CN1896306A

CN1896306A - 薄膜沉积装置

Info

Publication number: CN1896306A
Application number: CN 200510021233
Authority: CN
Inventors: 张树人; 杨成韬; 刘敬松
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-01-17

Abstract

薄膜沉积装置，涉及一种薄膜沉积设备，特别是一种沉积腔内温度可调、基片承放台种类可换的大面积薄膜化学气相沉积设备，属于薄膜材料领域。本发明提供一种满足根据不同薄膜的生长要求、构造简单的薄膜沉积装置。本发明包括：至少两个加热装置，用于对沉积腔进行加热；沉积腔，具有气体入口和出口；基片承放台，位于沉积腔内；运动机构，使基片承放台与加热装置相对运动。本发明的有益效果是，可根据实际需要调节沉积腔内的温度梯度分布；可根据沉积薄膜的要求调节基片承放台的位置；可以高效、灵活的制备大面积薄膜和多元氧化物薄膜；设备构造简单，易于制造；操作简便。

Description

薄膜沉积装置

技术领域

本发明涉及一种薄膜沉积设备，特别是一种沉积腔内温度可调、基片承放台种类可换的大面积薄膜化学气相沉积设备，属于薄膜材料领域。

背景技术

现代电子信息集成器件中使用的电子薄膜，如介电薄膜、铁电薄膜、超导薄膜等都属于多元氧化物薄膜，典型的有BaTiO₃、Pb(Zr，Ti)O₃、YBa₂Cu₃O₇。它们都具有两种或者两种以上金属氧化物成分，在运用于电子器件中时，要求能够大面积成膜，并且成分、厚度分布均匀。

目前常用的多元氧化物薄膜沉积方法主要有物理溅射法、化学液相沉积法、化学气相沉积法。物理溅射法的优点是可以大面积成膜，薄膜与基底附着力强，但是成分、厚度分布不均，而且设备昂贵；化学液相沉积法虽然薄膜成分分布均匀，成本低廉，但是不能够大面积成膜。化学气相沉积法不仅可以大面积成膜，而且薄膜成分、厚度分布均匀，然而，传统的化学气相沉积法，如金属有机物气相沉积法(MOVCD)，成本高昂，设备复杂，气源难以获取和保存，存在一定的缺点。因此，开发一种成本低廉，而效果理想的薄膜沉积设备，是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种满足根据不同薄膜的生长要求、构造简单的薄膜沉积装置。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：薄膜沉积装置，包括：至少两个加热装置，用于对沉积腔进行加热；沉积腔，具有气体入口和出口；基片承放台，位于沉积腔内；运动机构，使基片承放台与加热装置相对运动。

所述加热装置包括并列的第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置，各加热装置由围绕沉积腔的电热丝构成。所述加热装置还包括温度控制装置，用于调节各加热装置的温度。所述沉积腔为中空的圆筒。所述基片承放台与气流方向的夹角为45度。所述基片承放台带有温度控制装置。所述温度控制装置为制冷装置或加热装置，所述制冷装置为回形水流管道，所述加热装置为电热丝。基片承放台还带有一个温度探测装置，用于探测基片承放台所处位置的温度。所述运动机构为导轨，所述导轨安装于沉积腔内，所述基片承放台安装在导轨上；或者，所述导轨安装于沉积腔外，所述加热装置安装于导轨上。或者是，所述基片承放台还带有一个角度调节装置，用于调节基片承放台与沉积腔轴线的夹角。

本发明的有益效果是，

(1)可根据实际需要调节沉积腔内的温度梯度分布；

(2)可根据沉积薄膜的要求调节基片承放台的位置；

(3)可以高效、灵活的制备大面积薄膜和多元氧化物薄膜；

(4)可以根据不同薄膜生长的温度要求，选择不同的基片承放台，以达到最佳生长效果；

(5)设备构造简单，易于制造；

(6)操作简便。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的实施例1的示意图。箭头表示气流方向。

图1中：1-沉积腔，2-气源入口，3-第一加热线圈组，4-第二加热线圈组，5-第三加热线圈组，6-余气出口，7-基片承放台管线，8-基片承放台，9-热电偶，10-导轨。

图2是本发明的冷却式基片承放台的示意图。箭头表示水流方向。图2(1)为侧视图，图2(2)为俯视图。

图3是本发明的加热式基片承放台的示意图。图3(1)为侧视图，图3(2)为俯视图。其中，31为加热丝。

图4是本发明的实施例2的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种薄膜沉积装置，包括：

3个加热装置：包括第一线圈组3、第二加热线圈组4、第三加热线圈组5，第一～第三加热线圈组由围绕在沉积腔1上的线圈构成，依次并列。

沉积腔，为中空圆筒状，具有气体入口和出口；

基片承放台，位于沉积腔内；

运动机构，使基片与加热装置相对运动。

实施例1：

参见图1。

本实施例包括功率可调的加热线圈3、加热线圈4、加热线圈5，可以使沉积腔1内部的温度由入口2处到出口6处呈梯度分布，该梯度可以由高到底，也可以由低到高，最低温度为60℃，最高温度600℃；

如果从入口2进入沉积腔的汽雾含有多种组分，这些组分的气化温度不一致，那么可以根据需要调节沉积腔1内部的温度梯度，使各组分在沉积腔1内部不同位置气化；

基片承放台8安装在沉积腔底部导轨10的滑块上面，在腔内的位置可以左右调节，安装在基片承放台8背部的热电偶9可以探测所处位置的温度，根据所需要沉积的薄膜成分以及汽雾中各组分的气化温度，参照热电偶9探测到的温度，来调节基片承放台在沉积腔1中的位置，以此控制沉积到基片上薄膜的成分。

基片承放台8在沉积腔1内部呈45°角度安置，这样吹入的气体按照箭头所示方式流过基片表面，使得基片与气体接触的面积最大，时间较长，沉积到基片上的薄膜成分较为均匀，面积可以很大；基片承放台8有两种可更换类型，分别如图2和图3所示。图2是水冷式，承放台内部设计成盒状，并有挡板分割成四个相通的小腔，冷却水按照箭头所示方式流动，以最大效率冷却承放台上的基片。或者，承放台内部分布有回形的水冷管道。图3是电热式，承放台背部贴有电加热丝，来加热承放台上的基片。冷却水的温度从冰水温度到沸水温度可调，加热丝最高温度可达500℃。冷却水管道或加热丝电源线经由基片承放台管线7与沉积腔外部相连。冷却水管道或者加热丝的走向以最大效率为目标，也可以采用其他的走向设计。

实施例2

参见图4，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的沉积腔足够长，基片承放台固定于沉积腔内，在沉积腔外部，设置有平行于沉积腔轴线的导轨，加热线圈组固定在导轨的一个滑块上，可以沿导轨滑动。基片承放台带有一个可控的角度调节装置，可以调节基片承放台与沉积腔轴线的夹角，此类角度调节装置完全属于现有技术，在此不再赘述。在基片承放台上还有温度传感器，用于测量当前位置的温度。本实施例的基片承放台在工作状态时相对于沉积腔固定，而加热线圈可以相对沉积腔滑动。本实施例的沉积腔在基片承放台的附近开有一个口，开口上设置有一个活动盖板，盖板打开后，基片承放台可以从该开口取出或者放入，盖板将前述开口关闭后，加热线圈组依然可以在沉积腔外滑动。

Claims

1、薄膜沉积装置，其特征在于，包括：

至少两个加热装置，用于对沉积腔进行加热；

沉积腔(1)，具有气体入口和出口；

基片承放台(8)，位于沉积腔内；

运动机构，使基片承放台与加热装置相对运动。

2、如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述加热装置包括并列的第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置，上述各加热装置由围绕沉积腔(1)的电热丝构成。

3、如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述加热装置还包括温度控制装置，用于调节各加热装置的温度。

4、如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述沉积腔(1)为中空的圆筒。

5、如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述基片承放台(8)与气流方向的夹角为45度。

6、如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述基片承放台(8)带有温度控制装置。

7、如权利要求6所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述温度控制装置为制冷装置或加热装置，所述制冷装置为回形水流管道，所述加热装置为电热丝。

8、如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述基片承放台(8)还带有一个温度探测装置(9)，用于探测基片承放台所处位置的温度。

9、如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述运动机构为导轨，

所述导轨安装于沉积腔内，所述基片承放台安装在导轨上；

或者，所述导轨安装于沉积腔外，所述加热装置安装于导轨上。

10、如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述基片承放台还带有一个角度调节装置，用于调节基片承放台与沉积腔轴线的夹角。