专利名称：原料气体供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用化学蒸镀法蒸镀薄膜时能够调节固体原料的流量 的原料气体供给装置。尤其涉及在用化学蒸镀法蒸镀薄膜时，能够通 过准确、实时地控制流入蒸镀室内的原料气体的压力来有效地调节蒸 镀室内的蒸镀压力的原料气体供给装置。
背景技术：
用化学蒸镀法(Chemical Vapor Deposition; CVD)蒸镀薄膜的技 术在半导体元件的绝缘层和有源层、液晶显示元件的透明电极、电子 发光显示元件的发光层和保护层等各种应用中非常重要。 一般来说， 用CVD蒸镀成的薄膜的物理性能非常敏感地受蒸镀压力、蒸镀温度 和蒸镀时间等CVD工序条件的影响。例如，蒸镀压力的变化有可能 使蒸镀的薄膜的组成、密度、粘接力和蒸镀速度等产生变化。在CVD的情况下，蒸镀压力直接受原料气体供给装置所提供的 原料气体的流量(即原料气体压力)的影响，该原料气体供给装置提 供想要蒸镀的薄膜物质的原料。即，CVD中为了适当地控制蒸镀压 力，最重要的是必须准确地调节原料气体供给装置中的原料气体压 力。在需要高精度地将蒸镀速度调节到一定的情况下，原料气体压力 的调节尤其重要。图1为表示现有技术的原料气体供给装置10的结构的图。现有 技术的原料气体供给装置IO包括存储原料物质12的原料物质存储单 元ll、加热器13、运载气体供给单元14和多个阀V1 V5。由于一 般情况下原料物质在常温下以固体状态存在，因此为了将原料物质变成原料气体，必须将原料物质加热到常温以上。此时，加热器13起 到加热原料物质的作用。通常，由于原料气体的比重较大，因此流动 性小，所以利用运载气体使原料气体顺利地移动到蒸镀室内。多个阀 根据状况的不同打开或关闭，调节原料气体或运载气体的流量。例如，在不使用运载气体的情况下，阀V1、 V3关闭。并且，根据阀V1是 否打开，运载气体或者流过原料物质存储单元ll或者不流过。这种现有技术的原料气体供给装置存在以下问题。第一，由于根 据残留在原料物质存储单元11中的原料物质12的量的不同，原料物 质12的蒸发量改变，因此只靠打开或关闭阀V2不能准确地调节原 料气体的压力。第二，由于反复进行因原料物质12的加热而挥发或 凝縮的过程，原料物质12挥发的表面积一直在变。因此原料物质12 的蒸发量也在变，所以只靠打开或关闭阀V2不能准确地调节原料气 体的压力。尤其是在原料物质12为粉末状的情况下，会发生原料物 质12的表面条件一直改变的问题。发明内容因此，本发明是为了解决上述那样的现有技术的问题，目的是要 提供一种原料气体供给装置，用化学蒸镀法蒸镀薄膜时，能够准确、 实时地控制流入蒸镀室内的原料气体的压力。为了达到上述目的，本发明的原料气体供给装置是用化学蒸镀法蒸镀薄膜时使用的原料气体供给装置，其特征在于，包括原料蒸发 单元，加热原料物质使其生成原料气体；传感器单元，测量上述原料 蒸发单元中的压力；以及，控制单元，根据上述传感器单元的压力测 量结果调节流入蒸镀室内的原料气体的压力。上述原料气体供给装置的上述控制单元包括与上述传感器单元 联动的阀，能够通过上述阀的开度调节流入上述蒸镀室内的原料气体 的压力。并且，为了达到上述目的，本发明的其他形态的原料气体供给装 置是用化学蒸镀法蒸镀薄膜时使用的原料气体供给装置，其特征在 于，包括原料蒸发单元，加热原料物质使其生成原料气体；第l传 感器单元，测量上述原料蒸发单元中的压力；等待室，上述原料气体 在流入蒸镀室之前在此等待；以及，控制单元，根据上述传感器单元 的压力测量结果调节流入上述等待室内的原料气体的压力。上述原料气体供给装置最好还包括测量上述等待室内的压力的 第2传感器单元。上述原料气体供给装置的上述控制单元最好包括与上述传感器 单元联动的阀，通过上述阀的开度调节流入上述等待室内的原料气体 的压力。而且，为了达到上述目的，本发明的其他形态的原料气体供给装 置是用化学蒸镀法蒸镀薄膜时使用的原料气体供给装置，其特征在 于，包括原料蒸发单元，加热原料物质使其生成原料气体；等待室， 上述原料气体在流入蒸镀室之前在此等待；传感器单元，测量上述等 待室内的压力。上述原料气体供给装置最好还包括根据上述传感器单元的压力 测量结果调节流入上述等待室内的原料气体的压力的阀。上述原料气体供给装置最好还包括提供将上述原料气体运载到 蒸镀室内的运载气体的运载气体供给单元。上述原料气体供给装置的上述传感器单元最好还包括用于防止 上述原料气体蒸镀到上述传感器单元上的机构。本发明的原料气体供给装置，由于在用化学蒸镀法蒸镀薄膜时， 不管原料物质存储单元内的原料物质的状态如何，都能够实时、准确 地控制流入蒸镀室内的原料气体的压力，因此在实际的蒸镀过程中能 够将蒸镀室内的蒸镀压力调节到恒定值。
图1是表示现有技术的原料气体供给装置的结构的图。 图2是表示本发明的第1实施方式的原料气体供给装置的结构的图。图3是表示本发明的第2实施方式的原料气体供给装置的结构的图。图4是表示本发明的第3实施方式的原料气体供给装置的结构的图。标记说明20、30、 40原料气体供给装置21、31、 41原料气体存储单元22、32、 42原料物质23、33、 43加热器24、34、 44运载气体供给单元25、35、 38'.46 传感器单元26、36 控制单元37、45 等待室VI、V2、V3、 V4 、 V5 阀具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的结构。图2为表示本发明的第1实施方式的原料气体供给装置20的结 构的图。原料气体供给装置20由存储原料物质22的原料物质存储单 元21、加热器23、运载气体供给单元24、传感器单元25、控制单元 26和多个阀V1 V5构成。在此，原料物质存储单元21、加热器23、运载气体存储单元24和阀V1 V5的作用与上述现有技术的原料气体供给装置10相同。由于在原料气体的流动性足够的情况下不需要运载气体，因此也可以不要运载气体供给单元24。当使用运载气体时，根据阀VI是否打开， 运载气体或者流过原料物质存储单元21或者不流过。但是，考虑到 一般的原料气体的流动性时，优选运载气体流过原料物质存储单元 21。本发明的第1实施方式的原料气体供给装置20的特征结构在于 传感器单元25和控制单元26。传感器单元25测量原料物质存储单 元21内原料气体的压力。由于在测量压力的原理上使原料气体连续 蒸镀到传感器单元25上不太好，因此最好包括用于防止原料气体蒸 镀到传感器单元25上的机构(未图示)。例如，可以设想在传感器单 元25的前端设置阀，当不使用传感器单元25时关闭阀的方法；在传 感器单元25的前端设置净化线(purge line),当不使用传感器单元 25时，在原料气体到达传感器单元25之前使净化线净化(purge)的方 法等。控制单元26根据传感器单元25中压力的测量结果调节流入蒸 镀室内的原料气体的压力。控制单元26包括与传感器单元25联动的 阀(未图示)，调节通过该阀流入蒸镀室内的原料气体的压力。在将 传感器单元25测量到的压力与预先设定的压力进行比较后，根据其 差值控制设置于控制单元26中的阀的幵度，调节原料气体的压力。 由此，即使因原料物质22的状态不同使原料物质存储单元21中原料 气体压力的变动很大，也能够将最终流入蒸镀室内的原料气体的压力 维持在恒定值。接着，说明上述结构的本实施方式的原料气体供给装置20的动 作。当为了提供原料气体而将加热器23加热到规定的温度时，在不 挥发的温度范围内关闭所有的阀或仅使阀V4处于打开状态。在到达 挥发温度以上后，在达到进行蒸镀工序的温度之前打开阀V1、 V2、 V4，提供少量的运载气体。在实际的蒸镀工序中，打开阀V1、 V2、V5进行蒸镀工序。当通过传感器单元25测量到的原料气体的压力比 预先设定的压力高时，控制单元26使控制单元26内的阀自动打开， 当比设定压力低时关闭。此时，并不是完全打开或关闭原料气体流而 进行控制，而是微调管道的电导(conductance^当运载气体不流过 原料物质存储单元21时，阀VI —直维持在关闭状态。当使用运载 气体时，即使在运载气体流过原料物质存储单元21的情况下，为了 提高原料气体的流动性，也可以打开阀V3。并且，运载气体也可以 作为蒸镀室的净化(purge)用气体使用，在这种情况下，可以打开阀 V3、 V5。图3为表示本发明的第2实施方式的原料气体供给装置30的结 构的图。原料气体供给装置30包括存储原料物质32的原料物质存储 单元31、加热器33、运载气体供给单元34、传感器单元35、 38、控 制单元36、等待室37和多个阀V1 V5。由于原料物质存储单元31、 加热器33、运载气体存储单元34和阀V1 V5的作用与上述原料气 体供给装置20相同，因此省略对其详细内容的说明。本发明的第2实施方式的原料气体供给装置30的特征结构在于 传感器单元35、控制单元36和等待室37。与第1实施方式一样，本 实施方式的传感器单元35也可以包括用于防止原料气体蒸镀的器件 (未图示)。控制单元36根据传感器单元35中压力的测量结果调节 流入蒸镀室内的原料气体的压力。控制单元36包括与传感器单元35 联动的闽(未图示)，通过该阀调节流入等待室37中的原料气体的压 力。在将传感器单元35测量到的压力与预先设定的压力进行比较后， 根据其差值控制设置于控制单元36中的阀的开度，调节原料气体的 压力。等待室37是原料气体流入蒸镀室内之前等待的室，其作用是 准确地调节蒸镀压力。即，如果在规定压力的原料气体填充到等待室 37中后，使与该填充量相等的原料气体流入蒸镀室内进行蒸镀工序， 则能够更准确地控制原料气体的流入量。像原子层蒸镀法(AtomicLayer Deposition; ALD)这样在原子层单位或其以下进行蒸镀薄膜时 需要细微地调节蒸镀量的情况下，本实施方式尤其有效。接着，说明上述结构的本实施方式的原料气体供给装置30的动 作。本实施方式的原料气体供给装置30的基本动作与上述原料气体 供给装置20的动作相同。但是，流过控制单元36后维持在一定压力 下的原料气体在流入蒸镀室内之前填充到等待室37内。当等待室37 内的原料气体的压力达到规定值时，关闭控制单元36内的阀。当然， 关闭阀V2能够根本地截断流向控制单元36的原料气体流。通过测 量流过控制单元36的原料气体的流量和经过的时间计算等待室37内 的原料气体的压力。也可以取代这样的计算方法，在等待室37中安 装追加的传感器单元38直接测量等待室37内的压力。此时控制单元 36中的阀不仅与传感器单元35联动，最好还与传感器单元38联动。 当控制单元36的阀还与传感器单元38联动时，可以根据传感器单元 38中压力的测量结果关闭控制单元36内的阀。当实际的蒸镀工序开 始时，打开阀V5使等待室37内的所有的原料气体流入蒸镀室内。 根据是否使用运载气体适当地开闭阀VI、 V3，其基本的作用与第1 实施方式时完全相同。图4为表示本发明的第3实施方式的原料气体供给装置40的结 构的图。原料气体供给装置40包括存储原料物质42的原料物质存储 单元41、加热器43、运载气体供给单元44、等待室45、传感器单元 46和多个阀V1 V5。各构成要素的作用与上述实施方式相同。本发明的第3实施方式的原料气体供给装置40为第2实施方式 的变形例。第3实施方式的特征在于，传感器单元46直接测量等待 室45内的压力，当判定为是达到规定压力的状态时，关闭阀V2截 断从原料物质存储单元41提供给等待室45的原料气体。该第3实施 方式即使没有第2实施方式的控制单元36那样的结构也能够调节等 待室45的压力，能够更准确地控制流入蒸镀室内的原料气体的流入根据本发明，由于在用化学蒸镀法蒸镀薄膜时，不管原料物质存 储单元内的原料物质的状态如何，都能够实时、准确地控制流入蒸镀 室内的原料气体的压力，因此在实际的蒸镀过程中能够将蒸镀室内的 蒸镀压力调节到恒定值。因此，可以说本发明的工业利用率极高。另一方面，虽然本说明书中用几个优选实施方式叙述了本发明， 但只要是本领域技术人员，应该知道在不脱离附加的权利要求范围所 公开的本发明的范畴和思想内可以进行多种变形和修改。
权利要求
1.一种用化学蒸镀法蒸镀薄膜时使用的原料气体供给装置，其特征在于，包括原料蒸发单元，加热原料物质使其生成原料气体；传感器单元，测量所述原料蒸发单元中的压力；以及，控制单元，根据所述传感器单元的压力测量结果，调节流入蒸镀室内的原料气体的压力。
2. 如权利要求l所述的原料气体供给装置，其特征在于， 所述控制单元包括与所述传感器单元联动的阀，通过所述阀的幵度调节流入所述蒸镀室内的原料气体的压力。
3. —种用化学蒸镀法蒸镀薄膜时使用的原料气体供给装置，其 特征在于，包括-原料蒸发单元，加热原料物质使其生成原料气体；第l传感器单元，测量所述原料蒸发单元的压力； 等待室，所述原料气体在流入蒸镀室之前在此等待；以及， 控制单元，根据所述传感器单元的压力测量结果，调节流入所述 等待室内的原料气体的压力。
4. 如权利要求3所述的原料气体供给装置，其特征在于， 还包括测量所述等待室内的压力的第2传感器单元。
5. 如权利要求3或4所述的原料气体供给装置，其特征在于， 所述控制单元包括与所述传感器单元联动的阀，通过所述阀的幵度调节流入所述等待室内的原料气体的压力。
6. —种用化学蒸镀法蒸镀薄膜时使用的原料气体供给装置，其 特征在于，包括原料蒸发单元，加热原料物质使其生成原料气体； 等待室，所述原料气体在流入蒸镀室之前在此等待；传感器单元，测量所述等待室的压力。
7. 如权利要求6所述的原料气体供给装置，其特征在于， 还包括根据所述传感器单元的压力测量结果调节流入所述等待室内的原料气体的压力的阀。
8. 如权利要求1、 3、 6中的任一项所述的原料气体供给装置， 其特征在于，还包括提供将所述原料气体运载到蒸镀室内的运载气体的运载 气体供给单元。
9. 如权利要求1、 3、 6中的任一项所述的原料气体供给装置， 其特征在于，所述传感器单元包括用于防止所述原料气体蒸镀到所述传感器 单元上的机构。
全文摘要
本发明提供一种原料气体供给装置，该原料气体供给装置用化学蒸镀法蒸镀薄膜时将作为原料的原料物质气化后加以提供。本发明的原料气体供给装置通过实时、准确地控制流入蒸镀室内的原料气体的压力，可以有效地调节薄膜蒸镀时蒸镀室内的蒸镀压力。
文档编号C23C16/52GK101235487SQ20081000862
公开日2008年8月6日 申请日期2008年2月1日 优先权日2007年2月1日
发明者张泽龙, 张锡弼, 李永浩, 李炳一 申请人:泰拉半导体株式会社