一種在真空中搭載襯底的方式的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于薄膜生長(zhǎng)或薄膜制備領(lǐng)域，更確切地說(shuō)涉及在襯底上進(jìn)行沉積或噴鍍等方法進(jìn)行薄膜制備的領(lǐng)域以及類(lèi)似裝置。本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種在真空下搭載襯底的方法，此方法可以解決高溫下襯底原子流失影響平整度的問(wèn)題，并且由于有效的利用了空間，可以實(shí)現(xiàn)薄膜的大尺寸、大批量的生產(chǎn)；本發(fā)明將襯底（2）纏繞在固定于隔熱板（3）上的樁子（1），這種搭載方式既節(jié)省空間，又可以保證任何襯底區(qū)域都有相對(duì)應(yīng)的一襯底區(qū)域，相對(duì)應(yīng)的兩襯底區(qū)域可以互相補(bǔ)償其在薄膜生長(zhǎng)的高溫過(guò)程中因?yàn)闊嵴舭l(fā)所流失的襯底表面原子，從而有效避免襯底在高溫下的蒸發(fā)造成的成膜形貌缺陷，可以批量生長(zhǎng)出平整的、高質(zhì)量的薄膜材料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種在真空中搭載襯底的方式

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及薄膜生長(zhǎng)或薄膜制備領(lǐng)域，更確切地說(shuō)涉及在襯底上進(jìn)行沉積或噴鍍 等方法批量進(jìn)行薄膜制備的領(lǐng)域以及類(lèi)似裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 薄膜材料及相關(guān)薄膜器件興起于20世紀(jì)60年代，是新理論、高技術(shù)高度結(jié)晶的產(chǎn) 物。隨著現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的快速發(fā)展，許多領(lǐng)域都需要使用大量功能各異的無(wú)機(jī)新材料或 薄膜材料，如石墨烯、六角氮化硼等。薄膜材料與元器件結(jié)合，成為電子、信息、傳感器、光 學(xué)、太陽(yáng)能等技術(shù)的核心基礎(chǔ)。一般來(lái)講，為了達(dá)到所需的性能，薄膜材料必須是高純的。而 為了得到高純度的產(chǎn)品，科學(xué)界、工藝界也發(fā)明了很多制備方法。一般來(lái)講，基本方法不外 乎物理成膜法和化學(xué)成膜法兩種。
[0003] 物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition,簡(jiǎn)稱(chēng)PVD)技術(shù)：在真空條件下，采 用物理方法，將材料源（固體或液體）表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，并通過(guò) 低壓氣體（或等離子體）過(guò)程，在基底表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。物理氣 相沉積的主要方法有，真空蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍、離子鍍膜，及分子束外延等。 發(fā)展到目前，物理氣相沉積技術(shù)不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導(dǎo) 體、聚合物膜等。
[0004] 化學(xué)氣相沉積（Chemical vapor deposition,簡(jiǎn)稱(chēng)CVD)技術(shù)：是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài) 條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基底表面，進(jìn)而制得固體薄膜材料 的工藝技術(shù)。它本質(zhì)上屬于原子范疇的氣態(tài)傳質(zhì)過(guò)程?；瘜W(xué)氣相沉積技術(shù)是一種用來(lái)產(chǎn)生 純度高、性能好的固態(tài)材料的化學(xué)技術(shù)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)使用此技術(shù)來(lái)成長(zhǎng)薄膜。典型的CVD 制程是將基底暴露在一種或多種不同的反應(yīng)物下，在基底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或/及化學(xué)分 解來(lái)產(chǎn)生欲沉積的薄膜。反應(yīng)過(guò)程中通常也會(huì)伴隨地產(chǎn)生不同的副產(chǎn)品，但大多會(huì)隨著氣 流被帶著，而不會(huì)留在反應(yīng)腔中。微制程大都使用CVD技術(shù)來(lái)沉積不同形式的材料，包括單 晶、多晶、非晶及磊晶材料。這些材料有硅、碳纖維、碳納米纖維、納米線、納米碳管、Si02、硅 鍺、鶴、娃碳、氮化娃、氮氧化娃及各種不同的high-k介質(zhì)等材料。
[0005] 目前來(lái)講，無(wú)論是PVD，還是CVD，工藝中都存在一下兩個(gè)缺陷： 需要對(duì)基底加熱至高溫；對(duì)于基底來(lái)講，當(dāng)溫度達(dá)到成膜所需溫度(幾百度甚至更高） 的時(shí)候，襯底的原子表面會(huì)發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象，造成襯底表面平整度變差，進(jìn)而影響到成膜形 貌、質(zhì)量； 工藝非常復(fù)雜，一次只能制備單張薄膜，無(wú)法進(jìn)行批量生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)以上提到的問(wèn)題，提出本發(fā)明。
[0007] 本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種在真空中搭載襯底的方式，既可以解決高溫下基底原子 蒸發(fā)的問(wèn)題，又可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)批量薄膜生長(zhǎng)。
[0008] 本發(fā)明解決問(wèn)題的方法采用如下方案： 1、 在垂直于地面的隔熱板的板面，采用打樁的方式，安裝若干用于支撐的樁子。通過(guò)將 襯底纏繞在這些樁子上，可以實(shí)現(xiàn)任何襯底的較小的區(qū)域，都有與之相對(duì)或近似相對(duì)的襯 底區(qū)域。在高溫加熱下的反應(yīng)過(guò)程中，這種面對(duì)面的疊放方式可以使相對(duì)的襯底區(qū)域互相 補(bǔ)償蒸發(fā)出來(lái)的表面原子，避免襯底表面原子在高溫下蒸發(fā)造成的成膜形貌缺陷； 2、 本發(fā)明采用的襯底圍繞樁子的固定方式，可以極大的節(jié)省、利用空間。愈發(fā)緊密地排 布樁子，在一定的空間里可以纏繞的襯底的面積愈大。另外，樁子的長(zhǎng)度決定了襯底可以纏 繞的最大的寬度，即通過(guò)安插較長(zhǎng)的樁子，同樣可以擴(kuò)增薄膜的產(chǎn)量； 3、 說(shuō)明書(shū)附圖1和附圖2分別展示了兩種不同的打樁方式。附圖1和附圖2的（1)所 示的是隔熱板，（3)所示的是樁子，（2)所示的纏繞樁子的襯底。其中附圖1的樁子采取 上下交錯(cuò)、左右間隔的排布方式，纏繞后的襯底呈波浪形或S型，每一面襯底都有相對(duì)的一 面襯底來(lái)作為補(bǔ)償蒸發(fā)源；附圖2的樁子采取螺旋的排布方式，纏繞后的襯底呈螺旋形，同 樣，每一面襯底都有相對(duì)的一面襯底來(lái)作為補(bǔ)償蒸發(fā)源。襯底表面原子蒸發(fā)與補(bǔ)償達(dá)到動(dòng) 態(tài)平衡時(shí)，襯底的平整度得到完好的保存，在平整的襯底上生成的薄膜材料可以保持良好 的形貌，達(dá)到高質(zhì)量的成膜產(chǎn)品。為了清晰展示打樁的方式，附圖3描繪了沒(méi)有搭載襯底的 附圖2的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，其中（1)是隔熱板，（2)是固定在隔熱板上的樁子； 4、 隔熱板上的樁子的排布并不限于方案3中所提到的兩種情形。事實(shí)上，根據(jù)企業(yè)對(duì) 自動(dòng)化搭載襯底的難易程度的要求或?qū)Ρ∧ぎa(chǎn)量的要求，完全可以自行選擇于工藝有利的 打樁方式。
[0009] 本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于： 1. 方案1中所述的加熱方法可以為：電阻加熱源、電子束轟擊源等任何將襯底加熱至 薄膜生長(zhǎng)所需要溫度的加熱方法； 2. 方案3中所述的襯底（2)可以但不僅限于：銅（Cu)、鋁（A1)、鎳（Ni)、鈷（Co)、鐵 (Fe)、鉬（Pt)、金（Au)、鉻（Cr)、鎂（Mg)、錳（Μη)、鑰（Mo)、釕（Rh)、鉭（Ta)、鈦（Ti)、銠 (Rh)、鎢（W)、硅（Si)、碳化硅（SiC)中的一種或任意兩種以上的組合； 3. 方案3中所述的樁子的材料可以為任意硬質(zhì)耐高溫的材料，例如鑰（Mo)、熱解石墨 等； 4. 方案3中所述的隔熱板的材料可以為任意耐高溫、導(dǎo)熱率低的材料，例如鑰（Mo)、不 鎊鋼等； 5. 方案3中所述的薄膜可以為任意薄膜材料，例如石墨烯、六角氮化硼等。
[0010] 方案3中所述的隔熱板上的樁子的排布并不僅僅限于所提到的波浪形和螺旋形 這兩種情形。根據(jù)所需生長(zhǎng)的薄膜的面積或任何其他生長(zhǎng)工藝的考量，可以采取任何緊致 的或?qū)捤傻呐挪紭蹲拥姆绞?，也可以采取任何適宜的樁子的長(zhǎng)度。
[0011]

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】： 圖1.波浪形的打樁方式的示意圖。其中（1)為樁子，（2)為襯底，（3)為樁子固定于 其上的隔熱板； 圖2.螺旋形的打樁方式的示意圖。其中（1)為樁子，（2)為襯底，（3)為樁子固定于 其上的隔熱板； 圖3.沒(méi)有搭載襯底的圖2的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。其中（1)為樁子固定于其上的隔熱板， (2)為樁子。
[0012]

【具體實(shí)施方式】： 下面將結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0013] 實(shí)施例：一種可批量生產(chǎn)薄膜的襯底搭載的方式 1. 參照說(shuō)明書(shū)附圖1，用硬質(zhì)耐高溫材料做成的樁子（1)固定在隔熱板（3)上，隔熱板 采用導(dǎo)熱率低、耐高溫的材料； 2. 將襯底（2)纏繞在上下交錯(cuò)、左右間隔的樁子（1)上，最終襯底形成層疊的波浪形的 排布，相鄰的兩個(gè)層疊的襯底平面在高溫下互相補(bǔ)償對(duì)方蒸發(fā)出來(lái)的襯底原子，避免了襯 底表面的由于原子蒸發(fā)而造成的形貌缺陷； 采用上述的打樁方式，可以實(shí)現(xiàn)襯底圍繞樁子的致密纏繞，從而在固定的空間內(nèi)可以 擴(kuò)展襯底的長(zhǎng)度；通過(guò)增大樁子的長(zhǎng)度，可以擴(kuò)展纏于其上的襯底的寬度，兩相結(jié)合可以實(shí) 現(xiàn)薄膜的大面積批量生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種在真空中搭載襯底的方式，其特點(diǎn)在于：通過(guò)合理安插硬質(zhì)耐高溫的樁子在隔 熱板上，可以實(shí)現(xiàn)襯底緊貼樁子的致密纏繞，這種打樁纏繞的方式為所有的襯底區(qū)域都構(gòu) 建了相對(duì)應(yīng)的襯底區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)在高溫生長(zhǎng)過(guò)程中相對(duì)的襯底區(qū)域互相補(bǔ)償蒸發(fā)出來(lái)的 表面原子，避免襯底表面原子在高溫下蒸發(fā)造成的成膜形貌缺陷；另外，這種緊密纏繞的方 式有效的利用了空間，可以實(shí)現(xiàn)大面積的薄膜生長(zhǎng)。
2. 權(quán)利要求1中所述的高溫環(huán)境的實(shí)現(xiàn)方法可以為：電阻加熱源、電子束轟擊源等任 何將襯底加熱至薄膜生長(zhǎng)所需要溫度的加熱方法。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的襯底，其特性在于：可以但不僅限于：銅（Cu)、鋁（A1)、 鎳（Ni)、鈷（Co)、鐵（Fe)、鉬（Pt)、金（Au)、鉻（Cr)、鎂（Mg)、錳（Μη)、鑰（Mo)、釕（Rh)、鉭 (Ta)、鈦（Ti)、銠（Rh)、鎢（W)、硅（Si)、碳化硅（SiC)中的一種或任意兩種以上的組合。
4. 權(quán)利要求1中所述的樁子的材料可以為任意硬質(zhì)耐高溫的材料，例如鑰（Mo)、熱解 6墨寸。
5. 權(quán)利要求1中所述的隔熱板的材料可以為任意耐高溫、導(dǎo)熱率低的材料，例如鑰 (Mo)、不銹鋼等。
6. 權(quán)利要求1中所述的薄膜可以為任意薄膜材料，例如石墨烯、六角氮化硼等。
7. 權(quán)利要求1中所述的隔熱板上的樁子的排布并不僅僅限于所提到的波浪形和螺旋 形這兩種情形，根據(jù)所需生長(zhǎng)的薄膜的面積或任何其他生長(zhǎng)工藝的考量，可以采取任何緊 致的或?qū)捤傻呐挪紭蹲拥姆绞?，也可以采取任何適宜的樁子的長(zhǎng)度。
【文檔編號(hào)】C23C16/02GK104152844SQ201410391437
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】董國(guó)材, 張祥, 劉進(jìn)行, 王雷 申請(qǐng)人:江南石墨烯研究院