CN207713813U - 一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，蒸发室裂解室、镀膜腔室、真空系统依次通过管道连通，新型CVD反应控制喷淋装置至少覆盖镀膜腔室进气口一侧的有效镀膜区域截面，新型CVD反应控制喷淋装置主进气口连通主进气管路，主进气管路输出口连通二路分进气管路，分进气管路后级再依次设置N级分进气管路，N级分进气管路的前一级分进气管路输出口连通两路后一级分进气管路。本实用新型通过计算将气体流道控制在大于平均分子自由程的尺寸，然后在通过流道截面积的变化控制气体的流速，使每个出气孔的气体流量完全一致，精确控制腔体内每个点的成膜气体流速及反应速度，达到膜层均匀性及定量控制气体沉积反应速率。
Description
技术领域
本实用新型涉及派瑞林镀膜设备技术领域，尤其涉及一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置。
背景技术
现有的派瑞林镀膜设备大体分为两种：筒式镀膜机和箱式镀膜机，分别为图1、图2所示。两者的工作原理大体相同，主要差别是真空镀膜腔室的形状：前者为圆柱体，后者为立方体。
派瑞林在蒸发室01加热气化后，在真空压差的作用下向裂解室移动，并在裂解室02发生裂解反应，裂解后气体经过管道06进入镀膜腔室03并发生聚合反应形成防水膜层。裂解后的气体进入镀膜腔室03的方式大部分都是通过管道06直接进入真空腔体。
此种设计的设备有以下几种显著缺点：
1.无法控制气体从裂解室到真空沉积腔室的流速及反应条件，容易造成工艺不良(如膜层发白、结晶率不高等问题)。
2.裂解室出来的高温气体进入镀膜腔室后由于温度急剧降低，凝结速度非常快，易造成膜层的组织缺陷。
3.气体极速降温后的凝结造成原材料的利用率的降低。
4.在靠近进气口部位膜层很容易聚集，而其他地方的膜层沉积速度相对较慢，这样镀膜均匀性很难保证。
为了解决以上问题，现在部分设备在设计上做了相应改善，在镀膜腔体进气口处增加一块挡板05，这样气体进入腔室后挡板会对气体起到一定的分流作用，但并未从根本上起到改善作用。由于挡板温度较低，裂解后气体遇到挡板后会急速反应并沉积于挡板，造成材料的浪费，且设备维护保养非常困难。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，是流体力学和机械设计的完美结合，通过计算将气体流道控制在大于平均分子自由程的尺寸，然后在通过流道截面积的变化控制气体的流速，使每个出气孔的气体流速完全一致，这样就可以精确的控制腔体内每个点的成膜气体流速及反应速度，从而达到非常好的膜层均匀性及定量控制气体沉积反应速率。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，包括蒸发室、裂解室、镀膜腔室、真空系统，所述蒸发室裂解室、镀膜腔室、真空系统依次通过管道连通，其特征在于：所述镀膜腔室进气口处设置新型CVD反应控制喷淋装置，所述新型CVD反应控制喷淋装置至少覆盖镀膜腔室进气口一侧的有效镀膜区域截面，所述新型CVD反应控制喷淋装置主进气口连通主进气管路，所述主进气管路输出口连通二路分进气管路，所述分进气管路后级再依次设置N级分进气管路，其中N级分进气管路的前一级分进气管路输出口连通两路后一级分进气管路，其中N≥2。
上述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，所述N级分进气管路的第N级设置出气孔。
上述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，所述N级分进气管路的前一级分进气管路截面积为后一级分进气管路截面积的两倍。
上述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，所述N级分进气管路截面形状为矩形、圆形或椭圆形。
上述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，所述矩形管道短边长度、圆形管道直径或椭圆形型管道短轴直径大于等于真空状态下气体分子平均自由程λ，其中其中KB表示波尔兹曼常数 (1.380662±0.000044)×10-23J·K-1，d表示分子有效直径，P表示分子所处空间的压强，T表示分子所处环境的温度，温度的单位为K。
上述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，所述新型 CVD反应控制喷淋装置根据整个镀膜腔室进气口一侧的腔室截面形状不同，设计成包含但不限于长方体、半中空圆柱、圆柱体形状。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型是流体力学和机械设计的完美结合，通过计算将气体流道控制在大于平均分子自由程的尺寸，然后在通过流道截面积的变化控制气体的流速，使每个出气孔的气体流量完全一致，这样就可以精确的控制腔体内每个点的成膜气体流速及反应速度，从而达到非常好的膜层均匀性及定量控制气体沉积反应速率。
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
图1是现有技术的筒式镀膜机结构示意图。
图2是现有技术的箱式镀膜机结构示意图。
图3是本实用新型的新型CVD反应控制喷淋装置长方体形状时结构示意图。
图4是本实用新型的新型CVD反应控制喷淋装置半中空圆柱形状时结构示意图。
图5是本实用新型的新型反应控制喷淋装置结构示意图。
图6是图5方框处的局部放大图。
具体实施方式
如图3、4、5、6所示，一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，包括蒸发室1、裂解室2、镀膜腔室3、真空系统4，所述蒸发室1、裂解室2、镀膜腔室3、真空系统4依次通过管道6连通，所述镀膜腔室3进气口处设置新型CVD反应控制喷淋装置5，所述新型CVD反应控制喷淋装置5 至少覆盖镀膜腔室3进气口一侧的有效镀膜区域截面，所述新型CVD反应控制喷淋装置5主进气口51连通主进气管路52，所述主进气管路52输出口连通二路分进气管路53，所述分进气管路53后级再依次设置N级分进气管路，其中N级分进气管路的前一级分进气管路输出口连通两路后一级分进气管路，其中 N≥2。
本实施例中，所述N级分进气管路的第N级设置出气孔。
本实施例中，所述N级分进气管路的前一级分进气管路截面积为后一级分进气管路截面积的两倍。
本实施例中，所述N级分进气管路截面形状为矩形、圆形或椭圆形。
本实施例中，所述矩形管道短边长度、圆形管道直径或椭圆形型管道短轴直径大于等于真空状态下气体分子平均自由程λ，其中其中KB表示波尔兹曼常数(1.380662±0.000044)×10-23J·K-1，d表示分子有效直径，P表示分子所处空间的压强，T表示分子所处环境的温度，温度的单位为K。
本实施例中，所述新型CVD反应控制喷淋装置5根据整个镀膜腔室3进气口一侧的腔室截面形状不同，设计成包含但不限于长方体、半中空圆柱、圆柱体形状。
该喷淋装置特殊设计的管道系统将进入主进气口51的气体按2n倍数(1 分2，2分4，4分8，8分16…)均匀分配，直到最终的出气孔。如图5、图6 所示，气体从主进气口51到任意一个出气孔58所经路径、行进距离均相同。该装置可连接加热器对整体或局部进行加热，该装置顶部与一平板装置组合形成封闭空间，周边可用密封圈密封。
本实用新型是流体力学和机械设计的完美结合，通过计算将气体流道控制在大于平均分子自由程的尺寸，然后在通过流道截面积的变化控制气体的流速，使每个出气孔的气体流量完全一致，这样就可以精确的控制腔体内每个点的成膜气体流速及反应速度，从而达到非常好的膜层均匀性及定量控制气体沉积反应速率。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，包括蒸发室(1)、裂解室(2)、镀膜腔室(3)、真空系统(4)，所述蒸发室(1)、裂解室(2)、镀膜腔室(3)、真空系统(4)依次通过管道(6)连通，其特征在于：所述镀膜腔室(3)进气口处设置新型CVD反应控制喷淋装置(5)，所述新型CVD反应控制喷淋装置(5)至少覆盖镀膜腔室(3)进气口一侧的有效镀膜区域截面，所述新型CVD反应控制喷淋装置(5)主进气口(51)连通主进气管路(52)，所述主进气管路(52)输出口连通二路分进气管路(53)，所述分进气管路(53)后级再依次设置N级分进气管路，其中N级分进气管路的前一级分进气管路输出口连通两路后一级分进气管路，其中N≥2。
2.如权利要求1所述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，其特征在于：所述N级分进气管路的第N级设置出气孔。
3.如权利要求1所述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，其特征在于：所述N级分进气管路的前一级分进气管路截面积为后一级分进气管路截面积的两倍。
4.如权利要求1所述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，其特征在于：所述N级分进气管路截面形状为矩形、圆形或椭圆形。
5.如权利要求4所述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，其特征在于：所述矩形管道短边长度、圆形管道直径或椭圆形型管道短轴直径大于等于真空状态下气体分子平均自由程λ，其中其中KB表示波尔兹曼常数(1.380662±0.000044)×10-23J·K-1，d表示分子有效直径，P表示分子所处空间的压强，T表示分子所处环境的温度，温度的单位为K。
6.如权利要求1所述的一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置，其特征在于：所述新型CVD反应控制喷淋装置(5)根据整个镀膜腔室(3)进气口一侧的腔室截面形状不同，设计成包含但不限于长方体、半中空圆柱、圆柱体形状。
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|---|---|---|---|---|
| CN107904573A (zh) * | 2017-12-23 | 2018-04-13 | 夏禹纳米科技（深圳）有限公司 | 一种真空化学气相沉积设备中的新型反应控制喷淋装置 |
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