[發明專利]薄膜沉積制備裝置和方法

有效

• 申請號: 201410250562.1
• 申請日: 2014-06-08
• 公開（公告）號: CN104046963A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 陶伯萬;熊杰;張飛;黎朝仁;趙曉輝;李言榮
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C23C16/46
• 分類號: C23C16/46;C23C14/22
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所 51215
• 代理人: 劉勛

技術領域

本發明涉及薄膜制備領域，尤其涉及靜止或移動的長帶狀金屬襯底上的薄膜制備。

背景技術

在薄膜制備領域中，為了實現薄膜的控制生長，進而達到控制薄膜物理化學性質的目的，通常需要給薄膜生長所附著的襯底加熱。常見的加熱方式有如下幾種：(1)熱傳導式加熱，即將襯底貼附于一個發熱體上，使熱量從發熱體上傳導到襯底上。它要求襯底和發熱體緊密接觸，以保證熱量從發熱體上持續均勻地傳導到襯底上。而這種方式的不足在于，它所加熱的襯底尺寸不能過大，以避免襯底和發熱體接觸不良，導致襯底受熱不均勻的現象發生。另外，在大面積薄膜制備過程中，為了使制備的薄膜均勻，有時需要襯底做一定的運動，而采用這種加熱方式是比較復雜的。(2)輻射式加熱，即將襯底置于一個高溫的發熱體(發熱絲、鹵素燈等)的輻照范圍內，通過這個高溫的發熱體所輻射的紅外線等給襯底加熱。這種加熱方式要求對發熱體的數量、空間分布等進行很好的設計，以保證襯底獲得足夠高且均勻分布的溫度。這種方式與(1)相比，優點是襯底的尺寸可以更大且襯底的位置更靈活，缺點是加熱器的設計更難，所需要的空間也更大。(3)感應式加熱，即將導體置于高頻的電磁場中，使導體內感應出同頻率的電流，在該電流的作用下發熱。與(1)和(2)相比，這種加熱方式的優勢在于升溫速率快，幾秒鐘內襯底表面的溫度就可達800～1000℃。而其不足在于如果采用這種方法對襯底直接加熱，則襯底必須是導電的，且形狀規則，電阻率分布均勻。另外，這種加熱方式對感應電源也有很高的要求，并且要求設備有很好的電磁屏蔽，以防對周圍的電子設備及人體造成傷害。

上述三種加熱方式各有優缺點，它們的共同之處在于襯底升溫所需的能量是由外部轉移或轉換而來。但是在轉移或轉換的過程中，真正用于襯底升溫所需的能量很少，大部分的能量都被發熱體或電源本身浪費掉了。當在長帶狀的金屬襯底上制備薄膜時，由于襯底很軟，是不適合用上述方式(1)加熱的，尤其是對于移動的金屬襯底。(2)雖然能用于這樣的帶狀金屬襯底的加熱，但必須對加熱源進行很好的設計才能保證溫度沿金屬襯底長度和寬度方向均勻分布，而這樣的加熱源常常是比較復雜的。采用(3)進行加熱金屬薄帶時，則要求電場頻率很高才能保證交變電場的趨膚深度限制在材料內部以提高能效。在高頻下，真空腔體內很容易產生高頻電場的耦合激發起等離子體。感應加熱和等離子體的同時發生，對于溫度的準確控制是不利的。在對帶狀金屬襯底進行加熱時，與上述三種常用加熱方式相比，通過在金屬襯底內引入電流，利用金屬自身的電阻來發熱的方式則顯得更為簡單且能效更高。目前，已有相關專利(CN?ZL01110150.4和US?20140033976A1)采用類似的方式來對金屬襯底進行加熱。但專利CN?ZL01110150.4中所提及的加熱方式，其是用電極將金屬襯底的首尾端壓緊來實現電流的導入，故該方式只能用于靜止的帶狀金屬襯底。而在專利US?20140033976A1中，其并非是在所需鍍膜的帶狀金屬襯底上引入電流來發熱，而是將電流引入到另外的帶狀金屬上使該帶狀金屬發熱，然后利用該帶狀金屬的熱輻射來給需要鍍膜的襯底加熱。所以該專利中所描述的方式其實就是上述常見加熱方式中的(2)的加熱方式，當然也就存在(2)這種方式的不足，并且該專利所描述的方式也不便于同時在襯底的兩面同時鍍膜。

因此，在對帶狀金屬襯底加熱時，鑒于已有加熱方式的不足，本發明專利提出了一種如下的新的加熱方式及裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，給靜止或移動的帶狀金屬襯底提供一種簡單、高效且均勻的加熱方法。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，薄膜沉積制備裝置，包括生長室、兩個襯底卷繞盤轉軸和襯底加熱裝置，其特征在于，所述襯底加熱裝置包括通過安裝機構并列設置于生長室內的第一電極組和第二電極組；兩個電極組位于兩個襯底卷繞盤轉軸之間，并且在第一電極組和第二電極組之間留有薄膜生長區；

第一電極組包括電源接口和至少兩個襯底接觸電極塊，襯底接觸電極塊分布于襯底通道的兩側，第一電極組的各個襯底接觸電極塊相互為電連接，并且與電源接口形成電連接；

第二電極組包括電源接口和至少兩個襯底接觸電極塊，襯底接觸電極塊分布于襯底通道的兩側，第二電極組的各個襯底接觸電極塊相互為電連接，并且與電源接口形成電連接。

進一步的，第一電極組包括電流分配電路和至少兩個電極單元，每個電極單元包括兩個分別設置于襯底通道兩側的襯底接觸電極塊，各個電極單元通過電流分配電路形成電連接；