[發明專利]一種霧化輔助CVD薄膜沉積裝置

有效

• 申請號: 201811587320.6
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109338338B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 馮倩;龔恒翔;郝躍;張進成;廖飛;楊專青;馬五吉
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;重慶理工大學
• 主分類號: C23C18/02
• 分類號: C23C18/02;C23C16/44
• 代理公司: 重慶市諾興專利代理事務所(普通合伙) 50239
• 代理人: 劉興順

本發明公開一種霧化輔助CVD薄膜沉積裝置，包括緩沖混合室、過渡腔和反應室，其中緩沖混合室頂部豎直設有多路氣相物進管，該緩沖混合室外壁的左側設有多路氣溶膠進管；上升降板的上板面沿反應腔長度方向并排固定有一組上碘鎢燈；上升降板和下升降板的左、右端分別通過一個高度調整組件與反應腔外表面相連，并可以在高度調整組件的作用下調整上、下升降板的高度。本案主要從前驅體混合方式和收集液體方面來保證前驅體的成分、含量，并通過保證氣流場穩定和控制溫度場這兩個個方面來控制反應區的反應環境，上述4個方面的技術手段相互配合，共同實現高質量制備薄膜，且本裝置特別適合于制造氧化物薄膜。

技術領域

本發明屬于薄膜制造領域，尤其涉及一種霧化輔助CVD薄膜沉積裝置。

背景技術

薄膜材料具有廣泛的用途，現有的鍍膜方法主要有化學氣相沉積法(簡稱CVD)和物理氣相沉積法(簡稱PVD)這兩大類，且每一類鍍膜方法又因為材料特征等因素而細分出很多小類的鍍膜方法。目前，常規的CVD沉積法前驅體為全氣相物，輸入到反應裝置的反應區受熱或受到其他物理場的激發后發生化學反應，并沉積在襯底表面，且CVD方法適合制備高質量的薄膜，但是成本高，薄膜沉積速度慢，大部分CVD工藝需要在真空環境下進行。襯底有多種結構，比如平面襯底和非平面襯底，目前平面襯底常常直接放置在反應區的底平面上。

另外，目前還有一種熱解噴涂的方法用于在襯底上制備薄膜，這種方法一般先將前驅體物質配置為混合溶液，再置于霧化源中，霧化源霧化成氣溶膠后再將液體氣溶膠輸入反應室后在反應區發生熱解反應，進而在襯底表面鍍膜。熱解噴涂方法制備的薄膜質量一般，但成膜速度快、效率高、在常壓下進行，成本低。

現有技術的現狀是：

1、CVD采用的前驅體是氣相，現在比較多的學術觀點是認為CVD方法不能直接混入液體氣溶膠形態前驅體，實際在用設備也鮮見有液相前驅體物質輸入的情況。

2、熱解噴涂一般先將前驅體配置為溶液或混合溶液再置入霧化源，霧化源霧化成氣溶膠后再將液體氣溶膠輸入反應室后在反應區發生熱解反應，這樣就無法保證前驅體各組分的濃度，也不能避免前驅體提前發生反應，從而無法保證前驅體溶液濃度與氣溶膠液體顆粒的濃度一致，進而無法保證保證薄膜成分的工藝參數可信和可重復。

3、薄膜的成膜質量主要與溫度場、氣流場和前驅體等因素有關，而現有技術中平面的襯底直接放置在反應區底平面上，我們發現反應區近襯底表面的氣流場會因為襯底的厚度原因發生“畸變”現象，襯底的厚度越厚“畸變”現象越顯著，從而導致氣流場突變，這樣也會嚴重地影響薄膜的成膜質量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種霧化輔助CVD薄膜沉積裝置，欲結合CVD法和熱解噴涂法的優點，并保證薄膜的成膜質量。

本發明的技術方案如下：一種霧化輔助CVD薄膜沉積裝置，其特征在于：包括緩沖混合室(1)、過渡腔(5)和反應室(8)，其中緩沖混合室(1)頂部豎直設有多路氣相物進管(2)，該緩沖混合室外壁的左側設有多路氣溶膠進管(3)，每路氣溶膠進管(3)與一個單獨的霧化源相連，且氣相物進管(2)和氣溶膠進管(3)均與緩沖混合室(1)的內腔連通；所述緩沖混合室(1)內豎直固定有一塊緩沖板(4)，緩沖板(4)上端與緩沖混合室(1)固定，該緩沖板下端懸空，且緩沖板(4)將氣溶膠進管(3)和氣相物進管(2)與緩沖混合室(1)右部的出口隔開；

所述過渡腔(5)位于緩沖混合室(1)和反應室(8)之間，緩沖混合室(1)內混合后的前驅體通過該過渡腔后進入反應室(8)內；所述過渡腔(5)的內腔為矩形腔，該水平腔的高度為5-8mm，且過渡腔(5)中部的窗口處水平設有透明石英玻璃片(6)，該透明石英玻璃片用于觀察和加載光照；所述過渡腔(5)內壁的底部設有兩個液體收集凹槽(5d)，這兩個液體收集凹槽分居在所述透明石英玻璃片(6)左、右側；兩個所述液體收集凹槽(5d)的結構及尺寸一致，該液體收集凹槽的寬度為0.1-0.3mm，深度為1-2mm，且液體收集凹槽(5d)的槽底與液體收集瓶(7)連通；