[发明专利]一种半球形/共形内外表面异质膜层沉积的原子层沉积系统及其使用方法

说明书

一种半球形/共形内外表面异质膜层沉积的原子层沉积系统及其使用方法，涉及一种原子层沉积系统及其使用方法。本发明是要解决现有的原子层沉积系统只能进行平面衬底的膜层制备或非平面衬底所有表面膜层的制备，无法对半球形/共形内外表面进行异质膜层沉积的技术问题。本发明采用了前驱体换向阀、外壁前驱体进气口及内壁前驱体进气口，通过前驱体换向阀的调节，可以使前驱体只进入球形/共形基底内表面或外表面，从而实现在内外表面单独沉积，能够有效解决内外表面无法生长异质膜层的难题。本发明实现了在球形/共形内外表面均匀生长膜层，实现了基体上膜厚的不均匀性小于1％(Al₂O₃薄膜)。

技术领域

本发明涉及一种原子层沉积系统及其使用方法。

背景技术

原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)技术是通过将气相前驱体脉冲交替的通入反应器，化学吸附在沉积衬底上并反应形成沉积膜的一种方法，是一种可以将物质以单原子膜形式逐层的镀在衬底表面的方法。由于ALD利用的是饱和化学吸附的特性，因此可以确保对大面积、多孔、管状、粉末或其它复杂形状基体的高保形的均匀沉积。目前许多原子层沉积系统通过高温度稳定性的设计不仅实现在英寸级基体上均匀沉积薄膜，而且实现对超高长径比的孔径、半球形和共形等结构所有表面实现均匀薄膜覆盖。随着半导体和光学技术的发展，在半导体或光学衬底表面生长不同种类的膜层，可以实现其结构和性能的提升，因此对非平面内外表面异质膜层沉积的要求也越来越高。但原子层沉积技术在所有表面可均匀沉积的“无孔不入”的特点决定了这是一个难以实现的目标。现有原子层沉积设备还无法实现在半球形/共形半导体或光学样品内外表面实现异质膜层沉积。

综上所述，现有的原子层沉积系统大部分只能进行平面衬底的膜层制备或非平面衬底所有表面的膜层制备，对半球形/共形内外表面异质膜层沉积还无法实现。

发明内容

本发明是要解决现有的原子层沉积系统只能进行平面衬底的膜层制备或非平面衬底所有表面膜层的制备，无法对半球形/共形内外表面进行异质膜层沉积的技术问题，而提供一种半球形/共形内外表面异质膜层沉积的原子层沉积系统及其使用方法。

本发明的半球形/共形内外表面异质膜层沉积的原子层沉积系统是由4个前驱体瓶1、保护气换向阀2、4个ALD隔膜阀3、前驱体换向阀4、真空腔8、真空腔盖10、真空计11、外壁抽气口截止阀12、内壁抽气口截止阀13、壳体14、前端隔板15、中间隔板16、氩气瓶19、真空泵21和多个管路组成；

所述的壳体14内竖直设置一个中间隔板16将壳体14内分割成前端和后端，前端为壳体14的开门所在的区域；在壳体14内的前端设置一个截面为L形的前端隔板15，前端隔板15的一端固定在壳体14内的上壁，另一端固定在中间隔板16上；所述的真空腔8设置在壳体14的上方；所述的真空腔8的顶端设置真空腔盖10；所述的真空腔8的底面设置一个内壁前驱体进气口6和一个内壁前驱体出气口5；所述的真空腔8的侧壁设置一个外壁前驱体进气口9和一个外壁前驱体出气口7；内壁前驱体出气口5和外壁前驱体出气口7均与真空泵21的抽气口连通，内壁前驱体出气口5和真空泵21之间设置一个内壁抽气口截止阀13；外壁前驱体出气口7和真空泵21之间设置一个外壁抽气口截止阀12，外壁前驱体出气口7与外壁抽气口截止阀12分别与三通管件22的两个口连通，三通管件22的第三个口与真空计11连通；所述的真空计11和三通管件22设置在壳体14的上方；所述的真空泵21、内壁抽气口截止阀13和外壁抽气口截止阀12均设置在壳体14内的后端；