[发明专利]一种适用于局部生长薄膜和涂层的装置及其应用

说明书

本发明创造涉及一种适用于局部生长薄膜和涂层的装置及其应用。采用本装置，激光源将光束直接照射到基体表面待生长薄膜和/或涂层的区域上，将待生长薄膜和/或涂层的区域的表面加热到设定温度；控制装置控制气体喷出装置的气体出口与待生长薄膜和/或涂层的区域的表面相对应；将气体反应物从气体储藏罐输出，经气体管线到达气体喷出装置，并从气体出口喷射到基体表面，气体反应物在加热的基体表面发生化学反应，生成的固体产物沉积于基体表面形成薄膜和/或涂层。本发明创造可以实现在基体的局部区域生长薄膜和涂层，大大节约了原料，保护了环境。

技术领域

本发明创造涉及一种应用化学气相沉积技术将金属、非金属或半导体材料直接打印在基体表面上的装置及方法。

背景技术

利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)(CVD)方法在基体表面上生长金属、非金属及半导体薄膜或者涂层的方法，已经众所周知。在传统的化学气相沉积(CVD)过程中，化学反应物在被加热的基体的整体表面上发生化学反应，化学反应后将反应产物沉积在加热的整体表面上。这样，如果整个表面不需要被化学产物覆盖，那么就需要复杂的模版或者光刻胶(photoresist)工序来完成表面涂层工作，操作复杂。而且，由于不需要覆盖的地方在喷涂过程中同样被覆盖，增加了化学气相沉积中化学反应气体的需求量，浪费原料。同时，由此产生的化学副产物也增多，对环境造成污染。

发明内容

本发明创造提出了一种改进了的如何将金属，非金属及半导体材料在基体表面上局部生长薄膜和涂层的装置和方法。

本发明创造采用的技术方案是：一种适用于局部生长薄膜和涂层的装置：

设有提供真空空间的真空容器。

设有安装在真空容器内，用于放置基体的支架。

设有安装在真空容器内，用于向基体表面局部生长薄膜或涂层的区域提供热源的激光源。

设有安装在真空容器内，用于向基体表面局部生长薄膜或涂层的区域喷吹气体反应物的气体喷出装置。

设有一个或者若干个用于传输气体反应物的气体管线，气体管线一端与气体喷出装置连接，另一端伸出真空容器与用于储藏气体反应物的气体储藏罐连接；在气体管线和气体储藏罐之间设有流量阀。

设有与真空容器相连，内含碱性化合物用于中和反应后产生的酸性副产物或内含分子筛用于吸附有毒气体的过滤装置；过滤装置与真空泵连接。

设有机械手I，机械手I与激光源和气体喷出装置连接，或者机械手I与支架连接。

设有控制装置，控制装置控制流量阀；控制装置通过机械手I控制激光源和气体喷出装置相对于基体移动，或者控制装置通过机械手I控制支架来控制基体相对于激光源和气体喷出装置移动。

上述的一种适用于局部生长薄膜和涂层的装置，所述的气体喷出装置是一端设有气体出口的喷嘴，每个气体管线的出口端分别安装一个喷嘴。

上述的一种适用于局部生长薄膜和涂层的装置，所述的气体喷出装置是：锥形主体内设有隔板，隔板将锥形主体内分隔成两个气体流动腔，两个气体流动腔在气体出口端会合，每个气体流动腔连接一个气体管线。

上述的一种适用于局部生长薄膜和涂层的装置，所述的气体喷出装置是：气体集流腔结构上设有若干组气体喷嘴头，每组气体喷嘴头由两个对称设置的气体流动通道构成，每个气体流动通道的一端与气体管线连接，另一端为气体出口。

上述的一种适用于局部生长薄膜和涂层的装置，设有金属储藏罐，金属储藏罐安装在气体储藏罐和气体管线之间，金属储藏罐外设有加热装置I，在与金属储藏罐相连的气体管线外设有加热装置II。

上述的一种适用于局部生长薄膜和涂层的装置，设有准分子激光仪和机械手II，控制装置通过机械手II控制准分子激光仪相对于基体移动。