前驱体封装装置及气相沉积系统的制作方法

1.本实用新型属于气相沉积设备技术领域，尤其涉及一种前驱体封装装置及气相沉积系统。


背景技术：

2.前驱体是半导体薄膜沉积工艺的重要原材料，应用于气相沉积以形成符合半导体制造要求的各类薄膜层，广泛运用在led、新一代太阳能电池、相变存储器、半导体激光器、射频集成电路芯片等领域。
3.前驱体的纯度和蒸气压稳定性直接影响成膜质量。实践中，通常使用封装容器对前驱体材料进行填充封装，在使用时通过前驱体封装容器来供给气相沉积设备，随着前驱体的消耗，载气通过前驱体时接触面积和路径逐渐减小，导致载气携带的前驱体浓度降低，造成外延生长工艺波动，为了避免上述工艺波动的影响，需要提前更换或补充前驱体，降低了前驱体的使用效率，也会降低设备镓动率，增加生产成本。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种前驱体封装装置及气相沉积系统。提供一种前驱体浓度稳定输出的可实时在线调节的前驱体封装及应用装置，可最大限度低提高前驱体浓度稳定性，提高外延生产工艺稳定性，提高生产良率和生产设备稼动率，降低生产成本。
5.为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：
6.第一方面，本实用新型提供一种前驱体封装装置，包括封装容器以及设置于所述封装容器的壁面上的进气管路和出气管路，所述进气管路和出气管路均与所述封装容器中的容置空间相连通；所述进气管路的至少部分管段具有可塑结构，以使所述进气管路的出气口在所述容置空间内的位置可调；所述前驱体封装装置还包括控制器以及设置于所述封装容器内部的测距仪和动作结构；所述测距仪用于测量所述封装容器内的前驱体表面与所述封装容器顶部的距离；所述动作结构具有传动连接的固定部和活动部，所述固定部固定于所述封装容器上，所述活动部与所述进气管路相接，用于调节所述进气管路出气口的位置；所述控制器的输入端与所述测距仪电连接，输出端与所述动作结构电连接，能够根据所述距离控制所述动作结构的动作。
7.进一步地，所述进气管路包括相接的固定管段和可塑管段，所述固定管段固设于所述封装容器的壁面，所述可塑管段伸入所述封装容器内部，并与所述活动部连接。
8.进一步地，所述可塑管段包括波纹管、柔性可伸缩管以及多层套管中的任意一种或两种以上的组合。
9.进一步地，所述测距仪固定于所述封装容器的顶部，并具有垂直向下的探测方向。
10.进一步地，所述固定部包括动作电机，所述活动部包括升降连接齿杆；所述动作电机固定于所述封装容器的内壁，通过与其输出轴固定连接的齿轮与升降连接齿杆传动连
接，所述升降连接齿杆的部分结构与所述进气管路连接。
11.进一步地，所述动作电机固定于所述封装容器的顶部。
12.进一步地，所述封装容器的顶部设置为可拆分的盖体，所述进气管路、出气管路、测距仪以及动作结构均固设于所述盖体上。
13.进一步地，所述进气管路中还设置有进气控制阀，所述出气管路还设置有出气控制阀。
14.第二方面，本实用新型还提供一种气相沉积系统，包括沿载气行进方向依次连通的载气供应装置、上述前驱体封装装置以及沉积装置；所述载气供应装置至少能够提供载气，所述沉积装置至少能够基于所述载气及其携带的前驱体进行气相沉积。
15.进一步地，所述载气供应装置与前驱体封装装置之间还设置有第一流量计，所述前驱体封装装置与沉积装置之间还设置有第二流量计。
16.与现有技术相比，本实用新型的优点至少包括：
17.本实用新型所提供的前驱体封装装置及气相沉积系统通过基于前驱体的剩余容量来调整进气管路的出口位置，可以使得封装容器内前驱体使用整个周期内载气通过前驱体的接触面积和路径变的均匀，改善常规封装容器因为瓶腔内部前驱体的消耗，出现载气通过封装容器后，前驱体路径和接触面积减小，导致前驱体浓度输出不稳定的现象，尤其是前驱体封装容器使用初期和末期，载气通过封装容器内的前驱体路径和接触面积差异较大，使得前驱体浓度输出差异大，导致工艺波动带来报废的问题，极大地提高了气相沉积工艺的稳定性，降低了生产成本。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型一典型实施案例提供的前驱体封装装置的结构示意图；
20.图2是本实用新型另一典型实施案例提供的气相沉积系统的结构示意图。
21.附图标记说明：1、封装容器；2、进气管路；3、出气管路；4、测距仪；5、动作结构； 6、固定管段；7、可塑管段；8、动作电机；9、升降连接齿杆；10、进气控制阀；11出气控制阀；
22.12、载气供应装置；13、第一流量计；14、第二流量计；15、沉积装置。
具体实施方式
23.本实用新型的发明人发现，随着前驱体封装装置中前驱体的消耗，载气通过前驱体时接触面积和路径逐渐减小，会影响前驱体封装装置内前驱体浓度，也会导致前驱体的蒸气压产生较为严重的工艺波动。
24.鉴于现有技术中的不足，本案实用新型人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
25.实施例1
26.如图1所示，该前驱体封装装置的主体结构与现有的前驱体封装装置大体相同，均
包括封装容器1以及设置于所述封装容器1的壁面上的进气管路2和出气管路3，所述进气管路2和出气管路3均与所述封装容器1中的容置空间相连通。
27.然而，在本实施例中，该前驱体封装装置相比于现有的封装装置的区别在于：所述进气管路2的至少部分管段具有可塑结构，以使所述进气管路2的出气口在所述容置空间内的位置可调；所述前驱体封装装置还包括控制器以及设置于所述封装容器1内部的测距仪4和动作结构 5；所述测距仪4用于测量所述封装容器1内的前驱体表面与所述封装容器1顶部的距离；所述动作结构5具有传动连接的固定部和活动部，所述固定部固定于所述封装容器1上，所述活动部与所述进气管路2相接，用于调节所述进气管路2出气口的位置；所述控制器的输入端与所述测距仪4电连接，输出端与所述动作结构5电连接，能够根据所述距离控制所述动作结构5 的动作。
28.具体的，仍然如图1-图2所示，所述进气管路2包括相接的固定管段6和可塑管段7，所述固定管段6固设于所述封装容器1的壁面，所述可塑管段7伸入所述封装容器1内部，并与所述活动部连接。该可塑管段7优选为波纹管，波纹管具有寿命长、密封性好以及活动灵活的特点，当然，作为上述波纹管的可替代选择，柔性的可伸缩管，例如橡胶管或弹性塑料管等以及多节的金属或塑料套管等亦可。
29.本实施例中，封装容器1为一敞口的容器上盖设一可拆分的盖体，所述进气管路2、出气管路3、测距仪4以及动作结构5均固设于所述盖体上，所述的测距仪4可以选择为激光测距仪4，其固定于所述封装容器1的顶部，并具有垂直向下的探测方向；所述的固定部为一动作电机8，该动作电机8的输出轴上固定一齿轮，通过齿轮齿条的相互作用，使得一升降连接齿杆9能够在所述封装容器1内上下移动，该升降连接齿杆9的末端与进气管道的可塑管段7的末端固定，因此，可以带动该可塑管段7伸缩，从而调节可塑管段7末端出气口的位置。
30.当然，可替代的动作结构5也有很多，例如直线电机、皮带传动以及气动缸或液压杆等等均可以达到控制上述进气管路2出气口的位置的作用，相关的结构以及连接方式均可基于上述固定部和活动部的连接方式进行设置，本实用新型的实施例无需在此一一穷举。
31.同时，为方面进行操作，进气管路2和出气管路3上均设置进气控制阀10或出气控制阀 11，以完成对进出气以及气相生长的调控。上述控制阀可以是手动的，也可以是自动的，更加可以是手动与自动串联的等等形式。
32.所述的控制器如何控制可以由操作人员进行设定，也可以是一段固定的程序，相关的控制程式或控制方法完全可由本领域技术人员根据需求进行编写或调整，这种常规的简易程序设定并未涉及任何具有技术障碍的算法或流程，相关的控制手段也在诸多工业控制领域属于基础技术，因此，对于本领域技术人员而言，其在知晓本实用新型的结构的基础上，可以无障碍的进行进气管路2出气口的位置调节逻辑的设定。
33.作为一个应用示例，上述的调节逻辑应是随着前驱体的消耗，前驱体表面与所述封装容器 1顶部的距逐渐增大，随着该距离的增大，调节进气管路2出气口的位置向着前驱体的方向行进。
34.具体的，可以是设定一个阈值，当前驱体与所述封装容器1顶部的距逐小于等于该阈值时，调控所述进气管路2出气口的位置在封装容器1中的容置空间的上半部分，可以临近所述盖体；当前驱体与所述封装容器1顶部的距逐大于该阈值时，调控所述进气管路2出
气口的位置在封装容器1中的容置空间的下半部分，甚至插入剩余的前驱体中。
35.基于上述调控逻辑，就可以使得在气相生长前期和末期，载气流经前驱体的接触面积几乎相近，进而避免了气相生长前期和末期载气携带的前驱体的含量的显著变化，从而提高了生长稳定性以及设备稼动率。
36.当然，如何设置所述进气管路2出气口的位置的调控逻辑也可以由其他技术人员根据其需要进行特定的设定，本实用新型的主要目的是提供上述结构，在此无需对上述调控逻辑进行一一穷举。但可能的简单调控逻辑仍然可以包括随着前驱体表面位置的下降而线性下降，或使进气管路2出气口与前驱体表面维持固定距离等等。
37.实施例2
38.本实施例示例一种应用上述前驱体封装装置的气相沉积系统，具体如下所示：
39.参见图2，该气相沉积系统包括沿载气行进方向依次连通的载气供应装置12、实施例1提供的前驱体封装装置以及沉积装置15；所述载气供应装置12至少能够提供载气，所述沉积装置15至少能够基于所述载气及其携带的前驱体进行气相沉积。为方便进行调控和操作，所述载气供应装置12与前驱体封装装置之间还设置有第一流量计13，所述前驱体封装装置与沉积装置15之间还设置有第二流量计14。
40.本实施例通过设置自动调节进气管输运向钢瓶底部，测距仪4可以测量瓶内前驱体上表面至瓶盖下表面的距离，可以使得封装容器1内前驱体使用整个周期内载气通过前驱体的接触面积和路径变得均匀，改善常规封装容器1因为瓶腔内部前驱体的消耗，出现载气通过封装容器 1后，前驱体路径和接触面积减小，导致前驱体浓度输出不稳定的现象，尤其是前驱体封装容器1使用初期和末期，载气通过封装容器1内的前驱体路径和接触面积差异较大，使得前驱体浓度输出差异大，导致工艺波动带来报废的问题，提高了气相沉积工艺稳定性，降低了生产成本。
41.应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。