[发明专利]一种微型精确镀膜系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种原子层沉积技术。

背景技术

苯原子层沉积是通过将气相反应源脉冲交替地通入反应器并在沉积基底上化学吸附反应并形成沉积膜的一种镀膜技术。气相反应源脉冲交替进入反应器、气相反应源在基底上发生自限制化学吸附是原子层沉积技术的重要特征。两种或多种反应源交替进入反应器是实现大面积薄膜均匀性的保证，实现此技术的关键是在于每一种反应源进入腔体饱和并发生吸附后，需要利用惰性气体清除多余反应源和副产物，避免与后进入的反应源发生CVD效应。每一种反应源进入反应器后，在基底上发生自限制性的化学吸附反应，不断重复的自限制反应就形成厚度精确、均匀性好并具有优秀的表面覆盖率的薄膜。原子层沉积技术可以实现多种材料的沉积，比如氧化物、氮化物、金属和各类半导体材料和超导材料等，在半导体及纳米电子学、光电材料及器件、MEMS微机电系统、纳米材料等方面具有广泛的应用。

目前国内外关于精确镀膜系统的研制及发明方向有三个：一是针对科研应用，该类型镀膜系统创新性和灵活性较高，含多种反应源系统，适合沉积多种薄膜物质，增加各种功能的配件，适合各种领域的探索； 二是针对工业应用，该类型镀膜系统主要考虑沉积速度和大面积沉积；三是针对某一专项应用，该类型镀膜系统主要集中某一方面的应用，针对性强，特别应用于纳米材料、多孔材料和粉末沉积方面，未来镀膜系统的发展有三种趋势，一是多功能化，更好的适应科学研究，解决更多的科学难题，为工业化的推进做好基础研究；二是大型化，主要应用于工业化生长，解决速度和成本问题。三是小型化，镀膜系统在很多领域都有应用，在一些研究性领域，只是将镀膜系统作为一种工具，并不要求其多功能化。于是便捷灵活一体化的镀膜系统便成为需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种体积小、沉积薄膜质量好、操作简单、一体化设计的微型精确镀膜系统；

本发明的另一目的是提供一种上述微型精确镀膜系统所应用的原子层沉积装置；

本发明的另一目的是提供一种利用上述微型精确镀膜系统沉积氧化铝薄膜的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种微型精确镀膜系统，所述微型精确镀膜系统包括反应腔系统、反应源系统和抽气系统，上部分为反应腔系统，下部分为反应源系统，反应腔系统与反应源系统密封连接，抽气系统与反应腔系统密封连接，其中，

所述反应腔系统包括真空腔室、反应源入口、抽气出口、样品入口和腔室加热装置，反应源入口、抽气出口、样品入口与真空腔室密封连通，反应源从反应源系统流出后通过反应源入口进入真空腔室，残留的反应源以及副产物由抽气出口排出反应腔系统，样品通过样品入口进入真空腔室；

所述反应源系统包括反应源容器和反应源出口，反应源容器和反应源出口之间设有阀门，控制反应源的流出，所述反应源出口与反应腔系统的反应源入口相连；

所述抽气系统与反应腔系统的抽气出口相连。

其中，抽气系统即腔体实现真空的部分，设有压力监控部分以及截止阀和真空泵，为镀膜设备常用技术。

优选的，所述真空腔室上下两面各设有腔室加热装置，所述腔室加热装置加热片和加热线出口真空电极组成，加热线出口真空电极与电源相连，其中，位于真空腔室下面的加热片的表面同时作为真空腔室的样品沉积基底。样品直接放入下面的加热片上，热量传递直接，热场均匀。

    进一步优选的，所述加热片采用铸铝材质，经表面抛光和阳极氧化处理，真空腔室上面的加热片厚度为10 mm，真空腔室上面的加热片厚度为15 mm，加热器的直径和真空腔室的直径一致，之间无缝隙。

优选的，所述真空腔室由上面的腔体上盖与下面的腔体底座通过无氧铜垫片密封构成，所述真空腔室的腔体结构设于腔体底座中，其中，所述上下加热装置分别镶嵌在腔体上盖和腔体底座中，当腔体上盖盖合于腔体底座时，形成可上下加热的密封的真空腔室。

腔体底座与腔体上盖之间能过密封垫密封连接，而非直接焊接，更方便加热片的安装以及更换。

    优选的，所述的真空腔室的腔体结构由里向外依次为真空腔室、不锈钢腔体环壁、保温层、水冷层。

    进一步优选的，所述样品入口从空腔室的腔体环壁前方延伸出腔体，较真空腔室高30 cm，样品入口处深度为8 mm，宽度为60 mm，该样品入口最大可放置直径2英寸，高度5 mm的样品。这样，更有利于腔体内气体更好的流通。样品入品的设置，通过样品入口放入和取出样品，可有效缓解腔体上盖的打开次数，从而避免了实际使用中频繁操作所带来的对真空腔室的密封性能的不良影响。