TWI422704B - 沉積裝置用罐，以及沉積裝置及使用該裝置之方法 - Google Patents

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Seok-Rak Chang
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Yun-Mo Chung
Byung-Soo So
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Description

沉積裝置用罐，以及沉積裝置及使用該裝置之方法
本發明之一個態樣係關於沈積裝置用罐，以及沈積裝置及使用該裝置之方法，更特定言之，係關於在源材料沈積於基板上(如原子層沈積)期間能夠維持供應至沈積腔室之反應性氣體中之源材料含量的沈積裝置用罐；以及沈積裝置及使用該裝置之方法。
因為平板顯示器件輕而薄，所以平板顯示器件可用作陰極射線管顯示器件之替代物。平板顯示器件之實例包括液晶顯示(LCD)器件及有機發光二極體(OLED)顯示器件。其中，OLED顯示器件具有高亮度及寬視角。另外，因為OLED顯示器件不需要背光源，所以OLED顯示器件可建構成超薄結構。
OLED顯示器件根據驅動方法分類為被動矩陣型及主動矩陣型。主動矩陣型OLED顯示器件具有使用薄膜電晶體(TFT)之電路。
薄膜電晶體一般包括半導體層(包括源極區、汲極區及通道區域)、閘電極、源電極及汲電極。半導體層可由多晶矽(poly-Si)或非晶矽(a-Si)形成。然而，因為poly-Si之電子移動率高於a-Si之電子移動率，所以使用poly-Si更為常見。
一種使a-Si結晶為poly-Si之方法為使用金屬之結晶方法，其可在相對低的溫度下、在極短時間內使a-Si結晶為poly-Si，該方法係經由濺鍍或原子層沈積(ALD)將金屬催化劑沈積於基板上及使用金屬催化劑作為晶種使a-Si結晶。其中，在濺鍍時，藉由向金屬靶施加電漿來進行沈積。在原子層沈積時，經由使用包括金屬催化劑之反應性氣體的化學方法在基板上形成金屬催化劑原子層。
為獲得均一晶體，在使用金屬催化劑之此結晶方法中，須在每一輪沈積時向沈積腔室中供應含相同量金屬催化劑之反應性氣體。然而，一般而言，組態成向沈積腔室中供應反應性氣體之罐產生的反應性氣體係由載氣與汽化源材料(諸如金屬催化劑)混合所形成。在每一輪沈積中，汽化源材料係藉由在主體中儲存源材料(諸如金屬催化劑)及用外部加熱器加熱該主體來形成。因此，主體中剩餘源材料之量及汽化源材料之量(根據剩餘源材料之形式或橫截面)發生改變，以致不能均一地維持供應至沈積腔室中之反應性氣體中的源材料含量。
本發明之態樣提供一種沈積裝置用罐，其能夠維持自該罐供應至沈積腔室之反應性氣體中含有預定量之源材料，及沈積裝置及使用該裝置之方法。
根據本發明之一個態樣，沈積裝置用罐包括：一主體；一組態成儲存源材料之源材料儲槽；一安置於主體外之加熱器；及一組態成控制自源材料儲槽向主體供應之源材料的第一進料控制器。
根據本發明之另一態樣，沈積裝置包括：一沈積腔室；一組態成向沈積腔室供應反應性氣體之罐；及一組態成向該罐供應載氣之載氣進料器。在本文中，該罐包括一主體、一加熱器、一源材料儲槽，及一組態成控制自該源材料儲槽向該主體中供應之源材料的第一進料控制器。
根據本發明之又一態樣，沈積方法包括：開啟介於罐之主體與源材料儲槽之間的第一閥，及向主體供應預定量之源材料；關閉該第一閥及汽化該源材料；向主體供應載氣以與汽化源材料混合；向沈積腔室供應由載氣與汽化源材料混合所形成的反應性氣體；及利用反應性氣體將源材料沈積於沈積腔室中之基板上。
本發明之其他態樣及/或優勢將部分地在以下實施方式中闡述且自實施方式中可部分地顯而易見，或可藉由實施本發明加以瞭解。
100‧‧‧沈積腔室
110‧‧‧腔室主體
115‧‧‧支撐卡盤
120‧‧‧入口
125‧‧‧蓮蓬頭
130‧‧‧出口
200‧‧‧罐
210‧‧‧主體
220‧‧‧加熱器
230‧‧‧源材料儲槽
240‧‧‧第一進料控制器
300‧‧‧載氣進料器
420‧‧‧第二進料控制器
430‧‧‧第三進料控制器
440‧‧‧第四進料控制器
C1‧‧‧第一控制器
C2‧‧‧第二控制器
C3‧‧‧第三控制器
C4‧‧‧第四控制器
P1‧‧‧第一管
P2‧‧‧第二管
P3‧‧‧第三管
P4‧‧‧第四管
S‧‧‧基板
V1‧‧‧第一閥
V2‧‧‧第二閥
V3‧‧‧第三閥
V4‧‧‧第四閥
根據以上實施方式，結合隨附圖式，本發明之此等及/或其他態樣及優勢將變得明顯及更容易理解。
圖1為根據本發明之一個具體實例的沈積裝置之示意圖。
現詳細參考本發明之具體實例，其實施例說明於隨附圖式中，其中相同參考數字通篇係指相同元件。為解釋本發明，下文藉由參看諸圖來描述具體實例。
圖1為根據本發明之一個態樣的沈積裝置之示意圖。參看圖1，沈積裝置包括：沈積腔室100、組態成向沈積腔室100供應反應性氣 體之罐200，及組態成向罐200供應載氣之載氣進料器300。
沈積腔室100包括腔室主體110、蓮蓬頭125、支撐卡盤115及出口130。蓮蓬頭125與將反應性氣體注入腔室主體110中之入口120連接，且組態成將反應性氣體均勻噴灑於基板S上。支撐卡盤115組態成支撐基板S。出口130組態成排出剩餘反應性氣體。在本文中，沈積腔室100可為供原子層沈積(ALD)之腔室。為有助於原子層沈積，支撐卡盤115可進一步包括組態成使基板S維持在均一溫度下之溫度控制器(圖中未示)。然而，沈積腔室100可用於其他類型之沈積。
罐200在每一輪沈積中汽化源材料且向沈積腔室100供應反應性氣體。在本文中，反應性氣體係由自載氣進料器300供應之載氣與汽化源材料混合所形成。罐200包括組態成汽化源材料之主體210、安置於主體210外之加熱器220、組態成儲存源材料之源材料儲槽230，及組態成控制供應至主體210之源材料之量的第一進料控制器240。在本文中，儲存於源材料儲槽230中之源材料可為原子層沈積中所用之金屬粉末或液體有機材料。
第一進料控制器240包括安置於連接主體210與源材料儲槽230之第一管P1上的第一閥V1，及組態成控制第一閥V1之開啟或關閉的第一控制器C1。在本文中，第一控制器C1根據經由第一管P1注入主體210中之源材料之量來控制第一閥V1之開啟或關閉，且當沈積腔室100中第一輪沈積所需之源材料供應至主體210中時，可關閉第一閥V1。第一控制器C1可包括用於偵測源材料之量的感應器或該感應器可位於別處。
在使用參看圖1所述之本發明之一個具體實例的沈積裝置將源材料沈積於基板S上之過程中，將介於罐200之主體210與源材料儲槽230之間的第一管P1之第一閥V1開啟，以向主體210中供應預定量之源材料。隨後，關閉第一閥V1以防止源材料供應至主體210中，接著藉由安置於主體210外之加熱器220汽化源材料。在本發明之一個具體實例中，已描述在關閉第一閥V1之後汽化源材料。或者，可在源材料正供應至主體210中之同時汽化源材料。
汽化後，經由介於主體210與載氣進料器300之間的第二管P2向主體210供應載氣。因此，反應性氣體係由載氣與汽化源材料混合於主體210中所形成。如圖所示，組態成控制載氣進料之第二進料控制器420係安置於第二管P2上以防止當向主體210供應源材料時，載氣被注入至主體210中。
第三進料控制器430係安置於連接主體210與沈積腔室100之第三管P3上，以防止源材料在主體210中汽化及反應性氣體在形成反應性氣體期間以不穩定狀態供應至沈積腔室100中，但在所有態樣中並非均需要。
所示第二進料控制器420包括第二閥V2及組態成控制第二閥V2之開啟或關閉的第二控制器C2。所示第三進料控制器430包括第三閥V3及組態成控制第三閥V3之開啟或關閉的第三控制器C3。
開啟第三閥V3可向沈積腔室100供應在主體210中由汽化源材料與載氣混合所形成之反應性氣體。含有源材料之反應性氣體供應至沈積腔室100中且經由連接至沈積腔室100之入口120的蓮蓬頭125 均勻噴灑於基板S上。含有未沈積於基板S上之源材料的反應性氣體經由出口130排至沈積腔室100外。
另外，根據本發明之所示具體實例的沈積裝置包括連接載氣進料器300與第二閥V2及沈積腔室100與第三閥V3之第四管P4，及安置於第四管P4上的第四進料控制器440，以便在沈積後移除沈積腔室100及第三管P3中剩餘之反應性氣體。在本文中，類似於第二進料控制器420及第三進料控制器430，所示第四進料控制器440包括第四閥V4及組態成控制第四閥V4之開啟或關閉的第四控制器C4。
根據本發明之另一態樣，罐200可包括源材料儲槽230，其具有用於單次沈積製程之足量源材料以自源材料儲槽230供應至罐200之主體210中，從而維持罐200之環境(其中源材料在每一輪沈積中汽化)且均一地維持罐200所供應之反應性氣體中的源材料含量。
可使用機械控制器及/或使用處理器來建構控制器C1、C2、C3及C4，但在所有態樣中並非均需要。
儘管已展示及描述本發明之幾個具體實例，但熟習此項技術者應瞭解，可在不脫離本發明之原理及精神的情況下對彼等具體實例作出改變，本發明之範疇係由申請專利範圍及其均等案限定。
100‧‧‧沈積腔室
110‧‧‧腔室主體
115‧‧‧支撐卡盤
120‧‧‧入口
125‧‧‧蓮蓬頭
130‧‧‧出口
200‧‧‧罐
210‧‧‧主體
220‧‧‧加熱器
230‧‧‧源材料儲槽
240‧‧‧第一進料控制器
300‧‧‧載氣進料器
420‧‧‧第二進料控制器
430‧‧‧第三進料控制器
440‧‧‧第四進料控制器
C1‧‧‧第一控制器
C2‧‧‧第二控制器
C3‧‧‧第三控制器
C4‧‧‧第四控制器
P1‧‧‧第一管
P2‧‧‧第二管
P3‧‧‧第三管
P4‧‧‧第四管
S‧‧‧基板
V1‧‧‧第一閥
V2‧‧‧第二閥
V3‧‧‧第三閥
V4‧‧‧第四閥

Claims (24)

  1. 一種沈積裝置用罐，其包含：一源材料儲槽(source storage)，其組態成儲存一源材料；一主體，其自該源材料儲槽接收該源材料且組態成向該沈積裝置中供應該源材料；一加熱器，其安置於該主體外以加熱該主體中所接收之該源材料；及一第一進料控制器，其組態成控制自該源材料儲槽向該主體供應之該源材料。
  2. 如申請專利範圍第1項之罐，其中該第一進料控制器包括安置於一連接該主體與該源材料儲槽之第一管上的第一閥，及組態成控制該第一閥之開啟或關閉的第一控制器。
  3. 如申請專利範圍第2項之罐，其中該第一控制器係根據經由該第一管供應至該主體中之該源材料之量來關閉該第一閥。
  4. 如申請專利範圍第1項之罐，其中該源材料包括金屬粉末。
  5. 如申請專利範圍第1項之罐，其進一步包含：一第二管，其組態成向該主體供應一載氣；及一第三管，其組態成排出一反應性氣體，該反應性氣體係由該載氣與汽化的源氣體混合所形成。
  6. 一種沈積裝置，其包含：一沈積腔室；如申請專利範圍第1項所述之沈積裝置用罐，其組態成向該沈積腔室供應一反應性氣體；及一載氣進料器，其組態成向該罐中供應一載氣。
  7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該第一進料控制器包括安置於一連接該主體與該源材料儲槽之第一管上的第一閥，及一組態成控制該第一閥之開啟或關閉的第一控制器。
  8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該第一控制器係根據經由該第一管供應至該主體中之該源材料之量來關閉該第一閥。
  9. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該源材料包括金屬粉末。
  10. 如申請專利範圍第6項之裝置，其進一步包含：一第二進料控制器，其組態成控制自該載氣進料器向該主體供應之該載氣；及一第三進料控制器，其組態成控制自該主體向該沈積腔室中供應之該反應性氣體。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該第二進料控制器包括安置於一連接該載氣進料器與該主體之第二管上的第二閥，及一組態成控制該第二閥之開啟或關閉的第二控制器，且該第三進料控制器包括安置於一連接該沈積腔室與該主體之第三管上的第三閥，及一組態成控制該第三閥之開啟或關閉的第三控制器。
  12. 如申請專利範圍第10項之裝置，其進一步包含：一第四管，其組態成連接該載氣進料器與該第二進料控制器及該沈積腔室與該第三進料控制器；及一第四進料控制器，其組態成控制自該載氣進料器經由該第四管向該沈積腔室供應之該載氣。
  13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該第四進料控制器包括安置於該第四管上之第四閥，及一組態成控制該第四閥之開啟或關閉的第四控制器。
  14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中在沈積完成後，該第四控制器開啟該第四閥以移除該沈積腔室中剩餘之該反應性氣體。
  15. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該沈積腔室為供原子層沈積 (ALD)之腔室。
  16. 一種沈積方法，其包含：開啟一介於如申請專利範圍第1項所述之沈積裝置用罐之主體與源材料儲槽之間的第一閥，及向該主體中供應一預定量之源材料；在供應該預定量之該源材料之後關閉該第一閥，及汽化該主體中之所供應源材料；向該主體中供應一載氣以與該汽化源材料混合；自該主體向一沈積腔室中供應由該載氣與該汽化源材料混合所形成之反應性氣體；及將該反應性氣體中所含之該源材料沈積於該沈積腔室中的一基板上。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其進一步包含：在該源材料之沈積完成之後，開啟一插入於一第四管中的第四閥，該第四管係在該載氣進料器與該沈積腔室之間，以經由連接該沈積腔室與該主體之該第四管移除該沈積腔室中剩餘之該反應性氣體。
  18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中藉由原子層沈積將該源材料沈積於該基板上。
  19. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該源材料包括金屬粉末。
  20. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該源材料之該預定量為該沈積腔室中單輪沈積所需之量。
  21. 如申請專利範圍第1項之罐，其中該源材料包括液體有機材料。
  22. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該源材料包括液體有機材料。
  23. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中該沈積腔室包括一具有溫度控制器之支撐卡盤，該溫度控制器組態成使一基板S維持在均一溫度下以進行該ALD。
  24. 如申請專利範圍第16項之方法，其中供應至該主體中之該源材料 的該預定量為足以進行單次沈積製程之量。
TW99122273A 2009-07-07 2010-07-07 沉積裝置用罐，以及沉積裝置及使用該裝置之方法 TWI422704B (zh)

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