涂层衬底的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种方法，用于生产以材料处理的衬底，依此法：ａ）至少一个衬底被送入到一个抽空的真空接受器（真空室）中；ｂ）待处理的衬底表面被曝露在一种反应气体下，反应气体被吸附在衬底表面上；ｃ）结束衬底表面在反应气体下的曝露；ｄ）被吸附在衬底表面上的反应气体起反应，其特征在于：ｄ１）带有被吸附的反应气体的衬底表面被置于一个低能量的等离子体放电下，以其在衬底表面上的离子能量Ｅ↓［ＩＯ］为ＯｅＶ＜Ｅ↓［ＩＯ］≤２０ｅＶ，以其电子能量Ｅ↓［ｅｏ］为ＯｅＶ＜Ｅ↓［ｅｏ］≤１００ｅＶ；ｄ↓［２］）被吸附的反应气体至少在由等离子体产生的离子和电子的共同作用下起反应。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料涂覆的衬底的一种生产方法，其中a)将至少一个衬底送入到一个抽真空的真空接受器中；b)将待涂层的衬底表面置于一种反应气体之下，该反应气体被吸附在衬底表面上；c)结束衬底表面在反应气体下的曝置；d)对吸附在衬底表面上的反应气体加以反应处理。这种方法在US 5916365中已有介绍。按该方法，将一衬底送入一个抽真空了的真空接受器中，该接受器具有一个用陶瓷做的将作业室与环境隔绝的接受器壁。将待涂层的衬底表面置于第一反应气体之下，该气体被吸附在所述的表面上。通过随后将反应气体唧出，而结束衬底表面对反应气体的曝置。然后放进第二反应气体，利用一个配置在真空接受器外面的线圈布置在接受器中产生一电磁高濒场。这样，所放进的第二反应气体至少有一部分被激活成原子团，而被吸附在衬底表面上的第一反应气体仅与所述及的通过高频场作用而产生的原子团起反应。本专利技术的任务是提供文首述及的那样一种方法，该方法的出发点是将一单层原子置于待涂层的衬底表面上，不过针对多种多样可置放的单原子层有一种大大拓宽的使用灵活性。在这里之所以谈到材料涂层，因为所述的单层不一定作为一种膜层意义上的完整的层加以淀积，而是所淀积的原子的密度可大大小于为形成一个完整的层所需要的。但是如果希望的话，当然可以如此进行材料涂层，使得能形成膜层意义上的一种完整的单层。根据本专利技术，可采取下述措施来达到此目的d1)将带有吸附的反应气体的衬底表面置于一低能量的等离子体放电之下，在衬底表面上的离子能量EI0，为0＜EI0≤20eV以电子能量Ee0为0eV＜Ee0≤100eVd2)所吸附的反应气体至少在等离子体产生的离子和电子的共同作用下加以反应。与上面已提及的US 5916365不同的是，在该处被吸附的气体只通过按定义是电中性的原子团加以反应，而根据本专利技术衬底表面上所吸附的反应气体在任何情况下都可以通过低能量的等离子体放电产生的离子和电子的作用而加以柔性反应。这样就得到了这样的可能性所吸附的气体即使在衬底表面上没有另一种反应气体的原子团的作用也能使之稳定化，只通过同低能量的稀有气体离子和电子的“柔性”相互作用或者通过其它反应气体离子的这种作用。虽然在提及的US 5916365中写道，早就得知在辉光放电条件下可以在一种反应气体混合气氛中淀积出很薄的膜层，但那并未导致获得令人满意的膜，而在本说明书中则解释，必须发展依本专利技术采用的等离子体放电，以便除了那些离子和电子对被吸附的反应气体或反应气体混合物产生作用之外，还能在等离子体放电中将第二个反应气体或反应气体混合物激活成原子团和离子，并将所吸附的反应气体或反应气体混合物附带地同通过等离子体激活所产生的本身是电中性的原子团及反应气体离子置于相互作用之中。由于这时肯定只有带电荷的粒子参与被吸附气体的反应，所以反应和特别是反应通过电场和/或磁场的分布可以加以控制，但这并不会单独影响到原子团的行为。根据一个优选的实施形式，衬底表面上的离子能量EI可进一步减少到下述范围0eV＜EI≤15eV此外，被吸附的反应气体也完全可以是一种反应气体混合物。此外，等离子体放电要么在一种惰性气体气氛中执行，这里最好是在一种氩气气氛中执行，要么在一种含有另一种反应气体或反应气体混合物的气氛中产生等离子体放电。在此情况下，上述另一种反应气体或反应气体混合物至少含有下列气体之一氢，氮，氧，最好是氢，或者它是由一种氢气体组成。根据本专利技术提出的方法的另一个优选实施形式，将真空接受器抽空到一个压力Pv，为此可依10-11mbar≤pv≤10-8mbar这样就可确保从置入了衬底的真空气氛中实际上没有污染物有妨碍地沉积在基本表面上。根据另一个优选的实施形式，应被吸附在衬底表面上的反应气体或反应气体混合物可到一个分压Pp送入，为此可依10-4mbar≤pp≤1mbar被吸附在衬底表面上的反应气体或反应气体混合物的量，可以通过所述表面的曝露和结束该曝露之间的时间间隔来控制到一定程度。于此，可基本上以一个朝向一饱和值延伸的指数函数为出发点，配一个表征饱和动力学的时间常数。该时间常数在此情况下必要时可通过对衬底表面的加热或冷却来加以控制。根据本专利技术提出的方法的另一个优选的实施形式，衬底表面曝露于被吸附的反应气体或反应气体混合物，可通过下述措施加以结束将衬底从具有反应气体或反应气体混合物的抽空的真空接受器中取出，转移到另一个抽空的真空接受器中。在另一个抽空的真空接受器中完成余下的工序。其优点在于第一个真空接受器只用于气体吸附，借以保持无污染，而第二个真空接受器则用于被吸附气体的等离子体放电反应。在上述情况下，例如可以在居中位置上配置另一个真空接受器以用于那些已先吸附了不同反应气体或反应气体混合物的衬底的等离子体放电继续处理，这种继续处理在那些围绕中央的另一个真空接受器所编组的特定“吸附”接受器中进行。这样，就可一层一层地建立起复杂的由许多不同原子单层构成的层系统。在许多情况下，为了在采用所述的低能量放电条件下，在中央等离子体反应接受器中顺序淀积不同的或相同的原子单层，也可以使用同一个第二反应气体或反应气体混合物，即特别优先使用氮和/或氢和/或氧，在这里尤其宜优先使用氢。反之，也可以为一个“吸附”接受器配置多个其它真空接受器以用于被吸附的反应气体或反应气体混合物在等离子体中的反应，也就是如果吸附步骤从时间上短于在等离子体中的反应步骤，则尤其可如此做。根据本专利技术提出的方法的另一个优选实施形式，衬底表面曝露于被吸附的反应气体或反应气体混合物的过程可以通过从抽空的真空接受器中唧出剩余的反应气体或反应气体混合物的办法加以结束。于此，上述唧出最好在达到真空接受器中的总压力Pv’下进行，为此可用10-11mbar≤pv′≤10-8mbar换言之，在结束反应气体曝露时又可调定出相同的压力条件，即在反应气体曝露之前业已存在的亦即超高真空条件。如前所述，如果吸附步骤的结束是通过以下措施实现的，即是将衬底转移到另一个真空接受器中，那么不管稀有气体分压和/或第二个反应气体或反应气体混合物的分压怎样，也可以在该处调定出所述及的剩余气体-超高真空压力条件。由于使用了所述及的那种低能量等离子体，所以在等离子体产生的离子和电子的共同作用下被吸附的反应气体或反应气体混合物的反应在时间上是不重要的。上述过程又以指数方式发展到至少接近于一个渐近值。如果至少在预定的最小时间间隔内保持等离子体处理，则其后可进一步保持这一处理，而不会很明显地妨碍已产生的并完整的原子单层。这一点对于本专利技术提出的方法的自动化和进展，例如将之包括在辅助表面处理工序的一个复杂的过程中，具有非常重要的优点。如果将本专利技术提出来的方法按照方法步骤d2)加以分解，则视吸附量(曝露时间受控制的)和/或供吸附用的气体原子的量之不同，以及视等离子体作用(等离子体处理时间和/或等离子体强度)和/或第二个反应气体或反应气体混合物(原子团形成和离子形成)的利用效率之不同，便会产生一个不同密度的原子单层以至于一个完整的原子单层。如果不追求完整的原子单层，那么就有这样的可能性，即实际上从一种移植技术或接种技术的意义上说，就可在衬底表面上或者在一个已经淀积的完整的原子单层上只淀积“零星”的与底层相同种类的原子或者其它种类或其它物质的原子。根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
材料涂覆的衬底的生产方法，其中：　　　　ａ）至少一个衬底被送入到一个抽空的真空接受器（真空室）中；　　　　ｂ）衬底的待处理的表面被曝露在一种反应气体中，该反应气体被吸附在衬底表面上；　　　　ｃ）结束衬底表面在反应气体中的曝露；　　　　ｄ）被吸附在衬底表面上的反应气体起反应，其特征在于：　　　　ｄ↓［１］）带有被吸附的气体的衬底表面被暴露在一种低能量的等离子体放电下，其在衬底表面上的离子能量Ｅ↓［ＩＯ］为　　　　ＯｅＶ＜Ｅ↓［Ｉｏ］≤２０ｅＶ　　　　电子能量Ｅ↓［ｅｏ］为　　　　ＯｅＶ＜Ｅ↓［ｅｏ］≤１００ｅＶ，　　　ｄ↓［２］）被吸附的反应气体至少在由等离子体产生的离子和电子的协同作用下起反应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J拉姆，
申请(专利权)人：尤纳克西斯巴尔策斯公司，
类型：发明
国别省市：LI[列支敦士登]