雷射激發cvd鍍膜設備的製作方法
2023-05-28 16:27:36 1
專利名稱：雷射激發cvd鍍膜設備的製作方法
雷射激發CVD鍍膜設備技術領域
本發明屬於化學氣相沉積(CVD)技術領域，尤其涉及一種雷射激發CVD鍍膜設備。
技術背景
化學氣相沉積(英文Chemical Vapor Deposition,簡稱CVD)是一種用來產生純度高、性能好的固態材料的化學技術。半導體產業使用此技術來成長薄膜。典型的CVD製程是將晶圓(基底)暴露在一種或多種不同的前驅物下，在基底表面發生化學反應或/及化學分解來產生欲沉積的薄膜。反應過程中通常也會伴隨地產生不同的副產品，但大多會隨著氣流被帶走，而不會留在反應腔中。
化學氣相沉積技術已在鍍膜領域廣泛運用，現有技術中，工作氣體的加熱方式一般都是使用紅外加熱氣體或加熱待鍍膜材料的方式促進氣體的化學反應，使用紅外加熱氣體的方式效率低，所鍍出來的膜厚也不均勻，鍍膜表面粗糙，而加熱待鍍膜材料的方式容易損壞材料。發明內容
本發明的目的在於克服現有技術之缺陷，提供了一種鍍膜效率高、不易損壞待鍍膜材料的雷射激發CVD鍍膜設備，該設備所鍍的膜厚均勻、鍍膜表面光滑。
本發明是這樣實現的，一種雷射激發CVD鍍膜設備，包括殼體，該殼體具有密封的 CVD腔體，所述CVD腔體內安裝有用於噴出工作氣體的噴氣裝置和用於將雷射源聚焦於噴氣裝置噴嘴前端的雷射聚焦裝置，待鍍膜材料位於所述噴氣裝置的噴嘴前端並與之相對。
進一步地，所述CVD腔體內安裝有用於驅動所述噴氣裝置沿所述待鍍膜材料表面平行移動的移動裝置。
更進一步地，所述噴氣裝置包括具有所述噴嘴的噴氣架，所述雷射聚焦裝置包括聚焦雷射源的聚焦頭及用於接駁光纖的光纖接駁管，所述聚焦頭與所述光纖接駁管連接， 所述噴氣架設有引入工作氣體的進氣口及用於安裝所述聚焦頭的聚焦頭安裝孔。
具體地，所述噴嘴為細縫狀，所述聚焦頭安裝孔均勻地並排設於所述噴嘴兩側。
優選地，所述噴氣架設有用於固定所述光纖接駁管的固定槽。
特別地，所述移動裝置包括具有螺紋的絲杆及驅動該絲杆轉動的第一電機，所述噴氣架開設有與所述絲杆的螺紋適配的螺孔，所述絲杆穿設於所述螺孔內。
進一步地，所述殼體開設有供所述待鍍膜材料進入所述CVD腔體的進料口，所述殼體還開設有供所述待鍍膜材料離開所述CVD腔體的出料口，所述進料口與所 述出料口相對設置且均安裝有密封裝置。
更進一步地，所述密封裝置包括彈性按壓於所述待鍍膜材料一面的第一滾筒及彈性按壓於所述待鍍膜材料另一面的第二滾筒。
具體地，所述密封裝置還包括驅動所述第一滾筒或所述第二滾筒轉動的第二電機。
優選地，所述CVD腔體內安裝有水冷散熱裝置、用於檢測待鍍膜材料上鍍膜厚度 的膜厚監控裝置、用於監控所述CVD腔體內部環境的視頻監控裝置、加熱裝置以及測溫裝置。本發明鍍膜時，雷射聚焦裝置將雷射源聚焦於噴氣裝置噴嘴前端形成聚焦區域， 噴嘴噴出的工作氣體在聚焦區域被雷射激發加熱分解，被分解的工作氣體由於慣性擊打並 粘附於待鍍膜材料表面上形成鍍膜。由於本發明採用雷射聚焦的方式對工作氣體進行加熱 激發，其鍍膜效率高、不易損壞待鍍膜材料、所鍍的膜厚均勻、鍍膜表面光滑。
圖1為本發明實施例中雷射激發CVD鍍膜設備的立體示意圖；圖2為本發明實施例中雷射激發CVD鍍膜設備的內部示意圖；圖3為圖1中A-A的剖視圖，即本發明實施例中雷射激發CVD鍍膜設備後視剖視 圖；圖4為本發明實施例中密封裝置的結構示意圖；圖5為本發明實施例中安裝有雷射聚焦裝置的噴氣裝置立體示意圖；圖6為本發明實施例中噴氣裝置的立體示意圖；圖7為本發明實施例中噴氣裝置另一視角的立體示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。參見圖1與圖2，本發明實施例提供了一種雷射激發CVD鍍膜設備，包括殼體1，該 殼體1具有密封的CVD腔體11，所述CVD腔體11內安裝有用於噴出工作氣體的噴氣裝置2 和用於將雷射源聚焦於噴氣裝置噴嘴211前端的雷射聚焦裝置3(參見圖5)，待鍍膜材料4 位於所述噴氣裝置2的噴嘴211前端並與之相對。進行鍍膜前需要先排出CVD腔體11內的 多餘氣體(殼體1上設有用於排出多餘氣體的混合氣體出口 15)，然後再通入保護氣體。鍍 膜時，雷射聚焦裝置3將雷射源聚焦於噴氣裝置噴嘴211前端形成聚焦區域，噴嘴211噴出 工作氣體，工作氣體在聚焦區域被雷射激發加熱分解，由於噴出的氣體具有慣性，繼而被分 解的工作氣體擊打粘附於待鍍膜材料表面上形成鍍膜。作為本發明的一種優選實施方式， 雷射源聚焦於距離待鍍膜材料4表面0. 3 1mm的位置，噴氣裝置噴嘴211距離待鍍膜材 料4表面3mm的位置，這樣，聚焦局域離待鍍膜材料表面和噴嘴211的距離都比較近，可以 充分利用工作氣體。由於本發明採用雷射聚焦的方式對工作氣體進行激發加熱，其鍍膜效 率高、不易損壞待鍍膜材料、所鍍的膜厚均勻、鍍膜表面光滑。參見圖2，所述CVD腔體11內安裝有用於驅動所述噴氣裝置2沿所述待鍍膜材料 4表面平行移動的移動裝置5。對於寬度較大的待鍍膜材料，安裝於移動裝置5上的噴氣裝 置2可將工作氣體噴於待鍍膜材料4表面的不同位置。參見圖5-圖7，所述噴氣裝置2包括具有所述噴嘴211的噴氣架21，所述雷射聚焦 裝置3包括聚焦雷射源的聚焦頭31及用於接駁光纖的光纖接駁管32，所述聚焦頭31與所述光纖接駁管32連接，所述噴氣架21設有引入工作氣體的進氣口 212及用於安裝所述聚焦頭31的聚焦頭安裝孔213。工作氣體通過輸氣管22通入進氣口 212 (參見圖2)。聚噴氣裝置2與雷射聚焦裝置3裝配於一體，兩者相對靜止，可保證聚焦區域穩定位於噴嘴211 前端。雷射源通過光纖傳遞至聚焦頭31，聚焦頭31對雷射源進行聚焦。聚焦頭安裝孔213 可根據具體需求設置其位置和角度。
參見圖5，所述噴嘴211為細縫狀，所述聚焦頭安裝孔213均勻地並排設於所述噴嘴211兩側，這樣，聚焦區域為位於噴嘴211前端的窄條聚焦帶，工作氣體由細縫狀的噴嘴 211噴出並於窄條聚焦帶激發加熱分解，由於噴嘴211為條形細縫狀，若待鍍膜材料與之相對移動，其橫掃寬度大，可大大提高鍍膜效率。
參見圖6，所述噴氣架21設有用於固定所述光纖接駁管32的固定槽214，固定槽 214可進一步穩固光纖接駁管，防止光纖接駁管鬆動而影響聚焦頭31聚焦位置的準確性。
參見圖2，所述移動裝置5包括具有螺紋的絲杆51及驅動該絲杆51轉動的第一電機52，所述噴氣架21開設有與所述絲杆51的螺紋適配的螺孔215(參見圖5)，所述絲杆 51穿設於所述螺孔215內。絲杆51轉動時可驅使噴氣架21沿絲杆51的軸向移動，絲杆 51不但可以使得噴氣架21快速移動，而且移動過程中平穩，防止鍍膜過程中由於噴氣裝置 2不平穩而造成鍍膜不均勻。
參見圖3，所述殼體I開設有供所述待鍍膜材料4進入所述CVD腔體11的進料口 12，所述殼體I還開設有供所述待鍍膜材料4離開所述CVD腔體11的出料口 13，所述進料口 12與所述出料口 13相對設置且均安裝有密封裝置6。較長的待鍍膜材料4可由進料口 12進入，經過噴氣裝置2上方進行鍍膜，隨著待鍍膜材料4的前進，鍍膜完畢的一端將由出料口 13輸出。CVD腔體11內填充有保護氣體，為了保證其密封性，需要在進料口 12與出料口 13安裝密封裝置6，同時，還可以防止外界雜質進入CVD腔體11內。
參見圖4，所述密封裝置6包括彈性按壓於所述待鍍膜材料4 一面的第一滾筒61 及彈性按壓於所述待鍍膜材料4另一面的第二滾筒62。由於第一滾筒61與第二滾筒62彈性壓於待鍍膜材料4上，當待鍍膜材料4離開密封裝置6時，兩滾筒相互按壓貼合，防止兩滾筒間存在間隙而破壞密封效果。
進一步地，所述密封裝置6還包括驅動所述第一滾筒61或所述第二滾筒62轉動的第二電機63，本實施例中第二電機63與第二滾筒62連接，第二電機63可驅動滾筒轉動， 待鍍膜材料4可在滾筒轉動的驅動下勻速移動，可通過控制第二電機63的轉速調節待鍍膜材料4的移動速度。
具體地，所述CVD腔體11內安裝有水冷散熱裝置7 (參見圖3)、用於檢測待鍍膜材料4上鍍膜厚度的膜厚監控裝置、用於監控所述CVD腔體內部環境的視頻監控裝置、加熱裝置以及測溫裝置。由於鍍膜過程中會產生大量的熱，若設備上安裝水冷散熱裝置7可快速散發鍍膜過程所產生的熱，防止溫度過高而燒壞內部零部件。參見圖1，殼體I上設有向水冷散熱裝置7注入冷卻液的入水口 71以及排出冷卻液的出水口 72，殼體I上還設有用於安裝視頻監控裝置的鏡頭安裝孔14。膜厚監控裝置可將所測得的鍍膜厚度反饋給主控制器，主控制器根據所測得結果作出相應反應。加熱裝置用於對CVD腔體11的內部環境進行加熱，加熱裝置可選用紅外加熱裝置，當然，本發明還可通過其他方式進行CVD腔體11的加熱。
以上所提及的裝置皆與主控制器連接，主控制器可收集各裝置所反饋的信息和控制各裝置的工作方式。
下面描述本發明實施例所提供的雷射激發CVD鍍膜設備工作過程
首先，排出CVD腔體11內多餘氣體，再通入所需氣體和保護氣體；
開啟加熱裝置將CVD腔體11的內部環境加熱至所需溫度，測溫裝置測得CVD腔體 11內部溫度達到要求後，繼續通入所需氣體和保護氣體；
完成上步驟後加熱裝置將CVD腔體11控制在正常工作所需的溫度範圍內，開啟相關裝置，將待鍍膜材料4由入料口 12送入CVD腔體11 ；
待鍍膜材料4經過噴氣裝置2上方時，工作氣體由噴嘴211噴出後經過聚焦區域激發加熱分解，分解後的工作氣體由於慣性擊打粘附於待鍍膜材料4的表面上，膜厚監控裝置檢測鍍膜厚度，將檢測到的結果反饋至主控制器，主控制器根據所需鍍膜的厚度控制噴氣裝置2的噴氣速度和移動速度以及雷射聚焦裝置3的功率，將膜厚控制在所需的厚度範圍內；
已鍍膜的材料由出料口 13輸出即可完成一塊材料的鍍膜；
將所有材料都鍍膜完成以後，需抽出CVD腔體內的氣體，經過處理，將可循環使用的氣體存儲起來以備再用，對於不可循環使用的氣體進行廢氣處理後再排出大氣中，以防止汙染大氣環境；而對於所生成的固體也需要統一進行處理，以免汙染自然環境。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在`本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種雷射激發CVD鍍膜設備，包括殼體，該殼體具有密封的CVD腔體，其特徵在於 所述CVD腔體內安裝有用於噴出工作氣體的噴氣裝置和用於將雷射源聚焦於噴氣裝置噴嘴前端的雷射聚焦裝置，待鍍膜材料位於所述噴氣裝置的噴嘴前端並與之相對。
2.如權利要求1所述的雷射激發CVD鍍膜設備，其特徵在於所述CVD腔體內安裝有用於驅動所述噴氣裝置沿所述待鍍膜材料表面平行移動的移動裝置。
3.如權利要求2所述的雷射激發CVD鍍膜設備，其特徵在於所述噴氣裝置包括具有所述噴嘴的噴氣架，所述雷射聚焦裝置包括聚焦雷射源的聚焦頭及用於接駁光纖的光纖接駁管，所述聚焦頭與所述光纖接駁管連接，所述噴氣架設有引入工作氣體的進氣口及用於安裝所述聚焦頭的聚焦頭安裝孔。
4.如權利要求3所述的雷射激發CVD鍍膜設備，其特徵在於所述噴嘴為細縫狀，所述聚焦頭安裝孔均勻地並排設於所述噴嘴兩側。
5.如權利要求4所述的雷射激發CVD鍍膜設備，其特徵在於所述噴氣架設有用於固定所述光纖接駁管的固定槽。
6.如權利要求3所述的雷射激發CVD鍍膜設備，其特徵在於所述移動裝置包括具有螺紋的絲杆及驅動該絲杆轉動的第一電機，所述噴氣架開設有與所述絲杆的螺紋適配的螺孔，所述絲杆穿設於所述螺孔內。
7.如權利要求1所述的雷射激發CVD鍍膜設備，其特徵在於所述殼體開設有供所述待鍍膜材料進入所述CVD腔體的進料口，所述殼體還開設有供所述待鍍膜材料離開所述 CVD腔體的出料口，所述進料口與所述出料口相對設置且均安裝有密封裝置。
8.如權利要求7所述的雷射激發CVD鍍膜設備，其特徵在於所述密封裝置包括彈性按壓於所述待鍍膜材料一面的第一滾筒及彈性按壓於所述待鍍膜材料另一面的第二滾筒。
9.如權利要求8所述的雷射激發CVD鍍膜設備，其特徵在於所述密封裝置還包括驅動所述第一滾筒或所述第二滾筒轉動的第二電機。
10.如權利要求1-9任一項所述的雷射激發CVD鍍膜設備，其特徵在於所述CVD腔體內安裝有水冷散熱裝置、用於檢測待鍍膜材料上鍍膜厚度的膜厚監控裝置、用於監控所述 CVD腔體內部環境的視頻監控裝置、加熱裝置以及測溫裝置。
全文摘要
本發明提供了一種雷射激發CVD鍍膜設備，屬於化學氣相沉積(CVD)技術領域，包括殼體，該殼體具有密封的CVD腔體，CVD腔體內安裝有用於噴出工作氣體的噴氣裝置和用於將雷射源聚焦於噴氣裝置噴嘴前端的雷射聚焦裝置，待鍍膜材料位於噴氣裝置的噴嘴前端並與之相對。CVD腔體內安裝有用於驅動噴氣裝置沿待鍍膜材料表面平行移動的移動裝置。噴氣裝置包括具有噴嘴的噴氣架，雷射聚焦裝置包括聚焦雷射源的聚焦頭及用於接駁光纖的光纖接駁管，聚焦頭與光纖接駁管連接，噴氣架設有引入工作氣體的進氣口及用於安裝聚焦頭的聚焦頭安裝孔。本發明鍍膜效率高、不易損壞待鍍膜材料，且所鍍出的膜厚均勻、鍍膜表面光滑。
文檔編號C23C16/48GK103060777SQ20121057182
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者王奉瑾 申請人:王奉瑾