专利名称：化学气相蒸镀工序中的源物质量测量方法
技术领域：
本发明涉及在化学气相蒸镀工序中测量源物质量的方法，更详细为， 涉及在将由存储在源物质蒸发部中的源物质蒸发的源气体提高给蒸镀室执 行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀(也称为化学气相沉积)工序中测量源物质蒸 发部中剩余的源物质的量的方法。
背景技术：
用化学气相蒸镀法(Chemical Vapor Deposition, CVD)进行的薄膜蒸 镀在半导体元件的绝缘层和能动层、液晶显示元件的透明电极、电气发光 显示元件的发光层、保护层等各种应用中，技术上非常重要。 一般来说， 用CVD蒸镀的薄膜的物理性质受蒸镀压力、蒸镀温度、蒸镀时间等CVD 工序中条件的影响非常敏感。例如，蒸镀薄膜的成份、密度、粘接力、蒸 镀速度等随蒸镀压力的变化而变化。
在CVD的情况下，蒸镀压力直接受从提供想要蒸镀的薄膜物质的原料 的原料气体供给装置提供的源气体流量(即源气体压力)的影响。即，为 了适当地控制CVD中的蒸镀压力，最重要的是准确地调节源气体供给装置 中源气体的压力。源气体压力的调节在需要高精度地将蒸镀速度调节到一 定值时尤其重要。
图1为表示现有技术的源气体供给装置10的结构的图。现有技术的源 气体供给装置10由存储源物质12的源物质蒸发部11、加热器13、运载气 体供给部14和多个阀V1 V5构成。 一般来说，由于源物质12在常温下 以固体状态存在，因此为了使源物质变成源气体，必须将源物质加热到常 温以上。此时，加热器13执行加热源物质的作用。
由于源气体比重大的关系，移动速度小，因此一般利用运载气体使源 气体顺畅地移动到蒸镀室中。多个阀根据状况开闭来调节源气体和运载气 体的流量。例如，在不使用运载气体的情况下，关闭阀V1、 V3。并且，根据阀V1是否开闭，运载气体或者经过源物质蒸发部11，或者不经过。
另一方面，在化学气相蒸镀工序中，如果没有准确判断出源物质蒸发 部11中剩余的源物质的量，就不能判断为了进行下一次蒸镀工序是需要继 续提供源物质还是仅用剩余的源物质就能进行蒸镀。万一在源物质蒸发部
11中不存在足够进行下一次蒸镀工序需要的源物质12量的状态下进行蒸 镀工序，则不能正常地进行蒸镀工序。
然而，在现有技术的源气体供给装置10中存在不能准确判断薄膜蒸镀 工序中源物质蒸发部11中剩余的源物质12的量的问题。当然，具有在新 的蒸镀工序之前打开源物质蒸发部11用肉眼判断剩余的源物质12的量的 方法，但如果一次打开源物质蒸发部11，存在不能使用的危险，因此在打 开源物质蒸发部11时如果剩余源物质12的话，则存在浪费昂贵的源物质 12的问题。
发明内容
为了解决上述现有技术的问题点而提出的本发明的目的，就是要提供 一种在将由保存在源物质蒸发部中的源物质蒸发出的源气体提供给蒸镀室 进行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀工序中，在运载气体达到预定的压力之前往 源物质蒸发部中提供源物质，根据到达预定压力时运载气体的供给量或供 给时间测量源物质蒸发部中剩余的源物质的量的方法。
为了达到上述目的，本发明的测量源物质蒸发部中剩余的源物质量的 方法，在将由保存在上述源物质蒸发部中的源物质蒸发出的源气体提供给 蒸镀室执行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀工序中使用，其特征在于，包括(a) 将上述源物质蒸发部内的气体压力维持在第1压力的阶段；以及(b)往上 述源物质蒸发部中提供测量气体从而将上述源物质蒸发部的气体压力维持 在第2压力的阶段；根据上述源物质蒸发部的气体压力从上述第1压力到 达上述第2压力时为止的测量气体的供给量或供给时间、测量上述源物质 蒸发部中剩余的源物质的量。
其中，最好测量上述源物质蒸发部的气体压力的机构被连接在上述源 物质蒸发部上
并且，上述测量气体最好包含Ar。
而且，最好控制流入的测量气体的量的机构被连接在上述源物质蒸发部上。
发明的效果如果采用本发明，能够准确地测量在用化学气相蒸镀工 序蒸镀薄膜时源物质蒸发部内剩余的源物质的量。
并且，如果采用本发明具有这样的效果能够防止用现有技术的化学 气相蒸镀工序蒸镀薄膜时不能准确地测量源物质蒸发部中剩余的源物质的 量引起的打开源物质蒸发部、则源物质被浪费的不良状况。
图1为表示现有技术的源气体供给装置的结构的概略图。
图2为表示本发明一个实施形态的源气体供给装置的结构的概略图。
图3为表示本发明一个实施形态的测量源物质的量的方法的一例的曲线图。
标记说明
110.源气体供给装置；110.源物质蒸发部；120.源物质；130.加 热器；140.运载气体供给部；200.压力计；300.流量计
具体实施例方式
下面参照附图详细说明实行本发明的源物质量测量方法用的结构。 图2为表示本发明的一个实施形态的源气体供给装置100的结构的概 略图。
源物质蒸发部110、源物质120、加热器130、运载气体供给部140及 阀V1 V5的作用与上述现有技术的源气体供给装置10相同。在源气体的 移动性足够的情况下，由于不需要运载气体，因此也可以不设置运载气体 供给部104。当使用运载气体时，根据阀V1是否开闭，运载气体有可能经 过源物质蒸发部110，也可能不经过，但考虑到一般源气体的移动性，优选 使运载气体经过源物质蒸发部110。
本发明的一个实施形态的源气体供给装置100的特征结构在于与源物 质蒸发部110连接的气体压力测量机构和气体流量测量机构。
在本发明的一个实施形态中，气体压力测量机构为为了测量源物质蒸 发部110内剩余的源物质的量而测量源物质蒸发部110内部的压力的压力 计200。该压力计200优选使用能够测量1至760托(Torr)范围内的气体压力的压力表。
并且，气体流量测量机构为为了测量源物质蒸发部110内剩余的源物 质的量而控制提供给源物质蒸发部110的气体流量的流量计300。流量计 300优选使用以sccm (standard cc/min，标准cc/min)为单位控制气体流量 的MFC (Mass Flow Controller,质量流控制器)。
另一方面，在源物质蒸发部110中最好设置排出源物质蒸发部110内 的气体的泵等排气装置(未图示)，以便在测量源物质蒸发部110内剩余的 源物质的量时将源物质蒸发部110的内部维持在预定压力。
下面参照图2详细说明本发明的一个实施形态的测量源物质蒸发部内 剩余的源物质的量的过程。
首先，使设置在源物质蒸发部110外围的加热器130工作，使存储在 源物质蒸发部110内的源物质120气化。在源物质蒸发部110的温度到达 源物质120的气化温度之前，有可能将所有的阀V1 V5都维持在关闭状 态，也有可能仅打开阀V4。
当源物质120气化生成源气体时，打开阀V1、 V2、 V4，从运载气体 供给部140提供运载气体。此时，运载气体根据阀VI是否开闭有可能经过 源物质蒸发部110，也可能不经过，但考虑到一般的源气体的移动性，优选 使运载气体经过源物质蒸发部110。
当源物质蒸发部110内源气体的生成变得稳定时，打开阀VI、 V2、 V5，进行实际的化学气相蒸镀工序。即，通过打开阀VI使运载气体流入 源物质蒸发部110，接着打开阀V2和阀V5，这样一来，在源物质蒸发部 110内气化的源气体与运载气体一起流入蒸镀室。此时，最好是细微地调节 配管的开度控制源气体的流量，而不是使源气体流有/无地控制源气体的流 量。流入到蒸镀室内的源气体蒸镀到配置在蒸镀室内部的基板上，通过这 样执行预定的蒸镀工序。
在蒸镀工序结束后，测量源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量。
为此，在开放阀V2、 V4并关闭剩余的所有阀VI、 V3、 V5后，将源 物质蒸发部110内剩余的源气体排放到外部。这样的排气过程一直进行到 源物质蒸发部110内的气体压力达到预定的基准压力(第1压力)时。第1 压力优选设定在数托的范围内，用压力计200实时测量是否到达第1压力。当源物质蒸发部110内的气体压力达到第1压力时，关闭阀V2、 V4。
接着，打开阀V1，从运载气体供给部140给第1压力的源物质蒸发部 110提供运载气体。此时，提供给源物质蒸发部110的运载气体的供给量用 流量计300实时测量。这样的运载气体的供给过程一直进行到源物质蒸发 部110内的气体压力到达预定的基准压力(第2压力)为止。第2压力最 好设定在数百托的范围内，用压力计200实时测量是否到达第2压力。当 源物质蒸发部110内的气体压力到达第2压力时，关闭阀VI。
由于流量计300能够准确地控制单位时间内流过的运载气体的量，因 此能够准确地测量源物质蒸发部110内的气体压力从上述第1压力到达上 述第2压力时提供给源物质蒸发部110的运载气体的供给量或供给时间。 根据这样的流量计300测量的结果能够测量或预测蒸镀工序后源物质蒸发 部110内剩余的源物质120的量。
例如，在定性方面，当源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量多 时，能够相对地使源物质蒸发部110内的气体压力从第1压力达到第2压 力所需要的运载气体的供给量或供给时间减少。反之，当源物质蒸发部iio 内剩余的源物质120的量少时，可以相对地使源物质蒸发部110内的压力 从第1压力达到第2压力所需要的运载气体的供给量或供给时间增加。
与此同时，根据源物质蒸发部110的体积、存储在源物质蒸发部110 内的源物质120的体积及达到预定压力时为止的运载气体的供给量或供给 时间等测量值、通过进行适当的计算、能够定量化源物质蒸发部110内剩 余的源物质120的量。
图3为表示本发明一个实施形态的测量源物质量的方法的一例的曲线图。
图3为图2所示的源气体供给装置100中为了测量存储在源物质蒸发 部110内的源物质120的量而打开阀VI、关闭阀V2和V4后往源物质蒸 发部110内提供运载气体，测量到的源物质蒸发部110的气体压力从第1 压力到达第2压力所花费的时间的变化随源物质蒸发部110内源物质填充 量的变化的曲线图。
此时，源物质120使用了蒸镀Ni的Ni (CP) 2粉末。运载气体(测量 气体)使用了 Ar。使提供给源物质蒸发部110内的Ar的流量为100sccm地控制了流量计300。第1压力维持在10托，使第2压力为500托(参照 图3的条件A)、 600托(参照图3的条件B)、 700托(参照图3的条件C) 这样变化。用压力计200测量了第1压力和第2压力。源物质蒸发部110 内Ni (CP) 2粉末的填充量为0g、 10g、 30g、 50g、 100g、 150g、 200g这
样变化。
如图所示，源物质蒸发部110内存储的源物质120的量越多，源物质 蒸发部110的气体压力从第1压力(10托)到达第2压力(500托、600 托、700托)所花费的Ar的供给时间越少。尤其如图3所示，供给时间随 上述填充量的变化而线性地变化。因此，如果采用上述本发明的一个实施 例的方法，能够准确并且高效率地测量化学气相蒸镀工序中源物质蒸发部 内剩余的源物质的量。
另一方面，不仅上述那样的压力计200、流量计300及阀V1 V5的所 有动作过程能够用控制单元(未图示)控制，而且能够通过控制单元测量 源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量。
如果采用上述源气体供给方法，具有能够准确地测量用化学气相蒸镀 法蒸镀薄膜时源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量的优点。因此， 能够准确地掌握源物质蒸发部110内剩余的源物质120的量，能够防止因 打开源物质蒸发部110而浪费源物质120的现有技术的缺点。与此同时， 能够防止在源物质蒸发部110内未剩余足够执行1批蒸镀工序所需要的源 物质120的量的状态下进行蒸镀工序引起的工序失败的状况。
产业上的可利用性
如果采用本发明，能够准确地测量在用化学气相蒸镀工序蒸镀薄膜时 源物质蒸发部内剩余的源物质的量。并且，能够防止因在用化学气相蒸镀 工序蒸镀薄膜时不能准确地测量源物质蒸发部内剩余的源物质的量而打开 源物质蒸发部引起的源物质浪费的现有技术的缺点。因此，可以说本发明 的工业利用性极高。
以上用具体的结构要素等限定在确定的事项的实施形态和
了 本发明，但这只是为了有助于更全面地理解本发明的进行的说明，本发明 并不受上述实施形态的限制，只要是掌握了本发明所属领域的一般知识的 人都能够根据这样的记载进行各种各样的修正及变形。因此，本发明的思想并不限定于上述实施形态，不仅仅是后面叙述的 权利要求的范围，就是与该权利要求的范围相等或等价的变形都属于本发 明的思想及范畴。
权利要求
1. 一种测量源物质蒸发部中剩余的源物质量的方法，在将由保存在上述源物质蒸发部中的源物质蒸发出的源气体提供给蒸镀室执行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀工序中使用，其特征在于，包括(a)将上述源物质蒸发部内的气体压力维持在第1压力的阶段；以及(b)往上述源物质蒸发部中提供测量气体从而将上述源物质蒸发部的气体压力维持在第2压力的阶段；根据上述源物质蒸发部的气体压力从上述第1压力到达上述第2压力时为止的测量气体的供给量或供给时间、测量上述源物质蒸发部中剩余的源物质的量。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，测量上述源物质蒸发部的 气体压力的机构被连接在上述源物质蒸发部上。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，上述测量气体包含Ar。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制流入的测量气体的量 的机构被连接在上述源物质蒸发部上。
全文摘要
本发明提供一种在将由保存在源物质蒸发部中的源物质蒸发出的源气体提供给蒸镀室执行薄膜蒸镀的化学气相蒸镀工序中，测量源物质蒸发部中剩余的源物质量的方法。本发明的方法的特征在于，包括(a)将源物质蒸发部(110)内的气体压力维持在第1压力的阶段、和(b)往源物质蒸发部(110)中提供测量气体从而将源物质蒸发部(110)内的气体压力维持在第2压力的阶段；根据源物质蒸发部(110)内的气体压力从第1压力到达第2压力时为止的测量气体的供给量或供给时间，测量源物质蒸发部(110)中剩余的源物质(120)的量。
文档编号C23C16/44GK101457352SQ20081018435
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月10日 优先权日2007年12月10日
发明者张泽龙, 李炳一 申请人:泰拉半导体株式会社