[發明專利]一種在真空中搭載襯底的方式

有效

• 申請號: 201410391437.2
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN104152844A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 董國材;張祥;劉進行;王雷
• 申請（專利權）人: 江南石墨烯研究院
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C16/02
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及薄膜生長或薄膜制備領域，更確切地說涉及在襯底上進行沉積或噴鍍等方法批量進行薄膜制備的領域以及類似裝置。

背景技術

薄膜材料及相關薄膜器件興起于20世紀60年代，是新理論、高技術高度結晶的產物。隨著現代科學和技術的快速發展，許多領域都需要使用大量功能各異的無機新材料或薄膜材料，如石墨烯、六角氮化硼等。薄膜材料與元器件結合，成為電子、信息、傳感器、光學、太陽能等技術的核心基礎。一般來講，為了達到所需的性能，薄膜材料必須是高純的。而為了得到高純度的產品，科學界、工藝界也發明了很多制備方法。一般來講，基本方法不外乎物理成膜法和化學成膜法兩種。

物理氣相沉積(Physical?Vapor?Deposition，簡稱PVD)技術：在真空條件下，采用物理方法，將材料源（固體或液體）表面氣化成氣態原子、分子或部分電離成離子，并通過低壓氣體(或等離子體)過程，在基底表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術。?物理氣相沉積的主要方法有，真空蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍、離子鍍膜，及分子束外延等。發展到目前，物理氣相沉積技術不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導體、聚合物膜等。

化學氣相沉積(Chemical?vapor?deposition，簡稱CVD)技術：是反應物質在氣態條件下發生化學反應，生成固態物質沉積在加熱的固態基底表面，進而制得固體薄膜材料的工藝技術。它本質上屬于原子范疇的氣態傳質過程?；瘜W氣相沉積技術是一種用來產生純度高、性能好的固態材料的化學技術。半導體產業使用此技術來成長薄膜。典型的CVD制程是將基底暴露在一種或多種不同的反應物下，在基底表面發生化學反應或/及化學分解來產生欲沉積的薄膜。反應過程中通常也會伴隨地產生不同的副產品，但大多會隨著氣流被帶著，而不會留在反應腔中。微制程大都使用CVD技術來沉積不同形式的材料，包括單晶、多晶、非晶及磊晶材料。這些材料有硅、碳纖維、碳納米纖維、納米線、納米碳管、SiO2、硅鍺、鎢、硅碳、氮化硅、氮氧化硅及各種不同的high-k介質等材料。

目前來講，無論是PVD，還是CVD，工藝中都存在一下兩個缺陷：

????需要對基底加熱至高溫；對于基底來講，當溫度達到成膜所需溫度（幾百度甚至更高）的時候，襯底的原子表面會發生蒸發現象，造成襯底表面平整度變差，進而影響到成膜形貌、質量；

????工藝非常復雜，一次只能制備單張薄膜，無法進行批量生產。

發明內容

針對以上提到的問題，提出本發明。

本發明的內容是提供一種在真空中搭載襯底的方式，既可以解決高溫下基底原子蒸發的問題，又可以同時實現批量薄膜生長。

本發明解決問題的方法采用如下方案：

1、在垂直于地面的隔熱板的板面，采用打樁的方式，安裝若干用于支撐的樁子。通過將襯底纏繞在這些樁子上，可以實現任何襯底的較小的區域，都有與之相對或近似相對的襯底區域。在高溫加熱下的反應過程中，這種面對面的疊放方式可以使相對的襯底區域互相補償蒸發出來的表面原子，避免襯底表面原子在高溫下蒸發造成的成膜形貌缺陷；

2、本發明采用的襯底圍繞樁子的固定方式，可以極大的節省、利用空間。愈發緊密地排布樁子，在一定的空間里可以纏繞的襯底的面積愈大。另外，樁子的長度決定了襯底可以纏繞的最大的寬度，即通過安插較長的樁子，同樣可以擴增薄膜的產量；

3、說明書附圖1和附圖2分別展示了兩種不同的打樁方式。附圖1和附圖2的（1）所示的是隔熱板，（3）所示的是樁子，（2）所示的纏繞樁子的襯底。其中附圖1的樁子采取上下交錯、左右間隔的排布方式，纏繞后的襯底呈波浪形或S型，每一面襯底都有相對的一面襯底來作為補償蒸發源；附圖2的樁子采取螺旋的排布方式，纏繞后的襯底呈螺旋形，同樣，每一面襯底都有相對的一面襯底來作為補償蒸發源。襯底表面原子蒸發與補償達到動態平衡時，襯底的平整度得到完好的保存，在平整的襯底上生成的薄膜材料可以保持良好的形貌，達到高質量的成膜產品。為了清晰展示打樁的方式，附圖3描繪了沒有搭載襯底的附圖2的結構的側視圖，其中（1）是隔熱板，（2）是固定在隔熱板上的樁子；

4、隔熱板上的樁子的排布并不限于方案3中所提到的兩種情形。事實上，根據企業對自動化搭載襯底的難易程度的要求或對薄膜產量的要求，完全可以自行選擇于工藝有利的打樁方式。

本發明的主要特點在于：

1.??方案1中所述的加熱方法可以為：?電阻加熱源、電子束轟擊源等任何將襯底加熱至薄膜生長所需要溫度的加熱方法；