JP2009024259A - スパッタコーティング装置及び基板に層を堆積する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】許容可能なコーティング速度を有し、有機材料層の上、例えば、ＯＬＥＤ層の上に、損傷のない又は損傷の少ないスパッタコーティングを与える装置及び方法を提供する。
【解決手段】コーティングチャンバと、有機材料層が堆積した基板１１０ａ，１１０ｂと、該コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの回転可能なカソードユニットであって、少なくとも１つの回転可能なターゲット１０２と、該ターゲット１０２の少なくとも１つの表面部分の上に配置された少なくとも１つのプラズマ閉じ込めゾーンを生成するための磁石アセンブリ１０４とを含むユニットと、スパッタ粒子を散乱する散乱ゾーンと、ある比率の該スパッタされた粒子が、該基板表面に移動するのを選択的に防ぐ手段とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機材料層が堆積した基板に層を堆積するためのスパッタコーティング装置に関する。更に、本発明は、有機材料層が堆積した基板に層を堆積する方法に関する。

先行技術

多くの用途において、有機エレクトロニクス、ＯＬＥＤ等の有機材料層は、層スタックの一部である。通常、有機材料層は、有機材料層に直接的又は間接的に堆積した金属化層、コンタクト層、保護層を必要とする機能層である。

有機材料層、例えば、ＯＬＥＤ層を、有機材料層を損傷することなく、保護又は金属化層と共にコーティングするのに用いる従来のプロセスは、コーティング粒子を、有機材料層上で蒸発するものである。蒸発プロセスでは、金属源を用いる。更に、保護層を含む特別なＯＬＥＤ層スタックのような特別なプロセス条件がある。

他に、マグネトロンスパッタリングのような標準スパッタリングプロセスを用いる方法がある。しかしながら、従来のスパッタリングを用いると、下にある有機層がかなり損傷を受けることが分かっている。従って、より穏やかなスパッタリングプロセスとするために、対面式のスパッタ概念が導入され、それによって、有機層を損傷するリスクを減じている。これは、有機層に衝突する粒子の速度が減少することによるものである。この技術は、例えば、ＥＰ第１ ５０５ １７０Ｂ１に記載されている。

図１に、第１のターゲット２と第２のターゲット３を含む、その他の従来の対面式スパッタリング装置１を示す。第１のターゲット２の第１のスパッタ表面２’と第２のターゲット３の第２のスパッタ表面３’は、互いに向き合うように配置されている。

第１のターゲット２は、第１の磁石アセンブリ４を含み、第１のターゲット２の表面２’の上に少なくとも１つのプラズマ生成（又はプラズマ閉じ込め）ゾーン６を生成する。第２のターゲット３は、第２の磁石アセンブリ５を含み、第２のターゲット３の表面３’の上に少なくとも１つの第２のプラズマ生成（又はプラズマ閉じ込め）ゾーン７を生成する。プラズマゾーン５及び７内で、コーティング粒子又は反応粒子をターゲット表面２’及び３’から夫々スパッタリングするために、イオンが生成される。スパッタされた粒子の移動の優先方向が、対向するターゲット３及び２の夫々の対向する表面３’及び２’の夫々に向く。

しかしながら、数多くのスパッタ粒子が、ターゲット表面２’と３’の間の中間ゾーン８で散乱して、経路１２を通ってコーティングゾーン１３に入る。散乱した粒子は、十分な運動エネルギーを失って散乱し、基板１０に衝突する時に、有機層１１を損傷しない。

しかしながら、これらのプロセスを用いると、いくつかの欠点がある。第１に、コーティング収率が非常に低く、基板の処理量が十分でない。更に、Ａｌ等の反応性粒子によりコーティングする時は特に、従来の対面式スパッタ配置を用いると、コーティング材料が１つのマグネトロンから他のマグネトロンへ再堆積することとなる。酸化インジウム錫（ＩＴＯ）のスパッタリングのような反応性プロセスでは、コーティングプロセスに含まれるターゲットが汚染される可能性がある。Ａｌのスパッタリングのような非反応性プロセスであっても、スパッタリングが生じていないターゲットの層の再堆積領域が形成される可能性がある。これは、ターゲットで短絡を生じたり、粒子が基板に達すると、基板が破壊される恐れがある。

発明の目的

本発明の目的は、有機材料層の上、例えば、ＯＬＥＤ層の上に、損傷のない又は損傷の少ないスパッタコーティングを与える装置及び方法を提供することであり、この方法は許容可能なコーティング速度を有する。

技術的解決

この目的は、請求項１記載のスパッタコーティング装置及び請求項１０記載の層を基板に堆積する方法により解決される。

有機材料層が堆積した基板に層を堆積するための本発明によるスパッタコーティング装置は、コーティングチャンバと、有機材料層が堆積した基板と、該コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの回転可能なカソードユニットであって、少なくとも１つの回転可能なターゲットと、該ターゲットの少なくとも１つの表面部分の上に配置された少なくとも１つのプラズマ閉じ込めゾーンを生成するための磁石アセンブリとを含むユニットと、スパッタ粒子を散乱する散乱ゾーンと、ある比率の該スパッタされた粒子が、該基板表面に移動するのを選択的に防ぐ手段とを含む。

該手段は、ある比率のスパッタされた粒子が、該ターゲットの該表面部分から該基板表面に、直接経路で、即ち、散乱せずに、移動するのを防ぐ。この直接経路は、通常、実質的に直線経路である。散乱ゾーンは、ターゲット表面と基板表面の間の粒子の経路に配置されている。散乱ゾーンという用語には、広い意味で解釈され、例えば、運動エネルギーの喪失となる粒子の偏向や反射及び／又は粒子の移動方向の変化が含まれる。本発明で意味する粒子は、ターゲットからスパッタされた粒子、即ち、原子、イオン、ラジカル、分子であり、ターゲット表面から剥がれたような粒子ではない。

該手段は、スパッタされた粒子の流れから、粒子を、特に、散乱ゾーンで散乱されなかった粒子をろ過する一種のフィルタとして作用し、散乱した粒子のみが、基板表面に衝突する。

特に、該手段は、該表面部分、該散乱ゾーン及び該基板表面の配置及び／又は構成を含み、該散乱ゾーンで散乱した少なくともある比率の該スパッタされた粒子が、該手段を通過して、該基板表面に衝突するようにする。

好ましい実施形態において、該手段は、該散乱ゾーンと該少なくとも１つの基板の間に少なくとも１つの通路を含み、該通路が、該少なくとも１つの基板表面への、該散乱ゾーンで散乱した粒子の選択的な通過のために、配置且つ／又は構成されている。

スパッタコーティング装置は、特に、薄膜、例えば、保護膜、金属化及び／又は電極層、例えば、Ａｌ層、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）のようなＴＣＯ(透明導電酸化物)層等を、有機材料層に堆積するのに用いられる。有機材料層は、有機エレクトロニクス層やＯＬＥＤ（有機発光デバイス）層のような少なくとも１種類の有機材料を含む層である。フィルムは、下にある有機材料層に直接的に、又は、間接的に、即ち、本発明による薄膜を堆積する前に、有機材料層に堆積した１枚以上の層の上部に堆積してよい。例えば、用途によっては、本発明による薄膜を堆積する前に、ＬｉＦ又はその他材料の薄層を有機材料層に堆積する。酸素ラジカルの高反応性のために、特に、ＴＣＯ層の堆積には、ターゲットの汚染等の大きな難題がある。

本発明の重要な特徴は、少なくとも１つの回転可能なカソードユニットを用いることである。カソードの電力は、ＤＣ、ＲＦ、ＤＣとＲＦの組み合わせ、パルス変調電力であってよい。回転可能なカソードは、磁石アセンブリ（マグネトロン）、冷却システム等が中に配置された円筒中空ターゲットを含む。本発明による配置において、回転可能なカソードを用いる特定の利点は、例えば、反応性プロセスの場合に、コーティングプロセスに含まれる第２のターゲットの汚染を減じることである。更に、シールドの設計を有利にすることができる。シールドは、容易に交換できるため、コーティング装置の保守が容易になる。更に、回転可能なターゲットは高収率で、ターゲット材料の侵食が均一であるため、良好な材料有用性を有する。

有機材料層又は有機材料層に堆積した薄層に、粒子を直接衝突させることによる損傷を防ぐために、本発明では、磁石システムを備えた回転可能なカソードの基板表面から離した配置を用いている。この結果、散乱粒子だけが基板表面に衝突するコーティング条件となる。散乱しない粒子はシールドで補足される。

有機材料層（又は堆積した薄層）の上部への層の堆積は、静的又は動的プロセスでなされる。静的コーティングプロセスでは、基板は、コーティングプロセス中、真空コーティングチャンバ内に固定配置される。動的コーティングプロセスでは、基板は、コートされている間、カソードに対して移動する。

回転可能なターゲットは、軸周囲を回転し、固定した磁石アセンブリに対して移動する。磁石アセンブリは、プラズマ閉じ込めゾーンを生成する。マグネトロンプラズマスパッタリングプロセスでは、コーティング及び／又は（反応性スパッタリングプロセスの場合）反応性粒子は、プラズマ閉じ込めゾーン近傍のターゲット表面の表面部分から本質的にスパッタされる。

プラズマ閉じ込めゾーンに近いターゲット表面部分は、ターゲット表面の１つ以上の周辺部分に配置されている。ターゲット表面の周辺部分は、従来のスパッタプロセスと同様に、基板表面の反対には配置されていない。特に、磁石アセンブリは、ターゲットの回転軸に平行に延在する磁石バーを含む。磁石バーは、回転軸と基板表面の間の接続ライン近くには配置されておらず、基板表面からは離れている。例えば、基板面積の法線ベクトルに対して約９０°の角度で配置されている。この配置によって、衝突せずにターゲット表面から離れて移動する時に、スパッタ粒子が、直接経路で、基板表面に達することは殆どない。一方、散乱粒子は、基板表面に達する。衝突のために、有機材料層（又は堆積した薄膜）に衝突するコーティング粒子のエネルギーは減少し、有機材料層を損傷するリスクが減じる。

特に、該ターゲットの該表面部分から、実質的に直線経路で、直接コートされる該基板表面まで、スパッタ粒子が移動するのを防ぐ手段は、該磁石アセンブリの構成及び／又は配置を含み、ターゲットの表面近くのスパッタされた粒子の移動の平均的な優先方向が、基板表面に向っていない。

本発明によれば、スパッタ粒子の有機材料層への直接の移動は望ましくない。高インパルスを有するこれらの粒子が有機材料層を損傷する能力があるためである。有機材料層の上部に薄層を与えても、有機材料層は、スパッタ粒子から直接、十分には保護されない。従って、磁石アセンブリは、基板表面に対向しない方向に配置され、むしろ、基板表面からそらされる（例えば、９０°の角度で）。このように、ターゲット表面からスパッタされた（散乱される前）粒子の移動の平均的な優先方向は、基板表面には向かない。直線経路で直接の移動はない。即ち、ターゲット表面部分と基板表面の間の衝突のない移動はない。他の粒子との衝突によって、運動エネルギーを略失った散乱粒子のみが、有機層を損傷することなく、有機層に衝突する。このようにして、回転可能なカソード技術を用いて、有機材料層、例えば、ＯＬＥＤ層に対する、損傷のない、又は損傷の減じたスパッタリングプロセスが提供される。

スパッタ粒子が直接表面に達する統計的な可能性があったとしても、これらの粒子の数が、有機材料層に衝突する散乱粒子の数に比べて減っている限りは、本発明の範囲内である。

好ましい実施形態において、該ターゲット表面からスパッタされ、且つ、ターゲット表面上の領域で散乱する粒子のための、該ターゲットの該表面部分と、コートされる該基板表面の間に接続経路が設けられるように、該手段は構成される。即ち、スパッタ表面と基板表面の間に間接的な接続を与える経路があって、散乱した粒子のみが基板表面に達する。

該手段は、該ターゲットからスパッタされる粒子が、直線経路で直接該基板表面に衝突するのを防ぐための少なくとも１つのシールドを含んでいてよい。

基板表面に達する粒子の少なくとも大部分が、ターゲット表面部分から基板表面まで移動する間に散乱されるようにしなければならない。開口部を有する追加のシールドは、基板表面に達して、コーティング速度／収率を増大する散乱粒子の数を最適なものとするように特に設計される。一方、ターゲット表面から基板表面までの間、散乱せずに基板表面に衝突する粒子の数は減じなければならない。

該スパッタコーティング装置は、少なくとも１つの第１の回転可能なターゲットと、該第１のターゲットの少なくとも１つの第１の表面部分の上に配置された少なくとも１つの第１のプラズマ閉じ込めゾーンを生成するための第１の磁石アセンブリとを含む、該コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの第１の回転可能なカソードユニットと、少なくとも１つの第２のターゲットと、該第２のターゲットの少なくとも１つの第２の表面部分の上に配置された少なくとも１つの第２のプラズマ閉じ込めゾーンを生成するための第２の磁石アセンブリとを含む、該コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの第２のカソードユニットとを含み、スパッタされた粒子が、該第１のターゲット表面及び該第２のターゲット表面から、該基板表面まで、実質的に直線経路で移動するのを防ぐように、該手段は構成されている。第２のカソードユニットは、平坦及び回転可能なターゲットを夫々有する平坦又は回転可能なカソードユニットであってよい。

カソードの電力は、ＤＣ、ＲＦ、ＤＣとＲＦの組み合わせ、パルス変調電力であってよい。２つの回転可能なカソードを、ツインマグモードで用いてもよい。堆積の主方向は、他の回転可能なカソードに向っているのが好ましい。

該手段は、該第１の磁石アセンブリと該第２の磁石アセンブリの構成及び／又は配置を含み、該第１のターゲット表面の該第１の表面部分と、該第２の表面の該第２の部分が対面配置されて、間に中間ゾーンを画定している。

本実施形態のコーティング装置には、２つのターゲットが配置され、各ターゲットに基づく磁石アセンブリを備えている。ターゲットは、特に、ターゲット間の中間ゾーンを画定する対面配置で配置されている。この中間ゾーンにおいて、極めて高密度の粒子を生成でき、粒子の散乱の可能性及び散乱粒子による基板のコーティング速度が増大する。更に、反応性プロセスにおける汚染が減じる。例えば、ＴＣＯでのコーティングの際、回転可能なターゲットは汚染され難い。加えて、回転可能なターゲットだと、ターゲット回転の際に、ターゲット表面の各部分がスパッタリング領域を通過するため、再堆積ゾーンが最低に減じる（ターゲットの両端部で）。

該スパッタコーティング装置は、該中間ゾーンと該基板表面の間に少なくとも１つのシールドを含み、該シールドは、散乱した粒子が、該基板表面に向って移動するための少なくとも１つの開口部を有する。
本発明の目的はまた、有機材料層が堆積した基板に層を堆積する方法であって、
ａ）コーティングチャンバを提供する工程と、
ｂ）少なくとも１枚の有機材料層が堆積したコートする基板を、該コーティングチャンバに提供する工程と、
ｃ）該コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの回転可能なカソードユニットを提供する工程であって、該ユニットは、少なくとも１つの回転可能なターゲットと、磁石アセンブリとを含み、これが、該ターゲットの少なくとも１つの表面部分の上に配置された少なくとも１つのプラズマ閉じ込めゾーンを生成するためである、工程と、
ｄ）スパッタされた粒子が、該ターゲット表面から、該基板表面まで、実質的に直線経路で移動するのを防ぐ手段を提供する工程と、
ｅ）該回転可能なターゲットから粒子をスパッタリングする工程とを含む方法を提供することによっても解決される。

工程ｄ）は、スパッタされた粒子に散乱ゾーンを提供する工程を含んでいてもよい。粒子を散乱している際、運動エネルギーが失われ、且つ／又は移動の方向が変化する。散乱及び非散乱粒子の運動方向が異なるため、非散乱粒子は、散乱ゾーンに達する全粒子のストリームからろ過される。散乱されずに移動する粒子は、シールドに堆積する可能性がある。ある比率の散乱粒子が、基板表面の方向に移動する。

特に、工程ｃ）は、ターゲットの表面近くのスパッタされた粒子の移動の平均的な優先方向が、該基板表面に向わないように、該磁石アセンブリを配置する工程を含む。

好ましい実施形態において、工程ｄ）は、該ターゲット表面からスパッタされ、該散乱ゾーンで散乱する粒子のための、ターゲットの表面部分とコートされる基板表面の間に、接続経路を提供する工程を含む。

工程ｄ）は、該散乱ゾーンと該基板表面の間に少なくとも１つのシールドを提供する工程を含むことができる。

特に、工程ｃ）は、少なくとも１つの第１の回転可能なターゲットと、該ターゲットの少なくとも１つの第１の表面部分の上に配置された少なくとも１つの第１のプラズマ閉じ込めゾーンを生成するための第１の磁石アセンブリとを含む、該コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの第１の回転可能なカソードユニットと、少なくとも１つの第２のターゲットと、該第２のターゲットの少なくとも１つの表面部分の上に配置された少なくとも１つの第２のプラズマ閉じ込めゾーンを生成するための第２の磁石アセンブリとを含む、該コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの第２のカソードユニットとを含む。第２のターゲットは、平坦なターゲット又は回転可能なターゲットであってよい。

工程ｃ）は、該第１の磁石アセンブリと該第２の磁石アセンブリを配置する工程を含み、該第１のターゲット表面及び該第２のターゲット表面からスパッタされた粒子が、該第２のターゲット表面及び該第１のターゲット表面に対して、移動の優先方向を有するようにする。この配置は、磁石アセンブリの対面式配置に対応している。

特に、工程ｄ）は、開口部を有する少なくとも１つのシールドを提供する工程を含み、該少なくとも１つのターゲットからスパッタされた散乱粒子が、該開口部を通過して、コートされる該基板表面に衝突できるようにする。
工程ｄ）の間、基板表面は、該ターゲット表面近くの該スパッタ粒子の移動の平均的な優先方向に対して平行に実質的に配置されている。

好ましい実施形態において、該方法は、該基板に堆積した該有機層に該層を堆積した後、
ｆ）回転可能なターゲットから粒子をスパッタして、該スパッタされた粒子が、コートされる該基板に向って、移動の平均的な優先方向を有し、該粒子が、該基板表面に直接衝突できるようにする工程を含む。

本実施形態において、上述した基本的な方法によれば、第１の薄層、即ち、副層が、有機材料層に堆積する。厚い第２の層を、直接スパッタリングにより副層に形成する工程ｆ）中、副層は、高運動エネルギーを有するスパッタ粒子が衝突する影響から、有機材料層を保護する。第２の層は、平坦又は回転可能なカソードであってよい１つ以上の追加のカソードでコートされてもよい。

第２の層は、第１の層と同じ又は同様の材料、例えば、Ａｌのような金属材料であってよい。

特に、工程ｆ）は、第１の層が該基板表面に堆積した後、該基板表面に向かない方向から該基板表面に向く方向まで、該磁石アセンブリの配置を変えて、該第１の層に第２の層を堆積する工程を含む。即ち、スパッタ方向は、例えば、基板に向く方向に基板に対して磁石システムを回転することにより変えられる。第２の層は、マグネトロンの磁石バーを、基板に向けて動かすことにより、第１の層と同じ回転可能なカソードでコートしてよいため、主堆積方向は、基板に向く。当然のことながら、基板表面が、磁石アセンブリに向かない位置から、基板表面が磁石アセンブリに向く位置まで、基板を移動する可能性もある。

工程ｆ）は、該基板を、第１の回転可能なターゲットから第２の回転可能なターゲットまで搬送し、該第２の回転可能なターゲットから粒子をスパッタリングして第１の層に第２の層を堆積する工程を含む。

工程ｅ）で堆積した該第１の層の厚さは５ｎｍ〜１００ｎｍであり、且つ／又は工程ｆ）で堆積した該第２の層の厚さは１０ｎｍ〜１０００ｎｍである。

具体的な実施形態の説明

図２に、本発明によるスパッタコーティング装置の第１の実施形態を示す。

スパッタコーティング装置１００は、真空コーティングチャンバ（図示せず）と、コーティングチャンバ内に配置された基板１１０ａと１１０ｂを含む。更に、スパッタコーティング装置１００は、中央軸Ａ周囲を回転する回転可能なターゲット１０２を含む円筒中空カソードと、磁石アセンブリ１０４を含む。磁石アセンブリ１０４は、中空カソード内に配置されていて、閉じ込めプラズマゾーン１０６が、ターゲット１０２の表面１０２’上の領域１０８に生成されるように配置されている。ターゲット１０２の表面１０２’からスパッタされた粒子の移動の優先方向が、コートされる基板表面に向かないように、領域１０８は配置されている。

本実施形態において、同時にコートされる２つの基板１１０ａと１１０ｂがある。両基板は、基板表面に堆積したＯＬＥＤ層１１１ａと１１１ｂを夫々有する。しかしながら、当然のことながら、コートするために、粒子源１０８近くに配置された１枚のみの基板とすることも可能である。有機層１１１ａ、１１１ｂ又はそこに堆積した薄膜、例えば、ＬｉＦ膜をコーティングしてもよい。

領域１０８は、ターゲット表面１０２’とシールド１０９の間に配置されている。シールド１０９は、シールド１０９に向う方向に移動するターゲット１０２の表面１０２’からスパッタされた粒子をシールドする。シールド１０９の各側に、通路１１２ａと１１２ｂ（矢印で示す）が、中間領域１０８（ターゲット表面１０２’とシールド１０９により画定されている）とコーティング領域１１３ａ、１１３ｂの間に提供されている。これらの通路１１２ａと１１２ｂを通して、中間領域１０８で散乱したスパッタコーティング粒子だけが、コーティング領域１１３ａ、１１３ｂに夫々入って、ＯＬＥＤ層１１１ａ又は１１１ｂ又はそこに堆積した薄膜に衝突する。当然のことながら、アルゴン、酸素（ＴＣＯをスパッタリングする時）等のようなスパッタガスが、通路１１２ａ及び１１２ｂを通過するのも防ぐことはできない。しかしながら、ターゲットからスパッタされる粒子の数を減じて、散乱ゾーン１０８で散乱させずに、基板表面に衝突させようとしている。

静的コーティングプロセスでは、コーティングプロセス中、基板１１０ａ及び１１０ｂは移動できず、動的コーティングプロセスでは、コーティングチャンバ中で、基板１１０ａ及び１１０ｂは、スパッタコーティング装置１００に対して移動する。スパッタコーティング装置を通過する時、電極層は、該基板１１０ａ及び１１０ｂに堆積した該ＯＬＥＤ層１１１ａ及び１１１ｂの上部に夫々形成される。

更に、シールド１０９が提供され、シールド１０９に向う方向に移動する、ターゲット１０２の表面１０２’からスパッタされる粒子をシールドする。シールド１０９の各側において、通路１１２ａ及び１１２ｂ（矢印で示される）が、中間領域１０８（ターゲット表面１０２’及びシールド１０９により画定される）とコーティング領域１１３ａ、１１３ｂの間に提供される。これらの通路１１２ａ及び１１２ｂを通して、中間領域１０８で散乱されたスパッタ粒子のみが、通路１１２ａ及び１１２ｂを通って、コーティング領域１１３ａ、１１３ｂに夫々入り、ＯＬＥＤ層１１１ａ又は１１１ｂに衝突する。

図３は、本発明のスパッタコーティング装置２００の第２の実施形態の図である。

スパッタコーティング装置２００は、第１のターゲット２０２を有する第１の回転可能なカソードと、第２のターゲット２０３を有する第２の回転可能なカソードである。ターゲット２０２及び２０３は、中央軸Ａ及びＢを周囲を夫々回転可能である。更に、カソードは、夫々、磁石アセンブリ２０４及び２０５を含む。２つのプラズマ閉じ込めゾーン２０６及び２０７が、ターゲット２０２と２０３の間の画定された領域で生成されるように、磁石２０４及び２０５は配置されている。

プラズマ閉じ込めゾーン２０６及び２０７は、ターゲット２０２と２０３の間の中間スペース２０８に配置されている。プラズマ閉じ込めゾーン２０６及び２０７近傍の領域において、ターゲット表面２０２’及び２０３’からスパッタされた粒子は、他方の回転可能なカソード２０３及び２０２に向う移動の優先方向を有している。磁石アセンブリ２０４、２０５は対面式に配置されている。

更に、スパッタコーティング装置２００は、僅かなスパッタ粒子が散乱する中間領域２０８間に開口部２１２を有するシールド２０９を含み、開口部２１２を通ってコーティング領域２１３に入る。散乱粒子は、他の粒子との衝突で運動エネルギーを失うため、基板２１０のＯＬＥＤ層２１１に衝突する時の運動エネルギーは非常に低い。ただし、用途によっては、基板表面に衝突する非散乱粒子の数をシールドなしで十分に減じることができる場合には、シールド２０９は必要とされない。

記載した実施形態の利点は、コーティング領域２１３、１１３ａ又は１１３ｂに入る時に、粒子の大半が散乱されるということである。従って、本発明によるコーティング装置１００、２００を用いると、非常に穏やかなコーティング方法が提供される。このように、コーティングプロセスによる有機層の損傷はない。

１つ以上の回転可能なカソードを用いることにより、ターゲット表面２０２’、２０３’、１０２’からの材料の均一な侵食がなされる。例えば、平坦なターゲットを用いると、ターゲット表面の特定の領域はスパッタされない。対面式配置では、他のカソードからの粒子が、これらの領域に堆積して誤った影響がでる。

図４に、本発明によるスパッタコーティング装置の動作モードを示す。

第１のプロセスに対応する左側には、図１に図示したスパッタコーティング装置１００が図示されている。

第１のコーティングプロセスでは、ＯＬＥＤ層１１１が堆積した基板１１０が、第１の副層、例えば、金属層１１４でコートされている。スパッタコーティングプロセス中、回転可能なターゲット１０２は、中央軸Ａ周囲を回転する。スパッタコーティング装置１００は、磁石アセンブリ１０４を含み、基板１１０の表面に向いていない側で、円筒中空カソード１０２の内部に配置されている。中間ゾーン１０８で散乱された粒子のみが、コーティング領域１１３に入って、ＯＬＥＤ層１１３に衝突する。これらの粒子は、有機層１１１に電極薄層１１４、例えば、厚さｄが５ｎｍ〜１００ｎｍの金属薄層１１４を形成する。残りの粒子（散乱されていない、又は他の方向に散乱）はシールド１０９により停止する。

同じスパッタコーティング装置１００又は異なるスパッタコーティング装置１０１で実施される第２のコーティングプロセス（図４の右側に図示）では、第２の厚層が、有機層１１１の上部に、記載した第１の工程で形成された第１の金属薄層１１４に堆積する。

第２の厚層は、基板１１０表面及び第１の金属層１１４に向った回転可能なカソードの磁石アセンブリ１０４により形成される。この構成では、プラズマ閉じ込めゾーン１０６近傍のターゲット表面１０２’からスパッタされた粒子の大半が、基板表面に直接移動して、比較的高い運動エネルギーにより該薄層１１４に衝突する。しかしながら、薄層１１４によりカバーされ保護された有機層には衝突しない。従って、第２の厚層を形成する粒子はＯＬＥＤ層を損傷しない。

厚さｄが１０ｎｍ〜１０００ｎｍの第２の厚層は、このように、はるかに高い堆積速度で生成される。薄層だけが、第１の工程で低速で堆積させなければならない。金属薄層及びその上に堆積した厚層は、同じ又は同様の材料からなっていてよい。

有機層１１１、ＯＬＥＤ層１１１及び電極薄層１１４でコートされた基板１１０を、第２のスパッタコーティング装置１０１へ搬送した後、第２の電極厚層を堆積するために、第２のプロセスは実施される。

或いは、コートされる表面に直接向く方向に９０°回転させた磁石アセンブリ１０４で、第２のコーティングプロセスを実施するのに、同じスパッタコーティング装置１００を用いてもよい。本実施形態では、両プロセスに同じカソードを用いてよい。

更なる目的及び利点は、図面に関連する具体的な実施形態の説明より得られる。
従来の対面式ターゲットスパッタリング装置を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示す図である。 本発明による基板に層を堆積する方法を示す図である。

Claims (21)

1. 有機材料層（１１１、１１１ａ、１１１ｂ、２１１）が堆積した基板（１１０、１１０ａ、１１０ｂ、２１０）に層を堆積するためのスパッタコーティング装置（１００、１０１、２００）であって、
   コーティングチャンバと、
   表面を有し、有機材料層（１１１、１１１ａ、１１１ｂ、２１１）が堆積した少なくとも１枚の基板（１１０、１１０ａ、１１０ｂ、２１０）と、
   前記コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの回転可能なカソードユニットであって、粒子がスパッタリングされる少なくとも１つの回転可能なターゲット（１０２、１０３、２０２、２０３）と、前記ターゲット（１０２、１０３、２０２、２０３）の少なくとも１つの表面部分の上に配置された少なくとも１つのプラズマ閉じ込めゾーン（１０６、２０６、２０７）を生成するための磁石アセンブリ（１０４、２０４、２０５）とを含むユニットと、
   ある比率の前記スパッタされた粒子が、前記基板の前記表面に移動するのを選択的に防ぐ手段とを含むスパッタコーティング装置（１００、１０１、２００）において、
   前記スパッタコーティング装置（１００、１０１、２００）が、前記ターゲットの前記少なくとも１つの表面部分と、前記基板の前記表面の間に提供された、スパッタされた粒子を散乱するための散乱ゾーン（１０８、２０８）を含み、ある比率の前記スパッタされた粒子が、前記基板の前記表面に移動するのを選択的に防ぐ前記手段が、前記散乱ゾーン（１０８、２０８）において散乱した粒子の選択的な通路を、前記基板の前記少なくとも１つの表面に提供するように構成されていることを特徴とするスパッタコーティング装置（１００、１０１、２００）。
2. 前記手段が、前記表面部分、前記散乱ゾーン（１０８、２０８）及び前記基板表面の配置及び／又は構成を含み、前記散乱ゾーン（１０８、２０８）で散乱した前記スパッタされた少なくともある比率の粒子が、前記手段を通過して、前記基板表面に衝突するようにすることを特徴とする請求項１記載のスパッタコーティング装置（１００、１０１、２００）。
3. 前記手段が、前記散乱ゾーン（１０８、２０８）と前記少なくとも１枚の基板（１１０、１１０ａ、１１０ｂ、２１０）の間に少なくとも１つの通路（１１２、１１２ａ、１１２ｂ、２１２）を含み、前記通路（１１２、１１２ａ、１１２ｂ、２１２）が、前記少なくとも１つの基板表面への、前記散乱ゾーン（１０８、２０８）で散乱した粒子の選択的な通過のために、配置且つ／又は構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタコーティング装置（１００、１０１、２００）。
4. 前記手段が、前記磁石アセンブリ（１０４、２０４、２０５）の構成及び／又は配置を含み、前記ターゲット（１０２、１０３、２０２、２０３）の前記表面近くのスパッタされた粒子の移動の平均的な優先方向が、前記基板表面に向っていないことを特徴とする前記請求項のいずれか１項記載のスパッタコーティング装置（１００、１０１、２００）。
5. 前記ターゲット表面からスパッタされ、画定された領域（１０８、２０８）で散乱した粒子のための、前記ターゲット（１０２、１０３、２０２、２０３）とコートされる前記基板の間に接続経路（１１２、１１２ａ、１１２ｂ、２１２）が設けられるように、前記手段が構成されていることを特徴とする前記請求項のいずれか１項記載のスパッタコーティング装置（１００、１０１、２００）。
6. 前記手段が、少なくとも１つのシールド（１０９、２０９）を含むことを特徴とする前記請求項のいずれか１項記載のスパッタコーティング装置（１００、１０１、２００）。
7. 前記スパッタコーティング装置（２００）が、少なくとも１つの第１の回転可能なターゲット（２０２）と、前記第１のターゲット（２０２）の少なくとも１つの第１の表面部分の上に配置された少なくとも１つの第１のプラズマ閉じ込めゾーン（２０６）を生成するための第１の磁石アセンブリ（２０４）とを含む、前記コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの第１の回転可能なカソードユニットと、少なくとも１つの第２のターゲット（２０３）と、前記第２のターゲット（２０３）の少なくとも１つの表面部分の上に配置された少なくとも１つの第２のプラズマ閉じ込めゾーン（２０７）を生成するための第２の磁石アセンブリ（２０５）とを含む、前記コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの第２のカソードユニットとを含み、
   ある比率の前記スパッタされた粒子が、前記基板の前記表面に移動するのを選択的に防ぐように前記手段が構成されていることを特徴とする前記請求項のいずれか１項記載のスパッタコーティング装置（２００）。
8. 前記手段が、前記第１の磁石アセンブリ（２０４）と前記第２の磁石アセンブリ（２０５）の構成及び／又は配置を含み、前記第１のターゲット表面の前記第１の表面部分と、前記第２の表面の前記第２の部分が対面配置されて、間に中間ゾーン（２０８）を画定していることを特徴とする請求項７記載のスパッタコーティング装置（２００）。
9. 前記スパッタコーティング装置（２００）が、前記中間ゾーン（２０８）と前記基板表面の間に少なくとも１つのシールド（２０９）を含み、前記シールド（２０９）が、散乱した粒子が前記基板表面に向って移動するための少なくとも１つの開口部（２１２）を有することを特徴とする請求項８記載のスパッタコーティング装置（２００）。
10. 有機材料層（１１１、１１１ａ、１１１ｂ、２１１）が堆積した基板（１１０、１１０ａ、１１０ｂ、２１０）に層を堆積する方法であって、
    ａ．コーティングチャンバを提供する工程と、
    ｂ．少なくとも１枚の有機材料層が堆積したコートする基板を、前記コーティングチャンバに提供する工程と、
    ｃ．前記コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの回転可能なカソードユニットを提供する工程であって、前記ユニットは、少なくとも１つの回転可能なターゲットと、磁石アセンブリ（１０４、２０４、２０５）とを含み、これが前記ターゲット（１０２、１０３、２０２、２０３）の少なくとも１つの表面部分の上に配置された少なくとも１つのプラズマ閉じ込めゾーンを生成するためである工程と、
    ｄ．ある比率の前記スパッタされた粒子が、前記ターゲット表面から前記基板の前記表面に移動するのを防ぐ手段であって、前記スパッタリングゾーン（１０８、２０８）において散乱した粒子の選択的な通路を、前記基板の前記表面に提供するように構成された手段を提供する工程と、
    ｅ．前記回転可能なターゲット（１０２、１０３、２０２、２０３）から粒子をスパッタリングして、前記基板に層（１１４）を形成する工程とを含むことを特徴とする方法。
11. 工程ｃ）が、前記ターゲット（１０２、１０３、２０２、２０３）の前記表面近くのスパッタされた粒子の移動の平均的な優先方向が、前記基板表面に向わないように、前記磁石アセンブリ（１０４、２０４、２０５）を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 前記ターゲット表面からスパッタされ、散乱ゾーン（１０８、２０８）で散乱する粒子のための、前記ターゲット（１０２、１０３、２０２、２０３）の前記表面部分とコートされる前記基板表面の間に、接続経路（１１２、１１２ａ、１１２ｂ、２１２）を提供する工程を含むことを特徴とする請求項１０又は１１記載の方法。
13. 工程ｄ）が、前記散乱ゾーン（１０８、２０８）と前記基板表面の間に少なくとも１つのシールド（１０９、２０９）を提供する工程を含むことを特徴とする前記請求項１０〜１２のいずれか１項記載の方法。
14. 前記工程ｃ）が、少なくとも１つの第１の回転可能なターゲット（２０２）と、前記ターゲット（２０２）の少なくとも１つの表面部分の上に配置された少なくとも１つのプラズマ閉じ込めゾーン（２０６）を生成するための第１の磁石アセンブリ（２０４）とを含む、前記コーティングチャンバに配置された第１の回転可能なカソードユニットと、
    少なくとも１つの第２の回転可能なターゲット（２０３）と、前記第２のターゲット（２０３）の少なくとも１つの表面部分の上に配置された少なくとも１つの第２のプラズマ閉じ込めゾーン（２０７）を生成するための第２の磁石アセンブリ（２０５）とを含む、前記コーティングチャンバに配置された少なくとも１つの第２のカソードユニットとを含むことを特徴とする前記請求項１０〜１３のいずれか１項記載の方法。
15. 工程ｃ）が、前記第１の磁石アセンブリ（２０４）と前記第２の磁石アセンブリ（２０５）を配置する工程を含み、前記第１のターゲット表面及び前記第２のターゲット表面からスパッタされた粒子が、前記第２のターゲット表面及び前記第１のターゲット表面に対して、移動の優先方向を有するようにすることを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 工程ｄ）が、開口部（１１２、１１２ａ、１１２ｂ、２１２）を有する少なくとも１つのシールド（１０９、２０９）を提供する工程を含み、前記少なくとも１つのターゲットからスパッタされた散乱粒子が、前記開口部（１１２、１１２ａ、１１２ｂ、２１２）を通過して、コートされる前記基板表面に衝突できるようにすることを特徴とする前記請求項のいずれか１項記載の方法。
17. 前記工程ｅ）の間、前記基板表面が、前記ターゲット表面近くの前記スパッタ粒子の移動の平均的な優先方向に対して平行に実質的に配置されていることを特徴とする前記請求項１０〜１６のいずれか１項記載の方法。
18. 前記方法が、前記基板（１１０、１１０ａ、１１０ｂ、２１０）に前記層（１１４）を堆積した後、ｆ）回転可能なターゲット（１０２、１０３）から粒子をスパッタして、前記スパッタされた粒子が、コートされる前記基板に向って、移動の平均的な優先方向を有し、前記粒子が、前記基板表面に直接衝突できるようにする工程を含むことを特徴とする前記請求項１０〜１７のいずれか１項記載の方法。
19. 工程ｆ）が、第１の層（１１４）が前記基板表面に堆積した後、前記基板表面に向かない方向から前記基板表面に向く方向まで、前記磁石アセンブリ（１０４）の配置を変えて、前記第１の層（１１４）に第２の層を堆積する工程を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
20. 工程ｆ）が、前記基板を、第１の回転可能なターゲット（１０２）から第２の回転可能なターゲット（１０３）まで搬送し、前記第２の回転可能なターゲット（１０３）から粒子をスパッタリングする工程を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
21. 工程ｅ）で堆積した前記第１の層の厚さが５ｎｍ〜１００ｎｍであり、且つ／又は工程ｆ）で堆積した前記第２の層の厚さが１０ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする前記請求項１８〜２０のいずれか１項記載の方法。

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