專利名稱：濺射設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濺射設(shè)備，尤其涉及一種制造用于液晶顯示設(shè)備的、具有透明的導(dǎo)電薄膜的基板的濺射設(shè)備。
背景技術(shù)：
用于彩色液晶顯示設(shè)備的具有透明導(dǎo)電薄膜的基板通常通過在玻璃基板上涂覆由有機(jī)樹脂(有機(jī)物)制成的濾色層，然后在所述濾色層上涂覆也由有機(jī)樹脂制成的保護(hù)薄膜而形成濾色基板，然后在所述濾色基板上均勻地形成透明的導(dǎo)電電極(透明的導(dǎo)電薄膜)而制成。這樣，在所述濾色基板上形成的透明導(dǎo)電薄膜通常利用濕蝕法形成所需的布線結(jié)構(gòu)。通常，摻雜有氧化錫的氧化銦(在下文中稱為“氧化銦-錫(ITO)”)用作形成所述透明導(dǎo)電薄膜的材料。
隨著使用彩色液晶顯示設(shè)備的領(lǐng)域擴(kuò)大和彩色液晶顯示設(shè)備性能的引人注目地提升，當(dāng)在濾色基板上形成ITO薄膜時(shí)，必須特別注意在大面積基板整個(gè)表面上所形成的ITO薄膜有均勻的厚度和質(zhì)量。例如，必須在大面積標(biāo)靶的整個(gè)表面上進(jìn)行穩(wěn)定的放電，從而產(chǎn)生均勻的等離子體，而消除從涂覆在濾色基板表面上的有機(jī)樹脂排放出的氣體組分的影響。
磁控管濺射是最廣泛應(yīng)用的形成ITO薄膜的方法。磁控管濺射適于在大面積的濾色基板上形成薄膜，其優(yōu)點(diǎn)是通過在較低的溫度下形成薄膜，可以減少來自涂覆在所述基板上的有機(jī)物的氣體組分產(chǎn)生。
在磁控管濺射中，至于控制濺射過程中等離子狀態(tài)的技術(shù)，現(xiàn)在已提出了集中在引入生產(chǎn)氣體的方法上的技術(shù)，所述生產(chǎn)氣體對在濾色基板上形成的薄膜厚度和質(zhì)量具有重要作用和較大影響。
例如，在日本專利公報(bào)(公開)No.05-148627中提出了一種濺射設(shè)備，其中生產(chǎn)氣體導(dǎo)入端口位于陰極附近。根據(jù)該設(shè)備，因?yàn)樯a(chǎn)氣體導(dǎo)入端口和陰極之間的位置關(guān)系固定，所以不需要考慮生產(chǎn)氣體導(dǎo)入端口和陰極之間的位置關(guān)系，且在維護(hù)或檢查之后不需要調(diào)節(jié)生產(chǎn)氣體導(dǎo)入端口的位置。
而且，在日本專利公報(bào)(公開)No.05-243155中公開了一種用于在半導(dǎo)體基板上形成金屬涂層的濺射設(shè)備，其中生產(chǎn)氣體同樣從圓形基板的周邊和圓形標(biāo)靶的周邊送入，且設(shè)有用于排出所送入的生產(chǎn)氣體的裝置。根據(jù)該設(shè)備，生產(chǎn)氣體均勻地分布在標(biāo)靶和基板上，因此涂層的性能可以更均勻，且可以減少雜質(zhì)。
然而，在上述的現(xiàn)有濺射設(shè)備中，在前者的情況下，導(dǎo)入生產(chǎn)氣體的位置僅固定于陰極附近，因此難以在大面積標(biāo)靶的整個(gè)表面上實(shí)現(xiàn)均勻的氣體分布。
而且，在后者的情況下，基板和標(biāo)靶的直徑至多約150至200mm，因此雖然人們認(rèn)為它會(huì)較容易地在這種面積上均勻地送入生產(chǎn)氣體，但人們明白在大面積的基板情況下，從基板的周邊部分一直到基板的中心部分生產(chǎn)氣體的分布是不均勻的。而且，在后一種設(shè)備的情況下，沒有考慮從涂覆在濾色基板表面上的有機(jī)物中排放出的氣體組分的影響。
此外，為了降低ITO薄膜的制造成本，通常在大面積的濾色基板上形成ITO薄膜，然后將其切割成所需尺寸。因?yàn)闉V色層和變化薄膜由有機(jī)樹脂制成，所以在這些有機(jī)樹脂的熱阻溫度下進(jìn)行用于ITO薄膜的濺射。因此用于形成ITO薄膜的方法是如上所述的能在較低溫度下形成ITO薄膜的各種磁控管濺射方法的任一種。在磁控管濺射過程中，對陰極施加濺射電能而在真空室內(nèi)生產(chǎn)氣體氛圍中通過輝光放電產(chǎn)生等離子體，由等離子體濺射標(biāo)靶，從而在基板上形成ITO薄膜。
在各種類型的磁控管濺射中，使用直流(DC)電能疊加甚高頻(VHF)或射頻(RF)電能作為濺射電能的DC/RF疊加型磁控管濺射，即使在較低的溫度下，比僅使用DC電能的DC型磁控管濺射更能形成低電阻率的ITO薄膜。其原因是與DC型磁控管濺射相比，在DC/RF疊加型磁控管濺射的情況下，所述濺射電能可以較小，因此降低了由等離子體中的高能Ar離子(生產(chǎn)氣體)對ITO薄膜產(chǎn)生的損壞。因此決定ITO薄膜導(dǎo)電性的遷移率(載體比如電子或空穴穿過物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的容易程度)增加，而ITO薄膜的電阻率降低(例如參見日本專利公報(bào)(公開)No.10-265926)。而且，在DC/RF疊加型磁控管濺射的情況下，已知的一種方法是通過使輝光放電保持穩(wěn)定而使等離子體保持穩(wěn)定狀態(tài)(例如參見日本專利公報(bào)(公開)No.2000-034564)。
圖18是用于解釋現(xiàn)有的DC/RF疊加型磁控管濺射設(shè)備的圖。
如圖18所示，現(xiàn)有的DC/RF疊加型磁控管濺射設(shè)備具有內(nèi)部形成一真空腔201的殼體202，以及經(jīng)絕緣體(未示出)連接于殼體202側(cè)部的ITO陰極。大面積標(biāo)靶205經(jīng)墊板204連接于ITO陰極的內(nèi)表面。在其上進(jìn)行濺射的玻璃基板(未示出)以面對標(biāo)靶205的方式位于真空腔201內(nèi)。
ITO陰極203具有在其后表面一側(cè)上形成凹入部分，且用于濺射的磁體206位于該凹入部分內(nèi)。從保證ITO陰極203的強(qiáng)度的角度出發(fā)，形成ITO陰極203凹入部分的側(cè)面部件通常由不銹鋼板制成，且其后表面一側(cè)向外開口。ITO陰極203被支撐電源裝置208的陰極殼體209覆蓋。
由陰極殼體209支撐的電源裝置208具有由射頻(RF)電源、匹配器以及直流(DC)電源構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)(未示出)，其中射頻電源和匹配器互相串聯(lián)，而直流電源與射頻(RF)電源和匹配器并連。匹配器具有主要由高容量電容器構(gòu)成的電路。
電源裝置208將DC電能和RF電能疊加，并將合成的電能供應(yīng)到ITO陰極203作為濺射電能。來自電源裝置208的匹配器的RF電能輸出210經(jīng)銅等制成的柔性金屬帶211連接于ITO陰極的側(cè)面部件端面中心附近的點(diǎn)接觸部分212。來自電源裝置208的DC電能輸出213與RF電能并聯(lián)，且經(jīng)同軸電纜214連接于ITO陰極的側(cè)面部件端面中心附近的點(diǎn)接觸部分215。結(jié)果，電源裝置208供應(yīng)的濺射電能各向同性地傳播到標(biāo)靶205周邊。
然而，在圖18所示的現(xiàn)有的DC/RF疊加型磁控管濺射設(shè)備中，濺射電能分別經(jīng)柔性金屬帶211和同軸電纜214與ITO陰極之間的點(diǎn)接觸部件212和215供應(yīng)到ITO陰極203，這些接觸部件由互不相同類型的金屬制成。因此接觸電阻容易變化，在這種情況下，總體上ITO陰極的阻抗變化，因此隨著時(shí)間的過去不能將輝光放電保持在穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)果，容易發(fā)生不正常的放電或不均勻的等離子體。由于阻抗的這種變化，RF電能分量影響等離子體的產(chǎn)生比DC電能分量更強(qiáng)。
而且，在對應(yīng)于由陰極殼體209支撐的電源裝置208的位置，基板上的ITO薄膜厚度小于基板上其他位置的ITO薄膜厚度，因此ITO薄膜的厚度變得不均勻。這是因?yàn)楣?yīng)到ITO陰極203的濺射電能中射頻分量部分經(jīng)陰極殼體209上的開口泄漏到匹配器中，因此電能不再在ITO陰極203的整個(gè)表面上均勻地供應(yīng)，或者在匹配器中產(chǎn)生的高頻噪音與供應(yīng)到ITO陰極203的RF電能干涉，而等離子密度在對應(yīng)于點(diǎn)接觸部件212的位置因此變小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種濺射設(shè)備，該設(shè)備能在標(biāo)靶的整個(gè)表面上均勻地供應(yīng)生產(chǎn)氣體，同時(shí)消除了從涂覆在濾色基板表面上的有機(jī)物排出的氣體組分的影響，因此能在基板的整個(gè)表面上形成均勻厚度和質(zhì)量的涂層。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種濺射設(shè)備，該設(shè)備能在基板的整個(gè)表面上形成均勻厚度和質(zhì)量的涂層。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，提供了一種濺射設(shè)備，該設(shè)備包括真空室；位于所述真空室內(nèi)的至少一個(gè)陰極，且該陰極上連接一面對至少一個(gè)基板的板形標(biāo)靶，該基板具有涂覆在其表面的有機(jī)物；用于將生產(chǎn)氣體供應(yīng)到標(biāo)靶附近的生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置；其中所述生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置包括一集管(manifold)，該集管具有關(guān)于標(biāo)靶平面內(nèi)的兩互相正交的中心軸線對稱的形狀，且圍繞所述標(biāo)靶的整個(gè)周邊，且分布在整個(gè)所述集管上的生產(chǎn)氣體排放端口，用于將生產(chǎn)氣體排放到標(biāo)靶上。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，所述集管具有關(guān)于標(biāo)靶平面內(nèi)的兩互相正交的中心軸線對稱的形狀，且圍繞所述標(biāo)靶的整個(gè)周邊，而且以在整個(gè)集管上分布的方式設(shè)有排放生產(chǎn)氣體的生產(chǎn)氣體排放端口。結(jié)果，當(dāng)濺射標(biāo)靶時(shí)，可以將生產(chǎn)氣體從生產(chǎn)氣體排放端口均勻地供應(yīng)到標(biāo)靶的整個(gè)表面上，同時(shí)消除從涂覆在濾色基板表面上的有機(jī)物排出的氣體組分的影響，因此能在基板的整個(gè)表面上形成均勻厚度和質(zhì)量的涂層。
優(yōu)選的是，上述集管分成至少兩個(gè)集管部分。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，所述集管分成至少兩個(gè)集管部分。結(jié)果，每一集管部分可以較短，因此可以防止由于集管過長而造成生產(chǎn)氣體供應(yīng)率和壓力的降低。
而且優(yōu)選的是，上述生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置具有至少兩個(gè)生產(chǎn)氣體供應(yīng)源，所述至少兩個(gè)集管部分分別連接于所述生產(chǎn)氣體供應(yīng)源之一。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，每一集管部分分別連接于所述生產(chǎn)氣體供應(yīng)源之一。結(jié)果，可以分別控制每一集管部分的生產(chǎn)氣體的供應(yīng)率和壓力。
而且優(yōu)選的是，所述生產(chǎn)氣體排放端口包括多個(gè)孔或切口。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，所述生產(chǎn)氣體排放端口包括多個(gè)孔或切口。結(jié)果，所述生產(chǎn)氣體排放端口可以容易地分布在標(biāo)靶整個(gè)表面周圍。
而且優(yōu)選的是，所述濺射設(shè)備具有等離子體屏蔽板，該板圍繞所述標(biāo)靶的整個(gè)周邊，且在濺射過程中使陰極和集管屏蔽于等離子體，其中每一等離子體屏蔽板具有多個(gè)以分布在整個(gè)等離子體屏蔽板上的方式設(shè)置的生產(chǎn)氣體通孔，從而調(diào)節(jié)從生產(chǎn)氣體排放端口朝標(biāo)靶排出的生產(chǎn)氣體的流動(dòng)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，位于在濺射過程中使陰極和集管屏蔽于等離子體的等離子體屏蔽板上的多個(gè)生產(chǎn)氣體通孔調(diào)節(jié)從生產(chǎn)氣體排放端口朝標(biāo)靶排出的生產(chǎn)氣體的流動(dòng)。結(jié)果，生產(chǎn)氣體可以均勻供應(yīng)到標(biāo)靶的整個(gè)表面上，同時(shí)在濺射過程中保持陰極和集管屏蔽于等離子體的效果。
而且優(yōu)選的是，每一生產(chǎn)氣體通孔包括一半圓的切出孔。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，每一生產(chǎn)氣體通孔包括一半圓的切出孔。結(jié)果，可以采用簡單的處理獲得足夠的流動(dòng)調(diào)節(jié)效果。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，提供了一種濺射設(shè)備，該濺射設(shè)備通過DC/RF疊加型磁控管濺射方法在至少一個(gè)基板上形成導(dǎo)電薄膜，該設(shè)備包括真空室；至少一個(gè)位于所述真空室內(nèi)且具有安裝在其上的標(biāo)靶的陰極；用于在真空室內(nèi)沿預(yù)定的方向移動(dòng)至少一個(gè)基板同時(shí)使所述至少一個(gè)基板面對標(biāo)靶的移動(dòng)裝置；多個(gè)連接于所述至少一個(gè)陰極并將直流電能和射頻電能疊加的濺射電能供應(yīng)到所述至少一個(gè)陰極上的電源裝置；其中所述多個(gè)電源裝置在沿垂直于所述預(yù)定方向的方向上互不相同的位置對所述至少一個(gè)陰極供應(yīng)濺射電能。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)電源裝置在沿垂直于所述預(yù)定方向的方向上互不相同的位置對所述至少一個(gè)陰極供應(yīng)濺射電能。結(jié)果，在標(biāo)靶附近形成的等離子體密度可以在標(biāo)靶的整個(gè)表面上均勻，因此可以在基板的整個(gè)表面上形成均勻厚度和質(zhì)量的薄膜。
優(yōu)選的是，多個(gè)電源裝置的位置這樣確定，即基于一個(gè)電源裝置位置的所述至少一個(gè)基板上的薄膜厚度分布，補(bǔ)償基于所述相鄰的一個(gè)電源裝置位置的所述至少一個(gè)基板上的薄膜厚度分布。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)電源裝置的位置這樣確定，即基于一個(gè)電源裝置位置的所述至少一個(gè)基板上的薄膜厚度分布，補(bǔ)償基于所述相鄰的一個(gè)電源裝置位置的所述至少一個(gè)基板上的薄膜的厚度分布。結(jié)果，可以在整個(gè)基板上形成厚度和質(zhì)量更均勻的薄膜。
而且優(yōu)選的是，所述電源裝置沿垂直于所述預(yù)定方向的方向經(jīng)面接觸的導(dǎo)體對所述至少一個(gè)陰極供應(yīng)濺射電能。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，所述電源裝置這樣布置，即沿垂直于基板運(yùn)動(dòng)方向的方向經(jīng)面接觸的導(dǎo)體對所述至少一個(gè)陰極供應(yīng)濺射電能。結(jié)果，濺射電能各向同性地傳播到標(biāo)靶周邊，因此在標(biāo)靶附近形成的等離子體的密度可以可靠地保持空間均勻。
而且優(yōu)選的是，沿所述預(yù)定方向布置至少兩個(gè)陰極，其中所述電源裝置之一連接于陰極之一，而另一電源裝置連接于另一陰極。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，沿所述預(yù)定方向布置至少兩個(gè)陰極。結(jié)果，可以提高薄膜的形成率，同時(shí)使輝光放電狀態(tài)保持穩(wěn)定。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的濺射設(shè)備主體部分的局部切除平面圖；圖2是詳細(xì)示出圖1中一部分的水平剖視圖；圖3是沿圖2中的方向A看到的視圖；圖4是示出在圖3中出現(xiàn)的集管9外形的視圖；圖5A和5B是用于解釋圖2中出現(xiàn)的等離子體屏蔽板11的視圖，其中圖5A是等離子體屏蔽板11的透視圖；圖5B是沿圖5A的線B-B所作的等離子體屏蔽板11的剖視圖；圖6A和6B是示出生產(chǎn)氣體成分變化對可見光吸收系數(shù)和濺射率(單位時(shí)間內(nèi)形成薄膜的厚度)的影響的圖，其中圖6A示出了O2進(jìn)入量和可見光吸收系數(shù)之間的關(guān)系；圖6B示出了O2進(jìn)入量和濺射率之間的關(guān)系；圖7是示出示例和比較例1至3中ITO薄膜性能測量點(diǎn)的示意圖；圖8是示出比較例1中生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置和標(biāo)靶8的布置示意圖；
圖9是示出比較例3中生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置和標(biāo)靶8的布置示意圖；圖10是示出現(xiàn)有濺射設(shè)備中生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置和標(biāo)靶的布置示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的濺射設(shè)備主體部分的局部切除平面圖；圖12是示出圖11中出現(xiàn)的濺射設(shè)備100的結(jié)構(gòu)的圖；圖13是圖11中出現(xiàn)的ITO陰極104a的局部切除縱向剖視圖；圖14是圖13中出現(xiàn)的ITO陰極下凹部分開口的端視圖；圖15是圖11中出現(xiàn)的ITO陰極104a的局部切除橫向剖視圖；圖16是用于解釋圖11中出現(xiàn)的ITO陰極104a和104b的陰極表面的視圖；圖17是示出ITO薄膜性能測量點(diǎn)的示意圖；圖18是用于解釋現(xiàn)有的DC/RF疊加型磁控管濺射設(shè)備的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的濺射設(shè)備主體部分的局部切除平面圖。
在圖1中，濺射設(shè)備1包括內(nèi)部形成一真空室2的殼體3，位于殼體3中心通過馬達(dá)(未示出)沿圖1中箭頭所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)的十二棱形旋轉(zhuǎn)圓盤(基板固定器)4，一對位于所述殼體3周邊側(cè)向部分的用作濺射陰極的ITO陰極6，以及一對與ITO陰極6相對的SiO2陰極7。
多個(gè)基板5，例如四個(gè)基板5，沿垂直方向在旋轉(zhuǎn)圓盤4的每一側(cè)面上排成一排。每一基板5是垂直尺寸為300至500mm，水平尺寸為400至600mm的矩形濾色基板，其中由有機(jī)樹脂形成的濾色層涂覆在玻璃基板表面上。通過在所述圓盤4每一側(cè)面上沿垂直方向布置多個(gè)基板5，可以增加基板5的總面積，因此可以提高制造效率。垂直尺寸為800至1800mm、水平尺寸為100至200mm的矩形標(biāo)靶8連接在面向真空室2的每一ITO陰極6的一部分上。每一標(biāo)靶8由燒結(jié)體制成，其中混合預(yù)定比例的氧化銦和氧化錫，用于在基板5上形成ITO薄膜(透明的導(dǎo)電薄膜)。
濺射設(shè)備1利用磁控管濺射方法由等離子體中的離子濺射標(biāo)靶8，而在安裝于旋轉(zhuǎn)圓盤4上的基板5上形成來自標(biāo)靶8的ITO薄膜和SiO2薄膜，從而制造具有透明導(dǎo)電薄膜的基板。特別是，濺射設(shè)備1以預(yù)定的轉(zhuǎn)速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤4(每分鐘2至4轉(zhuǎn))，且當(dāng)每一基板5經(jīng)過連接于每一ITO陰極6的標(biāo)靶8前面時(shí)，從標(biāo)靶8飛出的原材料顆粒沉積在基板5上，形成ITO薄膜，直到預(yù)定的薄膜厚度。然后利用SiO2陰極7在ITO薄膜的表面上類似地形成SiO2薄膜，直到預(yù)定的薄膜厚度。應(yīng)當(dāng)指出的是，形成ITO薄膜和SiO2薄膜的順序可以顛倒。
在該實(shí)施例中，如上所述，使用磁控管濺射方法濺射標(biāo)靶8，從而在每一基板5上形成ITO薄膜。在其中有機(jī)物比如濾色層涂覆在玻璃基板表面上的基板5上形成ITO薄膜的情況下，通常在磁控管濺射方法中基板溫度必須不超過250℃。然而，如果在這種溫度下利用磁控管濺射方法形成ITO薄膜，那么電阻率可能為200μΩ·cm或更大，在這種情況下ITO薄膜將不具有足夠的用作彩色液晶顯示設(shè)備電極的性能。
在磁控管濺射過程中，廣泛采用DC/RF疊加型磁控管濺射方法，其中為ITO陰極6供應(yīng)射頻(RF)電能疊加在直流(DC)電能上的電能，從而即使在不超過250℃的低基板溫度下，也可以形成具有不超過200μΩ·cm的低電阻率的ITO薄膜。
然而，在DC/RF疊加型磁控管濺射方法中，與DC電源產(chǎn)生的輝光放電相比，由供應(yīng)RF電能疊加在DC電能上的電能的DC/RF疊加型電源產(chǎn)生的輝光放電，具有更難保持穩(wěn)定放電狀態(tài)的特征。
因此，在DC/RF疊加型磁控管濺射方法中，難以通過DC/RF疊加電源的輝光放電產(chǎn)生在空間和時(shí)間上均勻的等離子體，所以保證生產(chǎn)氣體的均勻性特別重要，它直接影響等離子體的狀態(tài)。而且，等離子體的穩(wěn)定性和輝光放電的穩(wěn)定性是互為整體、互相影響的，因此如果等離子體保持穩(wěn)定狀態(tài)，那么輝光放電也將保持在穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)果，可以減少由于異常放電造成的從標(biāo)靶8表面飛出且附著在基板5上的異常顆粒造成產(chǎn)品質(zhì)量低下的情況。
圖2是詳細(xì)示出圖1的一部分的水平剖視圖，圖3是從圖2中方向A看到的視圖。
在圖2中，標(biāo)靶8連接于面向真空室2的ITO陰極6的一部分上。在標(biāo)靶8的后面一側(cè)上設(shè)有DC/RF疊加電源(未示出)，該電源對標(biāo)靶8和磁場裝置12供應(yīng)RF電能疊加在DC電能上的電能，以便有效地實(shí)現(xiàn)標(biāo)靶8的濺射。在濺射設(shè)備1中，由于圓盤4的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)基板5經(jīng)過面向標(biāo)靶8的位置時(shí)，在每一基板5上進(jìn)行濺射。
每一基板5具有涂覆有有機(jī)物制成的濾色層的表面，因此當(dāng)基板5加熱時(shí)或當(dāng)在基板5表面上通過濺射而形成二氧化硅構(gòu)成的基膜或透明的導(dǎo)電薄膜時(shí)，排出由基板5表面上吸附成分和濾色層中揮發(fā)成分形成的特性氣體。這種特性氣體可以由通式COx(0＜X≤2)來表示，因此在下文該氣體將稱為COx，不僅包括CO和CO2，而且包括具有不穩(wěn)定的化學(xué)計(jì)量狀態(tài)的氣體。如果COx排入真空室2，那么它可以反應(yīng)而消耗生產(chǎn)氣體中的氧氣成分，或者可能減少并反應(yīng)而增加生產(chǎn)氣體中的氧氣成分。結(jié)果，等離子體的性能將產(chǎn)生波動(dòng)，因此可能損害所形成薄膜的均勻性。而且，如果該薄膜是氧化物比如ITO，那么生產(chǎn)氣體中的氧成分將直接影響所述薄膜的性能。
在圖6A和6B中示出了當(dāng)在基板5上形成ITO薄膜時(shí)由于生產(chǎn)氣體中的氧成分含量波動(dòng)所產(chǎn)生的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖6A和6B示出了當(dāng)包括Ar和O2的生產(chǎn)氣體的O2進(jìn)入量變化，而Ar進(jìn)入量保持恒定300cm3/min(在20℃和1個(gè)大氣壓的標(biāo)準(zhǔn)條件下)時(shí)，可見光吸收系數(shù)和濺射率(單位時(shí)間內(nèi)形成的薄膜厚度)的測量結(jié)果?？梢钥闯?，ITO薄膜的可見光吸收系數(shù)和濺射率隨著O2進(jìn)入量變化而變化。
在圖2和圖3中，一對用于將生產(chǎn)氣體供應(yīng)到標(biāo)靶8上的集管(氣管)9和10沿標(biāo)靶8的外周邊布置。生產(chǎn)氣體由惰性氣體組成比如Ar，但視需要可以加入活性氣體比如O2和N2。
集管9和10具有關(guān)于標(biāo)靶8的平面上互相正交的水平中心軸線和垂直中心軸線分別對稱的形狀，且圍繞所述標(biāo)靶8的整個(gè)周邊。特別是，集管9圍繞標(biāo)靶8的上半部分，而集管10圍繞標(biāo)靶8的下半部分。而且，集管9和10分別具有多個(gè)生產(chǎn)氣體排放端口9a或10a，用于將生產(chǎn)氣體均勻地供應(yīng)到標(biāo)靶8的整個(gè)表面上。
供應(yīng)生產(chǎn)氣體的生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13連接于集管9，供應(yīng)生產(chǎn)氣體的生產(chǎn)氣體供應(yīng)源14連接于集管10。生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13控制送至集管9的生產(chǎn)氣體供應(yīng)率，而生產(chǎn)氣體供應(yīng)源14控制送至集管10的生產(chǎn)氣體供應(yīng)率。結(jié)果，可以單獨(dú)控制供應(yīng)到集管9和10的生產(chǎn)氣體供應(yīng)率。
在該實(shí)施例中，供應(yīng)到集管9的生產(chǎn)氣體和供應(yīng)到集管10的生產(chǎn)氣體具有相同的成分。然而，也可以分別給給集管9和10供應(yīng)具有不同成分和/或不同壓力的生產(chǎn)氣體。結(jié)果，可以處處改變在基板5上形成的ITO薄膜的厚度和質(zhì)量。
當(dāng)在標(biāo)靶8的不同部分上供應(yīng)具有不同成分和/或壓力的生產(chǎn)氣體時(shí)，在濺射過程中比如反應(yīng)濺射中，其中生產(chǎn)氣體的進(jìn)入狀態(tài)稍變化就對薄膜形成性能產(chǎn)生較大影響，認(rèn)為利用光發(fā)射狀態(tài)檢測器等監(jiān)測等離子體濃度的變化是有效的，該檢測器部分包括反饋系統(tǒng)，而使光發(fā)射會(huì)聚，其中該反饋系統(tǒng)改變用于標(biāo)靶8的每一部分的生產(chǎn)氣體的成分和/或壓力。
圖4是示出了圖3中出現(xiàn)的集管9的外形的視圖。下面的解釋僅考慮集管9，但集管10具有類似的結(jié)構(gòu)。
在圖4中，集管9具有兩個(gè)生產(chǎn)氣體噴管9b和9c，且每一生產(chǎn)氣體噴管9b和9c具有沿其整個(gè)縱向方向以相等的間隔分布的生產(chǎn)氣體排放端口9a。
相鄰的生產(chǎn)氣體排放端口9a之間的間隔(節(jié)距)最好不超過50mm。在生產(chǎn)氣體排放端口9a的尺寸和形狀上沒有特別的限制；考慮到每一生產(chǎn)氣體噴管9b和9c在縱向方向上產(chǎn)生的壓力損失，該尺寸和形狀應(yīng)當(dāng)設(shè)定適當(dāng)，以使標(biāo)靶8上的生產(chǎn)氣體供應(yīng)率對于全部生產(chǎn)氣體排放端口9a來說大致相同。
每一生產(chǎn)氣體噴管9b和9c的長度L最好是800mm。長度L的上限設(shè)為1000mm，該上限用于抑制由于從生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13到每一生產(chǎn)氣體排放端口9a的距離不同而造成的生產(chǎn)氣體供應(yīng)率和壓力的變化。根據(jù)標(biāo)靶8的尺寸，生產(chǎn)氣體噴管9b和9c之間的距離W最好是100至200mm。
最接近生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a和最遠(yuǎn)離生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a之間的距離最好不超過1000mm。在將生產(chǎn)氣體供應(yīng)到小面積標(biāo)靶8的情況下，最接近生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a和最遠(yuǎn)離生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a之間的距離可以減小，在這種情況下，可以將集管9和集管10整合為一個(gè)集管。
如果集管9和10不以相對于標(biāo)靶8的平面上互相正交的水平中心軸線和垂直中心軸線分別對稱的形狀布置，或者最接近生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a和最遠(yuǎn)離生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a之間的距離超過1000mm，或者集管9和10不圍繞標(biāo)靶8的整個(gè)周邊布置(圖8至10)，那么難以將生產(chǎn)氣體均勻地供應(yīng)到標(biāo)靶8的整個(gè)表面上。
通過把供應(yīng)生產(chǎn)氣體到每一標(biāo)靶8上的集管分成如圖4所示的集管9和集管10，可以減小集管9和10中的生產(chǎn)氣體噴管9b和9c的長度，因此可以減小由于生產(chǎn)氣體排放端口9a(10a)的位置不同而造成的生產(chǎn)氣體供應(yīng)率和壓力的差別。
根據(jù)該實(shí)施例，將生產(chǎn)氣體供應(yīng)到每一標(biāo)靶8上的集管被分成兩個(gè)，即集管9和集管10，且集管9和集管10分別連接于生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13和14。結(jié)果，可以減小生產(chǎn)氣體噴管9b和9c(10b和10c)的長度L，即使標(biāo)靶8具有較大的面積，因此可以使生產(chǎn)氣體的供應(yīng)率和壓力在整個(gè)生產(chǎn)氣體噴管9b和9c(10b和10c)上均勻。
在圖2中，等離子體屏蔽板11沿標(biāo)靶8的外周邊位于標(biāo)靶8和集管9和10之間。每一等離子體屏蔽板11具有L形剖面，且形成一用于在濺射過程中使除標(biāo)靶8之外的部件，即ITO陰極6的主體和集管9和10，屏蔽于等離子體的陰極。
為了把從集管9和10排出的生產(chǎn)氣體均勻地供應(yīng)到標(biāo)靶8上，每一等離子屏蔽板11設(shè)有多個(gè)沿等離子體屏蔽板11縱向分布的生產(chǎn)氣體通孔11a。這些生產(chǎn)氣體通孔11a面對集管9和10的生產(chǎn)氣體排放端口9a和10a。如圖5所示，下面描述的每一生產(chǎn)氣體通孔11a是一半圓形切出孔。
圖5A和5B是用于解釋圖2中出現(xiàn)的等離子體屏蔽板11的視圖；具體而言，圖5A是等離子體屏蔽板11之一的透視圖，圖5B是沿圖5A中出現(xiàn)的線B-B所作的等離子體屏蔽板11之一的剖視圖。
在圖5A中，每一生產(chǎn)氣體通孔11a通過以約45°的角朝標(biāo)靶8一側(cè)彎曲半圓形的切出部分而形成。當(dāng)生產(chǎn)氣體通過這種生產(chǎn)氣體通孔11a時(shí)，生產(chǎn)氣體的流動(dòng)方向由于彎曲部分而部分改變。結(jié)果，從集管9和10排出的生產(chǎn)氣體受到攪動(dòng)，從而調(diào)節(jié)生產(chǎn)氣體的流動(dòng)，而使生產(chǎn)氣體以更均勻的供應(yīng)率和壓力到達(dá)標(biāo)靶8的表面。
如果生產(chǎn)氣體通孔11a為簡單的孔，那么從與標(biāo)靶8分離的位置排出的生產(chǎn)氣體的流量將根據(jù)生產(chǎn)氣體排放端口9a(或10a)的位置而變化，因此難以使生產(chǎn)氣體以均勻的供應(yīng)率和壓力到達(dá)標(biāo)靶8的表面上。
根據(jù)上述實(shí)施例，具有關(guān)于標(biāo)靶8的平面上兩互相正交的中心軸線對稱的形狀的集管9和10圍繞標(biāo)靶8的整個(gè)周邊，且生產(chǎn)氣體排放端口9a和10a分布在整個(gè)集管9和10上，用于將生產(chǎn)氣體排放到標(biāo)靶8上。結(jié)果，生產(chǎn)氣體可以均勻地供應(yīng)到標(biāo)靶8的整個(gè)表面上，同時(shí)消除了從涂覆在基板5表面上的有機(jī)物排出的氣體成分的影響，因此可以在整個(gè)基板5上形成均勻厚度和質(zhì)量的涂層。
(示例)現(xiàn)在將描述本發(fā)明的具體示例。
本發(fā)明通過利用如上述實(shí)施例所述的濺射設(shè)備1在基板5上形成ITO薄膜而制備試樣。而且，本發(fā)明還利用其中集管9和10以及標(biāo)靶8的布置與濺射設(shè)備1中不同的濺射設(shè)備制備類似的試樣。然后測量試樣上形成的ITO薄膜厚度和質(zhì)量(表面電阻)分布，即ITO薄膜性能。
具體而言，垂直尺寸為300mm、水平尺寸為400mm的四個(gè)基板5平行于標(biāo)靶8的縱向方向(垂直方向)安裝在濺射設(shè)備1中的圓盤4上，且在每一基板5上形成ITO薄膜而制備試樣。如圖7所示，在平行于標(biāo)靶8的縱向方向上，在每一試樣上3個(gè)測量點(diǎn)處測量試樣的ITO薄膜性能，即總計(jì)12個(gè)測量點(diǎn)。
在該示例中，對于每一標(biāo)靶8來說，設(shè)有兩組生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置，即集管9加生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13和集管10加生產(chǎn)氣體供應(yīng)源14，如圖3所示。集管9和10的直徑為5mm，生產(chǎn)氣體排放端口9a和10a的直徑為1.5mm，生產(chǎn)氣體排放端口9a和10a的節(jié)距為40mm(間隔相等)，且最接近生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13或14的生產(chǎn)氣體排放端口9a或10a和最遠(yuǎn)離生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13或14的生產(chǎn)氣體排放端口9a或10a之間的距離為800mm。而且，位于等離子體屏蔽板11上的半圓形生產(chǎn)氣體通孔11a的直徑為10mm，部分生產(chǎn)氣體由于半圓形生產(chǎn)氣體通孔11a而轉(zhuǎn)向的角度約45°。
對于該示例和比較例來說，制造試樣時(shí)的生產(chǎn)氣體供應(yīng)條件和濺射條件是相同的，如下所述。
1.目標(biāo)薄膜厚度180nm，目標(biāo)電阻10Ω2.標(biāo)靶尺寸寬度127mm，長度1625mm3.生產(chǎn)氣體Ar600cm3/min(300cm3/min×2路)，O22cm3/min(1cm3/min×2路)
4.薄膜沉積室壓力0.29Pa(2.2×10-3乇)5.基板溫度200℃6.濺射方法DC/RF疊加電源(DC 1.5kW，RF 3.0kW)7.薄膜形成時(shí)間約25分鐘8.基板垂直300mm×水平400mm×厚度0.7mm(帶有濾色層和樹脂保護(hù)膜)在表1中示出了利用濺射設(shè)備1在上述生產(chǎn)氣體供應(yīng)條件和濺射條件下制造的試樣的ITO薄膜性能測量結(jié)果。在表1中，ITO薄膜厚度(nm)，表面電阻(Ω)和電阻率(μΩ·cm)是在圖7所示的基板5上的測量點(diǎn)1至12上測量的，然后計(jì)算這些數(shù)值的最大值、最小值、平均值和分布(變化)。在表1中數(shù)值分布表示為“±(最大值-最小值)/(2×平均值)×100％”。
表1

如表1所示，ITO薄膜厚度分布為±2.8％，表面電阻分布為±4.9％，因此得到了在產(chǎn)品容許范圍內(nèi)的薄膜厚度和質(zhì)量性能?？梢钥闯?，在該示例中，即使使用大面積的標(biāo)靶8進(jìn)行濺射，由于本實(shí)施例的生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置，也可以在由多個(gè)基板5組成的整個(gè)大面積基板表面上形成具有均勻厚度和質(zhì)量的涂層。
(比較例1)在與上述示例1中同樣的生產(chǎn)氣體供應(yīng)條件和濺射條件下，利用如圖8所示(比較例1)集管9和10僅布置在寬度方向(左/右方向)上每一標(biāo)靶8一側(cè)的生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置制備試樣。
在比較例1中，集管9和10沒有在標(biāo)靶8的左/右方向上對稱地布置，且生產(chǎn)氣體僅從一側(cè)供應(yīng)到標(biāo)靶8上。其他的條件比如測量ITO薄膜的方法與上述示例相同。測量結(jié)果在表2中示出。表2

如表2所示，在基板5上形成的ITO薄膜厚度分布為±9.9％，表面電阻分布為±11.0％，因此這些樹脂的分布大于上述示例。在該比較例1中，認(rèn)為不能象所述示例那樣在每一大面積標(biāo)靶8的整個(gè)表面上均勻地供應(yīng)生產(chǎn)氣體，因此在整個(gè)薄膜形成過程中不能保持等離子體處于穩(wěn)定狀態(tài)。
(比較例2)位于等離子體屏蔽板11上的生產(chǎn)氣體通孔11a的形狀與所述示例不同，代之以直徑為10mm的簡單孔。除此之外，在與上述示例相同的生產(chǎn)氣體供應(yīng)條件和濺射條件下制備試樣。測量ITO薄膜性能的方法也與上述示例中的相同。測量結(jié)果在表3中示出。
表3

如表3所示，在基板5上形成的ITO薄膜厚度的分布為±4.4％，表面電阻的分布為±7.10％，因此這些樹脂的分布稍大于上述示例，但稍小于比較例1。這些結(jié)果表明，具有在上述實(shí)施例中例示形狀的生產(chǎn)氣體通孔11a具有將生產(chǎn)氣體均勻地供應(yīng)到大面積標(biāo)靶8的整個(gè)表面上的作用。
(比較例3)在與上述示例相同的生產(chǎn)氣體供應(yīng)條件和濺射條件下，利用其中對于每一標(biāo)靶8僅設(shè)置一組集管9和生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置制備試樣。
在比較例3中，對于位于集管9上的生產(chǎn)氣體排放端口9a，在最接近生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a的位置和最遠(yuǎn)離生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a的位置之間的距離為1600mm，即約等于縱向方向(垂直方向)上標(biāo)靶8的長度。
雖然僅有一個(gè)生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13，但總的生產(chǎn)氣體供應(yīng)率等于上述的示例和比較例1和2，即600cm3/min的Ar，2cm3/min的O2。其他的條件比如測量ITO薄膜的方法與上述示例相同。測量結(jié)果在表4中示出。
表4

如表4所示，在基板5上形成的ITO薄膜厚度分布為±7.7％，表面電阻分布為±4.1％，因此這些樹脂的分布稍大于上述示例。
在該比較例3中，對于位于集管9上的生產(chǎn)氣體排放端口9a，在最接近生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a的位置和最遠(yuǎn)離生產(chǎn)氣體供應(yīng)源13的生產(chǎn)氣體排放端口9a的位置之間的距離遠(yuǎn)大于1600mm。因此認(rèn)為從生產(chǎn)氣體排放端口9a排出的生產(chǎn)氣體的供應(yīng)率和壓力在生產(chǎn)氣體排放端口9a之間變化，因此不能在每一標(biāo)靶8的整個(gè)表面上產(chǎn)生均勻的等離子體。
(第二實(shí)施例)圖11是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的濺射設(shè)備主體部分的局部切除平面圖。
在圖11中，濺射設(shè)備100由內(nèi)部形成一真空室101的殼體102，位于殼體102中心通過馬達(dá)(移動(dòng)裝置)(未示出)沿圖11中箭頭所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)的12棱形旋轉(zhuǎn)圓盤(基板固定器)103，一對位于所述殼體102周邊側(cè)向部分的用作濺射陰極的ITO陰極104a和104b，以及一對與ITO陰極104a和104b相對的SiO2陰極105a和105b。
多個(gè)基板106，例如四個(gè)基板106，沿垂直方向在旋轉(zhuǎn)圓盤103的每一側(cè)面上排成一排。每一基板106是垂直尺寸為300至500mm，水平尺寸為400至600mm的矩形濾色基板，其中由有機(jī)樹脂形成的濾色層(有機(jī)物)涂覆在玻璃基板表面上。通過在所述圓盤103的每一側(cè)面上沿垂直方向布置多個(gè)基板106，可以增加基板106的總面積，因此可以提高制造效率。垂直尺寸為800至1800mm、水平尺寸為100至200mm的矩形大面積標(biāo)靶107連接在面向真空室101的每一ITO陰極104a和104b的一部分上。每一標(biāo)靶107由燒結(jié)體制成，其中混合預(yù)定比例的氧化銦和氧化錫，用于在基板106上形成ITO薄膜(透明的導(dǎo)電薄膜)。
濺射設(shè)備100利用磁控管濺射方法由等離子體中的離子濺射標(biāo)靶106，而在安裝于旋轉(zhuǎn)圓盤103上的基板106上形成來自標(biāo)靶107的ITO薄膜和SiO2薄膜，從而制造具有透明導(dǎo)電薄膜的基板。特別是，濺射設(shè)備100以預(yù)定的轉(zhuǎn)速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤103(每分鐘2至4轉(zhuǎn))，且當(dāng)每一基板106經(jīng)過連接于陰極104a或104b的標(biāo)靶107前面時(shí)，從標(biāo)靶107飛出的原材料顆粒沉積在基板106上，從而形成ITO薄膜，直到預(yù)定的薄膜厚度。然后利用SiO2陰極105a和105b在ITO薄膜的表面上類似地形成SiO2薄膜，直到預(yù)定的薄膜厚度。應(yīng)當(dāng)指出的是，形成ITO薄膜和SiO2薄膜的順序可以顛倒。
圖12是示出圖11中出現(xiàn)的濺射設(shè)備100的結(jié)構(gòu)的圖。圖12以示意圖的方式僅示出了濺射設(shè)備100的用于下面解釋的那些部件。
在濺射設(shè)備100中，殼體102中的真空室101通過真空泵保持真空狀態(tài)，同時(shí)生產(chǎn)氣體從濺射氣瓶進(jìn)入真空室101中，而調(diào)節(jié)真空室101內(nèi)的濺射氣氛。生產(chǎn)氣體由惰性氣體組成，但視需要可以添加活性氣體比如O2或N2。
基板106位于面向ITO陰極104a上標(biāo)靶107的位置。為了在真空室101內(nèi)產(chǎn)生用于濺射標(biāo)靶107的等離子體，電源裝置112經(jīng)柔性金屬帶113和同軸電纜117連接于ITO陰極104a。
所述電源裝置112具有由射頻(RF)電源114和互相串聯(lián)且連接于柔性金屬帶113的匹配器115，以及與所述射頻(RF)電源114和匹配器115并聯(lián)且連接于同軸電纜117的直流(DC)電源116構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)。這種電路結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，對ITO陰極104a供應(yīng)其中從RF電源114經(jīng)匹配器115供應(yīng)的射頻(RF)電能和直接從DC電源116供應(yīng)的直流(DC)電能疊加的濺射電能(DC/RF疊加方法)。
匹配器115具有主要由用于抵消ITO陰極104a的阻抗波動(dòng)影響的高容量電容組成的電路。結(jié)果，可以防止利用DC/RF疊加方法而產(chǎn)生的電能供應(yīng)缺陷，即RF電能分量受到ITO陰極104a的阻抗波動(dòng)影響的缺陷，而且，輝光放電穩(wěn)定，因此可以防止出現(xiàn)異常放電。因此可以防止來自標(biāo)靶107和標(biāo)靶107周圍部件的大量雜質(zhì)產(chǎn)生。
RF電能經(jīng)柔性金屬帶113供應(yīng)到ITO陰極104a，DC電能經(jīng)同軸電纜117供應(yīng)到ITO陰極104a。
其中如上所述得到的DC電能和RF電能疊加的濺射電能供應(yīng)到已經(jīng)調(diào)節(jié)濺射氣氛的真空室101內(nèi)的ITO陰極104a，從而產(chǎn)生等離子體。標(biāo)靶107被所述等離子體濺射，而在基板106上形成ITO薄膜。
現(xiàn)在描述將柔性金屬帶113連接于ITO陰極104a的方法。
圖13是圖11中出現(xiàn)的ITO陰極104a的局部切除縱向剖視圖，圖14是圖13中出現(xiàn)的ITO陰極120下凹部分開口的端視圖，圖15是圖11中出現(xiàn)的ITO陰極104a的局部切除橫向剖視圖。下面的描述適當(dāng)參照圖11和12，在圖11和12中相同的組成元件用相同的附圖標(biāo)記來表示。下面的描述集中在ITO陰極104a上，但應(yīng)當(dāng)指出的是，ITO陰極104a和104b的不同僅在于電源裝置112的安裝位置和柔性金屬帶113的連接位置不同。
在下面的描述中，不必?cái)⑹鯠C電能的供應(yīng)，因此涉及DC電能的部件在所參照的附圖中沒有示出。
如圖13至15所示，ITO陰極104a具有ITO陰極120，該陰極120連接于內(nèi)部形成真空室101的殼體102的側(cè)向部分上。標(biāo)靶107經(jīng)墊板121安裝在ITO陰極120的內(nèi)表面上。其上進(jìn)行濺射的玻璃基板(未示出)面向標(biāo)靶107布置在真空室101內(nèi)。ITO陰極120具有在其后側(cè)面上形成的下凹部分，一用于濺射的磁體122位于該下凹部分內(nèi)。下面將描述的RF連接導(dǎo)體123安裝在ITO陰極120下凹部分的開口內(nèi)。所述ITO陰極120的下凹部分和RF連接導(dǎo)體123被支撐電源裝置112的陰極殼體126覆蓋。
RF連接導(dǎo)體123為梯子形狀，由銅制成的垂直導(dǎo)體124a和124b(厚度2mm，寬度40mm，長度1066mm)和水平導(dǎo)體125a至125e構(gòu)成，所述垂直導(dǎo)體固定在所述下凹部分開口兩側(cè)，所述水平導(dǎo)體以相等的間隔隔開且將垂直導(dǎo)體124a和124b連接在一起。垂直導(dǎo)體124a和124b沿垂直于基板106運(yùn)動(dòng)方向的方向與ITO陰極120面接觸，即沿標(biāo)靶107的縱向方向。
電源裝置112安裝在ITO陰極104a的上部(見圖16)，柔性金屬帶113(厚度0.2mm，寬度40mm)從電源裝置112的輸出端引出，而柔性金屬帶113的端部通過螺栓(未示出)連接于水平導(dǎo)體125c的大致中心部分。在ITO陰極104的情況下，一方面電源裝置112安裝在ITO陰極104b的下部(見圖16)，且如同在ITO陰極104a的情況下一樣，柔性金屬帶113從電源裝置112的輸出端引出，而柔性金屬帶113的端部通過螺栓(未示出)連接于水平導(dǎo)體125c的大致中心部分。
如上所述，分別為ITO陰極104a和104b供應(yīng)濺射電能的兩個(gè)電源裝置112可以沿垂直于基板106運(yùn)動(dòng)方向的方向安裝在互不相同的位置上。希望從每一電源裝置112引出的柔性金屬帶113在RF連接導(dǎo)體123的大致中心部分連接于水平導(dǎo)體125c的中心。這樣做的原因是供應(yīng)到RF連接導(dǎo)體123中心的RF電能可以經(jīng)RF連接導(dǎo)體123以及與所述RF連接導(dǎo)體123面接觸的ITO陰極120各向同性地傳播到標(biāo)靶107的周邊。
根據(jù)該實(shí)施例，在ITO陰極104a的情況下，電源裝置112安裝在ITO陰極104a的上部，且經(jīng)柔性金屬帶113連接于水平導(dǎo)體125c的大致中心部分，在陰極104b的情況下，電源裝置112安裝在ITO陰極104b的下部，且經(jīng)柔性金屬帶113連接于水平導(dǎo)體125c的大致中心部分。這樣，濺射電能供應(yīng)到陰極120上，其中兩電源裝置112位于沿垂直于基板106運(yùn)動(dòng)方向的方向互不相同的位置上。結(jié)果，基于一電源裝置位置的基板106上ITO薄膜的厚度分布補(bǔ)償了基于另一電源裝置位置的基板106上ITO薄膜的厚度分布。因此在標(biāo)靶107附近形成的等離子體密度可以在整個(gè)標(biāo)靶107上變得均勻，且因而可以在整個(gè)基板106上形成具有均勻厚度和質(zhì)量的ITO薄膜。
在上述實(shí)施例中，可以設(shè)置三個(gè)或更多的ITO陰極104。例如，在所設(shè)ITO陰極104的數(shù)目為三時(shí)，電源裝置104安裝在每一ITO陰極104上，從而使電源裝置112在ITO陰極104上的安裝位置在垂直方向(垂直于基板106運(yùn)動(dòng)方向的方向)上以相等的間隔定位。
使用多個(gè)如上述實(shí)施例中所述的ITO陰極104是一種已經(jīng)為工業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)有設(shè)備形式，可以提高薄膜形成率，而沒有對每一標(biāo)靶107施加大的濺射電能，即沒有造成放電不穩(wěn)的危險(xiǎn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了這一優(yōu)點(diǎn)，而且對可以在大面積基板106上形成均勻的ITO薄膜產(chǎn)生了較大的作用。
在上述實(shí)施例中，每一ITO陰極104設(shè)有一個(gè)電源裝置112，但每一ITO陰極104可以設(shè)置多個(gè)電源裝置112。在這種情況下，ITO陰極104上的電源裝置112的安裝位置在垂直方向(垂直于基板106運(yùn)動(dòng)方向的方向)上以相等的間隔分布。
因?yàn)槿嵝越饘賻?13連接于由與所述柔性金屬帶113相同的金屬(即銅)制成的水平導(dǎo)體125a至125e，所以可以防止由于接觸電阻的變化而造成的ITO陰極120的阻抗變化。
而且，經(jīng)水平導(dǎo)體125a至125e供應(yīng)的濺射電能從垂直導(dǎo)體124a和124b供應(yīng)到ITO陰極120，其中垂直導(dǎo)體平行于標(biāo)靶107的縱向方向安裝，因此濺射電能可以各向同性地傳播到標(biāo)靶107周圍。而且，垂直導(dǎo)體124a和124b互相面接觸，因此濺射電能可以可靠地進(jìn)行各向同心地傳播。
而且，希望每一ITO陰極104上的RF連接導(dǎo)體123這樣布置，即RF連接導(dǎo)體123的周邊平行于標(biāo)靶107的周邊延伸，且RF連接導(dǎo)體123的長側(cè)和短側(cè)分別沿與標(biāo)靶107的長側(cè)和短側(cè)相同的方向延伸。結(jié)果，供應(yīng)的濺射電能可以在標(biāo)靶107周圍更加各向同性地傳播。
對于RF連接導(dǎo)體123的尺寸和柔性金屬帶113的連接方法沒有特別的限制，只要其細(xì)節(jié)與本發(fā)明的主旨一致。而且，通常各種部件比如冷卻水管安裝在供應(yīng)濺射電能的每一ITO陰極104a和104b的后面，那么RF連接導(dǎo)體123和柔性金屬帶113應(yīng)當(dāng)不與這些部件干涉地布置和連接。
供應(yīng)DC電能的同軸電纜117的連接方法可以與柔性金屬帶113的連接方法相同。
而且，制成柔性金屬帶的材料一般是銅，但可以從具有良好導(dǎo)電性和適當(dāng)耐候性的材料中選擇；除銅之外，例如還有銀、鋁和金。
出于同樣的原因，制成垂直導(dǎo)體124a和124b以及水平導(dǎo)體125a至125e的材料可以從銅、銀、鋁和金等中選擇。
而且，為了在安裝于圓盤103每一側(cè)面上的所有基板106上獲得均勻的薄膜厚度分布，可以操縱從濺射氣瓶111供應(yīng)生產(chǎn)氣體進(jìn)入真空室101的位置和氣體壓力分布，可設(shè)計(jì)標(biāo)靶107的形狀，和/或可以使用薄膜厚度修正板。
而且，在每一ITO陰極104有一個(gè)電源裝置112的情況下，電源裝置112可以安裝在ITO陰極104的一端，且在ITO陰極104的另一端經(jīng)可變電容器安裝接地電路。結(jié)果，與經(jīng)陰極殼體126的開口返回到電源裝置112的濺射電能相等的電能經(jīng)所述接地電路接地，其中所述陰極殼體上安裝有電源裝置112，因此可以使供應(yīng)到ITO陰極104的濺射電能分布均勻。
此外，上述實(shí)施例將ITO陰極104a和104b作為目標(biāo)，但本發(fā)明也可以用于SiO2陰極105a和105b。
(示例)現(xiàn)在將描述本實(shí)施例的具體示例。
在圖11中，四個(gè)基板106在垂直于圓盤103轉(zhuǎn)動(dòng)方向的方向(垂直方向)上排成一排，且兩個(gè)電源裝置112安裝在陰極殼體126的中心兩側(cè)，如圖13所示。在基板106上通過為ITO陰極104供應(yīng)濺射電能而形成ITO薄膜，從而制備試樣。
1.目標(biāo)薄膜厚度180nm，目標(biāo)電阻10Ω2.標(biāo)靶尺寸寬度127mm，長度1625mm3.生產(chǎn)氣體Ar 600cm3/min(300cm3/min×2路)，O22cm3/min(1cm3/min×2路)4.真空室壓力0.29Pa(2.2×10-3乇)5.基板溫度200℃6.濺射方法DC/RF疊加電源(DC 1.5kW，RF 3.0kW)7.薄膜形成時(shí)間約25分鐘
8.基板0.7mm×300mm×400mm，帶有濾色層和樹脂保護(hù)膜如圖17所示，四個(gè)基板106安裝在圓盤103上，且在標(biāo)靶107的縱向方向上排成一排，其中基板106的300mm的側(cè)邊是垂直的。在每一基板上沿對應(yīng)于標(biāo)靶107縱向方向的方向上有3個(gè)ITO薄膜性能測量點(diǎn)，這些測量點(diǎn)從頂部向下標(biāo)為1至12。在每一測量點(diǎn)處測量三種性能值，即ITO薄膜厚度(nm)，表面電阻(Ω)和電阻率(μΩ·cm)。每一所測性能數(shù)值的分布(變化)表示為“±(最大值-最小值)/(2×平均值)×100％”。
而且，對于比較例，通過僅由圖13中出現(xiàn)的兩個(gè)電源裝置112之一為ITO陰極104a和104b供應(yīng)約50分鐘的濺射電能而在基板106上形成ITO薄膜制備試樣(比較例1和2)。
當(dāng)僅由上電源裝置112為ITO陰極104供應(yīng)濺射電能時(shí)得到的比較例1的結(jié)果在表5中示出。
表5

從表5可以看出，在比較例1中，ITO薄膜厚度越小，測量點(diǎn)的編號越小，ITO薄膜厚度分布較大為±7.1％。而且，表面電阻越大，測量點(diǎn)編號越小，表面電阻分布較大為±8.8％。然而，電源裝置112的位置對電阻率沒有太大的影響，電阻率分布僅為±3.6％；因此發(fā)現(xiàn)表面電阻僅取決于薄膜厚度。
當(dāng)僅從下電源裝置112為ITO陰極104供應(yīng)濺射電能時(shí)得到的比較例2的結(jié)果在表6中示出。
表6

從表6可以看出，在比較例2中，ITO薄膜厚度越小，測量點(diǎn)的編號越大，ITO薄膜厚度分布較大為±9.8％。而且，表面電阻越大，測量點(diǎn)編號越大，表面電阻分布較大為±10.5％。然而，如同比較例1一樣，電源裝置112的位置對電阻率沒有太大的影響，電阻率分布僅為±2.7％。
與上述相反，當(dāng)利用所述示例的薄膜形成條件為ITO陰極104供應(yīng)濺射電能時(shí)得到的結(jié)果在表7中示出。
表7

從表7可以看出，在所述示例中，各性能值，即ITO薄膜厚度、表面電阻和電阻率，不受測量點(diǎn)的位置影響；其分布分別為±3.5％、±4.2％和±3.8％。因此所述性能值的分布在產(chǎn)品的容許范圍內(nèi)，可以在安裝于圓盤103上的基板106上形成在整個(gè)基板106上均勻的ITO薄膜。
工業(yè)應(yīng)用性如上詳細(xì)描述，根據(jù)本發(fā)明的濺射設(shè)備，所述集管具有關(guān)于標(biāo)靶平面內(nèi)的兩互相正交的中心軸線對稱的形狀，且圍繞所述標(biāo)靶的整個(gè)周邊，而且以在整個(gè)集管上分布的方式設(shè)有排放生產(chǎn)氣體的生產(chǎn)氣體排放端口。結(jié)果，當(dāng)標(biāo)靶被濺射時(shí)，可以將生產(chǎn)氣體從生產(chǎn)氣體排放端口均勻地供應(yīng)到標(biāo)靶的整個(gè)表面上，同時(shí)消除從涂覆在所述基板表面上的有機(jī)物排出的氣體成分的影響，因此能在整個(gè)基板上形成均勻厚度和質(zhì)量的涂層。
而且，優(yōu)選的是，所述集管分成至少兩個(gè)集管部分。結(jié)果，每一集管部分可以較短，因此可以防止由于集管過長而造成的生產(chǎn)氣體供應(yīng)率和壓力的減小。
而且，優(yōu)選的是，上述生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置具有至少兩個(gè)生產(chǎn)氣體供應(yīng)源，所述至少兩個(gè)集管部分分別連接于所述生產(chǎn)氣體供應(yīng)源之一。結(jié)果，可以分別控制每一集管部分的生產(chǎn)氣體的供應(yīng)率和壓力。
而且，優(yōu)選的是，所述生產(chǎn)氣體排放端口包括多個(gè)孔或切口。結(jié)果，所述生產(chǎn)氣體排放端口可以容易地分布在標(biāo)靶整個(gè)表面周圍。
而且，優(yōu)選的是，在濺射過程中使陰極和集管屏蔽于等離子體的等離子體屏蔽板上的多個(gè)生產(chǎn)氣體通孔調(diào)節(jié)從生產(chǎn)氣體排放端口朝標(biāo)靶排出的生產(chǎn)氣體的流動(dòng)。結(jié)果，生產(chǎn)氣體可以均勻供應(yīng)到標(biāo)靶的整個(gè)表面上，同時(shí)在濺射過程中保持陰極和集管屏蔽于等離子體的效果。
而且，優(yōu)選的是，每一生產(chǎn)氣體通孔包括一半圓形的切出孔。結(jié)果，可以采用簡單的處理獲得足夠的流動(dòng)調(diào)節(jié)效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明的濺射設(shè)備，對所述陰極供應(yīng)濺射電能的所述多個(gè)電源裝置在沿垂直于所述基板運(yùn)動(dòng)方向的方向上安裝在互不相同的位置。結(jié)果，在標(biāo)靶附近形成的等離子體密度可以在標(biāo)靶的整個(gè)表面上均勻，因此可以在基板的整個(gè)表面上形成均勻厚度和質(zhì)量的薄膜。
而且，優(yōu)選的是，多個(gè)電源裝置的位置這樣確定，即基于一個(gè)電源裝置位置的所述基板上的薄膜厚度分布補(bǔ)償基于相鄰另一所述電源裝置位置的所述基板上的薄膜厚度分布。結(jié)果，可以在整個(gè)基板上形成厚度和質(zhì)量更均勻的薄膜。
而且，優(yōu)選的是，所述電源裝置這樣構(gòu)成，即沿垂直于基板運(yùn)動(dòng)方向的方向經(jīng)面接觸的導(dǎo)體對所述陰極供應(yīng)濺射電能。結(jié)果，濺射電能各向同性地傳播到標(biāo)靶周邊，因此可以可靠地保持標(biāo)靶附近形成的等離子體密度空間均勻。
而且，優(yōu)選的是，沿所述基板的運(yùn)動(dòng)方向布置多個(gè)陰極。結(jié)果，可以提高薄膜的形成率，同時(shí)使輝光放電狀態(tài)保持穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種濺射設(shè)備，包括真空室；位于所述真空室內(nèi)的至少一個(gè)陰極，所述陰極上連接一面對至少一個(gè)基板的板形標(biāo)靶，該基板具有涂覆在其表面的有機(jī)物；用于將生產(chǎn)氣體供應(yīng)到標(biāo)靶附近的生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置；其中，所述生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置包括一集管，該集管具有關(guān)于所述標(biāo)靶平面內(nèi)的兩互相正交的中心軸線分別對稱的形狀，且設(shè)置成圍繞所述標(biāo)靶的整個(gè)周邊；以及分布在整個(gè)所述集管上的生產(chǎn)氣體排放端口，用于將生產(chǎn)氣體排放到所述標(biāo)靶上。
2.如權(quán)利要求1所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述集管分成至少兩個(gè)集管部分。
3.如權(quán)利要求2所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述生產(chǎn)氣體供應(yīng)裝置具有至少兩個(gè)生產(chǎn)氣體供應(yīng)源，所述至少兩個(gè)集管部分分別連接于所述生產(chǎn)氣體供應(yīng)源之一。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述生產(chǎn)氣體排放端口包括多個(gè)孔或切口。
5.如權(quán)利要求1至4任一所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述濺射設(shè)備還包括等離子體屏蔽板，該板設(shè)置成圍繞所述標(biāo)靶的整個(gè)周邊，用于在濺射過程中使所述陰極和所述集管屏蔽于等離子體，其中每一所述等離子體屏蔽板具有分布在整個(gè)所述等離子體屏蔽板上的多個(gè)生產(chǎn)氣體通孔，用于調(diào)節(jié)從所述生產(chǎn)氣體排放端口朝所述標(biāo)靶排出的生產(chǎn)氣體的流動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5所述的濺射設(shè)備，其特征在于，每一所述生產(chǎn)氣體通孔包括一半圓的切出孔。
7.一種濺射設(shè)備，該濺射設(shè)備通過DC/RF疊加型磁控管濺射方法在至少一個(gè)基板上形成導(dǎo)電薄膜，該濺射設(shè)備包括真空室；位于所述真空室內(nèi)且具有安裝在其上的標(biāo)靶的至少一個(gè)陰極；用于在所述真空室內(nèi)沿預(yù)定方向移動(dòng)所述至少一個(gè)基板、同時(shí)使所述至少一個(gè)基板面對所述標(biāo)靶的移動(dòng)裝置；連接于所述至少一個(gè)陰極并將直流電能和射頻電能疊加的濺射電能供應(yīng)到所述至少一個(gè)陰極上的多個(gè)電源裝置；其中所述多個(gè)電源裝置設(shè)置成，在沿垂直于所述預(yù)定方向的方向上互不相同的位置對所述至少一個(gè)陰極供應(yīng)濺射電能。
8.如權(quán)利要求7所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)電源裝置的位置確定成，基于一個(gè)所述電源裝置位置的所述至少一個(gè)基板上的薄膜厚度分布，補(bǔ)充基于相鄰另一個(gè)所述電源裝置位置的所述至少一個(gè)基板上的薄膜厚度分布。
9.如權(quán)利要求7或8所述的濺射設(shè)備，其特征在于，還包括沿垂直于預(yù)定方向的方向與所述至少一個(gè)陰極面接觸設(shè)置的導(dǎo)體，且所述電源裝置設(shè)置成經(jīng)所述導(dǎo)體對所述至少一個(gè)陰極供應(yīng)濺射電能。
10.如權(quán)利要求7至9任一所述的濺射設(shè)備，其特征在于，沿所述預(yù)定方向布置至少兩個(gè)陰極，其中所述電源裝置之一連接于陰極之一，而另一電源裝置連接于另一陰極。
全文摘要
一種濺射設(shè)備(1)，利用磁控管濺射方法由等離子體中的離子濺射標(biāo)靶(8)，而在安裝于旋轉(zhuǎn)圓盤(4)上的玻璃基板(5)上由標(biāo)靶(8)形成ITO薄膜。集管(9)和(10)具有關(guān)于標(biāo)靶平面內(nèi)的兩互相正交的中心軸線對稱的形狀，且圍繞所述標(biāo)靶(8)的整個(gè)周邊，而且以在整個(gè)集管(9)和(10)上分布的方式設(shè)有用于在標(biāo)靶(8)上排放生產(chǎn)氣體的生產(chǎn)氣體排放端口(9a)和(10a)。
文檔編號C23C14/00GK1455826SQ02800199
公開日2003年11月12日 申請日期2002年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月29日
發(fā)明者迫博明 申請人:日本板硝子株式會(huì)社