[发明专利]一种模块化密封式空间隔离原子层沉积薄膜设备

说明书

本发明属于微纳制造相关领域，并具体公开了一种模块化密封式空间隔离原子层沉积薄膜设备。该设备包括运动装置、喷头装置、密封装置和反应装置，其中运动装置用于带动密封装置和反应装置沿水平轨道移动，带动喷头装置沿竖直方向移动；喷头装置的密封腔与升降台连接，密封腔盖板固定在密封腔的上方，模块化喷头固定在密封腔的下方；密封装置与喷头装置密封配合；反应装置在喷头装置的下方进行往复运动，从而实现空间隔离原子层沉积。本发明通过反应装置在喷头装置下方进行往复运动，从而实现空间隔离原子层沉积，不进行原子层沉积时，密封装置移动到喷头装置的下方，对其进行密封从而保证喷头装置的真空度，以此实现模块化密封。

技术领域

本发明属于微纳制造相关领域，更具体地，涉及一种模块化密封式空间隔离原子层沉积薄膜设备。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，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，这种方式使得每次反应只能沉积一层原子。

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，所以业界现在开始广泛的发展各式各样的空间隔离原子层沉积(SALD)技术。SALD技术是一种利用空间隔离的办法替代传统ALD使用时间隔离的办法进行ALD生长的一种技术，主要技术难点体现在要得到有效的隔离，否则两种前驱体之间就会发生交叉污染产生CVD反应，而不是设备所需要的ALD反应。

然而SALD技术发展至今仍有许多问题，一是部分发明仍未丢弃传统ALD所用的高真空腔体，其目的是为了保证沉积环境的质量，以防在常压环境下空气中的水以及其他污染物对沉积样品的影响；二是部分发明虽然抛弃了高真空腔体，但由于是在开放环境下，又没有其他手段进行保护，难以实现有效的隔离，这里的隔离包括前驱体之间的隔离，也包括空气中的杂质与反应区的隔离。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种模块化密封式空间隔离原子层沉积薄膜设备，其中通过对重要组件如喷头装置、密封装置和反应装置的结构和布局进行设计，能够在进行空间隔离原子层沉积的同时实现模块化密封，保持喷头装置的真空度，因为尤其适用于原子层沉积的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种模块化密封式空间隔离原子层沉积薄膜设备，该设备包括运动装置、喷头装置、密封装置和反应装置，其中：

所述运动装置包括第一运动动子、第二运动动子、水平轨道、直线电机和升降台，所述第一运动动子和第二运动动子安装在所述水平轨道的两侧，并分别与所述密封装置和反应装置连接，工作时在所述直线电机的带动沿所述水平轨道移动，所述升降台与所述喷头装置连接，用于带动所述喷头装置沿竖直方向移动；

所述喷头装置包括密封腔、密封腔承载板、密封腔盖板、模块化喷头和喷头承载板，所述密封腔通过所述密封腔承载板与所述升降台连接，所述密封腔盖板固定在所述密封腔的上方，并通过设置的进气口和出气口与外部进行气体交换，所述模块化喷头通过所述喷头承载板固定在所述密封腔的下方，用于喷射前驱体从而完成原子层沉积；

所述密封装置位于所述水平轨道的一侧，不进行原子层沉积时，所述密封装置移动到所述喷头装置的下方，通过与所述喷头装置密封配合进而保持所述喷头装置的真空度，以此实现模块化密封，进行原子层沉积时，所述密封装置移动到所述喷头装置的外侧；

所述反应装置位于所述水平轨道的另一侧，用于放置待加工工件，进行原子层沉积时，所述反应装置在所述喷头装置的下方进行往复运动，从而实现空间隔离原子层沉积，不进行原子层沉积时，所述反应装置移动到所述喷头装置的外侧。