[发明专利]一种常压下曲面基底的原子层沉积薄膜制备设备

说明书

本发明属于微纳制造相关设备领域，并公开了一种常压下曲面基底的原子层沉积薄膜制备设备，它包括喷头模块及对应配备的液压传动模块，其中该喷头模块用于对基底进行原子层沉积，具有空间隔离的作用，并且四周的气浮区可以帮助喷头在经过曲面时改变方向达到曲面沉积的作用；该液压传动模块通过转阀来实时获取喷头转动角度的信息，并通过改变进出油口的相对连接位置而使得喷头总体上升或者下降或者保持不动。通过本发明，能够可获得一种开放式、具有自调整功能的原子层沉积薄膜制备设备，其不仅可在常温常压下即可执行各类曲面沉积操作，而且喷头能够根据曲面曲率的不同而快速改变角度及升降运动，进而与现有设备相比可显著提高作业效率和适用性。

技术领域

本发明属于微纳制造相关设备领域，更具体地，涉及一种常压下曲面基底的原子层沉积薄膜制备设备。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，在太阳能电池板、柔性电子等多个领域，对材料表面的封装要求也不断提高。ALD，即原子层沉积技术，是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。此原子层沉积工艺虽然与普通的化学沉积有相似之处，但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。

ALD的应用广泛，且可获得优良的薄膜沉积质量，因此日益引起关注。然而，进一步的研究表明，该技术工艺目前面临的主要技术难题在于：首先，整个沉积效率低下，往往需要花费相当的时间，难以实现工业化；其次，沉积过程的工艺要求非常高，不仅需要高成本的真空腔室等附属元件，而且对于具备复杂曲面特征的基底往往无法高精度调整喷头的作业参数，这同样很大程度上影响了ALD的适用性。相应地，本领域亟需做出做出进一步的研究和改进，以便更好地满足现代化原子层薄膜沉积的高效率及高精度需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种常压下曲面基底的原子层沉积薄膜制备设备，其中通过对其整个构造布局重新进行设计，特别是对多个关键组件如喷头模块、液压传动模块等的具体结构及工作机理等方面进行设计改进，相应能够可获得一种开放式、具有自调整功能的原子层沉积薄膜制备设备，其不仅可在避免采用真空腔室，在常温常压下即可执行各类沉积操作，而且喷头能够根据曲面曲率的不同而快速改变角度及升降运动，进而与现有设备相比可显著提高作业效率、降低成本及改善适用性，同时进一步提高了最终的原子层沉积质量。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种常压下曲面基底的原子层沉积薄膜制备设备，该设备包括喷头模块及对应配备的液压传动模块，其特征在于：

所述喷头模块被设定为仅执行竖直方向的升降运动及环绕自身的旋转运动，并且它朝向待沉积薄膜基底的喷头表面区域具备气浮调整区、惰性气体隔离通道、第一前驱体通道、第二前驱体通道、惰性气体清洗通道和排气通道，其中该气浮调整区围绕于整个喷头表面区域的最外缘而设置，并经由多个节流小孔相对于曲面基底来喷射形成具备一定厚度的气膜层；该惰性气体隔离通道相对于所述气浮调整区布置于所述喷头表面区域的相对内侧，并用于通入惰性气体以便隔绝外界环境，由此形成一个相对封闭的沉积反应空间；该第一前驱体通道通有第一种前驱体，它用于在曲面基底的一个运动行程中，使得该第一种前驱体首先接触到基底表面并与其发生第一个半反应；该第二前驱体通道通有不同于第一种前驱体的第二种前驱体，并随着基底在本行程的继续向前运动，使得该第二种前驱体接触到基底表面，并与其发生第二个半反应由此生产一层原子级别的薄膜；该惰性气体清洗通道布置于所述第一前驱体通道与所述第二前驱体通道之间，并用于将两种前驱体进行隔离，同时将完成各个半反应后的反应产物及剩余反应物从喷头表面区域执行清洗，然后通过所述排气通道带到外界环境中；