成膜装置

摘要

本发明提供一种成膜装置。在薄膜有机EL材料之上进行低损坏且高速的溅射成膜而不会使成膜装置大型化。将磁控管等离子体(20)封闭在可动式屏蔽电极(13)内，所述可动式屏蔽电极(13)在靶材料11侧为开口、在基板侧具有在关闭面内使溅射粒子通过的缝隙，使可动式屏蔽电极(13)和磁控管(17)同时扫描，以进行针对下层膜的损坏较少的成膜，之后，仅仅磁控管(17)扫描以进行利用磁控管等离子体的高速成膜。据此，就能够进行对下层膜损坏较少、且高速的成膜。

权利要求

1.一种作为摆动式磁控管溅射装置的成膜装置，在真空槽内将在第1面配置了靶材料的靶电极和在第1面配置了基板的基板电极相对配置，借助于在上述靶电极的第2面上所配置的磁控管在上述靶材料的一部分发生磁控管等离子体，通过使上述磁控管在上述靶电极的第2面上扫描，对上述靶电极材料进行溅射并在上述基板上成膜靶材料，所述成膜装置的特征在于：在与上述靶材料之间配置用于封闭磁控管等离子体的可动式屏蔽电极，上述可动式屏蔽电极的上述靶材料侧为开口并且在上述基板侧具有在封闭面内使来自磁控管等离子体的溅射粒子通过的缝隙，对上述基板的成膜是首先使上述磁控管和上述可动式屏蔽电极同步进行溅射成膜，接下来使可动式屏蔽电极在靶区域外进行待机，使磁控管进行扫描以进行溅射成膜。

2.一种作为摆动式磁控管溅射装置的成膜装置，在真空槽内将在第1面配置了靶材料的第1及第2靶电极和在第1面配置了基板的第1及第2基板电极相对配置，借助于在上述第1及第2靶电极的第2面上所配置的第1及第2磁控管在上述第1及第2靶电极的一部分发生磁控管等离子体，通过在上述第1及第2靶电极的背面使上述第1及第2磁控管进行扫描，对上述第1及第2靶材料进行溅射并在被配置于上述第1基板电极的上述第1基板成膜上述第1靶材料，在被配置于上述第2基板电极的上述第2基板成膜上述第2靶材料，所述成膜装置的特征在于：在与上述第1或者第2靶材料之间配置用于封闭磁控管等离子体的可动式屏蔽电极，上述可动式屏蔽电极的上述第1或者第2的靶材料侧为开口、并且在上述第1或者第

2的基板侧具有在封闭面内使来自磁控管等离子体的溅射粒子通过的缝隙，在对上述第1靶材料使上述第1磁控管和上述可动式屏蔽电极同步扫描进行第1溅射成膜之际，对上述第2靶不使用上述可动式屏蔽电极利用上述第2磁控管进行扫描以进行第2溅射成膜，接下来将上述可动式屏蔽电极移动到上述第2靶电极侧，在对上述第2靶材料使上述第2磁控管和上述可动式屏蔽电极同步扫描进行第1溅射成膜之际，对上述第1靶材料不使用上述可动式屏蔽电极使上述第1磁控管进行扫描以进行第2溅射成膜。

3.按照权利要求2所记载的成膜装置，其特征在于：与上述第1溅射成膜相比较，上述第2溅射成膜高速地进行成膜。

说明书

成膜装置

技术领域

[0001] 本发明涉及采用了溅射的成膜装置，并涉及对成膜面尤其是有机EL等有机膜的损坏较少、且可以进行高速成膜的溅射装置。

背景技术

[0002] 有机EL元件作为显示元件或者照明用元件近年来引人注目。有机EL元件的器件构造具有代表性的是：如图10所示那样直接在玻璃等基板1上或者在形成用于有源矩阵驱动的TFT元件并经过钝化的基板1上层叠了下部电极2、空穴注入层3、空穴输送层4、发光层5、电子输送层6、电子注入层7、上部电极8的顶部阴极型。除此以外还有如图11所示那样层叠了下部电极2、电子注入层7、电子输送层6、发光层5、空穴输送层4、空穴注入层3、上部电极8的顶部阳极型。

[0003] 另外作为别的分类方法还有根据抽取出光(箭头)的方向的不同，如图12所示那样在下部电极2使用透明下部电极2-1而在上部电极8则使用Al等的反射上部电极8-1的底部发光型；以及在下部电极2使用Al等的反射下部电极2-2而在上部电极则使用透明上部电极8-2的顶部发光型等。空穴输送层4、发光层5、电子输送层6由有机膜9组成，空穴注入层3、电子注入层7由掺杂了金属等的有机膜或者无机膜组成。

[0004] 在图12的底部发光型的情况下，在有机膜9上的电子注入层7、上部反射电极8-1的成膜中通常采用蒸镀法。具体而言，在电子注入层7采用LiF的蒸镀膜而在上部电极8-1则采用Al或Ag等的蒸镀膜的例子较多。在图13的顶部发光型的情况下，透明上部电极8-2通常通过溅射法而形成，但电子注入层7却采用蒸镀法。

[0005] 具体而言，大多情况是电子注入层7采用较薄的半透明Mg-Ag合金等蒸镀膜，而透明上部电极8-2采用IZO或ITO的溅射膜。这样一来无论底部发光型、顶部发光型，有机膜9上的成膜均采用蒸镀法。这样在针对有机膜9上的成膜中采用蒸镀法的理由是因为蒸镀粒子为中性且为低能量的粒子，所以对有机膜9的损坏较小的缘故。

[0006] 另一方面，溅射法由于会发生高能量的离子或粒子、2次电子线，所以若在有机膜9上直接通过溅射法进行成膜就会对有机膜9带来损坏，而无法获得有机EL的正常发光。
从而，在采用溅射法的情况下，将通过蒸镀法所形成的Mg-Ag等的电子注入层7用作缓冲层(buffer)或者必须采用为了抑制损坏而实施了特别努力的溅射装置。

[0007] 作为抑制有机膜9损坏的溅射装置，人们提出了各种各样的方案。例如在专利文献1中，使用配置相对的一对靶以及磁场发生部件，并在与靶间的空间相对的位置配置基板的相对靶式溅射装置。另外，在专利文献2中提出了在靶和基板之间设置作为接地电位或者正电位的栅电极；或者设置具有比靶还小的开口的孔径(aperture)的装置。通过采用这些方法就可以消除或者减轻在溅射法中发生的高能量的离子或粒子、2次电子线的影响。

[0008] 但是，这些方法与通常的溅射法相比，存在成膜速度不佳的课题。因此，如专利文献3所记载那样在使基板通过由第一和第二靶组成的相对靶式溅射部的侧方，以较少损坏地进行了成膜以后，使其通过与由第三靶组成的平行平板式溅射部正对的位置，以较大的堆积速度层叠薄膜；或者如专利文献4所记载那样通过在靶和基板间设置自由移动的栅电极，在栅电极处于靶和基板之间的状态下以一定时间形成了薄膜以后，在使栅电极不介于靶和基板之间的状态下进一步进行薄膜形成，而使低损坏和高速成膜得以兼顾。

[0009] 现有技术文献

[0010] 专利文献

[0011] 专利文献1日本专利公开特开平10-255987

[0012] 专利文献2日本专利公开特开平10-158821

[0013] 专利文献3日本专利公开特开2007-39712

[0014] 专利文献4日本专利公开特开2007-46124

发明内容

[0015] 有机EL显示装置制造时的基板大小逐年大型化，在溅射装置亦不断要求对大面积基板进行高速成膜。另一方面，因设备投资规模的削减故需要尽量抑制装置的大型化。专利文献3的方法虽然被认为可以对付针对大面积基板的高速成膜，但因并用两种溅射方法而无法避免装置的大型化。专利文献4的方法亦因取出和放入栅电极而无法避免装置的大型化。

[0016] 本发明的目的在于提供一种可以以与以往同样的装置尺寸，兼顾低损坏和高速成膜的溅射装置，以改善生产性。

[0017] 本发明是用于解决上述课题的成膜装置，通过在有机EL膜等上最初使用可动式屏蔽电极，而进行对有机膜等不带来损坏的基于第1溅射的成膜，接着不使用可动式屏蔽电极地进行可以高速成膜的基于第2溅射的成膜。另外，作为其他形态的装置，在能够用一个装置对2枚基板进行溅射的装置中，使用一个可动式屏蔽电极交互地进行上述第1溅射和第2溅射，对2枚基板并行进行成膜。代表性的装置构成如下。

[0018] 第1技术方案提供一种作为摆动式磁控管溅射装置的成膜装置，在真空槽内将在第1面配置了靶材料的靶电极和在第1面配置了基板的基板电极相对配置，借助于在上述靶电极的第2面上所配置的磁控管在上述靶材料的一部分发生磁控管等离子体，通过使上述磁控管在上述靶电极的第2面上扫描，对上述靶电极材料进行溅射并在上述基板上成膜靶材料，所述成膜装置的特征在于：在与上述靶材料之间配置用于封闭磁控管等离子体的可动式屏蔽电极，上述可动式屏蔽电极的上述靶材料侧为开口并且在上述基板侧具有在封闭面内使来自磁控管等离子体的溅射粒子通过的缝隙，对上述基板的成膜是首先使上述磁控管和上述可动式屏蔽电极同步进行溅射成膜，接下来使可动式屏蔽电极在靶区域外进行待机，使磁控管进行扫描以进行溅射成膜。

[0019] 第2技术方案提供一种作为摆动式磁控管溅射装置的成膜装置，在真空槽内将在第1面配置了靶材料的第1及第2靶电极和在第1面配置了基板的第1及第2基板电极相对配置，借助于在上述第1及第2靶电极的第2面上所配置的第1及第2磁控管在上述第1及第2靶电极的一部分发生磁控管等离子体，通过在上述第1及第2靶电极的背面使上述第1及第2磁控管进行扫描，对上述第1及第2靶材料进行溅射并在被配置于上述第1基板电极的上述第1基板成膜上述第1靶材料，在被配置于上述第2基板电极的上述第2基板成膜上述第2靶材料，所述成膜装置的特征在于：在与上述第1或者第2靶材料之间配置用于封闭磁控管等离子体的可动式屏蔽电极，上述可动式屏蔽电极的上述第1或者第2的靶材料侧为开口、并且在上述第1或者第2的基板侧具有在封闭面内使来自磁控管等离子体的溅射粒子通过的缝隙，在对上述第1靶材料使上述第1磁控管和上述可动式屏蔽电极同步扫描进行第1溅射成膜之际，对上述第2靶不使用上述可动式屏蔽电极利用上述第2磁控管进行扫描以进行第2溅射成膜，接下来将上述可动式屏蔽电极移动到上述第2靶电极侧，在对上述第2靶材料使上述第2磁控管和上述可动式屏蔽电极同步扫描进行第1溅射成膜之际，对上述第1靶材料不使用上述可动式屏蔽电极使上述第1磁控管进行扫描以进行第2溅射成膜。

[0020] 通过第1技术方案就能够不会使成膜装置大型化地实现可以兼顾对试样的损坏抑制和高速成膜的溅射装置。通过第2技术方案，就能够进一步实现生产率高的溅射装置。

附图说明

[0021] 图1是本发明的溅射装置的断面构造。

[0022] 图2是对本发明的溅射装置的真空槽内部的靶面侧进行观察的平面图。

[0023] 图3是对本发明的溅射装置的真空槽外部的摆动磁控管侧进行观察的平面图。

[0024] 图4是说明针对本发明第1实施例中的膜的损坏较少的溅射方法的附图。

[0025] 图5是说明本发明第1实施例中的高速成膜的溅射方法的附图。

[0026] 图6是对在本发明第2实施例的溅射装置的第1工序中的真空槽内部的靶面侧进行观察的平面图。

[0027] 图7是对在本发明第2实施例的溅射装置的第1工序中的真空槽外部的摆动磁控管侧进行观察的平面图。

[0028] 图8是对在本发明第2实施例的溅射装置的第2工序中的真空槽内部的靶面侧进行观察的平面图。

[0029] 图9是对在本发明第2实施例的溅射装置的第2工序中的真空槽外部的摆动磁控管侧进行观察的平面图。

[0030] 图10是顶部阴极型的有机EL元件构造之例。

[0031] 图11是顶部阳极型的有机EL元件构造之例。

[0032] 图12是底部发光型的有机EL元件构造之例。

[0033] 图13是顶部发光型的有机EL元件构造之例。

[0034] 附图标记说明

[0035] 1...基板，2...下部电极，2-1...透明下部电极，2-2...反射下部电极，3...空穴注入层，4...空穴输送层，5...发光层，6...电子输送层，7...电子注入层，8...上部电极，8-1...反射上部电极，8-2...透明上部电极，10...真空槽，11...靶，12...靶电极，13...可动式屏蔽电极，14...固定屏蔽电极，15...试样基板，16...基板电极，17...摆动式磁控管，18...S极磁铁群，19...N极磁铁群，20...磁控管等离子体，21...第一靶，
22...第二靶。

具体实施方式

[0036] 以下，基于实施例详细地说明本发明的实施方式。

[0037] 实施例1

[0038] 第1实施例是具有1枚溅射靶和可动式屏蔽电极的摆动式磁控管溅射装置，所涉及的装置是一种扫描磁控管时的往路使磁控管和可动式屏蔽电极同步地进行低损坏的溅射成膜，而复路则不使磁控管和可动式屏蔽电极同步地进行通常的平行平板式的溅射成膜的装置。

[0039] 图1中表示本发明溅射装置的基本构成的断面构造。在真空槽10之中配置有靶11和靶电极12、可动式屏蔽电极13、靶11周边的固定式屏蔽电极14、试样基板15、基板电极16。另外虽然未图示还设置有用于取出和放入基板的搬送机构。另一方面，在真空槽10之外，在暴露于空气侧的靶电极12的背面上配置有摆动式磁控管17，在靶上生成局部的磁控管等离子体20。可动式屏蔽电极13采取靶11面侧被全面开放并在基板电极16侧形成了狭窄缝隙的箱型，其构造是使磁控管等离子体20封闭在里面。

[0040] 图2是对真空槽10内部的靶11面侧进行观察的平面图。可动式屏蔽电极13是形成了较细缝隙的矩形形状，以便能够从端到端地扫描靶11面。图3是从真空槽10外部的摆动式磁控管17侧进行观察的平面图。摆动式磁控管17呈矩形配置S极磁铁群18、N极磁铁群19，并发生沿着摆动方向的磁场。另外摆动(扫描)范围是从靶11的端到端，通过上下进行摆动就能够均匀地溅射靶全面，且能够与可动式屏蔽电极13进行同步扫描。

[0041] 虽然本附图对使用在纵型的真空槽内纵向设置的靶11和基板电极16这一方式进行图示，但在靶11处于下方、基板电极16处于上方的向上溅射(sputter-up)方式及靶11处于上方、基板电极16处于下方的向下溅射(sputter-down)方式下其基本的构成亦相同。

[0042] 图4表示试样基板(未图示)被搬入到真空容器1后的第1阶段的成膜工序(往路)。首先，可动式屏蔽电极13和摆动式磁控管17进行联动，从靶11的上端侧开始成膜。被磁控管磁场所封闭的磁控管等离子体20被封闭在可动式屏蔽电极13内，俘获离子及2次电子以抑制对试样基板(未图示)的损坏。可动式屏蔽电极13和摆动式磁控管17沿着靶电极12的表里同步进行扫描，直至到达靶11的下端，完成第1阶段的成膜。第1阶段的成膜速度因磁控管等离子体20被可动式屏蔽电极13所覆盖，仅仅从较细缝隙进行成膜故较慢，在这里，只要能够成膜10nm程度的膜厚即可。接下来如图5所示那样，这回是仅仅摆动式磁控管17向上方向扫描，使可动式屏蔽电极13待机以进行通常的高成膜速度的溅射，并对剩余的必要膜厚进行成膜(复路)。通过进行这2阶段成膜，就可以兼顾对试样的损坏抑制和高速成膜。另外在成膜结束后更换试样基板(未图示)的期间，通过可动式屏蔽电极13返回到初始位置，就可以反复进行上述2阶段成膜。

[0043] 第2实施例涉及在一个真空槽上具有2枚溅射靶和1个可动式屏蔽电极、2个摆动式磁控管的摆动式磁控管溅射装置。

[0044] 首先，如图6、图7所示那样，使摆动式磁控管17和可动式屏蔽电极13同步扫描第1靶电极21以进行低损坏的第1阶段的溅射成膜。这一期间，在第2靶电极22对前一个被搬入真空槽10、第1阶段的成膜已经结束的试样基板(未图示)，仅仅磁控管17进行扫描以进行高成膜速度的溅射成膜。

[0045] 接下来在第2阶段的成膜已结束的试样基板(未图示)从真空槽10被取出，新的试样基板(未图示)被搬入这一期间，可动式屏蔽电极13移动到第2靶电极22侧。此外，由于经由预备槽(搬送槽)来进行基板向真空槽进行取出和放入，所以就能够不破坏真空槽的真空而进行溅射。

[0046] 然后这回如图8、9所示那样，在第1靶电极21仅仅摆动式磁控管17进行扫描以进行高成膜速度的第2阶段的溅射成膜，在第2靶电极22使摆动式磁控管17和可动式屏蔽电极13同步扫描以进行低损坏的成膜。成膜一结束就进行试样基板(未图示)的取出和放入以及可动式屏蔽电极13返回到第1靶电极21侧并返回到初始位置。

[0047] 这样通过在第1靶电极21以及第2靶电极22交互地反复进行低损坏、低速度成膜和高速度成膜这2阶段成膜，就能够实现兼顾对试样的损坏抑制和高速成膜的溅射装置。

[0048] 工业上的可利用性

[0049] 本发明是一种可以在有机EL等有机层上低损坏且高速地进行成膜的溅射装置。