CN111364024B - 原子层沉积设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原子层沉积设备，原子层沉积设备包括原子层沉积装置及卷料固定装置，其中，原子层沉积装置用于对待沉积的样品进行沉积处理，卷料固定装置用于安装待沉积的样品，以将待沉积的样品传输到原子层沉积装置中或者从原子层沉积装置中收回，卷料固定装置包括第一承重座、第二承重座、卷料轴及驱动件，卷料轴具有相对的安装端及驱动端，安装端与第二安全夹头转动连接，驱动端与第一安全夹头转动连接，并与驱动件驱动连接，以使卷料轴用于对缠绕设置于其上的待沉积样品进行卷料处理。本发明改进了原子层沉积设备的结构，提升了原子层沉积设备的装配效率，方便组装原子层沉积设备的各零部件，节省了装配所需的时间。

Description

原子层沉积设备

技术领域

本发明涉及原子层沉积技术领域，尤其涉及一种原子层沉积设备。

背景技术

原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)是一种在气相中使用连续化学反应的薄膜形成技术。原子层沉积与化学气相沉积的不同之处在于，原子层沉积使用前驱体和反应物交替性地施用，即在第一处理步骤或所谓的半循环期间，施用前驱体，前驱体以自行限制方式与基底表面反应，从而导致第一靶材沉积；在第二处理步骤或所谓的后半循环期间，施用反应物，反应物以自行限制方式与新形成的表面反应，从而沉积第二靶材。一个完整的原子层沉积循环导致靶材的一个单层的沉积。这使得原子层沉积在薄膜制备方面由许多优势。

现有的卷对卷式原子层沉积设备由反应腔体、驱动装置和至少两个卷料装置组成，反应腔体的内部具有多个气道、以及与气道的方向相交的用于待沉积样品穿过的通道，反应腔体上具有与多个气道相对应的多个进气口以及出气口，驱动装置向卷料装置的卷料轴输出动力以用于传动带状的待沉积样品。其中，原子层沉积设备的卷料固定装置包括机座、承重座和卷料轴等，零部件数量较多，装配卷料轴与承重座十分繁琐，安装定位麻烦，需耗费大量时间装配，卷料固定装置的组装效率较低。因此，如何提升原子层沉积设备的装配效率成为了一个颇为棘手的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种原子层沉积设备，旨在提升原子层沉积设备的装配效率，方便组装各零部件，节省装配所需的时间。

为实现上述目的，本发明提出一种原子层沉积设备，所述原子层沉积设备包括：

原子层沉积装置，用于对待沉积的样品进行沉积处理；

卷料固定装置，用于安装待沉积的样品，以将待沉积的样品传输到所述原子层沉积装置中或者从所述原子层沉积装置中收回；所述卷料固定装置包括第一承重座、第二承重座、卷料轴及驱动件，所述第一承重座上设置有第一安全夹头；所述第二承重座与所述第一承重座相对设置，所述第二承重座上设置有第二安全夹头；所述卷料轴具有相对的安装端及驱动端，所述安装端与所述第二安全夹头转动连接，所述驱动端与所述第一安全夹头转动连接，并与所述驱动件驱动连接，以使所述卷料轴用于对缠绕设置于其上的待沉积样品进行卷料处理。

在一实施例中，所述第一安全夹头和所述第二安全夹头相对的一侧均开设有供所述卷料轴两端安装的安装口，所述安装口的内壁上设置有定位销，所述安装口向外凸设有抵接臂，所述抵接臂开设有导向槽；

所述卷料轴两端周壁上设置有与所述定位销相适配的凹槽，所述卷料轴的两端靠近所述凹槽位置分别环绕设置有导向块，所述定位销与所述凹槽抵接并将所述导向块卡入于所述导向槽内，以使所述卷料轴固定于所述第一安全夹头和所述第二安全夹头之间并可相对转动。

在一实施例中，所述第一安全夹头和第二安全夹头的外壁上套设有紧固拨盘，所述紧固拨盘外壁上插设有用于限制所述紧固拨盘相对于所述第一安全夹头和所述第二安全夹头位置的限位销；

所述紧固拨盘，用于锁紧固定所述卷料轴与所述第一安全夹头和所述第二安全夹头。

在一实施例中，所述导向块包括锁紧件及呈非封闭环状的夹持件，所述夹持件的形状与所述卷料轴两端对应位置形状相适配，所述夹持件的环内侧与所述卷料轴抵接并通过所述锁紧件可拆卸地锁紧固定，所述夹持件的环外侧与所述导向槽抵接，以使所述导向块卡入所述导向槽内。

在一实施例中，所述夹持件与所述锁紧件上设有相对设置的螺纹孔，所述夹持件与所述锁紧件螺钉连接。

在一实施例中，所述卷料轴两端的凹槽的数量为2组以上，所述凹槽周向均匀地环设于所述卷料轴两端的外壁上。

在一实施例中，所述卷料轴为膨胀轴。

在一实施例中，所述膨胀轴上安装有张紧机构，所述张紧机构用于将待沉积样品紧贴于所述膨胀轴上。

在一实施例中，所述张紧机构包括：

本体，开设有安装腔及容置槽；

丝杆，安装于所述本体的安装腔内，并通过套设于所述丝杆上的螺母限制其旋转，所述丝杆可相对所述本体沿其轴向移动；

第一契形块，可移动地套设于所述丝杆上；

第二契形块，安装于所述本体外壁的容置槽内并与所述第一契形块抵接并可相对移动；

当所述丝杆沿所述本体轴向移动时，带动所述第一契形块沿所述本体轴向移动，所述第一契形块推动与其抵接的所述第二契形块沿垂直所述本体的方向移动。

在一实施例中，所述驱动件包括支撑座、设于所述支撑座上的驱动电机及与所述驱动电机驱动连接的转轴，所述驱动电机通过所述转轴与所述第一安全夹头连接。

在本发明的技术方案中，由于在第一承重座上设置有第一安全夹头，第二承重座与第一承重座相对设置，第二承重座上设置有第二安全夹头，卷料轴具有相对的安装端及驱动端，安装端与第二安全夹头转动连接，驱动端与第一安全夹头转动连接，并用于与卷料装置的驱动件驱动连接，以使卷料轴用于对缠绕设置于其上的待沉积样品进行卷料处理，提升了原子层沉积设备的装配效率，方便组装原子层沉积设备的各零部件，节省了装配所需的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明卷料固定装置一实施例的结构示意图；

图2为本发明卷料固定装置一实施例的正视图；

图3为本发明卷料固定装置一实施例的俯视图；

图4为图3中横截面B-B处的结构示意图；

图5为本发明卷料固定装置一实施例的结构示意图；

图6为图5中局部A的放大图；

图7为本发明卷料固定装置一实施例中第一安全夹头的结构示意图；

图8为本发明卷料固定装置一实施例中卷料轴的结构示意图；

图9为本发明卷料固定装置一实施例中卷料轴上张紧机构的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	第一承重座	110	第一安全夹头
200	第二承重座	210	第二安全夹头
				300	卷料轴	300A	安装端
400	驱动件	420	转轴
				410	驱动电机	430	支撑座
100A	安装口	300B	驱动端
				101	定位销	102	抵接臂
1021	导向槽	301	凹槽
				302	导向块	104	紧固拨盘
105	连接轴	105A	定位口
				1041	限位销	3021	锁紧件
3022	夹持件	310	张紧机构
				311	本体	311A	安装腔
311B	容置槽	3111	丝杆
				3112	第一契形块	3113	第二契形块
500	待沉积样品

本发明目的的实现、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

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明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。

另外，在本发明中涉及“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。另外，全文中出现的“和/或”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，也不在本发明要求的保护范围之内。

原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)是一种在气相中使用连续化学反应的薄膜形成技术。原子层沉积与化学气相沉积的不同之处在于，原子层沉积使用前驱体和反应物交替性地施用，即在第一处理步骤或所谓的半循环期间，施用前驱体，前驱体以自行限制方式与基底表面反应，从而导致第一靶材沉积；在第二处理步骤或所谓的后半循环期间，施用反应物，反应物以自行限制方式与新形成的表面反应，从而沉积第二靶材。一个完整的原子层沉积循环导致靶材的一个单层的沉积。这使得原子层沉积在薄膜制备方面由许多优势。

现有的卷对卷式原子层沉积设备由反应腔体、驱动装置和至少两个卷料装置组成，反应腔体的内部具有多个气道、以及与气道的方向相交的用于待沉积样品穿过的通道，反应腔体上具有与多个气道相对应的多个进气口以及出气口，驱动装置向卷料装置的卷料轴输出动力以用于传动带状的待沉积样品。其中，原子层沉积设备的卷料固定装置包括机座、承重座和卷料轴等，零部件数量较多，装配卷料轴与承重座十分繁琐，安装定位麻烦，需耗费大量时间装配，原子层沉积设备的组装效率较低。

为了提升原子层沉积设备的组装效率，本发明提出一种原子层沉积设备。

在本发明一实施例中，该原子层沉积设备包括原子层沉积装置及卷料固定装置，其中，原子层沉积装置用于对待沉积的样品进行沉积处理，卷料固定装置用于安装待沉积的样品，以将待沉积的样品传输到原子层沉积装置中或者从原子层沉积装置中收回。参照图1至图5，卷料固定装置包括第一承重座100、第二承重座200、卷料轴300及驱动件400，第一承重座100上设置有第一安全夹头110，第二承重座200与第一承重座100相对设置，第二承重座200上设置有第二安全夹头210，卷料轴300具有相对的安装端300A及驱动端300B(如图2所示)，安装端300A与第二安全夹头210转动连接，驱动端300B与第一安全夹头110转动连接，并与驱动件400驱动连接，以使该卷料轴300可用于对缠绕设置于其上的待沉积样品500进行卷料处理。需要说明的是，卷料轴300的安装端300A与驱动端300B的结构相同，仅仅是其连接部件的区别。

其中，结合图7，第一安全夹头110与卷料装置的驱动件400的一端可设置连接轴105，连接轴105的端部可开设定位口105A，以方便连接安装。第二安全夹头210远离卷料轴300的安装端300A的一侧可呈封闭式的圆柱状。

需要说明的是，第一承重座100和第二承重座200均可为分体式设计，具体可包括机座及设于机座上承重板，承重板可与机座通过螺栓连接。为了提升连接强度，在本实施例中，承重板与机座间还装有多块肋板。

进一步地，为了方便安装卷料轴300，在本实施例中，主要参考图5，第一承重座100与第二承重座200之间可设置滑轨来调节相对距离，从而调整第一安全夹头110与第二安全夹头210的相对距离。此外，当利用滑轨将两承重座调节到最小间距时，整个部件的占用空间较小，方便员工搬运，从而提升装配效率。此处，对其机座的具体结构不做限定。

本发明原子层沉积设备通过在第一承重座100上设置有第一安全夹头110，第二承重座200与第一承重座100相对设置，第二承重座200上设置有第二安全夹头210，卷料轴300具有相对的安装端300A及驱动端300B，安装端300A与第二安全夹头210转动连接，驱动端300B与第一安全夹头110转动连接，并用于与卷料装置的驱动件400驱动连接，以使卷料轴300可用于对缠绕设置于其上的待沉积样品500进行卷料处理，提升了原子层沉积设备的装配效率，方便组装原子层沉积设备的各零部件，节省了装配所需的时间。

为了方便安装卷料轴300与两承重座，提升装配效率，结合图6至图8，在一实施例中，第一安全夹头110和第二安全夹头210相对的一侧均开设有供卷料轴300两端安装的安装口100A。主要参考图7，安装口100A的内壁上设置有定位销101，安装口100A向外凸设有抵接臂102，抵接臂102开设有导向槽1021。参考图6及图8，卷料轴300两端周壁上设置有与定位销101相适配的凹槽301，卷料轴300的两端靠近凹槽301位置分别环绕设置有导向块302，定位销101与凹槽301抵接并将导向块302卡入于导向槽1021内，以使卷料轴300固定于第一安全夹头110和第二安全夹头210之间并可相对转动。其中，第一安全夹头110和第二安全夹头210内均设置有一对轴承，以实现转动连接。如此设置，在提升装配效率的同时，也达到了一定的连接强度。

参考图6和图7，进一步地，在本实施例中，第一安全夹头110和第二安全夹头210的外壁上套设有紧固拨盘104，紧固拨盘104外壁上插设有用于限制紧固拨盘104相对于第一安全夹头110和第二安全夹头210位置的限位销1041；紧固拨盘104用于锁紧固定卷料轴300使其完全安装于第一安全夹头110与第二安全夹头210之间。

可以理解的是，由于在两安全夹头上设置紧固拨盘104，使得卷料轴300与安全夹头间的连接更为紧固，增强了该原子层沉积设备的安全性。

组装时，可先将导向块302安装于卷料轴300上，再将卷料轴300吊运在空中，使其导向块302对准第一安全夹头110和第二安全夹头210上的导向槽1021，再将其两端的凹槽301与安装口100A处的定位销101对准，然后将卷料轴300慢慢放入至安装口100A内，再按压第一安全夹头110和/或第二安全夹头210紧固拨盘104上的限位销1041，将紧固拨盘104沿靠近卷料轴300的方向移动，使卷料轴300两端完全卡入并固定于第一安全夹头110与第二安全夹头210之间的安装口100A内。

在一实施例中，导向块302为分体式设计，参考图6及图7，导向块302包括锁紧件3021及呈非封闭环状的夹持件3022，夹持件3022的形状与卷料轴300两端对应位置形状相适配，夹持件3022的环内侧与卷料轴300抵接并通过锁紧件3021可拆卸地锁紧固定，夹持件3022的环外侧与导向槽1021抵接，以使导向块302卡入导向槽1021内。安装卷料轴300与两安全夹头时，夹持件3022环外侧的外壁滑入导向槽1021内，起到了一定的引导作用，提高了卷料轴300与安全夹头的安装效率。

进一步地，夹持件3022与锁紧件3021上设有相对设置的螺纹孔，夹持件3022与锁紧件3021螺钉连接。当然，此处还可采用铆钉连接等方式，此处不做限定。

需要说明的是，卷料轴300两端的凹槽301的数量可设置为2组以上，凹槽301周向均匀地环设于卷料轴300两端的外壁上。在本实施例中，为了便于吊运及安装时方便对位，卷料轴300两端的凹槽301的数量设置为3组并沿其外壁周向均匀分布。当然，为便于加工，也可只设置一组凹槽，此处对其数量和大小等不做限定。

参考图8和图9，在一实施例中，卷料轴300为膨胀轴，膨胀轴上安装有张紧机构310，张紧机构310用于将待沉积样品500紧贴于膨胀轴上。

值得一提的是，卷料固定装置安装在真空腔室内，通常其膨胀轴的张紧机构310为充气式的气囊，气囊容易在受压迫的情况下破裂，导致气囊中的气体泄漏至真空腔室内，污染其内部的反应气体，同时也会导致卷绕其上的物料变得不稳定。

对此，本发明采用一种机械式的张紧机构310，参考图9，该张紧机构310包括本体311、丝杆3111、第一契形块3112及第二契形块3113，本体311开设有安装腔311A及容置槽311B，丝杆3111安装于本体311的安装腔311A内，并通过套设于其上的螺母限制其旋转，丝杆3111两端可抵接弹簧等弹性件，以使丝杆3111可相对本体311沿其轴向移动，第一契形块3112可移动地套设于丝杆3111上，第二契形块3113安装于本体311外壁的容置槽311B内并与第一契形块3112抵接并可相对移动。当丝杆3111沿本体311轴向移动时，带动第一契形块3112沿本体311轴向移动，第一契形块3112推动与其抵接的第二契形块3113沿垂直本体311的方向移动，以使待沉积样品500紧贴于卷料轴300上，避免了气囊漏气影响生产制造的同时，也避免了待沉积样品500起绉而影响原子层沉积产品的效果。

在一些实施例中，参考图1，驱动件400可包括支撑座430、安装于该支撑座430上的驱动电机410以及与该驱动电机410转动连接的转轴420。其中，转轴420与第一安全夹头110的连接轴105转动连接，以使驱动电机410与第一安全夹头110连接。

需要说明的是，原子层沉积设备通常包括两个上述的卷料固定装置及设于两卷料固定装置之间的反应腔，其中一个卷料固定装置用于放料至反应腔内，反应腔对其传输过来的待沉积样品500进行原子层沉积反应后再通过另一卷料固定装置将沉积后的样品收卷起来。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明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发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种原子层沉积设备，其特征在于，包括：

原子层沉积装置，用于对待沉积的样品进行沉积处理；

卷料固定装置，用于安装待沉积的样品，以将待沉积的样品传输到所述原子层沉积装置中或者从所述原子层沉积装置中收回；所述卷料固定装置包括第一承重座、第二承重座、卷料轴及驱动件，所述第一承重座上设置有第一安全夹头；所述第二承重座与所述第一承重座相对设置，所述第二承重座上设置有第二安全夹头；所述卷料轴具有相对的安装端及驱动端，所述安装端与所述第二安全夹头转动连接，所述驱动端与所述第一安全夹头转动连接，并与所述驱动件驱动连接，以使所述卷料轴用于对缠绕设置于其上的待沉积样品进行卷料处理;

所述卷料轴为膨胀轴，所述膨胀轴上安装有张紧机构，所述张紧机构用于将待沉积样品紧贴于所述膨胀轴上，所述张紧机构包括：

本体，开设有安装腔及容置槽；

丝杆，安装于所述本体的安装腔内，并通过套设于所述丝杆上的螺母限制其旋转，所述丝杆可相对所述本体沿其轴向移动；

第一契形块，可移动地套设于所述丝杆上；

第二契形块，安装于所述本体外壁的容置槽内并与所述第一契形块抵接并可相对移动；

当所述丝杆沿所述本体轴向移动时，带动所述第一契形块沿所述本体轴向移动，所述第一契形块推动与其抵接的所述第二契形块沿垂直所述本体的方向移动；

所述第一安全夹头和所述第二安全夹头相对的一侧均开设有供所述卷料轴两端安装的安装口，所述安装口的内壁上设置有定位销，所述安装口向外凸设有抵接臂，所述抵接臂开设有导向槽；

所述卷料轴两端周壁上设置有与所述定位销相适配的凹槽，所述卷料轴的两端靠近所述凹槽位置分别环绕设置有导向块，所述定位销与所述凹槽抵接并将所述导向块卡入于所述导向槽内，以使所述卷料轴固定于所述第一安全夹头和所述第二安全夹头之间并可相对转动；

所述第一安全夹头和第二安全夹头的外壁上套设有紧固拨盘，所述紧固拨盘外壁上插设有用于限制所述紧固拨盘相对于所述第一安全夹头和所述第二安全夹头位置的限位销，所述紧固拨盘用于锁紧固定所述卷料轴与所述第一安全夹头和所述第二安全夹头；

所述导向块包括锁紧件及呈非封闭环状的夹持件，所述夹持件的形状与所述卷料轴两端对应位置形状相适配，所述夹持件的环内侧与所述卷料轴抵接并通过所述锁紧件可拆卸地锁紧固定，所述夹持件的环外侧与所述导向槽抵接，以使所述导向块卡入所述导向槽内。

2.如权利要求1所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述夹持件与所述锁紧件上设有相对设置的螺纹孔，所述夹持件与所述锁紧件螺钉连接。

3.如权利要求1所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述卷料轴两端的凹槽的数量为2组以上，所述凹槽周向均匀地环设于所述卷料轴两端的外壁上。

4.如权利要求1所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述驱动件包括支撑座、设于所述支撑座上的驱动电机及与所述驱动电机驱动连接的转轴，所述驱动电机通过所述转轴与所述第一安全夹头连接。

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