JP2022188450A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スパッタリングを行う成膜装置において、ゲッタ材料を用いてチャンバ内部の不純物をより効率的に取り除くための技術を提供する。【解決手段】チャンバ１０と、成膜材料を含む第１のターゲット２を有し、前記チャンバ内部でスパッタリングにより基板６に成膜材料の膜を形成する第１のカソードユニット４と、ゲッタ材料を含む円筒形状の第２のターゲット１２を有し、チャンバ内部で第２のターゲット１２を回転させながらスパッタリングを行う第２のカソードユニット１４を備え、第１のターゲット２の成膜材料が放出される領域Ａ１から、第２のターゲット１２の表面を直視可能である成膜装置１を用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置に関する。

基板上に金属などの成膜材料をスパッタリングして薄膜を形成する成膜装置が知られている。また、成膜材料からなるターゲットの基板と反対側の面に磁石を配置し、発生する磁場によって電子密度を高くしてスパッタリングを行うマグネトロンスパッタ法により効率を高める成膜装置が知られている。さらに、ターゲットを回転可能な円筒形状とし、円筒部の内側にマグネットを配置する方法も知られている。

スパッタリングを行う成膜装置は、例えば、有機ＥＬディスプレイの製造装置において電極層を形成するのに好適である。このような成膜装置のチャンバ内部に酸素や水分子などの不純物が存在すると、製造された有機ＥＬディスプレイの素子特性が低下するおそれがある。そこで、チタン等の反応性の高いゲッタ材料を用いてチャンバ内部から不純物を取り除くことが知られている。例えば特許文献１には、成膜用のターゲットの他にゲッタ用のターゲットを設けることにより、チャンバ内部にゲッタ材料の膜を形成して成膜時の不純物を取り除く技術が記載されている。また特許文献２にも、複数のスパッタ源のうち一つを、ゲッタ材料の装置内部への成膜に利用する技術が記載されている。

国際公開第１４／１２２７００号 特表２００５－５０４１７２号公報

スパッタリングを行う成膜装置において、ゲッタ材料を用いてチャンバ内部の不純物をより効率的に取り除き、成膜の品質を向上させることが求められている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スパッタリングを行う成膜装置において、ゲッタ材料を用いてチャンバ内部の不純物をより効率的に取り除くための技術を提供することにある。

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
チャンバと、
成膜材料を含む第１のターゲットを有し、前記チャンバの内部でスパッタリングを行うことにより、前記第１のターゲットから基板に向けて前記成膜材料を放出する第１のカソードユニットと、
ゲッタ材料を含む円筒形状の第２のターゲットを有し、前記チャンバの内部で前記第２のターゲットを回転させながらスパッタリングを行う第２のカソードユニットと、
を備える
ことを特徴とする成膜装置である。

本発明は、また、以下の構成を採用する。すなわち、
チャンバと、
成膜材料を含む第１のターゲットを有し、前記チャンバの内部でスパッタリングを行う
ことにより、前記第１のターゲットから基板に向けて前記成膜材料を放出する第１のカソードユニットと、
ゲッタ材料を含む第２のターゲットを有し、前記チャンバの内部でスパッタリングを行う第２のカソードユニットと、を備える成膜装置であって、
前記第１のターゲットの前記成膜材料が放出される領域から、前記第２のターゲットの表面を直視可能である
ことを特徴とする成膜装置である。

本発明は、また、以下の構成を採用する。すなわち、
成膜材料を含む第１のターゲットを有し、スパッタリングにより基板に前記成膜材料の膜を形成する第１のカソードユニットと、
ゲッタ材料を含む円筒形状の第２のターゲットを有し、前記チャンバ内部で前記第２のターゲットを回転させながら、前記基板でない位置へのスパッタリングが可能な第２のカソードユニットと、
を備える成膜装置であって、
前記第１のカソードユニットと前記第２のカソードユニットが、同時にスパッタリングを行う
ことを特徴とする成膜装置である。

本発明によれば、スパッタリングを行う成膜装置において、ゲッタ材料を用いてチャンバ内部の不純物をより効率的に取り除くための技術を提供することができる。

実施形態１の成膜装置の構成を示す断面図 実施形態１の成膜装置の構成を示す別方向の断面図 磁石ユニットの構成を示す斜視図 実施形態１における成膜の様子を説明する図 実施形態２における成膜の様子を説明する図 実施形態３における成膜の様子を説明する図 実施形態４の成膜装置の構成を示す断面図 実施形態５の成膜装置の構成を示す断面図 実施形態６の成膜装置の構成および成膜の様子を示す図 有機ＥＬ素子の一般的な層構成を示す図

以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成およびソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明は、スパッタリングにより基板等の成膜対象物に薄膜、特に金属や金属酸化物の薄膜を形成するために好適である。本発明は、スパッタ装置やその制御方法、成膜装置やその制御方法、スパッタ方法、または、成膜方法として捉えられる。本発明はまた、電子デバイスの製造装置や電子デバイスの製造方法、あるいはデバイス製造方法としても捉えられる。本発明はまた、制御方法をコンピュータに実行させるプログラムや、当該プログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体であってもよい。

［実施形態１］
本実施形態の成膜装置１の基本的な構成について説明する。成膜装置１は、半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品などの各種電子デバイスや、光学部品などの製造において基板上に薄膜を堆積形成するために用いられる。以下の説明で、成膜対象物としての「基板」とは、基板上に積層体が形成されているものも含む。典型的には、成膜装置１は、有機ＥＬ素子が設けられた有機ＥＬディスプレイ用のパネルの製造に好適であり、金属などの成膜材料により電極層を形成するときに特に好適である。

成膜装置１は、クラスタ型やインライン型などの成膜システムの一部を構成するものであってもよい。かかる成膜システムが備える複数の成膜装置はそれぞれ、基板上に多数積層される膜の一部を形成する。なお、成膜システムに含まれる全ての成膜装置がスパッタ装置である必要はなく、一部の成膜装置が本発明の実施形態に示すようにスパッタリングによる成膜を行い、別の一部の成膜装置は蒸着による成膜を行うようにしてもよい。

（装置の構成）
図１は、本実施形態の成膜装置１の構成を示す、簡略化された断面図である。成膜装置１は、チャンバ１０を有する。チャンバ１０には、成膜装置外部から成膜対象物である基板６が搬入される。基板６は、第１の側壁１０ａに設けられたゲートバルブ１７から搬入される。成膜完了後の基板６は、第２の側壁１０ｂに設けられたゲートバルブ１８から搬出される。基板６がチャンバ内部に搬入された後、不図示のアライメント手段が基板６とマスク７と位置合わせする。支持手段８は、位置合わせされた基板６とマスク７を密着状態で、所定の成膜高さで支持する。支持手段８は、基板６の背面からマスク７を引き寄せるためのマグネット板を備えていてもよい。基板６としてはガラスなど所望の材料を利用でき、マスク７としてはメタルマスクなど所望の種類のマスクを利用できる。

チャンバ内部には、成膜材料からなるターゲット２と、ターゲット２を介して基板６と対向する磁石ユニット３が配置されている。本実施形態のターゲット２は円筒形状のロータリーカソードである。ターゲット２と、ターゲット内部に配置される磁石ユニット３は、ロータリーカソードユニット４を構成する。なお、ここで言う「円筒形」とは、数学的に厳密な円筒形のみを意味するのではなく、母線が直線ではなく曲線であるものや、中心軸に垂直な断面が数学的に厳密な「円」ではないものも含む。すなわち、本発明におけるターゲット２は、中心軸を軸に回転可能な略円筒形状であればよい。ロータリーカソードユニット４は、第１のカソードユニットに対応する。

成膜工程においては、ロータリーカソードユニット４のターゲット２が、回転中心軸を中心に回転する。一方、本実施形態の磁石ユニット３は、ターゲット２と異なり回転しない。ターゲット２の基板６と対向する表面側には磁場が形成され、ターゲット２の近傍の電子密度を高める。この領域が、スパッタ粒子が発生するスパッタリング領域Ａ１である。ロータリーカソードユニット４の長手方向に沿って、スパッタ粒子の防着板として、ターゲット２の長手方向に沿って第１のサイド板２６１を設けてもよい。

本実施形態のチャンバ内部にはさらに、第２のターゲット１２と、第２のターゲット１２を介して第２のサイド板２６２に対向する第２の磁石ユニット１３が配置されている。第２のターゲット１２も円筒形状のロータリーカソードである。第２のターゲット２と第２の磁石ユニット１３は、第２のロータリーカソードユニット１４を構成する。第２のロータリーカソードユニット１４において磁場が生成される領域が、ゲッタ材料のスパッタ粒子が発生する第２のスパッタリング領域Ａ２である。第２のロータリーカソードユニット１４は、第２のカソードユニットに相当する。

ここで、第２のロータリーカソードユニット１４によるスパッタリングが行われると、
第２のターゲット１２の長手方向に沿って設けられた第２のサイド板２６２の表面に、ゲッタ材料による膜が形成される。これによりゲッタ材料の表面積が増加し、不純物を除去する効果が高まる。本実施形態ではゲッタ膜の面積を広げるため、第２のサイド板２６２を第１のサイド板２６１よりも大きくしている。ただし、各サイド板の大きさ、形状、配置などは、この例に限定されない。第２のサイド板２６２はまた、ゲッタ材料のスパッタ粒子の防着板としても機能する。

第２のサイド板２６２は、ゲッタ材料の飛翔距離を鑑みて、ゲッタ膜が形成される程度に第２のターゲット１２の近傍に設けることが好ましい。ただし、第２のスパッタリング領域Ａ２からの距離が大きくなるとゲッタ膜の面積を広げることができる。一方で、第１のターゲット２からゲッタ膜までの距離が大きくなると、不純物を除去する効果が低くなる。そこで、第２のサイド板２６２と第２のターゲット１２の距離は、以上の要素を鑑みて、装置構成や所望の不純物除去能力に応じて定めることが好ましい。

チャンバ１０のいずれかの壁面には、ポンプ等の排気手段に接続された不図示の排気口が配置される。制御部５１は、排気手段を制御してチャンバ内部の真空度を制御する。チャンバ１０のいずれかの壁面には、スパッタガスを導入するための不図示の導入口を配置してもよい。スパッタガスとしては、例えばアルゴン等の不活性ガスが用いられる。ガス導入手段は、ガスボンベ等の供給源を有し、供給源と導入口を接続する配管系を介してスパッタガスを供給する。

図２は、成膜装置１を図１とは別方向から見たときの概略断面図であり、図１のＡ－Ａ’視図に当たる。図２では、ロータリーカソードユニット４は、第２のロータリーカソードユニット１４に隠れた状態である。また、便宜上サイド板は省略している。第２のロータリーカソードユニット１４は、両端がベース２３０上に固定されたサポートブロック２１０とエンドブロック２２０によって支持されている。第２のロータリーカソードユニット１４のターゲット１２は回転軸Ｎを回転中心として回転可能である。一方、第２の磁石ユニット１３は固定、支持されている。ロータリーカソードユニット４も同様の構成を有している。

ターゲット２および第２のターゲット１２は、回転手段であるターゲット駆動装置５３によって回転駆動される。ターゲット駆動装置５３としては、モータ等の駆動源を有し、動力伝達機構を介してターゲット２および第２のターゲット１２に動力を伝達する一般的な駆動機構を利用できる。ターゲット駆動装置５３は、サポートブロック２１０またはエンドブロック２２０に搭載されていてもよい。

ターゲット２は、基板６に成膜を行う成膜材料の供給源となる。ターゲット２の材質として例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉなどの金属、あるいは、それらの金属元素を主成分として含む合金が挙げられる。あるいは、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＷＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＩＧＺＯなどの透明導電酸化物であってもよい。ただしターゲット２の材質はこれらに限定されない。

第２のターゲット１２の材料は、チャンバ中から酸素や水分子などの不純物を取り除くために好適なゲッタ材料とする。ゲッタ材料としては反応性の高い物質が好ましく、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｂａ、または、Ｙｂを利用できる。またゲッタ材料として、前記の金属元素を主成分として含む合金または化合物を利用できる。ただし第２のターゲット１２の材質はこれらに限定されない。

電源５２は、ターゲット２および第２のターゲット１２にバイアス電圧を印加する。な
お、ターゲット２や第２のターゲット１２の内側に、不図示のバッキングチューブの層を形成してもよい。その場合は、バッキングチューブが、電源５２からバイアス電圧が印加されるカソードとして機能する。チャンバ１０は接地されている。

図３は、磁石ユニットの構成例を示す斜視図である。磁石ユニット３は、ロータリーカソードユニット４の回転軸と略平行な長手方向に延びる中心磁石３１、中心磁石３１を取り囲む中心磁石３１とは異極の周辺磁石３２、および、ヨーク板３３を備えている。周辺磁石３２は、中心磁石３１と平行に延びる一対の直線部３２ａおよび３２ｂと、直線部３２ａおよび３２ｂの両端を連結する転回部３２ｃおよび３２ｄと、を含む。

磁石ユニット３は、ターゲット２の周囲に磁場を形成する。磁石ユニット３によって形成される磁場は、中心磁石３１の磁極から、周辺磁石３２の直線部３２ａおよび３２ｂへ向けてループ状に戻る磁力線を有している。これにより、ターゲット２の表面近傍に、ターゲット２の長手方向に延びた磁場のトンネルが形成される。この磁場によって電子が捕捉され、ターゲット２の表面近傍にプラズマを集中するため、スパッタリングの効率が高められる。この磁石ユニットの磁場が漏れるターゲット２の表面の領域が、スパッタ粒子が発生するスパッタリング領域Ａ１となる。

第２の磁石ユニット１３も、磁石ユニット３と同様の構成を持ち、第２のスパッタリング領域Ａ２にスパッタ粒子を発生させる機能を有する。

本実施形態の成膜装置１は、チャンバ外部に制御部５１、電源５２、および、ターゲット駆動装置５３を備える。制御部５１は所定のプログラムやユーザの指示に従って、成膜装置１の構成要素の動作を制禦する。制御部５１は、プロセッサ、メモリ、記憶装置、通信手段などの資源を備える情報処理装置であり、コンピュータや制御回路などを利用できる。電源５２は制御部５１の制御に従い、スパッタリング時の電圧印加を制御する。ターゲット駆動装置５３は制御部５１の制御に従い、ロータリーカソードユニット４や第２のロータリーカソードユニット１４に駆動力を伝達して、ターゲット２や第２のターゲット１２を回転させる。

（装置の動作）
成膜装置１の動作について説明する。図４（ａ）～図４（ｄ）は、チャンバ１０の内部構造のうち、説明に必要な一部分を示したものである。まずターゲット駆動装置５３は、図４（ａ）に示すように、第２のターゲット１２を白抜き矢印の方向に回転させる。そして電源５２は、第２のターゲット１２に電圧を印加して、第２のサイド板２６２に対向する領域（領域１２Ｋ）にプラズマを生成させて、第２のスパッタリング領域Ａ２にスパッタ粒子を飛散させる。飛散したスパッタ粒子は、第２のサイド板２６２に堆積する（領域２６２Ｋ）。すなわち、第２のサイド板２６２が、ゲッタ材料の薄膜が付着する付着部材として機能する。

続いて図４（ｂ）では、ターゲット駆動装置５３がターゲット２を白抜き矢印の方向に回転させる。そして、電源５２がターゲット２に電圧を印加する。その結果、ターゲット２の表面近傍のうち基板６に対向する領域がスパッタされて、スパッタリング領域Ａ１にスパッタ粒子が飛散する。これにより成膜材料が上方の基板６に付着する。

図４（ｂ）のとき、主に以下の二箇所に、活性のあるゲッタ材料が存在する。
（Ａ）第２のターゲット１２の表面（特に、スパッタリングにより表面が清浄になった領域）
（Ｂ）第２のサイド板２６２の領域２６２Ｋに付着したゲッタ膜

第２のターゲット１２における領域１２Ｌは、スパッタリングにより清浄になった部分を示す。なお、スパッタリングにより清浄になった部分とは、第２のターゲット１２の回転により、第２のスパッタリング領域Ａ２の範囲内から移動した直後のターゲット表面を指す。一例として、第２のターゲット１２の断面において、第２のスパッタリング領域Ａ２を形成するような扇形の中心角をθとしたときに、第２のターゲット１２がθだけ回転する間に第２のスパッタリング領域の範囲内から範囲外に出てくるようなターゲット表面領域を、清浄部分と考えてもよい。

図４（ｃ）に、ゲッタ材料によって雰囲気中から不純物が取り除かれる様子を模式的に示す。破線の矢印Ｙａ１～Ｙａ３は、（Ａ）の第２のターゲット表面に捕捉される不純物を示し、破線の矢印Ｙｂ１～Ｙｂ４は、（Ｂ）のゲッタ膜に捕捉される不純物を示す。例えば矢印Ｙａ１に示すように、ターゲット２のスパッタ粒子が放出される領域（Ａ１）からゲッタ用の第２のターゲット１２の表面が直視可能であることから、効率的に不純物が除去される。また、矢印Ｙｂ２に示すように、ターゲット２の領域Ａ１からゲッタ膜のある領域２６２Ｋが直視可能であることから、ゲッタ膜により効率的に不純物が除去される。ここで、ある領域から所定の対象が直視可能であるとは、当該領域の少なくとも１点と当該対象との間が遮蔽体によって遮蔽されていないことを意味する。遮蔽体は、ターゲット自身、カソードユニットの構成要素、防着板、そのほかのチャンバ内の装置、部品等である。

ゲッタ材料による不純物の除去能力は、ゲッタ材料の表面積や、ターゲット２とゲッタ材料の距離や障害物の有無に応じても変わるが、上記説明のように、成膜用のターゲット２の表面（特に、成膜材料が放出される領域）からゲッタ用の第２のターゲット１２の表面を直視可能であるため、第２のターゲット１２による除去がより効率的に行われる。また、第２のターゲット１２の領域１２Ｋは、第２のサイド板２６２の領域２６２Ｋよりもターゲット２の近傍にあるため、たとえ表面積が小さくても、不純物を効率的に取り除くことができる。

図４（ｄ）は、本実施形態の構成を用いた別の制御例を示す。ここでは、成膜用のターゲット２と、ゲッタ用の第２のターゲット１２が、同時に回転しながら電圧を印加され、スパッタリングを行う。これにより、常に、第２のターゲット１４の表面と、第２のサイド板の領域２６２Ｋとに活性の高いゲッタ材料が存在する状態となるため、成膜中の不純物を効率的に除去し、良質な薄膜を形成することができる。この薄膜をデバイスに適用することで、素子特性をより向上させることができる。

以上述べたように、本実施形態にかかる成膜装置によれば、成膜用とゲッタ膜形成用のロータリーカソードがそれぞれスパッタリングを行うことにより、チャンバ内部の不純物を効率的に取り除くことができ、良質な薄膜を形成することができる。この薄膜をデバイスに適用することで、素子特性の良いデバイスを実現できる。

［実施形態２］
実施形態２にかかる成膜装置１の構成と機能について説明する。実施形態１と同様の部分については同じ符号を付し、説明を簡略化する。

図５は、本実施形態に係る成膜装置１のチャンバ内部のうち、説明に必要な部分を示したものである。ロータリーカソードユニット４のターゲット２の材質はＡｇであり、第２のロータリーカソードユニット１４の第２のターゲット１２の材質はＭｇである。ただしこれらの材料は一例に過ぎない。後述するように、本実施形態の第２のロータリーカソードユニット１４は、ゲッタ膜の形成に加えて、上部電極などの電極膜の形成にも用いられる。そのため、本実施形態における第２のサイド板２６２のサイズと位置は、第２のター
ゲット１２から上方の基板６に飛翔するスパッタ粒子を遮らないように構成する。

図５（ａ）において、ターゲット駆動装置５３は、第２のターゲット１２を白抜き矢印の方向に回転させる。そして、電源５２が第２のターゲット１２に電圧を印加する。その結果、第２のターゲット１２の表面近傍のうち、第２のサイド板２６２に対向する領域（領域１２Ｋ）にプラズマが生成され、第２のスパッタリング領域Ａ２にスパッタ粒子が飛散する。飛散したスパッタ粒子が第２のサイド板２６２に堆積する（領域２６２Ｋ）。すなわち、第２のサイド板２６２が、Ｍｇを成分とするゲッタ材料の薄膜が形成されるゲッタ材料付着部材として機能する。

続いて制御部５１は、図５（ｂ）に黒色の矢印で示すように、スパッタリング領域が上方の基板６に対向するよう、第２のターゲット１２の内部で第２の磁石ユニット１３の方向を変化させる。

続いて制御部５１は、二つのターゲットから同時にスパッタリングするコスパッタリング（ｃｏ－ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）を行う。すなわち、図５（ｃ）に示すように、ターゲット２および第２のターゲット１２を白抜き矢印の方向に回転させるとともに、ターゲット２および第２のターゲット１２に電圧を印加する。すると、スパッタリング領域Ａ１にＡｇが飛散するともに、第２のスパッタリング領域Ａ２にＭｇが飛散して、基板６にＡｇ－Ｍｇ合金の電極膜が形成される。

上記のコスパッタリングによる成膜時に、ゲッタ材料としてのＭｇは、まず、第２のターゲット１２の表面（特に、スパッタリングにより表面が清浄になった領域）に存在する。この第２のターゲット表面は、ターゲット２の放出面から直視可能な範囲に位置しており、かつ、ターゲット２の近傍にあるため、ターゲット２から放出された分子を含む不純物を効率的に除去できる。また、第２のサイド板２６２の領域２６２Ｋに付着したゲッタ膜においても不純物の除去が行われるため、さらに除去効果が高まる。また、これらのゲッタ材料は、第２のターゲット１２自身から放出された不純物も取り除くことができる。

以上述べたように、本実施形態にかかる成膜装置によれば、ゲッタ材料を用いてチャンバ内部の不純物を効率的に取り除くことができる。さらに本実施例におけるゲッタ材料用のロータリーカソードユニット１４は、成膜用のロータリーカソードユニットを兼用している。したがって成膜装置にゲッタ膜形成専用のロータリーカソードユニットを設ける必要がないため、コストの低減が可能になる。また、磁石ユニットの向きを変えることでスパッタリング時の材料の放出方向を変更する技術は既知であるため、本実施形態の構成は既存のロータリーカソードユニットを用いて実施可能である。

［実施形態３］
実施形態３にかかる成膜装置１の構成と機能について説明する。上記各実施形態と同様の部分については同じ符号を付し、説明を簡略化する。

図６は、本実施形態に係る成膜装置１のチャンバ内部のうち、説明に必要な部分を示したものである。本実施形態のチャンバ内部には、成膜用のスパッタ源として、平板形状のプレーナターゲット１０２を使用したプレーナカソードユニット１０４が用いられている。プレーナカソードユニット１０４は、成膜対象物である基板６の被成膜面と略平行に配置されたプレーナターゲット１０２と、プレーナターゲット１０２に対して基板６と反対側に配置された磁場発生手段である磁石ユニット１０３と、を有している。プレーナターゲット１０２に電力が印加されることで、スパッタリング領域Ａ１にスパッタ粒子が発生する。なお、プレーナターゲット１０２の基板６とは反対側の面にバッキングプレートを設けてもよく、その場合は電源５２からバッキングプレートに電力が印加される。プレー
ナカソードユニット１０４は、第１のカソードユニットに対応する。

一方、本実施形態のゲッタ膜形成用のロータリーカソードユニット２０４は、ターゲット２０２および磁石ユニット２０３を有しており、上記各実施形態でゲッタ膜形成に用いた第２のロータリーカソードユニット１４と同様の構成および機能を持つ。プレーナターゲット１０２や、ロータリーカソードユニット２０４のターゲット２０２は、実施形態１と同様に様々な材質から選択できる。ロータリーカソードユニット２０４は、第２のカソードに相当する。

成膜の際には、ターゲット駆動装置５３がターゲット２０２を白抜き矢印の方向に回転させるとともに、電源５２からターゲット２０２に電圧を印加する。これにより第２のスパッタリング領域Ａ２にスパッタ粒子が飛散して、第２のサイド板２６２の領域２６２Ｋにゲッタ材料の薄膜が付着する。続いて制御部５１は、電源５２からプレーナカソードユニット１０４のプレーナターゲット１０２に電圧を印加する。その結果、スパッタリング領域Ａ１にスパッタ粒子が飛散し、基板６に堆積する。

上記の構成によれば、プレーナカソードユニット１０４によるスパッタリングが行われているときの不純物は、ターゲット１０２の表面（特に、スパッタリングにより表面が清浄になった領域）のゲッタ材料や、第２のサイド板２６２に付着したゲッタ膜により捕捉されて雰囲気中から取り除かれるため、良好な成膜が可能になる。

なお、プレーナカソードユニット１０４を用いた基板６への成膜と並行して、ロータリーカソードユニット２０４を用いたスパッタリングを行ってもよい。これにより、第２のサイド板２６２に新たにゲッタ膜が生成されるともに、ターゲット２０２の表面に常に清浄な領域が形成されるので、不純物の除去効果を高めることができる。

［実施形態４］
実施形態４にかかる成膜装置１の構成と機能について説明する。上記各実施形態と同様の部分については同じ符号を付し、説明を簡略化する。

図７は、本実施形態に係る成膜装置１の構成を示す概略断面図である。ロータリーカソードユニット４および第２のロータリーカソードユニット１４の構成および機能は、実施形態１と同様とする。

チャンバ１０の下部隔壁１０ｃの近傍には、Ｘ軸方向に延伸する案内レール２５０が配置されている。案内レール２５０に沿って、移動台として機能するベース２３０ごと、ロータリーカソードユニット４および第２のロータリーカソードユニット１４がＸ軸方向に移動する。移動台駆動装置５４（駆動手段）は、回転モータの回転運動を駆動力に変換するボールねじ等を用いたねじ送り機構、リニアモータ等、公知の種々の運動機構を用いることができる。図示例の移動台駆動装置５４は、ターゲット２の長手方向（Ｙ軸方向）と交差する方向（Ｘ軸方向）にベース２３０を移動させる。

具体的構成の一例を以下に説明する。ベース２３０は、リニアベアリング等の搬送ガイドを介して、一対の案内レール２５０に沿って移動可能に支持されている。ロータリーカソードユニット４および第２のロータリーカソードユニット１４は、回転軸ＮをＹ軸方向に延伸した状態で、回転軸を中心に回転しながら、基板６に略平行な平面である移動領域内を、案内レール２５０に沿って移動する。これにより、ロータリーカソードユニット４から飛翔するスパッタ粒子が基板６に付着する付着領域（Ａ３）も移動するため、付着領域の大きさが基板６の面積に対して小さい場合でも基板全体に成膜を行うことができる。なお、成膜用のスパッタリングの最中に、成膜むらを低減して均一な成膜を実現する等の
目的で、ベース２３０を複数回往復させてもよい。

このように、ベース２３０に搭載されたロータリーカソードユニット４と第２のロータリーカソードユニット１４がともに移動する構成であれば、ロータリーカソードユニット４の移動に追従して、第２のロータリーカソードユニット１４が生成するゲッタ膜や、第２のターゲット１２表面のゲッタ材料も移動するため、ターゲット２の近傍において雰囲気中の不純物を除去することができる。

［実施形態５］
実施形態５にかかる成膜装置１の構成と機能について説明する。上記各実施形態と同様の部分については同じ符号を付し、説明を簡略化する。

図８は、本実施形態に係る成膜装置１の構成を示す概略断面図である。ロータリーカソードユニット４および第２のロータリーカソードユニット１４の構成および機能は、実施形態１と同様とする。

本実施形態の成膜装置１は、被成膜面が縦方向となるように支持手段８に保持された基板６に対して側方から成膜を行う、サイドデポの構成である。ロータリーカソードユニット４は、成膜時のスパッタリング領域Ａ１が基板６の被成膜面に対向するように、チャンバ内部に配置される。

本実施形態における第２のロータリーカソードユニット１４は、第２のスパッタリング領域Ａ２が紙面で下方を向き、スパッタ粒子が第２のサイド板２６２に付着するように配置されている。これによりゲッタ材料の膜が形成される。ロータリーカソードユニット４の成膜時には、形成されたゲッタ材料の膜と、第２のロータリーカソードユニット１４の第２のターゲット１２の表面（特に、スパッタリングにより表面が清浄になった領域）により不純物が取り除かれるため、チャンバ内部の雰囲気が良好になる。

以上説明したように、本実施形態の成膜装置であれば、略垂直に立てられた基板６に成膜がなされるサイドデポ方式の成膜であっても、雰囲気中の不純物を効率的に取り除くことができる。

（変形例）
本発明はさらに、基板６がチャンバ１０の下部隔壁１０ｃの側に配置され、チャンバ１０の上方にロータリーカソードユニット４が配置され、スパッタ粒子が上方から下方に飛翔するデポダウンの構成にも適用できる。その他、基板６の設置角度がどのような場合でも、その角度に応じた成膜用のスパッタリングとゲッタ用のスパッタリングを行うことができる。

［実施形態６］
実施形態６にかかる成膜装置１の構成と機能について説明する。上記各実施形態と同様の部分については同じ符号を付し、説明を簡略化する。

図９（ａ）は、本実施形態に係る成膜装置１の構成を示す概略断面図である。ロータリーカソードユニット４と第２のロータリーカソードユニット１４は、紙面において縦方向に並んで配置されている。すなわち、第２のロータリーカソードユニット１４は、ロータリーカソードユニット４に関して基板６とは反対側に配置されている。

さらに本実施形態の第２のロータリーカソードユニット１４は、第２の磁石ユニット１３が形成する磁場の方向をスイング可能な構成となっており、第２のスパッタリング領域
Ａ２が、図９（ｂ）に示すような第１のサイド板２６１に対向する方向から、図９（ｃ）に示すような第２のサイド板２６２に対向する方向まで移動可能となっている。

第２のロータリーカソードユニット１４は、磁石ユニットの向きをスイングさせながら、ゲッタ材料をスパッタリングする。これにより、ベース２３０、第１のサイド板２６１、第２のサイド板２６２それぞれの領域２３０Ｋ、２６１Ｋ、２６２Ｋにゲッタ膜が形成される。これにより、ロータリーカソードユニット４による成膜が行われる際に、ガス分子等の不純物がゲッタ膜によって取り除かれる。なお、ロータリーカソードユニット４が基板６への成膜を行っている間にも、第２のロータリーカソードユニット１４によるゲッタ材料のスパッタリングを行ってもよい。これにより、第２のターゲット１２の表面に清浄な面が常に形成されるため、より効率的に不純物を除去することができる。

＜電子デバイスの製造方法＞
上記の成膜装置を用いて電子デバイスを製造する方法について説明する。ここでは、電子デバイスの一例として、有機ＥＬ表示装置などに用いられる有機ＥＬ素子を例にして説明する。なお、本発明に係る電子デバイスはこれに限定はされず、薄膜太陽電池や有機ＣＭＯＳイメージセンサであってもよい。本実施形態においては、基板６上に有機膜を形成する工程と、有機膜を形成させた後に金属膜または金属酸化物膜を形成する工程を有する。このような工程により得られる有機ＥＬ素子６００の構造について、以下に説明する。

図１０は、有機ＥＬ素子６００の一般的な層構成を模式的に示している。図示された有機ＥＬ素子６００は、基板６に陽極６０１（下部電極）、正孔注入層６０２、正孔輸送層６０３、有機発光層６０４、電子輸送層６０５、電子注入層６０６、陰極６０７（上部電極）が、この順番に積層された構成である。必要に応じて、電極間が異物によりショートすることを防ぐための絶縁層や、劣化を抑制するための保護層を設けてもよい。実施形態に係る成膜装置１は、特に、スパッタリングによって、有機膜上に電子注入層や電極（陰極）に用いられる金属や金属酸化物等の膜を形成する際に好適である。成膜システムは、例えば、蒸着装置を備える成膜装置によって基板上に有機膜を形成し、スパッタ装置を備える成膜装置によって有機膜上に金属膜を形成してもよい。

また、有機膜上への成膜に限定されず、金属材料や酸化物材料等のスパッタで成膜可能な材料の組み合わせであれば、多様な面に積層成膜が可能である。成膜の際に所望のマスクパターンを有するマスクを用いることにより、成膜される各層を任意に構成できる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施における様々なバリエーションを説明した。例えば、成膜用のロータリーカソードユニットとゲッタ膜形成用のロータリーカソードユニットの配置について、実施形態１に示すように、いずれのロータリーカソードユニットも基板の被成膜面に対して法線方向において略等距離にある構成も可能であり、実施形態６に示すように、ゲッタ膜形成用のロータリーカソードユニットを、成膜用のロータリーカソードユニットを介して基板と反対側に配置する構成も可能である。また、成膜用のスパッタ源として、ロータリーカソードユニットを用いることも可能であり、プレーナカソードユニットを用いることも可能である。また、カソードユニットをチャンバ内部で移動させて広い面積に成膜を行う構成も採用可能である。また、チャンバ内での基板の設置方法として、デポアップ、デポダウン、サイドデポなど様々な方式を採用可能である。また、成膜用のスパッタリングを行うときに、ゲッタ膜形成用のスパッタリングを停止してもよいし、並行して動作させてもよい。また、ゲッタ膜形成用のロータリーカソードユニットは、ゲッタ膜専用でもよいし、成膜用を兼ねていてもよい。これらの様々なバリエーションの組み合わせは、上記各実施形態の例に限定されず、矛盾を生じない限りにおいて互いに任意に組み合わせて構わない。

１：成膜装置、２：ターゲット、４、ロータリーカソードユニット、１０：チャンバ、１２：第２のターゲット、１４：第２のロータリーカソードユニット

Claims (20)

1. チャンバと、
   成膜材料を含む第１のターゲットを有し、前記チャンバの内部でスパッタリングを行うことにより、前記第１のターゲットから基板に向けて前記成膜材料を放出する第１のカソードユニットと、
   ゲッタ材料を含む円筒形状の第２のターゲットを有し、前記チャンバの内部で前記第２のターゲットを回転させながらスパッタリングを行う第２のカソードユニットと、を備える
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 前記第１のターゲットの前記成膜材料が放出される領域から、前記第２のターゲットの表面を直視可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. チャンバと、
   成膜材料を含む第１のターゲットを有し、前記チャンバの内部でスパッタリングを行うことにより、前記第１のターゲットから基板に向けて前記成膜材料を放出する第１のカソードユニットと、
   ゲッタ材料を含む第２のターゲットを有し、前記チャンバの内部でスパッタリングを行う第２のカソードユニットと、を備える成膜装置であって、
   前記第１のターゲットの前記成膜材料が放出される領域から、前記第２のターゲットの表面を直視可能である
   ことを特徴とする成膜装置。
4. 前記第１のターゲットの前記成膜材料が放出される領域から、前記第２のターゲットの表面における、前記ゲッタ材料が放出された直後の領域を直視可能である
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の成膜装置。
5. 前記第２のターゲットから放出される前記ゲッタ材料が付着してゲッタ膜が形成される付着部材をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。
6. 前記第１のターゲットの前記成膜材料が放出される領域から、前記付着部材に形成された前記ゲッタ膜を直視可能である
   ことを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
7. 前記付着部材は、前記第２のターゲットの前記ゲッタ材料が放出される領域に対向して設けられる
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の成膜装置。
8. 前記第２のカソードユニットは、前記第１のカソードユニットによる前記成膜材料の前記基板へのスパッタリングと並行して、前記ゲッタ材料のスパッタリングを行う
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の成膜装置。
9. 前記第１のカソードユニットが有する前記第１のターゲットは円筒形状である
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の成膜装置。
10. 前記第１のカソードユニットが有する前記第１のターゲットは平板形状である
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の成膜装置。
11. 前記第２のカソードユニットは、さらに、前記第１のカソードユニットとコスパッタリングを行うことにより、前記基板に成膜を行う
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の成膜装置。
12. 前記第２のカソードユニットは、前記コスパッタリングを行うときは、前記ゲッタ材料が放出される方向が前記基板に向くようにする
    ことを特徴とする請求項１１に記載の成膜装置。
13. 前記成膜装置は、前記コスパッタリングにより有機ＥＬ素子の上部電極を、前記第１のターゲットの材料と前記第２のターゲットの材料の合金により形成する
    ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の成膜装置。
14. 前記第１のターゲットの材料はＡｇであり、前記第２のターゲットの材料はＭｇであり、前記上部電極はＡｇ－Ｍｇ合金で形成される
    ことを特徴とする請求項１３に記載の成膜装置。
15. 前記基板の被成膜面と略平行な移動領域において、前記第１のカソードユニットおよび前記第２のカソードユニットを移動させる駆動手段をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の成膜装置。
16. 前記第１のカソードユニットと前記第２のカソードユニットは、前記基板の被成膜面に対して法線方向において略等距離に配置される
    ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の成膜装置。
17. 前記第２のカソードユニットは、前記第１のカソードユニットを介して、前記基板と反対側に配置されており、前記第２のターゲットからの前記ゲッタ材料は、前記第１のカソードユニットとは反対側に放出される
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の成膜装置。
18. 前記ゲッタ材料の材質は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｂａ、および、Ｙｂを含む金属元素のいずれか、または、前記金属元素のいずれかを主成分とする合金である
    ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の成膜装置。
19. 成膜材料を含む第１のターゲットを有し、スパッタリングにより基板に前記成膜材料の膜を形成する第１のカソードユニットと、
    ゲッタ材料を含む円筒形状の第２のターゲットを有し、チャンバの内部で前記第２のターゲットを回転させながら、前記基板でない位置へのスパッタリングが可能な第２のカソードユニットと、
    を備える成膜装置であって、
    前記第１のカソードユニットと前記第２のカソードユニットが、同時にスパッタリングを行う
    ことを特徴とする成膜装置。
20. 請求項１から１９のいずれか１項に記載の成膜装置を用いたデバイス製造方法であって、
    前記第１のターゲットから放出される前記成膜材料を前記基板に堆積する成膜工程を有する
    ことを特徴とするデバイス製造方法。

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