專利名稱：薄膜形成基板及其薄膜形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜形成基板及其薄膜形成裝置，該薄膜形成基板將由氧等離子體進(jìn)行氧化、在基板面堆積的ZnO薄膜膝于 氫等離子體中，對(duì)導(dǎo)電性薄膜進(jìn)行改性。
背景技術(shù)：
ZnO(氧化鋅)薄膜的形成裝置有各種各樣，圖6表示其中一個(gè)例子。圖6為RF成膜裝置的簡化圖。如困所示，該RF成膜裝置結(jié)構(gòu)如下以13.56MHz左右的高 頻電源RF對(duì)設(shè)置于腔室11內(nèi)的環(huán)形天線12供電，由此，從該環(huán) 形天線12產(chǎn)生氧等離子體13。又，該RF成膜裝置具有蒸發(fā)源(蒸發(fā)機(jī)構(gòu))14，該蒸發(fā)源14 在腔室11內(nèi)的下方部使作為成膜材料的鋅(Zn)材料蒸發(fā)。該蒸發(fā)源14將Zn材料內(nèi)裝于導(dǎo)電性容器中，通過在導(dǎo)電性 容器中流過電流，使該容器進(jìn)行電阻加熱，使內(nèi)部的Zn材料蒸發(fā)。進(jìn)一步，在腔室11內(nèi)設(shè)置支持柱15,根據(jù)設(shè)置于該支持柱 15的前端部的保持部件16，將玻璃基板17水平保持在氧等離子 體13的上方。另外，該玻璃基板17通過腔室11的上方部具有的基板加熱 裝置18均一地被加熱。又，該RF成膜裝置在腔室11內(nèi)根據(jù)真空泵19被減壓的同時(shí)，從氧氣瓶20向腔室11內(nèi)供給氧氣。上述Rf成膜裝置纟艮據(jù)蒸發(fā)源14的電阻加熱而蒸發(fā)后的Zn 材料由氧等離子體13氧化，作為ZnO化合物堆積在玻璃基板l7上，在玻璃基板面上形成透明的薄膜。這樣形成的透明薄膜被有效的利用于表面波元件、壓電薄膜、帶通濾波器等。一方面，上述那樣形成的ZnO薄膜，其光的透射率高達(dá)81% 左右，為電絕緣物(例如，電阻率為1 x l013Q/cm2、膜厚200pm)。因此，作為電絕緣物的透明薄膜雖然有效，但是作為透明薄 膜的導(dǎo)電性材料卻不能使用(例如，液晶顯示裝置等的透明電極等)。由此，在以前采用在ZnO薄膜中含有Al(鋁)和Ga(鎵)、以使 該ZnO薄膜的電阻率減小的方法。但是，因?yàn)槭蛊浜蠥l、 Ga 的處理裝置復(fù)雜，而且裝置控制的參數(shù)變多，因此形成高價(jià)的薄 膜，在實(shí)用上并不足夠。因此，本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況，其目的在于提供一種電阻 J、的ZnO薄膜的形成基板和能夠簡單形成該薄膜的薄膜形成裝 置。發(fā)明內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明中，作為第一發(fā)明提案了一種 薄膜形成基板，其特征在于其結(jié)構(gòu)如下將在基板上堆積了 ZnO 化合物的透明薄膜形成基板曝于氬等離子體中，使透明薄膜的電 阻率減小，使導(dǎo)電性薄膜改性。作為第二發(fā)明提案了一種薄膜形成基板，其特征在于，在上述第一發(fā)明的薄膜形成裝置中，將上述透明薄膜形成基板曝于微波氫等離子體中，使導(dǎo)電性薄膜改性。作為第三發(fā)明提案了一種薄膜形成基板，其特征在于其結(jié)構(gòu) 如下在上述第一發(fā)明的薄膜形成基板中，將Zn材料曝于微波氧 等離子體中，作為ZnO化合物在基板上堆積，形成上述透明薄膜 形成基板，將該透明薄膜形成基板曝于微波氫等離子體中，形成 導(dǎo)電性薄膜的改性。作為第四發(fā)明提案了一種薄膜形成裝置，其特征在于，將在 基板上堆積了 ZnO化合物的透明薄膜形成基板啄于氫等離子體 中，使透明薄膜的電阻率減小，改性為導(dǎo)電性薄膜。作為第五發(fā)明提案了一種薄膜形成裝置，其特征在于，在上 述第四發(fā)明的薄膜形成裝置中，上述透明薄膜形成基板結(jié)構(gòu)如下 作為成膜材料使Zn材料蒸發(fā)，將蒸發(fā)后的Zn材料曝于微波氧等 離子體中，作為ZnO化合物在基板上堆積。作為第六發(fā)明提案了一種薄膜形成裝置，其特征在于，該薄 膜形成裝置具有氧等離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)，該氧等離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)在 減壓室內(nèi)供給微波電力和氧氣，以使發(fā)生微波氧等離子體；氫等 離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)，該氫等離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)在上述減壓室內(nèi)供給微 波電力和氬氣，以使發(fā)生微波氬等離子體；蒸發(fā)機(jī)構(gòu)，該蒸發(fā)機(jī) 構(gòu)設(shè)置于上述減壓室內(nèi)，對(duì)作為成膜材料的Zn材料進(jìn)行蒸發(fā)；基 板，該基板設(shè)置于上述減壓室內(nèi)，根據(jù)上述微波氧等離子體進(jìn)行 加熱，該薄膜形成裝置特征在于，發(fā)生氧等離子體、蒸發(fā)，根據(jù) 微波氧等離子體氧化后的Zn材料而形成的ZnO化合物在上述基 板上堆積、成膜，改變氧等離子體而發(fā)生微波氫等離子體，將在 上述基板成膜后的ZnO薄膜曝于氫等離子體中，減小電阻率、使 導(dǎo)電性薄膜改性。作為第七發(fā)明提案了一種薄膜形成裝置，其特征在于，在上述第六發(fā)明的薄膜形成裝置中，上述等離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)將供給微 波電力的微波窗設(shè)在減壓室內(nèi)的底部側(cè)，將上述蒸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)在與 該微波窗相同高度的減壓室內(nèi)的底部側(cè)、或者比微波窗高的位置 的減壓室的內(nèi)側(cè)位置。如上記載，第一發(fā)明的薄膜形成基板，將堆積了ZnO化合物 的透明薄膜基板曝于氫等離子體中，使透明薄膜的電阻減小。即，根據(jù)氫等離子體的表面改性效果，能夠?qū)nO薄膜給予 導(dǎo)電性，能夠得到具有導(dǎo)電性的透明薄膜基板。因此，根據(jù)本發(fā)明得到的透明薄膜基板，作為在液晶顯示裝 置等中的電極、電路是有效的部件。另外，如透明電極等那樣作為透明部件而使用的場(chǎng)合，將ZnO 化合物堆積的基板也做成透明板。又，本發(fā)明的薄膜形成基板的形成，如第二發(fā)明那樣，能夠 使用微波氫等離子體、或如第三發(fā)明那樣，能夠使用微波氧等離 子體和微波氬等離子體。一直以來，作為這樣的電極，ITO電極被廣泛的使用，但該 ITO電極除了所謂含有具有毒性的銦的問題以外，還因?yàn)殂煹馁Y 源缺乏等形成了高價(jià)的電極，但是如果根據(jù)上述透明薄膜基板， 則能夠充分地解決此類問題。之外，根據(jù)本發(fā)明而得到的透明薄膜基板，不但可以用于帶 防止汽車起霧功能的窗玻璃、高速公路的ETC電波屏蔽板、帶防 盜功能的窗戶玻璃等，而且還可以使用于平板顯示裝置的電極和 電路、汽車天線、太陽能電池、LED等。第四發(fā)明提案了上述薄膜形成基板的薄膜形成裝置。該薄膜 形成裝置如第五發(fā)明那樣能構(gòu)成如下，將Zn材料蒸發(fā)，根據(jù)將該 Zn材料曝于微波氧等離子體，生成ZnO化合物，在基板上堆積?？墒?，作為堆積ZnO化合物的方法，不根據(jù)第五發(fā)明的薄膜 形成裝置，采用在以前實(shí)例中說明的FR成膜裝置進(jìn)行成膜，作成 透明薄膜基4反也是可以的。另外，作為堆積ZnO化合物的基板，可以采用玻璃、合成樹 脂等。第六發(fā)明的薄膜形成裝置具有將ZnO化合物在基板上堆積的 工序和將堆積成膜的ZnO薄膜變成導(dǎo)電性的工序的結(jié)構(gòu)。即，該薄膜形成裝置首先供給微波電力和氧氣，在減壓室內(nèi) 發(fā)生微波氧等離子體。而且，使作為成膜材料的Zn材料蒸發(fā)，將Zn材料曝于氧等 離子體中，生成ZnO化合物，使其堆積于基板上。接著，停止氧氣的供給，供給氫氣，使在減壓室內(nèi)發(fā)生微波 氫等離子體。據(jù)此，根據(jù)氫等離子體的表面改性效果，ZnO薄膜從絕緣性 變成導(dǎo)電性，能夠得到導(dǎo)電性的透明薄膜基板。第七發(fā)明的薄膜形成裝置通過將蒸發(fā)機(jī)構(gòu)配置在相對(duì)微波窗 相同的高度或更高的位置，蒸發(fā)后的Zn材料和ZnO化合物不面 向凝:波窗側(cè)。即，形成了下述結(jié)構(gòu)，防止蒸發(fā)后的Zn材料和ZnO化合物 附著在微波窗(石英玻璃等)上。


圖1為作為第1實(shí)施形態(tài)而表示的薄膜形成裝置的簡化圖。 圖2為表示根據(jù)上述薄膜形成裝置照射后的氬等離子體的照 射時(shí)間與ZnO薄膜的電阻變化的特性圖。圖3為表示上迷ZnO薄膜的結(jié)晶性的特性圖。圖4為表示將多個(gè)玻璃基板連續(xù)的形成薄膜的結(jié)構(gòu)的第2實(shí)施形態(tài)的薄膜形成裝置的簡化圖。圖5為作為第3實(shí)施形態(tài)而表示的薄膜形成裝置的簡化圖。 圖6為作為以前實(shí)例而表示的薄膜形成裝置的簡化圖。
具體實(shí)施方式
下面，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)，根據(jù)附圖進(jìn)行說明。圖1為作為本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)而表示的薄膜形成裝置的簡化圖。該薄膜形成裝置在腔室21的一側(cè)部設(shè)置微波窗22,從該微波 窗22向腔室21內(nèi)供給微波電力P。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，形成如下結(jié)構(gòu)，形成由石英玻璃形 成的微波窗22,從微波振蕩源振蕩的微波電力通過波導(dǎo)管送到微 波窗，將該微波電力從該微波窗22照射到腔室21內(nèi)。又，該實(shí)施形態(tài)中，根據(jù)真空泵23對(duì)腔室21內(nèi)進(jìn)行減壓的 同時(shí)，從氧氣瓶24向腔室21內(nèi)供給氧氣，使腔室21內(nèi)發(fā)生氧等 離子體25,進(jìn)而還具有氫氣瓶26,其代替氧氣而將氫氣供給到腔 室21內(nèi)，以產(chǎn)生微波氫等離子體。而且，等離子體是作為微波表面波等離子體而發(fā)生。其它分別表示如下圖示參照符號(hào)27是與以前實(shí)例相同的蒸 發(fā)源(蒸發(fā)機(jī)構(gòu))，其使Zn材料蒸發(fā)；符號(hào)28、 29是設(shè)置于氣體供 給通路的閥體；符號(hào)30是玻璃基板；符號(hào)31、 32是玻璃基板30 的支持柱和保持部件。上述的薄膜形成裝置在將微波電力P照射到腔室21內(nèi)的同 時(shí)，首先，在來自于氫氣瓶26的氫氣的供給處于停止的狀態(tài)，供 給來自于氧氣瓶24的氧氣，使腔室21內(nèi)產(chǎn)生微波氧等離子體25。由此，由蒸發(fā)源27蒸發(fā)的Zn材料被氧等離子體25氧化，作 為氧化物的ZnO化合物堆積在玻璃基板30上，在該玻璃基板30 上形成透明薄膜。接著，停止從氧氣瓶24的氧氣的供給，從氬氣瓶26供給氫 氣，使腔室21內(nèi)產(chǎn)生微波氫等離子體。由此，在玻璃基板30上堆積了 ZnO化合物的透明薄膜被曝于 氫等離子體中，根據(jù)氫等離子體的表面改性效果，ZnO薄膜的阻 值減小，得到導(dǎo)電性薄膜的形成基板。圖2為表示將氫等離子體的照射時(shí)間和ZnO薄膜的阻值變化關(guān)系的特性圖。在本實(shí)施形態(tài)中，雖然形成了膜厚200(pm)左右的ZnO薄膜， 但如該特性圖表示的那樣，明確了相對(duì)于約1分鐘(60秒)的氫等 離子體的照射，電阻率從1013單位到102單位極端地減少。圖3是顯示將上述形成的ZnO薄膜根據(jù)XRD(X射線衍射裝 置)的檢查結(jié)果的特性圖。在該特性圖中，橫軸表示對(duì)作為試料的ZnO薄膜照射的X射 線的角度，縱軸表示衍射線的峰值的強(qiáng)度。從該特性圖可知，ZnO薄膜的衍射線的峰值為3個(gè)，也就是 明確了其結(jié)晶構(gòu)造是3種的多結(jié)晶薄膜。另外，知道了本實(shí)施形態(tài)生產(chǎn)的ZnO薄膜為97(%)、 (X=550 r nm J )的高透射率。圖4為作為本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)表示的薄膜形成裝置的簡 化圖。在該第2實(shí)施形態(tài)中為下述結(jié)構(gòu)，將玻璃基板依次送到腔體 中，在各玻璃基板上連續(xù)形成導(dǎo)電性薄膜。在本實(shí)施形態(tài)的薄膜形成裝置中，腔室41的搬入口 41a側(cè)具有前預(yù)備室42,在腔室41的搬入口 41b側(cè)具有后預(yù)備室43。腔室41的底面?zhèn)仍O(shè)置多個(gè)微波窗44a、 44b、 44c，通過波導(dǎo) 管45a、 45b、 45c送出的微波電力通過這些微波窗44a、 44b、 44c 供給，在腔室41內(nèi)發(fā)生較廣范圍的表面波氧等離子體46和表面 波氫等離子體。又，在腔室41內(nèi)設(shè)有多個(gè)蒸發(fā)源47a、 47b,從這些蒸發(fā)源 47a、 47b將Zn材料向上方蒸發(fā)。進(jìn)一步，雖然玻璃基板48通過運(yùn)送輥49送入腔室41內(nèi)，但 通過一邊使運(yùn)送輥49的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，將玻璃基板48以較小距離 往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 一邊形成ZnO薄膜。另外，腔室41中設(shè)有減壓用的真空泵50、供給氧氣和氫氣的 氣體供給裝置51、 52。前預(yù)備室42在玻璃基板48的送入口和送出口具有閘門53a、 53b，在閘門53b關(guān)閉的狀態(tài)打開閘門53a，將玻璃基板48插入前 預(yù)備室42內(nèi)。在該場(chǎng)合，如圖中雙點(diǎn)劃線所示的那樣，玻璃基板 48通過運(yùn)送輥54被送入。如玻璃基板48被送入前預(yù)備室42，則閘門53a關(guān)閉，其后， 根據(jù)真空泵55前預(yù)備室42內(nèi)被減壓。接著，閘門53b打開，玻璃基板48如圖示實(shí)線所示，從前預(yù) 備室42被搬入腔室41內(nèi)，進(jìn)行ZnO膜的成膜動(dòng)作。在該成膜動(dòng)作中，產(chǎn)生氧等離子體46,如所述的那樣，在將 ZnO化合物堆積在玻璃基板48上成膜后，產(chǎn)生氫等離子體，使 ZnO薄膜導(dǎo)電化。后預(yù)備室43與前預(yù)備室42同樣，在玻璃基板48的送入口和 送出口具有閘門56a、 56b。該后預(yù)備室43在將成膜形成的玻璃基板48從腔室41搬出時(shí)，根據(jù)真空泵57進(jìn)行減壓，其后，打開閘門56a，將玻璃基板48送 入后預(yù)備室43內(nèi)。該送入采用運(yùn)送輥49、 58進(jìn)行。如圖示的雙點(diǎn)劃線所示的那樣，如玻璃基板48 #:送入后預(yù)備 室43內(nèi)，則閘門56a關(guān)閉，閘門56b打開，玻璃基板48從后預(yù) 備室43被送出。如上所述，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，玻璃基板48根據(jù)在前預(yù)備室42、 腔室41、后預(yù)備室43被運(yùn)送，形成導(dǎo)電性的ZnO薄膜，因此， 在可進(jìn)行多個(gè)玻璃基板的連續(xù)成膜的同時(shí)，對(duì)于面積大的玻璃基 板也能形成薄膜。又，如該第二實(shí)施形態(tài)記載的那樣，通過將蒸發(fā)源設(shè)置在微 波窗以上的位置，能夠防止將已蒸發(fā)的Zn材料和其化合物ZnO 附著于徵波窗上。圖5是作為第3實(shí)施形態(tài)所示的薄膜形成裝置的簡化圖。在本實(shí)施形態(tài)中結(jié)構(gòu)如下將形成ZnO薄膜70a的透明薄膜 形成基板70通過別的途徑事先生產(chǎn)，將該透明薄膜形成基板70 裝備在腔室"內(nèi)，將ZnO薄膜曝于氫等離子體72中，以改善導(dǎo) 電性。又，在該圖中，標(biāo)號(hào)73表示真空泵、標(biāo)號(hào)74表示氫氣瓶、P 表示微波電力、標(biāo)號(hào)75表示微波窗。以上，以優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明，但是關(guān)于ZnO薄膜不一 定利用微波氧等離子體，利用FR成膜裝置等進(jìn)行成膜形成也是可以的。而且，將ZnO薄膜改性成導(dǎo)電性的氫等離子體，可以在微波 氬等離子體以外，利用向FR成膜裝置供給氫氣而產(chǎn)生的氬等離子體等。
權(quán)利要求
1. 一種薄膜形成基板，其特征在于該薄膜形成基板結(jié)構(gòu)如下將在基板上堆積了ZnO化合物的透明薄膜形成基板曝于氫等離子體中，使透明薄膜的電阻率減小，使導(dǎo)電性薄膜改性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜形成基板，其特征在于，將上述 透明薄膜形成基板曝于微波氬等離子體中，使導(dǎo)電性薄膜改性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜形成基板，其特征在于該薄膜形 成基板結(jié)構(gòu)如下將Zn材料曝于微波氧等離子體中，作為ZnO 化合物在基板上堆積，形成上述透明薄膜形成基板，將該透明薄 膜形成基板曝于微波氫等離子體中，使導(dǎo)電性薄膜改性。
4. 一種薄膜形成裝置，其特征在于，將在基板上堆積了 ZnO 化合物的透明薄膜形成基板曝于氫等離子體中，使透明薄膜的電 阻率減小，使導(dǎo)電性薄膜改性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜形成裝置，其特征在于，上述透 明薄膜形成基板結(jié)構(gòu)如下使作為成膜材料的Zn材料蒸發(fā)，將蒸 發(fā)后的Zn材料爆于微波氧等離子體中，作為ZnO化合物在基板 上堆積。
6. —種薄膜形成裝置，其特征在于，該薄膜形成裝置具有氧等 離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)，該氧等離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)在減壓室內(nèi)供給微波電 力和氧氣，以使產(chǎn)生微波氧等離子體；氫等離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)，該 氫等離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)向上述減壓室供給微波電力和氫氣，以使產(chǎn) 生微波氫等離子體；蒸發(fā)機(jī)構(gòu)，該蒸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)置于上述減壓室內(nèi)， 對(duì)作為成膜材料的Zn材料進(jìn)行蒸發(fā)；基板，該基板設(shè)置于上述減 壓室內(nèi)，根據(jù)上述微波氧等離子體進(jìn)行加熱，該薄膜形成裝置特 征在于，產(chǎn)生氣等離子體、蒸發(fā)，根據(jù)微波氧等離子體氧化后的Zn材料而形成的ZnO化合物在上述基板上堆積、成膜，改變氧等 離子體而產(chǎn)生微波氯等離子體，將在上述基板成膜后的ZnO薄膜 曝于氫等離子體中，減小電阻率、使導(dǎo)電性薄膜改性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜形成裝置，其特征在于，上述等 離子體發(fā)生機(jī)構(gòu)將供給微波電力的微波窗設(shè)在減壓室內(nèi)的底部 側(cè)，將上述蒸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)在與該微波窗相同高度的減壓室內(nèi)的底部 側(cè)、或者比微波窗高的位置的減壓室的內(nèi)側(cè)位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜形成基板及其薄膜形成裝置，該薄膜形成基板為達(dá)到液晶顯示裝置的透明電極等可使用程度的、將電阻率減少的ZnO薄膜的形成基板。形成如下的ZnO薄膜的形成基板及其薄膜形成裝置，將作為成膜材料的Zn材料蒸發(fā)，將蒸發(fā)的Zn材料用微波氧等離子體氧化，將ZnO化合物在基板上堆積形成薄膜，進(jìn)一步，將形成薄膜的ZnO薄膜曝于微波氫等離子體中，減少電阻率、賦予導(dǎo)電性。
文檔編號(hào)C23C14/58GK101255543SQ200710079688
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者中山貴道, 坂本雄一, 柏木邦宏, 瀧澤力 申請(qǐng)人:微電子株式會(huì)社