TW491908B - Ion plating method and apparatus that prevent wasteful consumption of evaporation material - Google Patents

Description

491908 ΑΊ Β7 五、發明説明（1 ) 發明_ Jf景― 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 操 漿 電爐粒量在 預基離作生漿為40於空形時 及 電ffi之在屬之， 一 一 ，操産電料 U 積真情器 以之 Μ 中進金定果 從另際定供，材 — 澱於種生 , 度 i 室射之預結 置，之穩間際華 Η 被持此産 備悌 U 空束發以。 裝後換的時之昇彳子保。束 設力 Θ 真漿蒸子對 帶然替備的送果卩粒常物漿 鑛壓 _ 於電上粒相 送。質設長輸如化經積電 蒸有^置。料之床 輸序基 了較在 子須澱率 子 種 被生材化爐 用程在為比質料 離必的功 離 一離從産發子與 是其。是要基材J,以上高 之 用 W 是所蒸離， 質成置這需於發 Ρ 外所件或 漿 採U束間從已面 基完位。後，蒸β此。部率 電 知lit漿之。。表 ，而定束之此發),。件他效 用。已 D 電1)發化質 中置預漿間因蒸To費部其高 使法備HC。^一 蒸活基 備位至電時。而(I浪他和是 種方設或 以和之 設一送生歇束床鈦被其而器 一 作鍍電源床予化中 。鍍另被産停漿爐化料和表生 於橾蒸放擬爐料子室膜蒸至置續在電至氣材面内産 傺之子弧(S與材離空薄子送裝繼，的給之發表中束 關備離電器器發束真成離傳帶備者定供雜蒸内其漿 。 明設之用生生蒸漿於形用被送設殊穩續摻有之去電顯 發種常利産産的電積上習置輸鑛特生連錫示室除用明 本此慣 ，束束上被澱質在位用蒸更産被化表空~ ，所其 作 源漿漿床子被基 定質子 c 器束氣比真宰在尤 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公秀） 491908 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 ΑΊ Β7五、發明説明（2 ) 發明..概述. 因此，本發明之一項目的為提供一種離子蒸鍍設備， 在基質替換而電漿束連續産生之時，防止電漿束到逹爐 床。 本發明之另一目的為提供操作一種離子蒸鍍設備之方 法，防lh蒸發材料之浪費。 根據本發明之離子蒸鍍設備包含一個具有電漿束産生 器之真空室，一被用作陽極且被置於真空室中之爐床， 以及圍繞爐床而設置之輔肋陽極。電漿束産生器所生電 猎束被導入爐床以蒸發設於爐床上之蒸發材料並使之離 子化。經過離子化及蒸發之粒子澱積在被置於與爐床相 對位置之基質表面而於其上面形成一蒸發材料薄膜。 根據本發明之觀點，離子蒸鍍設備尚含指使電漿束趨 向擄床之機構，使在基質上形成薄膜之際，電漿束之電 流流經鯈床，並指使電漿束趨向輔肋陽極，使在基質上 形成薄膜完成之後，而在次一基質開始形成薄膜之前之 期間内，使電漿束之電流流須輔肋陽極。 圖._ 式^簡 第1圖為表示本發明所用離子蒸鍍設備-實施例之直 立剖視圖； 第2圖為第1圖所示爐床，輔助陽極，和相關諸元件 之直立剖視圖； ' 第3圖為根據本發明之一實施例之離子蒸鍍設備中之 爐床，輔肋陽極和相關諸元件之直立剖視圖。 -4 - (請先閱讀背面之注意事 •I 項再填· 裝— ,寫本頁) 、11 線 本紙張尺度適用中國國家標準（〔'^$)/\4規格（210'乂 297公釐） 491908 ΑΊ Β7 五、發明説明（3 ) 較佳具體例__ .參考第1和2圖，說明習用離子蒸鍍設備，俾得易於 了解本發明。在第1圖中，離子蒸鍍設備含有一真空室 Π。供氬氣使用之入口 1 1 a和出口 1 1 b形成於真空室1 1之 邊牆，、入口 1 ] a連接至一氣源（未示）而出口 1 1 b連接至抽 氣泵（未示U —開口 1 1 c也形成於真空室1 1之邊牆。一 壓力梯度霄漿束産生器1 2設於開口 1 1 c之中。一操控線 圈1 3設於開口 1 1 c外表面週圍以引導電漿束。 電漿束産生器1 2有第一和第二兩個中間電極1 4和1 5供 聚集電漿束之用。第一和第二中間電極1 4和1 5以同心狀 況設置。第一中間電極1 4有一永久磁鐵1 4 - 1置於其中。 永久磁鐵1 4 - 1之極軸平行於電漿束産生器1 2之中央軸。 另方而，第二中間電極15具有一線圏15-1被置於其中。 電漿束産生器1 2有一絶緣器（玻璃管）1 6。一圓板1 7被置 於絶緣管16之中。圓板17由LaBb製成。此外，圓筒18a 和管]8b也被設於管16之内。圓筒18a由鉬（Mo)製成，其 中充入載體氣體而管18b由鉅（Ta)製成。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 主電源1 9 A連接於電漿束産生器1 2之本體與第一中間 電極]4之間而經過一電阻R 1。主電源1 9 A並聯於與開關 S 1串聯之輔肋放電電源1 9 B。主電源1 9 A之正極側與輔肋 放電電源]9 B之共同接點經過電阻R 2與第二中間電極連 接。共同接點須過電阻R 3接地，並且接至寞空室1 1之本 體。在第二中間電極1 5中之線圈1 5 - 1接至第一直流電源 E 1而沿操控線圏1 3磁化。 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 491908 kl B7 五、發明説明（4 ) 爐床20被置於真空室1]中作為陽極。被處理之基質40 相對於爐床2 0而覆蓋其上。供負偏壓用之直流電源E 2被 接至基質4 0。 各基質40被未示於圖中之輸送帶裝置間斷送真空室11 中例示之預定位置，得使離子蒸鍍設備連續操作。輸送 帶裝詈為業者所習知，故省略其圖示與說明。 輔肋陽極3 0設於爐床2 0週圍。在第2圖中，輔肋陽極 3 0與一水冷卻条流結合。爐床2 0具有一永久磁鐵2 1 , — 上方板片2 2，和一下方板片2 3。一凹陷段2 2 - 1形成於上 方板片2 2之頂而以接納蒸發材料。一容納隙被保留於上 方板片22之下，在其中此容納隙略大於永久磁鐵21。下 方板片23被固定至上方板片22之下端。如此使形成一水 冷卻空間於爐床2 0之内。下方板Η 2 3具有一進水口 2 3 - 1 和一出水口 2 3 - 2。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 輔肋陽極3 0是由一圓形磁鐵殼3 1和一被置於磁鐵殼3 1 中之圓形永久磁鐵32所構成。磁鐵殼31圍繞爐床20於一 預定孔隙，從爐床2 0夾持圓形永久磁鐵3 2而稍高於永久 磁鐵2 1。永久磁鐵3 2與爐床2 0同心而環繞於爐床2 0之上 部，極軸在直立方向。磁鐵殼3 1具有圓形上殼3 3和圓形 下殼3 4。上殼3 3具有略大於永久磁鐵3 2之容納空間。下 殼3 4固定於上殼3 3之底面。如此使水冷卻空間也形成於 磁鐵殼3 1之内。下殼3 4也具有一進水口 3 4 - i和一出水口 3 4 - 2 〇 在此實例之中，共用的水冷卻条統被用於爐床2 0和輔 K气汰尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2】OX297公釐） 491908 ΑΊ Β7 五、發明説明（5 ) 叻陽極3 0兩者，、因此，冷卻水從管路3 5被引介經由進水 口 3 4 - 1而至輔肋陽極3 0。然後被引入輔肋陽極之冷卻水 經由連接出水口 3 4 - 2和進水口 2 3 - 1之管路2 4流入爐床2 0 。然後在爐床2 0中之冷卻水經由連接至出水口 2 3 - 2之管 路2 5棑出，、 上方板片和下方板Η 2 2和2 3形成爐床2 0， 一如上殼和 下殼33與34形成磁鐵殼32，可以用具有高傳熱性之導電 材料製成，其如銅用之在爐床2 0之中。一電絶緣板3 6介 於下方板Η 2 3和下殼3 4間之接合處。在此實例中，爐床 2 0和輔肋陽極3 0間之絶緣是在爐床2 0之底側用絶緣板3 6 而達成。另一方面，電絶緣是以在預定孔隙内牆側上之 爐床2 0和輔助陽極3 0間設置一預定孔隙而逹成。在爐床 中之永久磁鐵被用於電漿束導引，但可以減免。當開關 S 1為接通而輔肋放電源1 9 Β接通，放電即開始。輔助放 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 次 其 ο 源 ε 霄 流 8 IJHIT 小 壓 電 高 為 床第 爐在 在 ， 而中 通況 接狀 被此 41在 置 〇 裝斷 制切 控持 流保 電42 之置 19側裝 源一制 電30控 極 電 肋 輔 在 個 流與 電極 之電 側間 一 中 極 陽 肋 輔 經 流 流 電 之 束 漿 8 ο 始 開 8 ipnr 放 間 a 8 1 筒 圓 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 源點 電之 流流 電電 大零 ，從 壓 即 電亦 低 ， /ί\ Α 大 9 LI 1 增 源漸 電逐 主點 過之 經定 C-穩 漿被 電漿 穩從 於流 SB HP 0¾ 有之 壓 低 為 置 裝 制 控 流 19電 流之 電側 主 3 〇 極 S1陽 關肋 開輔 斷在 切-， ，後 隨 〇 源 電 流 電 大 床 爐 在 斷 W 被 。時 業序 作程 鍍此 蒸成 子 ί兀 離在 行40 進質 以基 通中 I 接備 7 被設 _ 置鍍 裝蒸 制子 控離 流之 IMJ Hu Rn 之習 上此 側在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 491908 A7 B7 五、發明説明（6 ) ，從所示預定位置被用輸送帶裝置轉移至另一位置。然 後，另一基質被用輸送帶裝置轉移至預定之位置。當各 基質交換之際，離子蒸鍍設備繼續産生電漿束。這是為 了設備之穩定操作。更特殊者，在停歇之後需要比較長 時間才可使電漿束産生器産生穩定的電漿束。因此，在 各*質蓮行之際，電漿束連續被供至爐床以蒸發蒸發材 料，、當為例如氧化錫摻雜之氯化絪（I TO )之昇華材料時， 有更多的蒸發材料被蒸發。此指蒸發材料被浪費。此外 ，已離子化之金屬粒子被澱積於真空室的内表面和其他 部件。因此須予保持真空室而更為頻繁地除去真空室内 表而和其他部件上之澱積物。當所用電漿束産生器為高 效率者或為高功率電漿束産生器時尤其明顯。 參考第3圖，說明根據本發明較佳具體例之一種離子 蒸鍍設備。此具體例之一項待點在於在爐床52，輔肋陽 極5 3，和放電電流間之電連接。在此所説明者和在與第 1圖相關所述之爐床2 0，輔助陽極3 0 ,和對放電電流之 連接迴路不同。然而，本發明之操作方法可以等同應用 於第1圖所示之離子蒸鍍設備。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爐床5 2和輔助陽極5 3分別與水冷卻条統結合。壚床由 一上方板片5 2 - 1和一下方板Η 5 2 - 2形成。一凹陷段5 2 - 1 被形成於上方板片5 2之頂面以接納蒸發材料。一空間之 空間被形成於設有凸緣之下段。下方板片5 > - 2被固定於 上方板片5 2 - 1之凸緣。一水冷卻空間5 2 b被形成於上方及 下方板片52-1與52-2之間。下方板片52-2具有一入口 52 -8 -本纸張尺度適州山成( C、NS ) Λ4規格（210 X 297公釐） 491908 經濟部中央標準局負工消費合作社印繁 A7 B7五、發明説明（7 ) -2 a和一出口 5 2 - 2 b。人口和出口 5 2 - 2 a和5 2 - 2 b分別接至 管路5 4 a和5 4 b供冷卻水循璟之用。 輔肋陽極5 3具有空心圓形磁鐵殼5 3 - 1。此圓形磁鐵殼 53-1與爐床52同心而圍繞爐床52之上部。一圓形永久磁 鐵5 3 - 2和一線圈5 3 - 3形成於圓形磁鐵殼5 3 - 1之中。圓形 永久磁鐵5 3 - 2之極軸為在直立方向。線圏5 3 - 3與圓形永 久之磁鐵5 3 - 2配合而用以易於導引電漿束進入爐床5 2。 圓形磁鐵殼5 3 - 1具使有一圓形上殼5 3 - 1 1和圓形下殼5 3 - 1 2 。圓形永久磁鐵5 3 - 2和線圈5 3 - 3被容納而水冷卻孔隙 形成於上和下殼5 3 - Π與5 3 - 1 2間的空間之中。在此方式 中，水冷卻空間也形成於圓形磁鐵殼5 3 - 1之内。上殼5 3 -11具有一入口 53-lla和一出口 53-llb形成於其中。入 口和出口 5 3 - 1 1 a和5 3 - 1 1 b分別接至管路5 5 a和5 5 b以使冷 卻水循環。 上方和下方板Η 52-1與52-2形成的爐床52以及上與下 殼5 3 _ Π與53-12形成的圓形磁鐵殼53-1可用具有高熱傳 導性之導電材料製成，其如銅被用於爐床5 2。輔助陽極 5 3被支架5 6所支持。一電絶緣板5 7 - 1介於支架5 6和下殼 5 3 _ 1 2之間。一預定孔隙被形成於無絶緣板5 7 - 1存在之處 ，，一絶緣板57-2介於支架56與上方板片52-1之凸緣中間 r，爐床5 2與輔肋電極5 3之間被其間形成之預定孔隙所絶 緣。然而，絶緣可以用圓筒形成絶緣材料達< 成、。 管路Γ) 4 a , 5 4 b， 5 5 a ,和5 5 b是由金屬製成，並從真空 室5〗接出而與該室5 1絶緣。因此，管路5 4 a和5 4 b與爐床 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝

、1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 491908 A7 五、發明説明（8 ) 5 2是導電通路。管路5 5 a和5 5 b與輔助陽極5 3成導電通路 直 a 件 55元 路制 54管控 路 ，態 管而狀 C 方滴： 源 ΐι 之19 示源 所電 圖主 1 至 第連 至接 連直 接5a 路 電 聯 並 之 一 導或 另個件 。一 元 側過關 正經開 之而體 9A側導 I正半 之如 9A其 52肋 床輔 爐入 向進 趨束 束漿 漿電 電使 使指 指也 > 0 備52 設床 鍍爐 蒸經 子流 離流 之電 明之 發束 R本漿 附據電 電根使 高 ， 質流 基流 一 電 次之 在束 並漿 ， 電 後使 之間 成期 完此 上於 質 ， 基 i刖 在之 鍍膜 蒸薄 子鍍 離蒸 於子 ，離 3 5 5 ¢- 極開 陽上 之 質 基 於 鍵 蒸 子 χί 0 在 8 5 件 元 制 控 態 狀 通 〇 導 3 5 ， 極者 陽別 肋特 輔¥ 猙 成 完 上 質 基 於 是 8 5 件 元 制 控 態 狀 通 導 0 斷 切 持 保 被 際 被導 間在 期使 之以 前 ， 之床 膜爐 薄至 鍍使 蒸指 子被 離束 始漿 開電 質 ， 基態 一 形 次此 與以 後 0 之通 鍍接 蒸為 子轉 然向發 α 引蒸 發吸之 蒸被料 之束材 料漿發 材電蒸 發 ，， 蒸時果 昇通結 提接 。 ，被52 際58床 之件爐 斷元達 切制到 為控以 件態難 元狀而 制通53 控導極 態當陽 狀，肋 通而輔 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 元 制 控 態 狀 通 導 用 只 置 位 之 達 到 束 漿 電 述 C所 Ih上 抑如 被 比所指 - 3 -I 有 5 而 具極58 53陽件 極肋元 陽輔制 助被控 輔易態 : 較狀 下束通 如漿導 由電通 理以接 。所用 變，只 改面束 以表漿 予頂電 關的 ， 和大此 開較因 以53。 58床·引 件爐吸 極 C 陽上 肋線 輔之 向用 2 5 床 爐 供 於 件 元 制 控 態 狀 通 導 供 提 未 並 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS )八4圪格（210 X 297公釐） 491908 ΑΊ Β7 五、發明説明（9 之被 發可 蒸件 之元 料制 材控 發態 蒸狀 對通 其導 但， ，0 52影 床有 壚如 向。 指效 被無 束至 漿甚 ®， 份小 部果 效 料材 材發 發蒸 蒸 ， 為為 因果 ，結 發其 蒸 〇 的限 。 費嚴 用浪到 使之受 52料際 床材之 爐發換 供蒸變 以 ，質 中明基 路發各 電本在 於據發 供根蒸 提 之 少 ， 減之 被言 料換 材 0 發間 蒸時 之之 上物 件積 元澱 他除 其消。 和室少 面空較 表真持 内持雒 室維持 空少保 真減需 於也所 積而室 0 因空 料，真 (請先閱讀背面之注意事' •Ί ，項再填· 辦衣----- :寫本頁) • —Γ Τ -一口 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ 297公釐） 491908 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（卜） 主要元件對照表 11 真 空 室 11a 入 □ lib 出 □ 11c 開 □ 12 電 漿 束 產 生 器 13 操 控 線 圈 14，15 中 間 電 極 14-1 永 久 磁 鐵 15-1 線 cscgt 圈 16 絕 緣 管 17 圓 板 18a 圓 筒 18b 管 路 19A 主 電 源 19B 輔 助 放 電 電 源 20,52 爐 床 21 永 久 磁 鐵 22 上 方 板 片 23 下 方 板 片 24，25 管 路 30,53 輔 助 陽 極 32 永 久 磁 電 33 上 殼 -12- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 491908 A7 B7 五、發明説明（丨4) 34 下殻 36 絕緣板 40 基質 51 真空室 56 支架 58 控制元件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) >裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印？衣 491908 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第86118889號「可防止蒸發材料浪費的離子蒸鍍設備與方 法」專利案 • (91年3月18日修正） 六申請專利範圍： 1. 一種離子蒸鍍設備，包含一具有電漿束產生器的真空 室，一個作爲陽極並被置於該真空室中之爐床，和一 個設於該爐床週圍之輔助陽極，由1亥電漿束產生器產 生電漿束，被導入該爐床以蒸發和離子化被置於該爐 床上之蒸發材料，已離子化及蒸發之粒子被澱積在安 置於與該爐床相對之基質表面上，而於基質上形成蒸 發材料之薄膜，此離子蒸鍍設備之特徵包括：一放電 電源用於在該電漿束產生器中引起放電，此離子蒸鍍 設備更包括： 一機構使電漿束趨向該爐床，當薄膜在基質上形成 之際，使電漿束之電流流經該爐床，並指使電漿束趨 向該輔助陽極，當在基質上完成薄膜之形成之後，並 在於次一基質上開始形成薄膜之前之期間內，使電漿 束之電流流經輔助陽極，該輔助陽極具有一圓形磁鐵 和一圓形磁鐵殼，圓形磁鐵與該爐床之中央軸同心， 並設置於圍繞該爐床之上部， 圓形磁鐵殼和該爐床互相爲電絕緣， 圓形磁鐵殻經由導通狀態控制機構而與該放電電源 連接，以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） w· H ϋ IL- ϋ n n n l n ϋ n n I — ϋ n ·ϋ 一 · ϋ n ϋ ϋ ϋ n n I · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 491908 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 當在基質上薄膜之形成已完成之後而次一基質上_ 始形成薄膜之前之期間，導通狀態控制機構保持只在 接通狀態，此爐床具有一凹陷以容納上部之蒸發材料 2. —種操作離子蒸鍍設備之方法，該設備包含一具有電 漿束產生器的真空室，一個作爲陽極並被置於該真空 室中之爐床，和一個設於該爐床週圍之輔助陽極， 該輔肋陽極具有一圓形磁鐵和一圓形磁鐡殼， 磁鐡與該爐床之中央軸同心，並設置於圍繞該爐 上部 (丨-i-------_裝 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圓形磁鐡殼和該爐床互相爲電絕緣， 圓形磁鐡殼經由導通狀熊控制機構而與該放電雷^ 連接，以及 當在基質上薄膜之形成R完成之後而次一基質上開 始形成薄膜之前之期間，導通狀態控制機構保持只存 接通狀態， 此爐床具有一凹陷以容納上部之蒸發材料，由該電 漿束產生器產生電漿束，被導入該爐床以蒸發並離子 化被置於該爐床上之蒸發材料，已離子化及蒸發之粒 子被澱積在安置於與該爐床相對之基質表面上，而於 基質上形成蒸發材料之薄膜，此方法之特徵包括： 指使電漿束趨向該爐床，當薄膜在基質上形成之際 ，使電漿束之電流流經該爐床， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n im IB ϋ · An ϋ ft— l I I I I I t _ 491908 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 指使電漿束趨向該輔助陽極，當在基質上完成薄膜 之形成之後，並在次一基質上開始形成薄膜之前之期 極 陽 助 輔 經 流 流 電 之 束 漿 電 使 內 間 i l·—一— —— 1 I I I —Aw · 1 1-----^ , I----I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 釐 公 97 2 X 110 (2 格 規 4 ί (C 準 ®不 國 國 中 用 適 度 尺I嫌