CN110106481B - 镀膜装置及物理气相沉积设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种镀膜装置及物理气相沉积设备，属于显示技术领域。镀膜装置包括：反应腔室；位于所述反应腔室内，相互平行的第一电极板和第二电极板；位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的靶材；位于所述反应腔室内的基板载台，所述基板载台用以承载待镀膜基板；其中，所述第一电极板和所述第二电极板中的至少一个设置有用以通入反应气体的通孔。本发明的技术方案既能够降低PVD装置的生产成本和操作的复杂性，同时也能够提高镀膜的均匀性和靶材的利用率。

Description

镀膜装置及物理气相沉积设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是指一种镀膜装置及物理气相沉积设备。

背景技术

PVD(Physical Vapor Deposition)又称为物理气相沉积，其原理是在真空条件下，在两个相对设置的电极板间通入一定量的气体，然后向电极板输入电信号，使气体在两个电极板间发生电离，从而产生等离子体，等离子体中的带正电荷的离子，在电场力的作用下，加速撞击靶材，使靶材中的原子被溅射出来，然后沉积在玻璃基板上，形成膜层。这种技术被广泛地运用在显示技术、半导体技术和太阳能电池技术等领域。

在常规的PVD镀膜装置中，真空腔室内设置有相互平行的两个电极板，其中一个电极板承载有靶材，而另一个电极板则承载待镀膜基板，反应气体则由电极板的四周进入反应腔室进行反应，这会使得反应气体在腔室内呈四周多中间少的不均匀分布，而这种分布会直接导致等离子体的不均匀分布，从而降低靶材消耗的均匀性和镀膜的均匀性；而且，由于镀膜基板位于两个电极之间，所以等离子体中的部分高能离子也撞击镀膜基板，而这既会降低镀膜的均匀性，而且更重要的是会直接增加镀膜基板的温度，这对于低温镀膜工艺来说是致命的。为此，传统的PVD镀膜装置常常需要通过增加其它设备来克服以上缺点，例如在PVD装置中增加磁铁，通过改变磁条的排列方式和运动方式来提高等离子体的强度和分布，从而提高镀膜的均匀性和降低镀膜基板的温度等，但这种方式既会增加PVD装置的成本，也会使操作变得更加复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种镀膜装置及物理气相沉积设备，能够既降低PVD装置的成本和操作的复杂性，同时也能够提高镀膜的均匀性和靶材的利用率。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种镀膜装置，包括：

反应腔室；

位于所述反应腔室内，相互平行的第一电极板和第二电极板；

位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的靶材；

位于所述反应腔室内的基板载台，所述基板载台用以承载待镀膜基板；

其中，所述第一电极板和所述第二电极板中的至少一个设置有用以通入气体的通孔。

进一步地，所述靶材与所述基板载台的承载面之间的夹角大于90度小于135度。

进一步地，所述靶材与所述基板载台的承载面之间的夹角为120度。

进一步地，所述基板载台的承载面与水平面之间的夹角大于0度小于90度。

进一步地，所述基板载台的承载面与水平面之间的夹角为10度。

进一步地，所述通孔的横截面为圆形或椭圆形。

进一步地，所述通孔的轴线与所述第一电极板或所述第二电极板所在平面之间的角度小于90度大于0度。

进一步地，所述通孔的轴线与所述第一电极板或所述第二电极板所在平面之间的角度为75度。

本发明实施例还提供了一种物理气相沉积设备，包括如上所述的镀膜装置。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，第一电极板和第二电极板中的至少一个设置有用以通入反应气体的通孔，这样气体无需经由电极板的周边进入反应腔室内，可以经由电极板上的通孔进入反应腔室内，通过对通孔进行设计，能够使得进入的气体均匀分布在反应腔室内，进而使得气体电离得到的等离子体在反应腔室内均匀分布，从而使得溅射得到的膜层具有较好的均匀性。并且通过适当改变通孔的倾斜角度，能够改变正离子撞击靶材时的碰撞角度，从而能够进一步提高金属原子在待镀膜基板上沉积的均匀性。同时，通过采用镀膜基板与反应腔室分离的设计，能够直接通过增加电源的能量来提高等离子体的强度。本发明的镀膜装置结构简单，使用方便，镀膜效果好，能够有效地降低现有PVD装置的制造成本和操作复杂性，同时也能提高镀膜的均匀性和靶材的利用率。

附图说明

图1为本发明实施例镀膜装置的结构示意图；

图2-图4为本发明实施例等离子体的轨迹示意图；

图5和图6为本发明实施例通孔的横截面的示意图。

附图标记

1 反应腔室

2 第一电极板

3 通孔

4 基板载台

5 待镀膜基板

6 第二电极板

7 靶材

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

在现有的PVD镀膜装置中，真空腔室内设置有相互平行的两个电极板，其中一个电极板承载有靶材，而另一个电极板则承载待镀膜基板，反应气体则由电极板的四周进入反应腔室进行反应，这会使得反应气体在腔室内呈四周多中间少的不均匀分布，而这种分布会直接导致等离子体的不均匀分布，从而降低靶材消耗的均匀性和镀膜的均匀性；而且，由于镀膜基板位于两个电极之间，所以等离子体中的部分高能离子也撞击镀膜基板，而这既会降低镀膜的均匀性，而且更重要的是会直接增加镀膜基板的温度，这对于低温镀膜工艺来说是致命的。为此，现有的PVD镀膜装置常常需要通过增加其它设备来克服以上缺点，例如在PVD装置中增加磁铁，通过改变磁条的排列方式和运动方式来提高等离子体的强度和分布，从而提高镀膜的均匀性和降低镀膜基板的温度等，但这种方式既会增加PVD装置的成本，也会使操作变得更加复杂

本发明的实施例针对上述问题，提供一种镀膜装置及物理气相沉积设备，能够既降低PVD装置的成本和操作的复杂性，同时也能够提高镀膜的均匀性和靶材的利用率。

本发明的实施例提供一种镀膜装置，如图1所示，包括：

反应腔室1；

位于所述反应腔室1内，相互平行的第一电极板2和第二电极板6；

位于所述第一电极板2和所述第二电极板6之间的靶材7；

位于所述反应腔室1内的基板载台4，所述基板载台4用以承载待镀膜基板5；

其中，所述第一电极板2和所述第二电极板6中的至少一个设置有用以通入气体的通孔3。

本实施例中，第一电极板和第二电极板中的至少一个设置有用以通入反应气体的通孔，这样气体无需经由电极板的周边进入反应腔室内，可以经由电极板上的通孔进入反应腔室内，通过对通孔进行设计，能够使得进入的气体均匀分布在反应腔室内，进而使得气体电离得到的等离子体在反应腔室内均匀分布，从而使得溅射得到的膜层具有较好的均匀性。并且通过适当改变通孔的倾斜角度，能够改变正离子撞击靶材时的碰撞角度，从而能够进一步提高金属原子在待镀膜基板上沉积的均匀性，而靶材消耗的均匀性得到提升，利用率得到提升。并且由于镀膜基板不在电极板之间，所以可以通过增加输入的能量来提高等离子体的强度。本发明的镀膜装置结构简单，使用方便，镀膜效果好，能够有效地降低现有PVD装置的制造成本和操作复杂性，同时也能提高镀膜的均匀性和靶材的利用率。

其中，在第一电极板2上设置通孔时，可以根据需要设置通孔的数量和位置。优选地，可以在电极板的中部区域设置多个阵列排布的通孔，这样可以使得气体经由电极板的中部区域进入反应腔室；或者在电极板的所有区域设置多个阵列排布的通孔，只要能够保证反应气体同时进入反应腔室内，在反应腔室内均匀分布即可。

一具体实施例中，如图1所示，在第一电极板2上设置有多个通孔3，第二电极板6用于承载靶材7。其中，通孔3与进气口连通，进气口与反应气体提供装置连通，用以向反应腔室内输入气体，此外，反应腔室还设置有出气口。

本实施例中，靶材7不再与待镀膜基板5平行设置，如图2-图4所示，靶材7与待镀膜基板5相交，靶材7与待镀膜基板5之间的夹角可以在90度到135度之间调整，具体可以为120度。通过适当调整靶材7与待镀膜基板5之间的夹角，能够进一步增加金属原子在待镀膜基板5上沉积的均匀性。

如图2-图4所示，其中较粗的虚线为等离子体的运动轨迹，较细的虚线为金属原子的运动轨迹，气体在经通孔3进入两个电极板之间后，产生等离子体，等离子体中的带正电荷的离子，在电场力和重力的作用下，加速撞击靶材7，使靶材7中的金属原子被溅射出来，沉积在待镀膜基板5上，形成金属膜层。在镀膜过程中，可以根据需要调整靶材7与待镀膜基板5之间的夹角，使得金属原子在待镀膜基板5上均匀沉积。

为了保证镀膜的均匀性，可以适当调整待镀膜基板5与水平面之间的夹角，待镀膜基板5与水平面之间的角度可以在0到90度之间调整，具体可以为5度或10度，这样能够进一步增加金属原子在待镀膜基板5上沉积的均匀性。在镀膜过程中，可以根据需要调整待镀膜基板5与水平面之间的夹角，使得金属原子在待镀膜基板5上均匀沉积。

本实施例中，通孔3的结构可以是垂直圆柱形的，也可以是倾斜圆柱形的，如图5，通孔3的横截面可以为圆形，进一步地，如图6所示，通孔3的横截面也可以为椭圆形。

另外，通过适当改变通孔3的倾斜角度，即通孔3的轴线与第一电极板2或第二电极板6所在平面之间的角度，能够改变带正电荷的离子撞击靶材7的碰撞角度，而被撞击出来的金属原子，在重力的影响下，能够均匀的沉积在待镀膜基板5上。通孔3的倾斜角度可以在0度到90度之间调整，具体可以为75度。

与现有技术相比，本发明的镀膜装置结构简单，使用方便，镀膜效果好，既能够有效地降低现有PVD装置的制造成本和操作复杂性，也能够提高镀膜的均匀性和靶材的利用率。通过在电极板上设置通孔，能够保证整个反应腔室内同时有气体进入，能够使得进入的气体均匀分布在反应腔室内，使得气体电离得到的等离子体在反应腔室内均匀分布，从而使得溅射得到的膜层具有较好的均匀性，而靶材消耗的均匀性得到提升，利用率得到提升。同时通过适当改变通孔的倾斜角度、靶材与待镀膜基板之间的夹角、待镀膜基板与水平面之间的夹角，能够进一步增加金属原子在待镀膜基板上沉积的均匀性。并且由于镀膜基板不在电极板之间，所以可以通过增加输入的能量来提高等离子体的强度，从而省去磁体装置，达到降低PVD装置的制造成本和操作复杂性的效果

本发明实施例还提供了一种物理气相沉积设备，包括如上所述的镀膜装置。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种镀膜装置，其特征在于，包括：

反应腔室；

位于所述反应腔室内，相互平行的第一电极板和第二电极板；

位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的靶材；

位于所述反应腔室内的基板载台，所述基板载台用以承载待镀膜基板；

其中，所述第一电极板和所述第二电极板中的至少一个设置有用以通入反应气体的通孔；

所述靶材与所述基板载台的承载面之间的夹角大于90度小于135度。

2.根据权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述靶材与所述基板载台的承载面之间的夹角为120度。

3.根据权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述基板载台的承载面与水平面之间的夹角大于0度小于90度。

4.根据权利要求3所述的镀膜装置，其特征在于，所述基板载台的承载面与水平面之间的夹角为10度。

5.根据权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述通孔的横截面为圆形或椭圆形。

6.根据权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述通孔的轴线与所述第一电极板或所述第二电极板所在平面之间的角度小于90度大于0度。

7.根据权利要求6所述的镀膜装置，其特征在于，所述通孔的轴线与所述第一电极板或所述第二电极板所在平面之间的角度为75度。

8.一种物理气相沉积设备，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的镀膜装置。

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