1.一种连续型ALD/CVD装置，其特征是：包括前驱体源、ALD阀门(3)、抽空气路(4)、载气气路(5)、样品(6)，前驱体气路(13)连接前驱体源，前驱体气路(13)上设有ALD阀门，抽空气路(4)位于前驱体气路(13)两侧，用于接通真空泵抽走残留前驱体和反应副产物，载气气路(5)在最外侧，用于接通惰性气体，前驱体源的出气口与晶圆片相对，晶圆片由传送带进行传送，通过设有或不设有载气气路形成ALD脉冲模块或CVD脉冲模块。

2.根据权利要求1所述的连续型ALD/CVD装置，其特征是：CVD脉冲模块是将ALD脉冲模块去掉载气气路(5)，前驱体气路之间只用抽空气路(4)进行阻隔。

3.根据权利要求1所述的连续型ALD/CVD装置，其特征是：ALD脉冲模块并列设置实现多ALD生长模式。

4.根据权利要求1所述的连续型ALD/CVD装置，其特征是：ALD/CVD脉冲模块(8)相对设置实现对晶圆片的上下表面进行ALD/CVD镀膜。

5.根据权利要求1所述的连续型ALD/CVD装置，其特征是：将两个或两个以上ALD/CVD脉冲模块(8)并列或相对设置实现多ALD生长模式。

6.一种柔性材料卷对卷镀膜装置，其特征是：包括权利要求1-5任一项所述的ALD/CVD脉冲模块(8)。

7.根据权利要求6所述的柔性材料卷对卷镀膜装置，其特征是：还包括设置在装置内的前驱体源瓶和前驱体气路，包括柔性材料卷(9)、传送轴(10)，柔性材料(9)通过输送轴(10)输送到镀膜区，在柔性材料(9)上下均设有ALD/CVD脉冲模块(8)，包括保护盖(14)，所述的保护盖(14)设置在装置的镀膜区开口处，通过打开保护盖(14)将柔性材料放入镀膜区。

8.一种镀膜产线，其特征是：包括权利要求1-5任一项所述的ALD/CVD脉冲模块(8)，还包括依次连接的进样预热区(16)、镀膜区(17)、RTA区(18)、冷却取样区(19)，样品经过进样预热区(16)进行装样和预加热，后由传送带传送到镀膜区(17)，镀膜区(17)后面连接RTA区(18)和冷却取样区(19)，所述的镀膜区(17)上下面都设有ALD脉冲模块(8)，样品在镀膜区可做前后或上下往复运动进行均匀镀膜。

9.一种多层旋转镀膜装置，其特征是：包括权利要求1-5任一项所述的ALD/CVD脉冲模块(8)、样品(6)、圆形托盘(15)、旋转轴(21)、样品叉(22)，所述的样品(6)置于圆形托盘(15)中，样品(6)上下表面都露出圆形托盘(15)，所述的圆形托盘(15)设有一个或一个以上，每个圆形托盘(15)配有上下两组ALD/CVD脉冲模块位(8)，圆形托盘(15)和ALD/CVD脉冲模块(8)做相对转动。

10.一种连续型ALD/CVD装置的不同模式实现方法，其特征是：所述的装置至少包括两个ALD脉冲模块，通过调整气路顺序实现，其中：

ALD模式：往复运动中去的路程开启前驱体A的气动阀，关闭前驱体B的气动阀，回来的路程关闭前驱体A的气动阀，开启前驱体B的气动阀，此时样品分别经历前驱体A和前驱体B，是完全的ALD过程；

半ALD模式：往复运动中一个单元开前驱体A气动阀，另一个单元开前驱体B气动阀，运动一次完成一个ALD循环，回来的时候改变顺序，一个单元开前驱体B气动阀，另一个单元开前驱体A气动阀，完成两个ALD循环，其中由于抽空气路并不能完全将前驱体抽干净，会有前驱体残留，有一定CVD效应；

全CVD模式：省略气路，往复过程中两个单元同时开启前驱体A和前驱体B的气动阀，此时两个前驱体同时喷涂在样品表面上进行CVD镀膜。

技术领域

[0001]本发明涉及到薄膜沉积技术领域。

背景技术

[0002]空间原子层沉积(SALD)是传统ALD的替代方案，其中前驱体被连续注入反应器的不同位置，并通过惰性气体流分隔。SALD的速度比传统ALD快几个数量级，实现了典型的CVD沉积速率。此外，SALD可以在大气压下甚至在露天轻松进行，即不需要沉积室。同时，保留了ALD的特性，即纳米级厚度控制、高保形性。

[0003]现有的空间原子层沉积技术是将前驱体A与前驱体B和载气之间用气路完全分开，例如(载气-抽气-前驱体A-抽气-载气-抽气-前驱体B-抽气-载气)。这种技术在实际生产中产线不能做的很长，一条产线也就有一套喷气单元，即载气-抽气-前驱体A-抽气-载气-抽气-前驱体B-抽气-载气，这种方法的缺陷为浪费前驱体，效率低，因为样品在产线上来回镀膜时，每一次方向改变后经历的第一个前驱体都会被浪费掉，这样就造成了前驱体的浪费和时间的浪费。从另一个方面看，该技术只能实现ALD技术，在功能上来说太过于单一，ALD技术源自于CVD技术，好的设备应该可以做到ALD和CVD的切换，以更好地贴合生产工艺。

发明内容

[0004]基于以上现有技术中的问题，本发明提供一种连续型ALD/CVD装置，该装置的技术构思可用于柔性材料卷对卷镀膜以及镀膜产线，并可在多层旋转镀膜中得到应用。发明提供一种的连续型ALD/CVD装置可通过调整气路顺序实现ALD/CVD的不同模式。本发明解决了普通空间原子层沉积的浪费前驱体，时间成本高的问题，以及解决了普通空间原子层沉积ALD与CVD模式调节不灵活不方便的问题，并且解决了太阳能电池片、柔性材料等材料镀膜困难，效率低的问题。

[0005]本发明采用的技术方案是：

[0006]一种连续型ALD/CVD装置，包括前驱体源、ALD阀门、抽空气路、载气气路、样品，前驱体气路连接前驱体源，前驱体气路上设有ALD阀门，抽空气路位于前驱体气路两侧，用于接通真空泵抽走残留前驱体和反应副产物，载气气路在最外侧，用于接通惰性气体，前驱体源的出气口与晶圆片相对，晶圆片由传送带进行传送，通过设有或不设有载气气路形成ALD脉冲模块或CVD脉冲模块。

[0007]进一步的，CVD脉冲模块是将ALD脉冲模块去掉载气气路，前驱体气路之间只用抽空气路进行阻隔。

[0008]进一步的，ALD/CVD脉冲模块可并列设置实现多ALD/CVD生长模式。

[0009]进一步的，ALD/CVD脉冲模块可相对设置实现对晶圆片的上下表面进行ALD/CVD镀膜。

[0010]进一步的，将两个或两个以上ALD/CVD脉冲模块并列或相对设置实现多ALD/CVD生长模式。

[0011]本发明还提供了一种柔性材料卷对卷镀膜装置，包括本发明所述的ALD/CVD脉冲模块。还包括设置在装置内的前驱体源瓶和前驱体气路，包括柔性材料卷、传送轴，柔性材料通过输送轴输送到镀膜区，在柔性材料上下均设有ALD/CVD脉冲模块，包括保护盖，所述的保护盖设置在装置的镀膜区开口处，通过打开保护盖将柔性材料放入镀膜区。

[0012]本发明还提供了一种镀膜产线，包括本发明所述的ALD/CVD脉冲模块，还包括依次连接的进样预热区、镀膜区、RTA区、冷却取样区，样品经过进样预热区进行装样和预加热，后由传送带传送到镀膜区，镀膜区后面连接RTA区和冷却取样区，所述的镀膜区上下面都设有ALD/CVD脉冲模块，样品在镀膜区可做前后或上下往复运动进行均匀镀膜。

[0013]本发明还提供了一种旋转镀膜装置，包括本发明所述的ALD/CVD脉冲模块、样品、圆形托盘，所述的样品置于圆形托盘中，样品上下表面都露出圆形托盘，所述的圆形托盘设有一个或一个以上，每个圆形托盘配有上下两组ALD/CVD脉冲模块位，圆形托盘和ALD/CVD脉冲模块做相对转动。

[0014]一种本发明连续型ALD/CVD装置的不同模式实现方法，所述的装置至少包括两个ALD脉冲模块，通过调整气路顺序实现，其中：

[0015]ALD模式：往复运动中去的路程开启前驱体A的气动阀，关闭前驱体B的气动阀，回来的路程关闭前驱体A的气动阀，开启前驱体B的气动阀，此时样品分别经历前驱体A和前驱体B，是完全的ALD过程；

[0016]半ALD模式：往复运动中一个单元开前驱体A气动阀，另一个单元开前驱体B气动阀，运动一次完成一个ALD循环，回来的时候改变顺序，一个单元开前驱体B气动阀，另一个单元开前驱体A气动阀，完成两个ALD循环，其中由于抽空气路并不能完全将前驱体抽干净，会有前驱体残留，有一定CVD效应；

[0017]全CVD模式：省略载气气路，往复过程中两个单元同时开启前驱体A和前驱体B的气动阀，此时两个前驱体同时喷涂在样品表面上进行CVD镀膜。

[0018]本发明的原理是：

[0019]ALD是一种薄膜沉积技术，可以通过在材料表面逐层沉积原子或分子，实现对薄膜生长的极高控制，具体步骤可以分为前驱体A吸附-载气吹扫-前驱体B反应-载气吹扫，重复上述步骤形成新一层薄膜。

[0020]本发明本质为ALD技术，ALD脉冲模块采用多道并行气路喷出高温前驱体气流和载气气流冲击样品，工作时ALD脉冲模块相对样品移动或转动，当多道并行气路在待镀膜样品表面扫描时，单位面积上的样品会依次经历前驱体A吸附-载气吹扫-前驱体B反应-载气吹扫，从而实现ALD镀膜。

[0021]本发明达到了以下技术效果：与现有的空间原子层沉积技术相比更加节省前驱体和时间，能大大提高生产效率和降低成本。本发明具有更多的工作模式，能够更好地满足生产需求，更加灵活的调节生产工艺。

附图说明

[0022]图1为ALD脉冲模块图；

[0023]图2为双ALD脉冲模块图；

[0024]图3为CVD脉冲模块图；

[0025]图4为ALD脉冲模块双面镀膜图；

[0026]图5为多道前驱体气路ALD脉冲模块；

[0027]图6为柔性材料卷对卷镀膜图；

[0028]图7为卷对卷ALD/CVD镀膜设备图；其中图7a为打开保护盖状态，图7b为关闭保护盖状态；

[0029]图8为太阳能电池板镀膜产线图；其中图8a为样品在镀膜区前后往复运动示意图；图8b为样品在镀膜区上下往复运动示意图；

[0030]图9为太阳能电池板镀膜产线侧视图；

[0031]图10和图11为多层快速旋转镀膜装置图；其中图11示出了样品叉。

[0032]图12为多层快速旋转镀膜装置侧视图；

[0033]图中：1、前驱体A；2、前驱体B；3、ALD阀门；4、抽空气路；5、载气气路；6、样品；7、传送带；8、ALD/CVD脉冲模块；9、柔性材料卷；10、传送轴；11、外壳；12、前驱体源瓶；13、前驱体气路；14、保护盖；15、圆形托盘；16、进样预热区；17、镀膜区；18、RTA区；19、冷却取样区；20、前驱体C；21、旋转轴；22、样品叉。

具体实施方式

[0034]下面结合附图对本发明技术方案做进一步说明。

[0035]本发明所述的连续型ALD设备采用多道平行气路构成脉冲单元，如图1所示，包括前驱体A1、前驱体B 2、ALD阀门3、抽空气路4、载气气路5、样品6、传送带7。前驱体气路13连接两个前驱体源瓶，中间有ALD阀门3并设有控制开关。抽空气路4位于前驱体气路13两侧，接通真空泵抽走残留前驱体和反应副产物。载气气路在最外侧，接通惰性气体，如氮气，氩气等。ALD脉冲模块的出气口对着晶圆片，晶圆片由传送带进行传送。

[0036]本发明可将两个ALD/CVD脉冲模块8组合使用实现更多ALD生长模式，如图2所示。

[0037]本发明可调节成CVD模式。如图3所示，去掉载气气路，前驱体气路之间只用抽空气路4进行阻隔。

[0038]本发明还可以将四个ALD/CVD脉冲模块两个一组置于晶圆片/柔性材料的上下表面进行ALD/CVD镀膜，如图4所示。

[0039]本发明还可设置多道前驱体气路13以满足更复杂的ALD工艺(例如铟镓锌氧(IGZO)多组分氧化物)，如图5所示增加的前驱体C 20。

[0040]本发明可应用于柔性材料卷对卷镀膜，如图6所示，包括ALD/CVD脉冲模块8、柔性材料卷9、传送轴10；成卷的柔性材料卷出一层经过ALD/CVD脉冲模块8实现上下镀膜，再卷成卷完成卷对卷镀膜，脉冲模块数量可根据生产要求进行加减。图7为用于卷对卷镀膜的ALD设备结构侧面图，包括ALD/CVD脉冲模块8、柔性材料卷9、外壳11、前驱体源瓶12、前驱体气路13、保护盖14。卷对卷ALD/CVD设备内置前驱体源瓶12和前驱体气路13，打开保护盖14可将柔性材料放入镀膜区，柔性材料上下都有脉冲单元。

[0041]本发明可应用于镀膜产线，如图8、图9所示，包括ALD/CVD脉冲模块8、进样预热区16、镀膜区17、RTA区18、冷却取样区19。样品(如太阳能电池片)先经过进样预热区16进行装样和预加热，样品随传送带传送到镀膜区17，镀膜区17上下面都设有ALD/CVD脉冲模块8，样品在镀膜区可做前后或上下往复运动进行均匀镀膜，镀膜区17后面连接RTA区18和冷却取样区19。

[0042]本产品还可用于多层旋转镀膜装置用于快速镀膜，如图10-图12所示，包括样品6、ALD/CVD脉冲模块8、圆形托盘15、旋转轴21、样品叉22。样品置于圆形托盘15中，样品上下表面都露出圆形托盘15，一个圆形托盘配有上下两组ALD/CVD脉冲模块8，镀膜时圆形托盘15和ALD/CVD脉冲模块8做相对转动。多层旋转镀膜装置还可配备样品叉22实现快速进样取样。

[0043]本发明的使用方法是：

[0044]ALD脉冲模块按顺序分别接入前驱体A(如：TMA)，前驱体B(如：H2O)和惰性气体(如：N2)，开启加热装置预热ALD前驱体气路，开启电机使ALD脉冲模块和样品做相对运动。

[0045]气路顺序可根据具体工艺需求设置。以两个ALD脉冲模块组合举例：

[0046]ALD模式：往复运动中去的路程开启前驱体A的气动阀，关闭前驱体B的气动阀，回来的路程关闭前驱体A的气动阀，开启前驱体B的气动阀。此时样品分别经历前驱体A和前驱体B，是完全的ALD过程。

[0047]半ALD模式：往复运动中一个单元开前驱体A气动阀，另一个单元开前驱体B气动阀(比如A-B)，运动一次就可以完成一个ALD循环，回来的时候改变顺序(A-B改成B-A)，回来就完成两个ALD循环。这样虽然样品也是先后经历前驱体A和前驱体B，但是由于抽空气路并不能完全将前驱体抽干净，所以会有前驱体残留，有一定CVD效应。

[0048]全CVD模式：此模式下可省略载气气路。往复过程中两个单元同时开启前驱体A和前驱体B的气动阀。此时两个前驱体同时喷涂在样品表面上进行CVD镀膜。如图3所示。

[0049]以上是本发明的基本使用模式和方法，实际应用中可以应用到硅片镀膜，太阳能电池板镀膜和柔性材料镀膜中，比如：

[0050]柔性材料卷对卷镀膜：卷状柔性材料有双面镀膜需求时可将ALD/CVD脉冲模块8置于材料上下两侧进行镀膜，柔性材料卷动过程中对ALD/CVD脉冲模块8做相对移动完成镀膜，如图6、图7所示。打开保护盖14(见图7a)可将柔性材料放入镀膜区，柔性材料上下都有脉冲单元，关上保护盖14(见图7b)后柔性材料卷开始转动，材料在镀膜区内单向传动，可实现双面镀膜。

[0051]太阳能电池板镀膜，如图8、图9所示。将太阳能电池板放在传送带上，开启ALD/CVD脉冲模块8，传送带带动太阳能电池板做前后往复运动(见图8a)或上下往复运动(见图8b)。

[0052]太阳能电池板镀膜，如图10-图12所示，承载太阳能电池板的圆形托盘15上下均配有ALD/CVD脉冲模块8，工作时ALD/CVD脉冲模块8绕轴转动，圆形拖盘15不动或者ALD/CVD脉冲模块8不动，圆形拖盘15绕轴转动。配合样品叉22使用，样品叉22从侧面进样，安装好之后ALD/CVD脉冲模块快速旋转镀膜，镀膜完成后再用样品叉22从侧面取样。

[0053]本发明为一种连续型ALD设备，与现有的空间原子层沉积技术相比更加节省前驱体和时间，能大大提高生产效率和降低成本。本发明具有更多的工作模式，能够更好地满足生产需求，更加灵活的调节生产工艺。

[0054]本发明的ALD模式比普通的空间ALD更加接近严格意义上的ALD，因为普通的空间ALD样品运动过程中先后经历两种前驱体，虽然有载气气路和抽气气路，但总有些前驱体残留，会过多过多少的有一些CVD效应，本发明的ALD模式是样品去的过程经历一种前驱体，回的时候经历另一种前驱体，两种前驱体之间隔着的时间比普通的空间ALD大一个量级，前驱体残留也更少。

[0055]本发明的半ALD模式与普通的空间ALD相似，但本发明的前驱体顺序根据镀膜运动进行改变，节省空间、时间和前驱体。举例说明：普通的空间ALD前驱体顺序是(前驱体A-前驱体B)，样品往复运动时经历的前驱体是前驱体A-前驱体B-前驱体B-前驱体A-前驱体A-前驱体B等等，本发明的前驱体顺序会根据运动情况转变，样品去时是前驱体A-前驱体B，样品回来时变成前驱体B-前驱体A，这样样品经历前驱体的顺序就是前驱体A-前驱体B-前驱体A-前驱体B-前驱体A等，同样是一个来回，本发明比普通的空间ALD多出0.5个循环。

[0056]本发明的CVD模式是普通空间ALD模式所不能完成的，而且可以根据生产需要选择省去载气气路，故本发明在物料基本相同的情况下多出两种工作模式，而且提升了生产效率，节省了成本。

[0057]由于本发明不像传统ALD/CVD高度依赖真空环境，可用于柔性材料卷对卷镀膜生产，柔性材料在卷动过程中就可以完成镀膜，如图6、图7所示。

[0058]本发明的多层快速旋转镀膜装置凭借旋转运动完成镀膜，如图10-图12所示，镀膜过程只需要按照一个方向旋转即可完成相对运动，相比于往复平移镀膜优势在于不需要频繁减速和改变运动方向，大大提高镀膜效率。

[0059]需要进一步说明的是，本发明以上实施例仅仅是对本发明技术构思的说明，用于理解本发明的技术方案，其并非对本发明保护范围的限制。对于属于本发明技术构思的针对本发明所述实施方式所做的显而易见的改动，均应属于本发明保护范围之内。