CN207828409U - 一种化学气相沉积的加热控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种化学气相沉积设备的加热控制装置，包括：蒸发室、裂解室、镀膜腔室及真空系统，所述蒸发室、裂解室、镀膜腔室及真空系统依次通过管道连通，所述镀膜腔室设置纵横排列的多个宫格，每个所述宫格中设置发热体，在所述宫格中还设置温度反馈装置，所述发热体及温度反馈装置均连接加热控制器。本实用新型的加热控制装置利用宫格方式分区，独立加热控温，加热控制器能够精确控制发热体按照预设的速度、功率、温度加热参数达到所需的设定值。

Description

一种化学气相沉积的加热控制装置

技术领域

本实用新型涉及化学气相沉积(CVD)技术领域，特别涉及一种化学气相沉积的加热控制装置。

背景技术

化学气相沉积(CVD)法是传统的制备薄膜的技术，广泛应用于半导体工业中多种材料的沉积，包括大范围的绝缘材料、大多数金属材料和金属合金材料。其原理是利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应，使得气态前驱体中的某些成分分解或者相互之间反应，而在基体上沉积形成薄膜。

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。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。派瑞林材料在蒸发室加热气化后，在真空压差的作用下经过裂解室向镀膜腔室运动，并在裂解室内发生裂解反应，裂解后气体经过管道进入镀膜腔室后发生聚合反应(结晶)形成防水、防腐膜层，此过程为典型的非等温结晶过程。结晶率是表征膜层质量及其防护效果的重要指标。现有设备，无论是圆柱体式还是立体式都无法控制气体从裂解室出来后的状态，换句话说现有设备无法控制气体在腔室内的结晶过程。因此，膜层的结晶率严重依赖于前级蒸发室与裂解室的工艺，造成工艺调整相对非常苛刻，而且在镀膜腔室内成膜的质量很难得到保障。如果工艺控制不好，就会造成膜层发白、膜厚不均、组织缺陷等一系列问题，从而影响基体最终的防护效果。

实用新型内容

为了解决以上的问题，本实用新型提供了一种化学气相沉积的加热控制装置，解决目前化学气相沉积过程中形成的膜层发白、膜厚不均、组织缺陷等一系列问题。

本实用新型公开了一种化学气相沉积的加热控制装置，包括：蒸发室、裂解室、镀膜腔室及真空系统，所述蒸发室、裂解室、镀膜腔室及真空系统依次通过管道连通，所述镀膜腔室设置纵横排列的多个宫格，每个所述宫格中设置发热体，在所述宫格中还设置温度反馈装置，所述发热体及温度反馈装置均连接加热控制器。

进一步地，所述发热体包括：电热丝、电热带及电热膜中任意一种。

进一步地，所述电热膜包括：聚酰亚胺电热膜。

进一步地，所述温度反馈装置包括温度传感器及用于固定所述温度传感器的支架。

进一步地，所述温度传感器包括热电偶传感器、热敏电阻传感器、铂电阻传感器及IC温度传感器中至少其中任一种。

进一步地，所述加热控制器包括多路温控控制端，每一所述温控控制端电性连接对应所述发热体。

进一步地，所述加热控制器包括多路温度显示器及多路位置显示器，所述温度显示器及位置显示器连接对应所述宫格，用于显示所述宫格的温度及位置信息。

实施本实用新型的一种化学气相沉积的加热控制装置，具有以下有益的技术效果：

区别于现有技术中化学气相沉积过程中，形成的膜层容易发白、膜厚不均、组织缺陷等一系列问题的不足，本技术方案通过利用镀膜腔室设置宫格分区加热，独立精确控温，通过镀膜腔室加热控温来提高派瑞林镀膜的结晶率和均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的实施例一种化学气相沉积的加热控制装置示意图。

图2是本实用新型的另一实施例一种化学气相沉积的加热控制装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，本实用新型实施例一，一种化学气相沉积的加热控制装置，包括：蒸发室1、裂解室2、镀膜腔室3及真空系统4，蒸发室1、裂解室2、镀膜腔室 3及真空系统4依次通过管道5连通，镀膜腔室3为箱式镀膜机，在立方体形状的箱式镀膜机的六个内壁(包括镀膜腔室门内壁)设置纵横排列的多个宫格6，每个宫格6中设置发热体，在宫格中还设置温度反馈装置，发热体及温度反馈装置均连接加热控制器7。

较佳地，发热体包括：电热丝、电热带及电热膜中任意一种。

电热膜包括：聚酰亚胺电热膜。

温度反馈装置包括温度传感器及用于固定温度传感器的支架。

温度传感器包括热电偶传感器、热敏电阻传感器、铂电阻传感器及IC温度传感器中至少其中任一种。

加热控制器7包括多路温控控制端，每一温控控制端电性连接对应发热体。

加热控制器7包括多路温度显示器及多路位置显示器，温度显示器及位置显示器连接对应宫格6，用于显示宫格的温度及位置信息。多路温度显示器及多路位置显示器的多路数量根据宫格中加热体设置的数量来确定，一路温度显示器和一路位置显示器对应连接一宫格中的加热体。

独立的温度反馈装置可设置在发热体内部、单独安装在镀膜腔室表面或者安装与镀膜腔室内某个点，通过加热控制器形成闭环控制，可将实时测量的温度反馈给加热控制器，使加热控制器能够精确控制发热体按照预设的加热参数 (速度、功率、温度)达到所需的设定值。

立方体形状的箱式镀膜机的五个内表面和镀膜腔室的密封门内壁面共六个面。需要派瑞林镀膜的产品通过打开的密封门放置到镀膜腔室内部后关闭镀膜腔室密封门开始镀膜工艺。派瑞林气化裂解后产生的气体通过管道进入镀膜腔室，气体可以通过立方体六面中的任意一面进入镀膜腔室内部，图1展示了其中一种情况，即气体从顶部进入镀膜腔室的状况。

本实用新型通过在立方体六面腔壁上安装一整套温度平衡控制系统来调节三维腔室内任意一点的温度，每个表面被分成若干区域从而实现单独温度平衡调节。

参见图2，本实用新型实施例二，一种化学气相沉积的加热控制装置，包括：蒸发室1、裂解室2、镀膜腔室3及真空系统4，蒸发室1、裂解室2、镀膜腔室 3及真空系统4依次通过管道5连通，镀膜腔室3为筒式镀膜机，在筒式镀膜机内壁设置纵横排列的多个宫格6，每个宫格6中设置发热体，在宫格中还设置温度反馈装置，发热体及温度反馈装置均连接加热控制器7。

较佳地，发热体包括：电热丝、电热带及电热膜中任意一种。

电热膜包括：聚酰亚胺电热膜。

温度反馈装置包括温度传感器及用于固定温度传感器的支架。

温度传感器包括热电偶传感器、热敏电阻传感器、铂电阻传感器及IC温度传感器中至少其中任一种。

加热控制器7包括多路温控控制端，每一温控控制端电性连接对应发热体。

加热控制器7包括多路温度显示器及多路位置显示器，温度显示器及位置显示器连接对应宫格6，用于显示宫格的温度及位置信息。多路温度显示器及多路位置显示器的多路数量根据宫格中加热体设置的数量来确定，一路温度显示器和一路位置显示器对应连接一宫格中的加热体。

独立的温度反馈装置可设置在发热体内部、单独安装在镀膜腔室表面或者安装与镀膜腔室内某个点，通过加热控制器形成闭环控制，可将实时测量的温度反馈给加热控制器，使加热控制器能够精确控制发热体按照预设的加热参数 (速度、功率、温度)达到所需的设定值。

进一步说明：

高聚物从熔体中结晶是由成核过程控制的，而成核过程又可以分为均相成核和异相成核。均相成核是熔体中的高分子链段由于自由热运动而引起的局部有序区引发结晶的过程。异相成核则是以外来杂质、未能完全熔融的残余聚合物晶体、分散于熔体中的不熔固体微粒或者容器表面为中心，吸附熔体中的高分子链进行有序排列而引发结晶。由此可见，均相成核具有时间依赖性，而异相成核则与时间无关。

根据已知的研究结果可知：在派瑞林膜非等温结晶中，随着降温速率增加，结晶温度(t0，tp，tend)向低温移动，并且结晶采用异相成核，并以一维方式生长，在后期存在较大程度的二次结晶(注：t0–结晶初始温度、tend–结晶末期温度、tp–峰温)。

针对现有派瑞林镀膜设备无法控制膜层结晶率的缺点，设计了镀膜腔室温度平衡控制方法。该方法可以通过控制成膜条件实现膜层结晶率的控制，从而提升膜层的可靠性。根据Ozawa方程：(注：F(t) 为非等温结晶过程的冷却函数，φ为降温速率，m为Ozawa指数，Xt为相对结晶度)，Ozawa指数与晶体的成核机制和结晶形态的生长方式有关，其数值等于结晶生长的空间维数和成核过程的时间维数之和。均相成核具有时间依赖性，时间维数为1；而异相成核则与时间无关，时间维数为0。

由上可知，控制了镀膜腔室三维空间的降温速率φ就可以控制膜层的结晶率。基于此原理，镀膜腔室采用分区温度平衡控制。

实施本实用新型的一种化学气相沉积的加热控制装置，具有以下有益的技术效果：

区别于现有技术中化学气相沉积过程中，形成的膜层容易发白、膜厚不均、组织缺陷等一系列问题的不足，本技术方案通过利用镀膜腔室设置宫格分区加热，独立精确控温，通过镀膜腔室加热控温来提高派瑞林镀膜的结晶率和均匀性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种化学气相沉积的加热控制装置，包括：蒸发室、裂解室、镀膜腔室及真空系统，所述蒸发室、裂解室、镀膜腔室及真空系统依次通过管道连通，其特征在于，所述镀膜腔室设置纵横排列的多个宫格，每个所述宫格中设置发热体，在所述宫格中还设置温度反馈装置，所述发热体及温度反馈装置均连接加热控制器。

2.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于，所述发热体包括：电热丝、电热带及电热膜中任意一种。

3.根据权利要求2所述的加热控制装置，其特征在于，所述电热膜包括：聚酰亚胺电热膜。

4.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于，所述温度反馈装置包括温度传感器及用于固定所述温度传感器的支架。

5.根据权利要求4所述的加热控制装置，其特征在于，所述温度传感器包括热电偶传感器、热敏电阻传感器、铂电阻传感器及IC温度传感器中至少其中任一种。

6.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于，所述加热控制器包括多路温控控制端，每一所述温控控制端电性连接对应所述发热体。

7.根据权利要求6所述的加热控制装置，其特征在于，所述加热控制器包括多路温度显示器及多路位置显示器，所述温度显示器及位置显示器连接对应所述宫格，用于显示所述宫格的温度及位置信息。