CN113005422A

CN113005422A - 成膜装置

Info

Publication number: CN113005422A
Application number: CN202011507274.1A
Authority: CN
Inventors: 岩崎达哉; 内田敏治
Original assignee: Canon Tokki Corp
Current assignee: Canon Tokki Corp
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2021-06-22
Also published as: KR20210078412A; JP2021095609A

Abstract

本发明提供一种成膜装置，能够在不阻碍成膜源的移动的情况下稳定且再现良好地进行成膜。另外，实现成膜装置的耐久性的提高。成膜装置具有成膜室、成膜源以及连结构件，所述成膜源能够在所述成膜室内移动，所述连结构件连结所述成膜室的壁部和所述成膜源，向所述成膜源供给电力的配线插通于所述连结构件的内部，其中，所述连结构件具有至少一个移动体和将所述移动体与所述成膜室的壁部或所述成膜源连接的连接部，在所述连接部的内部设置有与所述配线连接的非接触送电受电线圈。

Description

成膜装置

技术领域

本发明涉及成膜装置、成膜方法以及电子器件的制造方法，具体而言，涉及用于从外部向真空腔内供给电力的结构。

背景技术

作为以往的成膜装置，例如已知有专利文献1所记载的成膜装置。在真空腔内设置有搭载蒸镀源的能够移动的连接箱(大气箱)，并且设置有收容从真空腔外部向大气箱内导入的电气配线等的移送装置。

该移送装置是内部被保持为大气压的中空结构，具备与三个连结部(连接部)能够转动地连接的两个中空的臂(移动体)，电气配线从真空腔的外部通过各连结部的内部以及各臂的内部而导入大气箱。当大气箱移动时，移送装置的臂的角度在各连结部变化，移送装置追随大气箱的移动而移动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-299176号公报

发明要解决的课题

在以往的结构中，在连接部及其附近，电气配线弯曲，在该部分，局部地在电气配线产生弯曲、扭曲。伴随着大气箱移动且臂转动，在通过连接部内的配线部分，扭曲、弯曲的程度变动。若转动角度变大，则扭曲、弯曲变大，力集中于配线的弯曲部。每当臂转动时，配线的变形反复作用，因此，有时成为配线产生损伤的原因。

另外，若成膜源、驱动成膜源的驱动机构等高性能化、大型化，则存在配置在内部的配线的数量增加或配线变粗的倾向。这样一来，配线、配线束的变形(弯曲、扭曲)变得困难，伴随着臂的转动，连接部的转动阻力变大，有可能阻碍成膜源的移动。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术的问题而完成的，其目的在于提供一种能够在不阻碍成膜源的移动的情况下稳定且再现良好地进行成膜的成膜装置、成膜方法以及电子器件的制造方法。另外，本发明的进一步的目的在于实现成膜装置的耐久性的提高。

用于解决课题的方案

本发明提供一种成膜装置，具有成膜室、成膜源以及连结构件，所述成膜源能够在所述成膜室内移动，所述连结构件连结所述成膜室的壁部和所述成膜源，向所述成膜源供给电力的配线插通于所述连结构件的内部，其特征在于，所述连结构件具有至少一个移动体和将所述移动体与所述成膜室的壁部或所述成膜源连接的连接部，在所述连接部的内部设置有与所述配线连接的非接触送电受电线圈。

本发明提供一种成膜装置，具有成膜室、成膜源以及连结构件，所述成膜源能够在所述成膜室内移动，所述连结构件连结所述成膜室的壁部和所述成膜源，向所述成膜源供给电力的配线插通于所述连结构件的内部，其特征在于，所述连结构件具有相互连接的多个移动体，在连接所述多个移动体的部分的内部设置有与所述配线连接的非接触送电受电线圈。

发明效果

根据本发明，能够在不阻碍成膜源的移动的情况下稳定且再现良好地进行成膜。并且，能够实现装置的耐久性的提高。

附图说明

图1是本实施方式的成膜装置的概略剖视图。

图2是图1的俯视图。

图3是表示旋转靶单元的一例的概略剖视图。

图4是表示第一连接部的结构例的概略剖视图。

图5是示意性地表示电源与靶单元的电连接的电路图。

图6是表示由本实施方式的成膜装置制造的电子器件的一例的剖视图。

附图标记说明

1：成膜装置

2：成膜对象物

3：靶单元

10：真空腔

10a：真空腔的底壁

21、22、23：连接部

30：大气臂

31：第一臂

32：第二臂

230：大气箱

L、L1、L2、L3、L4：配线

TC1、TC2、TC3：发送侧线圈

RC2、RC3、RC4：接收侧线圈

具体实施方式

以下，对本实施方式进行详细说明。但是，以下的实施方式仅仅例示性地表示本发明的优选结构，本发明的范围并不限定于这些结构。另外，以下说明中的、装置的硬件结构以及软件结构、处理流程、制造条件、尺寸、材质、形状等只要没有特定性的记载，其主旨并非将本发明的范围仅限定于此。

<成膜装置的结构>

首先，参照图1以及图2，对本实施方式的成膜装置1的基本结构进行说明。本实施方式的成膜装置1用于在半导体器件、磁器件、电子部件等各种电子器件、光学部件等的制造中在成膜对象物2(也包括在基板上形成有层叠体的对象物)上堆积形成薄膜。更具体地说，成膜装置1优选用于发光元件、光电转换元件、触摸面板等电子器件的制造。其中，本实施方式的成膜装置1特别优选应用于有机EL(Electro Luminescence：电致发光)元件等有机发光元件、有机薄膜太阳能电池等有机光电转换元件的制造。需要说明的是，本实施方式中的电子器件也包括具备发光元件的显示装置(例如有机EL显示装置)、照明装置(例如有机EL照明装置)、具备光电转换元件的传感器(例如有机CMOS图像传感器)。

图6示意性地示出有机EL元件的一般的层结构。是在基板上以阳极、空穴注入层、空穴输送层、有机发光层、电子输送层、电子注入层、阴极的顺序成膜的结构。本实施方式的成膜装置1适合用于通过溅射在有机膜上形成电子注入层、电极(阴极、阳极)所使用的金属、金属氧化物等层叠覆膜时。另外，并不限于在有机膜上的成膜，只要是能够通过金属材料或氧化物材料等的溅射进行成膜的材料的组合，就能够在多种面上进行层叠成膜。

如图1所示，成膜装置1具有真空腔(成膜室)10，在真空腔10的内部，配置有成膜对象物2、掩模7、以及使作为成膜材料的溅射粒子飞溅而成膜于成膜对象物2的作为成膜源的旋转靶单元3(以下也简称为“靶单元3”)。在本实施方式中，成膜对象物2被固定，但也可以适当地移动。

在真空腔10连接有未图示的气体导入构件以及排气构件，成为能够将内部维持为规定的压力的结构。即，溅射气体(氩等非活性气体、氧、氮等反应性气体)通过气体导入构件被导入真空腔10的内部，另外，从真空腔10的内部通过真空泵等排气构件进行排气，真空腔10的内部的压力被调压为规定的压力。

如图2所示，靶单元3具备在移动方向上隔开规定间隔地平行配置的一对靶单元3A、3B。第一靶单元3A以及第二靶单元3B均为两端由固定在大气箱230上的支承块210和端块220支承。如图3所示，第一靶单元3A具有圆筒形状的第一靶4、配置于其内周的电极即阴极5、以及配置在更内部的磁铁单元6。同样地，第二靶单元3B具有圆筒形状的第二靶4、配置于其内周的电极即阴极5、以及配置在更内部的磁铁单元6。第一靶4和第二靶4可以是不同的材料，也可以是相同的材料。利用支承块210和端块220将靶4支承为旋转自如，磁铁单元6以固定状态被支承。在此，将靶和阴极记为不同的部件，但在靶材料为导电性材料的情况下，也可以构成为一体化的单一部件。

在此，使第一靶单元3A的磁铁单元6和第二靶单元3B的磁铁单元6相互向相反方向倾斜。由此，靶粒子在第一靶单元3A和第二靶单元3B中向不同的方向飞散，因此，在成膜对象物2的成膜面上，能够使来自第一靶单元3A的靶粒子的飞散区域和来自第二靶单元3B的靶粒子的飞散区域不重叠。该结构例如在第一靶单元3A和第二靶单元3B中使用不同的靶材料的情况下是有利的。但是，使磁铁单元6、6向相反方向倾斜的结构不是必需的。既可以仅使一方的磁铁单元6倾斜，也可以是不使磁铁单元6倾斜的结构。需要说明的是，在此磁铁单元6不旋转，但并不限定于此，磁铁单元6也可以旋转或摆动。在本实施方式中，使用圆筒状的靶单元，但并不限定于此，也可以使用板状的靶单元。

大气箱230经由线性轴承等输送引导件沿着一对导轨250在与成膜对象物2的成膜面平行的方向(在此为水平方向)上移动自如地被支承。在图中，将与导轨250平行的方向设为X轴，将垂直的方向设为Z轴，将在水平面与导轨250正交的方向设为Y轴。靶单元3在将其旋转轴设定于Y轴方向的状态下，一边以旋转轴为中心进行旋转，一边相对于成膜对象物2平行地、即在XY平面上沿X轴方向在真空腔10内移动。在本实施方式中，是靶单元3在水平方向上移动的例子，但也可以是靶单元3在垂直方向上移动的结构。在该情况下，成膜对象物2被支承为直立的状态，靶单元3在与成膜对象物2的成膜面平行的方向上移动。另外，大气箱230的内部成为大气压环境，能够将上述大气箱230自身的驱动机构、靶的旋转驱动机构、配线、冷却水的配管、气体配管、电子电路、传感器等设置于大气箱230的内部。

靶4由驱动机构12旋转驱动。驱动机构12例如应用具有电机等驱动源并经由动力传递机构向靶4传递动力的通常的驱动机构，在本实施方式中，配置于大气箱230。另一方面，大气箱230通过与输送引导件连接的驱动机构在X轴方向上被直线驱动。关于输送引导件以及与输送引导件连接的驱动机构，也未特别图示，但能够使用使用了将旋转电机的旋转运动转换为直线运动的滚珠丝杠等的丝杠进给机构、线性电机等公知的各种直线运动机构。

在真空腔10内设置有：搭载上述靶单元3的能够移动的大气箱230、以及将真空腔10的底壁(壁部)10a与大气箱230连结的作为连结构件的大气臂30。大气臂30是收容用于从真空腔10的外部向大气箱230内供给电力的配线L的配线收容部，配线L插通于大气臂30的内部。配线L也可以包括向靶单元3供给电力的电力配线、向驱动靶的驱动装置的电机供给电力的电力配线等。并且，配线L也可以包括通信、控制信号用的控制配线等。

该大气臂30具有：中空结构的第一臂(第一移动体)31和第二臂(第二移动体)32；将真空腔10的底壁10a和第一臂31能够转动地连接的第一连接部21；将第一臂31和第二臂32能够转动地连接的第二连接部22；以及将第二臂32和大气箱(第三移动体)230能够转动地连接的第三连接部23。即，第一臂31的一端经由第一连接部21转动自如地连结于真空腔10的底壁10a，另一端经由第二连接部22转动自如地连结于第二臂32的一端。另外，第二臂32的另一端经由第三连接部23转动自如地连结于大气箱230。需要说明的是，构成大气臂30的臂的数量不限于两个，可以是一个，也可以是三个以上。

第一连接部21、第二连接部22以及第三连接部23在与真空腔10的底壁10a正交的Z轴方向上平行地延伸，第一臂31在隔着第一连接部21与底壁10a分离规定距离的位置处，沿与第一连接部21正交的方向延伸，在与底壁10a平行的面上转动。第二臂32沿与第二连接部22正交的方向延伸，相对于第一臂31在进一步隔开规定高度的平行的面上转动。另外，第二臂32隔着第三连接部23相对于大气箱230分离规定距离。

第一连接部21、第一臂31、第二连接部22、第二臂32以及第三连接部23是中空的部件，内部相互连通，第一连接部21向真空腔10的外部空间(例如大气压环境)开放，第三连接部23与大气箱230连通，连通的内部空间被保持为与外部空间大致相同的压力环境。在本实施方式中，大气臂30、大气箱230的内部为空气，但也可以是以氮为代表的非活性气体环境、干燥空气的环境。压力优选为不需要控制的大气压环境，但只要压力比真空腔10内部高即可，可以是任意的负压或正压的环境。

第一连接部21、第二连接部22以及第三连接部23是构成旋转接头的部分，例如，圆筒状的第一接头部和嵌合在第一接头部的内侧的圆筒状的第二接头部经由轴承相互旋转自如地组装，被密封部件密封。作为密封部件，使用真空用的密封件、例如磁性流体密封件。图4示意性地示出第一臂31与真空腔10的底壁10a之间的第一连接部21的结构例(配线L未图示)。在图4的例子中，圆筒状的第一接头部21a在Z方向上移动自如地嵌入真空腔10的底壁10a的开口，第一接头部21a与开口之间的间隙被第一密封部件S1(例如O型环)密封。另外，形成于第一臂31的圆筒状的第二接头部21b旋转自如地嵌入第一接头部21a的内侧，第一接头部21a与第二接头部21b之间的间隙被第二密封部件S2(例如磁性流体密封件)密封。

<配线的结构>

接着，参照图1以及图5，对本实施方式的成膜装置1的特征之一即配线L的结构进行说明。

配线L由从真空腔10的底壁10a的开口向外部引出的第一配线L1、配置在第一臂31的内部的第二配线L2、配置在第二臂32的内部的第三配线L3、以及配置在大气箱230的内部的第四配线L4构成。第一配线L1、第二配线L2、第三配线L3、第四配线L4是未物理连接的独立的配线。配线既可以是具有柔软性的电缆，也可以是具有刚性的杆状金属件。

第一配线L1具有固定于第一连接部21的内部或其附近的第一发送侧线圈TC1，从第一发送侧线圈TC1的两端延伸的两条线与电源8连接。并不限于该结构，也可以是，两条第一配线L1分别连接电源8和第一发送侧线圈TC1。第二配线L2由固定于第一连接部21的内部或其附近的第二接收侧线圈RC2、固定于第二连接部22的内部或其附近的第二发送侧线圈TC2、以及连接第二接收侧线圈RC2和第二发送侧线圈TC2的两条线构成。并不限于该结构，也可以是，两条第二配线L2分别连接第二接收侧线圈RC2和第二发送侧线圈TC2连接。第三配线L3由固定于第二连接部22的内部或其附近的第三接收侧线圈RC3、固定于第三连接部23的内部或其附近的第三发送侧线圈TC3、以及连接第三接收侧线圈RC3和第三发送侧线圈TC3的两条线构成。并不限于该结构，也可以是，两条第三配线L3分别连接第三接收侧线圈RC3和第三发送侧线圈TC3。第四配线L4具有固定于第三连接部23的内部或其附近的第四接收侧线圈RC4，从第四接收侧线圈RC4的两端延伸的两条线与靶单元3的阴极5电连接。并不限于该结构，也可以是，两条第四配线L4分别连接第四接收侧线圈RC4和靶单元3的阴极5。

第一配线L1的第一发送侧线圈TC1和第二配线L2的第二接收侧线圈RC2在第一连接部21的内部以非接触的状态接近地相向配置。由第一发送侧线圈TC1和第二接收侧线圈RC2构成的一对线圈是非接触送电受电线圈的一例。若从电源8向第一配线L1施加电压而使电流在第一发送侧线圈TC1中流动，则由于电磁感应、磁场共振，电流在第二接收侧线圈RC2中流动。通过这样的无线供电的方式，实现从真空腔10的外部的第一配线L1向第一臂31内的第二配线L2的电力的传输。在本实施方式中，无线供电是指，使用电磁感应或磁场共振的方法，在物理上不接触的物体(配线)之间传输电力。

同样地，第二配线L2的第二发送侧线圈TC2和第三配线L3的第三接收侧线圈RC3在第二连接部22的内部以非接触的状态接近地相向配置。由第二发送侧线圈TC2和第三接收侧线圈RC3构成的一对线圈是非接触送电受电线圈的一例。当通过在第二接收侧线圈RC2中产生的感应电动势而使电流在第二发送侧线圈TC2中流动时，通过电磁感应而使电流在第三接收侧线圈RC3中流动。通过这样的无线供电，实现从第一臂31内的第二配线L2向第二臂32内的第三配线L3的电力的传输。

同样地，第三配线L3的第三发送侧线圈TC3和第四配线L4的第四接收侧线圈RC4在第三连接部23的内部隔开微小的间隙而相向配置。由第三发送侧线圈TC3和第四接收侧线圈RC4构成的一对线圈是非接触送电受电线圈的一例。当通过在第三接收侧线圈RC3中产生的感应电动势而使电流在第三发送侧线圈TC3中流动时，通过电磁感应而使电流在第四接收侧线圈RC4中流动。通过这样的无线供电，实现从第二臂32内的第三配线L3向大气箱230内的第四配线L4的电力的传输。

即，电源8的输出利用无线供电，依次向第一配线L1、第二配线L2、第三配线L3、第四配线L4传输，并向靶单元3的阴极5供给。线圈可以使用螺线管线圈、螺旋线圈、层叠线圈、单层线圈、马蹄形的线圈等。线圈可以是空芯线圈，也可以是带磁芯的线圈。优选线圈的中心轴与连接部处的接头的中心轴一致地配置。通过设为这样的配置，难以伴随着臂的转动而引起两个线圈之间的位置偏移，因此，即便在使大气箱移动时也能够进行稳定的电力传输。

在此，作为电源8，可以使用AC电源、双极电源、脉冲DC电源。特别优选使用能够任意控制脉冲电压波形的形状、占空比、升压率等的双极电源。此时，作为脉冲的重复频率，优选使用1kHz以上且100kHz以下的频率。通过使用这样的频率，异常放电少，能够进行稳定的溅射放电，并且能够在无线传输部中实现比较高的传输效率。伴随于此，能够以低消耗电力成膜比较优质的薄膜。这样，在使用本实施方式的无线供电的电力供给中，通过选定适当的频带，能够实现兼顾等离子体稳定和高输电效率。

如图5所示，采用将从第四接收侧线圈RC4的两端延伸的两条线中的一方与第一靶单元3A电连接、将另一方的线与第二靶单元3B电连接的配线结构是优选的结构。在图5中，等离子体51用电阻成分和电容成分标记。通过使用这样的电连接，能够供给稳定的电力并维持放电。根据如上所述的结构，通过利用控制构件(未图示)对从双极电源8输出的电压波形进行控制，能够高速切换在成膜中利用的靶单元(阴极)而使用(被施加负电压的一侧的靶单元用于溅射)。需要说明的是，此时，在使一方的靶单元作为阴极发挥功能时，能够使另一方的靶单元作为阳极发挥功能。在如上所述的装置结构中，能够在阴极的附近配置大面积的阳极，因此，能够形成稳定的等离子体，能够长时间进行稳定的成膜。并且，可认为由于在作为阴极发挥功能时产生的对靶表面的影响(材料附着、凸凹形成等)在作为阳极发挥功能时被除去(缓和)，因此能够维持稳定的靶表面。另外，根据上述那样的配线结构，由于能够仅由与线圈的两端连接的两条线构成针对两个靶单元3A、3B的配线，因此，也具有能够尽可能地减少配线的数量并使配线的配置空间紧凑的优点。从溅射成膜的稳定性和高电力传输效率的观点、进而从电连接的简便性的观点出发，如图5所示，向具有两根阴极的溅射装置的应用是优选的结构。在图5的电连接中，也可以适当地串联或并联地追加电阻成分、电容成分。通过在配线L1至L4中追加电阻成分、电容成分，有时能够改善无线传输部中的传输效率。也可以将电阻或电容设为可变电阻或可变电容，进行调整而使用，以使传输效率增高。

<成膜方法>

若使真空腔内成为规定的气体环境状态，利用控制构件(未图示)，一边使大气箱230以规定的速度移动，一边对靶单元3的阴极5施加电压波形，则随着等离子体的生成，靶材料通过溅射而飞散。该材料通过掩模7到达成膜对象物2，从而在成膜对象物2的表面形成含有靶材料的膜。通过使阴极5沿X方向移动(扫描)，能够遍及X方向的宽广区域进行成膜。如果需要，阴极5可以进行多次扫描或往复扫描。

当大气箱230移动时，第一臂31以及第二臂32追随大气箱230的移动而在第一连接部21、第二连接部22以及第三连接部23处转动。在本实施方式的成膜装置1中，在第一连接部21、第二连接部22以及第三连接部23中，配线未物理连接，因此，不会产生以往那样的配线的扭曲、变形。因此，不会因配线而阻碍大气箱230、大气臂30的移动，能够使作为成膜源的靶单元3以所希望的速度顺畅地移动，因此，能够稳定且再现良好地进行成膜。另外，由于几乎不会产生配线的损伤，因此，能够实现装置的耐久性的提高。

<变形例>

上述实施方式只不过示出了本发明的结构的一例。本发明不限于上述实施方式的结构，可以在其技术思想的范围内采用各种结构。

例如，在上述实施方式中，在第一连接部21、第二连接部22、第三连接部23这三个连接部全部设置无线供电结构，但无线供电结构也可以仅设置于一部分连接部。即，可以仅在一处设置无线供电结构，也可以在两处设置无线供电结构。在除此之外的部分，与以往同样地，在连接部内穿过配线即可。例如，仅将第二连接部22设为无线供电结构而将第一连接部和第三连接部设为如以往那样的配线布置的结构，从能够通过将配线均等地分割而使配线的长度均等地缩短、配线无需连续地经过多个连接部22的观点出发，可以说是有效的方法。另外，在上述实施方式中，大气臂30由两个臂31、32构成，但臂的数量可以是一个，也可以是三个以上。在该情况下，连接部的数量根据臂的数量而变化，如上所述，可以在全部的连接部设置无线供电结构，也可以仅在一部分连接部设置无线供电结构。总之，在用于将电力从真空腔10的外部的电源8供给至大气箱230的配线中，只要至少在一处以上设置无线供电结构即可。需要说明的是，无线供电结构优选针对弯曲角度、弯曲频度大的连接部优先设置。

在上述实施方式中，作为成膜装置的例子，对使用溅射靶作为成膜源的溅射装置进行了说明，但本发明的应用范围并不限于溅射装置。例如，对于蒸镀成膜材料的真空蒸镀装置中的成膜源(蒸发源)的配线结构，也能够优选应用本发明。上述实施方式的无线供电结构除了向成膜源的电力供给之外，还可以用于向大气箱的驱动机构、阴极的旋转驱动机构等驱动机构的电力供给、向大气箱内的电子电路、传感器等部件的电力供给、信号传输。

Claims

1.一种成膜装置，具有成膜室、成膜源以及连结构件，所述成膜源能够在所述成膜室内移动，所述连结构件连结所述成膜室的壁部和所述成膜源，向所述成膜源供给电力的配线插通于所述连结构件的内部，其特征在于，

所述连结构件具有至少一个移动体和将所述移动体与所述成膜室的壁部或所述成膜源连接的连接部，

在所述连接部的内部设置有与所述配线连接的非接触送电受电线圈。

2.一种成膜装置，具有成膜室、成膜源以及连结构件，所述成膜源能够在所述成膜室内移动，所述连结构件连结所述成膜室的壁部和所述成膜源，向所述成膜源供给电力的配线插通于所述连结构件的内部，其特征在于，

所述连结构件具有相互连接的多个移动体，

在连接所述多个移动体的部分的内部设置有与所述配线连接的非接触送电受电线圈。

3.如权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，

所述成膜源是溅射靶。

4.如权利要求3所述的成膜装置，其特征在于，

所述成膜源具有第一靶单元和第二靶单元，所述第一靶单元具有第一靶，所述第二靶单元具有第二靶，

所述非接触送电受电线圈具有接收侧线圈和发送侧线圈，

与所述接收侧线圈的一端电连接的所述配线与所述第一靶单元电连接，

与所述接收侧线圈的另一端电连接的所述配线与所述第二靶单元电连接。

5.如权利要求4所述的成膜装置，其特征在于，

所述成膜装置具有双极电源，所述双极电源能够对与所述发送侧线圈的一端电连接的所述配线和与所述发送侧线圈的另一端电连接的所述配线施加相反极性的电压。

6.如权利要求4或5所述的成膜装置，其特征在于，

所述第一靶单元和所述第二靶单元是被旋转驱动的圆筒形状的部件。

7.如权利要求6所述的成膜装置，其特征在于，

所述第一靶单元和所述第二靶单元平行地配置。

8.如权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，

所述成膜源是蒸镀成膜材料的蒸发源。