專利名稱：改進型蒸鍍方法
技術領域：
本發明涉及一種改進型蒸鍍方法，主要是針對粉末狀的蒸鍍材料用于蒸鍍時的制程方法的改進。
背景技術：
在機械工業、電子工業或半導體工業領域，為了對所使用的材料賦與某種特性，往往在材料表面上以各種方法形成被膜(一層薄膜)而加以使用，假如此薄膜經由原子層的過程所形成，一般將此種薄膜沉積稱為蒸鍍處理。采用蒸鍍處理時，以原子或分子的層次控制蒸鍍粒子使其形成被膜，因此可以得到以熱平衡狀態無法得到的具有特殊構造及功能的被膜。
薄膜沉積是目前最流行的表面處理法之一，可應用于裝飾品、餐具、刀具、工具、模具、半導體元件等的表面處理，泛指在各種金屬材料、超硬合金、陶瓷材料及晶圓基板的表面上，長成一層同質或異質材料薄膜的制程，以期獲得美觀耐磨、耐熱、耐蝕等特性。
薄膜沉積依據沉積過程中，是否含有化學反應的機制，可以區分為物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，簡稱PVD)通常稱為物理蒸鍍及化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD)通常稱為化學蒸鍍。
薄膜的成長是由一連串復雜的過程所構成的，首先到達基板的蒸鍍材料的單原子必須將縱向動量發散，單原子才能“吸附”在基板上，這些單原子會在基板表面發生形成薄膜所需要的化學反應，所形成的薄膜構成單原子會在基板表面作擴散運動，這個現象稱為吸附單原子的“表面遷徙”，當原子彼此相互碰撞時會結合而形成原子團過程，稱為“成核”，原子團必須達到一定的大小之后，才能持續不斷穩定成長。因此小原子團會傾向彼此聚合以形成一較大的原子團，以調降整體能量，原子團的不斷成長會形成“核島”，核島之間的縫隙需要填補原子才能使核島彼此接合而形成整個連續的薄膜，而無法與基板鍵結的原子則會由基板表面脫離而成為自由原子，這個步驟稱為原子的“吸解”。物理氣相沉積(PVD)與化學氣相沉積(CVD)的差別在于物理氣相沉積(PVD)的吸附與吸解是物理性的吸附與吸解作用，而化學氣相沉積(CVD)的吸附與吸解則是化學性的吸附與吸解反應。
隨著沉積技術及沉積參數差異，所沉積薄膜的結構可能是“單晶”、“多晶”、或“非結晶”的結構，單晶薄膜的沉積在集成電路制程中特別重要，稱為“磊晶”，相對于晶圓基板，磊晶成長的半導體薄膜的優點主要有可以在沉積過程中直接摻雜施體或受體，因此可以精確控制薄膜中的“摻質分布”，而且不包含氧與碳等雜質。
蒸鍍方法主要是由一個用以執行蒸鍍的蒸鍍室，及一組用以提供蒸鍍所需真空度的真空系統所組成，在蒸鍍室內，固態的沉積材料，稱為蒸鍍材料，將被放置在一只坩堝內，且這個由導電材料所組成的坩堝，將與外界的直流電源相接。當適當的電流通往坩堝之后，借著坩堝因電阻效應所產生的熱，置于坩堝內的蒸鍍材料將被加熱，一直到接近蒸鍍材料的熔點附近，此時，原本處于固態的蒸鍍源的蒸發能力將非常強，利用這些被蒸發出來的蒸鍍材料原子，我們可以在離蒸鍍源上方不遠處的基板表面上，進行薄膜的沉積。
除了上述的真空蒸鍍法外，在高溫材料的蒸鍍上，通常是以所謂的電子束蒸鍍法(Electron Beam Evaporation，簡稱EBE)來進行的。其基本原理與上述的真空蒸鍍法完全一樣，主要不同之處，在于電子束蒸鍍法(EBE)是利用電子束來執行蒸鍍材料加熱，且加熱的范圍可局限在蒸鍍材料表面極小，以免前者必須對整個蒸鍍材料加熱，以便進行薄膜的沉積。
目前蒸鍍方式都是以粉末狀的蒸鍍材料裝填至坩鍋，在低壓環境下加熱升華蒸鍍材料達到蒸鍍的目的。但是蒸鍍材料卻因為呈粉末狀所以其組織較松散，各個蒸鍍材料之間有空隙，因為此空隙造成導熱效果不佳，尤其在蒸鍍時的真空狀態下，導熱效果不佳的情況更加明顯。
因為蒸鍍材料呈粉末狀所以其組織較松散，所以其單位體積內的質量有限，造成替換蒸鍍材料次數增加，而蒸鍍時如果遇到需替換蒸鍍材料就必須開蒸鍍室的門，而要開一次蒸鍍室的門就必須做一次降溫與加壓的動作，而換完蒸鍍材料后又必須一次抽真空與加溫，如此的動作流程不但浪費時間，也增加了制程不良的機率。
發明內容
本發明的主要目的在于解決上述的缺陷，避免缺陷的存在，本發明利用通過一預定壓力、預定溫度與所需的時間，先將粉末狀的蒸鍍材料壓制成致密狀，完成壓制后的蒸鍍材料在蒸鍍時，由于壓制后的蒸鍍材料比粉末狀更為致密，單位體積內可容納更多質量的蒸鍍材料，所以可減少替換蒸鍍材料的次數，對作業時間上的節省與減少制程不良率增加的機會均很有幫助；且由于壓制后的蒸鍍材料均勻致密，各個蒸鍍材料之間沒有空隙，因為此空隙造成導熱效果不佳的情況不存在，即使用壓制后致密狀的蒸鍍材料可使各個蒸鍍材料之間的熱傳導效率提高，因為熱傳導效率的提高使得傳熱速度更快，從而節省了用于加熱上的能源，并由于壓制后致密狀的蒸鍍材料可在壓制時控制其結晶性質，因為蒸鍍材料的結晶性質一致使得加熱功率可以更穩定，在蒸鍍時沉積的薄膜厚度的控制上可以更加精確。
有關本發明的詳細說明及技術內容，現配合
如下圖1為本發明的制造流程示意圖。
圖2為本發明的蒸鍍示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，為本發明的制造流程示意圖，如圖所示本發明為一種改進型蒸鍍方法，是通過一預定壓力、預定溫度與所需的時間，先將粉末狀的蒸鍍材料10壓制成致密狀，完成壓制后的蒸鍍材料10在蒸鍍時，由于壓制后的蒸鍍材料10相比粉末狀更為致密，所以蒸鍍室20內的坩鍋21的單位體積內可容納更多質量的蒸鍍材料10，且由于壓制后的蒸鍍材料10均勻致密，可使熱傳導效率提高，加熱功率更穩定，該改進型蒸鍍方法的蒸鍍詳細步驟包括a)取原為粉末狀的蒸鍍材料10，通過預定壓力、預定溫度與所需時間將粉末狀的蒸鍍材料10壓制成致密狀，其中，該預定壓力為5000(磅/平方英寸)至50000(磅/平方英寸)、溫度為攝氏20度至120度與時間為20分鐘至60分鐘，依所需蒸鍍材料10的晶格形式與致密程度及不影響蒸鍍材料10性質進行調整，該致密狀樣態可為顆粒狀或錠狀；b)參見圖2，為本發明的蒸鍍示意圖。如圖所示將經過步驟a制程壓制成致密狀的蒸鍍材料10裝填于蒸鍍室20內的坩鍋21內，且蒸鍍室20內包含一需蒸鍍方式形成薄膜于其上的基板30；
c)利用一真空系統40抽氣使蒸鍍室20內成真空狀態，該真空狀態的真空度依蒸鍍材料10性質與基材性質進行調整；d)利用一加熱裝置50加熱步驟b的蒸鍍材料10，使坩鍋21內的蒸鍍材料10升華成單原子到達基板30，單原子在基板30表面移動或從基板30表面再蒸發，單原子在基板30上碰撞與結合形成沉積物，該沉積物成長與凝聚形成一連續的薄膜；e)完成蒸鍍程序，基板30上形成所需的薄膜。
上述步驟中的蒸鍍材料10為一金屬、有機或無機材料所制成，而該基板30為一硅晶圓、金屬、有機或無機材料。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例，不能以其限定本發明實施的范圍，即大凡依本發明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的范圍內。
權利要求
1.一種改進型蒸鍍方法，是通過一預定壓力、溫度與時間，先將粉末狀的蒸鍍材料(10)壓制成致密狀，完成壓制后的蒸鍍材料(10)在蒸鍍時，由于壓制后的蒸鍍材料(10)比粉末狀更為致密，單位體積內可容納更多質量的蒸鍍材料(10)，且由于壓制后的蒸鍍材料(10)均勻致密，可提高熱傳導效率，使加熱功率更穩定，其特征在于，該改進型蒸鍍方法蒸鍍步驟包括a)取原為粉末狀的蒸鍍材料(10)，通過預定壓力、溫度與時間將粉末狀的蒸鍍材料(10)壓制成致密狀；b)將經過步驟a制程的蒸鍍材料(10)裝填于蒸鍍室(20)內的坩鍋(21)內，且蒸鍍室(20)內包含一需蒸鍍形成薄膜的基板(30)；c)利用一真空系統抽氣使蒸鍍室(20)內成真空狀態；d)一加熱裝置加熱步驟b的蒸鍍材料(10)，使蒸鍍材料(10)升華成單原子到達基板(30)；e)完成蒸鍍，基板(30)上形成所需的薄膜。
2.根據權利要求1所述的改進型蒸鍍方法，其特征在于該蒸鍍材料(10)為金屬、有機或無機材料所制成。
3.根據權利要求1所述的改進型蒸鍍方法，其特征在于該預定壓力為5000(磅/平方英寸)至50000(磅/平方英寸)，依所需蒸鍍材料(10)的晶格形式與致密程度及不影響蒸鍍材料(10)性質進行調整。
4.根據權利要求1所述的改進型蒸鍍方法，其特征在于該預定溫度為攝氏20度至120度，依所需蒸鍍材料(10)的晶格形式與致密程度及不影響蒸鍍材料(10)性質進行調整。
5.根據權利要求1所述的改進型蒸鍍方法，其特征在于該預定時間為20分鐘至60分鐘，依所需蒸鍍材料(10)的晶格形式與致密程度及不影響蒸鍍材料(10)性質進行調整。
6.根據權利要求1所述的改進型蒸鍍方法，其特征在于該致密狀形態可為顆粒狀或錠狀。
7.根據權利要求1所述的改進型蒸鍍方法，其特征在于該基板(30)為一硅晶圓、金屬、有機或無機材料。
8.根據權利要求1所述的改進型蒸鍍方法，其特征在該真空狀態的真空度依蒸鍍材料(10)的性質與基材性質進行調整。
全文摘要
一種改進型蒸鍍方法，是通過一預定壓力、溫度與時間，先將粉末狀的蒸鍍材料壓制成致密顆粒狀或錠狀，由于壓制后的蒸鍍材料比粉末狀更為致密，單位體積內可容納更多質量的蒸鍍材料，且由于壓制后的蒸鍍材料更均勻致密及結晶性質一致，從而可提高熱傳導效率，使加熱功率更穩定。
文檔編號C23C14/24GK1523131SQ0310483
公開日2004年8月25日 申請日期2003年2月19日 優先權日2003年2月19日
發明者張書文, 林國森, 陳奇民 申請人:勝園科技股份有限公司