一种循环卷绕式原子层沉积设备制造技术

本发明专利技术公开了一种循环卷绕式原子层沉积设备，包括：沿待沉积样品的闭环运行路径布置的反应装置、动力装置、导向装置、纠偏装置；反应装置包括分布在待沉积样品上下两侧的加热板和反应喷头；动力装置包括伺服电机和驱动辊筒，伺服电机的输出轴连接驱动辊筒的驱动轴；导向装置包括若干个无动力辊筒；驱动辊筒与无动力辊筒共同构成待沉积样品的闭环运行路径，用于使待沉积样品循环运动；纠偏装置位于两个相邻的无动力辊筒之间，且纠偏装置与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧。本设备结构简单，便于使用和维护；待沉积样品能够循环运动，能够连续反应，不需要反复收放卷，不用频换启动与停止，提高反应效率。

Circulation winding type atomic layer deposition equipment

The invention discloses a circular winding type atomic layer deposition device comprises: a reaction device, along the closed loop operation path arrangement to be deposited sample of the power device, guiding device, rectifying device; reaction device including the distribution of the samples to be deposited on both sides of the heating plate and the reaction nozzle; the power device comprises a servo motor and a driving roller the output shaft of the servo motor, the drive shaft is connected with the driving roller; guiding device comprises a plurality of unpowered roller; driving roller and no power roller together to form a closed loop path to be deposited samples, to be used for depositing samples between the power roller circular motion; no correction device is arranged between two adjacent, no power roller and rectification device with two adjacent respectively in the sample to be deposited on both sides. The utility model has the advantages of simple structure, convenient use and maintenance, etc. the sample to be deposited can be circularly moved and can be continuously reacted without rewinding and rewinding repeatedly, and the reaction efficiency is not raised by starting and stopping without changing frequency.

【技术实现步骤摘要】
一种循环卷绕式原子层沉积设备
本专利技术属于原子层沉积领域，更具体地，涉及一种循环卷绕式原子层沉积设备，用于在柔性基底表面进行快速高效的原子层沉积(ALD)反应。
技术介绍
原子层沉积(ALD)是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基底上化学吸附并反应而形成薄膜的一种方法。由于反应的自限制性，每一循环在基底的任何地方都沉积相同数量的材料且与前驱物数的多少无关。因此，ALD方法有很好的台阶覆盖性和大面积厚度均匀性。因此，薄膜的厚度仅取决于沉积的循环次数。现有的原子层沉积设备大多在真空条件下反应，需要将反应物顺次通入反应器进行交替吸附反应，抽走后再通入另一种反应物，沉积速率低，很难满足快速、大规模的工业生产要求。在中国技术专利说明书CN203096169U中公开了一种卷对卷式原子层沉积设备，能够在大气压下进行原子层沉积，并且能够连续生产。由反应腔体和至少两个卷筒装置组成，动力装置向卷筒输出动力用于传动带状的待沉积样品。在该原子层沉积装置中，使用了卷对卷式的反应方式，由于每次经过反应腔体所进行的反应次数有限，在一次收放卷过程中只能实现几次的ALD循环。而较少的循环次数往往不能满足实际需求，因此该设备需要往复进行收放卷的过程，动力装置将使卷筒频繁进行加减速，这样既会导致反应效率降低，也容易产生张力波动的情况。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术旨在提供一种反应效率高的原子层沉积设备。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种循环卷绕式原子层沉积设备，包括：沿待沉积样品的闭环运行路径布置的反应装置、动力装置、导向装置、纠偏装置；反应装置包括分布在待沉积样品上下两侧的加热板和反应喷头，用于先在两侧加热板之间对待沉积样品加热，再在反应喷头处进行原子层沉积反应；动力装置包括伺服电机和驱动辊筒，伺服电机的输出轴连接驱动辊筒的驱动轴，驱动辊筒用于紧贴待沉积样品从而带动待沉积样品运动；导向装置包括若干个无动力辊筒，用于对待沉积样品的运动进行导向；驱动辊筒与无动力辊筒共同构成待沉积样品的闭环运行路径，用于使待沉积样品循环运动；纠偏装置位于两个相邻的无动力辊筒之间，且纠偏装置与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧，用于防止待沉积样品在循环运动过程中出现偏移。进一步地，还包括张力装置，张力装置包括张力传感器、控制器、张力调节机构；张力传感器位于两个相邻的无动力辊筒之间，用于检测待沉积样品的张力并将张力数据传送给控制器；张力调节机构包括直线导轨、气缸和张紧辊筒，张紧辊筒位于两个相邻的无动力辊筒之间，且张紧辊筒与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧；张紧辊筒安装于直线导轨上，用于在气缸推动下沿直线导轨前后移动；控制器用于根据接收到的张力数据与预设的张力值进行比较，从而控制气缸带动张紧滚筒运动，以将待沉积样品的张力稳定控制在预设值附近。进一步地，张力调节机构还包括底座，底座安装于直线导轨上，张紧滚筒安装在底座上，气缸的驱动杆与底座连接，以带动底座沿直线导轨滑动，从而带动张紧滚筒改变位置，调节待沉积样品的张力。进一步地，张力传感器为悬臂式张力传感器，且与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧。进一步地，驱动辊筒表面材料为聚氨酯。进一步地，反应喷头包括：若干个进气口、位于反应喷头底部的九个出气口，以及设置在每两个相邻的出气口之间的排气口；进气口连接出气口；九个出气口依次分别向待沉积样品表面提供氮气、TMA、氮气、水蒸汽、氮气、TMA、氮气、水蒸汽和氮气；其中，TMA和水蒸汽是反应气体，氮气用于使反应气体与反应气体之间、反应气体与空气之间相互隔离，同时带走反应的中间产物。进一步地，反应装置包括两个反应喷头，分别位于待沉积样品两侧。进一步地，出气口是宽缝，排气口是窄缝，排气口贯通反应喷头。进一步地，反应装置包括两个反应喷头，分别位于待沉积样品两侧。总体而言，本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：1、驱动辊筒与无动力辊筒共同构成待沉积样品的闭环运行路径，使待沉积样品能够循环运动，能够连续反应，不需要反复收放卷，不用频换启动与停止，提高反应效率；2、本设备结构简单，便于使用和维护；3、反应喷头位于待沉积样品的两侧，可以同时对样品的两侧进行薄膜的生长，进一步提高了生产效率；4、张力的大小能通过悬臂式张力传感器实时检出，控制器将检测结果与正常张力大小进行比较，进而控制气缸的运动，从而将张力大小稳定在正常范围内。附图说明图1是本专利技术第一实施例的立体示意图；图2是图1的主视图；图3是图1中反应喷头的立体示意图；图4是图3的仰视视角；图5是图3的主视图；图6是图5的A-A视角剖视图；图7是图5的B-B视角剖视图；。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：加热板1反应喷头2进气口21出气口22排气口23伺服电机3驱动辊筒4无动力辊筒5纠偏装置6张力传感器7张力调节机构8直线导轨81气缸82张紧辊筒83底座84具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。请参照图1、2，为本专利技术的第一实施例，包括：沿待沉积样品的闭环运行路径布置的反应装置、动力装置、导向装置、纠偏装置6。反应装置包括分布在待沉积样品上下两侧的加热板1和反应喷头2，用于先在两侧加热板1之间对待沉积样品加热，再在反应喷头2处进行原子层沉积反应。动力装置包括伺服电机3和驱动辊筒4，伺服电机3的输出轴连接驱动辊筒4的驱动轴，驱动辊筒4用于紧贴待沉积样品从而带动待沉积样品运动。导向装置包括若干个无动力辊筒5，用于对待沉积样品的运动进行导向；驱动辊筒4与无动力辊筒5共同构成待沉积样品的闭环运行路径，用于使待沉积样品循环运动。纠偏装置6位于两个相邻的无动力辊筒5之间，且纠偏装置6与两个相邻的无动力辊筒5分别位于待沉积样品两侧，用于防止待沉积样品在循环运动过程中出现偏移。由于待沉积样品在反应喷头2之间的距离对沉积效果有较大的影响，经专利技术人研究发现，样品的振动是导致与反应喷头2距离变化的直接原因，而样品的张力波动正是导致振动的主要原因。因此，在本实施例中，还设计了张力装置来检测并控制张力的波动。张力装置包括张力传感器7、控制器、张力调节机构8；张力传感器7位于两个相邻的无动力辊筒5之间，用于检测待沉积样品的张力并将张力数据传送给控制器；张力调节机构8包括直线导轨81、气缸82、底座84和张紧辊筒83，张紧辊筒83位于两个相邻的无动力辊筒5之间，且张紧辊筒83与两个相邻的无动力辊筒5分别位于待沉积样品两侧；底座84安装于直线导轨81上，张紧滚筒安装在底座84上，气缸82的驱动杆与底座84连接，以带动底座84沿直线导轨81滑动，从而带动张紧滚筒改变位置，调节待沉积样品的张力；控制器用于根据接收到的张力数据与预设的张力值进行比较，从而控制气缸82带动张紧滚筒运动，以将待沉积样品的张力稳定控制在预设值附近。本实施中，张力传感器7为悬臂式张力传感器7，且与两个相邻的无动力辊筒5分别位于待沉积样品两侧。驱动辊筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环卷绕式原子层沉积设备，其特征在于，包括：沿待沉积样品的闭环运行路径布置的反应装置、动力装置、导向装置、纠偏装置；反应装置包括分布在待沉积样品上下两侧的加热板和反应喷头，用于先在两侧加热板之间对待沉积样品加热，再在反应喷头处进行原子层沉积反应；动力装置包括伺服电机和驱动辊筒，伺服电机的输出轴连接驱动辊筒的驱动轴，驱动辊筒用于紧贴待沉积样品从而带动待沉积样品运动；导向装置包括若干个无动力辊筒，用于对待沉积样品的运动进行导向；驱动辊筒与无动力辊筒共同构成待沉积样品的闭环运行路径，用于使待沉积样品循环运动；纠偏装置位于两个相邻的无动力辊筒之间，且纠偏装置与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧，用于防止待沉积样品在循环运动过程中出现偏移。

【技术特征摘要】
1.一种循环卷绕式原子层沉积设备，其特征在于，包括：沿待沉积样品的闭环运行路径布置的反应装置、动力装置、导向装置、纠偏装置；反应装置包括分布在待沉积样品上下两侧的加热板和反应喷头，用于先在两侧加热板之间对待沉积样品加热，再在反应喷头处进行原子层沉积反应；动力装置包括伺服电机和驱动辊筒，伺服电机的输出轴连接驱动辊筒的驱动轴，驱动辊筒用于紧贴待沉积样品从而带动待沉积样品运动；导向装置包括若干个无动力辊筒，用于对待沉积样品的运动进行导向；驱动辊筒与无动力辊筒共同构成待沉积样品的闭环运行路径，用于使待沉积样品循环运动；纠偏装置位于两个相邻的无动力辊筒之间，且纠偏装置与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧，用于防止待沉积样品在循环运动过程中出现偏移。2.如权利要求1所述的一种循环卷绕式原子层沉积设备，其特征在于，还包括张力装置，张力装置包括张力传感器、控制器、张力调节机构；张力传感器位于两个相邻的无动力辊筒之间，用于检测待沉积样品的张力并将张力数据传送给控制器；张力调节机构包括直线导轨、气缸和张紧辊筒，张紧辊筒位于两个相邻的无动力辊筒之间，且张紧辊筒与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧；张紧辊筒安装于直线导轨上，用于在气缸推动下沿直线导轨前后移动；控制器用于根据接收到的张力数据与预设的张力值进行比较，从而控制气缸带动张紧滚筒运动，以将待沉积样品的张力稳定控制在预设值附近。3.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蓉，但威，单斌，巴伟明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42