CN113337809A

CN113337809A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: CN113337809A
Application number: CN202010092653.2A
Authority: CN
Inventors: 长江亦周; 宫内充祐; 高坂佳弘; 青山贵昭; 远藤光人
Original assignee: New Cologne Corp
Current assignee: New Cologne Corp; Shincron Co Ltd
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2021-09-03
Also published as: TW202130848A; TWI756807B

Abstract

本申请公开一种低折射率薄膜形成装置，包括：用于容纳基板的真空成膜室；用于向所述真空成膜室导入气体的导入机构；用于在所述真空成膜室中形成等离子体的等离子源；所述等离子源能在所述基板上利用所述气体进行等离子体化学气相沉积成膜。本申请所公开的薄膜形成装置能够制造大面积的实用化的且成本的低折射率的薄膜。

Description

薄膜形成装置

技术领域

本申请涉及光学薄膜形成领域，尤其涉及一种薄膜形成装置。

背景技术

作为图像传感装置的CCD和CMOS，因为其表面上的光反射比银盐照相胶片更强，因此容易产生耀斑和重影。此外，在诸如LCD的平板显示器中，由于在显示表面上的光反射而引起的外部光的反射等问题。因此，这都需要实施防眩处理。

但是，随着显示密度的提高，光线经过防眩光处理的表面上容易形成漫反射，这就阻碍了图像分辨率的提高。为了减少各种光学产品的基板表面上的反射，有必要有效地形成低折射率的表面层。但是，在现有技术中，难以制造大面积的实用化的且成本较低的低折射率的薄膜。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本申请的目的是提供一种薄膜形成装置，以能够制造大面积的实用化的且成本较低的低折射率的薄膜。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

一种薄膜形成装置，包括：

用于容纳基板的真空成膜室；

用于向所述真空成膜室导入气体的导入机构；

用于在所述真空成膜室中形成等离子体的等离子源；所述等离子源能在所述基板上利用所述气体进行等离子体化学气相沉积形成低折射率薄膜。

作为一种优选的实施方式，所述等离子源包括：安装于所述真空成膜室外的壳体、位于所述壳体内的天线；所述天线经由电介质部配置在所述真空成膜室外；所述天线具有被施加高频电力的连接部。

作为一种优选的实施方式，所述天线具有并联的两个涡状线圈。

作为一种优选的实施方式，所述等离子源的功率可调。

作为一种优选的实施方式，所述导入机构包括：用于向所述真空成膜室中导入CVD原料气体的第一导入部、以及用于向所述真空成膜室中导入氧气和/或氩气的第二导入部。

作为一种优选的实施方式，所述CVD原料包括TEOS、HDMS4、HMDSO、SiH4、SiH2、Si(OC2H5)、SiHCL3中的至少一种。

作为一种优选的实施方式，所述导入机构被设置为导入气体参数可调；所述导入气体参数包括：气体种类、气体流量。

作为一种优选的实施方式，所述薄膜形成装置包括：

用于搬运基板的搬运机构；

用于排气形成真空环境的加载室；

用于将成膜后的基板卸载的卸载室；所述真空成膜室位于所述加载室和所述卸载室之间；所述搬运机构搬运所述基板顺次经过所述加载室、所述真空成膜室、所述卸载室。

作为一种优选的实施方式，所述搬运机构包括搬送辊、或传送带。

作为一种优选的实施方式，所述低折射率薄膜的折射率在1.5以下。

有益效果：

本申请中提供一种薄膜形成装置设有用于形成等离子体的等离子体源和能够导入气体的导入机构，通过导入机构导入氩气、氧气以及CVD原料使得基板位于气相环境中，并在等离子源的等离子体作用下形成化学气相沉积成膜，如此可以实现大面积地形成可实用的介电膜。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中提供的一种薄膜形成装置结构示意图；

图2是图1的真空成膜室结构示意图；

图3是图2的等离子体源示意图；

图4是采用图1获得的SiO₂膜与玻璃基材反射率曲线对比图；

图5是采用图1获得的SiO₂膜与玻璃基材透光率曲线对比图；

图6是图1获得的SiO₂膜的横切试验结果图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3。本申请实施例中提供一种利用等离子体CVD成膜的低折射率薄膜形成装置。具体的，该薄膜形成装置包括：真空成膜室300、导入机构、以及等离子源10。其中，所述真空成膜室300用于容纳基板40。所述导入机构用于向所述真空成膜室300导入气体。所述等离子源10用于在所述真空成膜室300中形成等离子体。所述等离子源10能在所述基板40上利用所述气体进行等离子体化学气相沉积形成低折射率薄膜。

本实施方式中的薄膜形成装置能够形成低折射率薄膜，其中，所述低折射率薄膜的折射率在1.5以下。在本实施例中，该折射率可以为薄膜的外表面折射率。当然，有些实施例中，该折射率也可以为薄膜的平均折射率。

本实施例中提供一种薄膜形成装置设有用于形成等离子体的等离子体源和能够导入气体的导入机构，通过导入机构导入氩气、氧气以及CVD原料使得基板40位于气相环境中，并在等离子源10的等离子体作用下形成化学气相沉积成膜，如此可以实现大面积地形成可实用的介电膜。

在本申请实施例中，所述等离子源10包括：安装于所述真空成膜室300外的壳体1、位于所述壳体内的天线2；所述天线2经由电介质部5配置在所述真空成膜室300外；所述天线具有被施加高频电力的连接部3。其中，所述天线2具有并联的两个涡状线圈2a、2b。

如图2、图3所示。具体的，壳体1可以以从外部堵住真空成膜室300的壁20上形成的开口的方式被固定在壳体1上。具体的，所述壳体1可以为一体成型的石英玻璃壳体1。电介质部5可以固定于壳体1的前表面(该前后方向为以靠近真空成膜室300为前，远离真空成膜室300为后)上，由此，在被壳体1以及电介质部5包围的区域形成容纳天线的天线收纳室4。具体的，电介质部5例如可以由规定厚度的板状石英形成，并可以固定于壳体1面对真空成膜室300的表面上，在一实施例中，该电介质部5为长方形板。

在本实施例中，天线位于壳体1内，具体的，容纳于天线收纳室4。天线收纳室4从真空成膜室300的内部分离。即，天线收纳室4和真空成膜室300以被电介质部5隔开的状态形成独立的空间。另外，天线收纳室4和真空成膜室300的外部以被壳体1隔开的状态形成独立的空间。天线收纳室4可以经由管线与真空泵(未标示)连通，通过该真空泵抽真空，对天线收纳室4的内部进行排气从而能够使天线收纳室4成为真空状态，使天线处于真空环境下。

所述天线2具有单独的被施加高频电力的连接部3。天线2通过连接部3可以接收来自交流电源7的电力供给，使真空槽30内产生感应电场，从而产生等离子体。在一实施例中，各个天线2可以经由收纳匹配电路的匹配器6与交流电源7连接。在匹配器6内可以设有可变电容器，该可变电容器能够变更从交流电源7向天线2供给的功率。通过设有匹配器6可以根据所需目标薄膜的参数设定相应的成膜条件，从而实现大面积形成可实用的介电膜的目的。

在接通电源7供电的情况下天线2可以进行ICP放电产生等离子体，产生感应电场。为方便连接电源7，天线2具有连接部3，所述天线2通过所述连接部3可以各连接一高频电源7。在本实施例中，所述天线2具有并联的两个涡状线圈2a、2b。所述天线2的长度方向为两个所述涡状线圈2a、2b的排列方向。如图1所示，在面对图1时两个涡状线圈2a、2b沿左右排布(当然，实际使用中两个涡状线圈2a、2b也可以沿水平方向上下排布)，从而，单个天线2可以形成较大的成膜面积。

其中，所述天线2中的每个所述涡状线圈2a或2b由一匝卷绕形成。两个涡状线圈2a、2b中，一方端子侧分别接地，两个涡状线圈2a、2b的另一方端子侧可以连接上述匹配器6而分别相对于高频电源7作并联连接，从而被分别施加高频电力。

当然，两个涡状线圈2a、2b并不局限于左右排布，也可以上下排布，斜向排布等等，天线2的长度方向可以为直观反映出的长度方向。另外，天线2并不局限于两个涡状线圈2a、2b按照某一方向排列形成，也可以为两个涡状线圈重合形成，比如一大涡状线圈，其内部大致同心设有一小涡状线圈等等。

在本实施例中，所述导入机构包括：用于向所述真空成膜室300中导入CVD原料气体的第一导入部、以及用于向所述真空成膜室300中导入氧气和/或氩气的第二导入部。其中，CVD原料可以包括TEOS、HDMS4、HMDSO、SiH4、SiH2、Si(OC2H5)、SiHCL3中的至少一种。具体的，CVD原料气体可以为六甲基二硅氧烷气体。

所述导入机构被设置为导入气体参数可调。所述导入气体参数包括：气体种类、气体流量。导入机构通过管道60、70连通真空成膜室300，管道60、70上可以设有流量阀，通过流量阀来控制导入气体的流量。

具体的，第一导入部、第二导入部可以各自包括气源容器，气源容器中容纳有一定压力的CVD原料气体或者一定压力的氧气和/或氩气。气源容器通过管道60或管道70连通真空成膜室300。通过控制管道60、70上的流量阀实现气体供给的控制。

在本实施例中，为实现低成本高产量的成膜，所述低折射率薄膜形成装置包括：用于搬运基板40的搬运机构80；用于排气形成真空环境的加载室200；用于将成膜后的基板40卸载的卸载室400。

其中，所述真空成膜室300位于所述加载室200和所述卸载室400之间。所述搬运机构80搬运所述基板40顺次经过所述加载室200、所述真空成膜室300、所述卸载室400。如此可以实现流水线式作业，在加载室200不断添加基板40，并在卸载室400将镀膜后基板40收集，达到不间断成膜的目的。

其中，加载室200、真空成膜室300以及卸载室400可以沿一水平方向依次排布，三者可以位于同一支撑基座上。在读者面对图1时，加载室200、真空成膜室300以及卸载室400从左至右依次排布。所述搬运机构包括搬送辊、或传送带。

在加载室的上游可以设有基板放置区100，在基板放置区100可以放置基板40，将基板40送入加载室200。在加载室200实现基板40的装载，具体的，将基板40装载在承载座50上。加载室200被抽至真空，然后经传送带或搬运辊送入真空成膜室300中进行CVD成膜。再经传送带或搬运辊送入卸载室400中进行卸载，完成镀膜。

当使用HMDSO(六甲基二硅氧烷)，利用图1-图3所示实施例所提供的薄膜形成装置按照如下表1所示的成膜条件成膜，相应的评价结果可以参考下述表1(成膜条件及评价结果)、表2(薄膜的折射率测试结果)以及图4、图5。

表1成膜条件及评价结果

表2薄膜的折射率测试结果

	内部	平均值	外部
				折射率@550nm	1.50	1.42	1.35

通过表1可以看出，本申请实施例所形成的薄膜在550nm波长下薄膜的透光率在92.8％，反射率在6.5％，获得了作为防反射膜的功能。而且，从图6可以看出，该防反射膜可以通过横切试验，它的强度足以满足实际使用。

参考表2可以看出，本申请实施例所形成的薄膜可以形成平均折射率在1.42的SiOx膜，外部表面的折射率在1.35。该薄膜的整体折射率在1.5以下。

从图4、图5可以看出，该薄膜的反射率整体低于原玻璃基材的反射率，其透射率在大部分波长下高于原玻璃基材的透射率。

根据上述评价结果可以看出，本实施例所提供的薄膜形成装置能够制造大面积的实用化的且成本较低的低折射率的薄膜。

本文引用的任何数值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims

1.一种薄膜形成装置，其特征在于，包括：

用于容纳基板的真空成膜室；

用于向所述真空成膜室导入气体的导入机构；

2.如权利要求1所述的薄膜形成装置，其特征在于：所述等离子源包括：安装于所述真空成膜室外的壳体、位于所述壳体内的天线；所述天线经由电介质部配置在所述真空成膜室外；所述天线具有被施加高频电力的连接部。

3.如权利要求2所述的薄膜形成装置，其特征在于：所述天线具有并联的两个涡状线圈。

4.如权利要求1所述的薄膜形成装置，其特征在于：所述等离子源的功率可调。

5.如权利要求1所述的薄膜形成装置，其特征在于：所述导入机构包括：用于向所述真空成膜室中导入CVD原料气体的第一导入部、以及用于向所述真空成膜室中导入氧气和/或氩气的第二导入部。

6.如权利要求5所述的薄膜形成装置，其特征在于：所述CVD原料包括TEOS、HDMS4、HMDSO、SiH4、SiH2、Si(OC2H5)、SiHCL3中的至少一种。

7.如权利要求1所述的薄膜形成装置，其特征在于：所述导入机构被设置为导入气体参数可调；所述导入气体参数包括：气体种类、气体流量。

8.如权利要求1所述的薄膜形成装置，其特征在于：所述薄膜形成装置包括：

用于搬运基板的搬运机构；

用于排气形成真空环境的加载室；

9.如权利要求8所述的薄膜形成装置，其特征在于：所述搬运机构包括搬送辊、或传送带。

10.如权利要求1-9任一所述的薄膜形成装置，其特征在于：所述低折射率薄膜的折射率在1.5以下。