薄膜材料沉积反应装置和薄膜材料沉积反应系统的制作方法

本实用新型涉及原子层沉积
技术领域：
，特别涉及一种薄膜材料沉积反应装置和薄膜材料沉积反应系统。
背景技术：
：薄膜材料的沉积反应形式包括原子层沉积反应和化学气相沉积等，以薄膜材料的原子层沉积反应为例，原子层沉积是通过将气相的前驱体交替地通入反应容器，以在基体上化学吸附并反应而形成单原子沉积膜的一种技术。在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层原子膜相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子层。前驱体将以气态形式进入反应容器内，目前的前驱体主要通过集中供气的气嘴向反应容器内供应，进入反应容器内的前驱体需要经过较长的扩散过程才能与基体表面的各处接触。气嘴附近的前驱体浓度会明显高于远离气嘴处的前驱体浓度，越靠近气嘴的基体表面将越先接触到前驱体而发生原子层沉积反应，加上靠近气嘴处的前驱体浓度本来就偏高，这会导致靠近气嘴的基体表面沉积的原子层厚度较厚，而远离气嘴的基体表面所沉积的原子层厚度较薄，基体表面各处原子层沉积的厚度不够均匀。上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种薄膜材料沉积反应装置，旨在提升膜材表面沉积的原子沉积膜的均匀性。为实现上述目的，本实用新型提出了一种薄膜材料沉积反应装置，所述薄膜材料沉积反应装置包括：气体分布台，设有扩散槽，所述扩散槽的底壁设有供气孔，所述气体分布台用于对膜材表面进行原子层沉积；扩散板，设于所述扩散槽内，并与所述扩散槽的底壁围合形成扩散腔，所述扩散板开设有间隔设置的多个扩散孔，所述供气孔和多个所述扩散孔与所述扩散腔连通；所述扩散板对应所述供气孔成有集中供气区，多个所述扩散孔的分布密度从所述集中供气区向所述扩散板的边缘逐渐增大。在本实用新型的一实施例中，多个所述扩散孔从所述集中供气区的中心向所述扩散板的边缘呈辐射状分布。在本实用新型的一实施例中，多个所述扩散孔的中心可依次连线成一螺旋环形。在本实用新型的一实施例中，所述扩散孔为圆形孔，多个所述扩散孔的孔径相同。在本实用新型的一实施例中，所述扩散孔为圆形孔，所述扩散孔的孔径小于等于10毫米。在本实用新型的一实施例中，任一所述扩散孔的形状为圆形、方形、腰形以及长条形中的一种。在本实用新型的一实施例中，所述扩散孔的横截面积从靠近所述扩散槽底壁的一端至远离所述扩散槽底壁的一端逐渐减小。在本实用新型的一实施例中，所述扩散槽的内壁呈锥形设置。在本实用新型的一实施例中，所述薄膜材料沉积反应装置包括多个所述扩散板，多个所述扩散板从所述扩散槽的底壁至所述扩散槽的槽口依次间隔设置。此外，本实用新型还提出一种薄膜材料沉积反应系统，所述薄膜材料沉积反应系统包括：上述的薄膜材料沉积反应装置；和供气装置，与所述供气孔连接，所述供气装置用于向所述扩散腔内供气。本实用新型技术方案通过采用在气体分布台上设置扩散槽，扩散槽的底壁设置有供气孔，并在扩散槽内设置扩散板，在扩散板上开设间隔设置的多个扩散孔。以此，通过供气孔向扩散槽内集中供应气态的前驱体后，前驱体将通过扩散板上的多个扩散孔向上扩散至扩散槽的槽口，从而使膜材在气体分布台上向前传送时，膜材经过扩散槽的槽口，并与经过扩散板扩散后的前驱体接触，以在膜材表面形成更为均匀的原子沉积膜。此外，因为多个扩散孔的分布密度从集中供气区向扩散板的边缘逐渐增大，即在扩散板上更靠近供气孔的部位设置分布密度较为疏松的多个扩散孔，而在扩散板上更远离供气孔的部位设置分布密度较为紧密的多个扩散孔，从而有利于进一步提升扩散板对前驱体扩散的均匀度，以进一步改善膜材表面沉积的原子沉积膜的均匀度。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型检测装置薄膜材料沉积反应装置的结构示意图；图2为图1中扩散槽的剖面结构示意图；图3为图1中扩散板的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称1气体分布台21扩散孔11扩散槽22集中供气区12供气孔3扩散腔2扩散板本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。全文中出现的“和/刻”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种薄膜材料沉积反应装置。本实用新型提出了一种薄膜材料沉积反应装置，参阅图1，并结合图2所示，薄膜材料沉积反应装置包括：气体分布台1，设有扩散槽11，扩散槽11的底壁设有供气孔12，气体分布台1用于向膜材表面供应气态前驱体或反应物，以使膜材表面进行原子沉积反应形成原子沉积层；扩散板2，设于扩散槽11内，并与扩散槽11的底壁围合形成扩散腔3，扩散板2开设有间隔设置的多个扩散孔21，供气孔12和多个扩散孔21与扩散腔3连通；扩散板2对应供气孔12成有集中供气区22，多个扩散孔21的分布密度从集中供气区22向扩散板2的边缘逐渐增大。在本实施例中，气体分布台1可设置有传送用的多根辊轴结构，以用于承载和传送膜材，本实施例中的膜材可以为任意加工成膜片状的软质或硬质材料，此处不做限定。膜材在气体分布台1上传送时，经过扩散槽11的槽口。供气孔12用于通入气态的前驱体或反应物，以使前驱体或反应物进入扩散槽11内，进行初步扩散，扩散后的前驱体或反应物将自然扩散至扩散槽11的槽口处，该前驱体或反应物的化学性质活跃，可通过扩散槽11的槽口并化学吸附于膜材表面，在膜材表面沉积为原子沉积层，从而实现在膜材表面镀层。集中供气区22为扩散板2上与供气孔12正对的区域，通过供气孔12向扩散槽11内供应气态的前驱体或反应物时，扩上板上的集中供气区22将迎受浓度较高且流速较快的前驱体或反应物，而扩散板2在集中供气区22的边缘或者远离集中供气区22的部位，因受到前驱体或反应物扩散的影响，将迎受浓度交底且流速较慢的前驱体或反应物。通过在集中供气区22内设置分布密度较小的多个扩散孔21，可削减通过集中供气区22内的扩散孔21的前驱体或反应物的量，而在集中供气区22的周缘设置分布密度较大的多个扩散孔21，可适当增加通过集中供气区22的周缘部位的扩散孔21的量，从而使前驱体或反应物在通过扩散板2之后被更为均匀地分散至扩散槽11的槽口，从而使前驱体或反应物更为均匀地与膜材表面接触，进而在膜材表面形成厚度均匀的原子沉积膜。本实施例方案通过采用在气体分布台1上设置扩散槽11，扩散槽11的底壁设置有供气孔12，并在扩散槽11内设置扩散板2，在扩散板2上开设间隔设置的多个扩散孔21。以此，通过供气孔12向扩散槽11内集中供应气态的前驱体后，前驱体将通过扩散板2上的多个扩散孔21向上扩散至扩散槽11的槽口，从而使膜材在气体分布台1上向前传送时，膜材经过扩散槽11的槽口，并与经过扩散板2扩散后的前驱体接触，以在膜材表面形成更为均匀的原子沉积膜。此外，因为多个扩散孔21的分布密度从集中供气区22向扩散板2的边缘逐渐增大，即在扩散板2上更靠近供气孔12的部位设置分布密度较为疏松的多个扩散孔21，而在扩散板2上更远离供气孔12的部位设置分布密度较为紧密的多个扩散孔21，从而有利于进一步提升扩散板2对前驱体扩散的均匀度，以进一步改善膜材表面沉积的原子沉积膜的均匀度。可选地，多个扩散孔21的孔径从集中供气区22的中心向集中供气区22的周缘逐渐增大。通过在集中供气区22内设置多个孔径较小的扩散孔21，可削减通过集中供气区22内的扩散孔21的前驱体或反应物的量，而在集中供气区22的周缘设置孔径较大的扩散孔21，可适当增加通过集中供气区22的周缘部位的扩散孔21的量，从而使前驱体或反应物在通过扩散板2之后被更为均匀地分散至扩散槽12的槽口处，从而使前驱体或反应物更为均匀地与膜材表面接触，进而在膜材表面形成厚度均匀的原子沉积膜。在本实用新型的一实施例中，多个扩散孔21从集中供气区22的中心向扩散板2的边缘呈辐射状分布。在本实施例中，多个扩散孔21从集中供气区22向集中供气区22的周缘呈辐射状分布时，扩散孔21从集中供气区22向集中供气区22的周缘逐渐分散，且位于集中供气区22内的多个扩散孔21的分布密度和孔径较小，集中供气区22周缘的多个扩散孔21的分布密度和孔径较大，以削减扩散腔3内的前驱体或反应物通过集中供气区22内的扩散孔21的前驱体或反应物的量，增加扩散腔3内的前驱体或反应物通过集中供气区22的周缘部位的扩散孔21的量。以此，前驱体或反应物在通过扩散板2之后被更为均匀地分散至扩散槽11的槽口处，前驱体或反应物能够更为均匀地与膜材表面接触，以在膜材表面形成厚度均匀的原子沉积膜。在本实用新型的一实施例中，多个扩散孔21的中心可依次连线成一螺旋环形。在本实施例中，多个扩散孔21从集中供气区22中心向集中供气区22的周缘依次排列，且多个扩散孔21的中心可依次连线成一螺旋环形时，扩散孔21从集中供气区22向集中供气区22的周缘逐渐分散，且位于集中供气区22内的多个扩散孔21的分布密度和孔径较小，集中供气区22周缘的多个扩散孔21的分布密度和孔径较大，以削减扩散腔3内的前驱体或反应物通过集中供气区22内的扩散孔21的前驱体或反应物的量，增加扩散腔3内的前驱体或反应物通过集中供气区22的周缘部位的扩散孔21的量。以此，前驱体或反应物在通过扩散板2之后被更为均匀地分散至扩散槽11的槽口处，前驱体或反应物能够更为均匀地与膜材表面接触，以在膜材表面形成厚度均匀的原子沉积膜。在本实用新型的一实施例中，参阅图3，并结合图1所示，扩散孔21为圆形孔，多个扩散孔21的孔径相同。在本实施例中，圆形孔极易加工，且多个圆形扩散孔21的孔径一致时，进一步降低了在扩散板2上加工多个扩散孔21的难度，有利于节省扩散板2的制造成本。此外，因为多个扩散孔21的孔径相同，单位时间内可通过各扩散孔21的气态前驱体或反应物的量也就相当，以此有利于提升通过各扩散孔21扩散后的气态前驱体或反应物的均匀度。在本实用新型的一实施例中，参阅图3，并结合图1所示，扩散孔21为圆形孔，扩散孔21的孔径小于等于10毫米。在本实施例中，因为气态的前驱体或反应物通过扩散孔21时，前驱体或反应物的流量和流速将受限于扩散孔21的孔径。当扩散孔21的孔径太大时，前驱体或反应物通过扩散孔21的单位流量太大，达不到均匀分散前驱体或反应物的目的。当扩散口21为圆形孔时，扩散孔21的孔径小于等于10毫米能够使得前驱体或反应物能够被足够数量的扩散孔21分流，实现更为理想的扩散效果，有利于使前驱体或反应物通过扩散板2进行更为均匀的扩散。在本实用新型的一实施例中，任一扩散孔21的形状为圆形、方形、腰形以及长条形中的一种。在本实施例中，各扩散孔21的形状可以相同也可以不同，当各个扩散孔21的形状相同时，每一扩散孔21的形状可以为圆形、方形、腰形以及长条形中的一种，这些形状的扩散孔21易于加工，加工难度低，能够降低扩散板2的制造成本。其次，各个扩散孔21的形状相同时，也更有利于保证通过各扩散孔21扩散后的气态前驱体或反应物的均匀性。当多个扩散孔21中部分扩散孔21与其余的扩散孔21的形状不相同时，比如，部分扩散孔21的形状为腰形孔，而部分扩散孔21的形状为条形孔，因为在扩散板2远离供气孔12的边缘部位所能迎受来自供气孔12处的前驱体或反应物的量较低，可以在扩散板2远离供气孔12的边缘部位开设腰形的扩散孔21，以增加扩散板2在该部位的前驱体或反应物的通过量，以尽可能地使气态前驱体或反应物通过扩散板2进行均匀扩散。在本实用新型的一实施例中，扩散孔21的横截面积从靠近扩散槽11底壁的一端至远离扩散槽11底壁的一端逐渐减小。在本实施例中，扩散孔21呈倒锥形设置，以在通过供气孔12向扩散腔3内供应气态的前驱体或反应物时，减少气态的前驱体或反应物因为被扩散板2止挡而反弹的量，增加进入每一扩散孔21内的气态的前驱体或反应物的量，在保证气态的前驱体或反应物的均匀扩散效果的同时，提升气态的前驱体或反应物的扩散速率。在本实用新型的一实施例中，扩散槽11呈锥形设置。在本实施例中，扩散槽11呈锥形设置时，扩散槽11的槽口的宽度更大，气态的前驱体或反应物经过扩散板2扩散至扩散槽11的槽口的同时，膜材从扩散槽11的槽口经过，膜材能够与更多的气态的前驱体或反应物进行接触，并且膜材与气态的前驱体或反应物相接触的表面面积也越大，从而能够提升膜材表面形成原子沉积膜的效率。在本实用新型的一实施例中，薄膜材料沉积反应装置包括多个扩散板2，多个扩散板2从扩散槽11的底壁至扩散槽11的槽口依次间隔设置。在本实施例中，多个扩散板2设置于扩散槽11内，多个扩散板2从扩散槽11的底壁至扩散槽11的槽口依次间隔分布，通过多个扩散板2的设置，使从供气孔12进入扩散槽11内的气态前驱体或反应物能够通过多个扩散板2的多重扩散，更为均匀地流向扩散槽11的槽口，以在膜材表面形成均匀的原子沉积膜。可选地，扩散槽12的底壁凸设有限位凸台，限位凸台与供气孔12间隔设置，扩散板2抵接限位于限位凸台。可以理解的，限位凸台可以为设于扩散槽12底壁的一圈环状凸起结构，也可以是包括多段凸设于扩散槽12底壁的凸起的结构。扩散板2与限位凸台背向扩散槽12底壁的一侧抵接限位，扩散板2的外周壁与扩散槽12的侧壁抵接，以通过限位凸支撑并限位扩散板2，以使扩散板2在扩散槽12内定位和固定，保证扩散板2对前驱体或反应物的扩散效果。扩散板2与扩散槽12的底壁围合形成一腔体，该腔体内的前驱体或反应物只能通过扩散板2上的扩散孔21进行扩散，有利于提升扩散板2对前驱体或反应物的扩散效果。可选地，薄膜材料沉积反应装置包括多个扩散板2，多个扩散板2从扩散槽12的底壁至扩散槽12的槽口依次间隔设置；限位凸台背向扩散槽12侧壁的一侧形成有多个台阶，每一扩散板2抵接限位于每一台阶。在本实施例中，多个扩散板2设置于扩散槽12内，多个扩散板2从扩散槽12的底壁至扩散槽12的槽口依次间隔分布，通过多个扩散板2的设置，使从供气孔12进入扩散槽12内的气态前驱体或反应物能够通过多个扩散板2的多重扩散，更为均匀地流向扩散槽12的槽口，以在膜材表面形成均匀的原子沉积膜。可选地，薄膜材料沉积反应装置还包括盖设于扩散槽12槽口的隔板，隔板开设有连通扩散槽12的开口。在本实施例中，隔板遮盖扩散槽12的槽口，隔板的两端分别连接于扩散槽12的相对两侧壁，隔板与扩散槽12的内壁围合形成一腔体，扩散板2位于该腔体内，气态的前驱体或反应物通过多个供气孔12进入扩散槽12内，前驱体或反应物在扩散板2的作用下扩散分布至该腔体各处。隔板上开设有可供前驱体或反应物通过的开口，前驱体或反应物可通过该开口与膜材接触和反应。隔板和隔板上的开口的设置，使扩散至扩散槽12槽口处的前驱体或反应物，不会从扩散槽12槽口的周缘向扩散槽12外流走，前驱体或反应物通过开口与膜材接触，可以尽量增加前驱体或反应物与膜材接触的时间，而使前驱体或反应物与膜材表面的反应更充分，有利于提升前驱体或反应物的利用率，避免前驱体或反应物的浪费。优选地，开口开设于隔板的中间部位，从而有利于进一步提升前驱体或反应物与膜材接触的时间，使前驱体或反应物与膜材表面的反应更充分。此外，本实用新型还提出一种薄膜材料沉积反应系统，该薄膜材料沉积反应系统包括：上述的薄膜材料沉积反应装置；和供气装置，与供气孔12连接，供气装置用于向扩散腔3内供气。在本实施例中，该薄膜材料沉积反应装置的具体结构参照上述实施例，由于本薄膜材料沉积反应系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。供气装置可以为制备气态前驱体或反应物的反应装置，该装置具有向外输送气态前驱体或反应物的接口，通过管道将该接口与供气孔12连接，即可向供气腔内持续供应气态前驱体或反应物，以用于与膜材进行原子沉积反应，在膜材表面形成原子沉积膜。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3 

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