TW200827476A - Film forming apparatus - Google Patents

Description

200827476 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種使用直流電漿在基板表面形成電場 電子釋出用之碳膜的成膜裝置。 【先前技術】 已提案一種技術，在基板表面形成具有碳奈管、碳奈 壁等nm尺寸之微小前端緣之碳膜’使電場集巾於該碳膜 所具有之多數個前端緣以釋出電場電子。 作為此種基板，例如有一種真空元件，在引線表面形 成碳膜作為附碳膜引線，使該附碳膜引線為陰極（冷陰極電 子源並與陽極呈相對向配置’施加電壓於此等間以從引 線表面釋出電場電子。此真空元件，有例如場致發射燈㈣d emission lamp)、微機器元件（micr〇職以加“叫電子 顯微鏡、紅外線感測器等各種類。此種陰極引線，期盼能 提咼量產性來減低製造成本。 專利文獻1 ··日本特開2005 — 3〇7352號公報 χ 、必做f衣曲鬲效率 I:二提膜基板之量產性，俾使使用該附碳膜 土板之真U件之1產性提高及使其量產成本減低。 >本發明之成膜裝置，係在真空槽内配置電極，將成膜 氣體導入真空槽内部，且施加電壓於 、、 水化以在基板成膜，其具備：作為該電極之筒狀 係具有基板之供應口與排出口； 电 及基板供應排出裝置， 5 200827476 用以使複數個基板通過該筒狀電極 <仏應口以供應至該筒 狀電極内部，且從該筒狀電極之排出口排出。 該筒狀電極並不限於單一筒狀電極，亦包含自2個一 對之半筒狀電極構成者。 該筒狀電極之形狀不拘筒軸方向之長短 但亦能包含橢 該筒狀電極之截面形狀，較佳為圓形， 圓形、矩形等。 口、設置於單一 電極之相對向間

該開口包含單一筒狀電極之兩端側開 筒狀電極側面之開口、2個一對之半筒狀 隙等。 ，並不 成膜氣體只要是能在基板表面形成碳膜之種類 特別限定。 舍明能藉由基板供應排出裝置，使複數個基板通過 筒狀電極之開π並依序供應至該筒狀電極内部，且從 狀電極開口依序排屮，# & Μ Μ 文月b於同狀笔極内部對複數個基板 依序施^膜處理來製造附碳膜基板，能大幅提高附碳膜 土板之里產）·生’ 使使用該附碳膜基板之真空元件之量產 性提高及使其量產成本減低。 在述車為，該筒狀電極之供應口與排出口，係 該筒狀電極長邊方向之端部開口。 ” 在上述車又j土為，該筒狀電極之供應口與排出口，係 分別形成於該筒狀電極兩側面之開口。 ， 述it為，該筒狀電極係連接複數個，且該 複數個筒狀電極夕欠# @ t ^ 供應口 /、排出口係朝基板搬運方向連 6 200827476 通成一列。 在上述車乂佳為，該筒狀電極係由彼此之周方向兩端 部以隔著既定間隔之方式相對向< 2個一 極 構成，該2個一對之丰饩壯堂& Λ Π狀罨極 a曰…狀f極巾，財向—端侧之相對 向間隙係該供應口，用古A兑 … 周方向另一知側之相對向間隙係該排 出口0 在上述’較佳為，肖2個一對之半筒狀電極係連接複 數對且該等複數對半筒狀電極個別之相對向間隙係朝美 板搬運方向連通成一列。 ^ 在上述’較佳為，使該2個一對之半筒狀電極之彼此 之相對向間隙在成膜時關閉，在搬運時打開。 本毛明之第2成膜裝置，係在真空槽内配置電極，將 成膜氣體V入真空槽内部，且施加電壓於電極使該成膜氣 體電漿化，以在基板成膜，其特徵在於，係具備：至少一 :側為開口之作為該電極之筒狀電極；以及基板供應排出 衣置，係使該筒狀電極之該開口為基板之供應口與排出 口，使複數個基板通過該等供應口與排出口以供應至該筒 狀電極内部及從該筒狀電極内部排出。 在上述，較佳為，該基板供應排出裝置具備：向筒狀 電極之供應口供應基板之基板供應裝置；收納從筒狀電極 之排出口排出之基板之基板收納裝置；以及基板搬運裝 置，用以在筒狀電極内部之供應口與排出口間之基板搬運 路經上搬運基板。 在上述，較佳為，該基板供應裝置及基板收納裝置， 7 200827476 係能相對真空槽拆裝自如。 在上述，較佳為’基板係引線。 依據本發明，能妲 b ^阿附碳膜基板之量產性，謀求使用 該附碳膜基板之直介士从 〜二70件之量產性提高及其量產成本減 低0 接著#知、附加圖式說明本發明實施形態之成膜裝置。 在本成膜裝置中’成膜對象之基板係適用引線。 (實施形態1) ,參圖1至圖5說明本發明實施形態1之成膜裝置。 首先“、' SI 1至ϋ 3 ’成膜裝置2，係用以製造附碳膜引 線的裝置，其藉由直流電漿cvd (化學氣相沉積）在引線 (基板之-例)表面形成能釋出電場電子之碳膜，使其能使 用於真空元件之陰極。 該成膜裝置2呈借·吉 ，、備·真空槽4、儲氣瓶6、氣體壓力/ 抓里凋節電路8、排氣控制閥(真空閥” 〇、真空排氣系統 12、直流電源14、28、及控制裝置i6。 儲氣瓶6 ’係收納氳氣與碳氳氣之混合氣體（cH4/Hj或 氫氣、氮氣、與妷氫氣之混合氣體（CH4/H2/N j。調節電路 8 ’係用以調節來自儲氣瓶6之氣體之壓力與流量。真空 排氣系統12,係透過排氣控制閥1〇對真空槽4進行真空 吸引。 真工槽4係接地。真空槽4内部具備：電聚產生電極 18·，用以供應引線2G至該電漿產生電極18之弓丨線供應裝 8 200827476 置22 (基板供應裝置）；以及引線收納裝置24 (基板收納裝 置）’用以捲繞已藉由該電漿產生電極18形成碳膜之引線 20來收納。 引線供應裝置22具備：箱22a、及竪設於該箱22a底 部之旋轉自如之引線捲繞轴22b。在引線供應裝置22之引 線捲繞轴22b上捲繞引線20，該引線2〇之上端側係以一 之間之方式吊掛於搬運帶26。較佳為引線20之下端侧 亦以另一搬運帶支撐。又，該引線2()之下端側亦可藉由 _ 架設於空中之單軌道式搬運執道支撐。 引線20係透過搬運帶26連接於直流電源28之負極。 直流電源28之正極係接地。複數個引線2〇係以搬運帶％ 固定其上端側，藉此吊掛於鉛垂方向（垂直貫穿圖丨紙面之 方向，圖2紙面之上下方向）且以一定間隔之方式排列。為 說明方便，稱該引線20之吊掛方向為縱方向。 引線收納裝置24具備：箱24a、及竪設於該箱24a内 底部之旋轉自如之引線捲繞轴24b。在引線收納裝置24上 側裝載馬達25，用以驅動引線捲繞軸2仆旋轉。 在真空槽4内部進一步配置：導輥32，用以將自引線 供應裝置22供應之引線20導引至電漿產生電極18、及導 幸把34 ,用以將自電漿產生電極18排出之引線導引至引 線收納裝置24。 引線供應裝置22、引線收納裝置24、及電漿產生電極 18係配置於舖設在真空槽4底部之絕緣板17上。 電漿產生電極18，係連接於直流電源H之負極。直 9 200827476 流電源14之正極係接地。雷％ 兔水產生電極18，係配置於引 線供應裝置22與引線收納裝置 衣置24之間。亦可將電漿產生 電極18、引線供應裝置22、盥引飨跄 Μ綠收納裝置24 —起配置 於一直線上以省略導輥32、34。 接著進一步詳細說明上述構 僻取甲之電漿產生電極18之 構成。 電浆產生電極1 8，孫拉士 ，、猎由複數組2個一對之半圓筒狀

電極㈣、购；18a2、胸；18a3、18b3;i8a4、刪（為 祝明方便，有時會稱為半圓筒狀電極i8a、⑽）來構成， 該複數組一對之半圓箇妝雷& t Q， 干圓同狀電極 18al、18bl ; 18a2、18b2 ; 叫3、18b3; 18a4、18M，係將排成連接於直空槽 4底部上之複數個圓筒狀電極朝縱方向（圖i紙面貫通^ 向，圖2紙面上下方向）分割一半而成。 該等半圓筒狀電極18a、18b之構成，係朝引線搬運方 =配置成-列…側之半圓筒狀電極18a與另—側之半圓 筒狀電極隔著既定間隙_且大致平行地相對向 ^方式構成。此相對向間隙wG i縱方向長且相對向方向 窄之長方形形狀。電漿產生電極18内部之引線搬運通路川 形成於該等兩半圓筒狀電極18a、⑽之相對向間隙w〇。 該等相對向間隙w0中接近引線供應裝置22側之 向間隙wG係引線供應π，接近引線收納裝置24侧之 向間隙wO係引線排出口。

參如圖3說明實施形態1之相對向間 3係表示電漿產生電極18與引線20 隙wO的大小等。 。構成電漿產生電 10 200827476 :二：—侧與另-側之半圓筒狀電極…、湯個別的相 對向間隙W0係㈣線2〇 別的相 雷Μ 1 R #如 直為大。又’電漿產生 电極18内部之力線搬 |生 表面之_@> Λ、 〇之長度R0,係能依引線20 人膜之成膜條件來適當地設定。又，電漿產生 18之電極高声ΗΛ ▲ 座生I極 W X ，較引線20之長度L1為長或短皆可。 忒相對向間隙w〇中，在 pa Λ 在引線2()之供應口側之相對向 間隙W0,引線2〇係 了门 雨將洋在兩 51深仏應裝置22透過導輥32，從 电水生黾極1 8之供應口侧之相科A 畆 之相對向間隙w〇搬入至該電 漿產生電極18内部。又， 电 在電漿產生電極1 8内部成膜 之引線20係從電漿產生雷 取腰 電極18之排出口侧之相對向間隙 w0排出。自電漿產生電極18排 , 排出之引線20，係透過導魅 34藉由引線收納裝置24捲繞而收納。 控制裳置16進行直空摊* 一 曰 内α卩之儲氣瓶6、調節電路 8、排氣控制闕10、真空排氣系統12、電源Ml、及搬 運馬達25之控制。控制裝置16係由微電腦構成，能將該 寻控制所需之控制資料及控制程式記憶於記憶裝置，藉由 CPU來自動控制。 9 又，控制裝置16亦可為手動控制裝置，由作業員參照 控制一覽表等來手動控制成膜裝置。 上述構成中，如圖4及圖5所示，引線20捲繞於引線 供應裝置22之引線捲繞轴22b。該引線供應裝置22，係 能在引線20捲繞於引線捲繞軸22b之狀態下安裝於真空 槽4。 在上述安裝狀恶，藉由驅動引線收納裝置24侧之馬達 11 200827476 25來驅動引線捲繞軸24b旋轉後，引線2()從引線供應裝 置22側透過導輥32從電漿產生電極丨8之引線供應口（相 對向間隙w0)供應至電漿產生電極18内。再者，引線20 係搬運至内部之引線搬運通路30，再者，從電漿產生電極 1 8之引線排出口（相對向間隙)排出，最後透過導輥34 捲繞於引線收納裝置24之引線捲繞轴24b。 完成上述安裝後，打開排氣控制閥10,藉由真空排氣 系統12將真空槽4之内壓減壓至真空狀態。接著，使排 氣控制閥10之開度縮小來降低真空槽4内之排氣速度， 在調節電路8之調節下從儲氣瓶6導入碳膜成膜用氣體至 真空槽4，以調節為既定壓力。其後，施加直流電源14於 電漿產生電極18，於電漿產生電極18内部如圖4之虛引 線所不，咼孩、度地產生氫氣所造成之直流電漿而使碳氫氣 分解。其結果，於通過電漿產生電極18内之引線搬運通 路30的引線20表面會形成碳膜。如上述，因引線2〇係 連接於直流電源28之負極，故引線2〇表面之碳膜之成膜 速度已上升。 ' 圖6係表示從圖4所示之電漿產生電極18側面觀察的 截面構成。如圖6所示，引線2〇若從相對向間隙w〇搬入 至電漿產生電極18内部，則藉由分別於各半圓筒狀電極 _、18bH 18a2、18b2; 18a3、腕；18以、哪4 内邱 產生之電漿323、32|>、32(：、32(1，在氣體壓力、氣體流量、 成膜時間等之控制下從搬入側於引線2〇表面形成碳膜。 以上，在實施形態1，因藉由電漿產生電極18内部所 12 200827476 產生之電漿32逐一在搬運來之引線2〇表面形成碳膜’故 附碳膜引線20之量產性會提高。藉此，能量產使用附碳 膜引線20之場致發射燈等真空元件。 (實施形態2) 參照圖7A、圖7B說明本發明實施形態2之成膜裝置。 在實施形態2之成膜裝置2,構成電漿產生電極18之複數 對半圓筒狀電極18a、18b，亦可於引線2〇之搬運時，如 圖7A所示保持該等相對向間隙w〇，於引線2〇之成膜時， •如圖7B所示縮短該等相對向間隙w〇，以高效率地產生電 漿。圖7A之情形，接近引線供應裝置22側之相對向間隙 w〇成為引線供應口，接近引線收納裝置24侧之相對向間 隙w0成為引線排出口。 (實施形態3) 參照圖8 A、圖8B說明本發明實施形態3之成膜裝置。 在實施形態3之成膜裝置2,亦可如圖8A至圖8B所示， 籲將引線20從電漿產生電極18 一端部侧開口部搬入，當引 線20固定於既定位置時施加成膜處理，此成膜處理姓束 後’如圖8B至圖8A所示，將引線2〇排出至電 ： 極1 8外。 电 在圖8A、圖8B中’電漿產生電極18之一侧開口部， 係兼用為引線供應口與引線排出口。 广雖省略圖示，亦可於電漿產生電極18之兩端部開 口部，使一端側開口部為引線供應口供應引線2〇至電^ 產生電極18内部，使另一端側開口部為引線排出口：： 13 200827476 引線20至電漿產生電極i 8外部。 (實施形態4) 參照圖9說明本發明實施形態4之成膜裝置。在實施 形態4之成膜裝置2，如圖9所示，能將引線供應裝置22 與引線收納裝置24,相對於設置在真空槽4之開口部朝箭 頭a、b方向拆裝。 在此貝施形態4，車父各易將引線供應裝置與引線收 納裝置24安裝於真空槽4，能提高成膜作業之效率，並提 _ 高使用該引線20之真空元件之量產性。 (適用例） 圖10係表示場致發射燈，其在導電性引線表面使用上 述實施形態之成膜裝置形成碳膜，將形成該碳膜後之引線 作為冷陰極電子源使用。該場致發射燈40中，有一種在 長邊方向延伸之玻璃製燈管42内面形成附螢光體料之陽 極46,於燈管42之管中央將延伸呈引線狀之陰極^架設 在空中者。該引線狀陰極48係在導體之引線5〇表面形成 該碳膜52者。此外，該場致發射燈4〇，係藉由在陽極46 與陰極48之間施加高電壓，從陰極料表面之碳膜w釋 出電場電子，該釋出之電子撞擊螢光體44激發該螢光體料 發光，而向燈管42外發出照明光。 貫施例之筒狀電極，係使！對之半圓筒狀電極相對向， 施加相同負電壓於兩半圓筒狀電極來封閉電漿之陰極。

作為變形例，當一方係平板狀電極，另一方係半圓筒 狀電極時，亦可使雙方均為平板狀電極，亦冑在相對向I 200827476 2個电極（共同施加負電壓之陰極）之間封閉電漿之情形。 θ 1係表示半圓筒狀電極朝基板搬運方向排成1列且 搬運方向之相對向電極間為分離。 作為變形例，亦能採用圖11之構成。圖11係表示使 筒狀電極之電極長度較引線長度為短，能使筒狀電極朝引 線長度方向滑動，即使是短筒狀電極亦能在長引線上形成 碳膜’來謀求裝置之小型化。 本卷月之成膜裝置，當將在引線表面形成電場電子釋 出用反膜者作為冷陰極電子源來使用，量產電場放射型真 空兀件用陰極引線時，作為在該引線表面形成碳膜之裝置 特別有用。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明實施形態1之成膜裝置之概要構成 圖。 圖2係沿圖！之a_ a線的截面圖。 圖3係表示搬運引線中之成膜|置之概要構成圖。 圖4係成膜裝置之引線供應裝置、電聚產生電極 線收納裝置的立體圖。 圖5係用以說明電漿產生電極 圖。 、弓丨線之尺寸關係的 圖6係從圖4所示之電漿產生電極 电位18側面硯察的截面 圖7A係本發明實施形態 電漿產生電極的俯視圖。 2之成膜裝置搬運51線時之 15 200827476 圖7B係引線成膜時之電漿產生電極的俯視圖。 圖8 A係本發明實施形態3之將引線固定於圓筒狀電 極内時的立體圖。 圖8B係排出時的立體圖。 圖9係表示本發明實施形態4之成膜裝置之概要構成 的圖。 圖1 〇係使用以成膜裝置形成碳膜之引線之場致發射燈 的截面圖。 • 圖11係表示筒狀電極之其他排列例的圖。 【主要元件符號說明】 P 1 ·引線直捏 H0 ·電裝產生電極之電極高度 L1 :引線長度 :引線搬運通路長度 w0 :間隙 2 :成膜裝置 籲 4 :真空槽 6 :儲氣瓶 8 :調節電路 10 :排氣控制閥（真空閥） 12 :真空排氣系统 14、28 :直流電源 16 :控制裝置 17 :絕緣板 16 200827476 1 8 :電漿產生電極 18a4、 18a、18b ; 18a卜 18bl ; 18a2、18b2 ; 18a3、18b3 ; 18b4 : —對之半圓筒狀電極 20、50 :引線 20a、52 :碳膜 22 :引線供應裝置 22a、24a :箱 22b、24b :引線捲繞軸 24 ： 引線收納裝置 25 ： 馬達 26 ： 搬運帶 30 ： 引線搬運通路

32、34 :導輥 32a、32b、32c、32d :電漿 40 :場致發射燈 42 ： 燈管 44 ： 螢光體 46: 陽極 48: 陰極 17

Claims (1)

1. 200827476 十、申請專利範園： i 一種成膜裝置，係在真空槽内配置電極，將碳膜成 膜用氣體導入真空槽内部，且施加電壓於電極使該氣體電 漿化，以在基板表面形成碳膜，其特徵在於： 將至少1對電極作為陰極，該！對電極係以具有基板 之供應口與排出口之方式相對向配置，且藉由施加直流負 電壓於該兩相對向電極間產生電漿並使其封閉； 使基板從該兩相對向電極一側之基板供應、口供應至該 相對向電極之相對向間，藉由該相對向間所產生之電聚在 基板表面形成碳膜，使已形成碳膜之基板從兩相對向^極 另一側之基板排出口排出。 對：Φ如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中，該兩相 對向電極個別之形狀係半圓筒狀。 3·如申請專利範圍第丨或2項之成膜裝置，立中，該 =對向電極，係複數組朝基板搬運方向連續排成一列或 刀離排成一列。 2如申請專利範圍第2項之成膜裝置，其中，該兩相 對向電極彼此之相餅6 搬運時打開。 隙’係控制成當成膜時關閉，當 膜用5氣體導種入成直？置，係在真空槽内配置電極，續 I化、槽内部’且施加電屢於電極使該氣體電 水化’以在基㈣成碳膜，其特徵在於，係具備： :少&侧為開口之作為該電極之筒狀電極’·以及 ^供應w裝置’係使該筒狀電極之該開口為基板 18 200827476 之供應D與排出σ，使複數個基板通過該等供應Π與排出 以供應至该筒狀電極内部及從該筒狀電極内部排出； 該筒狀電極係構成筒狀電漿產生電極（ 源之㈣，使内部高密度產生電漿並使其封閉），、=1 其内邛之基板表面形成電場電子釋出用之碳膜。 6.如申請專利範圍第5項之成膜裝置，其中，該基板 供應排出裝置具備·· 向筒狀電極之供應口供應基板之基板供應裝置； 收納從筒狀電極之排出口排出之基板之基板收納裝 置；以及 基板搬運裝置，用以在筒狀電極内部之供應口與排出 口間之基板搬運路經上搬運基板。 7.如申請專利範圍第6項之成膜裝置，其中，該基板 仏應裝置及基板收納裝置，係能相對真空槽拆裝自如。 馨十一、國式·· 如次頁 19