可透视的粉末原子层沉积装置的制作方法

1.本实用新型有关于一种可透视的粉末原子层沉积装置，方便使用者在进行粉末的原子层沉积制程时，观看反应腔体内粉末的状态，并调整粉末原子层沉积装置。


背景技术：

2.奈米颗粒(nanoparticle)一般被定义为在至少一个维度上小于100奈米的颗粒，奈米颗粒与宏观物质在物理及化学上的特性截然不同。一般而言，宏观物质的物理特性与本身的尺寸无关，但奈米颗粒则非如此，奈米颗粒在生物医学、光学和电子等领域都具有潜在的应用。
3.量子点(quantum dot)是半导体的奈米颗粒，目前研究的半导体材料为ii
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vi 材料，如zns、cds、cdse等，其中又以cdse最受到瞩目。量子点的尺寸通常在2至50奈米之间，量子点被紫外线照射后，量子点中的电子会吸收能量，并从价带跃迁到传导带。被激发的电子从传导带回到价带时，会通过发光释放出能量。
4.量子点的能隙与尺寸大小相关，量子点的尺寸越大能隙越小，经照射后会发出波长较长的光，量子点的尺寸越小则能隙越大，经照射后会发出波长较短的光。例如5到6奈米的量子点会发出橘光或红光，而2到3奈米的量子点则会发出蓝光或绿光，当然光色取决于量子点的材料组成。
5.应用量子点的发光二极体(led)产生的光可接近连续光谱，同时具有高演色性，并有利于提高发光二极体的发光品质。此外亦可通过改变量子点的尺寸调整发射光的波长，使得量子点成为新一代发光装置及显示器的发展重点。
6.量子点虽然具有上述的优点及特性，但在应用或制造的过程中容易产生团聚现象。此外量子点具有较高的表面活性，并容易与空气及水气发生反应，进而缩短量子点的寿命。
7.具体来说，将量子点制作成为发光二极体的密封胶时，可能会产生团聚效应，而降低了量子点的光学性能。此外，量子点在制作成发光二极体的密封胶后，外界的氧或水气仍可能会穿过密封胶而接触量子点的表面，导致量子点氧化，并影响量子点及发光二极体的效能或使用寿命。量子点的表面缺陷及悬空键(dangling bonds)亦可能造成非辐射复合(nonradiative recombination)，同样会影响量子点的发光效率。
8.目前业界主要通过原子层沉积(atomic layer deposition，ald)在量子点的表面形成一层奈米厚度的薄膜，或者是在量子点的表面形成多层薄膜，以形成量子井结构。
9.原子层沉积可以在基板上形成厚度均匀的薄膜，并可有效控制薄膜的厚度，理论上亦适用于三维的量子点。量子点静置在承载盘时，相邻的量子点之间会存在接触点，使得原子层沉积的前驱物气体无法接触这些接触点，并导致无法在所有的奈米颗粒的表面皆形成厚度均匀的薄膜。


技术实现要素：

10.在进行粉末的原子层沉积制程时，使用者通常无法清楚的观看到反应空间内粉末的状态。为了解决上述及先前技术面临的问题，本实用新型提出一种可透视的粉末原子层沉积装置，可于原子层沉积制程中充份搅拌粉末，使得粉末充满整个真空腔体的反应空间。此外使用者可经由可透视的粉末原子层沉积装置观看到粉末的状态及翻搅情形，并调整粉末原子层沉积装置的操作变因，以利于在粉末的表面上形成厚度均匀的薄膜。
11.本实用新型的一目的，在于提供一种可透视的粉末原子层沉积装置，主要包括一驱动单元、一轴封装置及一真空腔体，其中驱动单元通过轴封装置连接并驱动真空腔体转动。真空腔体包括一盖板及一腔体，其中盖板用以覆盖腔体，并在两者之间形成一反应空间用以容置粉末。本实用新型的腔体由透光材质所制成，使用者可经由透光的腔体观看到反应空间内粉末的翻搅情形及状态。
12.本实用新型的一目的，在于提供一种可透视的粉末原子层沉积装置，主要包括一驱动单元、一轴封装置及一真空腔体，其中真空腔体包括一盖板及一腔体，且腔体由透光材质所制成。至少一连接单元穿过盖板并固定在轴封装置上，使得腔体被固定在盖板及轴封装置之间，并于盖板、腔体及/或轴封装置之间形成反应空间。
13.本实用新型的一目的，在于提供一种可透视的粉末原子层沉积装置，其中腔体的一侧固定在轴封装置上，而盖板固定部则固定在腔体的另一侧。盖板经由至少一连接单元固定在盖板固定部上，并于盖板、腔体及/或轴封装置之间形成密闭的反应空间。通过盖板固定部的设置，连接单元不会与腔体直接接触，可避免对腔体造成损害。
14.为了达到上述的目的，本实用新型提出一种可透视的粉末原子层沉积装置，包括：一真空腔体，包括一盖板及一腔体，盖板覆盖腔体，并在盖板及腔体间形成一反应空间，其中腔体由一透光材质所制成；一轴封装置，连接真空腔体；一驱动单元，连接轴封装置，其中驱动单元通过轴封装置带动真空腔体转动；至少一抽气管线，流体连接真空腔体的反应空间，并用以抽出反应空间内的一气体；及至少一进气管线，流体连接真空腔体的反应空间，并用以将一前驱物或一非反应气体输送至反应空间，其中非反应气体用以吹动反应空间内的粉末。
15.所述的可透视的粉末原子层沉积装置，其中进气管线包括至少一非反应气体输送管线，流体连接真空腔体的反应空间，并用以将非反应气体输送至真空腔体的反应空间，以吹动反应空间内的粉末。
16.所述的可透视的粉末原子层沉积装置，包括一加热装置位于腔体的周围，用以加热腔体及反应空间。
17.所述的可透视的粉末原子层沉积装置，其中加热装置为一加热灯管。
18.所述的可透视的粉末原子层沉积装置，包括一盖板固定部连接腔体，盖板通过至少一连接单元固定在盖板固定部上。
19.所述的可透视的粉末原子层沉积装置，其中腔体为一石英材质。
20.所述的可透视的粉末原子层沉积装置，包括至少一连接单元穿过盖板上的至少一穿孔，并连接轴封装置的至少一固定孔，以将腔体固定在盖板与轴封装置之间。
21.所述的可透视的粉末原子层沉积装置，其中真空腔体包括一固定板，腔体位于盖板及固定板之间，至少一连接单元穿过盖板上的至少一穿孔，并连接固定板上的至少一固
定孔，以将腔体固定在盖板与固定板之间。
22.所述的可透视的粉末原子层沉积装置，其中真空腔体的固定板通过至少一固定单元连接轴封装置，固定单元卸下或解除锁定时，真空腔体会与轴封装置分离。
23.所述的可透视的粉末原子层沉积装置，其中轴封装置包括一外管体及一内管体，外管体具有一容置空间用以容置内管体，抽气管线及进气管线位于内管体内，而内管体由外管体的容置空间延伸至真空腔体的反应空间，并形成一凸出管部。
24.本实用新型的有益效果是：可经由可透视的粉末原子层沉积装置观看到粉末的状态及翻搅情形，并调整粉末原子层沉积装置的操作变因，以利于在粉末的表面上形成厚度均匀的薄膜。
附图说明
25.图1为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置一实施例的立体示意图。
26.图2为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置一实施例的剖面示意图。
27.图3为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置的轴封装置一实施例的剖面示意图。
28.图4为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置又一实施例的剖面示意图。
29.图5为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置又一实施例的剖面分解示意图。
30.图6为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置又一实施例的剖面示意图。
31.图7为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置的真空腔体一实施例的立体示意图。
32.图8为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置的真空腔体一实施例的立体分解示意图。
33.附图标记说明：10
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可透视的粉末原子层沉积装置；11
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真空腔体；111
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盖板；1111
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内表面；1113
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穿孔；112
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监控晶圆；113
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腔体；115
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盖板固定部； 117
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连接单元；119
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固定板；1191
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固定孔；1193
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连接孔；12
‑
反应空间；121
‑ꢀ
粉末；13
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轴封装置；130
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凸出管部；131
‑
外管体；132
‑
容置空间；133
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内管体； 134
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连接空间；137
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固定单元；139
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过滤单元；14
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齿轮；15
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驱动单元；16
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加热装置；171
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抽气管线；173
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进气管线；175
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非反应气体输送管线；177
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加热器；179
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温度感测单元；191
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承载板；193
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固定架；195
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连接轴；20
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可透视的粉末原子层沉积装置；21
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连接单元。
具体实施方式
34.请参阅图1、图2、图3及图4，分别为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置一实施例的立体示意图、部分构造的剖面示意图、剖面示意图及剖面分解示意图。如图所示，可透视的粉末原子层沉积装置10主要包括一真空腔体11、一轴封装置13及一驱动单元15，其中驱动单元15通过轴封装置13连接真空腔体11，并带动真空腔体11转动。
35.真空腔体11内具有一反应空间12，用以容置复数个粉末121，其中粉末121 可以是量子点(quantum dot)，例如zns、cds、cdse等ii
‑
vi半导体材料，而形成在量子点上的薄膜可以是三氧化二铝(al2o3)。真空腔体11可包括一盖板 111及一腔体113，其中盖板111的一内表面1111用以覆盖腔体113，并在两者之间形成反应空间12。此外可于盖板111的内表面
1111上设置一监控晶圆112。
36.本实用新型的腔体113由透光材质所制成，例如石英材质。在进行粉末121 的原子层沉积时，使用者可经由透光的腔体113观看到反应空间12内粉末121 的状态及搅拌情形。具体而言，如图2所示，腔体113的一侧直接固定在轴封装置13上，例如腔体113的底部通过一固定胶或紫外光固化胶直接固定在轴封装置13上，而盖板111则直接连接腔体113的另一侧，并在盖板111及腔体113 及/或轴封装置13之间形成反应空间12。本实用新型的腔体113是由透光材质所制成，可利用紫外光固化胶连接腔体113及轴封装置13。
37.轴封装置13包括一外管体131及一内管体133，其中外管体131具有一容置空间132，而内管体133则具有一连接空间134，例如外管体131及内管体133 可为空心柱状体。外管体131的容置空间132用以容置内管体133，其中外管体 131及内管体133同轴设置。轴封装置13可以是一般常见的轴封或磁流体轴封，主要用以隔离真空腔体11的反应空间12与外部的空间，以维持反应空间12的真空。
38.驱动单元15连接轴封装置13，并通过轴封装置13带动真空腔体11转动，例如通过外管体131连接真空腔体11，并通过外管体131带动真空腔体11转动。此外驱动单元15并未连接内管体133，因此驱动单元15带动外管体131及真空腔体11转动时，内管体133不会随着转动。
39.驱动单元15可带动外管体131及真空腔体11以同一方向持续转动，例如顺时针或逆时针方向持续转动。在不同实施例中，驱动单元15可带动外管体131 及真空腔体11以顺时针的方向旋转一特定角度后，再以逆时针的方向旋转特定角度，例如特定角度可为360度。真空腔体11转动时，会搅拌反应空间12内的粉末121，以利于粉末121均匀受热并与前驱物气体或非反应气体接触。
40.在本实用新型一实施例中，驱动单元15可为马达，通过至少一齿轮14连接外管体131，并经由齿轮14带动外管体131及真空腔体11相对于内管体133 转动。
41.内管体133的连接空间134内可设置至少一抽气管线171、至少一进气管线 173、至少一非反应气体输送管线175、一加热器177及/或一温度感测单元179，如图2及图3所示。
42.抽气管线171流体连接真空腔体11的反应空间12，并用以抽出反应空间 12内的气体，使得反应空间12为真空状态，以进行原子层沉积制程。具体而言抽气管线171可连接一帮浦，并通过帮浦抽出反应空间12内的气体。
43.进气管线173流体连接真空腔体11的反应空间12，并用以将一前驱物气体或一非反应气体输送至反应空间12，其中非反应气体可以是氮气或氩气等惰性气体。例如进气管线173可通过阀件组连接一前驱物气体储存槽及一非反应气体储存槽，并通过阀件组将前驱物气体输送至反应空间12内，使得前驱物气体沉积粉末121表面。在实际应用时，进气管线173可能会将一载送气体(carrier gas)及前驱物气体一起输送到反应空间12内。而后通过阀件组将非反应气体输送至反应空间12内，并通过抽气管线171抽气，以去除反应空间12内的前驱物气体。在本实用新型一实施例中，进气管线173可连接复数个分枝管线，并分别通过各个分枝管线将不同的前驱物气体依序输送至反应空间12内。
44.此外进气管线173可增大输送至反应空间12的非反应气体的流量，并通过非反应气体吹动反应空间12内的粉末121，使得粉末121受到非反应气体的带动，而扩散到反应空间12的各个区域。
45.在本实用新型一实施例中，进气管线173可包括至少一非反应气体输送管线175流体连接真空腔体11的反应空间12，并用以将一非反应气体输送至反应空间12，例如非反应气体输送管线175可通过阀件组连接一氮气储存槽，并通过阀件组将氮气输送至反应空间12。非反应气体用以吹动反应空间12内的粉末 121，配合驱动单元15驱动真空腔体11转动，可有效且均匀的翻搅反应空间12 内的粉末121，并在各个粉末121的表面沉积厚度均匀的薄膜。
46.可透视的粉末原子层沉积装置10的进气管线173及非反应气体输送管线175都用以将非反应气体输送至反应空间12，其中进气管线173输送的非反应气体的流量较小，主要用以去除反应空间12内的前驱物气体，而非反应气体输送管线175输送的非反应气体的流量较大，主要用以吹动反应空间12内的粉末 121。
47.具体而言，进气管线173及非反应气体输送管线175将非反应气体输送至反应空间12的时间点不同，因此在实际应用时可不设置非反应气体输送管线 175，并调整进气管线173在不同时间点输送的非反应气体的流量。当要去除反应空间12内的前驱物气体时，可降低进气管线173输送至反应空间12的非反应气体的流量，而要吹动反应空间12内的粉末121时，则增加进气管线173输送至反应空间12的非反应气体的流量。
48.本实用新型的驱动单元15带动外管体131及真空腔体11转动时，内管体 133及其内部的抽气管线171、进气管线173及/或非反应气体输送管线175不会随着转动，有利于提高进气管线173及/或非反应气体输送管线175输送至反应空间12的非反应气体及/或前驱物气体的稳定度。
49.加热器177用以加热连接空间134及内管体133，并通过加热器177加热内管体133内的抽气管线171、进气管线173及/或非反应气体输送管线175，以提高抽气管线171、进气管线173及/或非反应气体输送管线175内的气体的温度。例如可提高进气管线173输送至反应空间12的非反应气体及/或前驱物气体的温度，并可提高非反应气体输送管线175输送至反应空间12的非反应气体的温度。使得非反应气体及/或前驱物气体进入反应空间12时，不会造成反应空间12的温度大幅下降或改变。此外可通过温度感测单元179量测加热器177 或连接空间134的温度，以得知加热器177的工作状态。当然在真空腔体11的内部、外部或周围通常会设置另一个加热装置16，其中加热装置16邻近或接触真空腔体11，并用以加热真空腔体11及反应空间12。
50.在本实用新型上述实施例中，腔体113直接连接及接触盖板111及轴封装置13，但将盖板111固定在腔体113上，或者是将腔体113固定在轴封装置13 时，容易因为不当的碰撞造成腔体113破损。
51.为了避免上述的问题，腔体113可不直接连接盖板111及/或轴封装置13，并于腔体113及盖板111之间增设一盖板固定部115，如图4及图5所示，其中盖板固定部115可为金属，通过固定胶或紫外光固化胶固定在腔体113的一侧。
52.盖板111及/或盖板固定部115上可设置至少一连接单元117，其中盖板111 可通过连接单元117固定在盖板固定部115上，例如连接单元117可以是盖板 111及盖板固定部115上对应的螺纹、气缸接头、卡扣机构、卡榫、快拆装置等。通过盖板固定部115的设置，盖板111在连接腔体113的过程中，盖板111及连接单元117不会碰撞或接触腔体113，可避免不当的接触或碰撞造成腔体113 的损伤。
53.腔体113的另一侧亦可不直接接触轴封装置13，并于腔体113与轴封装置 13之间增设一固定板119。腔体113可通过固定胶连接固定板119上，并在盖板111、腔体113及固定板119之间形成反应空间12，而固定板119可通过至少一螺丝固定在轴封装置13上。
54.在本实用新型一实施例中，腔体113可为空心柱状体，并于腔体113的两个底部分别设置一开口，其中一个开口连接盖板固定部115，而另一个开口则连接固定板119。盖板固定部115及固定板119的外观可为环状体。
55.真空腔体11及/或腔体113的周围可设置至少一加热装置16，并通过加热装置16加热真空腔体11、反应空间12及粉末121。由于本实用新型的腔体113 具有透光的特性，因此加热装置16可为加热灯管，例如卤素灯管等，并经由透光的腔体113加热反应空间12内的粉末121。
56.在本实用新型一实施例中，内管体133由外管体131的容置空间132延伸到真空腔体11的反应空间12，并形成一凸出管部130，而反应空间12可为多边形柱状体或圆形波浪柱状体，以利于翻搅反应空间12内的粉末121。通过凸出管部130的设置可缩短或调整进气管线173及/或非反应气体输送管线175与盖板111之间的距离，进气管线173及/或非反应气体输送管线175输送至反应空间12的非反应气体可传递至盖板111的内表面1111，并经由盖板111的内表面1111扩散到反应空间12的各个区域，以吹动反应空间12内的粉末121。
57.请参阅图6、图7及图8，分别为本实用新型可透视的粉末原子层沉积装置又一实施例的剖面示意图、可透视的粉末原子层沉积装置的真空腔体一实施例的立体示意图及立体分解示意图。如图所示，可透视的粉末原子层沉积装置20 主要包括一真空腔体11、一轴封装置13及一驱动单元15，其中驱动单元15通过轴封装置13连接真空腔体11，并带动真空腔体11转动。
58.真空腔体11包括一盖板111及一腔体113，其中盖板111用以覆盖腔体113，并在两者之间形成反应空间12。本实用新型的腔体113由透光材质所制成，例如石英。
59.本实用新型实施例中，透光的腔体113可为空心柱状体，其中腔体113的一端直接连接轴封装置13，而腔体113的另一端则连接盖板111。如图7及图8 所示，盖板111上可设置至少一穿孔1113，而轴封装置13连接腔体113的一端亦设置对应的固定孔1191。至少一连接单元21穿过盖板111上的穿孔1113，例如连接单元21可为长条状的螺丝，固定在轴封装置13的固定孔1191上，将腔体113固定在盖板111及轴封装置13之间，并在盖板111、腔体113及轴封装置13之间形成反应空间12。
60.在本实用新型一实施例中，透光的腔体113的一端连接盖板111，而腔体 113的另一端则连接固定板119。盖板111上可设置至少一穿孔1113，而固定板 119上则设置固定孔1191及一连接孔1193，例如固定孔1191位于固定板119 的周围，而连接孔1193则位于固定板119的中心，其中轴封装置13的内管体 133及/或过滤单元139可设置在固定板119的连接孔1193。
61.连接单元21穿过盖板111的穿孔1113，并固定在固定板119的固定孔1191 上，以将腔体113固定在盖板111及固定板119之间。当螺丝的一端锁固在固定板119的固定孔1191时，螺丝另一端的螺丝帽会压迫盖板111，使得盖板111 及固定板119紧迫之间的腔体113，并在盖板111、腔体113及固定板119之间形成密闭的反应空间12。
62.为了提高反应空间12的密封度，可进一步在盖板111及腔体113设置一o 形环(o
‑
ring)，并在腔体113与轴封装置13及/或固定板119之间设置另一o 形环。
63.在本实用新型一实施例中，可通过连接单元21连接盖板111及固定板119，使得盖板111、腔体113及固定板119形成真空腔体11。真空腔体11的固定板 119可通过至少一固定单元137固定在轴封装置13上，并可由轴封装置13卸下，例如固定单元137可以螺丝，或是设置在固定板119及轴封装置13上对应的气缸接头及连接孔、榫头及卯眼、外螺纹及内螺纹等。在实际应用时可将固定单元137卸下或解除锁定，使得盖板111、腔体113及固定板119形成的真空腔体 11与轴封装置13分离。此时连接单元21仍固定在盖板111及固定板119上，使得粉末121被限制在反应空间12内。直到将盖板111、腔体113及固定板119 移动到特定位置后再将连接单元21拆除，以方便使用者取出真空腔体11内的粉末121。
64.此外将真空腔体11设计为可相对于轴封装置13拆卸，亦有利于提高原子层沉积的制程效率。具体而言，可准备多个真空腔体11，并分别在各个真空腔体11内放置粉末121。将其中一个真空腔体11锁固在轴封装置13上，对真空腔体11内的粉末121进行原子层沉积。在完成粉末121的原子层沉积后，将真空腔体11及粉末121由轴封装置13卸下，并将另一个真空腔体11固定在轴封装置13上，对该真空腔体11内的粉末121进行原子层沉积制程。被卸下的真空腔体11可放置在冷却区，待真空腔体11及粉末121的温度下降后，再将粉末121由真空腔体11内取出。
65.在本实用新型一实施例中，过滤单元139可固定在固定板119上，当真空腔体11连接轴封装置13时，真空腔体11上的过滤单元139会对准或覆盖轴封装置13的内管体133，使得内管体133内的抽气管线171、进气管线173及/或非反应气体输送管线175经由过滤单元139流体连接真空腔体11的反应空间12。另外将过滤单元139设置在真空腔体11上，而非设置在轴封装置13上，亦可避免真空腔体11由轴封装置13上卸下时，粉末121由真空腔体11的反应空间 12散落到外部。
66.在本实用新型一实施例中，可透视的粉末原子层沉积装置10亦可包括一承载板191及至少一固定架193，其中承载板191可为一板体，用以承载驱动单元 15、真空腔体11及轴封装置13。例如承载板191连接驱动单元15，并通过驱动单元15连接轴封装置13及真空腔体11。此外轴封装置13及/或真空腔体11 亦可通过至少一支撑架连接承载板191，以提高连接的稳定度。
67.承载板191可通过至少一连接轴195连接固定架193，其中固定架193的数量可为两个，并分别设置在承载板191的两侧。承载板191可以连接轴195为轴心相对于固定架193转动，以改变驱动单元15、轴封装置13及真空腔体11 的仰角，以利于在各个粉末121的表面形成厚度均匀的薄膜。
68.本实用新型优点：
69.可经由可透视的粉末原子层沉积装置观看到粉末的状态及翻搅情形，并调整粉末原子层沉积装置的操作变因，以利于在粉末的表面上形成厚度均匀的薄膜。
70.以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的申请专利范围内。