CN100537832C - 用于生产复合薄膜的靶子相互面对的箱形溅射装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种靶子相互面对的箱形溅射装置，能够在低温下形成高质量的复合薄膜，且对底层产生最小的损害。该装置包括溅射单元和真空室，该单元包括：矩形平行六面体框架，其中的一个面用作开口面，和一对相互面对的靶子单元，每个单元包括一个靶子和环绕靶子的磁场产生装置，该装置产生沿着垂直于靶子表面方向延伸的面对型磁场和沿着平行于靶子的表面延伸的磁电管型磁场，其中靶子单元被配置在位置与开口面相邻的框架的第一对相对面上，且框架的第二对相对面和剩余的一个面被封闭，其中溅射单元被配置在真空室上，使得开口面对真空室和薄膜所要形成的基片，基片被置于真空室中；溅射装置还包括处于等离子体约束空间之中的吸收电子的辅助电极。

Description

用于生产复合薄膜的靶子相互面对的箱形溅射装置和方法

技术领域

本发明涉及对靶子相互面对的箱形溅射装置的改进，所述装置包括箱形的靶子相互面对的溅射单元和真空室，所述溅射单元包括：具有六个面的矩形平行六面体框架，其中一个面用作开口面；以及一对相互面对的靶子单元，每一个单元都包括一个靶子和一个由所配置的围绕着所述靶子的永久磁铁形成的磁场产生装置，所述磁场产生装置产生一种沿着垂直于所述靶子表面方向延伸的面对型的磁场和一种沿着平行于所述靶子表面方向延伸的电磁管型的磁场，其中靶子单元被配置在所述框架的位于与所述开口面相邻的第一对相对面上，所述框架的第二对相对面以及剩下的一个面是封闭的，其中所述溅射单元被配置在所述真空室上，以使所述开口面面对所述真空室和要在上面形成一层薄膜的基片，所述基片被安装在所述真空室中。本发明还涉及一种用于通过利用所述改进的溅射装置来生产复合薄膜的方法。

背景技术

前面提到的包括有箱形的靶子相互面对的溅射单元的靶子相互面对的箱形溅射装置，已经由本发明人公开在日本专利申请公告(kokai)No.10-330936中，其构造如以下所描述。

如图7中所示，箱形的靶子相互面对的溅射单元70被配置成，使相互面对的靶子单元100a和100b被安装在(五个面71a至71e中的)四个面71a至71d中相对的两个面71a和71b上，71a和71b配置成与开口面71f相邻，71f用作矩形平行六面体框架71的开口，并使三个面71c至71e分别由封闭板72c至72e来覆盖。靶子单元100a包括靶子110a和由环绕靶子110a配置的永久磁铁形成的磁场产生装置，靶子单元100b包括靶子110b(没有示出)和由环绕靶子110b配置的永久磁铁形成的磁场产生装置。所述溅射单元70的整体被假想为一种矩形平行六面体箱子的形状，它可以是立方体形。所述靶子相互面对的箱形溅射装置具有以下所描述的构造。具体地说，如图1所示，箱形的靶子相互面对的溅射单元被连接到一个真空室，以使所述溅射单元的开口面71f面对所述真空室，一个上面要形成薄膜的基片被置于所述真空室之中使之面对开口面71f。

在具有以上描述结构的溅射装置中，用于产生并约束溅射等离子体的磁场，被按照传统的靶子相互面对的溅射装置的情况来形成，所述传统的靶子相互面对的溅射装置公开于例如日本专利申请公告(kokai)No.10-8246中。具体地说，在配置于包括有磁场产生装置的相互面对的靶子单元的所述相互面对的靶子之间的空间(所述空间以下称为“(等离子体)约束空间”)中，沿着垂直于所述靶子方向延伸的面对型的磁场在整个靶子上形成，此外，沿着平行于所述靶子表面方向延伸的磁电管型磁场形成于靶子的表面区域从而环绕所述靶子的周围边沿。结果，在所述靶子的整个表面上方产生了高密度的等离子体。

因此，在包括有所述箱形的靶子相互面对的溅射单元的靶子相互面对的箱形溅射装置中，其中处开口面之外的五个面是封闭的，溅射粒子经所述开口面飞向放置有基片的被高度地抽真空的真空室，并沉积在所述基片上，从而形成一层薄膜。

前面提到的传统的靶子相互面对的箱形溅射装置具有紧凑的结构，并能在低温下形成一层高质量的薄膜。因此，所述溅射装置已经被用于形成各种薄膜。例如，所述溅射装置已经被用于形成有机EL设备的电极，这在最近已经引起了人们的兴趣且已经日益被开发出来用于商业化，已经进行了将所述溅射装置用于所述电极形成的各种研究。

这样一种电极必须形成于所述有机层上。因此，所述电极必须被做得不会对作为底层(underlying layer)的有基层产生任何损害。此外，所述电极必须呈高质量的薄膜形式(即，一层低电阻的薄膜)，而且，在某种情况下，所述电极必须呈具有良好的透明度的薄膜的形式。同时，在保护层被形成在有基层上的情况下，所述保护层必须被做得不会对作为底层(underlying layer)的所述有基层产生任何损害，且所述保护层必须呈具有良好保护特性(例如，防潮特性)和透明性的薄膜形式。

与以上情况类似，在生产高性能薄膜例如透明绝热膜的情况下，当复合薄膜(例如，金属氧化薄膜或金属氮化薄膜)被形成在底层上时，具有所希望特性的高质量的薄膜必须被做得不会对所述底层造成任何损害。

因此，取代由传统的真空沉积形成，这样的薄膜必须通过溅射来形成，这会形成一层具有极好均匀性的高密度的薄膜。

发明内容

考虑到前面所述，本发明的第一个目的是提供一种满足前述要求同时对底层产生最小的损害的，能够在低温下形成高质量的薄膜的靶子相互面对的箱形溅射装置。本发明的第二个目的是提供一种用于生产复合薄膜的方法，所述方法能够在低温下生产被用作，例如透明导电膜或钝化膜的高质量的复合薄膜(例如，金属氧化膜或金属氮化膜)。

前述目的可以通过如下描述的本发明来实现。根据本发明的第一方面，提供了一种靶子相互面对的箱形溅射装置，其包括箱形的靶子相互面对的溅射单元和真空室，所述溅射单元包括：具有六个面的矩形平行六面体框架，其中一个面用作开口面；以及一对相互面对的靶子单元，每一个单元都包括一个靶子和由被配置成环绕所述靶子的永久磁铁形成的磁场产生装置，所述磁场产生装置产生沿着垂直于所述靶子的表面方向延伸的面对型的磁场和沿着平行于所述靶子表面方向延伸的磁电管型磁场，其中所述靶子单元被设在位置与所述开口面相邻的所述框架的第一对相对面上，所述框架的第二对相对面和剩下的一个面被封闭，其中所述溅射单元被设在所述真空室上，以使所述开口面面对所述真空室以及要被形成薄膜的基片，所述基片被置于所述真空室之中，所述溅射装置还包括，在等离子体约束空间中的吸收电子的辅助电极，所述等离子体约束空间被设在所述溅射单元的内部。

根据本发明的第二方面，提供了用于利用包括有所述辅助电极的靶子相互面对的箱形溅射装置来生产复合薄膜的方法。

本发明已经按以下描述被实现。

在利用传统的靶子相互面对的箱形溅射装置形成薄膜的所述过程中，在箱形的靶子相互面对的溅射单元中，会看到等离子体辐射，所述辐射的构成包括有，由面对型磁场产生的由沙漏形的辐射成分，所述辐射从所述相互面对的靶子的表面延伸到所述靶子之间的中点，结果使得辐射束逐渐变细；以及一种由磁电管型的磁场产生的半圆形横截面的钵形辐射成分，所述辐射成分发生在靶子的表面附近，此外，会看到从剩下的空间朝着所述溅射单元的所述开口的外面的稀薄辐射。已经对所述稀薄辐射进行过各种研究，结果是，所述稀薄辐射已经被认为主要代表通过如下过程产生的气体粒子的一种激励状态：从所述靶子表面射出的高能电子与所溅射的气体粒子相撞击，同时所述电子在所述箱形溅射单元的等离子体约束空间中的所述靶子之间前后漂移；所述电子的能量通过例如离子化被消耗，从而使所述电子被转变为低能量的热能化电子；而且，当所产生的热能化电子被从由磁通量的约束中释放并传播到所述真空室中时，所述热能化电子与扩散的气体粒子相撞击并激发它们。在所述热能化电子的能量丧失的过程中，在所述等离子体约束空间中，所述低能的热能化电子逐渐地从磁通量的约束中被释放。在传统的侧面开口型的靶子相互面对的溅射装置的情况下，所述热能化电子被扩散到环绕着所述装置的空间中，这样，所述等离子体约束空间没有充满所述热能化电子。反之，在箱形的靶子相互面对的溅射单元中，其中所述单元的面被封闭着，可以想象，一部分热能化电子流到用作阳极的覆盖着所述面的封闭板上，剩余部分的热能化电子留在所述箱形单元的等离子体约束空间中；即，所述等离子体约束空间充满了所述热能化电子，且所述热能化电子通过所述溅射单元的开口面漂移，从而产生朝着所述开口的外面延伸的稀薄辐射。此外可以想象，当所述低能量的热能化电子到达所述基片的表面时，在某些情况下，热能化电子流动经过基片或形成在基片上的薄膜，从而产生焦耳热；即，所述热能化电子成了对所述基片加热，或降低形成在所述基片上的薄膜质量的关键因素。考虑到前面所述，本发明人已经想到通过消除穿过所述溅射单元的开口面到达所述基片的热能化电子来有效地改善所述溅射装置的性能，并且已经开发出一种直接吸收所述等离子体约束空间中的热能化电子的辅助电极。

本发明人已经进行了各种研究，结果发现，与没有包括辅助电极的传统溅射装置相比，包括有所述辅助电极的溅射装置表现出了各种实用上重要的效果；例如，所述基片上的温度上升可以得到很大的抑止，薄膜可以在低温下形成，所形成的薄膜的质量可以得到相当的改善，所述薄膜的形成速率可以得到提高。本发明人也已经发现，当配置了所述辅助电极时，前述的目的可以得到满意的实现，且除了以上描述的效果外，所述溅射装置还表现出其他非凡的效果。当以不同的观点下观察时，所述辅助电极被认为是以新的方式提供的用于调节薄膜形成条件的装置。因此，本发明的所述靶子相互面对的溅射装置，其包括所述新提供的薄膜形成条件调节装置，表现出增强的适应性；即，所述装置能够被用于各种场合。

另外，如以下描述的实验所显示，本发明人已经发现，与利用传统的靶子相互面对的箱形溅射装置形成薄膜的情况相比，当采用包括有所述辅助电极的靶子相互面对的箱形溅射装置时，可以在低温下在基片上形成复合薄膜(特别是，氧化膜或氮化膜)，在所述基片被允许保持在室温下的同时(即，无需调节基片的温度)薄膜的形成可以得到可靠的实现，如此形成的薄膜表现出改善的质量，且所述薄膜形成的速率得到了提高。对于所述第二方面，本发明已经基于此发现得以实现。

在本发明的溅射装置中，对于辅助电极的配置位置没有特别的限制，只要所述电极处于所述等离子体约束空间中就行。所述辅助电极的位置优选地根据所要达到的目的加以适当地确定。从以低温形成薄膜的观点出发，或者从薄膜形成的速率出发，所述电极被优选地配置在所述等离子体约束空间的中部；特别是，所述电极被配置在平行于所述约束空间的所述靶子的中心线上或处于所述中心线的附近，在所述位置上所述电极能够有效地吸收过多的电子。从增强薄膜质量的观点出发，所述辅助电极被优选地配置在电子反射装置附近的空间中，在该空间中面对型的磁场与所述磁电管型的磁场相交叉，且热能化电子倾向于驻留于此空间中。所述辅助电极更优选地被配置成沿着所述电子反射装置的整个外围延伸。

从进一步抑止朝着所述基片的热能化电子等的穿过的观点出发，所述辅助电极优选地被配置在所述溅射单元的所述开口区域。所述辅助电极更优选地被配置成使得沿着所述开口的整个周围延伸并充分地环绕所述开口。

对于所述辅助电极的电位没有进行特别的限制，只要所述电极能够吸收电子就行。总体而言，所述辅助电极的电位被调节成等于所述阳极的电位，并被接地。然而，所述电位可以被调节到一个适当的正值。

在本发明中，在所述等离子体约束空间倾向于被充满电子的情况下，即，在等离子体被有力地约束在所述空间中的情况下，所述辅助电极表现出其效果。从增强所述辅助电极的效果的观点出发，所述溅射装置优选地包括磁连接着每个靶子单元的永久磁铁磁极的束缚装置(yoke means)，所述磁极处于所述单元的外侧面上(以下磁极将被称作“面对开口的磁极”)。特别是，从实现紧凑结构，以及防止热能化电子在所述基片上或在要形成于所述基片上的薄膜上造成不良影响的观点出发，所述束缚装置优选地包括配置在每个靶子单元的支撑主体上的覆盖所述永久磁铁的磁极的由磁性材料形成的磁极部件，和由配置在所述箱形溅射单元的一个面上磁性地连接着所述磁极部件的由磁性材料形成的连接部件。所述连接部件更优选地被做成带有开口的平板，并配置在所述箱形溅射单元的开口面上。

从强化对等离子体的约束的观点出发，所述辅助电极优选地与一种结构结合使用，在所述结构中，用于主要地调节磁电管型磁场的磁场调节装置被配置在每个靶子的背面，从而利用磁电管型磁场增强对等离子体的约束。

本发明的生产方法对复合薄膜(即，金属氧化薄膜或金属氮化薄膜)的形成特别有效，从例如控制温度或薄膜形成速度的观点出发，所述复合薄膜被认为难以通过溅射方法来形成。在通过本发明的方法来形成氧化薄膜的情况下，从防止所述反应气体在底层上的不良影响和所述溅射过程的稳定性的观点出发，薄膜的形成优选地通过利用主要含有构成所述薄膜的氧化物的靶子，和含氧量在1％体积或更少的溅射气体来执行。本发明的方法对于在容许氧化的表面层上形成氧化薄膜特别有效，例如银膜或有机膜。在通过本方法形成氮薄膜的情况下，从低温下形成薄膜、薄膜形成速度、和薄膜质量的观点出发，薄膜的形成优选地通过利用用作溅射气体且包含1％或更少体积氧的含氮惰性气体，和主要含有构成所述薄膜的元素且不含有所述气体的成分的靶子来进行。

本发明的方法优选地被用于半导体器件和平板显示器的生产，特别是，有机器件例如有机半导体器件和有机EL的生产。在要被通过所述方法在上面形成薄膜的基片或者所述基片的表面层由有机材料形成的情况下，或者在所述方法被用于生产要求紧密叠放的非受损分界面的功能性薄膜的情况下，例如一种由多层薄膜形成的透明的绝热膜，本发明的方法表现出非凡的效果。

如以上所描述，本发明提供了靶子相互面对的箱形溅射装置，与利用传统的溅射装置形成薄膜的情况相比，所述装置能够在相当低的温度下形成具有很大的改善特性的薄膜。本发明的溅射装置，已经通过在所述传统箱形的靶子相互面对的溅射单元中配置一种辅助电极而得以实现。所述溅射装置可以被广泛地用于形成被认为难以通过溅射来形成的薄膜；例如，有机EL显示器的电极层等，各种半导体器件薄膜，和高性能薄膜例如透明绝热膜。特别是，在利用所述装置在当受热时或当受到高能粒子的撞击时其功能会受到削弱的底层(例如，有机材料层或功能层)上形成薄膜的情况下，所述溅射装置表现出很好的效果。

当参照附图对如下详细说明进行阅读时，本发明的前述的和其它的目的，以及其新颖的特性将变得更加显明。

附图说明

图1是显示根据本发明的一个实施例的靶子相互面对的箱形溅射装置的立体图，所述装置的一部分由剖视图来显示；

图2是显示根据本发明的所述实施例的所述溅射装置的一个靶子单元的示意性立体图；

图3是图2中所显示的靶子单元，当沿着A-A线截取时的示意性的垂直剖视图；

图4是图3中所显示的靶子单元，当沿着B-B线截取时的示意性水平剖视图；

图5是显示在本发明的实施例中所采用的辅助电极的立体图；

图6是显示在本发明的实施例中所采用的辅助电极的立体图；和

图7是显示一种传统的箱形的靶子相互面对的溅射单元的立体图。

优选实施例说明

以下将参照说明性的实施例对本发明进行描述。所述技术领域内的技术人员将认识到，利用本发明的技术可以实现许多替代性的实施例，且本发明并不局限于所显示的用于说明目的的实施例。

实施例

图1是显示根据本发明的一个实施例的靶子相互面对的箱形溅射装置的示意性立体图，所述装置的一部分由剖视图来显示。与靶子单元100a和100b被直接安装在真空室10的室壁11上的传统的靶子相互面对的溅射装置不同，在本实施例的箱形的靶子相互面对的溅射单元(以下将被简称为“箱形单元”)70中，靶子单元100a和100b分别被密封地安装在矩形平行六面体框架71的相对的面71a和71b上(见图1)，除处于底面且面对着基片20的开口面71f之外，面71c至71e(处于所述正面的面71c没有显示出来)分别通过利用封闭板72c至72e(对应于处于正面的面71c的密封板72c没有示出)来密封地覆盖；即，除开口面71f之外的面被密封地盖住。由于所述靶子相互面对的溅射装置具有这样一种结构，所述装置的维护性得到了改善，且所述装置适用于工业规模的高生产率生产。

以下将参照附图，对本发明的所述溅射装置进行详细说明。在图4中，这是图3中显示的靶子单元沿着B-B线截取得到的示意性水平剖视图，省略了对磁极部件191a的显示。现在将参照图2至4，对靶子单元100a和100b进行详细的说明。

通过图2至4可以看出，除了磁场调节装置和束缚装置之外，靶子单元100a和100b的基本结构与日本专利申请公告(kokai)No.10-330936中公开的靶子单元的结构相同。如图2至4所示，靶子单元100a和100b被可拆卸地安装在框架71上。图2至4显示了靶子单元100a的结构。除了用作磁场产生装置的永久磁铁130a和用作磁场调节装置的永久磁铁180a的N和S磁极相反之外，靶子单元100a和100b具有相同的结构。因此，省略了靶子单元100b的详细图。

从图2中可以看出，靶子单元100a通过支撑单元150a的法兰155a被可调换地安装在框架71上。如以下所描述，靶子单元100a包括支撑模块和靶子模块。

如图3中所示，靶子模块包括靶子110a、衬背单元113a、和电子反射装置170a，所述靶子模块通过以一定间隔排列的螺栓111a，被可调换地安装在形成于构成所述支撑模块的支撑单元150a的正面上的承受部分152a上。

与公开于日本专利申请公告(kokai)No.10-330936中的所述溅射装置的情况不同，在本实施例中，一个冷却护套160a被安装在衬背单元113a的内部。具体地说，冷却护套160a是按如下方法形成的：一个具有用以形成具有由图2的虚线所代表形状的冷却沟槽161a的分隔侧壁162a的空心部件，被形成在一个厚的板形衬背主体114a的下面，使得所述空心部件的尺寸变得尽可能等于靶子110a的尺寸；一个具有连接着所述冷却沟槽161a的连接口163a的盖子115a被焊接在所述空心部件上，从而封闭所述空心部件。衬背单元113a和分隔侧壁162a由导热材料形成(具体地说，在本发明中是铜)。一种合成树脂管(没有示出)被通过通孔154a和193a安装，并利用连接工具被连接到连接口163a，以使冷却水流过冷却护套160a。

通过利用导热粘结材料(具体地说，在本发明中是铟)，靶子单元110a被粘结在衬背单元113a的正面，如图3所示，电子反射装置170a通过螺丝(没有示出)被安装在衬背单元113a的侧壁上，从而形成所述靶子模块。电子反射装置170a由一种铁磁体材料(具体地说，在本实施例中是铁板)形成，使得所述装置170a也能够用作所述磁场产生装置的磁极。如图3中所示，电子反射装置170a包括具有宽度能够面对所述靶子110a的周边的电子反射板171a。所述电子反射板171a被安装成覆盖其中容纳有所述磁场产生装置的所述支撑单元150a的周围侧壁153a的正面。所述板171a被具有L形横截面且由铜(即，导热材料)形成的安装零件172a所支撑。因此，电子反射板171a经过安装零件172a得到了有效的冷却。对于电子反射板171a没有进行特别的限制，只要所述板171a反射到达配置在靶子110a外面的所述永久磁铁130a正面(即，周围侧壁153a的正面)的电子就行。在某些情况下，所述板171a可以被溅射。因此，板171a优选地由与靶子相同的材料形成。当板171a由非磁性材料形成时，就像没有安装电子反射装置的情况一样，永久磁铁130a优选地成，使所述永久磁铁130a的N极朝着所述真空室的内部凸出一个预定的长度，所述长度从靶子110a的正面开始测量。在以上描述的实验中，具有此结构的溅射装置被用于薄膜的形成，且电子反射板171a由与靶子110a相同的材料形成。

如图3中所示，所述靶子模块通过以特定间隔排列的螺栓111a被安装在形成于所述支撑主体151a的正面的承受部分152a上，使得衬背单元113a的所述背面接触到所述承受部分152a的表面。在图3中，附图标号116a表示用于真空密封的O形圈。通过所述O形圈，所述靶子模块和所述支撑单元150a之间的真空密封得以实现。由于冷却护套160a通过焊接得到了密封，且支撑单元150a和所述靶子模块之间的密封通过O形圈得以保持，防止了冷却水泄漏到所述真空室中。此外，由于所述O形圈与所述冷却护套相分离，由所述O形圈和冷却水之间的直接接触而产生的密封性能随时间的流逝而变差的情况——所述问题出现在传统的靶子相互面对的箱形溅射装置中——可以得到避免，从而使可靠性和维护性得到了改善。所述支撑单元150a可以由重量轻的廉价材料形成，例如铝。

所述支撑模块包括支撑单元150a，其由导热材料(具体地说，在本实施例中是铝)通过机加工而形成。构成所述支撑单元150a的法兰155a，通过以一定间隔排列的螺栓112a，经过由电绝缘材料(具体地说，在本实施例中是耐热树脂)形成的衬垫156a以及用于真空密封的O性圈117a和118a，被密封地安装在框架71上。

如图2所示，支撑单元150a包括具有矩形平行六面体形的支撑主体151a，和具有预定宽度使得法兰能够被安装在框架71上的法兰155a。要安装所述靶子模块的承受部分152a被形成在支撑主体151a的正面上，且如图3所示，用于容纳作为磁场产生装置的永久磁铁130a的容纳部分131a被安装在环绕承受部分152a的周围侧壁153a中。如以上所描述，电子反射装置170a被安装在所述周围侧壁153a的正面。在不安装电子反射装置170a的情况下，即使当靶子110a由磁性材料形成时，周围侧壁153a优选地被配置成，使得永久磁铁130a的前端部分以从靶子110a的正面测量所获得的预定长度凸入到所述真空室的内部，并使得所述磁电管型的磁场在靶子110a的周边区域可靠地产生。

如图3和4中所示，容纳部分131a具有预定长度的向外开口的孔，以使作为磁场产生装置的永久磁铁130a能够从所述真空室的外面放入其中。永久磁铁130a被安装在所述容纳部分131a的孔中，使得所述磁铁130a的磁极如图3中所示排列。在本实施例中，永久磁铁130a由一种可以买到的具有预定长度和宽度永久磁铁所形成(例如，AlNiCo磁铁)。如图3和4中所示，预定数量的永久磁铁130a被安装成环绕靶子110a的形式。在本实施例中，永久磁铁130a通过一种电绝缘材料(具体地说，是由薄树脂板形成的固定板132a)被固定到所述容纳部分中。

这样，在永久磁铁130a和真空室10之间的完全密封得以保持，所述永久磁铁130a，经衬背部分113a和与永久磁铁130a直接接触的导热支撑主体151a，被热连接到冷却护套160a上。因此，永久磁铁130a得到了有效的冷却。这样，防止了来自永久磁铁130a的不纯净气体对真空室10的污染(在所述传统的溅射装置中已经出现了所述问题)，且永久磁铁130a随着时间的流逝而变坏的情况得到了相当程度的减轻，从而改善了可靠性、长期稳定性和维护性。在此溅射装置中，所获得的冷却效果可以充分地媲美由传统的靶子相互面对的箱形溅射装置所获得的冷却效果，在所述传统的靶子相互面对的箱形溅射装置中，冷护套被安装在支撑主体和衬背部分之间的分界面上。

在图1所显示的溅射装置中，其具有以上所描述的结构，永久磁铁130a和安装在面对着靶子单元110a的靶子单元100b中的永久磁铁130b，产生了用于约束等离子体的磁场；即，沿着垂直于靶子110a和110b方向以一种环绕约束空间120的方式延伸的面对型磁场；以及沿着平行于靶子110a的方向的弧形的磁电管型磁场，其从面对着靶子110a的电子反射板171a的周边延伸出来，朝着靶子110a的中心部分延伸。所述面对型磁场决定着靶子110a的中心部分的溅射，而磁电管型的磁场决定着靶子110a的周围部分的溅射。结果是，与典型的传统溅射方法相比，靶子的整个表面几乎都被均匀地溅射；即，平面磁电管型溅射方法。

在本实施例中，如图3和4所示，用于主要调节所述磁电管型磁场的磁场调节装置被如以下所述配置。具有预定深度和宽度的沟槽181a，被配置在支撑单元150a的支撑主体151a的背面，其位置处于平行于所述基片的主体151a的中心线上。沟槽181a被配置用于安装作为磁场调节装置的永久磁铁180a。在本实施例中，沟槽181a被配置成沿着靶子110a的宽度方向延伸，以使作为磁场调节装置的永久磁铁180a的位置，能够根据例如靶子110a所采用的材料得到容易地调节。在本实施例中，为了增强整个磁电管型磁场的强度，如图4中所示，用作磁场调节装置的具有预定长度的板形永久磁铁180a被安装在所有沟槽181a中，且磁铁180a通过由薄树脂板形成的固定板182a被固定到沟槽181a中，所述薄树脂板被用于形成固定板132a。在本实施例中，如图3中所示，用作磁场调节装置的永久磁铁180a和用作磁场产生装置的永久磁铁130a，经固定板182a和132a，被磁性地连接到以下所述的束缚装置的磁极部件191a上。

如图3中的双点划线所显示，所述磁电管型磁场从用作磁场产生装置的永久磁铁130a的N极伸出，经电子反射板171a和靶子110a，到达用作磁场调节装置的永久磁铁180a的S极。另外，磁电管型磁场从永久磁铁180a的N极伸出，经固定板182a、磁极部件191a、和固定板132a，到达用作磁场产生装置的永久磁铁130a的S极。

与传统的不包括有磁场调节装置的靶子相互面对的溅射装置的情况不同，在靶子110a的正面附近延伸的所述磁电管型磁场，能够通过所述磁场调节装置得到调节。因此，在所述靶子的周边处对等离子体的约束，其是由所述磁电管型磁场决定的，能够独立于由面对型磁场支配的等离子体约束而得到调节，从而使得所述靶子能够得到均匀的侵蚀，薄膜能够得以形成而沿宽度方向获得均匀的厚度。

通过磁场调节装置获得所述效果的可以想象的原因描述如下。利用所述磁场调节装置，所述磁电管型磁场延伸到所述靶子的中央。因此，所述面对型磁场和所述磁电管型磁场之间的相互作用在安装磁场调节装置的位置附近变强了。结果，等离子体的约束局部地得到了增强，且溅射速度(即，薄膜厚度)得到了调节。特别是，所述效果在矩形靶子的两端沿纵向方向非常显著。因此，如本实施例中所描述，当所述磁场调节装置被配置成沿着所述靶子的整个中央部分延伸时，在靶子得到均匀侵蚀的所述靶子的纵向区域的面积增加了。当所述磁电管型磁场受到调节时，所述面对型磁场和所述磁电管型磁场之间的相互作用也得到了调节。因此，可以获得对溅射速度的局部调节。所述磁电管型磁场的延伸方向，所述磁场的延伸程度，或所述磁场的强度可根据用于溅射的目的来适当地确定。

当所述磁场调节装置被配置成如以上所描述时，所述靶子的整个表面受到均匀的侵蚀。如以上所描述，当采用传统的靶子相互面对的溅射装置时，一个矩形靶子的第一对对角的侵蚀程度稍微不同于所述靶子的第二对对角的侵蚀程度。反之，当采用本发明的所述溅射装置时，依靠所述磁场调节装置，这样的差异不会发生，所述靶子的利用效率被增强大约10％。所述效果大大地直接有助于降低薄膜形成的成本和实现工业规模的生产。

所述磁场调节装置仅仅能够调节所述磁电管型磁场的强度。如以下所描述，当所述磁场调节装置被与束缚装置结合使用时，所述调节装置对用于约束等离子体的所述面对型磁场和磁电管型磁场的磁通量分配的优化产生了显著的效果。

如通过以上描述所明白的，对于所述磁场调节装置没有进行特别的限制，只要所述调节装置能够调节靶子110a的正面附近的用于约束等离子体的磁电管型磁场就行。因此，取代永久磁铁，所述磁场调节装置可以由具有高导磁率的磁性材料或类似材料形成。所述磁场调节装置被安装的位置和所要采用磁铁的强度受到各种因素的影响，包括所述靶子的材料和安装在所述靶子周围的元件的尺寸和排列。因此，所述磁场调节装置等的位置优选地基于试验数据和利用所述数据的模拟来确定。

如以上所描述，整个所述靶子单元100a被安装在支撑单元150a上。所述靶子单元100a的法兰155a，经由电绝缘材料(具体地说，是耐热树脂)形成的用于真空密封的O型圈117a和118a，通过由电绝缘材料形成的衬套(没有示出)和以一定间隔排列的螺栓112a，被安装在框架71上。这样，如图1中所示，靶子单元110a以电绝缘方式被密封地安装在框架71上，从而构成如以下所描述的箱形单元70。

箱形单元70包括由铝形成的矩形平行六面体框架71。以上所描述的靶子单元100a和100b，经衬垫156a和156b，分别被密封安装在所述框架71的面71a和71b上，以使所述靶子单元电绝缘于框架71。除了面对着基片20的开口面71f之外，封闭板72c至72e，利用螺栓(没有示出)并经过O型圈(没有示出)(面72c和对应于面72c的封闭板72c没有被显示)，被密封地安装在所述面71c至71e上。对于密封板72c至72e的材料没有特别的限制，只要所述板具有耐热性，且通过所述板可以获得真空密封就行。因此，所述密封板72c至72e可以由普通的结构材料来形成。在本实施例中，所述密封板72c至72e由用来形成框架71的铝来形成。如果需要，冷却管或类似的装置被安装在每个所述密封板72c至72e的外面，以便冷却所述密封板。

如图1中所示，箱形的单元70包括用于连接面向着相互面对的永久磁铁130a和130b的磁极的开口面(open-side)的束缚装置，从而形成闭合的磁路。具体地说，所述束缚装置包括由铁磁体材料(具体地说，在本发明中是铁板)形成的矩形磁极部件191a和191b，和用于磁连接磁极部件191a和191b的连接部件192。所述磁极部件191a被安装成覆盖所述支撑主体151a的整个背面，而所述支撑主体151a的背面上装有靶子单元100a的永久磁铁130a的固定板132a和用作磁场调节装置的永久磁铁180a的固定板182a，所述磁极部件191b被安装成覆盖所述支撑主体151b的整个背面，而所述支撑主体151b的背面上装有靶子单元100b的永久磁铁130b的固定板132b和用作磁场调节装置的永久磁铁180b的固定板182b。所述连接部件192由具有开口的铁板形成，且被安装成覆盖除了开口之外的整个开口面71f。在本实施例中，如图1中所示，两个磁极部件191a和191b的底端被连接到所述连接部件192上。磁极部件191a和191b以及连接部件192，可以通过永久磁铁130a和130b的磁力以一种足够坚固的形式，被安装在所述箱形单元上。然而，在本实施例中，从安全的观点出发，所述部分191a、191b和192，通过例如螺丝(没有示出)，被固定到所述箱形单元上。

在以上所描述的溅射装置中，所述磁极部件191a和191b相对于所述靶子单元100a和100b的背面是电绝缘的，所述束缚装置通过连接部件192被电连接到所述框架71上。因此当所述束缚装置被电接地时，处于真空室10之外的箱形单元70的所有面被电接地。本实施例的所述溅射装置表现出安全性并具有简单的结构(即，板状主体(plate-like bodies)组件)，且容易用于现有的箱形单元。由于对所述基片的磁场泄漏被减少，从保护底层免受任何损害的观点出发，此结构特别适用。在本发明的所述结构中，所述连接部件192，利用螺栓(没有示出)经O形圈(没有示出)被密封地安装在框架71上，且与所述连接部件192相组合的箱形单元70经O形圈(没有示出)被密封地固定到所述室壁11上。从减少磁场向外泄漏的观点出发，如本实施例中的情况那样，磁极部件191a和191b优选地由覆盖所述单元70的所有对应面的板状主体形成，且所述板状连接部件被安装在安装磁极部件的面之外的面上，从而用所述束缚装置覆盖所述单元70的所有面。对于所述束缚装置没有特别的限制，只要所述束缚装置能够磁性地连接到面对所述永久磁铁130a和130b的磁极的开口面(open-side)上，所述磁极与其所面对的磁极相反，从而形成重复闭合的磁路。因此，所述磁极部件和所述连接部件并非必须由能够覆盖所述箱形单元所有面的板状主体构成，且在所述磁极和所述磁极部件(pole section)之间，或者在所述磁极部件和所述连接部件之间可以存在微小的气隙。尽管连接部件192被设在本发明的开口面上，所述连接部件可以沿着开口面之外的任何面来配置。

如图1中所示，箱形单元70，经所述束缚装置的连接部件192被密封地安装在真空室10的室壁11上，使得单元70的开口(即框架71的开口面71f)面对着真空室10。因此，真空室10通过连接螺栓被电连接到框架71上。本实施例的靶子相互面对的溅射装置被构造成使得在基片20被传送的同时形成所述薄膜。尽管图1中没有显示，一个已知的基片输送室(substrate feed chamber)和一个已知的基片移除室(substrate removal chamber)被连连接在所述真空室10的上游和下游侧，以使在基片20通过传送滚轮22以预定的速度被传送的同时能够形成所述薄膜。不用说，在基片20直接地停止于所述箱形单元下面的位置的时候，可以形成薄膜。在以下所描述的实验中，薄膜形成于在所述基片20停止时。

在具有以上所描述结构的箱形单元70中，相互面对的靶子110a和110b被置于彼此相距一个预定距离的位置上，且所述用于约束等离子体的磁场，按照图7中所显示的传统溅射装置中情况那样被形成。因此，当溅射电源被连接到用作阳极的真空室10的室壁11上和被用作阴极的靶子单元100a和100b上，且所述溅射电源被通电的时候，所述靶子的溅射按照如传统溅射装置中的情况那样被执行。

在本实施例的溅射装置中，由于除了面对所述基片的开口面71f之外，所述约束空间120的所有面都由封闭板来覆盖，溅射粒子仅仅通过所述开口(即，面71f)向着设在所述真空室10中的基片20上传播。因此，与其中约束空间的各面被开口的传统的侧面开口型溅射靶子相比，溅射粒子扩散到真空室10中所述基片之外的部分上的情况减少了，且所述靶子的利用效率和所述装置的维护性得到了改善。即使在配置多个箱形单元70的情况下，当其间隔被控制在几个厘米或更大时，通过紧凑配置的所述溅射装置，所述箱形单元之间的相互作用可以得到充分的避免，从而使多层薄膜的形成能够得以实现。如图1中所显示，与传统的溅射装置的情况不同，在本发明的所述溅射装置中，所述溅射单元具有箱形的紧凑结构，并被配置在所述真空室10之外。因此，用于容纳和传输所述基片的真空室的尺寸被大大地减小了，从而使所述装置的维护性得到了改善。此外，由于所述真空室的容量被减小，抽空所述真空室的时间被减少了；即，设备运行效率得到了改善，从而导致了设备成本的降低和生产率的提高。

在本实施例中，提供了束缚装置。因此，如以上所描述，与不包括束缚装置的传统的溅射装置的情况相比，所述面对型磁场的强度增加了，且从所述开口的端部延伸到箱形单元70外面的磁场强度减弱了。由于磁场强度的所述变化，所述空间中对所述等离子体的约束，特别是在所述开口处的等离子体约束被增强了，且引导电子等到达所述基片的向外延伸的磁场的强度减弱了。因此，等离子体、电子等对于所述基片的泄漏被减少了，因此，与所述传统溅射装置的情况相比，薄膜的形成可以在低温下进行，对于底层的损害可以被减小。另外，由于对等离子体的约束得到了增强，薄膜形成可以在高真空下进行，可以形成杂质含量少的高质量的薄膜。

在包括有所示束缚装置的所述溅射装置中，在所述箱形单元中沿着平行于所述靶子表面方向延伸的磁场的分布(即，磁电管型磁场的分布)，随着延伸到所述开口之外的磁场强度的降低而变化。由于本实施例的所述溅射装置包括能够仅仅调节所述磁电管型磁场的磁场调节装置，前面提到的所述磁场分布可以通过所述磁场调节装置(具体地说，永久磁铁180a和180b)而得到调节，从而使得磁场分布得到优化。如以上所描述，当所述磁场调节装置与所述束缚装置结合使用时，用于等离子体约束的所述磁场的分布能够被调节成适于形成各种薄膜。基于所要形成的薄膜，在所述磁场分布中变化的效果可以被充分地忽略，在这种情况下，不需要通过所述磁场调节装置来调节所述磁场分布。所述磁场分布必须被调节成与所要形成的薄膜相适应。通常，所述磁场分布的调节是在试生产阶段决定的。然而，所述磁场分布的调节可以基于对试验数据的模拟来确定。

如以上所描述，与传统的侧面开口型溅射装置相比，在所述箱形单元中，对电子的约束在所述单元的约束空间中得到了加强。特别是当对等离子体的约束被增强时，对电子的约束得到了相当的加强，导致了热能化电子从所述箱形单元开口中泄漏。当通过反应溅射来形成金属氧化膜或类似的薄膜时，这个问题变得特别明显。

考虑到先前所述，本实施例的所述溅射装置，其具有以上所描述的结构，还包括用于直接从所述等离子体约束空间中吸收电子的辅助电极，这是本发明的一个特征性特点。所述辅助电极被按照如下描述的方式配置。在本实施例中，如图1中所显示，所述辅助电极由杆状电极201形成，其被配置在所述箱形单元的等离子体约束空间内部的中心线上，或处于所述中心线附近，所述中心线沿着平行于所述靶子的方向延伸。具体地说，如图5中所显示，杆状电极201包括具有预定长度的直线延伸的主体201a，以及支撑着所述主体的支撑腿201b和201c，所述电极具有一种U型构造。所述支撑腿201b和201c被安装在覆盖于与开口面71f相面对的面71e封闭板72e上，支撑腿201b和201c具有预定长度，以使所述主体201a可以被配置在预定的位置上。具体地说，每个支撑腿201b和201c的长度被调节成，使得当所述封闭板72e被安装在所述框架71上时，所述主体201a处于前面提到的中心线附近，所述中心线在所述等离子体封闭空间中沿着垂直于所述基片20的送进方向的方向延伸。在本实施例中，所述主体201a和支撑腿201b和201c由一个单根的连续铜管形成。如图1中所显示，所述支撑腿201b和201c穿透所述封闭板72e，并延伸到外面，使得所述铜管能够通过从外面输送的强制循环的冷却水被冷却。所述支撑腿201b和201c，通过焊接，被密封地安装在所述封闭板72e上。

对于所述辅助电极的布置和尺寸没有特别的限制。在以上所描述的实施例中，所述电极被配置在所述等离子体约束空间的中央部分，在所述位置上，包括热能化电子的多余电子被认为以最有效的方式被所述电极吸收。然而，从有效吸收热能化电子的观点出发，如图6中所显示，两个由铜管形成的U形结构的杆状电极，沿着垂直于所述靶子的方向，被配置在所述封闭板72e的两端部分。在此情况下，构成杆状电极202的主体部分202a和支撑腿202b和202c的长度，以及构成杆状电极203的主体部分203a和支撑腿203b和203c的长度，被调整成使得所述电极处于配置成环绕所述靶子的电子反射板171a的正面附近，热能化电子倾向于驻留在那里。

当所述辅助电极被配置时，在电子驻留在所述等离子体约束空间中时发生的光辐射，被发现得到了相当的减少，且在所述薄膜形成过程期间所述基片温度的增加量被发现得到了抑止。另外，与利用不包括辅助电极的传统的溅射装置来进行薄膜形成的情况相比，当薄膜形成是通过利用本实施例的溅射装置，在与以上的传统薄膜形成几乎相同的条件下进行时，在某些情况下，令人惊异的是，发现所产生薄膜的质量得到了改善，且发现所述薄膜形成速度得到了增加。

当本发明的用于生产复合薄膜的方法，其中薄膜形成是通过利用所述包括有前面提到的辅助电极的靶子相互面对的箱形溅射装置来进行的，被用于形成一种复合薄膜例如金属氧化薄膜膜时，能够在具有低耐热性的有机薄膜基片上，例如聚酯薄膜基片上可靠地形成高质量的薄膜，同时所述基片被允许保持在室温下。

因此，本发明的方法对于在例如用于生产EL器件等所要求的有机材料层上形成电极或保护膜特别有效。能够有效地实施所述方法的电极的实例包括，铟锡氧化物(ITO)电极和氧化锌电极。能够有效地实施所述方法的保护膜的实例包括氧化硅薄膜和氮化硅薄膜。能够有效地实施所述方法的基片实例包括上面形成有有机材料层的基片，由聚酯或类似材料形成的塑料板，以及塑料薄膜。

在氧化薄膜是利用本发明的方法形成的情况下，即使当氧的浓度被保持在非常低的水平时，也可以形成高质量的复合薄膜。当采用本发明的方法时，即使氧的浓度被保持在1％体积或更少，也会形成质量足够好的薄膜。因此，所述方法对于防止在薄膜形成过程期间由于采用氧而引起的底层受到损害，和对于防止底层对于连续地层叠在所述底层上的层的不利影响，具有显著的效果。从防止所述问题的观点出发，所述氧的浓度优选为1％体积或更少。本发明的所述方法有利于被用在透明的导电氧化膜的形成，由于当主要含有所述靶子氧化物并具有适当导电性的溅射靶子被采用时，具有良好透明性和导电性的薄膜能够以相对较高的薄膜形成速度被形成。

如以下所描述，薄膜是通过本发明所述的生产方法(工作实例)被形成的，以及薄膜是通过利用不包括辅助电极的传统的溅射装置(对比实例)被形成的。

实验1

在工作实例1中，通过利用图1中的溅射装置，通过在下列条件下的往复溅射，含有微量氧的氮化硅薄膜被形成在一个玻璃片上：溅射电源：直流电源；靶子：硅靶子；气体：氩、氮、和少量的氧的混合气体。在对比实例1中，除了采用不包括有辅助电极的传统溅射装置(即，通过由没有辅助电极的板取代图1的装置的封闭板72e而制成的溅射装置)之外，其它重复工作实例1的程序，从而在一个玻璃基片上形成含有微量的氧的氮化硅薄膜。在工作实例1和对比实例1的每一个中，所述基片的温度通过利用安装在所述基片上的热电偶来测量。如此形成的薄膜的透光率在510纳米的波长下被测量；所述薄膜的表面电阻，通过利用以1.5厘米间隙被平行地放置在所述薄膜上的电极(长度：每个1.5cm)被测量；且所述薄膜的厚度通过利用接触型厚度计被测量。所述结果见表1。

表1

 

样本号	工作实例1	对比实例1
【薄膜形成条件】
			气体/流速	Ar/40sccm	Ar/40sccm
	N<sub>2</sub>/9.5	N<sub>2</sub>/9.5
				O<sub>2</sub>/0.5	O<sub>2</sub>/0.5
气体压力	1.0Pa	1.0Pa
			电功率/薄膜形成时间	1500W/10分钟	1500W/10分钟
			【在薄膜形成期间基片温度的增加量】
起始	28℃	27℃
			3分钟	57℃	64℃
5分钟	65℃	87℃
			8分钟	71℃	98℃
10分钟	73℃	101℃
【评估】
			透光率
玻璃基片上的薄膜	87％	77％
			薄膜厚度	3961埃	5218埃

如表1中所显示，当薄膜形成是通过本发明的方法来进行时，与采用不包括有辅助电极的传统装置的情况相比，所述基片温度的增加量得到了相当的抑止，尽管薄膜形成速度被降低了。所述基片温度的测量结果说明，通过本发明的方法，可以在不对所述基片产生任何损害的情况下，在用作基片的有机膜(例如，聚酯薄膜)上形成一层复合薄膜，同时所述基片被允许保持在室温环境下；即，所述基片不需要经过冷却处理。因此，本发明的方法具有令人惊异的实际效果。

实例2和3

在工作实例2中，通过利用图1中所显示的溅射装置，一种铟锡氧化物(ITO)靶子，和一个直流电源(溅射电源)，在表2中所显示的薄膜形成条件下，在玻璃基片上形成了一层ITO薄膜。在工作实例3中，除了采用通过由图6中的辅助电极取代图1中装置的辅助电极而制成的溅射装置之外，工作实例2的程序被重复，从而在玻璃基片上形成一层ITO薄膜。在对比实例2中，除了采用传统的溅射装置(即，通过由没有辅助电极的板取代图1中装置的封闭板72e而制成的溅射装置)，且所述气压按照表2中显示来变化之外，其它重复工作实例2的过程，从而在玻璃基片上形成一层ITO薄膜。所述形成的ITO薄膜与另一个(薄膜)进行了对比。

每个所述薄膜的透光率、表面电阻和厚度是按照类似于工作实例1的方式来测量的。所述结果如表2中所显示。

表2

 

样本号	工作实例2	工作实例3	对比实例2
【薄膜形成条件】
				气体/流速	Ar/13sccm	Ar/13sccm	Ar/13sccm
气体压力	0.11Pa	0.11Pa	0.12Pa
				电功率/薄膜形成时间	500W/4分钟	500W/4分钟	500W/4分钟
				【薄膜形成期间基片温度的增加量】
起始	32℃	23℃	26℃
				1分钟	33℃	28℃	31℃
2分钟	35℃	33℃	36℃
				3分钟	36℃	36℃	39℃
4分钟	37℃	38℃	41℃
评估结果
				透光率/表面电阻
玻璃基片上的薄膜	52％/每平方单位99Ω	87.5％/每平方单位29.7Ω	56％/每平方单位61Ω
				薄膜厚度	1843埃	1232埃	1743埃

如表2中所显示，与对比实例2的情况相比，在工作实例2的情况下，在薄膜形成过程期间，所述基片温度的增加量得到了抑止，所述薄膜形成速度增加了。因此，当利用工作实例2中所采用的装置，来形成与利用所述传统溅射装置形成的薄膜具有相同厚度的薄膜时，与采用所述传统溅射装置的情况相比，所述基片温度的增加量得到了很大的抑止。对于工作实例2的所述薄膜，作为用于确定透明导电膜质量的重要参数的透光率和表面电阻被削弱了。可以想象，所述质量变差受到了薄膜形成速度的增加影响。从以下所描述的工作实例4的结果看出，薄膜形成速度对于薄膜质量影响是显而易见的。

如表2所显示，与对比实例2的情况相比，工作实例3的薄膜透过率和表面电阻得到了极大的改善。与对比实例2的情况相比，在工作实例3的情况下，在薄膜形成过程期间所述基片温度的增加量得到了稍许抑止。然而，在基片温度的增加量方面，在工作实例3和对比实例2之间看不出很大的差异。同时与对比实例2的情况相比，在工作实例3的情况下，薄膜形成速度降低了。如表2所显示，工作实例3的ITO薄膜尽管具有较小的厚度，却表现出低电阻；即，高质量。

工作实例1至3的结果说明，利用辅助电极，所述基片温度的增加量能够得到抑止，且当所述辅助电极的形状和排列被修改时，薄膜形成速度可以得到增加，或者薄膜质量可以得到改善。所述辅助电极的构造，可以基于试验数据，根据想要达到的目的来适当地确定。因此，所述辅助电极用作控制用于通过溅射来形成薄膜的条件。

实验4

为了改善工作实例2中形成的薄膜的质量，氩和少量氧气的气体混合物被用作溅射气体。通过利用图1中的溅射装置，以一种类似于工作实例2的方式，ITO薄膜被形成在玻璃基片上或具有40微米厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜基片上。每个所述薄膜的透光率、表面电阻、和厚度是以一种类似于工作实例1的方式来测量的。所述结果见表3。

表3

 

样本号	工作实例4
【薄膜形成条件】
		气体/流速	Ar/13sccm，O<sub>2</sub>/0.1sccm
气体压力	0.11Pa
		电功率/薄膜形成时间	500W/4分钟
		【薄膜形成期间所述基片温度的增加量】

 

起始	25℃
		1分钟	31℃
2分钟	35℃
		3分钟	38℃
4分钟	39℃
【评估结果】
		透光率/表面电阻
玻璃基片上的薄膜	81％/每平方单位24Ω
		PET基片上的薄膜	85％/每平方单位22Ω
薄膜厚度	1571埃

如表3所显示，当微量(0.8％)的氧气被加到所述溅射气体中时，所产生的ITO薄膜的质量得到了改善；即，即使当氧的浓度的如此低水平使得所述溅射气体对于所述底层完全不会表现出任何不良影响的时候，所述ITO薄膜仍然表现出令人满意的性能。还是如表3所显示，形成在所述PET薄膜基片上的ITO薄膜表现出高质量。形成于所述PET薄膜基片上的ITO薄膜的卷曲(具体地说，ITO薄膜和PET基片的卷曲使得所述PET基片皱缩)，被发现被抑止到了最小的程度。此外，发现ITO薄膜形成在低耐热性的PET膜上而没有对所述PET薄膜(即，底层)造成任何损害。与工作实例2中的情况相比，在工作实例4中，薄膜形成速度稍微有些降低。

如上所述，当采用包括有辅助电极的本发明的溅射装置时，在与利用所述传统的溅射装置来形成薄膜的条件不同的薄膜形成条件下，能够形成高质量的薄膜。因此，当采用本发明的所述溅射装置时，薄膜形成条件能够根据想要达到的目的来灵活地确定。此外，本发明的所述溅射装置可被用于以溅射方式形成薄膜还没有被应用过的领域。

Claims (22)

1.一种靶子相互面对的箱形溅射装置，其包括一个箱形的靶子相互面对的溅射单元和一个真空室，所述溅射单元包括：具有六个面的矩形的平行六面体框架，其中一个面用作开口面；以及一对相互面对的靶子单元，每个单元包括一个靶子和由永久磁铁形成的环绕着所述靶子配置的磁场产生装置，

所述磁场产生装置产生沿着垂直于所述靶子表面的方向延伸的面对型磁场和沿着平行于所述靶子表面的方向延伸的磁电管型磁场，其中所述靶子单元被配置在位置与所述开口面相邻的所述框架的第一对相对面上，所述框架的第二对相对面和剩余的一个面被封闭板封闭，

其中，所述溅射单元被配置在所述真空室上，使得所述开口面面对所述真空室和一个上面要被形成薄膜的基片，所述基片被置于所述真空室之中；且还包括设在所述溅射单元内部的等离子体约束空间中的吸收电子的辅助电极。

2.如权利要求1所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其中所述成对的相互面对的靶子单元中的每一个都包括：具有用于在其中央容纳所述靶子的承受部分的支撑部分；一个在限定了所述承受部分的外围侧壁中的用于容纳永久磁铁的容纳部分；以及用于反射电子的电子反射装置，其中所述电子反射装置被配置在所述侧壁的正面端部或所述正面端部的附近。

3.如权利要求2所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其中所述辅助电极被配置在所述电子反射装置的正面。

4.如权利要求1所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其中所述辅助电极被配置在所述等离子体约束空间的中心线上或所述中心线的附近，所述中心线沿着平行于所述靶子的方向延伸。

5.如权利要求4所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其中所述中心线沿着平行于所述靶子的较长侧的方向延伸。

6.如权利要求1所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其中所述辅助电极是一种由导电材料制成的U型的电极，并被安装到覆盖着与所述开口面相对的面的封闭板上。

7.如权利要求1所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其中所述辅助电极由一种导电管子制成，并被安装到覆盖着所述辅助电极对应面的封闭板上，以冷却所述辅助电极。

8.如权利要求1所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，还包括束缚装置，其在每一个所述相面对的靶子单元中磁性地连接所有相关的所述永久磁铁的磁极的开口侧，所述磁极被置于所述单元的外侧。

9.如权利要求8所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其中所述束缚装置包括：在面对着靶子单元的支撑部分上的、由磁性材料构成以便覆盖所述永久磁铁的磁极开口侧的磁极部件；以及设在所述箱形溅射单元的一个面上、以便磁性地连接所述磁极部件的、由磁性材料构成的连接部件。

10.如权利要求9所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其中所述连接部件由具有开口的板形成，并被配置在所述箱形溅射单元的开口面上。

11.如权利要求1所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其还包括配置在每个靶子的背面的主要地用于调节磁电管型磁场的磁场调节装置。

12.如权利要求11所述的靶子相互面对的箱形溅射装置，其中所述磁场调节装置是一种磁铁。

13.一种用于生产复合薄膜的方法，其中在形成所述复合薄膜的过程中，所述薄膜是利用一种如权利要求1中所述的靶子相互面对的箱形溅射装置形成的。

14.如权利要求13所述的生产复合薄膜的方法，其中所述复合薄膜是一种氧化物薄膜或氮化物薄膜。

15.如权利要求14所述的生产复合薄膜的方法，其中所述复合薄膜是一种氧化物薄膜，且所述薄膜是通过利用主要地含有构成所述薄膜的氧化物的一种氧化物靶子，在存在有用作溅射气体并含有1％体积或更少量的氧气的惰性气体的条件下来形成的。

16.如权利要求15所述的生产复合薄膜的方法，其中所述氧化物薄膜是一种透明的导电薄膜。

17.如权利要求16所述的生产复合薄膜的方法，其中所述氧化物薄膜是铟锡氧化物薄膜。

18.如权利要求13所述的生产复合薄膜的方法，其中所述复合薄膜是氮化物薄膜，且所述薄膜是通过利用一种用作溅射气体且含氧量在1％体积或更少的含氮惰性气体，和主要含有除了氮气之外的氮化物成分的靶子来形成的。

19.如权利要求18所述的生产复合薄膜的方法，其中所述氮化物薄膜是氮化硅薄膜。

20.如权利要求13所述的生产复合薄膜的方法，其中所述薄膜是在所述基片被允许置于室温下的同时形成的。

21.如权利要求13所述的生产复合薄膜的方法，其中溅射电流是直流电流。

22.如权利要求13所述的生产复合薄膜的方法，其中所述其上形成有薄膜的基片或者所述基片的表面层是由有机材料形成的。

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