[发明专利]沉积设备及衬底制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用等离子体枪的沉积设备和衬底制造方法。

背景技术

近年来，出现了对使用用于显示器的大衬底大量生产诸如液晶显示器(以下，偶尔简化为“LCD”)和等离子体显示器(以下，偶尔简化为“PDP”)之类的显示器装置的强烈需求。

尤其为了增加显示器装置的生产量和获得高分辨率的面板，使用等离子体枪的离子镀方法在形成例如由MgO(氧化镁)制成的薄膜作为PDP结构中的前板电极保护层方面吸引了大量的注意(参见日本专利特开No.11-269636)。

以下将参照图10解释用在该离子镀方法中的传统的等离子体沉积设备。

参照图10，UR式等离子体枪9包括空心阴极1、两个中间电极(第一中间电极2和第二中间电极3)和用作阳极的反射电子返回电极4，所述两个中间电极例如用于产生给定的电势梯度和压力梯度。该等离子体枪9被引入Ar气以产生高密度的柱形等离子体。此时，反射电子返回电极4以比空心阴极1的电势更高的电势接地。虽然在图10中所示的示例中使用两个中间电极，但是也可以使用一个或三个或更多个中间电极。

由等离子体枪9形成的柱形等离子体束(未示出)可以被会聚线圈6吸入到用作沉积室且包括排气系统的真空室13中，并且柱形等离子体继而可以通过相同磁极相互面对的永磁体(未示出)而变形成片状。应当注意到，真空沉积设备的除真空室13之外的上述构成部件构成等离子体产生装置。

变形成片状的等离子体束7沿着位于真空室13内的蒸发材料盘23下方的吸引磁体21的磁力线而导引到沉积材料22的表面上。

在中心部分处具有通孔4a(等离子体束7穿过该通孔4a)的反射电子返回电极4插入短管部分12中，所述短管部分12是真空室13向等离子体枪9部分地突出的部分。短管部分12位于等离子体枪9的出口处，即，与等离子体束7同轴。此外，反射电子返回电极4中通过等离子体束7的通孔4a由作为可消耗部件的绝缘管5围绕，以使反射电子返回电极4绝缘，从而防止等离子体束7直接进入反射电子返回电极4。

就是说，从等离子体枪9的空心阴极1进入真空室13的等离子体束7穿过反射电子返回电极4中的通孔4a，并且绝缘管5围绕等离子体束7。

而且，由等离子体枪9发射的等离子体束7在由磁场导引时照射沉积材料22的表面。由沉积材料22发射的二次电子撞击用作阳极的反射电子返回电极4，并且在被导引时返回到电源，以便使二次电子流回到同一磁场。

此时，覆盖真空沉积设备10内部的保护板11和其它构件全部都具有浮动电位，以便使电子可靠地返回到反射电子返回电极4。前述的布置解决了上述的问题，并且因此可以在衬底20的表面上持续进行沉积，同时防止在材料表面上仅产生单极电荷。

从沉积材料22的表面蒸发的粒子具有被电离的高度可能性。这些粒子中的某些在被导引到形成在真空沉积设备10中的磁场时像电子一样撞击反射电子返回电极4。因此，在反射电子返回电极4的表面上形成有包含沉积材料的绝缘膜。然而，例如，存在于真空沉积设备10中的Ar离子溅射绝缘膜，从而确保在反射电子返回电极4的表面上的返回路线。

而且，为了延长等离子体枪9的耐用时间，公开了一种涉及压力梯度式等离子体枪的发明(参见日本专利特开No.2001-143895)。在这种等离子体枪中，由具有抗溅射性的材料制成的构件可交换地附装至第一中间电极的前部和第二中间电极的前部。

为了增加PDP的生产量，需要较高的沉积率(每单位时间的大的沉积厚度)。不幸地是，上述的传统等离子体沉积设备引起如下问题：等离子体枪的放电阻抗随着时间减小，并且沉积率继而降低。在该情况下，为了防止沉积速率降低，必须随着时间增加输入等离子体枪的功率。然而，任何满足该要求的尝试都导致如下恶性循环，即：在等离子体枪中等离子体穿过的部分中构件的消耗率或侵蚀率加速，并且放电阻抗随着这些构件的消耗率增加而减小。

对于该问题，本发明的发明人认为等离子体枪的放电阻抗由于以下事实而随着时间减小：电极在等离子体穿过的中心部分处的内径由于等离子体枪中的等离子体穿过的部分中的构件的可消耗部件的消耗而加宽。此处可消耗部件指例如设置在第一中间电极、第二中间电极和返回电极的等离子体穿过的中心部分处的绝缘管。尽管这样，即使当电极在等离子体枪的中心部分处的构件具有抗溅射性时，也难以抑制放电阻抗随着时间的减小，如日本专利特开No.2001-143895所述。

发明内容