源材料以生成源氣體者；待機室，係使前述源氣體於流入蒸鍍室之前待機者；第1閥，係調節由前述源氣體生成部流入前述待機室之源氣體之壓力者；第2閥，係設於前述待機室與前述蒸鍍室之間者；及感測部，係測定前述待機室內之前述源氣體之壓力者；又，前述感測部在檢測出前述待機室內之壓力已達到預定壓力時，藉由關閉前述第1閥而遮斷前述源氣體朝該待機室內流入，且開啟前述第2閥，使充填於前述待機室內之前述源氣體流入前述蒸鍍室，以使前述源氣體供給至前述蒸鍍室內。
6. 如申請專利範圍第5項之氣體源供給裝置，更包含有依據於前述感測部所測定之壓力，調節流入前述待機室之源氣體壓力的閥。
7. 如申請專利範圍第1、2、及5項中任一項之源氣體供給裝置，更包含有將搬送前述源氣體至前述蒸鍍室之搬運氣體供給至前述源氣體生成部的搬運氣體供給部。
8. 如申請專利範圍第1、2、及5項中任一項之源氣體供給裝置，其中前述感測部包含有用以防止前述源氣體蒸鍍於前述感測部之機構。
9. 一種源氣體供給方法，係供給使用於以化學蒸鍍法進行薄膜蒸鍍之源氣體者，且包含有以下步驟：加熱源材料以生成源氣體；將前述源氣體於流入蒸鍍室前以預定之壓力填充至待機室內；當前述源氣體朝前述待機室內之充填停止後，使已填充至前述待機室內之前述源氣體流入前述蒸鍍室內。