CN219930245U - Ald镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种ALD镀膜设备，包括：外壳体，所述外壳体的周向侧壁开设有开口；内筒体，所述内筒体连接于所述外壳体内部，所述内筒体的周向外壁与所述外壳体的内壁围成工作腔，工作状态下，所述工作腔为真空状态；运输件，所述运输件位于所述工作腔内，且所述运输件能够在所述工作腔内运动，所述运输件用于携带基板在所述工作腔内运动；工艺组件，所述工艺组件用于对所述基板完成镀膜。运输件转动方式有利于在工作腔内同时进行不同的ALD工艺阶段，有效缩短ALD工艺过程的时间，提高镀膜效率。内筒体中间区域无需保持真空，为常压状态，有利于大幅降低ALD工艺中前驱体的使用量，降低生产成本，并且有效降低泵体和加热的能耗，提高经济效益。

Description

ALD镀膜设备

技术领域

本实用新型涉及镀膜机技术领域，特别是涉及一种ALD镀膜设备。

背景技术

随着自动加工技术的发展，出现了镀膜机技术。现有的镀膜机主要有以下几种类型：PVD(Physical Vapor Deposition，物理气象沉积)设备，主要有磁控溅射镀膜机，离子溅射镀膜机，电子枪蒸发镀膜机。还有传统的CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)镀膜机以及CVD的一类特殊分支—ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)镀膜机。

传统技术中，ALD镀膜设备有着其特殊的优势，可满足复杂形状的镀膜基板的镀膜要求，镀制的膜层质量远高于其他类型的镀膜设备，然而，目前的ALD镀膜设备在工作过程中，镀膜速率较低，远远低于PVD镀膜设备和常规的CVD镀膜机。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种ALD镀膜设备，能够有效提高镀膜效率。

其技术方案如下：一种ALD镀膜设备，所述ALD镀膜设备包括：外壳体，所述外壳体的周向侧壁开设有开口；内筒体，所述内筒体连接于所述外壳体内部，所述内筒体的周向外壁与所述外壳体的内壁围成工作腔，工作状态下，所述工作腔为真空状态；运输件，所述运输件位于所述工作腔内，且所述运输件能够在所述工作腔内运动，所述运输件用于携带基板在所述工作腔内运动；工艺组件，所述工艺组件设置于所述外壳体上，且所述工艺组件通过所述开口与所述工作腔连通，所述工艺组件用于对所述基板完成镀膜。

上述ALD镀膜设备，在工作过程中，将待镀膜的基板放置于工作腔内，运输件带动基板绕工作腔的周向转动，外壳体的外壁上的工艺组件通过开口对工作腔内的基板进行镀膜加工工艺。由于运输件在工作腔内转动，这种方式有利于在工作腔内同时进行不同的ALD工艺阶段，有效缩短ALD工艺过程的时间，提高镀膜效率。另外，由于内筒体的存在，内筒体中间区域无需保持真空，为常压状态，使得工作腔的实际体积缩小，有利于大幅降低ALD工艺中前驱体的使用量，降低生产成本，并且有效降低泵体和加热的能耗，提高经济效益。

在其中一个实施例中，所述内筒体与所述外壳体的底壁可拆卸连接，所述内筒体拆卸后，所述外壳体的内部为真空状态。

在其中一个实施例中，所述工艺组件包括第一ALD件和惰性气体清理模块，所述开口包括第一开孔与第二开孔，所述第二开孔与所述第一开孔绕所述外壳体的周向侧壁间隔设置，所述第一ALD件通过所述第一开孔与所述工作腔连通，所述第一ALD件用于前驱体的加工，所述惰性气体清理模块通过所述第二开孔与所述工作腔连通，所述惰性气体清理模块用于基板的清洁处理。

在其中一个实施例中，所述工艺组件还包括第二ALD件，所述开口包括第三开孔，所述第二ALD件通过所述第三开孔与所述工作腔连通，所述第二ALD件设有阳极层离子源，所述第二ALD件用于前驱体的加工。

在其中一个实施例中，所述工艺组件还包括光学监控件，所述开口包括第四开孔，所述光学监控件通过所述第四开孔与所述工作腔连通，所述光学监控件用于监控镀膜厚度。

在其中一个实施例中，所述ALD镀膜设备还包括抽气管道，所述抽气管道设置于所述内筒体的内腔中，所述内筒体的内腔开设有抽气口，所述抽气管道通过所述抽气口与所述工作腔连通。

在其中一个实施例中，所述ALD镀膜设备还包括机架及供气室，所述供气室设置于所述外壳体与所述机架之间，且所述供气室与所述工作腔连通，所述供气室用于为所述工作腔提供隔离气体和/或工艺气体。

在其中一个实施例中，所述ALD镀膜设备还包括盖板组件，所述盖板组件与所述机架连接，所述盖板组件转动至第一工作状态时，所述盖板组件盖设于所述外壳体上并与所述工作腔的腔口密封配合；所述盖板组件转动至第二工作状态时，所述盖板组件与所述外壳体脱离密封配合。

在其中一个实施例中，所述盖板组件包括盖板本体及驱动件，所述驱动件设置于所述机架上并与所述外壳体间隔设置，所述盖板本体连接于所述驱动件的输出端，所述驱动件驱使所述盖板本体在所述第一工作状态及所述第二工作状态之间运动。

在其中一个实施例中，所述ALD镀膜设备还包括移动轮，所述移动轮为多个，多个移动轮间隔连接于所述机架的底壁上。

在其中一个实施例中，所述外壳体的外轮廓为圆形，所述内筒体的外轮廓为圆形，所述工作腔为环形，所述运输件用于携带所述基板在环形的所述工作腔内周向运动。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中所述的ALD镀膜设备的整体结构示意图；

图2为图1中所述的ALD镀膜设备的另一视角的结构示意图。

附图标记说明：

100、ALD镀膜设备；110、外壳体；111、工作腔；120、内筒体；130、工艺组件；131、第一ALD件；132、惰性气体清理模块；133、第二ALD件；134、光学监控件；140、抽气管道；150、机架；151、移动轮；160、供气室；170、盖板组件；171、盖板本体；172、驱动件。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型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实用新型。但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

原子层沉积(atomiclayer deposition，ALD)技术，亦称原子层外延(atomiclayerepitaxy，ALE)技术，是一种基于有序、表面自饱和反应的化学气相薄膜沉积技术。所谓的原子层沉积技术，是指通过将气相前驱体交替脉冲通入反应室并在沉积基体表面发生气固相化学吸附反应形成薄膜的一种方法。原子层沉积过程由A、B两个半反应分四个基元步骤进行：1)前驱体A脉冲吸附反应；2)惰气吹扫多余的反应物及副产物；3)前驱体B脉冲吸附反应；4)惰气吹扫多余的反应物及副产物，然后依次循环从而实现薄膜在衬底表面逐层生长。传统技术中，ALD镀膜设备100有着其特殊的优势，可满足复杂形状的镀膜基板的镀膜要求，镀制的膜层质量远高于其他类型的镀膜设备，然而，目前的ALD镀膜设备100在工作过程中，镀膜速率较低，远远低于PVD镀膜设备和常规的CVD镀膜机。基于此，有必要提供一种ALD镀膜设备100，能够有效提高镀膜效率。

请参阅图1与图2，图1示出了本实用新型一实施例中所述的ALD镀膜设备100的整体结构示意图；图2示出了图1中所述的ALD镀膜设备100的另一视角的结构示意图。本实用新型一实施例提供了的一种ALD镀膜设备100，所述ALD镀膜设备100包括：外壳体110、内筒体120、运输件(图中未示出)及工艺组件130。外壳体110的周向侧壁开设有开口(图中未示出)，内筒体120连接于外壳体110内部，内筒体120的周向外壁与外壳体110的内壁围成工作腔111，工作状态下，工作腔111为真空状态。运输件位于工作腔111内，且运输件能够在工作腔111内运动，运输件用于携带基板在工作腔111内运动。工艺组件130设置于外壳体110上，且工艺组件130通过开口与工作腔111连通，工艺组件130用于对基板完成镀膜。

上述ALD镀膜设备100，在工作过程中，将待镀膜的基板放置于工作腔111内，运输件带动基板绕工作腔111的周向转动，外壳体110的外壁上的工艺组件130通过开口对工作腔111内的基板进行镀膜加工工艺。由于运输件在工作腔111内转动，这种方式有利于在工作腔111内同时进行不同的ALD工艺阶段，有效缩短ALD工艺过程的时间，提高镀膜效率。另外，由于内筒体120的存在，内筒体120中间区域无需保持真空，为常压状态，使得工作腔111的实际体积缩小，有利于大幅降低ALD工艺中前驱体的使用量，降低生产成本，并且有效降低泵体和加热的能耗，提高经济效益。

可选地，内筒体120与外壳体110内壁的连接方式可以为固定连接，还可以为可拆卸连接。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，内筒体120与外壳体110的底壁可拆卸连接，内筒体120拆卸后，外壳体110的内部为真空状态。例如，内筒体120与外壳体110通过卡接、插接、销接、螺纹连接、螺栓连接、磁吸连接等方式与外壳体110的底壁可拆卸连接。如此，使得ALD镀膜设备100具有两种工作模式：内筒体120安装在外壳体110内部时，能够实现上述技术方案的旋转式正常工作方式。内筒体120从外壳体110的内壁取出时，也能够对基板进行正常的ALD镀膜工艺，形成常规的ALD设备，从而实现一机两用。

可选地，运输件在工作腔内的安装方式可以为运输件设置在工作腔的底壁上，内筒体120与运输件相邻或间隔设置。例如，运输件为具有夹具的传送带，每个基板设置在相应的夹具上。又或者是运输件安装在内筒体120上，在内筒体120的周向外壁上运动，从而带动基板运动。还可以为运输件设置在外壳体110的内壁上，在外壳体的周向内壁上运动，从而带动基板运动。

进一步地，环形的工作腔111的外壁和工作腔111的内壁空间可分成不同的区域；满足ALD工艺中不同阶段的需求。具体地，工作腔111可以分别包括为前驱体区域，氮气清洁区域，水气区域，Plasma(等离子体处理)区域。运输件带动基板在工作腔111内旋转的过程中，分别经历不同区域，从而完成整个ALD工艺过程。

在一个实施例中，请参阅图1，工艺组件130包括第一ALD件131和惰性气体清理模块132。开口包括第一开孔与第二开孔，第二开孔与第一开孔绕外壳体110的周向侧壁间隔设置，第一ALD件131通过第一开孔与工作腔111连通，第一ALD件131用于前驱体的加工，惰性气体清理模块132通过第二开孔与工作腔111连通，惰性气体清理模块132用于基板的清洁处理。因此，随着基板在工作腔111内的转动，在第一ALD件131对基板进行前驱体吸附反应，完成前驱体的化学吸附后，基板移动到惰性气体清理模块132的工位，惰性气体清理模块132向工作腔111内通入惰性气体对基板进行清洁，惰性气体可以为氮气、氦气等气体，从而清理掉基板上没有反应的前驱体，流水线式的工作模式有利于提高工作效率。

在一个实施例中，请参阅图1，工艺组件130还包括第二ALD件133，开口包括第三开孔，第二ALD件133通过第三开孔与工作腔111连通，第二ALD件133设有阳极层离子源，第二ALD件133用于前驱体的加工。具体地，第一开孔、第二开孔及第三开孔在外壳体110的周向侧壁上间隔设置。如此，一方面，带有阳极层离子源的第二ALD件133同样能够对基板进行前驱体吸附工艺，与第一ALD件131同时工作有利于提高工作效率。另一方面，带有阳极层离子源的第二ALD件133适用于更多种镀膜材料，有利于丰富ALD镀膜设备100的使用便利性。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，工艺组件130还包括光学监控件134，开口包括第四开孔，光学监控件134通过第四开孔与工作腔111连通，光学监控件134用于监控镀膜厚度。具体地，第一开孔、第二开孔、第三开孔及第四开孔在外壳体110的周向侧壁上间隔设置。因此，通过光学监控件134，能够在镀膜过程中监控镀膜厚度，保证ALD镀膜品质。

需要说明的是，光学监控件134监控镀膜厚度有多种检测方法，具体在本实施例中，利用光学干涉法，发射一束白光至薄膜表面，当白光入射到薄膜样品内部，来自样品的反射或透射光谱与其厚度有直接关系，通过检测反射光的干涉条纹，即可测量出薄膜的厚度。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，ALD镀膜设备100还包括抽气管道140，抽气管道140设置于内筒体120的内腔中，内筒体120的内腔开设有抽气口，抽气管道140通过抽气口与工作腔111连通。如此，通过抽气管道140能够对工作腔111抽真空，且抽气管道140设置于内筒体120的内壁一侧有利于充分利用内筒体120的内部空间，提高结构紧凑性。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，ALD镀膜设备100还包括机架150及供气室160，供气室160设置于外壳体110与机架150之间，且供气室160与工作腔111连通，供气室160用于为工作腔111提供隔离气体和/或工艺气体。因此，在ALD镀膜工艺中，通过供气室160能够为工作腔111提供相应的工作环境，且设置于外壳体110与机架150之间的结构有利于提高结构紧凑性，缩小ALD设备的整体体积。

在一个实施例中，请参阅图1与图2，ALD镀膜设备100还包括盖板组件170，盖板组件170与机架150连接。盖板组件170转动至第一工作状态时，盖板组件170盖设于外壳体110上并与工作腔111的腔口密封配合。盖板组件170转动至第二工作状态时，盖板组件170与外壳体110脱离密封配合。如此，设置可开闭式的盖板有利于放置和取出基板时的操作便利性，提高工作效率。

具体地，请参阅图1，盖板组件170包括盖板本体171及驱动件172，驱动件172设置于机架150上并与外壳体110间隔设置，盖板本体171连接于驱动件172的输出端，驱动件172驱使盖板本体171在第一工作状态及第二工作状态之间运动。因此，通过驱动件172的驱动作用，能够使得盖板本体171运动，从而实现盖板本体171的自动开闭。

可选地，驱动件172的驱动方式可以为电机驱动、气缸驱动、液压驱动或其它驱动方式。

具体地，请参阅图1，驱动件172为气泵。因此，通过气泵驱动盖本体转动的方式，使得盖板本体171在外壳体110上实现打开与关闭状态，操作简单，有利于保证工作腔111的密封性。本实施例仅提供一种驱动件172的具体实施方式，但并不以此为限。

在一个实施例中，ALD镀膜设备100还包括移动轮151，移动轮151为多个，多个移动轮151间隔连接于机架150的底壁上。

如此，方便ALD镀膜设备100的整体移动，提高安装便利性。具体地，移动轮151为万向轮。

可选地，外壳体110的外轮廓可以为圆形、矩形、三角形、正多边形或其它不规则形状。内筒体120的外轮廓可以为圆形、矩形、三角形、正多边形或其它不规则形状。

具体地，请参阅图1与图2，外壳体110的外轮廓为圆形，内筒体120的外轮廓为圆形，工作腔111为环形，运输件用于携带基板在环形的工作腔111内周向运动。如此，多个基板沿着内筒体120的周向排列并转动，从而在不同位置进行ALD镀膜工艺，有利于进一步提高工作腔111的利用率，减少工作腔111的体积，降低生产成本。本实施例仅提供一种工作腔111的具体形状选择，但并不以此为限。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种ALD镀膜设备，其特征在于，所述ALD镀膜设备包括：

外壳体，所述外壳体的周向侧壁开设有开口；

内筒体，所述内筒体连接于所述外壳体内部，所述内筒体的周向外壁与所述外壳体的内壁围成工作腔，工作状态下，所述工作腔为真空状态；

运输件，所述运输件位于所述工作腔内，且所述运输件能够在所述工作腔内运动，所述运输件用于携带基板在所述工作腔内运动；

工艺组件，所述工艺组件设置于所述外壳体上，且所述工艺组件通过所述开口与所述工作腔连通，所述工艺组件用于对所述基板完成镀膜。

2.根据权利要求1所述的ALD镀膜设备，其特征在于，所述内筒体与所述外壳体的底壁可拆卸连接，所述内筒体拆卸后，所述外壳体的内部为真空状态。

3.根据权利要求1所述的ALD镀膜设备，其特征在于，所述工艺组件包括第一ALD件和惰性气体清理模块，所述开口包括第一开孔与第二开孔，所述第二开孔与所述第一开孔绕所述外壳体的周向侧壁间隔设置，所述第一ALD件通过所述第一开孔与所述工作腔连通，所述第一ALD件用于前驱体的加工，所述惰性气体清理模块通过所述第二开孔与所述工作腔连通，所述惰性气体清理模块用于基板的清洁处理。

4.根据权利要求1所述的ALD镀膜设备，其特征在于，所述工艺组件还包括第二ALD件，所述开口包括第三开孔，所述第二ALD件通过所述第三开孔与所述工作腔连通，所述第二ALD件设有阳极层离子源，所述第二ALD件用于前驱体的加工。

5.根据权利要求1所述的ALD镀膜设备，其特征在于，所述工艺组件还包括光学监控件，所述开口包括第四开孔，所述光学监控件通过所述第四开孔与所述工作腔连通，所述光学监控件用于监控镀膜厚度。

6.根据权利要求1所述的ALD镀膜设备，其特征在于，所述ALD镀膜设备还包括抽气管道，所述抽气管道设置于所述内筒体的内腔中，所述内筒体的内腔开设有抽气口，所述抽气管道通过所述抽气口与所述工作腔连通。

7.根据权利要求1所述的ALD镀膜设备，其特征在于，所述ALD镀膜设备还包括机架及供气室，所述供气室设置于所述外壳体与所述机架之间，且所述供气室与所述工作腔连通，所述供气室用于为所述工作腔提供隔离气体和/或工艺气体。

8.根据权利要求7所述的ALD镀膜设备，其特征在于，所述ALD镀膜设备还包括盖板组件，所述盖板组件与所述机架连接，所述盖板组件转动至第一工作状态时，所述盖板组件盖设于所述外壳体上并与所述工作腔的腔口密封配合；所述盖板组件转动至第二工作状态时，所述盖板组件与所述外壳体脱离密封配合。

9.根据权利要求8所述的ALD镀膜设备，其特征在于，所述盖板组件包括盖板本体及驱动件，所述驱动件设置于所述机架上并与所述外壳体间隔设置，所述盖板本体连接于所述驱动件的输出端，所述驱动件驱使所述盖板本体在所述第一工作状态及所述第二工作状态之间运动；和/或，

所述ALD镀膜设备还包括移动轮，所述移动轮为多个，多个移动轮间隔连接于所述机架的底壁上。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的ALD镀膜设备，其特征在于，所述外壳体的外轮廓为圆形，所述内筒体的外轮廓为圆形，所述工作腔为环形，所述运输件用于携带所述基板在环形的所述工作腔内周向运动。