專利名稱：薄膜形成基板及其薄膜形成裝置的制作方法
技術領域：
本發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行氧化、在基板面堆積的ZnO薄膜膝于 氫等離子體中，對導電性薄膜進行改性。
背景技術：
ZnO(氧化鋅)薄膜的形成裝置有各種各樣，圖6表示其中一個例子。圖6為RF成膜裝置的簡化圖。如困所示，該RF成膜裝置結構如下以13.56MHz左右的高 頻電源RF對設置于腔室11內的環形天線12供電，由此，從該環 形天線12產生氧等離子體13。又，該RF成膜裝置具有蒸發源(蒸發機構)14，該蒸發源14 在腔室11內的下方部使作為成膜材料的鋅(Zn)材料蒸發。該蒸發源14將Zn材料內裝于導電性容器中，通過在導電性 容器中流過電流，使該容器進行電阻加熱，使內部的Zn材料蒸發。進一步，在腔室11內設置支持柱15,根據設置于該支持柱 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內根據真空泵19被減壓的同時，從氧氣瓶20向腔室11內供給氧氣。上述Rf成膜裝置纟艮據蒸發源14的電阻加熱而蒸發后的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，因為使其含有Al、 Ga 的處理裝置復雜，而且裝置控制的參數變多，因此形成高價的薄 膜，在實用上并不足夠。因此，本發明鑒于上述實際情況，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。發明內容為了實現上述目的，在本發明中，作為第一發明提案了一種 薄膜形成基板，其特征在于其結構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，使導電性薄膜改性。作為第二發明提案了一種薄膜形成基板，其特征在于，在上述第一發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，使導電性薄膜改性。作為第三發明提案了一種薄膜形成基板，其特征在于其結構 如下在上述第一發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 導電性薄膜的改性。作為第四發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，改性為導電性薄膜。作為第五發明提案了一種薄膜形成裝置，其特征在于，在上 述第四發明的薄膜形成裝置中，上述透明薄膜形成基板結構如下 作為成膜材料使Zn材料蒸發，將蒸發后的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生機構，該氧等離子體發生機構在 減壓室內供給微波電力和氧氣，以使發生微波氧等離子體；氫等 離子體發生機構，該氫等離子體發生機構在上述減壓室內供給微 波電力和氬氣，以使發生微波氬等離子體；蒸發機構，該蒸發機 構設置于上述減壓室內，對作為成膜材料的Zn材料進行蒸發；基 板，該基板設置于上述減壓室內，根據上述微波氧等離子體進行 加熱，該薄膜形成裝置特征在于，發生氧等離子體、蒸發，根據 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 導電性薄膜改性。作為第七發明提案了一種薄膜形成裝置，其特征在于，在上述第六發明的薄膜形成裝置中，上述等離子體發生機構將供給微 波電力的微波窗設在減壓室內的底部側，將上述蒸發機構設在與 該微波窗相同高度的減壓室內的底部側、或者比微波窗高的位置 的減壓室的內側位置。如上記載，第一發明的薄膜形成基板，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，根據氫等離子體的表面改性效果，能夠對ZnO薄膜給予 導電性，能夠得到具有導電性的透明薄膜基板。因此，根據本發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合，將ZnO 化合物堆積的基板也做成透明板。又，本發明的薄膜形成基板的形成，如第二發明那樣，能夠 使用微波氫等離子體、或如第三發明那樣，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，還因為銦的資 源缺乏等形成了高價的電極，但是如果根據上述透明薄膜基板， 則能夠充分地解決此類問題。之外，根據本發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 形成裝置如第五發明那樣能構成如下，將Zn材料蒸發，根據將該 Zn材料曝于微波氧等離子體，生成ZnO化合物，在基板上堆積。可是，作為堆積ZnO化合物的方法，不根據第五發明的薄膜 形成裝置，采用在以前實例中說明的FR成膜裝置進行成膜，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薄膜變成導電性的工序的結構。即，該薄膜形成裝置首先供給微波電力和氧氣，在減壓室內 發生微波氧等離子體。而且，使作為成膜材料的Zn材料蒸發，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，使在減壓室內發生微波 氫等離子體。據此，根據氫等離子體的表面改性效果，ZnO薄膜從絕緣性 變成導電性，能夠得到導電性的透明薄膜基板。第七發明的薄膜形成裝置通過將蒸發機構配置在相對微波窗 相同的高度或更高的位置，蒸發后的Zn材料和ZnO化合物不面 向凝:波窗側。即，形成了下述結構，防止蒸發后的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實施形態而表示的薄膜形成裝置的簡化圖。 圖2為表示根據上述薄膜形成裝置照射后的氬等離子體的照 射時間與ZnO薄膜的電阻變化的特性圖。圖3為表示上迷ZnO薄膜的結晶性的特性圖。圖4為表示將多個玻璃基板連續的形成薄膜的結構的第2實施形態的薄膜形成裝置的簡化圖。圖5為作為第3實施形態而表示的薄膜形成裝置的簡化圖。 圖6為作為以前實例而表示的薄膜形成裝置的簡化圖。
具體實施方式
下面，關于本發明的實施形態，根據附圖進行說明。圖1為作為本發明的第1實施形態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的一側部設置微波窗22,從該微波 窗22向腔室21內供給微波電力P。而且，在本實施形態中，形成如下結構，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。又，該實施形態中，根據真空泵23對腔室21內進行減壓的 同時，從氧氣瓶24向腔室21內供給氧氣，使腔室21內發生氧等 離子體25,進而還具有氫氣瓶26,其代替氧氣而將氫氣供給到腔 室21內，以產生微波氫等離子體。而且，等離子體是作為微波表面波等離子體而發生。其它分別表示如下圖示參照符號27是與以前實例相同的蒸 發源(蒸發機構)，其使Zn材料蒸發；符號28、 29是設置于氣體供 給通路的閥體；符號30是玻璃基板；符號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內的同 時，首先，在來自于氫氣瓶26的氫氣的供給處于停止的狀態，供 給來自于氧氣瓶24的氧氣，使腔室21內產生微波氧等離子體25。由此，由蒸發源27蒸發的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內產生微波氫等離子體。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，根據氫等離子體的表面改性效果，ZnO薄膜的阻 值減小，得到導電性薄膜的形成基板。圖2為表示將氫等離子體的照射時間和ZnO薄膜的阻值變化關系的特性圖。在本實施形態中，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XRD(X射線衍射裝 置)的檢查結果的特性圖。在該特性圖中，橫軸表示對作為試料的ZnO薄膜照射的X射 線的角度，縱軸表示衍射線的峰值的強度。從該特性圖可知，ZnO薄膜的衍射線的峰值為3個，也就是 明確了其結晶構造是3種的多結晶薄膜。另外，知道了本實施形態生產的ZnO薄膜為97(%)、 (X=550 r nm J )的高透射率。圖4為作為本發明的第2實施形態表示的薄膜形成裝置的簡 化圖。在該第2實施形態中為下述結構，將玻璃基板依次送到腔體 中，在各玻璃基板上連續形成導電性薄膜。在本實施形態的薄膜形成裝置中，腔室41的搬入口 41a側具有前預備室42,在腔室41的搬入口 41b側具有后預備室43。腔室41的底面側設置多個微波窗44a、 44b、 44c，通過波導 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內發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內設有多個蒸發源47a、 47b,從這些蒸發源 47a、 47b將Zn材料向上方蒸發。進一步，雖然玻璃基板48通過運送輥49送入腔室41內，但 通過一邊使運送輥49的正轉、反轉，將玻璃基板48以較小距離 往復運動， 一邊形成ZnO薄膜。另外，腔室41中設有減壓用的真空泵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關閉的狀態打開閘門53a，將玻璃基板48插入前 預備室42內。在該場合，如圖中雙點劃線所示的那樣，玻璃基板 48通過運送輥54被送入。如玻璃基板48被送入前預備室42，則閘門53a關閉，其后， 根據真空泵55前預備室42內被減壓。接著，閘門53b打開，玻璃基板48如圖示實線所示，從前預 備室42被搬入腔室41內，進行ZnO膜的成膜動作。在該成膜動作中，產生氧等離子體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，產生氫等離子體，使 ZnO薄膜導電化。后預備室43與前預備室42同樣，在玻璃基板48的送入口和 送出口具有閘門56a、 56b。該后預備室43在將成膜形成的玻璃基板48從腔室41搬出時，根據真空泵57進行減壓，其后，打開閘門56a，將玻璃基板48送 入后預備室43內。該送入采用運送輥49、 58進行。如圖示的雙點劃線所示的那樣，如玻璃基板48 #:送入后預備 室43內，則閘門56a關閉，閘門56b打開，玻璃基板48從后預 備室43被送出。如上所述，根據本實施形態，玻璃基板48根據在前預備室42、 腔室41、后預備室43被運送，形成導電性的ZnO薄膜，因此， 在可進行多個玻璃基板的連續成膜的同時，對于面積大的玻璃基 板也能形成薄膜。又，如該第二實施形態記載的那樣，通過將蒸發源設置在微 波窗以上的位置，能夠防止將已蒸發的Zn材料和其化合物ZnO 附著于徵波窗上。圖5是作為第3實施形態所示的薄膜形成裝置的簡化圖。在本實施形態中結構如下將形成ZnO薄膜70a的透明薄膜 形成基板70通過別的途徑事先生產，將該透明薄膜形成基板70 裝備在腔室"內，將ZnO薄膜曝于氫等離子體72中，以改善導 電性。又，在該圖中，標號73表示真空泵、標號74表示氫氣瓶、P 表示微波電力、標號75表示微波窗。以上，以優選的實施形態進行說明，但是關于ZnO薄膜不一 定利用微波氧等離子體，利用FR成膜裝置等進行成膜形成也是可以的。而且，將ZnO薄膜改性成導電性的氫等離子體，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生的氬等離子體等。
權利要求
1. 一種薄膜形成基板，其特征在于該薄膜形成基板結構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，使導電性薄膜改性。
2. 根據權利要求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，使導電性薄膜改性。
3. 根據權利要求1所述的薄膜形成基板，其特征在于該薄膜形 成基板結構如下將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，使導電性薄膜改性。
5. 根據權利要求4所述的薄膜形成裝置，其特征在于，上述透 明薄膜形成基板結構如下使作為成膜材料的Zn材料蒸發，將蒸 發后的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 離子體發生機構，該氧等離子體發生機構在減壓室內供給微波電 力和氧氣，以使產生微波氧等離子體；氫等離子體發生機構，該 氫等離子體發生機構向上述減壓室供給微波電力和氫氣，以使產 生微波氫等離子體；蒸發機構，該蒸發機構設置于上述減壓室內， 對作為成膜材料的Zn材料進行蒸發；基板，該基板設置于上述減 壓室內，根據上述微波氧等離子體進行加熱，該薄膜形成裝置特 征在于，產生氣等離子體、蒸發，根據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、使導電性薄膜改性。
7.根據權利要求6所述的薄膜形成裝置，其特征在于，上述等 離子體發生機構將供給微波電力的微波窗設在減壓室內的底部 側，將上述蒸發機構設在與該微波窗相同高度的減壓室內的底部 側、或者比微波窗高的位置的減壓室的內側位置。
全文摘要
本發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，將蒸發的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、賦予導電性。
文檔編號C23C14/58GK101255543SQ200710079688
公開日2008年9月3日 申請日期2007年3月2日 優先權日2007年3月2日
發明者中山貴道, 坂本雄一, 柏木邦宏, 瀧澤力 申請人:微電子株式會社