[發明專利]一種構件內壁ALD鍍膜設備及方法

在審

• 申請號: 202010183342.7
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN113403607A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 劉小勇;馬會民;馬雪松;郭金鑫;趙書軍;張楠;胡申林;張梟雄;馬大衍;朱昌發
• 申請（專利權）人: 北京動力機械研究所
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種構件內壁ALD鍍膜設備，包括載氣裝置、前驅體裝置、反應腔、壓力測量裝置和抽真空裝置，其特征在于：所述的反應腔為待鍍膜的構件內腔，待鍍膜的構件內腔通過前后法蘭構成密閉腔體，前法蘭上安裝雙通接頭，分別與載氣裝置、前驅體裝置連接，使載氣和前驅體混合后進入構件內腔中，后法蘭上安裝接頭，分別與壓力測量裝置和抽真空裝置連接。

2.根據權利要求1所述的一種構件內壁ALD鍍膜設備，其特征在于：所述的雙通接頭在前法蘭上的安裝位置及尺寸，通過流體仿真，使載氣在通過前法蘭時不能形成渦流。

3.根據權利要求1所述的一種構件內壁ALD鍍膜設備，其特征在于：所述的后法蘭上安裝的與壓力測量裝置連接的接頭尺寸與雙通接頭尺寸一致。

4.根據權利要求1所述的一種構件內壁ALD鍍膜設備，其特征在于：所述的ALD鍍膜設備還包括加熱裝置。

5.根據權利要求1所述的一種構件內壁ALD鍍膜設備，其特征在于：所述的法蘭與接頭鉆孔位置設置倒角。

6.一種構件內壁ALD鍍膜方法，其特征在于，通過以下步驟實現：

第一步，改造ALD設備及確定ALD鍍膜工藝，

A、ALD設備包括載氣裝置、前驅體裝置、反應腔、壓力測量裝置和抽真空裝置，反應腔為待鍍膜的構件內腔與前后法蘭構成的密閉腔體，前法蘭上安裝雙通接頭，分別與載氣裝置、前驅體裝置連接，使載氣和前驅體混合后進入構件內腔中，后法蘭上安裝接頭，分別與壓力測量裝置和抽真空裝置連接；

B、ALD鍍膜工藝包括原始出口壓力、前驅體的注入時間和載氣清洗反應腔的時間；

B1.1、原始出口壓力，原始出口壓力設定保證載氣在反應腔中的能完全實現穩定流動；

B1.2、前驅體的注入時間，

根據反應腔中需沉寂的內表面和形狀確定，保證能在需沉寂的內表面上形成均勻、厚度在10^-1納米數量級的薄膜；

B1.3、載氣清洗反應腔的時間，

根據步驟B1.1確定的原始出口壓力及步驟B1.2確定的前驅體的注入時間，確定載氣清洗反應腔的時間，載氣清洗反應腔的時間t_zq保證在一定時間t_Δzq內，反應腔的出口壓力能降至步驟B1.1確定的原始出口壓力；

第二步，抽真空，使反應腔中保持一定真空度；

第三步，反應腔中通入載氣，通過載氣裝置調整載氣通入量，使壓力測量裝置測量的出口壓力滿足第一步的原始出口壓力的要求范圍；

第四步，ALD鍍膜至所需厚度，

在鍍膜溫度下，根據第一步確定的ALD鍍膜工藝進行若干次ALD鍍膜，直至鍍膜滿足設計厚度。

7.根據權利要求6所述的一種構件內壁ALD鍍膜方法，其特征在于：所述步驟A通過以下步驟實現，

A1.1、根據待鍍膜構件的結構尺寸，確定前后法蘭尺寸，待鍍膜的構件內腔通過前后法蘭構成密閉腔體；

A1.2、根據步驟A1.1確定的前法蘭尺寸，通過流體仿真，確定雙通接頭尺寸及在前法蘭上的安裝位置，使載氣在通過前法蘭時不能形成渦流；

A1.3、根據步驟A1.2確定的雙通接頭尺寸，確定后法蘭上安裝的與壓力測量裝置連接的接頭尺寸。

8.根據權利要求6所述的一種構件內壁ALD鍍膜方法，其特征在于：所述步驟B1.1通過流體仿真，確定合適的原始出口壓力，所述步驟B1.2通過試驗來確定合適的前驅體的注入時間。

9.根據權利要求6所述的一種構件內壁ALD鍍膜方法，其特征在于：所述步驟B1.3載氣清洗反應腔的時間t_zq通過公式t_zq＝t_Δzq+Δt確定，Δt為原始出口壓力穩定時間，恢復壓力時間t_Δzq是前驅體注入停止后，只沖入載氣，反應腔出口壓力降至原始出口壓力的時間。

10.根據權利要求6所述的一種構件內壁ALD鍍膜方法，其特征在于：所述第二步中反應腔中真空度低于20mtorr。