[发明专利]MgO薄膜电子束蒸发制备方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种MgO薄膜制备方法和装置，尤其是一种等离子显示屏中 MgO薄膜的制备方法及装置，具体的说是一种MgO薄膜电子束蒸发制备方 法及装置。

背景技术

目前，在等离子显示屏PDP技术中，惰性放电气体被密封在分别具有扫 描电极和寻址电极的前后基板中，放电气体被电离成等离子体，在此电离过 程中放电气体被激发发射出紫外线，并且紫外线激发在特定位置放置的荧光 粉发射可见光。在电极表面需要形成一层厚度约20～30μm的介质层，起储存 壁电荷以维持气体放电同时也起绝缘作用。当电极间被施加特定波形的高频 交流电压，放电气体被电离成等离子体，阳离子会射向阴极电极，而制作介 质层的材料通常耐离子轰击能力很差。为了不使介质层被离子轰击而迅速破 坏，在介质层表面还要再覆盖一层保护膜，以保护介质层不受阳离子的轰击。 这种保护膜首先要有很高的耐溅射性，由于保护膜直接和放电气体接触，保 护膜的电气性能对等离子显示屏的性能也有很大影响。

MgO材料通过合适的制备方法所形成的薄膜可以有很好的耐溅射性，同 时也具有很强的二次电子发射系数，因此，目前商业等离子显示屏中都使用 MgO薄膜作为保护膜，特别是用电子束蒸发镀膜的MgO薄膜，是当前商业 量产化MgO的唯一选择，其他方法诸如溶胶凝胶法或直流溅射法都由于技术 实现或性能上的原因无法应用于实际使用中。如图2所示，电子束蒸发MgO 乃是利用电子枪5在高压电源6驱动下发射高能电子束枪束流7轰击位于坩 埚3内的MgO原料2，使其形成MgO粒子流1，当粒子飞行到基板8上后冷 却形成薄膜。

传统的电子束蒸发MgO镀膜不对蒸发发散角度限制，使蒸发出来的材料 粒子流1按Knudsen余弦分布向各个方向发射，实际达到基板8表面的粒子 只有很小一部分，大部分MgO材料都飞到真空室内壁10上；同时为了提高 均匀性，基片架9会按一定速度转动，当多个电子枪同时工作时，不同条件 下同时制备薄膜无法实现。传统的电子束蒸发MgO镀膜提高成膜速率的方法 是加大电子枪束流7，由于可逆反应方程式的存在，MgO在高温下会发生分 解：

2MgO＝2Mg+O₂

为了防止坩埚3中的MgO原料2分解，在坩埚3附近用管道4引入O₂使反应偏向于方程式向左边进行。随着电子枪束流7的增大，就需要通入更 多的O₂，使蒸发出来的MgO粒子流1会更多的与O₂分子发生碰撞而改变飞 行方向无法直接到达基板8表面，因此，实际的成膜致密性不佳，且效率反 而低下，同时通入O₂量的变化对最终薄膜的结晶性能产生影响，同时过高的 电子枪束流7还会使真空室的内壁10上的衬板上很快形成很厚的MgO层， 严重影响真空室环境，增加衬板的清洗成本。

发明内容

本发明的目的是针对传统的电子束蒸发MgO镀膜不对蒸发发散角度限 制，使蒸发出来的材料粒子流实际达到基板表面的量很小；无法实现多个电 子枪同时工作时，不同条件下同时制备薄膜；实际的成膜致密性不佳且效率 低下，影响真空室环境，增加衬板的清洗成本的问题，提出一种工艺稳定性 高、设备利用率高、减少对真空系统的污染和降低清洗衬板的成本的MgO薄 膜电子束蒸发制备方法及装置。

本发明的技术方案是：

一种MgO薄膜电子束蒸发制备方法，它包括以下步骤：

a.将基板放置在蒸发源的正上方，设置成膜速率调整装置调节基板与蒸 发源的距离范围是30-60cm；

b.调节蒸发源上的蒸发角度控制装置使得蒸发角在50°-130°范围内， 调整好后，打开真空镀膜机排气；

c.镀膜机排气完毕，真空度达到1.0×10-3Pa后，打开电子枪电源使电子 枪发射电子束对蒸发源的MgO原料进行蒸发，同时打开氧气引入管道控制氧 气通入的方向对已真空的室内通入10-200Sccm的氧气；

d.MgO原料蒸发的粒子从蒸发源发射出来，当蒸发粒子碰到基板时，冷 却形成MgO薄膜。

本发明的蒸发源为装有MgO原料的坩埚。

本发明的MgO薄膜电子束蒸发装置为多个。