[发明专利]用于等离子体增强化学汽相沉积的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及等离子体增强化学汽相沉积，特别是涉及利用脉冲等离子体的等离子体增强化学汽相沉积。

背景技术

EP0522281A1公开了一种使用脉冲微波来产生脉冲等离子体的方法和设备。在这种情况中，在脉冲之初等离子体的点燃是靠高电压脉冲或者靠微波脉冲推进来支持的。

但是，在脉冲持续期间维持具有相应的微波发生器功率的被点燃的等离子体可以导致待涂基板变热，尤其使其表面变热，该变热会对温敏性基板的产品性能产生不利影响。因此，在热塑性塑料基板的情况下，例如会发生表面的软化。此外，因为在脉冲期间被沉积的材料的量不但取决于该脉冲的时间长度而且取决于它的功率，所以对所述微波功率的调节是复杂的，特别是在精确的层厚是非常重要的情况下。

发明内容

因此，本发明基于解决上面提到的问题的目的。所述目的已经通过独立权利要求的主题以极为简单的方式而达到。本发明有利的结构和改进在从属权利要求中得以详细说明。

因此，本发明提供一种利用等离子体增强汽相沉积来涂覆基板的方法，其中至少抽空待涂基板的基板表面的部分环境并且容纳进具有用于涂层的起始物质(starting substance)的处理气体，其中所述涂层是通过在充满处理气体的基板表面的环境中射入电磁能点燃等离子体来沉积的。在此种情况中，所述电磁能是以具有时间上隔开第一间断的多个脉冲的多个脉冲序列的形式而射入的，其中所射入的电磁能在所述的间断内关断，并且其中，所述脉冲序列之间的间断比一个脉冲序列中的脉冲之间的第一间断长至少3倍，优选地至少5倍。

对应的一种可以用来执行上述方法的利用等离子体增强汽相沉积来涂覆基板的设备包含具有如下装置的至少一个反应器，所述装置用于至少抽空待涂基板的基板表面的部分环境，并且容纳进具有用于涂层的起始物质的处理气体。所述设备此外还具有产生脉冲电磁能的源，该源耦接到所述反应器，以通过在充满着所述处理气体的基板表面的环境中射入电磁能来点燃等离子体以及沉积涂层。提供了如下一种控制装置，该控制装置按照以具有时间上隔开第一间断的多个脉冲的多个脉冲序列的形式射入电磁能的方式来控制所述源，其中所述源在第一间断内不工作，并且所述脉冲序列之间的间断比一个脉冲序列中的脉冲之间的间断长至少3倍，优选地至少5倍。

本发明因而基于这样的事实，即，与诸如根据EP0522281A1所知的利用点燃脉冲周期性地推进微波脉冲不同，现在利用点燃脉冲自身来产生等离子体。按照与EP0522281A1中同样的方式，优选地通过相应的以脉冲方式工作的源使用脉冲微波。以脉冲方式工作的射频源同样是适合的。

特别说明，本发明的术语“微波”不仅表示字面意思上的微波(即波长在微米范围内的电磁波)，而且表示频率在1GHz以上的电磁波。因此术语“微波”还包含用于家用微波器具的频率。因此适合的微波频率还有如广泛用于家用微波器具的2.45GHz的频率。此外，具有磁电管的用于产生微波或射频辐射的源也是适合的。

由于电磁脉冲(例如，此外用于等离子体脉冲引发化学汽相沉积(PICVD)的电磁脉冲)根据本发明被分为短点燃脉冲序列，因此将对基板的加热减至最小。由于脉冲序列中的单个脉冲，特别是像EP0522281A1中的点燃脉冲，是根据它们的脉冲幅度而产生的，因此仍然可以实现对等离子体的可靠点燃。单个脉冲序列之间更长的脉冲间断因而用于尽可能充分地交换处理气体。这同时防止了在所述等离子体中出现不期望的反应产物的富集。在这点上，不排除一定量的电磁能仍然耦合在一个脉冲序列中的点燃脉冲之间的情况，但是所述源是按照这种功率处于维持所述等离子体的阈值以下的方式工作的。这样是为了避免特别是通过维持在一个脉冲序列中的脉冲之间的等离子体而更大面积地加热基板的情况。

本发明的其他优点在于可以省去对功率的复杂调节，这是因为等离子体的产生仅仅依靠通常不太可调节的点燃脉冲来实现。因此，本发明的改进提供了以非调节的方式耦合脉冲功率。从而，可以使用具有非调节功率输出的源。与已知的其中功率输出被调整(例如通过磁电管中的电压或电流的调节)到预定值的等离子体涂覆装置相比，这大大简化了该类设备。