专利名称：制造具有透明导电膜的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造具有透明导电膜的设备，且更具体地涉及一种用于通过使用等离子体在真空下，在一基底上形成一透明导电膜的设备。
如图9至12所示，该常规的基底生产设备包括一离子电镀设备，其通过使用一膜形成夹具(jig)900和馈送辊1000，通过在自一ITO烧结体蒸发且通过一等离子束被离子化的ITO的颗粒的气氛中馈送一绝缘基底，而在该绝缘基底上形成一ITO膜，在该膜形成夹具900中，该绝缘基底被固定地配置。下面进行详细的描述。
图9是在该常规的离子电镀设备中使用的用于一绝缘基底的一膜形成夹具的透视图。
如图9所示，该用于一绝缘基底的膜形成夹具900包括一用于保持该绝缘基底901的托架902、和用于在其上承载该托架902的一承载部件903。
该托架902由一在其底部902a上形成有一矩形开口902b的箱形部件和从其上部边缘902c的相对侧横向向外延伸的两对伸出部分902d形成。该托架902在该箱形部件的底部902a上保持该绝缘基底901。
而且，该承载部件903由一在其中接收该托架902的一框架部件形成，并通过驻留在其上的托架902的伸出部分902d来保持该托架902。
在自一ITO烧结体蒸发的ITO的颗粒的气氛中，如上构成的膜形成夹具900借助于在
图10中示出的馈送辊并沿图10中的箭头A所示的箭头方向被传送，其上保持有该绝缘基底901，从而在该绝缘基底901上形成一ITO膜。
图10是概略地示出图9中所示的膜形成夹具900和馈送辊1000的配置的平面视图，及图11是沿图10的XI-XI线截取的一截面视图。
在图10和11中，沿图10中所示的馈送方向A配置的多对馈送辊1000被放置在该离子电镀设备中的蒸发的ITO颗粒的气氛中。配置在馈送辊1000上的是承载托架902的承载部件903，其通过这些馈送辊的转动，沿图10所示的馈送方向A被传送。
如上构成的离子电镀设备典型地通过使用一等离子体，在绝缘基底901上形成一透明导电膜，例如ITO膜。然而，与该绝缘基底相接触的托架902被导电的，且因此，会产生自绝缘基底901到托架902的非正常的放电。
当通过存在于该等离子体气氛中的电荷被充电的绝缘基底901和相对于该绝缘基底901具有一电位差的导电材料(膜形成夹具900的部分，例如处于地电位的托架902等)被进行接触时，导致该非正常的放电，引发该绝缘基底901上的电荷放电到膜形成夹具900的部分，例如托架902等。
在该非正常放电中，绝缘基底901上的电荷以一非常大的电流被瞬时放电，以使可通过该放电的脉冲在该绝缘基底901上形成一斑记且该导电材料的部分可通过蒸发而被耗散，导致例如该导电材料的耗散部分被附连到该绝缘基底901上的问题。
例如，在图9中的膜形成夹具900中，与托架902接触的绝缘基底901的一部分可能被损坏，而该托架902、承载部件903和馈送辊1000的部分可能通过蒸发而被耗散并附连到该绝缘基底901上。结果，在用于形成该绝缘导电膜的处理的最后阶段，可能出现绝缘基底901发生断裂且杂质可能被附连到绝缘基底901上的问题。
为防止由于上述非正常放电导致的绝缘基底901发生断裂且杂质可能被附连到绝缘基底901上，与绝缘基底901接触的膜形成夹具900需要与绝缘基底901处于相同的电位。为此，仅要求该膜形成夹具900与该离子电镀设备的主体是电浮置的(floating)，且常规地，如图12所示，通过使用非导电陶瓷轴1200作为各馈送辊1000的轴来实现该膜形成夹具900与该离子电镀设备的电浮置。
然而，该陶瓷轴1200承受该绝缘基底901和膜形成夹具900的负载和馈送辊1000的转动的扭矩，以使该陶瓷轴1200可能发生断裂而无法实现膜形成夹具900的馈送或导致在馈送该膜形成夹具900中出现麻烦。
本发明的目的在于提供一种用于生产具有透明导电膜的基底的设备，其可防止出现非正常放电并使馈送辊持久耐用。
根据该设备，第二承载装置的分离器元件在用于形成该透明导电膜的蒸发的颗粒迁移并附连至该支持元件的一表面上的一路径中连同该支持元件一起形成同一曲径。因此，该透明导电膜不是从该绝缘基底到该些馈送装置连续地形成，且因此该绝缘基底可被保持在一稳定的浮动状态以防止出现不正常的放电。而且，这些馈送装置的轴不再要求由陶瓷材料形成，而可由刚性更高的金属形成，且因此可使馈送装置的使用寿命持久。
在本发明的一较佳形式中，提供了一种用于制造具有透明导电膜的基底的设备，该设备包括一保持部件，用于保持一绝缘基底；第一承载装置，用于支持该保持部件；馈送装置，用于馈送该第一承载装置；和第二承载装置，其具有配置在第一承载装置上的至少一支持元件和配置在该第一承载装置上并沿该支持元件延伸的至少一分离器元件，其中该第一承载装置经该第二承载装置的支持元件支持该保持部件，且该分离器元件在高度上低于该支持元件以使该分离器元件局部地将该支持元件与该设备内的用于形成该透明导电膜的蒸发的颗粒的气氛分离开。
根据该设备，该分离器元件局部地将该支持元件与该设备内的颗粒的气氛分离开，使得能够在用于形成该透明导电膜的蒸发的颗粒迁移并附连至该支持元件的一表面上的一路径中形成一曲径。结果，该透明导电膜不是从该绝缘基底到该些馈送装置连续地形成，且因此该绝缘基底可被保持在一稳定的浮动状态以防止出现不正常的放电。而且，这些馈送装置的轴不在要求由陶瓷材料形成，而可由刚性更高的金属形成，且因此可使馈送装置的使用寿命持久。
较佳地，在由第一承载装置上的对应于面向该分离器元件的该支持元件的一表面和面向该支持元件的该分离器元件的一表面之间的一距离的第一边、和该分离器元件的该表面上的对应于该分离器元件的高度的一第二边所确定的一直角三角形中，该第一边和该第二边相交形成一直角，且该直角三角形的斜边与该第一边形成的角度在45°至85°的范围内。
根据该较佳实施例，由该第一边和第二边确定的直角三角形的斜边与该第一边形成的角度在45°至85°的范围内，该第一边和该第二边相交形成该直角。因此，该支持部件和该分离器部件的相对的表面之间的距离可被减小，从而可使得蒸发的颗粒难以迁移到该支持部件，以使可有利地防止该透明导电膜从该绝缘基底到该些馈送装置连续地形成。
更佳地，该角度在60°至85°的范围内。
根据该较佳实施例，可有利地防止该透明导电膜从该绝缘基底到该些馈送装置连续地形成。
较佳地，该支持元件和该分离器元件之间的高度差在1至5mm的范围内。
根据该较佳实施例，该支持元件和该分离器元件之间的高度差在1至5mm的范围内。因此，可使得蒸发的颗粒难以迁移到该支持部件，以使可有效地防止该透明导电膜从该绝缘基底到该些馈送装置连续地形成。
更佳地，该高度差在1至3mm的范围内。
根据该较佳实施例，可有效地防止该透明导电膜从该绝缘基底到该些馈送装置连续地形成。
较佳地，该第二承载装置由陶瓷材料制成。
根据该较佳实施例，该第二承载装置由陶瓷材料制成。因此，该绝缘基底可被保持在一稳定的浮动状态以防止出现不正常的放电。
较佳地，该支持元件和分离器元件各包括一空心圆柱部件。
根据该较佳实施例，该支持元件和分离器元件各包括一空心圆柱部件。因此，该支持元件和该分离器元件可被容易地制造，且当分离器元件和该支持元件被配置在第一承载装置上时，不再需要考虑支持部件的取向和该分离器部件的取向。
较佳地，该第二承载装置包括配置在该第一承载装置上的多对支持元件和分离器元件。
较佳地，该支持元件和该分离器元件包括配置在第一承载装置上的若干板。
在此情况下，这些板最好沿该保持部件的一相关边的整个长度延伸。
较佳地，该设备还包括形成在该保持部件上的作为一法兰样部件的一附加分离器元件。
通过以下结合附图所作的详细描述，本发明的以上和其它目的、特征和优点将变得显然。
图4是图3中出现的支持部件的透视图；图5是图4中沿线III-III截取的截面视图；图6是用于解释通过制造一透明导电膜的该设备来形成一ITO膜的处理过程的示意图；图7是该支持部件的一变型的视图；图8是一托架的一变型的视图；图9是在一常规的的离子电镀设备中采用的用于一绝缘基底的一膜形成夹具的透视图；图10是图9中的膜形成夹具和馈送辊的配置的概略性平面视图；图11是图10中沿线XI-XI截取的截面视图；图12是在常规的离子电镀设备中采用的用于电浮动的装置的构造的概略性视图。
首先参见图1，概略性地示出了根据本发明的一实施例的、用于制造具有一透明导电膜的基底的设备的配置。根据本发明的该设备是一离子电镀设备。
如图1所示，该离子电镀设备包括作为一膜形成腔室的一真空容器8，其具有形成有一放电端口9的一侧壁，和形成有一空心圆柱形部分10的一相对侧壁。该空心圆柱形部分10中安装有一压力梯度型等离子枪12。
该等离子枪12包括第一中间电极14，该中间电极14包含有一电磁线圈13并被固定至该空心圆柱形部分10的一壁上；第二中间电极16，该中间电极16包含一环形永磁铁15并与第一中间电极14平行配置；一阴极17；和一插入在该阴极17和该第二中间电极16之间的一玻璃管18。
该电磁线圈13由一电源19激励，且聚焦线圈11由一电源20激励。应注意电源19和20都是可变调节型的。
第一和第二中间电极14、16经对应的压降电阻器21、22被连接至一可变调节的电压主电源23的一端(阳极侧)，该可变调节的电压主电源23的另一端(阴极侧)被连接至阴极17。而且，该主电源23经一开关26与串连连接的一辅助放电电源24和一压降电阻器25平行连接。
而且，该玻璃管18包含有由Mo(钼)形成的且被固定至阴极17的一空心圆柱形部件27、由Ta(钽)形成且延伸通过阴极17的一管子28、和由LaB6形成且以固定至该空心圆柱形部件27的内壁上的形式被配置在管子28的内端附近的一位置的一环形部件29。一放电气体(例如具有预定氧含量的氩气)自箭头B指示的方向，经管子28被提供给该等离子枪12。
在真空容器8的底部，布置有其中接收作为一小片的ITO烧结体(待被蒸发的材料)的主炉31，且在该主炉31周围设置有一辅助炉32。该主炉31由具有优良热传导率的导电材料，例如铜形成，并形成有用于接收来自等离子枪12的一等离子束的凹口。该主炉31被连接至主电源23的阳极以形成吸引该等离子束的一阳极。
该辅助炉32由类似于主炉31的具有优良热传导率的导电材料形成，并包含有一环形永磁铁33和一电磁铁34。该电磁铁34由一可变调节型的炉线圈电源35激励。也就是说，该辅助炉32被构成以使该环形永磁铁33和该电磁铁34被同轴地叠放在一围绕该主炉31的环形容器32a内，且同时该电磁铁34被连接至该炉线圈电源35，用于生成一磁场以使由该电磁铁生成的磁场和由该环形永磁铁生成的磁场相互重叠。在此情况下，由该环形永磁铁33生成的磁场的内部磁通的方向和由该永磁铁34生成的内部磁通的方向是一致的，且提供给电磁铁34的电流通过改变该炉线圈电源35的电压而被改变。
而且，类似于主炉31，辅助炉32也经压降电阻器36被连接至该主电源23的阳极以形成一阳极。
在当前实施例中，在该真空容器8的上部，布置有用于沿由图1中的箭头A所示的方向馈送用于保持一绝缘基底的一膜形成夹具200的一馈送辊组37，在后将参照图2对该膜形成夹具进行详细描述。该馈送辊组37由水平并列布置的多个馈送辊(馈送装置)38组成(参见图2)。各馈送辊38具有一轴，该轴由具有比陶瓷材料更高刚性的金属而非陶瓷材料制成。而且，在该真空容器8的上部，布置有用于将该绝缘基底加热到一预定温度的加热器39。
在这样构成的离子电镀设备中，具有质量百分比为4％至6％的范围内的SnO2含量的一ITO烧结体30在该主炉31的凹口内被接收，且放电气体自等离子枪12的阴极17侧通过管子28被提供进腔室8中。这导致在管子28和主炉31之间产生放电，从而生成一等离子束。该等离子束通过该环形永磁铁15和该电磁铁13的作用而被聚焦，并通过由该聚焦线圈11和该辅助炉32中的环形永磁铁33和电磁铁34确定的磁场引导以到达该主炉31。
在该主炉31中接收的ITO烧结体30通过该等离子束被而被蒸发，且该蒸发的ITO颗粒通过该等离子束被离子化且被附连至由该加热器39加热的绝缘基底，以在其上形成一ITO膜。
接着，将详细描述图1中所示的膜形成夹具200。
图2是该膜形成夹具200的透视图，而图3是沿图2中的III-III线截取的一截面图。
如图2和3所示，该膜形成夹具200由用于保持该绝缘基底202的一托架(保持部件)201，和用于经多个(在所说明的实施例中为四个)支持部件300(第二承载装置)在其上承载该托架201的一承载器(第一承载装置)203组成。这些支持部件300将参照图4进行详细说明。
该托架201由一箱形部件和两对伸出部分201d形成，在该箱形部件的底部201a上形成一矩形开口201b，该两对伸出部分201d从该托架201的一上部边缘201c的两相对侧横向向外延伸。该托架201在该箱形部件的底部201a保持该绝缘基底202。自该ITO烧结体蒸发的ITO颗粒被附连至经上述开口201b被暴露给外部的绝缘基底20。
该承载器203由金属和类似材料制成的一框架部件形成，在其中接收托架201，并通过驻留在其上的托架201的伸出部分201d，经这些支持部件300保持该托架201。
图4是图3中所示的支持部件300的透视图，图5是沿图4中的V-V线截取的截面图。
如图4和5所示，这些支持部件300被并列布置在该承载器203上。各支持部件300由装配在承载器203上的由陶瓷材料制成的一空心圆柱体部件(分离器元件)300a，和在该空心圆柱形部件300a中同轴地接收并被装配在承载器203上的一空心圆柱形部件(支持原件)300b组成(图4)。简而言之，各对应对的空心圆柱部件300a和300b具有一嵌套的构造。
如图5所示，空心圆柱部件300b的高度大于空心圆柱部件300a的高度，其间相差一长度A，且因此，托架201仅由空心圆柱部件300b支持。因此，空心圆柱部件300a不与伸出部分201d相接触，以使在空心圆柱部件300b和空心圆柱部件300a之间形成一曲径。在该图中的符号B指示空心圆柱部件300a的内径的一半和空心圆柱部件300b的外径的一半之间的差。
空心圆柱部件300b的高度和空心圆柱部件300a的高度之间的差A最好在1mm至5mm的范围内，且更佳地在1mm至3mm的范围内。而且，在由对应于空心圆柱部件300a的内径的一半和空心圆柱部件300b的外径的一半之间的差B的一边OP(第一边)和对应于空心圆柱部件300a的高度的一边OQ(第二边)确定的一直角三角形中，边OP和OQ相交成一直角，假定由该边OP和一斜边PQ形成的一角由θ表示，该θ最好在45至85度的范围内，且更佳地在60至85度的范围内。空心圆柱部件300b的高度和空心圆柱部件300a的高度之间的差A和空心圆柱部件300a的内径的一半和空心圆柱部件300b的外径的一半之间的差B最好设置为尽可能小的值。
图6示出了由图1的设备进行的形成一ITO膜的处理过程。
如图6所示，借助于等离子束，通过加热而自在主炉31内接收的ITO烧结体30蒸发的蒸发颗粒600被附连至绝缘基底202、托架201、承载器203和馈送辊38的表面上，它们的表面被暴露给这些蒸发的颗粒的气氛还有空心圆柱部件300a和300b的外表面，以形成一ITO膜601。
在当前实施例中，上述曲径在蒸发颗粒600通过空心圆柱部件300a而迁移并附连至空心圆柱部件300b的外表面的路径中被形成，空心圆柱部件300a将空心圆柱部件300b的外表面与蒸发颗粒600的气氛分离开。这防止了蒸发颗粒600直接到达空心圆柱部件300b的外表面，最后防止了ITO膜601从绝缘基底202到馈送辊38连续地形成。
根据该当前实施例，空心圆柱部件300a将空心圆柱部件300b的外表面与蒸发颗粒600的气氛分离开，以在蒸发颗粒600的迁移和附连的路径中形成一曲径。结果，防止了ITO膜601从绝缘基底202到馈送辊38连续地形成。，且因此，绝缘基底202可被保持在一稳定浮动状态以防止发生异常的放电。而且，不再要求馈送辊38的轴由陶瓷材料形成，而可由刚性更高的金属形成，且因此使得馈送辊38持久耐用。
在上述实施例中，空心圆柱部件300b可由实心圆柱形部件替代。而且，当在绝缘基底202上形成一非导电膜(例如SiO2或TiO2)时，支持部件300可单独由空心圆柱部件300b形成。而且，伸出部分201d的数量可以是3个，或多于4个。
而且如图7所示，可通过与图2中所示的馈送方向A平行配置的一平行板700在在蒸发颗粒600的迁移和附连的路径中形成该曲径，以使平行板700将蒸发颗粒600的气氛与一平行板701的外表面分离开，该平行板701与平行板700平行配置并比平行板700高。期望的是平行板700和701在对应于平行于馈送方向A的托架201的一边的一长度上延伸。
而且，如图8所示，该曲径可通过从暴露给蒸发颗粒600的气氛的该托架201的一表面垂直延伸的一法兰800而在蒸发颗粒600的迁移和附连的路径中被形成，且在同时与图2中所示的方向A平行，以使该法兰800和该空心圆柱部件300a将蒸发颗粒600的气氛与该空心圆柱部件300b的外表面分开。期望的是法兰800在对应于与馈送方向A平行的托架201的一边的一长度上延伸。
接着，将描述本发明的例子。
通过使用图1的设备，通过设置上述高度A和如表1中所示的角度θ，制备了具有一透明导电膜的基底的测试片(例1至6，和比较例1至4)表1
应注意到各空心圆柱部件300a被构成以具有20mm的外直径、1mm的厚度和5mm的高度。另一方面，各空心圆柱部件300b被构成以使相对于空心圆柱部件300a确定的的高度差A和角度θ被设置成图1中所示的值。而且，制做空心圆柱部件300a和300b的材料是铝(氧化铝)。
而且，当制备这些测试片时，具有5.0％(质量百分比)的SnO2含量的一ITO烧结体被用作为一小片，且在以下的放电条件下，通过离子电镀法，在绝缘基底202上形成具有150nm厚度的ITO膜601。
放电条件放电气体Ar+O2放电电流200A真空容器8中的压力2.66×10-1Pa(2.0×10-3Torr)
氧气的局部压力2.66×10-2Pa(2.0×10-4Torr)绝缘基底202的温度200℃然后，涉及上述测试片的由非正常放电的脉冲引起的斑记的发生百分比被测量。测量的结果也被示出在表1中。
如从表1中所见，在比较例1至3中，角度θ被设置为较小值40°，以使图5中的半径差B变大。因此，使得蒸发颗粒600容易迁移入空心圆柱部件300a的内部。因此，ITO膜601的一部分也被形成在空心圆柱部件300b和300a之间以使绝缘基底202和馈送辊38通过ITO膜601相互连接。这引发了非正常放电的发生，这由上述测量所证实。
而且，在比较例4中，高度差A被设至0mm，且因此ITO膜601的一部分被形成在空心圆柱部件300a的外表面上到这样一程度使得绝缘基底202经过形成在空心圆柱部件300a的外表面上的该部分ITO膜601被连接到馈送辊38。这引发了非正常放电的发生，这由上述测量所证实。
相反，在例1至6中，角度θ被设置为45°至60°的范围内的值，大于比较例1中采用的值，以使半径差B变小。因此，使得蒸发颗粒600难以迁移入空心圆柱部件300a的内部。因此，空心圆柱部件300b和300a不会通过一部分ITO膜601而相互连接。而且，在例1至6中，高度差A被设置2mm或更大，其大于0mm，在绝缘基底202和馈送辊38之间不会连接有形成在空心圆柱部件300a的外表面上的一部分ITO膜601。这防止了非正常放电的发生，这由上述测量所证实。
尽管在以上实施例中，铝被采用作为空心圆柱部件300b和300a的材料，这非限制性的，可采用氧化钙、氧化镁、石英玻璃、氧化钍、二氧化钛、高铝红柱石、尖晶石、镁橄榄石、氧化锆和锆石中的任一种。
工业应用性根据本发明的该用于制造具有一透明导电膜的基底的设备，配置在第一承载装置上并支持用于保持一基底的一保持部件的第二承载装置包括一分离器元件和一支持元件，且该分离器元件连同该支持原件一起在蒸发颗粒的迁移和附连至该支持原件的一表面的路径中形成一曲径。因此，在该透明导电膜的形成期间，防止发生非正常放电并使得作为用于第一承载装置的馈送装置的馈送辊持久耐用。
权利要求
1.一种用于制造具有透明导电膜的基底的设备，该设备包括一保持部件，用于保持一绝缘基底；第一承载装置，用于支持所述保持部件；馈送装置，用于馈送所述第一承载装置；和第二承载装置，其具有配置在第一承载装置上的至少一支持元件和配置在所述第一承载装置上并沿所述支持元件延伸的至少一分离器元件，其中所述第一承载装置经所述第二承载装置支持所述保持部件，且所述分离器元件在用于形成所述透明导电膜的蒸发颗粒的迁移并附连至所述支持元件的一表面上的一路径中连同所述支持元件一起形成一曲径。
2.一种用于制造具有透明导电膜的基底的设备，该设备包括一保持部件，用于保持一绝缘基底；第一承载装置，用于支持所述保持部件；馈送装置，用于馈送所述第一承载装置；和第二承载装置，其具有配置在所述第一承载部件上的至少一支持元件和配置在所述第一承载部件上并沿所述支持元件延伸的至少一分离器元件，其中所述第一承载装置经所述第二承载装置的支持元件支持所述保持部件，且所述分离器元件在高度上低于所述支持元件以使所述分离器元件部分地将所述支持元件与所述设备内的用于形成所述透明导电膜的蒸发颗粒的气氛分离开。
3.根据权利要求2的设备，其中，在由所述第一承载装置上的对应于面向所述分离器元件的所述支持元件的一表面和面向所述支持元件的所述分离器元件的一表面之间的一距离的第一边、和所述分离器元件的所述表面上的对应于所述分离器元件的高度的一第二边所确定的一直角三角形中，所述第一边和所述第二边相交形成一直角，由所述直角三角形的斜边与所述第一边形成的角度在45°至85°的范围内。
4.根据权利要求3的设备，其中所述角度在60°至85°的范围内。
5.根据权利要求2至4中任一的设备，其中所述支持元件和所述分离器元件之间的高度差在1至5mm的范围内。
6.根据权利要求5的设备，其中所述高度差在1至3mm的范围内。
7.根据权利要求2至4中任一的设备，其中所述第二承载装置由陶瓷材料制成。
8.根据权利要求2至4中任一的设备，其中所述支持元件和分离器元件各包括一空心圆柱部件。
9.根据权利要求2的设备，其中所述第二承载装置包括配置在所述第一承载装置上的多对支持元件和分离器元件。
10.根据权利要求2的设备，其中所述支持元件和所述分离器元件包括配置在第一承载装置上的若干板。
11.根据权利要求10的设备，其中这些板沿所述保持部件的一相关边的整个长度延伸。
12.根据权利要求2的设备，其中所述设备还包括形成在所述保持部件上的一附加法兰样分离器元件。
全文摘要
提供了一种用于制造具有透明导电膜的基底的设备，其可防止发生非正常放电并使馈送辊持久耐用。一承载器支持一托架，该托架经若干支持部件保持一绝缘基底，各支持部件由一空心圆柱部件(分离器元件)和一空心圆柱部件(支持元件)形成。该承载器通过馈送辊(38)在一ITO烧结体的蒸发颗粒的气氛中被传送，馈送辊38的轴由刚性更大的金属制成。分离器元件将该蒸发颗粒的气氛与支持元件的外表面分离开以在这些蒸发颗粒的迁移和附连的路径中形成一曲径。
文档编号H01B13/00GK1394344SQ01803185
公开日2003年1月29日 申请日期2001年10月17日 优先权日2000年10月18日
发明者和田俊司 申请人:日本板硝子株式会社