卷对卷式原子层沉积设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种卷对卷式原子层沉积设备，包括：用于传动带状的待沉积样品的至少两个卷筒装置；用于向所述卷筒装置输出动力的动力装置，所述动力装置与所述卷筒装置联接；反应腔体，所述反应腔体的内部具有多个气道、以及与所述气道的方向相交的用于所述待沉积样品穿过的通道，所述反应腔体上具有与多个所述气道相对应的多个进气口以及出气口。本实用新型专利技术的卷对卷式原子层沉积设备，能够在大气压下甚至大气环境中进行原子层沉积，并且能够连续生产，满足了大规模工业化生产的要求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种原子层沉积设备，尤其涉及一种卷对卷式原子层沉积设备。
技术介绍
单原子层沉积(ALD, Atomic Layer Deposition),又称为原子层沉积或原子层外延(Atomic Layer Epitaxy),最初是由芬兰科学家提出的并用于多晶突光材料ZnS:Mn以及非晶Al2O3绝缘膜的研制，这些材料均可用于平板显示器。由于这一工艺涉及复杂的表面化学过程和低沉积速度，直至上世纪80年代中后期该技术并没有取得实质性的突破。直至20世纪90年代中期，人们对这一技术的兴趣在不断加强，这主要是由于微电子和深亚微米芯片技术的发展要求器件和材料的尺寸不断降低，而器件中的高宽比不断增加，所使用的材料厚度降低至几个纳米数量级。因此，原子层沉积技术的优势就体现出来，如单原子层逐次沉积，沉积层极均匀的厚度和优异的一致性等优异性能显著，相对来说，沉积速度慢的问题就不重要了。但是，现有的原子层沉积设备都还是在真空条件下反应，将反应物顺次通入反应器进行交替吸附反应。这个过程由于需要顺次通入反应物，而且为了排除反应物之间直接的化学气相反应，需要等待很长的时间从而将前一种反应物全部抽走，沉积速率很低，很难满足微电子以外的大规模工业化生产的要求。传统的原子层沉积设备由于在真空环境反应，对于连续的卷筒装置系统在真空中的运转设计十分复杂、成本也很高。而且，由于是真空环境，每次装卸样品都涉及充气和抽真空的过程，费时费力 。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种卷对卷式原子层沉积设备，能够在大气压下甚至大气环境中进行原子层沉积，并且能够连续生产，满足了大规模工业化生产的要求。为达到上述目的，本技术提供一种卷对卷式原子层沉积设备，包括:用于传动带状的待沉积样品的至少两个卷筒装置；用于向所述卷筒装置输出动力的动力装置，所述动力装置与所述卷筒装置联接；反应腔体，所述反应腔体的内部具有多个气道、以及与所述气道的方向相交的用于所述待沉积样品穿过的通道，所述反应腔体上具有与多个所述气道相对应的多个进气口以及出气口。优选地，所述反应腔体可以为多个。优选地，多个所述反应腔体可以以独立分布的方式间隔设置。优选地，该设备还可以包括用于加热所述待沉积样品的加热装置。优选地，该设备还可以包括用于去除反应生成的副产物的抽气装置、以及用于回收剩余反应物的回收装置。本技术还提供了一种卷对卷式原子层沉积设备，该设备包括反应腔体，所述反应腔体的内部设置有用于传动带状的待沉积样品的至少两个卷筒装置、以及与所述卷筒装置联接的用于向所述卷筒装置输出动力的动力装置，所述反应腔体的内部还设置有多个气道、以及与所述气道的方向相交的用于所述待沉积样品穿过的通道，所述反应腔体上具有与多个所述气道相对应的多个进气口以及出气口。优选地，该设备还可以包括用于加热所述待沉积样品的加热装置。优选地，该设备还可以包括用于去除反应生成的副产物的抽气装置、以及用于回收剩余反应物的回收装置。优选地，该设备还可以包括设置于提供空气的气道前的用于过滤空气的过滤装置。与现有技术相比，本技术的卷对卷式原子层沉积设备，其设备结构简单，便于使用和维护；其次，在使用时，并不涉及真空系统，制造成本低；并且，能够连续生产，生产速率高；最后，反应源可以回收利用，提高反应物的利用率，尾气更洁净，减少了污染。附图说明图1为本技术的卷对卷式原子层沉积设备的实施例一的示意图；图2为本技术的卷对卷式原子层沉积设备的实施例二的示意图；图3为本技术的卷对卷式原子层沉积设备的实施例三的示意图。附图标记说明10卷筒装置20反应腔体21气道22通道23进气口24出气口30待沉积样品 40抽气装置41回收装置 50过滤装置A反应物B反应物C惰性气体 D空气具体实施方式有关本技术
技术实现思路
及详细说明，现配合附图说明如下:本技术公开了一种卷对卷式原子层沉积设备，包括:至少两个卷筒装置，所述卷筒装置用于传动带状的待沉积样品；动力装置，与所述卷筒装置联接，用于向所述卷筒装置输出动力；反应腔体，所述反应腔体的内部具有多个气道、以及与所述气道的方向相交的用于所述待沉积样品穿过的通道，所述反应腔体上具有与多个所述气道相对应的多个进气口及出气口。其中，带状的待沉积样品在其中一个卷筒装置上卷好，并将尾端卷至另一卷筒装置上，则，动力装置驱动后者旋转，则带状的待沉积样品从前一个卷筒装置向另一卷筒装置移动，直至完全卷在另一卷筒装置上。其中，所述反应腔体可以为多个。用于沉积不同的氧化物沉积层即氧化物薄膜，或者，多次沉积氧化物薄膜，以提高沉积效率。进一步地，多个所述反应腔体可以独立分布的方式间隔设置。此时，多个独立的反应腔体可以沉积不同的反应物，可以通过设置反应腔体的不同数量，而获得反应物的不同沉积厚度。每个独立反应腔体在沉积一种反应物的时候，其包括3个进气口，3个进气口分别向反应腔体提供压力大于等于大气压的惰性气体、反应物(如反应物A)以及惰性气体；SP，该卷对卷式原子层沉积设备在使用时，反应腔体内以及反应腔体外(通道的两端部外侧与外界大气环境连通)共包括有:空气、惰性气体、反应物A、惰性气体及空气。具体地，空气主要是利用其包含的水H2O,在待沉积样品的表面形成水分子层，用于在沉积反应时提供氧原子；惰性气体的压力大于等于大气压可以防止大气流入反应腔体，惰性气体用于去除多余的水等不需要的残余气体；反应物A用于与水进行反应生成氧化物薄膜，并且再吸附一层反应物分子层，用于下一次与水进行反应；之后的惰性气体用于去除多余的反应物等不需要的残余气体；最后，空气中的水与反应物A继续反应，生成另一层氧化物薄膜。此时，出气口的数量为I个，用于反应物A的回收。换言之，每个独立反应腔体发生的反应过程包括以下五个步骤:1)带状的待沉积样品随着卷筒装置的转动朝前运动，在进入通道前，先吸附大气中的水分子，进而在待沉积样品的表面形成一层水分子层；2)进入通道后，先经过输送惰性气体的进气口，惰性气体会将待沉积样品表面多余的水分等不需要的残余气体吹走；3)而后经过输送反应物A的进气口，反应物A与待沉积样品表面的水分子反应，生成一层氧化物薄膜并吸附一层反应物A分子层；4)最后经过输送惰性气体的进气口，惰性气体会将待沉积样品表面多余的反应物等不需要的残余气体吹走；5)离开通道后，待沉积样品进入大气环境，其表面的反应物A与空气中的水分子反应，生成另一层氧化物薄膜。在上述反应过程中，待沉积样品在每次通过反应腔体后会发生两次原子层沉积反应，生成两层氧化物薄膜。也就是说当带状的待沉积样品从一个卷筒装置完全卷到另一个卷筒装置上时，整个带状的待沉积样品的表面都生成两层的氧化物薄膜。如果需要沉积更厚的薄膜，只要将带状的待沉积样品从后一卷筒装置再卷回原来的卷筒装置，这样来回运转就可以制备更厚的薄膜。 此外，每个独立反应腔体在沉积两种反应物的时候，其包括7个进气口，分别向反应腔体提供惰性气体、反应物A、惰性气体、空气(主要是水)、惰性气体、另一反应物(如反应物B)以及惰性气体。其功能以及反应过程可以据上述描述获知，在此不再赘述。综上可知，惰性气体、反应物A以及惰性气体是作为沉积一种反应物的最小单位，当沉积多种反应物时，需要在前述最小单位之间加设空气。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卷对卷式原子层沉积设备，其特征在于，包括：用于传动带状的待沉积样品的至少两个卷筒装置；用于向所述卷筒装置输出动力的动力装置，所述动力装置与所述卷筒装置联接；反应腔体，所述反应腔体的内部具有多个气道、以及与所述气道的方向相交的用于所述待沉积样品穿过的通道，所述反应腔体上具有与多个所述气道相对应的多个进气口以及出气口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王东君，
申请(专利权)人：王东君，
类型：实用新型
国别省市：