專利名稱：一種薄膜制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜制備裝置，尤其涉及一種可節(jié)省前驅(qū)體溶液并延長(zhǎng)霧化發(fā)生器使用 壽命的薄膜制備裝置。
技術(shù)背景半導(dǎo)體薄膜在電子器件、太陽能電池、功能材料、光電化學(xué)制氫等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用 。目前大多數(shù)半導(dǎo)體薄膜材料的制備方法一般是化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor D印osition， CVD)、磁控濺射法、溶膠凝膠法等，其中溶膠凝膠法作為受歡迎的制備方法 的一種具有生長(zhǎng)溫度低、沉積面積大、生長(zhǎng)速度快、工藝易于控制等優(yōu)點(diǎn)。噴霧熱分解法是 近年來逐漸發(fā)展起來的一種新的化合物半導(dǎo)體薄膜制備方法，該方法相對(duì)于溶膠凝膠法具有 良好的取向性和外延性，且成本低、無需多次鍍膜。常見的噴霧熱分解技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是將待鍍 膜的前驅(qū)體溶液霧化，再用載氣將霧化的將待鍍膜的前驅(qū)體溶液攜帶至加熱的基板表面形成 薄膜。常用前驅(qū)體溶液霧化方式有高速離心霧化、壓力式霧化、氣流式霧化以及超聲波霧化 等。傳統(tǒng)的霧化裝置包括容器、位于容器內(nèi)的霧化發(fā)生器(通常為壓電振動(dòng)片)以及安裝于 霧化發(fā)生器上的液位控制器。容器內(nèi)填充有前驅(qū)體溶液，工作時(shí)，由于電子高頻震蕩，霧化 發(fā)生器高頻諧振從而將前驅(qū)體溶液分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生霧滴。采用這種霧化裝置，當(dāng)加入容 器中的前驅(qū)體溶液的液位過低，霧化發(fā)生器會(huì)因高頻振動(dòng)發(fā)熱且得不到及時(shí)冷卻而遭到損壞 。為保護(hù)霧化發(fā)生器，在其上安裝液位控制器，容器中的液位必須超過液位控制器的高度， 霧化裝置才能工作；并且在這種霧化裝置中，由于霧化發(fā)生器與待霧化的前驅(qū)體溶液直接接 觸，前驅(qū)體溶液可能腐蝕霧化發(fā)生器從而縮短霧化發(fā)生器的使用壽命。因此，有必要提供一種可節(jié)省前驅(qū)體溶液并延長(zhǎng)霧化發(fā)生器使用壽命的薄膜制備裝置。發(fā)明內(nèi)容一種薄膜制備裝置包括霧化裝置以及薄膜沉積裝置。所述霧化裝置用于霧化前驅(qū)體溶液 。所述薄膜沉積裝置用于將霧化后的前驅(qū)體溶液噴至基板表面以形成薄膜。所述霧化裝置包 括容器、振動(dòng)傳遞膜以及振動(dòng)元件。所述振動(dòng)傳遞膜將容器分隔成第一收容部及第二收容部 。所述第一收容部填充有振動(dòng)傳遞液體。所述第二收容部用于填充前驅(qū)體溶液。所述振動(dòng)元 件位于第一收容部，用于產(chǎn)生振動(dòng)，并使振動(dòng)通過所述振動(dòng)傳遞液體、振動(dòng)傳遞膜傳遞至前4驅(qū)體溶液，從而使前驅(qū)體溶液霧化。相比于現(xiàn)有技術(shù)，上述薄膜制備裝置的霧化裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)第一，通過振動(dòng)傳遞液 體、振動(dòng)傳遞膜對(duì)前驅(qū)體溶液傳遞振動(dòng)以將前驅(qū)體溶液霧化，無需前驅(qū)體溶液與振動(dòng)元件直 接接觸從而延長(zhǎng)了振動(dòng)元件的使用壽命；第二，薄膜制備裝置并不限制容置于霧化裝置內(nèi)的前驅(qū)體溶液的體積，只需加入少量前驅(qū)體溶液即可發(fā)生霧化并在基板表面鍍膜。


圖l為本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為使用本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜制備裝置制備釕薄膜的示意圖。 圖3為使用本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜制備裝置制得的氧化釕薄膜的掃描電子顯微鏡( SEM)照片。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖l，為本實(shí)施例提供的一種薄膜制備裝置100，其用于將前驅(qū)體溶液霧化以在基 板表面鍍膜。薄膜制備裝置100包括霧化裝置10以及薄膜沉積裝置20。霧化裝置10用于將前驅(qū)體溶液霧化，請(qǐng)參閱圖l，霧化裝置10包括容器11、振動(dòng)傳遞膜 12以及振動(dòng)元件13。振動(dòng)傳遞膜12將容器11分隔成第一收容部14及第二收容部15。第一收容部14充有振動(dòng)傳 遞液體16。振動(dòng)傳遞液體16可傳播振動(dòng)，例如超聲波，本技術(shù)方案中，為避免振動(dòng)元件13被 腐蝕，振動(dòng)傳遞液體16可以為甲醇、乙醇、丙酮等液態(tài)有機(jī)物或水。第二收容部15用于填充前驅(qū)體溶液。第二收容部15包括遠(yuǎn)離第一收容部14的頂端15a以 及靠近振動(dòng)傳遞膜12的底端15b，頂端15a的尺寸小于底端15b的尺寸。第二收容部15靠近底 端15b處具有進(jìn)氣口17以及進(jìn)液口18。進(jìn)氣口17用于往第二收容部15內(nèi)充入載氣，用于將霧 化的前驅(qū)體溶液攜帶至基板表面，載氣可為氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w。進(jìn)液口18用于往第二收 容部15內(nèi)加入前驅(qū)體溶液，以補(bǔ)充霧化后減少的前驅(qū)體溶液。優(yōu)選地，進(jìn)液口18與填充于第 二收容部15的前驅(qū)體溶液的液面間的距離為3cm至8cm。振動(dòng)元件13位于第一收容部14，用于產(chǎn)生振動(dòng)，并使振動(dòng)依次通過所述振動(dòng)傳遞液體 16、振動(dòng)傳遞膜12傳遞至填充于第二收容部15的前驅(qū)體溶液，從而使前驅(qū)體溶液霧化。振動(dòng) 傳遞膜12為可傳遞振動(dòng)的膜層，本實(shí)施例中，振動(dòng)傳遞膜12為聚乙烯膜。振動(dòng)元件13可為壓 電振動(dòng)片，其產(chǎn)生的振動(dòng)可以為超聲波。優(yōu)選地，當(dāng)容器11的第二收容部15由透明材質(zhì)制成時(shí)，霧化裝置10可包括一個(gè)紅外檢測(cè)5裝置，該紅外檢測(cè)裝置用于檢測(cè)前驅(qū)體溶液霧化后液滴的直徑大小?？梢岳斫?，霧化裝置10通過振動(dòng)傳遞膜12將振動(dòng)傳遞液體16密封于第一收容部14內(nèi)，故 本技術(shù)方案提供的霧化裝置10的第一收容部14無需設(shè)置液位控制器，只需在第一收容部14充 入足量的振動(dòng)傳遞液體16即可保證振動(dòng)元件13不會(huì)因發(fā)熱而損壞。薄膜沉積裝置20包括導(dǎo)管21、加熱臺(tái)22和噴頭23。加熱臺(tái)22用于承載并加熱基板。噴頭 23與加熱臺(tái)22相對(duì)，用于對(duì)加熱的基板表面噴出霧化的前驅(qū)體溶液。噴頭23包括相對(duì)的連接 端24和噴出端25，連接端24連接于導(dǎo)管21，噴出端25的面積大于連接端24的面積。優(yōu)選地， 為避免氣霧進(jìn)入大氣中對(duì)環(huán)境造成污染，加熱臺(tái)22及噴頭23可設(shè)置于一個(gè)密閉的沉積室內(nèi)， 該沉積室可收集并處理廢氣。導(dǎo)管21用于連接霧化裝置10與噴頭23，以將經(jīng)霧化裝置10霧化 后的前驅(qū)體溶液傳輸至噴頭23。具體地，導(dǎo)管21與霧化裝置10的第二收容部15相連通。請(qǐng)參閱圖2，下面以超聲波噴霧熱分解法在基板200上鍍釕薄膜為例說明該薄膜制備裝置 IOO的使用方法，可包括以下步驟第一步，制備前驅(qū)體溶液300并加入第二收容部15中。配置O. 001mol/L的三(戊烷-2， 4-二酮基)釕的甲醇溶液100ml，將該前驅(qū)體溶液300從進(jìn)液口18加入至第二收容部15內(nèi)，具 體地，該前驅(qū)體溶液300承載于振動(dòng)傳遞膜12上，同時(shí)與第二收容部15的底端15b的內(nèi)壁相接 觸。第二步，提供基板200，將其放置于加熱臺(tái)22上。對(duì)加熱臺(tái)22通電以加熱基板200?；?200可為玻璃、硅晶片或陶瓷。本實(shí)施例中，對(duì)基板200加熱至300。 C。第三步，對(duì)前驅(qū)體溶液300進(jìn)行霧化。具體地，振動(dòng)元件13產(chǎn)生超聲波，并使振動(dòng)通過 所述超聲波傳遞液體16、振動(dòng)傳遞膜12傳遞至前驅(qū)體溶液300，從而使前驅(qū)體溶液300霧化。第四步，往第二收容部15內(nèi)充入載氣，以將霧化的前驅(qū)體溶液攜帶至加熱的基板200表 面以形成鍍膜。通過進(jìn)氣口17往第二收容部15內(nèi)充入載氣，本實(shí)施例中，進(jìn)氣口17在前驅(qū)體溶液300的 液面以上5cm。載氣與霧化的前驅(qū)體溶液300形成氣霧，由于第二收容部15的頂端15a的面積 小于底端l5b的面積，氣霧到達(dá)頂端l5a流速增大，依次經(jīng)過導(dǎo)管21以及噴頭23的連接端24， 由于噴出端25的面積大于連接端24的面積，氣霧到達(dá)噴出端25時(shí)流速減小，以此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的 氣霧供給。維持上述狀態(tài)30-60分鐘，得到表面為亮黑色的釕薄膜，將所得的釕薄膜進(jìn)行高 溫退火可得氧化釕薄膜，請(qǐng)參閱圖3，為本技術(shù)方案實(shí)施例所得氧化釕薄膜的SEM照片。相比于現(xiàn)有技術(shù)，上述薄膜制備裝置100的霧化裝置10具有如下優(yōu)點(diǎn)第一，通過振動(dòng) 傳遞液體16、振動(dòng)傳遞膜12對(duì)前驅(qū)體溶液300傳遞振動(dòng)以將前驅(qū)體溶液300霧化，無需前驅(qū)體溶液300與振動(dòng)元件13直接接觸從而延長(zhǎng)了振動(dòng)元件13的使用壽命；第二，薄膜制備裝置 100并不限制容置于霧化裝置10內(nèi)的前驅(qū)體溶液300的體積，只需加入少量前驅(qū)體溶液300即 可發(fā)生霧化并在基板表面鍍膜。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所 做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜制備裝置，其包括霧化裝置以及薄膜沉積裝置，所述霧化裝置用于霧化前驅(qū)體溶液，所述薄膜沉積裝置用于將霧化后的前驅(qū)體溶液噴至基板表面以形成薄膜，其特征在于，所述霧化裝置包括容器、振動(dòng)傳遞膜以及振動(dòng)元件，所述振動(dòng)傳遞膜將容器分隔成第一收容部及第二收容部，所述第一收容部填充有振動(dòng)傳遞液體，所述第二收容部用于填充前驅(qū)體溶液，所述振動(dòng)元件位于第一收容部，用于產(chǎn)生振動(dòng)，并使振動(dòng)通過所述振動(dòng)傳遞液體、振動(dòng)傳遞膜傳遞至前驅(qū)體溶液，從而使前驅(qū)體溶液霧化。
2.如權(quán)利要求l所述的薄膜制備裝置，其特征在于，所述第二收容 部包括遠(yuǎn)離振動(dòng)傳遞膜的頂端以及靠近振動(dòng)傳遞膜的底端，所述頂端的尺寸小于底端的尺寸
3.如權(quán)利要求l所述的薄膜制備裝置，其特征在于，所述第二收容 部具有進(jìn)液口以及進(jìn)氣口，所述進(jìn)液口用于往第二收容部?jī)?nèi)加入前驅(qū)體溶液，所述進(jìn)氣口用 于往第二收容部?jī)?nèi)充入載氣以將霧化的前驅(qū)體溶液攜帶至基板表面。
4.如權(quán)利要求3所述的薄膜制備裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣口與 填充于第二收容部的前驅(qū)體溶液的液面間的距離為3厘米至8厘米。
5.如權(quán)利要求l所述的薄膜制備裝置，其特征在于，所述霧化裝置 還進(jìn)一步包括紅外檢測(cè)裝置，所述紅外檢測(cè)裝置用于檢測(cè)前驅(qū)體溶液霧化后液滴的直徑。
6.如權(quán)利要求l所述的薄膜制備裝置，其特征在于，所述薄膜沉積 裝置包括相對(duì)設(shè)置的加熱臺(tái)和噴頭，所述加熱臺(tái)用于承載并加熱基板，所述噴頭與第二收容 部相連通，用于對(duì)基板表面噴出霧化的前驅(qū)體溶液。
7.如權(quán)利要求6所述的薄膜制備裝置，其特征在于，所述薄膜沉積 裝置還進(jìn)一步包括導(dǎo)管，所述導(dǎo)管用于連通第二收容部以及噴頭。
8.如權(quán)利要求l所述的薄膜制備裝置，其特征在于，所述振動(dòng)傳遞 膜為聚乙烯膜。
9.如權(quán)利要求l所述的薄膜制備裝置，其特征在于，所述振動(dòng)元件為壓電振動(dòng)片，所述振動(dòng)為超音波。
10 如權(quán)利要求l所述的薄膜制備裝置，其特征在于，所述振動(dòng)傳遞 液體為水、甲醇、乙醇或丙酮。
全文摘要
一種薄膜制備裝置包括霧化裝置以及薄膜沉積裝置。所述霧化裝置用于霧化前驅(qū)體溶液。所述薄膜沉積裝置用于將霧化后的前驅(qū)體溶液噴至基板表面以形成薄膜。所述霧化裝置包括容器、振動(dòng)傳遞膜以及振動(dòng)元件。所述振動(dòng)傳遞膜將容器分隔成第一收容部及第二收容部。所述第一收容部填充有振動(dòng)傳遞液體。所述第二收容部用于填充前驅(qū)體溶液。所述振動(dòng)元件位于第一收容部，用于產(chǎn)生振動(dòng)，并使振動(dòng)通過所述振動(dòng)傳遞液體、振動(dòng)傳遞膜傳遞至前驅(qū)體溶液，從而使前驅(qū)體溶液霧化。
文檔編號(hào)C23C26/00GK101660158SQ20081030424
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者裴紹凱 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司