本发明专利技术公开一种雾化辅助CVD薄膜沉积装置，包括缓冲混合室、过渡腔和反应室，其中缓冲混合室顶部竖直设有多路气相物进管，该缓冲混合室外壁的左侧设有多路气溶胶进管；上升降板的上板面沿反应腔长度方向并排固定有一组上碘钨灯；上升降板和下升降板的左、右端分别通过一个高度调整组件与反应腔外表面相连，并可以在高度调整组件的作用下调整上、下升降板的高度。本案主要从前驱体混合方式和收集液体方面来保证前驱体的成分、含量，并通过保证气流场稳定和控制温度场这两个个方面来控制反应区的反应环境，上述4个方面的技术手段相互配合，共同实现高质量制备薄膜，且本装置特别适合于制造氧化物薄膜。
【技术实现步骤摘要】
一种雾化辅助CVD薄膜沉积装置
本专利技术属于薄膜制造领域，尤其涉及一种雾化辅助CVD薄膜沉积装置。
技术介绍
薄膜材料具有广泛的用途，现有的镀膜方法主要有化学气相沉积法(简称CVD)和物理气相沉积法(简称PVD)这两大类，且每一类镀膜方法又因为材料特征等因素而细分出很多小类的镀膜方法。目前，常规的CVD沉积法前驱体为全气相物，输入到反应装置的反应区受热或受到其他物理场的激发后发生化学反应，并沉积在衬底表面，且CVD方法适合制备高质量的薄膜，但是成本高，薄膜沉积速度慢，大部分CVD工艺需要在真空环境下进行。衬底有多种结构，比如平面衬底和非平面衬底，目前平面衬底常常直接放置在反应区的底平面上。另外，目前还有一种热解喷涂的方法用于在衬底上制备薄膜，这种方法一般先将前驱体物质配置为混合溶液，再置于雾化源中，雾化源雾化成气溶胶后再将液体气溶胶输入反应室后在反应区发生热解反应，进而在衬底表面镀膜。热解喷涂方法制备的薄膜质量一般，但成膜速度快、效率高、在常压下进行，成本低。现有技术的现状是：1、CVD采用的前驱体是气相，现在比较多的学术观点是认为CVD方法不能直接混入液体气溶胶形态前驱体，实际在用设备也鲜见有液相前驱体物质输入的情况。2、热解喷涂一般先将前驱体配置为溶液或混合溶液再置入雾化源，雾化源雾化成气溶胶后再将液体气溶胶输入反应室后在反应区发生热解反应，这样就无法保证前驱体各组分的浓度，也不能避免前驱体提前发生反应，从而无法保证前驱体溶液浓度与气溶胶液体颗粒的浓度一致，进而无法保证保证薄膜成分的工艺参数可信和可重复。3、薄膜的成膜质量主要与温度场、气流场和前驱体等因素有关，而现有技术中平面的衬底直接放置在反应区底平面上，我们发现反应区近衬底表面的气流场会因为衬底的厚度原因发生“畸变”现象，衬底的厚度越厚“畸变”现象越显著，从而导致气流场突变，这样也会严重地影响薄膜的成膜质量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种雾化辅助CVD薄膜沉积装置，欲结合CVD法和热解喷涂法的优点，并保证薄膜的成膜质量。本专利技术的技术方案如下：一种雾化辅助CVD薄膜沉积装置，其特征在于：包括缓冲混合室(1)、过渡腔(5)和反应室(8)，其中缓冲混合室(1)顶部竖直设有多路气相物进管(2)，该缓冲混合室外壁的左侧设有多路气溶胶进管(3)，每路气溶胶进管(3)与一个单独的雾化源相连，且气相物进管(2)和气溶胶进管(3)均与缓冲混合室(1)的内腔连通；所述缓冲混合室(1)内竖直固定有一块缓冲板(4)，缓冲板(4)上端与缓冲混合室(1)固定，该缓冲板下端悬空，且缓冲板(4)将气溶胶进管(3)和气相物进管(2)与缓冲混合室(1)右部的出口隔开；所述过渡腔(5)位于缓冲混合室(1)和反应室(8)之间，缓冲混合室(1)内混合后的前驱体通过该过渡腔后进入反应室(8)内；所述过渡腔(5)的内腔为矩形腔，该水平腔的高度为5-8mm，且过渡腔(5)中部的窗口处水平设有透明石英玻璃片(6)，该透明石英玻璃片用于观察和加载光照；所述过渡腔(5)内壁的底部设有两个液体收集凹槽(5d)，这两个液体收集凹槽分居在所述透明石英玻璃片(6)左、右侧；两个所述液体收集凹槽(5d)的结构及尺寸一致，该液体收集凹槽的宽度为0.1-0.3mm，深度为1-2mm，且液体收集凹槽(5d)的槽底与液体收集瓶(7)连通；所述反应室(8)的侧壁为双层中空结构，中间的空腔为水冷腔，且反应室(8)的外壁上接有与该水冷腔连通的进水管和出水管；所述反应室(8)顶部敞口，该敞口能够由密封盖(9)密封，而密封盖(9)上设有水冷却腔，且密封盖(9)上接有与该水冷却腔连通的进水管和出水管；所述反应室(8)内水平设有反应腔(10)，该反应腔左端的进口与所述过渡腔(5)出口端连通，反应腔(10)右端的出口装在所述反应室(8)侧壁上的安装孔中；所述反应腔(10)为矩形腔，该反应腔上壁与下壁之间的间距在5mm以内；所述反应腔(10)中部的上缺口处设有上升降板(11)，该反应腔中部的下缺口处对应上升降板(11)设有下升降板(12)；所述上升降板(11)的上板面沿反应腔(10)长度方向并排固定有一组上碘钨灯(13)，该上碘钨灯的长度方向朝所述反应室(8)的前、后侧壁，所述下升降板(12)下板面对应上碘钨灯(13)固定有一组下碘钨灯(14)；所述上升降板(11)和下升降板(12)的左、右端分别通过一个高度调整组件与反应腔(10)外表面相连，并可以在高度调整组件的作用下调整上、下升降板(11、12)的高度，从而调整上、下升降板(11、12)之间的间距；所述上、下升降板(11、12)之间的区域为反应区，而下升降板(12)的上板面配设有多组不同厚度的衬底模板(15)，该衬底模板上的安装孔用于放置相应厚度的衬底；所述过渡腔(5)上接有用于检测该过渡腔内气体压力的第一气体压力传感器(16)，尾气收集管(17)上接有第二气体压力传感器(18)和抽气泵(19)，该尾气收集管的进气端与所述反应腔(10)右端的出口连通；所述第二气体压力传感器(18)用于检测尾气收集管(17)内的气体压力，第一、二气体压力传感器(16、18)的检测数据反馈给所述抽气泵(19)的控制器，该控制器控制抽气泵(19)的抽气速度。在上述结构中，本案在传统CVD工艺的基础上，引入气溶胶前驱体，并利用雾化的气溶胶前驱体辅助成膜，这一技术未见有技术文献公开，也证实了CVD方法不能混入液体气溶胶前驱体这一学术观点的错误，从而有效地结合了传统CVD和热解喷涂的优势，实现了常压、近低压下高速度和高质量成膜，并大幅降低了成本。并且，缓冲混合室(1)上设置了多路气相物进管(2)和气溶胶进管(3)，每路气溶胶进管(3)与一个单独的雾化源相连，这样就实现气溶胶的先输入后混合，与热解喷涂常用的先混合后输入具有实质性区别，从而避免前驱体提前发生反应，也能保证薄膜的成分及含量，进而保证薄膜的成膜质量。同时，多路气相物进管(2)和气溶胶进管(3)，能够实现不同组分的前驱体输入，从而为制备多组分、多层和多成分缓变膜提供技术可能性。另外，制备薄膜时还可以向气相物进管(2)中输入多种工艺辅助气体，该工艺辅助气体有反应气体、掺杂气体和稀释气体，从而调整薄膜制备的气体氛围。气相物前驱体和气溶胶前驱体进入缓冲混合室(1)后被缓冲板(4)挡住，然后在缓冲板(4)左侧缓冲和充分混合，前驱体充分混合后从缓冲板(4)下端的悬空端通过后输入到过渡腔(5)中。过渡腔(5)的内腔为矩形腔，该水平腔的高度为5-8mm，这一结构设计便于使前驱体的气流场稳定，以利于保证成膜质量。在过渡腔(5)中具有两个液体收集凹槽(5d)，这两个液体收集凹槽(5d)能有效收集液体，避免液体移动到反应腔内，经过试验表明液体对薄膜的成膜质量影响非常大，这样就能很好地保证成膜质量。另外，透明石英玻璃片(6)既便于观察，又便于加载光照，光照能对前驱体进行激活，提高前驱体的活性，便于后续薄膜高质量地成膜。所述反应室(8)采用水冷方式进行冷却，从而使反应室(8)内部温度场不受外部环境温度的影响，有利于根据需要调整反应室(8)内的温度场。密封盖(9)可以拆卸，以便取、放衬底。所述密封盖(9)上设有辅助接口(9a)，该辅助接口与所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种雾化辅助CVD薄膜沉积装置，其特征在于：包括缓冲混合室(1)、过渡腔(5)和反应室(8)，其中缓冲混合室(1)顶部竖直设有多路气相物进管(2)，该缓冲混合室外壁的左侧设有多路气溶胶进管(3)，每路气溶胶进管(3)与一个单独的雾化源相连，且气相物进管(2)和气溶胶进管(3)均与缓冲混合室(1)的内腔连通；所述缓冲混合室(1)内竖直固定有一块缓冲板(4)，缓冲板(4)上端与缓冲混合室(1)固定，该缓冲板下端悬空，且缓冲板(4)将气溶胶进管(3)和气相物进管(2)与缓冲混合室(1)右部的出口隔开；所述过渡腔(5)位于缓冲混合室(1)和反应室(8)之间，缓冲混合室(1)内混合后的前驱体通过该过渡腔后进入反应室(8)内；所述过渡腔(5)的内腔为矩形腔，该水平腔的高度为5‑8mm，且过渡腔(5)中部的窗口处水平设有透明石英玻璃片(6)，该透明石英玻璃片用于观察和加载光照；所述过渡腔(5)内壁的底部设有两个液体收集凹槽(5d)，这两个液体收集凹槽分居在所述透明石英玻璃片(6)左、右侧；两个所述液体收集凹槽(5d)的结构及尺寸一致，该液体收集凹槽的宽度为0.1‑0.3mm，深度为1‑2mm，且液体收集凹槽(5d)的槽底与液体收集瓶(7)连通；所述反应室(8)的侧壁为双层中空结构，中间的空腔为水冷腔，且反应室(8)的外壁上接有与该水冷腔连通的进水管和出水管；所述反应室(8)顶部敞口，该敞口能够由密封盖(9)密封，而密封盖(9)上设有水冷却腔，且密封盖(9)上接有与该水冷却腔连通的进水管和出水管；所述反应室(8)内水平设有反应腔(10)，该反应腔左端的进口与所述过渡腔(5)出口端连通，反应腔(10)右端的出口装在所述反应室(8)侧壁上的安装孔中；所述反应腔(10)为矩形腔，该反应腔上壁与下壁之间的间距在5mm以内；所述反应腔(10)中部的上缺口处设有上升降板(11)，该反应腔中部的下缺口处对应上升降板(11)设有下升降板(12)；所述上升降板(11)的上板面沿反应腔(10)长度方向并排固定有一组上碘钨灯(13)，该上碘钨灯的长度方向朝所述反应室(8)的前、后侧壁，所述下升降板(12)下板面对应上碘钨灯(13)固定有一组下碘钨灯(14)；所述上升降板(11)和下升降板(12)的左、右端分别通过一个高度调整组件与反应腔(10)外表面相连，并可以在高度调整组件的作用下调整上、下升降板(11、12)的高度，从而调整上、下升降板(11、12)之间的间距；所述上、下升降板(11、12)之间的区域为反应区，而下升降板(12)的上板面配设有多组不同厚度的衬底模板(15)，该衬底模板上的安装孔用于放置相应厚度的衬底；所述过渡腔(5)上接有用于检测该过渡腔内气体压力的第一气体压力传感器(16)，尾气收集管(17)上接有第二气体压力传感器(18)和抽气泵(19)，该尾气收集管的进气端与所述反应腔(10)右端的出口连通；所述第二气体压力传感器(18)用于检测尾气收集管(17)内的气体压力，第一、二气体压力传感器(16、18)的检测数据反馈给所述抽气泵(19)的控制器，该控制器控制抽气泵(19)的抽气速度。...
【技术特征摘要】
1.一种雾化辅助CVD薄膜沉积装置，其特征在于：包括缓冲混合室(1)、过渡腔(5)和反应室(8)，其中缓冲混合室(1)顶部竖直设有多路气相物进管(2)，该缓冲混合室外壁的左侧设有多路气溶胶进管(3)，每路气溶胶进管(3)与一个单独的雾化源相连，且气相物进管(2)和气溶胶进管(3)均与缓冲混合室(1)的内腔连通；所述缓冲混合室(1)内竖直固定有一块缓冲板(4)，缓冲板(4)上端与缓冲混合室(1)固定，该缓冲板下端悬空，且缓冲板(4)将气溶胶进管(3)和气相物进管(2)与缓冲混合室(1)右部的出口隔开；所述过渡腔(5)位于缓冲混合室(1)和反应室(8)之间，缓冲混合室(1)内混合后的前驱体通过该过渡腔后进入反应室(8)内；所述过渡腔(5)的内腔为矩形腔，该水平腔的高度为5-8mm，且过渡腔(5)中部的窗口处水平设有透明石英玻璃片(6)，该透明石英玻璃片用于观察和加载光照；所述过渡腔(5)内壁的底部设有两个液体收集凹槽(5d)，这两个液体收集凹槽分居在所述透明石英玻璃片(6)左、右侧；两个所述液体收集凹槽(5d)的结构及尺寸一致，该液体收集凹槽的宽度为0.1-0.3mm，深度为1-2mm，且液体收集凹槽(5d)的槽底与液体收集瓶(7)连通；所述反应室(8)的侧壁为双层中空结构，中间的空腔为水冷腔，且反应室(8)的外壁上接有与该水冷腔连通的进水管和出水管；所述反应室(8)顶部敞口，该敞口能够由密封盖(9)密封，而密封盖(9)上设有水冷却腔，且密封盖(9)上接有与该水冷却腔连通的进水管和出水管；所述反应室(8)内水平设有反应腔(10)，该反应腔左端的进口与所述过渡腔(5)出口端连通，反应腔(10)右端的出口装在所述反应室(8)侧壁上的安装孔中；所述反应腔(10)为矩形腔，该反应腔上壁与下壁之间的间距在5mm以内；所述反应腔(10)中部的上缺口处设有上升降板(11)，该反应腔中部的下缺口处对应上升降板(11)设有下升降板(12)；所述上升降板(11)的上板面沿反应腔(10)长度方向并排固定有一组上碘钨灯(13)，该上碘钨灯的长度方向朝所述反应室(8)的前、后侧壁，所述下升降板(12)下板面对应上碘钨灯(13)固定有一组下碘钨灯(14)；所述上升降板(11)和下升降板(12)的左、右端分别通过一个高度调整组件与反应腔(10)外表面相连，并可以在高度调整组件的作用下调整上、下升降板(11、12)的高度，从而调整上、...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯倩，龚恒翔，郝跃，张进成，廖飞，杨专青，马五吉，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。