一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置，包括反应腔体、气路系统、控制系统、真空系统和尾气处理系统；反应腔体内部设置射频电极；射频电极下方设置气体混匀器，反应腔体的顶盖下方固定两个滚轴，两个滚轴之间卷绕有柔性衬底，两个滚轴之间设置有筒状的气体挡板，衬底穿过气体挡板；气体混匀器连接气路系统，反应腔体上开设气体出口一连接真空系统；气路系统包括六甲基硅氧烷储罐、氮气储罐、氧气储罐、和四氟化碳储罐，每个储罐分别通过分支管路连接反应腔体前端的主管路，主管路连接气体混匀器；本实用新型专利技术所公开的装置在室温下使用滚轴方式生长大面积柔性类氧化硅薄膜，生长速率快，尾气无污染，可作为很好的柔性绝缘介质材料。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置
本技术涉及一种薄膜生长装置，特别涉及一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置。
技术介绍
大面积柔性电子产品的制备需要大面积的柔性薄膜封装材料用以保护电子产品中材料和器件的正常工作。目前用于生长大面积薄膜材料的滚轴式离子增强型化学气相沉积设备使用硅烷、氨气、氢气等生长二氧化硅或氮化硅，在较低温度下(300℃以下)生长的质量达不到柔性封装的要求，而在300℃以上，很少有柔性基底材料能够耐受，而且较高的温度会对柔性电子产品中的材料器件造成致命的损伤。另外，生长气体和尾气排放气体都有高危险性。滚轴式的原子层沉积设备可以在较低温度下生长致密的保护层材料三氧化二铝，但是生长速度慢，而且三氧化二铝由于其缺乏机械柔性，因此在产品弯曲过程中很容易产生微裂纹。电子器件想要做到柔性，需要柔性金属导电材料、柔性半导体材料和柔性绝缘介质材料。目前，柔性金属材料有金、银、铝等，柔性半导体材料有部分有机半导体，但是柔性绝缘介质材料并没有很好的选择，尤其是室温下能制备的柔性绝缘介质材料。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置，选用无毒的、低成本的六甲基硅氧烷、氮气和氧气在室温下使用滚轴方式生长大面积柔性类氧化硅薄膜，生长速率快，尾气无污染，可作为很好的柔性绝缘介质材料。为达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置，包括反应腔体和与反应腔体连接的气路系统、控制系统、真空系统和尾气处理系统；所述反应腔体内部悬空水平设置射频电极，所述射频电极连接射频电源的正极，所述反应腔体连接射频电源的负极；所述射频电极下方设置气体混匀器，所述反应腔体的顶盖下方固定两个水平放置的滚轴，两个滚轴之间卷绕有用于沉积薄膜的柔性衬底，所述衬底正面朝向射频电极；两个滚轴之间设置有筒状的气体挡板，所述气体挡板两侧开设缝隙，所述衬底穿过气体挡板上的缝隙；所述气体混匀器通过反应腔体上的气体入口连接气路系统，所述反应腔体上开设气体出口一连接真空系统；所述气路系统包括六甲基硅氧烷储罐、氮气储罐、氧气储罐、和四氟化碳储罐，每个储罐分别通过分支管路连接反应腔体前端的主管路，所述主管路连接气体混匀器；所述真空系统末端连接尾气处理系统。上述方案中，所述气体混匀器、射频电极和气体挡板均安装于支架上，所述支架底部固定于反应腔体底部。上述方案中，所述六甲基硅氧烷储罐连接的分支管路和氮气储罐连接的分支管路之间设置旁路，所述旁路上设置旁路控制开关。上述方案中，每个所述分支管路上均分别设置气体流量计和气体流量开关。上述方案中，所述控制系统分别控制卷轴、射频电源、真空系统、气体流量计、气体流量开关和旁路控制开关。上述方案中，所述尾气处理系统包括水池，所述水池前端通过管路连接真空系统，所述水池末端连接实验室的尾气排放管道。上述方案中，所述反应腔体的顶盖上设置温度传感器，所述温度传感器连接控制系统。上述方案中，所述反应腔体的顶盖上设置一圈用于固定密封圈的沟槽。上述方案中，所述反应腔体侧壁开设气体出口二，所述气体出口二上设置阀门。上述方案中，所述真空系统包括机械泵、分子泵和真空度控制装置，真空度控制装置位于机械泵和反应腔体之间。通过上述技术方案，本技术提供的柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置具有如下有益效果：1、本装置在室温下生长大面积柔性类氧化硅薄膜，对反应器件和基底的耐高温要求低，选择性多；2、本装置采用滚轴的方式生长大面积柔性类氧化硅薄膜，一个滚轴用于释放衬底，另一个滚轴用于收卷沉积薄膜后的衬底，可以连续生长大面积的薄膜；3、本装置选择了无毒、无危险性的气源六甲基硅氧烷、氮气和氧气，通过分支管路经过主管路混匀后进入反应腔体内，反应后经过尾气处理系统处理后，对环境无危害。4、通过本装置的射频电极将气体激发成等离子体状态，然后发生化学沉积反应得到薄膜，生长速率快；5、通过本装置制备的薄膜其致密度类似于热氧化的二氧化硅，由于生长过程中六甲基硅氧烷被氧气氧化后绝大多数剩余的是硅和氧，有很少的氮、碳和氢，少量的碳和氢使这种薄膜具有很好的机械柔性；6、通过本装置制备的薄膜可用作很好的柔性薄膜封装材料，其台阶覆盖性好；7、本装置设置有气体挡板，可以防止气体在滚轴上沉积。附图说明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。图1为本技术实施例所公开的一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置整体结构示意图；图2为本专利技术实施例所公开的反应腔体内部结构示意图；图3为本专利技术实施例所公开的反应腔体顶盖结构示意图；图4a为本专利技术实施例所公开的反应腔体内气体挡板俯视图；图4b为图4a的A-A截面示意图；图5为本专利技术实施例所公开的射频电极结构示意图；图6为本专利技术实施例所公开的气体混匀器结构示意图。图中，1、反应腔体；2、射频电极；3、气体混匀器；4、顶盖；5、衬底；6、气体入口；7、气体出口一；8、气体出口二；9、温度传感器；10、沟槽；11、六甲基硅氧烷储罐；12、氮气储罐；13、氧气储罐；14、四氟化碳储罐；15、分支管路；16、主管路；17、出气孔；18、旁路；19、旁路控制开关；20、气体流量计；21、气体流量开关；22、机械泵；23、分子泵；24、真空度控制装置；25、水池；26、滚轴；27、支架；28、气体挡板；29、缝隙。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术提供了一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置，如图1所示，包括反应腔体1和与反应腔体1连接的气路系统、控制系统、真空系统和尾气处理系统。如图2所示，反应腔体1内部悬空水平设置射频电极2，射频电极2连接射频电源的正极，反应腔体1连接射频电源的负极；射频电极2下方设置气体混匀器3，反应腔体1的顶盖下方固定两个水平放置的滚轴26，两个滚轴26之间卷绕有用于沉积薄膜的柔性衬底5，衬底5正面朝向图5所示的射频电极2；两个滚轴26之间设置有筒状的气体挡板28，如图4a和图4b所示，气体挡板28两侧开设缝隙29，衬底5穿过气体挡板上的缝隙29。气体挡板28的设置可以防止气体在滚轴26上沉积。两个滚轴26可通过连接杆固定于反应腔体1的侧壁或顶盖4上，两个滚轴26分别连接动力机构，由控制系统控制转动，转动时保持衬底有一定的张力，避免触碰到气体挡板28。气体混匀器3、射频电极2和气体挡板28均安装于支架27上，支架27底部固定于反应腔体1底部。气体混匀器3通过反应腔体1上的气体入口6连接气路系统，反应腔体1底部开设气体出口一7连接真空系统。反应腔体1侧壁开设气体出口二8，气体出口二8上设置阀门，气体出口二8用来排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置，其特征在于，包括反应腔体和与反应腔体连接的气路系统、控制系统、真空系统和尾气处理系统；/n所述反应腔体内部悬空水平设置射频电极，所述射频电极连接射频电源的正极，所述反应腔体连接射频电源的负极；所述射频电极下方设置气体混匀器，所述反应腔体的顶盖下方固定两个水平放置的滚轴，两个滚轴之间卷绕有用于沉积薄膜的柔性衬底，所述衬底正面朝向射频电极；两个滚轴之间设置有筒状的气体挡板，所述气体挡板两侧开设缝隙，所述衬底穿过气体挡板上的缝隙；/n所述气体混匀器通过反应腔体上的气体入口连接气路系统，所述反应腔体上开设气体出口一连接真空系统；/n所述气路系统包括六甲基硅氧烷储罐、氮气储罐、氧气储罐、和四氟化碳储罐，每个储罐分别通过分支管路连接反应腔体前端的主管路，所述主管路连接气体混匀器；/n所述真空系统末端连接尾气处理系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置，其特征在于，包括反应腔体和与反应腔体连接的气路系统、控制系统、真空系统和尾气处理系统；
所述反应腔体内部悬空水平设置射频电极，所述射频电极连接射频电源的正极，所述反应腔体连接射频电源的负极；所述射频电极下方设置气体混匀器，所述反应腔体的顶盖下方固定两个水平放置的滚轴，两个滚轴之间卷绕有用于沉积薄膜的柔性衬底，所述衬底正面朝向射频电极；两个滚轴之间设置有筒状的气体挡板，所述气体挡板两侧开设缝隙，所述衬底穿过气体挡板上的缝隙；
所述气体混匀器通过反应腔体上的气体入口连接气路系统，所述反应腔体上开设气体出口一连接真空系统；
所述气路系统包括六甲基硅氧烷储罐、氮气储罐、氧气储罐、和四氟化碳储罐，每个储罐分别通过分支管路连接反应腔体前端的主管路，所述主管路连接气体混匀器；
所述真空系统末端连接尾气处理系统。


2.根据权利要求1所述的一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置，其特征在于，所述气体混匀器、射频电极和气体挡板均安装于支架上，所述支架底部固定于反应腔体底部。


3.根据权利要求1所述的一种柔性类氧化硅薄膜大面积生长装置，其特征在于，所述六甲基硅氧烷储罐连接的分支管路和氮气储罐连接的分支管路之间设置旁路，所述旁路上设置旁路控制开关。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，韩琳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37