用于制備納米涂層粒子的流化床原子層沉積設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制備納米涂層粒子的流化床原子層沉積設(shè)備，所述用于制備納米涂層粒子的流化床原子層沉積設(shè)備通過(guò)采用原子層沉積法來(lái)能夠?qū)⒓{米級(jí)的層均勻地沉積于粒子上。
【背景技術(shù)】
[0002]原子層沉積法(ALD)技術(shù)具有與代表性的薄膜沉積技術(shù)的化學(xué)氣相沉積(CVD)或物理氣相沉積(PVD)相比優(yōu)秀的優(yōu)點(diǎn)。大部分的ALD工藝是可在400°C以下的低溫工藝下進(jìn)行，而可以以原子單位沉積薄膜，因此可以精確控制薄膜。并且，其雜質(zhì)含量較低并幾乎沒(méi)有針孔。
[0003]現(xiàn)有ALD工藝主要被用于在柵極介電層、電容器介電層等中形成精密薄膜的工藝。但近來(lái)提出通過(guò)采用流化床原子層沉積法來(lái)能夠?qū)哂腥S結(jié)構(gòu)的各種納米結(jié)構(gòu)體進(jìn)行納米級(jí)的涂層(以下稱為“納米涂層”)方案。
[0004]對(duì)所述方案進(jìn)行說(shuō)明如下。向反應(yīng)器注入被涂覆粒子，且通過(guò)向所述反應(yīng)器供給前體及惰性氣體來(lái)將反應(yīng)物質(zhì)涂于所述被涂覆粒子的表面。這時(shí)，為了防止被涂覆粒子的凝聚，反應(yīng)器的內(nèi)部具有攪拌器等攪拌設(shè)備。
[0005]但如上的現(xiàn)有方案雖然設(shè)置有攪拌器但具有被涂覆粒子沒(méi)有充分浮游的問(wèn)題。因此，產(chǎn)生難以在被涂覆粒子的表面上進(jìn)行沉積均勻的膜，且和原來(lái)的目的不同無(wú)法防止被涂覆粒子的凝聚現(xiàn)象的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明實(shí)施例為提供流化床原子層沉積設(shè)備，該流化床原子層沉積設(shè)備通過(guò)采用在流化床反應(yīng)器的內(nèi)部形成湍流的振動(dòng)栗來(lái)能夠?qū)υ诜磻?yīng)器內(nèi)部的被涂覆粒子和反應(yīng)氣體產(chǎn)生持續(xù)振動(dòng)流，從而在粒子上能夠形成均勻的涂層膜。
[0008]技術(shù)方案
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種流化床原子層沉積設(shè)備，其特征在于，包括:流化床反應(yīng)器，其內(nèi)部注入被涂覆粒子；反應(yīng)物供給單元，其向所述流化床反應(yīng)器的內(nèi)部供給反應(yīng)氣體，該反應(yīng)氣體用于對(duì)所述被涂覆粒子進(jìn)行涂層；及振動(dòng)栗，結(jié)合于所述流化床反應(yīng)器使得將所述反應(yīng)氣體能夠通過(guò)所述振動(dòng)栗，其通過(guò)向所述反應(yīng)氣體施加有規(guī)則的振動(dòng)來(lái)在所述流化床反應(yīng)器的內(nèi)部形成湍流。
[0010]這時(shí)，所述振動(dòng)栗可以為隔膜栗或薄膜栗。
[0011]并且，所述振動(dòng)栗可包括:隔膜，其通過(guò)膨脹及收縮來(lái)吸收或排出流體；活塞，其設(shè)置于所述隔膜；及驅(qū)動(dòng)器，其用于驅(qū)動(dòng)所述活塞。
[0012]并且，所述反應(yīng)物供給單元可包括:第一前體供給單元，其供給通過(guò)與所述被涂覆粒子的表面進(jìn)行反應(yīng)來(lái)化學(xué)吸附于所述被涂覆粒子的第一前體；及第二前體供給單元，其供給通過(guò)與所述第一前體進(jìn)行反應(yīng)來(lái)化學(xué)吸附于所述第一前體的第二前體。
[0013]并且，所述流化床原子層沉積設(shè)備可包括:惰性氣體供給單元，其用于通過(guò)向所述流化床反應(yīng)器供給惰性氣體來(lái)清除過(guò)度供給的第一前體或第二前體。
[0014]這時(shí)，所述惰性氣體供給單元可包括:流量調(diào)節(jié)器，其用于調(diào)節(jié)惰性氣體的流量。
[0015]并且，所述流化床原子層沉積設(shè)備還可包括:真空單元，其用于將所述流化床反應(yīng)器的內(nèi)部維持為真空狀態(tài)。
[0016]并且，所述第一前體供給單元、第二前體供給單元及真空單元可并聯(lián)于所述流化床反應(yīng)器。
[0017]并且，所述流化床反應(yīng)器的下部可配置有透氣支撐體，該透氣支撐體選擇性的只透過(guò)氣體。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)采用在流化床反應(yīng)器的內(nèi)部形成湍流的振動(dòng)栗，而能夠?qū)υ诜磻?yīng)器內(nèi)部的被涂覆粒子和反應(yīng)氣體產(chǎn)生持續(xù)的振動(dòng)流。
[0020]因此能夠防止被涂覆粒子之間的凝聚而使得所述粒子更有效的浮游于反應(yīng)器內(nèi)，從而能夠?qū)⒈煌扛擦Ｗ颖砻娓行У穆冻鲇诜磻?yīng)物質(zhì)。因此，可以產(chǎn)生具有均勻的涂層膜的納米粒子。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為簡(jiǎn)要示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的流化床原子層沉積設(shè)備的圖。
[0022]圖2為簡(jiǎn)要示出圖1中的振動(dòng)栗的一例的圖。
[0023]圖3為圖1中的流化床反應(yīng)器內(nèi)部的壓力分布圖和現(xiàn)有壓力分布圖的比較圖表。
[0024]附圖標(biāo)記的說(shuō)明
[0025]P:被涂覆粒子100:流化床原子層沉積設(shè)備
[0026]110:流化床反應(yīng)器 111:入口部
[0027]113:透氣支撐體120:反應(yīng)物供給單元
[0028]121:第一前體供給單元121a:第一容納部
[0029]121b:第一供給通道 123:第二前體供給單元
[0030]123a:第二容納部 123b:第二供給通道
[0031]130:振動(dòng)栗131:隔膜
[0032]132:活塞133:驅(qū)動(dòng)器
[0033]134:栗體134a:吸收單元
[0034]134b:排出單元140:惰性氣體供給單元
[0035]141:第三容納部143:第三供給通道
[0036]145:流量調(diào)節(jié)器150:真空單元
[0037]151:真空栗152:真空管路
[0038]160:控制單元
【具體實(shí)施方式】
[0039]在下面，將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0040]圖1為簡(jiǎn)要示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的流化床原子層沉積設(shè)備100的圖。
[0041]流化床原子層沉積設(shè)備100可包括流化床反應(yīng)器110 ;反應(yīng)物供給單元120，向流化床反應(yīng)器110的內(nèi)部供給反應(yīng)氣體；振動(dòng)栗130，通過(guò)連接于流化床反應(yīng)器110來(lái)在流化床反應(yīng)器110的內(nèi)部形成湍流。
[0042]向流化床反應(yīng)器110的內(nèi)部注入被涂覆粒子P。在此，被涂覆粒子P是指在表面上進(jìn)行涂層的粒子。被涂覆粒子P的種類沒(méi)有特定限制，且例如其可以為碳、Pt、Au、N1、硅膠等的粒子。被涂覆粒子P的大小可以為納米級(jí)至微米級(jí)。被涂覆粒子P在流化床反應(yīng)器110內(nèi)浮游且通過(guò)與反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)在表面上形成涂層膜。
[0043]流化床反應(yīng)器110的形態(tài)沒(méi)有特定限制，且例如其可以為圓柱形。形成流化床反應(yīng)器110的材質(zhì)也是沒(méi)有特定限制，且例如流化床反應(yīng)器110可以由如不銹鋼等的具有耐腐蝕性、耐熱性及導(dǎo)熱性的合金形成。
[0044]流化床反應(yīng)器110的上部可配置有能夠開(kāi)閉地結(jié)合的入口部111。入口部111通過(guò)鉸鏈結(jié)合等的方法來(lái)可結(jié)合于流化床反應(yīng)器110的上部。
[0045]在流化床反應(yīng)器110的下部可形成有透氣支撐體113，該透氣支撐體113起在下部支撐流化床反應(yīng)器110的作用。并且該透氣支撐體113起防止粒子的透過(guò)而選擇性的只透過(guò)氣體的作用。因此在流化床反應(yīng)器110內(nèi)部的被涂覆粒子P不能泄漏至流化床反應(yīng)器110的外部，且從反應(yīng)物供給單元120供給的反應(yīng)氣體可供給至流化床反應(yīng)器110的內(nèi)部。例如，透氣支撐體113可通過(guò)采用多孔性薄膜等來(lái)形成。并且透氣支撐體113以一定的周期可交替。
[0046]反應(yīng)物供給單元120將反應(yīng)氣體供給至流化床反應(yīng)器110的內(nèi)部。在此，反應(yīng)氣體是指通過(guò)與被涂覆粒子P進(jìn)行反應(yīng)來(lái)在被涂覆粒子P的表面上形成涂層膜的物質(zhì)。反應(yīng)氣體的種類沒(méi)有特定限制，且例如其可以為Pt、Pd、Ti02、A1203、ZnO、Si02等的前體物質(zhì)。
[0047]反應(yīng)物供給單元120可以形成為多個(gè)，使得供給分別不同的前體。如圖1所示，例如，反應(yīng)物供給單元120可包括第一前體供給單元121和第二前體供給單元123。根據(jù)需要還可以包括更多的前體供給單元，但為了說(shuō)明的方便，在本說(shuō)明書中以包括兩個(gè)前體供給單元121、123的情況為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0048]第一前體供給單元121向流化床反應(yīng)器110供給化學(xué)吸附于被涂覆粒子P的第一前體。第一前體供給單元121可包括第一容納部121a，其容納第一前體；第一供給通道121b，其從第一容納部121a連接到流化床反應(yīng)器110。在第一供給通道121b上可以形成有用于開(kāi)閉通道的閥(未標(biāo)記)。
[0049]第二前體供給單元123向流化床反應(yīng)器110供給化學(xué)吸附于第一前體的第二前體。第二前體供給單元123可包括第二容納部123a，其容納第二前體；第二供給通道123b，其從第二容納部123a連接到流化床反應(yīng)器110。在第二供給通道123b與第一供給通道121b —樣可以形成有閥(未標(biāo)記)。
[0050]振動(dòng)栗130結(jié)合而配置為于流化床反應(yīng)器110的下部。這時(shí)，從反應(yīng)物供給單元120供給的反應(yīng)氣體形成為通過(guò)振動(dòng)栗130。例如，反應(yīng)物供給單元120的第一、二供給通道121b、123b連接于振動(dòng)栗130。因此，反應(yīng)氣體流入到振動(dòng)栗130而通過(guò)振動(dòng)栗130的振動(dòng)來(lái)可以以規(guī)則的振動(dòng)而流出。
[0051]如上所述，振動(dòng)栗130向供給至流化床反應(yīng)器110的反應(yīng)氣體施加有規(guī)則的振動(dòng)，從而在流化床反應(yīng)器110的內(nèi)部形成湍流。因此，注入于流化床反應(yīng)器110內(nèi)部的被涂覆粒子P通過(guò)所述湍流可以在流化床反應(yīng)器110的內(nèi)部持續(xù)浮游。這就意味著被涂覆粒子P可更有效的被露出于反應(yīng)氣體。
[0052]振動(dòng)栗130可以為向反應(yīng)氣體能夠施加振動(dòng)的隔膜栗或薄膜栗。針對(duì)于此，圖2簡(jiǎn)要示出了根據(jù)圖1中的振動(dòng)栗130的一例的示意圖。但振動(dòng)栗130不局限于圖2中所示出的形態(tài)。
[0053]圖2作為振動(dòng)栗130—例示出了隔膜栗形態(tài)。振動(dòng)栗130包括隔膜131，其通過(guò)膨脹和收縮來(lái)產(chǎn)生吸收力和排出力；活塞132，其設(shè)置于隔膜131上；及驅(qū)動(dòng)器133，其驅(qū)動(dòng)活塞132。所述組成位于栗體