[发明专利]能够涂覆粉末颗粒的沉积装置及粉末颗粒的涂覆方法

说明书

本发明提供新概念的微粒用ALD或者数字CVD装置以及方法，在没有额外的反应器本身的振动或旋转的情况下，使用导入反应器的前驱体或者净化气体的脉冲导入带来的冲击，抑制表面涂覆对象、即颗粒的凝聚(agglomeration)，实现分散的最大化，并且对于各颗粒能够实现均匀的颗粒涂覆，并且在没有额外的过滤器或填料的情况下能够防止待涂覆的粉体在工序中从反应器流失。根据本发明的沉积反应器构成为重叠配置了至少两个以上的反应器的结构，反应物的引入或者净化气体的引入直接引入发生化学反应的内部反应器，但是净化步骤可以在内部反应器和外部反应器中同时实现。

技术领域

本发明涉及能够在粉末或者微粒(powder)的表面涂覆均匀的薄膜的装置和方法，更加详细地，以如脉冲(pulse)等时分方式引入在粉末或者微粒(powder)的表面形成均匀的薄膜的反应物，通过化学沉积方式，能够在微粒表面形成厚度被控制为均匀的薄膜或涂层的装置和方法。

背景技术

在化学沉积技法中，将通过反应物的时分引入引起表面化学反应的技术单独称为原子层沉积技术(ALD，atomic layer deposition)或者数字化学沉积(Digital chemicalvapor deposition)。

这样的技术是1970年代初期在芬兰开发的，一般情况下，相当于将化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)变形的数字化化学沉积方法。在一般的CV D中，将多种反应物同时注入反应器中，从而合成固体材料，但是，在ALD中，将原材料物质各自分开并分别供给，是仅利用通过原材料物质的吸附实现的表面化学反应的技术。

即，各原材料物质气体依次被供给至反应器内，这时，在反应物引入步骤之间增加去除未被基板表面吸附的原材料物质或副产物的净化工序，由此构成沉积工序。

例如，在需要利用AX(反应物1，气体)+BY(反应物2，气体)→AB(产物，固体)+XY(副产物，气体)反应来制造AB薄膜时，首先，将作为反应物1的AX气体引入反应器，之后作为下一步骤，净化反应器，从而反应器内变成仅存在吸附在基板表面上的AX的状态。

作为下一步骤，将作为反应物2的BY气体引入反应器时，吸附在表面的作为反应物1的AX和被引入的作为反应物2的BY在基板表面产生化学反应，在基板表面形成产物、即AB。

在之后步骤的净化中，引入反应器但未能参与反应的反应物BY和作为反应副产物的XY被排出到反应器之外。这样如果将反应物1的AX引入-净化-反应物2的BY引入-净化作为一个循环，则通过反复的循环次数可以将成膜厚度精确地控制在纳米级。

这样，ALD工序是在引入的各原材料物质(前驱体，precursor)被吸附在表面的条件下进行反应而实现基于自限制反应(Self-Limiting reaction mechanism)的薄膜生长，因此可以实现薄膜的优秀的阶梯覆盖(step coverage)，调节工序次数，从而不仅具有能够实现纳米单位的准确的厚度调节的特征，而且具有通过充分的反应时间可以制造高品质薄膜的优点。

但是，并非一定要仅利用化学吸附在表面的反应物，即使利用化学以及物理性吸附的所有吸附物质也能够实现相似的效果，将这种情况还称为数字CVD。

随着自2000年以来半导体器件尺寸的减小和集成度的迅速提高而开启纳米时代，原子层沉积技术(Atomic layerdeposition，ALD)作为纳米薄膜沉积技术备受关注。目前，不仅应用于制造纳米半导体器件的栅极、isolation(隔离)、接合以及布线领域所需的薄膜，而且还应用于例如储能以及转换器件、传感器、显示器等各种纳米薄膜材料的合成。