[发明专利]一种循环卷绕式原子层沉积设备

说明书

本发明公开了一种循环卷绕式原子层沉积设备，包括：沿待沉积样品的闭环运行路径布置的反应装置、动力装置、导向装置、纠偏装置；反应装置包括分布在待沉积样品上下两侧的加热板和反应喷头；动力装置包括伺服电机和驱动辊筒，伺服电机的输出轴连接驱动辊筒的驱动轴；导向装置包括若干个无动力辊筒；驱动辊筒与无动力辊筒共同构成待沉积样品的闭环运行路径，用于使待沉积样品循环运动；纠偏装置位于两个相邻的无动力辊筒之间，且纠偏装置与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧。本设备结构简单，便于使用和维护；待沉积样品能够循环运动，能够连续反应，不需要反复收放卷，不用频换启动与停止，提高反应效率。

技术领域

本发明属于原子层沉积领域，更具体地，涉及一种循环卷绕式原子层沉积设备，用于在柔性基底表面进行快速高效的原子层沉积(ALD)反应。

背景技术

原子层沉积(ALD)是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基底上化学吸附并反应而形成薄膜的一种方法。由于反应的自限制性，每一循环在基底的任何地方都沉积相同数量的材料且与前驱物数的多少无关。因此，ALD方法有很好的台阶覆盖性和大面积厚度均匀性。因此，薄膜的厚度仅取决于沉积的循环次数。现有的原子层沉积设备大多在真空条件下反应，需要将反应物顺次通入反应器进行交替吸附反应，抽走后再通入另一种反应物，沉积速率低，很难满足快速、大规模的工业生产要求。

在中国实用新型专利说明书CN203096169U中公开了一种卷对卷式原子层沉积设备，能够在大气压下进行原子层沉积，并且能够连续生产。由反应腔体和至少两个卷筒装置组成，动力装置向卷筒输出动力用于传动带状的待沉积样品。

在该原子层沉积装置中，使用了卷对卷式的反应方式，由于每次经过反应腔体所进行的反应次数有限，在一次收放卷过程中只能实现几次的ALD循环。而较少的循环次数往往不能满足实际需求，因此该设备需要往复进行收放卷的过程，动力装置将使卷筒频繁进行加减速，这样既会导致反应效率降低，也容易产生张力波动的情况。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明旨在提供一种反应效率高的原子层沉积设备。

为了达到上述目的，本发明提供了一种循环卷绕式原子层沉积设备，包括：沿待沉积样品的闭环运行路径布置的反应装置、动力装置、导向装置、纠偏装置；

反应装置包括分布在待沉积样品上下两侧的加热板和反应喷头，用于先在两侧加热板之间对待沉积样品加热，再在反应喷头处进行原子层沉积反应；

动力装置包括伺服电机和驱动辊筒，伺服电机的输出轴连接驱动辊筒的驱动轴，驱动辊筒用于紧贴待沉积样品从而带动待沉积样品运动；

导向装置包括若干个无动力辊筒，用于对待沉积样品的运动进行导向；驱动辊筒与无动力辊筒共同构成待沉积样品的闭环运行路径，用于使待沉积样品循环运动；

纠偏装置位于两个相邻的无动力辊筒之间，且纠偏装置与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧，用于防止待沉积样品在循环运动过程中出现偏移。

进一步地，还包括张力装置，张力装置包括张力传感器、控制器、张力调节机构；张力传感器位于两个相邻的无动力辊筒之间，用于检测待沉积样品的张力并将张力数据传送给控制器；张力调节机构包括直线导轨、气缸和张紧辊筒，张紧辊筒位于两个相邻的无动力辊筒之间，且张紧辊筒与两个相邻的无动力辊筒分别位于待沉积样品两侧；张紧辊筒安装于直线导轨上，用于在气缸推动下沿直线导轨前后移动；控制器用于根据接收到的张力数据与预设的张力值进行比较，从而控制气缸带动张紧滚筒运动，以将待沉积样品的张力稳定控制在预设值附近。

进一步地，张力调节机构还包括底座，底座安装于直线导轨上，张紧滚筒安装在底座上，气缸的驱动杆与底座连接，以带动底座沿直线导轨滑动，从而带动张紧滚筒改变位置，调节待沉积样品的张力。