TWI558275B - 電漿產生裝置、蒸氣沈積裝置及電漿產生方法 - Google Patents

Description

電漿產生裝置、蒸氣沈積裝置及電漿產生方法 技術領域

本發明是有關於一種電漿產生裝置、蒸氣沈積裝置及電漿產生方法。

背景技術

於進行蒸氣沈積時，已知的是以下電漿輔助法，即：藉由於處理室內產生電漿，促進蒸氣沈積材料之化學反應者。於電漿輔助法中，電漿通常是藉由電漿槍來形成，且前述電漿槍是一面噴射電漿化之放電氣體，一面放射使放電氣體電離之電子。

一般而言，電漿槍具備形成導引所放出之電子之磁通之收斂線圈。自電漿槍放出之電子是繞著收斂線圈所形成之磁場而移動，因此，藉由具備收斂線圈，連距離電漿槍很遠之位置亦可產生電漿。

然而，即便使用收斂線圈，可藉由電漿槍形成之電漿之範圍亦受限。故，若欲形成蒸氣沈積覆膜之被蒸氣沈積體變大，舉例言之，如專利文獻1所揭示，必須將2把電漿槍對向配置而於廣範圍形成電漿。

圖3是顯示將電漿槍22對向配置於處理室21之兩側之蒸氣沈積裝置。該電漿槍22是壓力梯度型電漿槍，並具有：射出電子之陰極23、形成電壓梯度之第1電極24及第2電極25、回收電子之反饋電極26、及形成導引電子之磁通之收斂線圈27；又，貫通該等之中心而噴射放電氣體。

於該蒸氣沈積裝置中，藉由相互對向之電漿槍22之收斂線圈27所形成之磁通是彼此相斥。自電漿槍22放出之電子是繞著收斂線圈27所形成之磁通而前進，因此，如以虛線圖示，沿著相互排斥之磁通折返而回流至反饋電極26。故，於相互對向之電漿槍22之中間位置，電子並無法充分地供給，且電漿會變得稀薄，並形成如圖示之不均一之放電領域P。

故，於蒸氣沈積成大型面板時，會有電漿密度低之中央部之化學反應不足，且蒸氣沈積覆膜之密接性降低等無法取得覆膜之均一性之問題。

先行技術文獻 專利文獻

[專利文獻1]日本專利公開公報特開平7-254315號公報

發明概要

有鑑於前述問題，本發明之課題是提供一種可於廣範圍產生均一之電漿之電漿產生裝置及電漿產生方法， 以及可形成均一之蒸氣沈積覆膜之蒸氣沈積裝置。

為了解決前述課題，依據本發明之電漿產生裝置是作成將2把電漿槍對向配置，且前述2把電漿槍分別具備放射電子之陰極及形成導引所放射之電子之磁通之收斂線圈，並噴射電離之放電氣體，又，前述2把電漿槍是相對於前述陰極之前述收斂線圈之極性彼此為相反方向。

若藉由該構造，則對向之電漿槍之收斂線圈所形成之磁通會構成一體，並形成如貫通兩者之電漿槍之磁通。藉此，自電漿槍放射之電子之直進性會提高，並可使中央部之電漿密度不會降低。又，於使用在蒸氣沈積時，可於廣範圍將蒸氣沈積之化學反應均一化。

又，於本發明之電漿產生裝置中，前述電漿槍可為於前述陰極與前述收斂線圈間具備第1電極及第2電極之壓力梯度型電漿槍，且前述第2電極於內部配設有極內磁石，該極內磁石是形成與前述收斂線圈所形成之磁通相同方向之磁通。

若藉由該構造，則極內磁石所形成之磁通與收斂線圈所形成之磁通是一體化，因此，可於電漿槍之內部使磁通捕捉電子而構成安定之放電。

又，於本發明之電漿產生裝置中，前述2把電漿槍可藉由彼此絕緣之驅動電路來驅動。

若藉由該構造，則可個別地調整電漿槍之放電量，因此，可防止起因於空間之非對稱性等，使一者之電 漿槍之放電量增加，且電漿變得不均衡。

又，於本發明之電漿產生裝置中，前述收斂線圈可個別地調節位置及角度中之至少任一者。

若藉由該構造，則可藉由調整收斂線圈之位置及角度，矯正起因於空間之非對稱性等的電漿流之不均衡，並可產生均一之電漿。

又，於本發明之電漿產生裝置中，前述電漿槍可具備回收前述陰極所放射之電子之反饋電極，且前述反饋電極是與對向之前述電漿槍之電路連接。

若藉由該構造，則可將一者之電漿槍所放射之電子於另一者之電漿槍中回收，因此，電子之直進性會提高，且可使電漿密度均一化。

又，依據本發明之蒸氣沈積裝置是作成具有前述電漿產生裝置中之任一者。

如前述，若藉由本發明，則可於廣範圍產生均一之電漿。故，於蒸氣沈積時，可使蒸氣沈積材料產生均一之化學反應，且即使於大型之被蒸氣沈積體，亦可形成均一之蒸氣沈積覆膜。

1，1a‧‧‧蒸氣沈積裝置

2，21‧‧‧處理室

3，3a，22‧‧‧電漿槍

4‧‧‧玻璃基板(被蒸氣沈積體)

5‧‧‧坩堝

5a‧‧‧加熱器

6，23‧‧‧陰極

7，24‧‧‧第1電極

8，25‧‧‧第2電極

9，26‧‧‧反饋電極

10，27‧‧‧收斂線圈

11‧‧‧第1極內磁石

12‧‧‧第2極內磁石

13，13a‧‧‧驅動電路

14‧‧‧調整閥

15‧‧‧薄片化磁石

P‧‧‧電漿領域

圖1是本發明之第1實施形態之蒸氣沈積裝置之概略構造圖。

圖2是本發明之第2實施形態之蒸氣沈積裝置之概略構造圖。

圖3是習知蒸氣沈積裝置之概略構造圖。

用以實施發明之形態

自此，一面參照圖式，一面說明本發明之實施形態。圖1是顯示屬於本發明之第1實施形態的蒸氣沈積裝置1之構造。蒸氣沈積裝置1具有：處理室2，可將內部真空排氣；及，一對壓力梯度型電漿槍3，配設成自業已設置於處理室2之兩側之側壁之開口眺望處理室2之內部。

處理室2可於內部空間之上部，保持屬於欲將金屬蒸氣沈積於表面之被蒸氣沈積體的玻璃基板4，且於底部配設用以溶解蒸氣沈積材料之坩堝5。坩堝5具備用以加熱蒸氣沈積材料之加熱器5a。除了直流或交流之電阻加熱方式外，加熱器5a可採用使用電子束之方式者。

電漿槍3具有：陰極6，放出電子；第1電極7及第2電極8，沿著電子之軌道形成電位梯度；反饋電極9，回收陰極6所放出之電子；及收斂線圈10，形成導引陰極6所放出之電子之磁通。第1電極7是於內部收納有由永久磁石所構成的第1極內磁石11之中空環狀之電極。第2電極是於內部收納有由空芯線圈所構成的第2極內磁石12之中空環狀之電極。為了確保氣密性，電漿槍3之構成要素間及電漿槍3與處理室2是藉由金屬製或玻璃製之管等來連接。

又，2把電漿槍3具有用以於陰極6、第1電極7、第2電極8及反饋電極9施加放電電壓之驅動電路13。2個驅動電路13是彼此電絕緣，且可個別地調整。再者，電漿槍3 是貫通陰極6、第1電極7、第2電極8、反饋電極9及收斂線圈10之中心而噴射例如像是氬般電離而電漿化之放電氣體，並分別具有用以個別地調節噴射之放電氣體之流量之調節閥14。

直流電壓是自未圖示之電源施加於收斂線圈10及第2極內磁石12，且兩者之極性構成相同方向。收斂線圈10及第2極內磁石12是捲繞成使電流環繞電漿槍3之中心軸旋繞，並形成如貫通線圈之內部之磁通。依此，圖示之極性僅表示磁極之方向，並非指磁通自圖示之極延伸。

在此，左右之電漿槍3必須注意相對於各自之陰極6，收斂線圈10及極內磁石12之極性會構成相反方向。即，所有收斂線圈10及極內磁石12是絕對極性一致。具體而言，於圖中，所有左側會構成S極，右側會構成N極。故，兩側之收斂線圈10及極內磁石12所形成之磁通是一體化，並形成如沿著左右之電漿槍3之中心軸呈直線貫通左右之電漿槍3之磁通。

自陰極6放射之電子是繞著於左右之電漿槍3間直進之磁通而行進。依此，如以虛線圖示，自兩側之電漿槍3放出之電子是於處理室2之中央部藉由庫侖力彼此相斥，藉此，脫離磁通而回流至各自之反饋電極9。由於2把電漿槍3之驅動電路13彼此絕緣，因此，與自相同之電漿槍3之陰極6放出之電子等數量之電子會回流至各反饋電極9。藉此，不會有大量之電子回流至一者之反饋電極9之情形，且於處理室2內之電子流不會產生不均衡。

藉由將處理室2之內部作成真空狀態，且一面自電漿槍3供給放電氣體，一面放出電子，可使放電氣體電離而產生電漿，或形成電漿領域P。於本實施形態中，藉由利用磁通將電子導引至處理室2之中央部，連處理室2之中央部之放電氣體亦可電漿化，且可使產生之電漿之密度均一化。又，由於左右之電漿槍3所放出之電子流是構成對稱，因此，形成於處理室2內之電漿領域P亦會構成左右對稱。

於蒸氣沈積裝置1中進行蒸氣沈積時，於業已於處理室2內形成電漿領域P之狀態下，藉由加熱器5a將坩堝5之蒸氣沈積材料溶解，並於處理室2內導入用以與蒸氣沈積材料引起化學反應之反應氣體。藉此，蒸氣沈積材料是一面進行與反應氣體之化學反應，一面到達玻璃基板4，並於玻璃基板4之表面形成覆膜。於電漿領域P之內部中，藉由電漿促進該蒸氣沈積材料與反應氣體之化學反應。於蒸氣沈積裝置1中，如前述，由於形成均一密度之電漿領域P，因此，可形成均一且高品質之蒸氣沈積覆膜。又，反應氣體亦可為TEOS等之電漿CVD氣體。除了玻璃基板外，基板亦可為金屬或塑膠。又，基板之形狀可為板材，亦可為自輥對輥機構供出之環箍材。

又，於實際之蒸氣沈積裝置1中，因處理室2之形狀或真空排氣所造成的非對稱性、電漿槍3之結構之誤差、外部之磁場或電場之影響等，左右之電漿槍3之作用亦可能變得不均衡。故，於本實施形態中，藉由作成可藉由調整閥14，個別地調節各自之電漿槍3之放電氣體流量，可使左 右之電漿槍3之電漿形成能力均衡。

各自之電漿槍3所形成之電漿之能量是依存於各電漿槍3之放電電力，即，放電電壓與放電電流之積。故，於蒸氣沈積裝置1中，由於將左右之電漿形成為對稱，因此，宜使各驅動電路之輸出電力相等。表1是顯示蒸氣沈積裝置1中的電漿放電之對稱化之實驗例。

表是顯示使左右之電漿槍3(電漿槍1、電漿槍2)之放電氣體之流量相等，並藉由放電電壓之調整，使放電電力相等之情形，以及使左右之電漿槍3之放電電壓相等，並藉由利用調整閥14之放電氣體之流量之調整，使放電電力相等之情形。

藉由放電電壓使放電電力均衡時，因放電電壓之差異，所放出之電子之運動能會不同，同時放電電流值，即，放出之電子數會變得不均衡，且放電氣體之電離狀態亦會不同。另一方面，藉由放電氣體之流量使放電電力均衡時，雖然放電氣體量不同，然而，電漿槍3之放電電壓及放電電流，即，所放出之電子量及運動能相同，因此，左 右之電漿(業已電離之放電氣體)之狀態不會看到不同。

依此，於蒸氣沈積裝置1中，若將左右之電漿槍3之放電電壓設定成相等，並藉由調整放電氣體之流量，使放電電流相等，則可使左右之電漿槍3之電漿形成能力均衡。除此之外，於蒸氣沈積裝置1中，宜構成為可個別地調節收斂線圈10之位置或角度，並使左右之電漿槍3之作用平衡。

其次，圖2是顯示本發明之第2實施形態之蒸氣沈積裝置1a。於本實施形態中，與第1實施形態相同之構成要素會附上相同之符號而省略重複之說明。

本實施形態之電漿槍3a是於收斂線圈10之前方，即，處理室2側具有上下一對之薄片化磁石15。薄片化磁石15是配置成與收斂線圈10之出口側之極相同之磁極相互對向之磁石，並形成排斥收斂線圈10所形成之磁通之磁場，且於上下壓縮收斂線圈10所產生之磁通。藉此，形成於處理室內之磁通會朝水平方向擴大分布，且可配合其而於上下壓縮電漿之形成範圍，並朝水平擴展。

又，於本實施形態之蒸氣沈積裝置1a中，反饋電極9是與對向之電漿槍3之驅動電路13a連接。即，於本實施形態中，各自之反饋電極9是構成僅自對向之電漿槍3之驅動電路13之電源供電。故，如以虛線圖示，自一者之電漿槍3放出之電子不會於處理室2之中央折返，並回流至另一者之電漿槍3之反饋電極9。藉此，可使產生之電漿之密度更加均一化。

1‧‧‧蒸氣沈積裝置

2‧‧‧處理室

3‧‧‧電漿槍

4‧‧‧玻璃基板(被蒸氣沈積體)

5‧‧‧坩堝

5a‧‧‧加熱器

6‧‧‧陰極

7‧‧‧第1電極

8‧‧‧第2電極

9‧‧‧反饋電極

10‧‧‧收斂線圈

11‧‧‧第1極內磁石

12‧‧‧第2極內磁石

13‧‧‧驅動電路

14‧‧‧調整閥

P‧‧‧電漿領域

Claims (7)

1. 一種電漿產生裝置，其特徵在於將2把電漿槍對向配置，且前述2把電漿槍分別具備放射電子之陰極及形成導引所放射之電子之磁通之收斂線圈，並噴射電離之放電氣體，前述2把電漿槍是相對於前述陰極之前述收斂線圈之極性彼此為相反方向。
2. 如申請專利範圍第1項之電漿產生裝置，其中前述電漿槍是於前述陰極與前述收斂線圈間具備第1電極及第2電極之壓力梯度型電漿槍，前述第2電極於內部配設有極內磁石，該極內磁石是形成與前述收斂線圈所形成之磁通相同方向之磁通。
3. 如申請專利範圍第1項之電漿產生裝置，其中前述2把電漿槍是藉由彼此絕緣之驅動電路來驅動。
4. 如申請專利範圍第1項之電漿產生裝置，其中前述收斂線圈可個別地調節位置及角度中之至少任一者。
5. 如申請專利範圍第1項之電漿產生裝置，其中前述電漿槍具備回收前述陰極所放射之電子之反饋電極，且前述反饋電極是與對向之前述電漿槍之電路連接。
6. 一種蒸氣沈積裝置，其特徵在於具有如申請專利範圍第1至5項中任一項之電漿產生裝置。
7. 一種電漿產生方法，其特徵在於將2把電漿槍對向配置，且前述2把電漿槍分別具備放射電子之陰極及形成導引 所放射之電子之磁通之收斂線圈，並噴射電離之放電氣體，將前述2把電漿槍相對於前述陰極之前述收斂線圈之極性作成彼此呈相反方向，使前述2把電漿槍之放電電壓相等，且調整前述2把電漿槍中至少任一者之前述放電氣體之噴射量，使前述2把電漿槍之放電電流相等。