[发明专利]涂覆基材的方法和装置

说明书

本发明涉及一种涂覆基材(1)的方法和装置，涂覆通过在反应室(2)中根据原子层沉积原理使第一前体和第二前体在基材(1)的表面上进行连续表面反应来进行。该方法包括以下步骤：将基材(1)在反应区(5)中布置到基材支撑件(2c)；经由气体入口(20)将预定量的第一前体供应到反应室(2)以用于向反应区(5)提供第一前体流，使得第一前体得以在第二端部(2b)的末端处耗尽；经由气体入口(20)将第二前体供应到反应室(2)以用于提供流经反应区(5)的第二前体流、并且经由气体出口(21)从反应室(2)排出第二前体，第二前体不具有与第一前体发生反应的活性；以及通过等离子体放电电极(4)对反应区(5)进行等离子体放电以用于在第二前体流流经反应区(5)期间由供应到反应区(5)中的第二前体形成活性前体自由基，活性前体自由基具有与第一前体发生反应的活性。

技术领域

本发明涉及一种涂覆基材的方法，并且更具体地涉及如独立权利要求1中限定的方法。

本发明也涉及一种用于涂覆基材的装置，并且更具体地涉及如独立权利要求8中限定的装置。

背景技术

原子层沉积(ALD)通常在反应室内在真空条件下进行。首先将一个或多个基材装载到反应室内，然后将反应室抽空成真空，且将反应室内部的反应空间加热到处理温度。然后通过交替地且重复地将至少第一气态前体和第二气态前体供应到反应室内来进行原子层沉积以便在基材的表面上提供具有期望厚度的涂覆层。一个完整ALD循环——在该ALD循环中将第一前体和第二前体供应到反应室内——包括：将一脉冲的第一前体供应到反应室内，从反应室中清除第一前体，将一脉冲的第二前体供应到反应室内，以及从反应室中清除第二前体。清除前体可以包括将前体材料从反应室中排出，将吹扫气体、诸如氮气、供应到反应室内以及将吹扫气体排出。当达到期望数目的ALD循环并且因此达到期望的涂覆层厚度时，泄放反应室中的真空并且从反应室中卸载基材。然后对下一个基材重复相同的过程。

可以通过将等离子体应用于沉积循环来修改ALD工艺，这被称为等离子体增强ALD(PEALD)。在等离子体辅助的ALD期间使用的典型等离子体是在O₂、N₂、H₂或CO₂反应气体或其组合中生成的等离子体。在PEALD中，将通过ALD涂覆或处理的表面暴露于在反应步骤(＝一个ALD半循环)期间由反应气体或气体混合物的等离子体生成的物质。等离子体可以是以电容性的方式产生的等离子体，其中两个电极放置在相距彼此一较小的距离内，其中一个电极连接到RF电源，而另一个电极接地。因此，在所述电极之间激发出等离子体。在等离子体模式中，对其中一个前体放电，使得由该前体形成活性前体自由基、离子。在ALD循环期间，活性前体自由基在基材表面上进行反应。

等离子体可以形成为所谓的远程等离子体，其中利用等离子体电极在远离基材的位置并且在反应室外部形成活性前体自由基。然后，包括活性前体自由基的等离子体被传送并且相继地以脉冲前体的常规方式脉冲式地输送到反应室内。远程等离子体的缺点是活性前体自由基的寿命非常有限，通常是几秒。当将活性前体自由基从远处传送到反应室或基材时，活性前体自由基倾向于失去其反应性并且变得失活。当活性前体自由基变得失活时，它们在基材表面上不进行反应，且因此降低ALD涂覆过程的效率。

替代地，等离子体可以形成为所谓的直接等离子体，其中基材布置在等离子体电极之间，且等离子体放电穿过基材形成电弧。在此情况下，在位于基材和联接到RF电源的等离子体放电电极之间的反应空间中激发出等离子体。

现有技术的ALD装置的问题在于，当前体彼此相遇时，它们不仅在待涂覆的基材、而是在任何表面上形成膜。这意味着在装置的表面上形成膜，并且这导致对清洁的需求增加，其进一步导致使用时的中断并且增加涂覆过程停机时间。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种方法和用于实施该方法的装置以解决上述问题。本发明的目的通过特征在于独立权利要求中所述内容的方法和装置来实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。