[發(fā)明專利]在等離子體支持下沉積的薄晶種層上進(jìn)行金屬化的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710097640.9
• 申請日: 2007-04-27
• 公開（公告）號: CN101067195A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得·奧爾布里希;格爾布·奧夫曼;京特·克萊姆
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號: C23C14/14
• 分類號: C23C14/14;C23C14/22
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 趙飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造金屬化網(wǎng)的方法和設(shè)備，具體為箔式電容器的金屬化塑料網(wǎng)，在所述方法中，金屬層以蒸氣相或氣相進(jìn)行沉積，并且本發(fā)明還涉及了一個(gè)金屬化的塑料箔。

背景技術(shù)

金屬化的塑料箔可用在各種技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中，例如，作為電容用箔。上述電容用箔由例如聚酯或聚丙烯的非導(dǎo)電塑料箔構(gòu)成，在上述非導(dǎo)電塑料箔上，沉積鋅金屬層，從而形成電極。上述工藝通常例如在網(wǎng)沉積機(jī)上進(jìn)行，其中，塑料材料(在所述塑料材料上進(jìn)行沉積)從一個(gè)輥上松開，穿過沉積臺(tái)，并再卷到第二個(gè)輥上。

沉淀臺(tái)通常由熱蒸發(fā)單元構(gòu)成，其中，將待沉積到塑料箔上的材料通過加熱裝置進(jìn)行蒸發(fā)，結(jié)果當(dāng)塑料箔移動(dòng)穿過金屬蒸氣云時(shí)，金屬沉積下來。

典型地，鋅用作電極材料。

為了得到均勻并且充分粘附的金屬層或鋅層，在沉積目標(biāo)金屬層以前，將優(yōu)選由鋁制成的晶種層或成核層以已知方式沉積在塑料箔上。晶種層或成核層也可以通過熱蒸發(fā)進(jìn)行沉積。通常，全部層中或?qū)雍穸戎械木ХN層或成核層的百分率為5到10％。

然而，對于箔式電容器中的鋅層的自愈性，上述方法是不利的，這是因?yàn)檫@種厚晶種層或成核層對這種自愈性會(huì)造成負(fù)面影響。自愈性是由于鋅層的蒸發(fā)能較低造成的，在使用由具有較高凝聚能的金屬(例如，鋁)制成的晶種層或成核層的情況下，上述較低蒸發(fā)能導(dǎo)致蒸發(fā)變差或當(dāng)出現(xiàn)空隙時(shí)金屬熔化(這意味著短路)。因此，對于自愈性自身而言，不提供晶種層或成核層則是有利的。

在沉積金屬以前，例如將塑料箔采用等離子體進(jìn)行預(yù)處理，其可以實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)槠湟部梢源_保金屬層的粘附性。

DE?199?43?379?A1中提出了另一種在沒有晶種層的情況下實(shí)現(xiàn)粘附的方法，其在蒸發(fā)金屬的過程中點(diǎn)燃稠密等離子體。從而，可以實(shí)現(xiàn)較好的粘附性，并且改善了自愈性，減小了表面電阻。

KR?01?415?09描述了一種制造薄膜電容器用的鋅金屬層的方法，在該方法中，將傳統(tǒng)的鋁晶種層或成核層通過濺射工藝沉積在塑料箔上，從而進(jìn)一步改善抗氧化性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于制造金屬化的塑料箔的方法和由所述方法制造的金屬化的塑料箔，該方法以有效、快速的制造過程制造了具有良好自愈性和表面電阻的充分粘結(jié)的金屬層，其中，所提供的上述金屬層是平坦且均勻的。

通過具有權(quán)利要求1特征的方法和具有權(quán)利要求16特征的塑料箔可以實(shí)現(xiàn)上述目的。從屬權(quán)利要求是優(yōu)選的實(shí)施方式。

盡管采用上述已知工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了良好的結(jié)果，但是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在沉積目標(biāo)金屬膜以前，當(dāng)將等離子體預(yù)處理和沉積薄(具體為非常薄)晶種層或成核層進(jìn)行組合時(shí)，可以將部分競爭的優(yōu)點(diǎn)和性質(zhì)進(jìn)一步最優(yōu)化成相互平衡的優(yōu)點(diǎn)和性質(zhì)。

特別重要的是，沉積的是并非具有通常厚度尺寸的晶種層，而沉積的是幾個(gè)原子層的厚度僅在nm范圍內(nèi)的超薄晶種層。

因此，晶種層占全部各層的百分比為小于5％，具體為小于3％，優(yōu)選小于等于1％。

優(yōu)選地，晶種層通過陰極蒸發(fā)(濺射)進(jìn)行沉積，因?yàn)樵摴に嚪浅＿m于將超薄層的等離子體處理和沉積過程進(jìn)行組合。

為了沉積這些超薄層，有利的是，以較低的沉積速率來沉積晶種層，因?yàn)槠浜笈c網(wǎng)(在所述網(wǎng)上進(jìn)行沉積)運(yùn)輸速率相結(jié)合，，所以可以以適當(dāng)方式沉積超薄晶種層(下至非連續(xù)層)，該非連續(xù)層僅僅有多個(gè)島狀部分組成。

相應(yīng)地，有利地將濺射工藝中陰極電壓選擇在數(shù)個(gè)100V的范圍內(nèi)，具體低于1000V，優(yōu)選低于500V，最優(yōu)選在約400V的范圍內(nèi)。

相應(yīng)地，也可以將等離子體的功率選擇在＜15kW或≤10kW的范圍內(nèi)。

在晶種層的沉積過程中，壓力優(yōu)選小于10^-1hPa，具體小于5×10^-2hPa，優(yōu)選在10^-2hPa的范圍內(nèi)。由此也可以實(shí)現(xiàn)低沉積速率或?yàn)R射速率。

盡管在晶種層的沉積過程中，氣氛優(yōu)選由惰性氣體(具體由氬氣氛)構(gòu)成，但是將一定百分比的氧氣加入氣氛中是有利的，結(jié)果可能通過等離子體處理產(chǎn)生表面清潔效應(yīng)，這由于等離子體中存在的氧離子與襯底表面上的雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)造成的。然后，可以通過產(chǎn)生不同壓力條件的真空泵，將各種反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)室中除去。

根據(jù)本發(fā)明的方法，使用具有低濺射速率的材料，即鋼或不銹鋼。以這種方式，確保了濺射靶具有長使用壽命，并且以較低材料用量使金屬層(具體為鋅層)在塑料表面上粘結(jié)和均勻形成。