CN113774358B - 原子层沉积装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原子层沉积装置，包括：反应容器，反应容器的内部形成反应腔体；进气组件，进气组件包括进气件，进气件与反应容器连接，进气件上设置有能够与反应腔体连通的进气口；出料组件，出料组件包括出料塞与出料管，出料管与反应容器连接，出料塞设置于出料管的内部，出料塞位于与反应腔体连通的出料口的下方，出料塞与出料管之间形成供粉料流出的出料通道；驱动件，驱动件与出料塞连接，驱动件用于驱动出料塞沿竖直方向移动，以使出料塞与出料口接触或分离。该原子层沉积装置中通过出料组件实现出料口的打开与封堵，出料口处不易出现堵塞，出料较为顺畅。

Description

原子层沉积装置

技术领域

本发明涉及原子层沉积技术领域，特别是涉及原子层沉积装置。

背景技术

原子层沉积是一种超薄膜制备技术，通过该技术可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面。原子层沉积时形成的薄膜厚度非常小，可以达到纳米级别，且一致性较好，因此被广泛应用于微纳米电子器件与太阳能电池等领域。原子层沉积时，通常将前驱体通入反应腔内，当其通过反应腔时包裹于粉末表面，以完成沉积包覆，沉积结束后，打开出料口的插板阀，将粉末取出。然而，粉末经常会进入插板阀内部，导致插板阀失效，无法顺畅的出料，出料口出现堵塞。

发明内容

基于此，本发明提出一种原子层沉积装置，通过出料组件实现出料口的打开与封堵，出料口处不易出现堵塞，出料较为顺畅。

原子层沉积装置，包括：

反应容器，所述反应容器的内部形成反应腔体；

进气组件，所述进气组件包括进气件，所述进气件与所述反应容器连接，所述进气件上设置有能够与所述反应腔体连通的进气口；

出料组件，所述出料组件包括出料塞与出料管，所述出料管与所述反应容器连接，所述出料塞设置于所述出料管的内部，所述出料塞位于与所述反应腔体连通的出料口的下方，所述出料塞与所述出料管之间形成供粉料流出的出料通道；

驱动件，所述驱动件与所述出料塞连接，所述驱动件用于驱动所述出料塞沿竖直方向移动，以使所述出料塞与所述出料口接触或分离。

在其中一个实施例中，所述出料塞能够在所述驱动件的驱动下伸入所述出料口以封堵所述出料口，所述出料塞包括用于封堵所述出料口的落料面，所述落料面呈圆锥面，且所述落料面的径向尺寸从上至下逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述出料口设置于所述进气件上，所述出料管设置于所述进气件的内部，所述出料管与所述进气件连接，所述出料管与所述进气件之间形成供气体流入的进气通道，所述进气通道与所述进气口连通。

在其中一个实施例中，所述进气组件还包括风帽，所述风帽与所述进气口连接，所述风帽上设有送气口；所述进气通道内进气时，所述送气口打开并与所述反应腔体连通；所述进气通道内停止进气时，所述送气口封闭。

在其中一个实施例中，所述风帽包括内管、外管与阻挡件，所述外管间隔设置于所述内管的外部，所述阻挡件位于所述内管与所述外管之间，所述阻挡件与所述外管接触，且所述阻挡件被所述内管支撑，所述内管的底部与所述进气口连通，所述内管的顶部设置有通孔，所述外管的侧壁设置有所述送气口；所述进气通道内停止进气时，所述阻挡件与所述内管的顶部接触以封堵所述通孔，且所述阻挡件遮挡所述送气口；所述进气通道内进气时，所述阻挡件被气体推动而与所述通孔分离，且所述阻挡件与所述送气口分离。

在其中一个实施例中，所述风帽包括内管与外管，所述外管套设于所述内管的外部且被所述内管支撑，所述内管的底部与所述进气口连通，所述内管的顶部设置有通孔；所述进气通道内停止进气时，所述外管与所述内管的顶部接触以封堵所述通孔，且所述外管的底部与所述进气件接触；所述进气通道内进气时，所述外管被气体推动而与所述通孔分离，且所述外管与所述进气件分离，所述外管与所述进气件之间的间隙形成所述送气口。

在其中一个实施例中，所述进气组件包括多个所述风帽，其中一个所述风帽安装于所述出料塞的顶部，其余的所述风帽安装于所述进气件上，所述出料塞的内腔中空且侧壁上设置有与所述内腔连通的第一缺口，所述出料管的侧壁上设置有第二缺口；所述进气通道内进气时，所述第一缺口与所述第二缺口连通，所述进气通道内的部分气体依次流经所述第二缺口、所述第一缺口与所述内腔进入所述风帽，并经所述送气口流入所述反应腔体；所述出料塞移动至与所述出料口分离而出料时，所述第一缺口与所述第二缺口错开。

在其中一个实施例中，所述出料管的侧壁的内表面上设置有凸块，所述凸块抵持于所述出料塞的侧壁的外表面，所述第二缺口贯穿所述凸块与所述出料管的侧壁；

或者，所述出料塞的侧壁的外表面上设置有凸块，所述凸块抵持于所述出料管的侧壁的内表面，所述第二缺口贯穿所述凸块与所述出料塞的侧壁。

在其中一个实施例中，还包括连接于所述驱动件与所述出料塞之间的传动组件，所述驱动件包括旋钮，所述传动组件包括齿轮与齿条，所述旋钮与所述齿轮通过连接杆连接，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿条与所述出料塞连接，所述齿轮与所述齿条均设置于所述进气件的内部，所述旋钮位于所述进气件的外部。

在其中一个实施例中，所述原子层沉积装置还包括出料罐、第一抽气管、第二抽气管，以及与所述第一抽气管、所述第二抽气管均连通的抽气泵，所述出料罐与所述出料通道连通，所述进气通道内进气时，所述第一抽气管与所述反应腔体连通，所述出料塞移动至与所述出料口分离而出料时，所述第二抽气管与所述出料罐连通。

上述原子层沉积装置，出料塞与出料管之间形成供粉料流出的出料通道，驱动件与出料塞连接，可以通过驱动件驱动出料塞沿竖直方向移动，以靠近或远离出料口，从而与出料口接触或分离，当出料塞与出料口接触时，出料口被封堵住，无法进行出料，当出料塞与出料口分离时，出料口被打开，反应腔体内完成沉积的粉料可以在重力作用下朝下流动至出料口，并经出料通道流出。需要出料时，出料塞朝下运动，将出料口打开，粉料朝下流动，从出料塞和出料管之间的间隙即出料通道流出。现有结构中使用插板阀控制出料时，插板阀的阀板的移动方向和粉料落下方向垂直，打开插板阀进行出料时，堆积于阀板上的粉料会随阀板在其导轨内水平滑动，极易堵塞导轨，使阀板无法完全打开，从而导致出料堵塞。而本方案中，由于出料时出料塞的运动方向和粉料落下的方向均朝下，因此，即使有少量粉料堆积于出料塞的顶部，当出料塞朝下移动打开出料口时，这些粉料也不会造成阻塞而阻碍出料塞的下移，能够保证较为顺畅的出料，出料口不易堵塞。

附图说明

图1为本发明一实施例中的原子层沉积装置的整体结构示意图；

图2为图1中原子层沉积装置的部分结构示意图；

图3为图1中原子层沉积装置的反应容器的下端区域与进气件连接处的结构示意图；

图4为图3所示部件的剖视图；

图5为图1中原子层沉积装置的进气件、出料塞、出料管等部件的爆炸图；

图6为图1中原子层沉积装置的出料管的结构示意图；

图7为图1中原子层沉积装置的风帽的结构示意图；

图8为图1中原子层沉积装置的风帽的剖视图。

附图标记：

机架110、反应容器120、反应腔体121；

进气件200、进气件上部210、进气口211、进气件下部220、平板221、套筒222、进气通道230、进气管连接部240、出料口250、堵塞面251；

出料管300、凸块310、第二缺口311、出料通道320；

出料塞400、落料面410、第一缺口420、伸出杆430、导向杆440；

风帽500、内管510、通孔511、外管520、送气口521、阻挡件530、顶板531、侧板532；

旋钮610、齿轮620、齿条630、连接杆640；

储料罐711、进料管712、出料罐721、第一连接管722、第二连接管723、收纳罐724、操作箱725；

第一加热器811、第二加热器812、第一振动杆821、第二振动杆822；

抽气泵910、第一抽气管921、第二抽气管922、第一阀门931、第二阀门932、第三阀门933。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1至图5，本发明一实施例提供的原子层沉积装置包括反应容器120、进气组件、出料组件与驱动件，反应容器120的内部中空，以形成反应腔体121，原子层沉积的基体(即待包覆的粉末)可以被置于反应腔体121内。进气组件包括进气件200，进气件200与反应容器120连接，进气件200上设置有能够与反应腔体121连通的进气口211，气态的前驱体可以经进气件200流入进气口211，进而流入反应腔体121内，与反应腔体121内的待包覆的粉末反应。出料组件包括出料塞400与出料管300，出料管300与反应容器120连接，出料塞400设置于出料管300的内部，出料口250与反应腔体121连通，出料塞400位于出料口250的下方，出料塞400与出料管300之间的间隙形成供粉料流出的出料通道320。驱动件与出料塞400连接，驱动件可以驱动出料塞400沿竖直方向移动，以使出料塞400与出料口250接触或分离。由于出料塞400位于出料口250的下方，因此，当出料塞400朝上移动时，将会靠近出料口250，并与出料口250接触，出料口250被出料塞400封堵住，无法进行出料；当出料塞400朝下移动时，将会远离出料口250，与出料口250分离，此时出料口250不再被封堵，完成沉积后的粉末可以从出料口250排出反应腔体121，并经出料通道320流出以实现出料。

现有结构中，一般会使用插板阀控制出料，在出料管道上设置插板阀，插板阀的阀板位于出料管道内，且垂直于出料管道的轴向，阀板将出料管道分隔，阀板上方的粉末无法朝下流动。阀板为水平移动，落料方向为竖直向下。当操作插板阀，使阀板进行移动，不再将出料管道分隔为上下两部分时，出料管道的上下两部分被连通，此时可以进行出料。然而，操作插板阀进行出料时，堆积于阀板上方的粉料会随阀板在其导轨内水平滑动，极易堵塞导轨，使阀板无法运动到位，出料管道上下两部分无法完全连通，因此极易造成出料堵塞。插板阀也因此极易损坏，需要经常更换，成本较高。而本方案中，由于出料时出料塞400的运动方向和出料方向均朝下，因此，即使有少量粉料堆积于出料塞400的顶部，当出料塞400朝下移动打开出料口250时，这些粉料也不会阻塞出料塞400的前进路径，出料塞400能较为顺畅的下移，因此能够较为顺畅的出料，出料口250不易堵塞。此外，替换掉插板阀之后，无需因插板阀经常出现故障而频繁更换，成本有所降低。

参阅图1与图2，先对该装置的整体结构进行简要说明。在一些实施例中，该原子层沉积装置包括机架110，反应容器120、储料罐711与出料罐721等部件被安装于机架110上。前述的进气组件与出料组件等均设置于反应容器120的下方。储料罐711设置于反应容器120的上方，二者之间通过进料管712连接。进料管712上设置有阀门等部件，通过阀门开关实现储料罐711与反应腔体121间的连通与断开。阀门打开时，储料罐711与反应腔体121连通，储料罐711内的粉末可以从进料管712流入反应腔体121内；阀门关闭时，储料罐711与反应腔体121分隔，储料罐711内的粉末无法流入反应腔体121内。

在一些实施例中，储料罐711的外部设置有第一加热器811，用于对储料罐711内存储的粉末进行加热干燥，以去除其中的水分。储料罐711上还连接有除水管，除水管与抽水泵连接，干燥蒸发的水汽可以通过除水管被抽走。当然，除水管与储料罐711连接处需要设置滤网，以保证只有水汽被抽走，粉末依然存储于储料罐711内。反应容器120的外部设置有第二加热器812，用于对反应腔体121加热，使其达到沉积要求的温度。

进气件200上设置的进气管连接部240与进气管连接，前驱体气体可以从进气管流入进气件200内的进气通道230。进行沉积时，气体流入进气通道230后，从进气口211流出，并直接进入反应腔体121内，或者通过与进气件200连接的其他部件进入反应腔体121内。第一抽气管921与反应容器120的顶端连接，抽气泵910可以通过第一抽气管921将反应腔体121内的气体抽出。如前所述，进气组件与出料组件等均设置于反应容器120的下方，因此气体从反应腔体121的下方进入，从反应腔体121的上方流出。气体从下方进入反应腔体121，会将堆积于反应腔体121底部的待包覆粉末朝上吹起，使反应腔体121内的待包覆粉末漂浮起来，气体向上的冲击力与粉末自身向下的重力同时作用，使粉末上下翻滚，将一些团聚结块的粉末打散，从而较为充分的与气体接触并完成沉积。反应容器120包括上中下三个区域，优选地，在一些实施例中，反应腔体121的下区域呈上大下小的锥形，因此，在该区域内，越靠近上方的位置气流压力越小，对于粉末的冲击力越小，有利于粉末朝下回落至冲击力较大的区域，并再次被朝上吹起，从而有利于加剧粉末的上下翻滚，使粉末被打散程度更高，更加充分的与气体接触并完成沉积。

优选地，在一些实施例中，储料罐711的外部设置有第一振动杆821，通过第一振动杆821的振动，可以将储料罐711内的粉末团聚打散，使其分散开来，更加充分的与气体接触并完成沉积。类似地，反应容器120的外部设置有第二振动杆822，通过第二振动杆822的振动，可以将反应容器120内的粉末团聚打散，使其分散开来，更加充分的与气体接触并完成沉积。

参阅图3至图5，对出料位置的结构进行说明。优选地，在一些实施例中，出料塞400能够在驱动件的驱动下伸入出料口250，以封堵出料口250。具体地，出料塞400伸入出料口250，出料塞400上的落料面410与出料口250的侧壁即堵塞面251过盈配合，从而将出料口250封闭。当然，在另一些实施例中，若出料塞400并未伸入出料口250，阻挡于出料口250的下方亦可。当出料塞400伸入出料口250进行封堵时，优选地，在一些实施例中，落料面410呈圆锥面，且落料面410的径向尺寸从上至下逐渐增大。若落料面410呈圆锥面，出料口250向下移动以切换至打开状态时，粉末会沿着圆锥面朝下掉落而进入出料通道320，不会堆积于出料塞400的顶部。优选地，堵塞面251设置为与落料面410相匹配的锥面，以使堵塞面251与落料面410完全贴合，如此设置可以增强对出料口250处封堵的密封性，当出料塞400移动时，堵塞面251与落料面410之间的形状匹配还能对出料塞400进行导向。

参阅图3至图5，在一些实施例中，出料口250设置于进气件200上，出料管300设置于进气件200的内部，出料管300与进气件200连接，出料管300与进气件200之间形成供气体流入的进气通道230，进气通道230与进气口211连通。具体地，进气件200包括进气件下部220与进气件上部210，二者之间固定连接，进气件下部220与进气件上部210均呈壳体状，二者连接后，在内部形成空腔。进气件上部210中的凸起部分伸入反应腔体121内，出料口250与进气口211均设置于进气件上部210的顶端。出料管300与进气件上部210固定连接，从而实现与反应容器120的连接。进气件下部220包括平板221与套筒222，二者一体成型为一个部件，平板221与进气件上部210之间通过螺纹紧固件连接。进气管连接部240与平板221连接，平板221上进气管连接部240连接处设置有与进气通道230连通的孔位。气体从进气管连接部240经平板221上的孔位进入进气通道230内，进而到达进气口211处。上述实施例中，将出料口250设置于进气件200上，出料管300与进气件200之间形成进气通道230，出料管300与出料塞400之间形成出料通道320，即出料组件与进气组件被集成在一起，结构较为紧凑，且整体结构较为简单。

在一些实施例中，进气组件还包括风帽500，风帽500与进气口211连接，风帽500上设有送气口521；进气通道230内进气时，送气口521打开并与反应腔体121连通；进气通道230内停止进气时，送气口521封闭。具体地，风帽500安装于进气口211处，风帽500位于反应腔体121内，进气通道230内进气时，气体可以从进气口211进入风帽500，并从送气口521流入反应腔体121内。进气通道230内停止进气时，送气口521封闭，反应腔体121内的粉末不会从送气口521进入风帽500内部，不会造成风帽500堵塞。

具体地，参阅图4、图7与图8，在一些实施例中，风帽500包括内管510、外管520与阻挡件530，外管520间隔设置于内管510的外部，阻挡件530位于内管510与外管520之间，阻挡件530与外管520接触，且阻挡件530被内管510支撑，内管510的底部与进气口211连通，内管510的顶部设置有通孔511，外管520的侧壁设置有送气口521；进气通道230内停止进气时，阻挡件530与内管510的顶部接触以封堵通孔511，且阻挡件530遮挡送气口521；进气通道230内进气时，阻挡件530被气体推动而与通孔511分离，且阻挡件530与送气口521分离。具体地，内管510与外管520固定连接，二者均内部中空。阻挡件530包括顶板531与侧板532，侧板532的外壁与外管520的侧壁接触，侧板532的内壁与内管510之间具有间隙。送气口521设置于外管520的侧壁上靠近下端的区域。当进气通道230内停止进气时，阻挡件530在其自身重力作用下，会掉落于内管510上，顶板531被内管510的顶部支撑，因此内管510顶部设置的通孔511被顶板531遮挡，通孔511被封堵，同时，阻挡件530会将送气口521遮挡，抑制粉末从送气口521进入外管520内。进气通道230内进气时，气体进入内管510后，从其顶部的通孔511流出，并将阻挡件530朝上顶起，使其不再遮挡送气口521，此时，从通孔511流出的气体会从内管510的顶部和顶板531之间朝下流动，从送气口521处流入反应腔体121内。

或者，在另一些实施例中，风帽包括内管与外管，外管套设于内管的外部且被内管支撑，内管的底部与进气口211连通，内管的顶部设置有通孔；进气通道230内停止进气时，外管与内管的顶部接触以封堵通孔，且外管的底部与进气件200接触；进气通道230内进气时，外管被气体推动而与通孔分离，且外管与进气件200分离，外管与进气件200之间的间隙形成送气口。具体地，风帽与进气件200之间的连接结构与安装位置等均与上一实施例相同，不同之处在于本实施例中并未设置阻挡件，直接用外管充当阻挡件，外管的结构与阻挡件相似。当进气通道230内停止进气时，外管在其自身重力作用下，会掉落于内管上，并且外管的底端与进气件200接触，二者之间无缝隙，能抑制粉末进入外管内。进气通道230内进气时，气体进入内管后，从其顶部的通孔流出，并将外管朝上顶起，使其不再遮挡通孔，并使外管的底端与进气件200分离，二者之间具有间隙，此时，从通孔流出的气体会从内管和外管之间朝下流动，从外管的底端与进气件200的间隙处流入反应腔体121内。

参阅图4至图6，在一些实施例中，进气组件包括多个风帽500，其中一个风帽500安装于出料塞400的顶部，其余的风帽500安装于进气件200上，出料塞400的内腔中空且侧壁上设置有与其内腔连通的第一缺口420，出料管300的侧壁上设置有贯通侧壁的第二缺口311；进气通道230内进气时，第一缺口420与第二缺口311连通，进气通道230内的部分气体依次流经第二缺口311、第一缺口420与内腔进入风帽500，并经送气口521流入反应腔体121；出料塞400移动至与出料口250分离而出料时，第一缺口420与第二缺口311错开。多个风帽500的结构均相同，在前述实施例中已进行说明，此处不再赘述。具体地，多个风帽500中，其中一个固定于出料塞400的顶部，从出料口250朝上伸出至反应腔体121内；其余的多个风帽500呈环形均匀围绕于出料塞400顶部安装的风帽500的外侧。对应的，前述的出料口250位于进气件上部210的顶端的中心区域，多个进气口211呈环形均匀分布于出料口250的周围。当进气通道230内进气时，部分气体可以从多个环形分布的进气口211流入对应的风帽500内，进而流入反应腔体121内；部分气体可以从第二缺口311流入出料管300，并从与第二缺口311连通的第一缺口420流入出料塞400的内部，进而在出料塞400的内腔朝上流动至对应的风帽500的内管中，并从风帽500上设置的送气口521流出至反应腔体121内。当沉积完成需要出料时，出料塞400朝下移动将出料口250打开，第一缺口420也相对于第二缺口311移动，从而使第一缺口420与第二缺口311错开。上述实施例中，通过将出料塞400内部设置中空，并在其顶部也安装风帽500，通过第一缺口420与第二缺口311的连通，使得部分气体从安装于进气件200上的多个呈环形排布的风帽500进入反应腔体121的外圈区域，部分气体从安装于出料塞400上的风帽500流入反应腔体121的中心区域，从而使进入反应腔体121内各个区域的气体分布更加均匀，能将各个区域堆积的粉末尽量都朝上吹起并进行包覆。

在一些实施例中，出料管300的侧壁的内表面上设置有凸块310，凸块310抵持于出料塞400的侧壁的外表面，第二缺口311贯穿凸块310与出料管300的侧壁。具体地，凸块310的侧壁呈弧面，以使其能够与出料塞400的侧壁的外表面贴合。当进气通道230内进气时，此时并不需要出料，出料塞400堵塞于出料口250内，此时第一缺口420与第二缺口311的位置对准，二者之间连通，气体可以流入出料塞400内腔。当沉积完成需要出料时，出料塞400朝下移动，与出料口250分离，在移动过程中，第一缺口420也会随之下移，逐渐与第二缺口311错开，二者之间无法连通。此时第一缺口420与凸块310上第二缺口311下方的区域贴合，以将第一缺口420封堵，因此，粉末从出料口250流入出料管300与进气件上部210之间的出料通道320时，会绕过凸块310所在位置，从两侧朝下出料，粉末不会从第一缺口420流入出料塞400的内腔中。

或者，在一些实施例中，出料塞400的侧壁的外表面上设置有凸块310，凸块310抵持于出料管300的侧壁的内表面，第二缺口311贯穿凸块310与出料塞400的侧壁。本实施例与上一实施例类似，区别在于将凸块310设置于出料塞400的侧壁的外表面，两个缺口之间的配合等与上一实施例类似，此处不再赘述。

参阅图3至图5，在一些实施例中，驱动件与出料塞400之间通过传动组件连接，驱动件包括旋钮610，传动组件包括齿轮620与齿条630，旋钮610与齿轮620通过连接杆640连接，齿轮620与齿条630啮合，齿条630与出料塞400连接，齿轮620与齿条630均设置于进气件200的内部，旋钮610位于进气件200的外部。具体地，旋钮610与连接杆640固定连接，连接杆640与齿轮620固定连接，齿轮620与齿条630均位于进气件下部220的套筒222内，连接杆640的一端从套筒222伸出至外部并与旋钮610固定连接。齿条630与出料塞400之间通过伸出杆430固定连接。当转动旋钮610时，齿轮620随之转动，齿条630沿竖直方向移动，从而带动出料塞400移动。当然，旋钮610也可以为电机或者旋转气缸等部件，通过此类部件驱动齿轮620转动，无需手动旋转旋钮610。优选地，伸出杆430上还连接有导向杆440，导向杆440呈十字形，导向杆440与伸出杆430可以一体成型为一个部件。导向杆440的外端与套筒222的内壁贴合，可以起到一定的导向作用。此外，如前所述，凸块310与出料塞400的侧壁的外表面贴合，因此，当出料塞400移动时，凸块310可以对出料塞400进行导向，使出料塞400移动移动更加平稳。优选地，还可以增加凸块310的数量，例如，沿径向在现有凸块310的对侧增设一个凸块，增设的凸块为实心状，其上无需设置缺口，增设的凸块也与出料塞400的侧壁的外表面贴合，通过两个凸块对出料塞400的移动进行导向，可以使其移动过程更加稳定。当然，凸块的数量还可以为三个、四个等其他选择。

参阅图2与图5，在一些实施例中，原子层沉积装置还包括出料罐721、第一抽气管921、第二抽气管922，以及与第一抽气管921、第二抽气管922均连通的抽气泵910，出料罐721与出料通道320连通，进气通道230内进气时，第一抽气管921与反应腔体121连通，出料塞400移动至与出料口250分离而出料时，第二抽气管922与出料罐721连通。具体地，第一抽气管921的一端与抽气泵910连接，另一端与反应容器120的顶端连接，第一抽气管921上设置有第一阀门931。第二抽气管922的一端与第一抽气管921连接，且二者连接处连通，另一端与出料罐721连接，第二抽气管922上设置有第二阀门932。沉积时，可以将第一阀门931打开，且第二阀门932关闭，通过抽气泵910将反应腔体121内的多余气体朝上抽出，即气体从反应腔体121底部流入，从顶部流出，对粉末进行流化，使粉末处于悬浮状态。当然，第一抽气管921上与反应容器120连接处需要设置滤网，以免抽气时将反应腔体121内的粉末也抽出。沉积结束后需要出料时，可以将第二阀门932打开，且第一阀门931关闭，通过抽气泵910对出料罐721负压吸附，使反应腔体121内的粉末在重力和吸附力作用下朝下流动，从反应容器120底端与出料罐721之间的第一连接管722流入出料罐721。当然，第二抽气管922上与出料罐721连接处也需要设置滤网，以免负压吸附加速落料时将出料罐721内的粉末抽出。在出料时，粉末自身重力和额外施加的吸附力共同作用，可以加速粉末流出反应腔体121，且反应腔体121内不易有粉末残留，出料更加彻底。参阅图1与图2，优选地，出料罐721的下方还设置有收纳罐724，收纳罐724与出料罐721之间通过第二连接管723连接，收纳罐724设置于操作箱725内，操作箱725上设置有供操作人员手臂伸入操作箱725内部的槽孔。完成出料后，可以将第二连接管723上的第三阀门933打开，使第二连接管723与外界连通，从而恢复大气压，粉末从第二连接管723落入收纳罐724内。操作箱725内充满有氮气，操作人员可以将手从操作箱725上的槽孔伸入操作箱725内，将收纳罐724的盖子盖上，由于有氮气保护，可以防止外界杂质污染所获得的粉末。

下面对使用该装置进行原子层沉积的过程进行简要介绍。首先，将待包覆粉末加入储料罐711内，通过储料罐711外部的第一加热器811对粉末进行加热干燥，同时打开抽水泵，将干燥蒸发的水汽经除水管抽走。粉末干燥的同时，关闭第二阀门932与第三阀门933，打开第一阀门931与抽气泵910，同时，与进气管连接部240连接的进气管内通入氮气，氮气进入反应腔体121后朝上流动，最终从顶部流入第一抽气管921被抽走，通过氮气对反应腔体121进行清洗，以去除杂质；同时，通过反应容器120外部的第二加热器812对反应腔体121进行加热，使其达到沉积要求的温度范围，例如加热至150℃。准备工作完成后，打开进料管712上的阀门，同时开启第一振动杆821与第二振动杆822，第一振动杆821使储料罐711内的粉末一边被振动分散，一边向下流入反应腔体121内，第二振动杆822使进入反应腔体121的粉末被进一步振动分散，更加充分的与气体接触。粉末在反应腔体121内处于上下翻滚的悬浮状态，氮气对粉末进行清洗，以去除杂质，完成清洗的氮气裹挟着杂质一起从反应容器120顶部流入第一抽气管921。当氮气通入一段时间后，在氮气流路中通入第一前驱体，氮气裹挟着第一前驱体一起流入反应腔体121，在反应腔体121内朝上流动过程中，第一前驱体与粉末反应，包覆于粉末的表面。多余的第一前驱体与氮气一起从反应容器120顶部流入第一抽气管921。一段时间后，停止向氮气流路中通入第一前驱体，氮气依然继续流入反应腔体121，氮气对包覆有第一前驱体的粉末进行清洗，去除其表面多余的第一前驱体。清洗完成后，在氮气流路中通入第二前驱体，氮气裹挟着第二前驱体一起流入反应腔体121，在反应腔体121内朝上流动过程中，第二前驱体与粉末反应，包覆于粉末的表面，以完成单层沉积。多余的第二前驱体与氮气一起从反应容器120顶部流入第一抽气管921。一段时间后，停止向氮气流路中通入第二前驱体，氮气依然继续流入反应腔体121，氮气对完成沉积的粉末进行清洗，去除其表面多余的第二前驱体。一段时间后，关闭第一阀门931，打开第二阀门932，抽气泵910的抽气路径切换至第二抽气管922，通过旋转旋钮610，使出料塞400下移，打开出料口250，完成沉积的粉末在重力作用和抽气泵910施加的吸附力作用下朝下流入出料罐721。当粉末完全进入出料罐721后，关闭第二阀门932，打开第三阀门933，粉末朝下落入收纳罐724。之后再将手伸入操作箱725内，盖上收纳罐724的盖子，并将其取出操作箱725。上述实施例中对单层沉积的过程进行了说明，若要进行多层沉积，只需多次重复通入气体即可。

由于储料罐711与反应容器120分开设置，粉末的干燥与沉积包覆可以分开进行，有利于提高生产效率。若有多个批次的粉末需要沉积，上述过程为第一批次粉末的沉积过程。第一批次粉末沉积时，将第二批次粉末加入储料罐711内提前进行加热干燥，当第一批次粉末完成沉积并出料后，旋转旋钮610，使出料塞400上移封堵出料口250，关闭第二阀门932与第三阀门933，打开第一阀门931，抽气泵910始终运行无需关闭，阀门切换完成后，可以再次对反应腔体121抽气，并接着将第二批次的粉末通入反应腔体121，进行第二批次粉末的沉积。上述过程中，只需要开关对应的阀门，切换与抽气泵910连接的抽气管即可快速进入下一批次的沉积，操作非常简单，且装置持续运行，两个批次之间间隔时间短，生产效率较高。

需要说明的是，在上述过程中，在氮气流路中通入第一前驱体或第二前驱体的方法为：使氮气流经存储有前驱体的源瓶，从而带出源瓶内存储的前驱体。反应腔体121内需要供应的前驱体为气体，但前驱体存储状态下主要为液体，还有少量已经气化的气体，即存储状态下为气液混合物。当氮气经过源瓶时，会裹挟着源瓶内的气态的前驱体，二者混合流出源瓶，并流入反应腔体121。在一些实施例中，前述的第一前驱体为三甲基铝，第二前驱体为去离子水。优选地，设置有稀释罐，稀释罐的容积大于存储三甲基铝的源瓶的容积，源瓶与稀释罐连通，源瓶内的气态三甲基铝可以溢出并流入稀释罐内，氮气流经稀释罐，带出其内的三甲基铝。三甲基铝具有易燃易爆特性，由于稀释罐的容积大于存储三甲基铝的源瓶的容积，稀释罐内单位体积的三甲基铝的量更少，可以提高安全性，以免三甲基铝过多而爆炸或燃烧。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.原子层沉积装置，其特征在于，包括：

反应容器，所述反应容器的内部形成反应腔体；

进气组件，所述进气组件包括进气件，所述进气件与所述反应容器连接，所述进气件上设置有能够与所述反应腔体连通的进气口；

出料组件，所述出料组件包括出料塞与出料管，所述出料管与所述反应容器连接，所述出料塞设置于所述出料管的内部，所述出料塞位于与所述反应腔体连通的出料口的下方，所述出料塞与所述出料管之间形成供粉料流出的出料通道，其中，所述出料口设置于所述进气件上，所述出料管设置于所述进气件的内部，所述出料管与所述进气件连接，所述出料管与所述进气件之间形成供气体流入的进气通道，所述进气通道与所述进气口连通；

驱动件，所述驱动件与所述出料塞连接，所述驱动件用于驱动所述出料塞沿竖直方向移动，以使所述出料塞与所述出料口接触或分离。

2.根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述出料塞能够在所述驱动件的驱动下伸入所述出料口以封堵所述出料口，所述出料塞包括用于封堵所述出料口的落料面，所述落料面呈圆锥面，且所述落料面的径向尺寸从上至下逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述进气组件还包括风帽，所述风帽与所述进气口连接，所述风帽上设有送气口；所述进气通道内进气时，所述送气口打开并与所述反应腔体连通；所述进气通道内停止进气时，所述送气口封闭。

4.根据权利要求3所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述风帽包括内管、外管与阻挡件，所述外管间隔设置于所述内管的外部，所述阻挡件位于所述内管与所述外管之间，所述阻挡件与所述外管接触，且所述阻挡件被所述内管支撑，所述内管的底部与所述进气口连通，所述内管的顶部设置有通孔，所述外管的侧壁设置有所述送气口；所述进气通道内停止进气时，所述阻挡件与所述内管的顶部接触以封堵所述通孔，且所述阻挡件遮挡所述送气口；所述进气通道内进气时，所述阻挡件被气体推动而与所述通孔分离，且所述阻挡件与所述送气口分离。

5.根据权利要求3所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述风帽包括内管与外管，所述外管套设于所述内管的外部且被所述内管支撑，所述内管的底部与所述进气口连通，所述内管的顶部设置有通孔；所述进气通道内停止进气时，所述外管与所述内管的顶部接触以封堵所述通孔，且所述外管的底部与所述进气件接触；所述进气通道内进气时，所述外管被气体推动而与所述通孔分离，且所述外管与所述进气件分离，所述外管与所述进气件之间的间隙形成所述送气口。

6.根据权利要求3所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述进气组件包括多个所述风帽，其中一个所述风帽安装于所述出料塞的顶部，其余的所述风帽安装于所述进气件上，所述出料塞的内腔中空且侧壁上设置有与所述内腔连通的第一缺口，所述出料管的侧壁上设置有第二缺口；所述进气通道内进气时，所述第一缺口与所述第二缺口连通，所述进气通道内的部分气体依次流经所述第二缺口、所述第一缺口与所述内腔进入所述风帽，并经所述送气口流入所述反应腔体；所述出料塞移动至与所述出料口分离而出料时，所述第一缺口与所述第二缺口错开。

7.根据权利要求6所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述出料管的侧壁的内表面上设置有凸块，所述凸块抵持于所述出料塞的侧壁的外表面，所述第二缺口贯穿所述凸块与所述出料管的侧壁。

8.根据权利要求6所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述出料塞的侧壁的外表面上设置有凸块，所述凸块抵持于所述出料管的侧壁的内表面，所述第二缺口贯穿所述凸块与所述出料塞的侧壁。

9.根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于，还包括连接于所述驱动件与所述出料塞之间的传动组件，所述驱动件包括旋钮，所述传动组件包括齿轮与齿条，所述旋钮与所述齿轮通过连接杆连接，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿条与所述出料塞连接，所述齿轮与所述齿条均设置于所述进气件的内部，所述旋钮位于所述进气件的外部。

10.根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于，所述原子层沉积装置还包括出料罐、第一抽气管、第二抽气管，以及与所述第一抽气管、所述第二抽气管均连通的抽气泵，所述出料罐与所述出料通道连通，所述进气通道内进气时，所述第一抽气管与所述反应腔体连通，所述出料塞移动至与所述出料口分离而出料时，所述第二抽气管与所述出料罐连通。

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