CN215251163U - 具有震动装置的粉末原子层沉积机台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有震动装置的粉末原子层沉积机台，主要包括一真空腔体、一轴封装置、一驱动单元及一震动装置。驱动单元透过轴封装置连接真空腔体，并带动真空腔体转动。轴封装置包括一外管体及一内管体，其中内管体设置在外管体的容置空间内。至少一抽气管线及至少一进气管线位于内管体内，其中抽气管线用以抽出真空腔体的反应空间内的气体，而进气管线则用以将一前驱物输送至反应空间。震动装置与真空腔体的腔体相邻，并用以敲击真空腔体的腔体，以避免反应空间内的粉末沾黏在真空腔体的内表面。

Description

具有震动装置的粉末原子层沉积机台

技术领域

本实用新型有关于一种具有震动装置的粉末原子层沉积机台，包括一震动装置与真空腔体的腔体相邻，并用以敲击真空腔体的腔体，以避免真空腔体内的粉末沾黏。

背景技术

奈米颗粒(nanoparticle)一般被定义为在至少一个维度上小于100奈米的颗粒，奈米颗粒与宏观物质在物理及化学上的特性截然不同。一般而言，宏观物质的物理特性与本身的尺寸无关，但奈米颗粒则非如此，奈米颗粒在生物医学、光学和电子等领域都具有潜在的应用。

量子点(Quantum Dot)是半导体的奈米颗粒，目前研究的半导体材料为II-VI材料，如ZnS、CdS、CdSe等，其中又以CdSe最受到瞩目。量子点的尺寸通常在2至50奈米之间，量子点被紫外线照射后，量子点中的电子会吸收能量，并从价带跃迁到传导带。被激发的电子从传导带回到价带时，会通过发光释放出能量。

量子点的能隙与尺寸大小相关，量子点的尺寸越大能隙越小，经照射后会发出波长较长的光，量子点的尺寸越小则能隙越大，经照射后会发出波长较短的光。例如5到6奈米的量子点会发出橘光或红光，而2到3奈米的量子点则会发出蓝光或绿光，当然光色取决于量子点的材料组成。

应用量子点的发光二极管(LED)产生的光可接近连续光谱，同时具有高演色性，并有利于提高发光二极管的发光品质。此外亦可通过改变量子点的尺寸调整发射光的波长，使得量子点成为新一代发光装置及显示器的发展重点。

量子点虽然具有上述的优点及特性，但在应用或制造的过程中容易产生团聚现象。此外量子点具有较高的表面活性，并容易与空气及水气发生反应，进而缩短量子点的寿命。

具体来说，将量子点制作成为发光二极管的密封胶时，可能会产生团聚效应，而降低了量子点的光学性能。此外，量子点在制作成发光二极管的密封胶后，外界的氧或水气仍可能会穿过密封胶而接触量子点的表面，导致量子点氧化，并影响量子点及发光二极管的效能或使用寿命。量子点的表面缺陷及悬空键(dangling bonds)亦可能造成非辐射复合(nonradiative recombination)，同样会影响量子点的发光效率。

目前业界主要通过原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)在量子点的表面形成一层奈米厚度的薄膜，或者是在量子点的表面形成多层薄膜，以形成量子井结构。

原子层沉积可以在基板上形成厚度均匀的薄膜，并可有效控制薄膜的厚度，理论上亦适用于三维的量子点。量子点静置在承载盘时，相邻的量子点之间会存在接触点，使得原子层沉积的前驱物无法接触这些接触点，并导致无法在所有的奈米颗粒的表面皆形成厚度均匀的薄膜。

实用新型内容

为了解决上述先前技术面临的问题，本实用新型提出一种具有震动装置的粉末原子层沉积机台，主要在真空腔体的后壁或侧壁设置一震动装置，并透过震动装置敲击真空腔体的后壁或侧壁，使得真空腔体的内表面产生震动，以将沉积过程中沾黏在真空腔体的内表上粉末震落。

本实用新型的一目的，在于提供一种具有震动装置的粉末原子层沉积机台，主要包括一驱动单元、一轴封装置、一真空腔体及一震动装置，其中驱动单元透过轴封装置连接真空腔体的一后壁。震动装置与真空腔体的后壁相邻，其中震动装置用以敲击真空腔体的后壁或侧壁，使得真空腔体产生震动，以去除沾黏在真空腔体的内表面上的粉末。

一般而言，在对粉末进行原子层沉积的过程中，很可能无法在沾黏在真空腔体的粉末的表面形成均匀的薄膜，进而影响粉末的良率、寿命及效能。为此本实用新型提出透过震动装置敲击真空腔体的后壁或侧壁，以避免粉末沾黏在真空腔体的内表面。

为了达到上述的目的，本实用新型提出一种具有震动装置的粉末原子层沉积机台，包括：一真空腔体，包括一盖板及一腔体，其中该盖板连接该腔体，并于该盖板及该腔体之间形成一反应空间，该反应空间用以容置复数颗粉末；一轴封装置，连接真空腔体，并包括一外管体及一内管体，其中外管体具有一容置空间用以容置内管体；一驱动单元，连接轴封装置的外管体，并经由外管体带动真空腔体转动；至少一抽气管线，位于内管体内，流体连接真空腔体的反应空间，并用以抽出反应空间内的一气体；至少一进气管线，位于内管体内，流体连接真空腔体的反应空间，并用以将一前驱物气体输送至反应空间；及一震动装置，与真空腔体的腔体相邻，并用以敲击真空腔体的腔体。

所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其中震动装置包括一马达及一敲击部，马达连接敲击部，并驱动敲击部敲击真空腔体的腔体。

所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其中震动装置包括一缓冲部连接敲击部，敲击部经由缓冲部敲击真空腔体的腔体。

所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其中进气管线包括至少一非反应气体输送管线及至少一反应气体输送管线，非反应气体输送管线用以将一非反应气体输送至反应空间，以吹动反应空间内的粉末，而反应气体输送管线则用以将前驱物气体输送至反应空间。

所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其中非反应气体输送管线包括一延伸管线，延伸管线位于反应空间内，并朝真空腔体的盖板的方向延伸。

所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，包括一过滤单元位于内管体连接反应空间的一端，抽气管线经由过滤单元流体连接反应空间，而延伸管线穿过过滤单元。

所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其中延伸管线包括至少一出风口朝向真空腔体的盖板的方向。

所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其中内管体由外管体的容置空间延伸至真空腔体的反应空间，并在反应空间内形成一凸出管部。

所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，包括一加热单元与真空腔体的腔体相邻，并用以加热真空腔体内的粉末。

所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其中进气管线用以将一非反应气体输送至反应空间，并以非反应气体吹动反应空间内的粉末。

本实用新型的有益效果是：提供一种新颖的敲击式粉末原子层沉积装置，主要在真空腔体的后壁或侧壁设置一震动装置，并通过敲击装置敲击真空腔体的后壁或侧壁，以将沉积过程中沾黏在真空腔体的内表面上粉末震落。

附图说明

图1为本实用新型具有震动装置的粉末原子层沉积机台一实施例的立体示意图。

图2为本实用新型具有震动装置的粉末原子层沉积机台一实施例的剖面示意图。

图3为本实用新型具有震动装置的粉末原子层沉积机台的轴封装置一实施例的剖面示意图。

图4为本实用新型具有震动装置的粉末原子层沉积机台又一实施例的剖面示意图。

图5为本实用新型具有震动装置的粉末原子层沉积机台又一实施例的剖面示意图。

附图标记说明：10-具有震动装置的粉末原子层沉积机台；11-真空腔体；111-前壁；113-后壁；115-侧壁；117-盖板；119-腔体；12-反应空间；121-粉末；13-轴封装置；130-凸出管部；131-外管体；132-容置空间；133-内管体；134-连接空间；139-过滤单元；14-震动装置；141-马达；143-敲击部；145-缓冲部；15-驱动单元；16-加热装置；171-抽气管线；172-延伸管线；1721-出风口；173-进气管线；175-非反应气体输送管线；177-加热器；179-温度感测单元；191-承载部；193-第一支撑架；195-第二支撑架。

具体实施方式

请参阅图1、图2及图3，分别为本实用新型具有震动装置的粉末原子层沉积机台一实施例的立体示意图、剖面示意图及具有震动装置的粉末原子层沉积机台的轴封装置一实施例的剖面示意图。如图所示，具有震动装置的粉末原子层沉积机台10主要包括一真空腔体11、一轴封装置13、一驱动单元15及一震动装置14，其中驱动单元15通过轴封装置13连接真空腔体11，并带动真空腔体11转动。

真空腔体11包括一前壁111、一后壁113及一侧壁115，其中前壁111面对后壁113，而侧壁115位于前壁111及后壁113之间，并连接前壁111及后壁113，以在前壁111、后壁113及侧壁115之间形成一反应空间12。

反应空间12用以容置复数颗粉末121，其中粉末121可以是量子点(Quantum Dot)，例如ZnS、CdS、CdSe等II-VI半导体材料，而形成在量子点上的薄膜可以是三氧化二铝(Al2O3)。在本实用新型一实施例中，真空腔体11可包括一盖板117及一腔体119，其中盖板117用以覆盖及连接腔体119，以在两者之间形成反应空间12。盖板117可以是真空腔体11的前壁111，而腔体119则由真空腔体11的后壁113及侧壁115所构成。

轴封装置13连接真空腔体11的后壁113，并包括一外管体131及一内管体133，其中外管体131具有一容置空间132，而内管体133则具有一连接空间134，例如外管体131及内管体133可为空心柱状体。外管体131的容置空间132用以容置内管体133，其中外管体131及内管体133同轴设置。轴封装置13可以是一般常见的轴封或磁流体轴封，主要用以隔离真空腔体11的反应空间12与外部的空间，以维持反应空间12的真空。

驱动单元15连接轴封装置13的一端，而轴封装置13的另一端则连接真空腔体11的后壁113。驱动单元15通过轴封装置13带动真空腔体11转动，例如驱动单元15为马达，通过外管体131连接真空腔体11的后壁113，并经由外管体131带动真空腔体11转动。此外驱动单元15并未连接内管体133，因此驱动单元15带动外管体131及真空腔体11转动时，内管体133不会随着转动。

驱动单元15可带动外管体131及真空腔体11以同一方向持续转动，例如顺时针或逆时针方向持续转动。在不同实施例中，驱动单元15可带动外管体131及真空腔体11以顺时针的方向旋转一特定角度后，再以逆时针的方向旋转特定角度，例如特定角度可为360度。真空腔体11转动时会搅拌反应空间12内的粉末121，以利于粉末121均匀受热并与前驱物或非反应气体接触。

内管体133的连接空间134内可设置至少一抽气管线171、至少一进气管线173、至少一非反应气体输送管线175、一加热器177及/或一温度感测单元179，如图2及图3所示。

抽气管线171流体连接真空腔体11的反应空间12，并用以抽出反应空间12内的气体，使得反应空间12为真空状态，以进行原子层沉积制程。具体而言抽气管线171可连接一帮浦，并通过帮浦抽出反应空间12内的气体。

进气管线173流体连接真空腔体11的反应空间12，并用以将一前驱物及/或一非反应气体输送至反应空间12，其中非反应气体可以是氮气或氩气等惰性气体。在实际应用时，进气管线173可能会将一载送气体(carrier gas)及前驱物一起输送到反应空间12内。此外进气管线173亦可将非反应气体输送至反应空间12内，并通过抽气管线171抽气，以去除反应空间12内的前驱物。在本实用新型一实施例中，进气管线173可连接复数个分枝管线，并分别通过各个分枝管线将不同的前驱物依序输送至反应空间12内。

进气管线173可增大输送至反应空间12的非反应气体的流量，并通过非反应气体吹动反应空间12内的粉末121，使得粉末121受到非反应气体的带动，扩散到反应空间12的各个区域。

在本实用新型一实施例中，进气管线173可包括至少一非反应气体输送管线175及至少一反应气体输送管线。非反应气体输送管线175流体连接真空腔体11的反应空间12，并用以将一非反应气体输送至反应空间12。非反应气体用以吹动反应空间12内的粉末121，配合驱动单元15驱动真空腔体11转动，可有效且均匀的翻搅反应空间12内的粉末121，并在各个粉末121的表面沉积厚度均匀的薄膜。反应气体输送管线流体连接反应空间12，并用以将前驱物输送至反应空间12。

通过驱动单元15经由轴封装置13驱动真空腔体11转动，并通过进气管线173将非反应气体输送至反应空间12，虽然可以翻搅反应空间12内的粉末121。但在实际应用时，仍有一定数量的粉末121会沾黏在真空腔体11的内表面，造成输送至反应空间12的前驱物无法接触沾黏在真空腔体11上的粉末121，进而无法在所有的粉末121的表面接形成厚度均匀的薄膜。

为了解决上述及先前技术面临的问题，本实用新型提出在真空腔体11的后壁113或侧壁115的侧边设置一震动装置14，其中震动装置14与真空腔体11的后壁113或侧壁115相邻，并用以敲击真空腔体11的后壁113或侧壁115。

震动装置14在敲击真空腔体11的后壁113或侧壁115时，真空腔体11会产生震动，使得沾黏的粉末121离开真空腔体11的内表面，并散落在真空腔体11的反应空间12内。

具体而言，通过驱动单元15、进气管线173及震动装置14的设置，可有效解决粉末121沾黏在真空腔体11的问题，并有利于在绝大部分的粉末121的表面形成厚度均匀的薄膜。

在本实用新型一实施例中，震动装置14包括一马达141及一敲击部143，其中马达141连接并驱动敲击部143敲击真空腔体11的后壁113或侧壁115。此外敲击部143上可设置一缓冲部145，其中敲击部143经由缓冲部145敲击真空腔体11的后壁113或侧壁115，以避免在敲击真空腔体11过程中造成真空腔体11及/或震动装置14的损坏，例如缓冲部145可为橡胶垫。

在本实用新型一实施例中，如图2所示，震动装置14与真空腔体11的侧壁115相邻，并用以敲击真空腔体11的侧壁115。在不同实施例中，如图4所示，震动装置14与真空腔体11的后壁113相邻，并用以敲击真空腔体111的后壁113。

本实用新型的震动装置14与真空腔体11的侧壁115或后壁113相邻，不会干涉拆卸或装设真空腔体11及/或盖板117的动线，并有利于简化具有震动装置的粉末原子层沉积机台10的设计及配置。

具有震动装置的粉末原子层沉积机台10的进气管线173及非反应气体输送管线175都用以将非反应气体输送至反应空间12，其中进气管线173输送的非反应气体的流量较小，主要用以去除反应空间12内的前驱物，而非反应气体输送管线175输送的非反应气体的流量较大，主要用以吹动反应空间12内的粉末121。

具体而言，进气管线173及非反应气体输送管线175将非反应气体输送至反应空间12的时间点不同，因此在实际应用时可不设置非反应气体输送管线175，并调整进气管线173在不同时间点输送的非反应气体的流量。当要去除反应空间12内的前驱物时，可降低进气管线173输送至反应空间12的非反应气体的流量，而要吹动反应空间12内的粉末121时，则增加进气管线173输送至反应空间12的非反应气体的流量。

本实用新型的驱动单元15带动外管体131及真空腔体11转动时，内管体133及其内部的抽气管线171、进气管线173及/或非反应气体输送管线175不会随着转动，有利于提高进气管线173及/或非反应气体输送管线175输送至反应空间12的非反应气体及/或前驱物的稳定度。

加热器177用以加热连接空间134及内管体133，并加热内管体133内的抽气管线171、进气管线173及/或非反应气体输送管线175，以提高抽气管线171、进气管线173及/或非反应气体输送管线175内的气体的温度。温度感测单元179用以量测加热器177或连接空间134的温度，以得知加热器177的工作状态。

内管体133连接反应空间12的一端可设置一过滤单元139，其中内管体133内的抽气管线171、进气管线173及/或非反应气体输送管线175经由过滤单元139流体连接真空腔体11的反应空间12。

抽气管线171经由过滤单元139连体连接反应空间12，可避免抽气管线171抽出反应空间12内的气体时，将反应空间12内的粉末121一并抽出，可减少粉末121的损耗。

在本实用新型一实施例中，如图4所示，进气管线173及/或非反应气体输送管线175可由轴封装置13的内管体133的连接空间134延伸至真空腔体11的反应空间12内，其中延伸至反应空间12的进气管线173及/或非反应气体输送管线175可被定义为一延伸管线172。延伸管线172可穿过过滤单元139，并延伸至反应空间12。此外真空腔体11的内部、外部或周围可设置一加热装置16，其中加热装置16邻近或接触真空腔体11的侧壁115，并用以加热真空腔体11及反应空间12。

在本实用新型一实施例中，位于反应空间12内的进气管线173、非反应气体输送管线175及/或延伸管线172，朝真空腔体11的前壁111的方向延伸。在不同实施例中，位于反应空间12内的进气管线173、非反应气体输送管线175及/或延伸管线172亦可朝真空腔体11的侧壁115及/或后壁113的方向弯折及延伸。此外延伸管线172可包括至少一出风口1721，其中出风口1721朝向真空腔体的前壁111及/或侧壁115。

在本实用新型另一实施例中，延伸管线172可持续将非反应气体输送至反应空间12，并可调整非反应气体的流量。具体而言，延伸管线172输出非反应气体的模式可包括搅动模式及一般模式，在搅动模式下延伸管线172输出的非反应气体的流量较大，并可以输出的非反应气体搅动反应空间12内的粉末121。在一般模式下延伸管线172输出的非反应气体的流量较小，可能无法搅动反应空间12内的粉末121，但在一般模式下输出的非反应气体会在延伸管线172的出风口1721形成正压，以防止粉末121由出风口1721进入延伸管线172。

在本实用新型一实施例中，具有震动装置的粉末原子层沉积机台10可包括一承载部191，用以承载驱动单元15、真空腔体11、轴封装置13及/或震动装置14。例如承载部191连接驱动单元15，真空腔体11通过至少一第一支撑架193连接承载部191，而震动装置14则通过至少一第二支撑架195连接承载部191。

在本实用新型一实施例中，如图5所示，轴封装置13的内管体133可由外管体131的容置空间132延伸至真空腔体11的反应空间12，使得内管体133在反应空间12内形成一凸出管部130。

本实用新型优点：

提供一种新颖的敲击式粉末原子层沉积装置，主要在真空腔体的后壁或侧壁设置一震动装置，并通过敲击装置敲击真空腔体的后壁或侧壁，以将沉积过程中沾黏在真空腔体的内表面上粉末震落。

以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，包括：

一真空腔体，包括一盖板及一腔体，其中该盖板连接该腔体，并于该盖板及该腔体之间形成一反应空间，该反应空间用以容置复数颗粉末；

一轴封装置，连接该真空腔体，并包括一外管体及一内管体，其中该外管体具有一容置空间用以容置该内管体；

一驱动单元，连接该轴封装置的该外管体，并经由该外管体带动该真空腔体转动；

至少一抽气管线，位于该内管体内，流体连接该真空腔体的该反应空间，并用以抽出该反应空间内的一气体；

至少一进气管线，位于该内管体内，流体连接该真空腔体的该反应空间，并用以将一前驱物气体输送至该反应空间；及

一震动装置，与该真空腔体的该腔体相邻，并用以敲击该真空腔体的该腔体。

2.根据权利要求1所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，其中该震动装置包括一马达及一敲击部，该马达连接该敲击部，并驱动该敲击部敲击该真空腔体的该腔体。

3.根据权利要求2所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，其中该震动装置包括一缓冲部连接该敲击部，该敲击部经由该缓冲部敲击该真空腔体的该腔体。

4.根据权利要求1所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，其中该进气管线包括至少一非反应气体输送管线及至少一反应气体输送管线，该非反应气体输送管线用以将一非反应气体输送至该反应空间，以吹动该反应空间内的该粉末，而该反应气体输送管线则用以将该前驱物气体输送至该反应空间。

5.根据权利要求4所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，其中该非反应气体输送管线包括一延伸管线，该延伸管线位于该反应空间内，并朝该真空腔体的该盖板的方向延伸。

6.根据权利要求5所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，包括一过滤单元位于该内管体连接该反应空间的一端，该抽气管线经由该过滤单元流体连接该反应空间，而该延伸管线穿过该过滤单元。

7.根据权利要求5所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，其中该延伸管线包括至少一出风口朝向该真空腔体的该盖板的方向。

8.根据权利要求1所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，其中该内管体由该外管体的该容置空间延伸至该真空腔体的该反应空间，并在该反应空间内形成一凸出管部。

9.根据权利要求1所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，包括一加热单元与该真空腔体的该腔体相邻，并用以加热该真空腔体内的该粉末。

10.根据权利要求1所述的具有震动装置的粉末原子层沉积机台，其特征在于，其中该进气管线用以将一非反应气体输送至该反应空间，并以该非反应气体吹动该反应空间内的该粉末。

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