CN111501022A - 一种多组热丝反应设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多组热丝反应设备，属于热丝气相沉积技术领域。所述多组热丝反应设备包括外壳，外壳内沿长度方向并排设有若干个移动平台，移动平台均通过滑动机构设置在外壳内，移动平台上均固定设置有反应室，反应室内均设置有热丝气相沉积反应组件；外壳内的顶部还固定设置有加热装置，加热装置的底部设置有衬底托盘，衬底托盘用于安装衬底。本发明提供的一种多组热丝反应设备中，多个反应室中可以装入不同种类的热丝，在需要沉积不同种类的薄膜时，能够避免因频繁地更换热丝而浪费时间；多个反应室能够同时工作，实现在同一块衬底上同时沉积同种或不同种的薄膜材料，极大地提高了反应速率，扩大了沉积面积，方便操作。
Description
技术领域
本发明涉及热丝气相沉积技术领域，特别涉及一种多组热丝反应设备。
背景技术
化学气相沉积是利用气态物质通过化学反应在基片表面形成固态薄膜的一种成膜技术。它有着适用范围广泛、镀层化学成分可改变且绕镀性好、镀层密度和纯度可控制等优点，是一种重要的镀膜技术。热丝化学气相沉积是化学气相沉积的一种，热丝化学气相沉积因其工艺条件较易控制以及沉积过程中没有离子轰击等优点，而被广泛应用于薄膜制备领域。
在气相反应过程中，由于气相反应的核心部分热丝在不同的气体中寿命不同，所以为了保证热丝的寿命，通常在沉积不同的薄膜材料时需要频繁地更换热丝；同时，在一个热丝化学气相沉积反应中，还无法在一个衬底上同时沉积不同的物质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多组热丝反应设备，以解决传统的气相反应过程中，为了保证热丝的寿命，通常在沉积不同的薄膜材料时需要频繁地更换热丝，且在一个热丝化学气相沉积反应中，还无法在一个衬底上同时沉积不同的物质的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多组热丝反应设备，包括外壳，所述外壳内沿长度方向并排设有若干个移动平台，所述移动平台均通过滑动机构设置在所述外壳内，所述移动平台上均固定设置有反应室，所述反应室内均设置有热丝气相沉积反应组件；所述外壳内的顶部还固定设置有加热装置，所述加热装置的底部设置有衬底托盘，所述衬底托盘用于安装衬底。
可选的，所述热丝气相沉积反应组件包括并排固定设置在所述反应室内的若干个输气管和若干个热丝，所述热丝均设置在对应的所述输气管的顶部，所述输气管的管壁上均开有若干个通气孔。
可选的，所述热丝包括铼丝、石墨丝和钽丝。
可选的，所述反应室的顶部均设置有密封盖板。
可选的，所述密封盖板为伸缩板。
可选的，所述衬底托盘的底部转动连接有挡片，用于遮挡所述衬底。
可选的，所述滑动机构包括若干个滑轨和滑块，所述滑轨并排固定设置在所述外壳底部，所述滑块固定设置在所述移动平台的底部，所述移动平台能够通过所述滑块在所述滑轨上滑动。
可选的，所述移动平台在所述外壳内设置有2个。
可选的，所述反应室的材料为惰性陶瓷。
可选的，每一个所述反应室内的所述热丝气相沉积反应组件均与外部独立的输气系统和独立的直流电源连接。
本发明提供的一种多组热丝反应设备具有以下有益效果：
(1)多个所述反应室中可以装入不同种类的所述热丝，在需要沉积不同种类的薄膜时，能够避免因频繁地更换热丝而浪费时间，提高了工作效率；
(2)多个所述反应室能够同时工作，实现在同一块所述衬底上同时沉积同种或不同种的薄膜材料，极大地提高了反应速率，扩大了沉积面积，方便操作。
附图说明
图1是本发明提供的一种多组热丝反应设备的俯视图；
图2是本发明提供的一种多组热丝反应设备的正视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种多组热丝反应设备作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种多组热丝反应设备，其结构如图1和图2所示。包括外壳1，所述外壳1内沿长度方向并排设有若干个移动平台2，所述移动平台2均通过滑动机构设置在所述外壳1内，所述移动平台2上均固定设置有反应室3，所述反应室3内均设置有热丝气相沉积反应组件；所述外壳1内的顶部还固定设置有加热装置4，所述加热装置4的底部设置有衬底托盘5，所述衬底托盘5用于安装衬底(图中未示出)。作为优选，所述反应室3的材料为惰性陶瓷，防止与气体发生反应，包括氧化铝陶瓷、氧化锆陶陶瓷和磷酸三钙陶瓷；在本实施例一中，所述反应室3的高度为3～6cm。所述衬底托盘5和衬底的宽度不小于所述反应室3的宽度，长度可随着所述反应室3的个数增加而适当调大，优选的，所述衬底的长度至少大于2个所述反应室3的总长度。作为优选，所述衬底的材料为玻璃。
具体地，所述热丝气相沉积反应组件包括并排固定设置在所述反应室3内的若干个输气管7和若干个热丝8，所述热丝8均设置在对应的所述输气管7的顶部，所述输气管7的管壁上均开有若干个通气孔70。考虑到所述热丝8的使用寿命，优选地，所述热丝8直径为0.5cm，相邻的所述热丝8的间距为3cm，能够提升气体的受热速率并实现气体的均匀受热。所述热丝8包括铼丝、石墨丝和钽丝。若干个所述反应室3能够同时反应，并在所述衬底上同时沉积同种薄膜，加快沉积速度；同时，不同的所述反应室3内的所述输气管7可以通入不同的反应气体，同时，不同的所述反应室3内的所述热丝8可以选择不同的材料，实现在所述衬底上沉积不同类型的薄膜。
每一个所述反应室3内的所述热丝气相沉积反应组件均与外部独立的输气系统和独立的直流电源连接。外部的输气系统与所述输气管7连接，向所述输气管7供气，外部的直流电源与所述热丝8连接，向所述热丝8供电。
请继续参照图1，所述反应室3的顶部均设置有密封盖板9，用于遮挡无需参与反应的所述反应室3，使其内的所述热丝8得到有效保护，延长使用寿命。作为优选，所述密封盖板9为伸缩板。所述衬底托盘5的底部转动连接有挡片10，用于遮挡所述衬底；转动所述挡片10，能够选择性地遮挡所述衬底，避免反应气体沉积在所述衬底上，起保护所述衬底的作用。
所述滑动机构包括若干个滑轨11和滑块12，所述滑轨11并排固定设置在所述外壳1底部，所述滑块12固定设置在所述移动平台2的底部，所述移动平台2能够通过所述滑块12在所述滑轨11上滑动。
在本实施例一中，所述移动平台2在所述外壳1内设置有2个。
工作原理：
(1)在所述衬底上实现硅薄膜材料和碳化硅薄膜材料的沉积：
通过恒定功率的所述加热装置4将所述衬底加热至200-300℃。在左侧的所述反应室3中，所述热丝8选择钽丝，向所述输气管7中通入硅烷和氢气的混合气体，通过外接电源将所述热丝的温度控制为1300-1700℃，制备硅薄膜材料；在右侧的所述反应室3中，所述热丝8选择铼丝，向所述输气管7中通入单甲基硅烷与氢气的混合气体，通过外接电源将所述热丝8的温度控制在1600-2200℃。将2个所述反应室3移动到所述衬底底部，并打开各自的所述密封盖板9，在初步反应一端时间后，打开所述挡片10，使2个所述反应室3中的反应基团能够达到所述衬底。沉积完成后，关闭所述密封盖板9，关闭所述挡片10，关掉所述加热装置4与外部电源，待温度降低至室温，取出所述衬底。
(2)在所述衬底上实现同时沉积碳化硅薄膜材料：
通过恒定功率的所述加热装置4将所述衬底加热至200-300℃。在位于左右两侧的所述反应室3中，所述热丝8均选用铼丝，向所述输气管7中均通入单甲基硅烷与氢气的混合气体，通过外接电源将所述热丝8的温度均控制在1600-2200℃，制备碳化硅薄膜材料。将2个所述反应室3均移动到所述衬底的底部，并打开各自的所述密封盖板9，两者同时反应一段时间后，打开所述挡片10，使2个所述反应室3中的反应基团能够到达所述衬底。沉积完成后，关闭所述密封盖板9，关闭所述挡片10，关掉所述加热装置4与外部电源，待温度降低至室温，取出所述衬底。
另外，当需要制备不同种类的薄膜时，可提前在不同的所述反应室3中装入不同的所述热丝8，当一次沉积完成后，只需更换所述衬底，将所述反应室3移动到所述衬底下，即可快速开始第二次薄膜制备，避免了因更换热丝而浪费时间，提高了工作效率。
本发明提供的一种多组热丝反应设备中，多个所述反应室3中可以装入不同种类的所述热丝8，在需要沉积不同种类的薄膜时，能够避免因频繁地更换热丝而浪费时间，提高了工作效率；并且，多个所述反应室3能够同时工作，实现在同一块所述衬底上同时沉积同种或不同种的薄膜材料，极大地提高了反应速率，扩大了沉积面积，方便操作。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种多组热丝反应设备，其特征在于，包括外壳(1)，所述外壳(1)内沿长度方向并排设有若干个移动平台(2)，所述移动平台(2)均通过滑动机构设置在所述外壳(1)内，所述移动平台(2)上均固定设置有反应室(3)，所述反应室(3)内均设置有热丝气相沉积反应组件；所述外壳(1)内的顶部还固定设置有加热装置(4)，所述加热装置(4)的底部设置有衬底托盘(5)，所述衬底托盘(5)用于安装衬底。
2.如权利要求1所述的一种多组热丝反应设备，其特征在于，所述热丝气相沉积反应组件包括并排固定设置在所述反应室(3)内的若干个输气管(7)和若干个热丝(8)，所述热丝(8)均设置在对应的所述输气管(7)的顶部，所述输气管(7)的管壁上均开有若干个通气孔(70)。
3.如权利要求2所述的一种多组热丝反应设备，其特征在于，所述热丝(8)包括铼丝、石墨丝和钽丝。
4.如权利要求1所述的一种多组热丝反应设备，其特征在于，所述反应室(3)的顶部均设置有密封盖板(9)。
5.如权利要求4所述的一种多组热丝反应设备，其特征在于，所述密封盖板(9)为伸缩板。
6.如权利要求1所述的一种多组热丝反应设备，其特征在于，所述衬底托盘(5)的底部转动连接有挡片(10)，用于遮挡所述衬底。
7.如权利要求1所述的一种多组热丝反应设备，其特征在于，所述滑动机构包括若干个滑轨(11)和滑块(12)，所述滑轨(11)并排固定设置在所述外壳(1)底部，所述滑块(12)固定设置在所述移动平台(2)的底部，所述移动平台(2)能够通过所述滑块(12)在所述滑轨(11)上滑动。
8.如权利要求1所述的一种多组热丝反应设备，其特征在于，所述移动平台(2)在所述外壳(1)内设置有2个。
9.如权利要求1所述的一种多组热丝反应设备，其特征在于，所述反应室(3)的材料为惰性陶瓷。
10.如权利要求1所述的一种多组热丝反应设备，其特征在于，每一个所述反应室(3)内的所述热丝气相沉积反应组件均与外部独立的输气系统和独立的直流电源连接。
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