JP4317150B2 - Sputtering method and sputtering apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、基板上の有機膜上に薄膜を形成する方法及び装置に関し、より詳細には、有機膜上にスパッタリングにより薄膜を形成する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for forming a thin film on an organic film on a substrate, and more particularly to a method and an apparatus for forming a thin film on an organic film by sputtering.
近年、次世代平面形表示装置として注目されている有機電界発光表示装置(OELD:Organic Electro Luminescent Display)は有機電界発光素子(OLED:Organic Light Emitting Diode)を備えてなされた表示装置である。OLEDは、自発光、光視野角、高速応答特性などに優れる特性を有している。有機発光表示装置の基本的構成と発光原理は一般的に広く知られている。 2. Description of the Related Art In recent years, an organic electroluminescent display (OELD) attracting attention as a next-generation flat display device is a display device provided with an organic light emitting diode (OLED). The OLED has excellent characteristics such as self-light emission, light viewing angle, and high-speed response characteristics. The basic structure and light emission principle of an organic light emitting display device are generally well known.
このような有機電界発光表示装置は、基板上の各画素にアノード(陽極)に該当する第1電極と、発光層等からなる有機膜及びカソード(陰極)に該当する第2電極とを基本的に備えた有機電界発光素子を配置してなされる。 Such an organic light emitting display basically includes a first electrode corresponding to an anode (anode) for each pixel on a substrate, an organic film composed of a light emitting layer and the like, and a second electrode corresponding to a cathode (cathode). The organic electroluminescence device provided for is arranged.
有機電界発光素子では、アノードとカソードとの間に数ボルト(V)程度の電圧を印加すると、アノードに正孔が生成され、カソードに分離された電子が生成される。生成された正孔と電子が各々正孔輸送層、または、電子輸送層を経由して発光層で結合して、高いエネルギー状態の励起子(exciton)が生成される。励起子が基底状態に戻りながら両状態のエネルギーの差に該当するエネルギーを有する光が発生する。 In the organic electroluminescence device, when a voltage of about several volts (V) is applied between the anode and the cathode, holes are generated at the anode and separated electrons are generated at the cathode. The generated holes and electrons are combined with each other in the light-emitting layer via the hole transport layer or the electron transport layer, so that excitons in a high energy state are generated. While the excitons return to the ground state, light having energy corresponding to the energy difference between the two states is generated.
有機膜には電子、または、正孔の発生及び輸送層が別途に形成されることもでき、輸送層が別途に形成されることがなく、電界発光層のみ両電極間に存在する等、表示装置内で有機発光素子の具体的な構成は多様になされることができる。 In the organic film, an electron or hole generation and transport layer can be formed separately, the transport layer is not formed separately, and only the electroluminescent layer exists between both electrodes. The specific configuration of the organic light emitting device in the apparatus can be various.
基板に下部アノード電極と有機発光層を含む有機膜を形成した後、カソード電極及び保護膜を形成する際、一般的な薄膜形成方法の1つであるスパッタリングの使用が考慮できる。スパッタリング装置では、真空容器内でイオン化したArなどの粒子が電界により引かれることにより、或いは、自由運動によりターゲットと衝突する。 After forming an organic film including a lower anode electrode and an organic light emitting layer on a substrate, the use of sputtering, which is one of the common thin film forming methods, can be considered when forming a cathode electrode and a protective film. In a sputtering apparatus, particles such as Ar ionized in a vacuum vessel collide with a target by being attracted by an electric field or by free movement.
その際、ターゲットから落ちる物質粒子が蒸着対象の工程の基板に蓄積されて薄膜を形成することになる。薄膜の特性を向上させたり、アルゴンなどの工程ガスをイオン化させるために、通常、工程空間にプラズマが形成される。その際、プラズマの形成方法として工程空間に高周波電界を印加する方法を用いることができる。 At that time, the material particles falling from the target are accumulated on the substrate in the process of vapor deposition to form a thin film. In order to improve the properties of the thin film and to ionize process gas such as argon, plasma is usually formed in the process space. At that time, a method of applying a high-frequency electric field to the process space can be used as a plasma formation method.
ところが、有機膜上にカソード電極のような導体パターンを形成するために、従来のDC/RFスパッタリングを使用した場合、有機膜が損傷しやすいという問題があった。 However, when conventional DC / RF sputtering is used to form a conductor pattern such as a cathode electrode on the organic film, there is a problem that the organic film is easily damaged.
有機膜に損傷を与えないためには、高エネルギー粒子の衝突による損傷を防止しなければならない。また、OLEDでは基板及び有機膜の損傷を防止するために、有機膜上に膜を形成する工程は高い反応温度を必要としない低温工程になることが好ましい。 In order not to damage the organic film, it is necessary to prevent damage caused by collision of high energy particles. In the OLED, in order to prevent damage to the substrate and the organic film, the process of forming the film on the organic film is preferably a low-temperature process that does not require a high reaction temperature.
より詳細に説明すると、従来のスパッタリング方法は、ターゲットに150V以上の電圧を印加して100eV以上の高いエネルギーを有する粒子を多く発生させる。高エネルギー粒子が基板と衝突して膜を形成することになれば、その過程で有機膜の構造を部分的に破壊して有機膜特性を変化させる。たとえば、OLEDを構成する主要有機物のAlq3(Tris 8-Hydroxyquinolinato aluminium)の場合、N−AlとC−O−Al結合が100eV以上のエネルギーを有するO−、中性Ar、Ar+の衝突により分解する。 More specifically, the conventional sputtering method generates a large number of particles having a high energy of 100 eV or more by applying a voltage of 150 V or more to the target. If high energy particles collide with the substrate to form a film, the structure of the organic film is partially destroyed in the process to change the characteristics of the organic film. For example, in the case of Alq 3 (Tris 8-Hydroxyquinolinato aluminum) which is the main organic substance constituting OLED, collision between O − , neutral Ar, and Ar + in which N—Al and C—O—Al bonds have energy of 100 eV or more. Decompose.
Liaoは、米国応用物理学会誌(Applied Physics Letters、 Vol 75、p1619)にスパッタリング工程中、Ar+の衝突がAlq3特性を金属性に変化させるという内容を発表した。また、衝突により粒子のエネルギーが基板の温度を、たとえば、200℃程度に上昇させて熱により基板の有機膜特性を変化させることができる。 Liao announced in the Journal of Applied Physics Letters (Vol 75, p1619) that Ar + collisions change Alq 3 properties to metallic during the sputtering process. Further, the energy of the particles can increase the temperature of the substrate to about 200 ° C., for example, by collision, and the organic film characteristics of the substrate can be changed by heat.
図1は、既存のDCスパッタを用いて全面発光OLEDの有機膜上にAlとITO電極を各々成膜した後、測定した電流−電圧曲線である。DCスパッタ(スパッタリング)装置を用いてAlやITO電極膜をOLEDの有機膜上に形成する場合、負電圧領域からリーク電流が発生することが分かる。このようなリーク電流は上述の通り、成膜工程中、高エネルギー粒子による有機膜損傷により発生するものである。 FIG. 1 is a current-voltage curve measured after Al and ITO electrodes are formed on an organic film of a full emission OLED using existing DC sputtering. It can be seen that when an Al or ITO electrode film is formed on an organic film of an OLED using a DC sputtering (sputtering) apparatus, a leak current is generated from the negative voltage region. As described above, such a leak current is generated by organic film damage due to high energy particles during the film forming process.
一方、最近、ディスプレイの大型化と共に、OELD分野でも画面が大型化する傾向にある。スパッタリングは、設備コストの高い真空空間でなされるので、スパッタリングを通じて大型基板に経済的、効率的に薄膜を形成することが徐々に重要な問題となる。また、広い基板上に均一に良質の薄膜を、スパッタリングを通じて形成することも重要な問題となる。 On the other hand, with the recent increase in display size, the screen tends to increase in the OELD field. Since sputtering is performed in a vacuum space where equipment costs are high, it is gradually important to form a thin film economically and efficiently on a large substrate through sputtering. It is also an important problem to uniformly form a good quality thin film on a wide substrate by sputtering.
本発明は、OLEDの場合のように、有機膜上にスパッタリングで薄膜を形成する際に、従来の有機膜の損傷のような問題点を解決できる方法及びそれに適合した装置を提供することを第1の目的とする。 The present invention provides a method capable of solving problems such as damage to a conventional organic film when a thin film is formed on the organic film by sputtering, as in the case of an OLED, and an apparatus adapted thereto. 1 purpose.
本発明は、スパッタリングのためのプラズマ形成により下部有機膜を損傷せずに、従って、有機膜を通した電流の漏洩を低減させることができる薄膜形成方法及びその装置を提供することを第2の目的とする。 It is a second object of the present invention to provide a thin film forming method and apparatus capable of reducing current leakage through the organic film without damaging the lower organic film by forming plasma for sputtering. Objective.
本発明は、スパッタリングにより、有機膜形成された広い基板に均一な品位を有する薄膜を效率的に形成できる薄膜形成方法及びその装置を提供することを第3の目的とする。 A third object of the present invention is to provide a thin film forming method and apparatus capable of efficiently forming a thin film having a uniform quality on a wide substrate on which an organic film is formed by sputtering.
前記目的を達成するため、本発明に係るスパッタリング方法は、対向する2つのターゲットに同一極性の電圧を印加し、前記2つのターゲット間の空間に、ターゲット面に対してほぼ直交する磁界を形成し、前記2つのターゲット間にプラズマ形成用工程ガスを投入してプラズマを発生させながら、有機膜が形成された基板の成膜対象部分を、前記2つのターゲット間の空間と離隔された部位に、且つ前記2つのターゲット間の空間と対向するように設け、前記2つのターゲットは、互いに向き合う面の各法線方向のなす角度が180°から0°になるようにそれぞれ90°回転可能であり、且つ各ターゲットの間隔が接近・隔離する方向に平行移動可能に設けられることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a sputtering method according to the present invention applies a voltage of the same polarity to two opposing targets, and forms a magnetic field substantially orthogonal to the target surface in the space between the two targets. , While generating plasma by introducing a plasma forming process gas between the two targets, the film formation target portion of the substrate on which the organic film is formed is separated from the space between the two targets, And provided so as to face the space between the two targets, and the two targets can be rotated by 90 ° so that the angle formed by the normal directions of the surfaces facing each other is 180 ° to 0 °. In addition, the distance between the targets is provided so as to be movable in the direction of approaching and separating .
本発明方法において、基板が設けられた方向の以外の方向は、シールドにより遮断された状態でスパッタリングを行うことが好ましい。その場合、たとえば、2つのターゲット間の空間は両方向が2つのターゲットにより限定される。また、基板に向く方向以外の別の方向は2つのターゲットの周辺を回りながら2つのターゲットの周辺部を結合される、略ターゲット面と垂直に形成されるシールドにより限定される。 In the method of the present invention, sputtering is preferably performed in a state where the direction other than the direction in which the substrate is provided is blocked by the shield. In that case, for example, the space between the two targets is limited by two targets in both directions. Further, another direction other than the direction toward the substrate is limited by a shield formed so as to be substantially perpendicular to the target surface, in which the peripheral portions of the two targets are coupled while rotating around the periphery of the two targets.
本発明方法において、磁界は均一磁界、或いはターゲット面から外に向かうにつれてより強くなる磁界であっても良い。垂直磁界は平板型永久磁石や電磁石を対向する2つのターゲットの背面側に、各々磁石の異なる極性が来るように配置する方法とすることができる。磁石は単一の磁石、或いは複数の磁石の組み合わせで構成することができる。その場合、垂直磁界はターゲット間の全ての空間でターゲット面と垂直であるよりは、対向する2つのターゲット面と略垂直をなしながら2つのターゲット面を繋ぐ磁気力線を有する磁界と考えられる。 In the method of the present invention, the magnetic field may be a uniform magnetic field or a magnetic field that becomes stronger as it goes outward from the target surface. The vertical magnetic field may be a method in which a flat permanent magnet or an electromagnet is arranged on the back side of two opposing targets so that the magnets have different polarities. The magnet can be composed of a single magnet or a combination of a plurality of magnets. In this case, the vertical magnetic field is considered to be a magnetic field having a magnetic field line connecting the two target surfaces while being substantially perpendicular to the two opposing target surfaces, rather than being perpendicular to the target surface in the entire space between the targets.
磁界形成過程において、電流によるオーム熱、ターゲットに衝突するプラズマ粒子による伝導熱が発生する場合に対し、磁界発生装置及びターゲット周辺を冷却させる過程をスパッタリング過程で同時進行させることができる。 In the magnetic field forming process, ohmic heat due to current and conduction heat due to plasma particles colliding with the target are generated, and the process of cooling the magnetic field generator and the periphery of the target can be simultaneously performed in the sputtering process.
本発明方法において、対向する2つのターゲットを含むターゲット装置を移動型で形成することができる。ターゲット装置の2つのターゲットの周辺にシールドを設け、基板外の方向にターゲット物質が放出されることを防止する場合、ターゲット装置を移動型で形成することがより効果的である。その際、ターゲット装置を移動型で設けることは、ターゲット装置で基板に対して開いた部分とこれに対向する基板部分との相対的位置を変化させる場合を広く含むことができる。 In the method of the present invention, a target device including two opposing targets can be formed in a movable manner. In order to prevent the target material from being released in the direction outside the substrate by providing shields around the two targets of the target device, it is more effective to form the target device in a movable type. At this time, providing the target device in a movable manner can widely include a case where the relative position between the portion opened with respect to the substrate in the target device and the substrate portion opposed thereto is changed.
即ち、ターゲット装置または基板中のうちの少なくとも1つを基板面に対して平行に動くようにすることができる。また、弾性的な基板を基板面からの上面視で、円周の一部をなすように曲げて配置し、ターゲット装置を円周に対応する円の中心部に置いて、相対的に回転させる方法も考えられる。その際、ターゲット装置のシールドを動かしたり、開いた部分を回転させたり、ターゲット装置自体を回転させたり、基板を円周に沿って動かすことが全て可能である。移動型ターゲット装置を用いて薄膜を形成する場合、有機膜が形成された大型基板に対しても基板の全面に均一な薄膜を形成できる。 That is, at least one of the target device or the substrate can be moved in parallel to the substrate surface. In addition, the elastic substrate is bent so as to form a part of the circumference when viewed from above the substrate surface, and the target device is placed at the center of the circle corresponding to the circumference and relatively rotated. A method is also conceivable. At that time, it is possible to move the shield of the target device, rotate the open part, rotate the target device itself, and move the substrate along the circumference. When forming a thin film using a movable target device, a uniform thin film can be formed on the entire surface of a large substrate on which an organic film is formed.
本発明において、2つのターゲットを相違する材質とし、2つのターゲット位置の各々に印加される電圧及び有効面積を調節して基板に形成される電極膜の材質、特性を調節できる。たとえば、導線パターンの形成のためのスパッタリングにおいて、通常、ターゲットを全てアルミニウム合金材質で使用する際に、1つのターゲットをアルミニウムで、他のターゲットをアルミニウムと合金を形成する材質で作ることができる。また、1つのターゲットをITOで、他のターゲットをIZO(indium zinc oxide)で形成して、積層されるスパッタ膜をITZOで形成することができる。同じ方法で、金属ターゲットと透明電極用ターゲットとを結合させて、良質の電子注入効率に優れる透明電極膜を形成させることもできる。導電膜は、金属電極層と透明電極層との複数層薄膜で形成することもできる。 In the present invention, the materials and characteristics of the electrode film formed on the substrate can be adjusted by adjusting the voltage and effective area applied to each of the two target positions by using different materials for the two targets. For example, in sputtering for forming a conductive wire pattern, when all the targets are usually made of an aluminum alloy material, one target can be made of aluminum and the other target can be made of a material that forms an alloy with aluminum. Further, one target can be formed of ITO, the other target can be formed of indium zinc oxide (IZO), and the sputtered film to be stacked can be formed of ITZO. By the same method, the metal target and the transparent electrode target can be combined to form a transparent electrode film with good electron injection efficiency. The conductive film can also be formed of a multilayer thin film of a metal electrode layer and a transparent electrode layer.
本発明は、100℃以下の低温でなされることができるので、熱に弱い合成樹脂基板を採用するフレキシブル型有機発光表示装置の有機発光素子形成に好適であり、その場合、ターゲットの周囲に基板を曲げて曲面とすることにより基板の電極膜形成効率を高めることができる。 Since the present invention can be performed at a low temperature of 100 ° C. or lower, it is suitable for forming an organic light-emitting element of a flexible organic light-emitting display device that employs a heat-sensitive synthetic resin substrate. The electrode film formation efficiency of the substrate can be increased by bending the surface to have a curved surface.
本発明の方法により形成される薄膜は、有機膜上で非晶質あるいは微細多結晶でなされることができる。即ち、高エネルギーターゲット物質粒子による衝撃が発生しないので、結晶成長に必要とするエネルギー供給がなく、薄膜は結晶質構造で成長しない。たとえば、有機電界発光素子(OLED)は、基板上に第1電極、発光層を含む有機膜、第2電極が順次に備えられた構造で、両電極中の有機膜形成後になされる電極の電極膜は、ガラス基板上に厚さ1000Åのアルミニウム膜を形成する場合を基準として30nm以下の粒度で形成することができる。 The thin film formed by the method of the present invention can be made amorphous or fine polycrystalline on the organic film. That is, since no impact is generated by the high energy target material particles, there is no energy supply required for crystal growth, and the thin film does not grow in a crystalline structure. For example, an organic electroluminescent device (OLED) has a structure in which a first electrode, an organic film including a light emitting layer, and a second electrode are sequentially provided on a substrate, and an electrode of an electrode formed after the organic film is formed in both electrodes. The film can be formed with a particle size of 30 nm or less with reference to the case where an aluminum film having a thickness of 1000 mm is formed on a glass substrate.
前記の目的の達成のための本願の他の発明では、有機膜が形成された基板上に薄膜形成物質を供給するターゲット装置と、このターゲット装置を含むスパッタリング装置を提供する。 In order to achieve the above object, another invention of the present application provides a target apparatus for supplying a thin film forming material onto a substrate on which an organic film is formed, and a sputtering apparatus including the target apparatus.
本発明のスパッタリング装置は、有機膜が形成された基板が取り付けられる取付部と、基板に薄膜を形成するターゲット物質粒子を供給するターゲット装置と、ターゲット装置に電界を印加するための電源供給部、及び取付部とターゲット装置とを含むチャンバ部と、を備えてなされる。チャンバ部にはチャンバ(チャンバ壁体)の他にチャンバ内でターゲット装置が平行移動や回動可能に取り付けられる移送装置を備えることができる。 A sputtering apparatus according to the present invention includes an attachment portion to which a substrate on which an organic film is formed is attached, a target device that supplies target material particles that form a thin film on the substrate, a power supply portion that applies an electric field to the target device, And a chamber portion including a mounting portion and a target device. In addition to the chamber (chamber wall), the chamber portion may include a transfer device to which the target device is attached so as to be able to translate and rotate in the chamber.
また、本発明のターゲット装置は、同一極性の電圧が印加される対向する2つのターゲット部と、2つのターゲット部間の空間にアルゴン等の工程ガスを供給するガス供給部とを備える。ターゲット装置は2つのターゲット部とその間の空間を覆いかぶせながらその間の空間から外部、たとえば、基板取付部を臨む開放部が形成された壁体部を更に備えることができる。2つのターゲット部はそれ自体が全体壁体部の一部をなすことができ、その場合、ターゲット部を除外した壁体部はシールドと考えられる。 In addition, the target device of the present invention includes two opposing target portions to which a voltage having the same polarity is applied, and a gas supply unit that supplies a process gas such as argon to the space between the two target portions. The target device may further include a wall body portion that covers the space between the two target portions and has an open portion that faces the outside, for example, the substrate mounting portion, from the space between the two target portions. The two target parts can themselves form a part of the entire wall part, in which case the wall part excluding the target part is considered a shield.
ターゲット部は、基本的にターゲットを備え、ターゲットは、通常、円形あるいは多角形のプレートとなる。ターゲット部において、ターゲットは一側面に開口を有するケースに収容される。その際、ターゲットの対向面は、該開口を通じて露出する。ターゲットをケースに安定して取り付けるために、ターゲットの裏面を支持するターゲット胴体がケース内に更に設けられる。ターゲット部には対向する2つのターゲット部間の空間にターゲット面と直交する磁界を形成するために磁界発生装置が備えられる。磁界発生装置は、大概ターゲットの後方に設けられ、対向する2つのターゲット面で相違する磁極が対向するように設けられる。 The target portion basically includes a target, and the target is usually a circular or polygonal plate. In the target portion, the target is accommodated in a case having an opening on one side. At that time, the opposing surface of the target is exposed through the opening. In order to stably attach the target to the case, a target body that supports the back surface of the target is further provided in the case. The target unit is provided with a magnetic field generator for forming a magnetic field orthogonal to the target surface in a space between two opposing target units. The magnetic field generator is generally provided behind the target, and is provided so that different magnetic poles are opposed to each other between two opposing target surfaces.
磁界発生装置はターゲット胴体に内蔵することも可能である。磁界発生装置の駆動またはターゲットに対する工程ガスイオンや他のプラズマ粒子の衝突による熱を除去できる冷却装置を、磁界発生装置の周辺及びターゲット後面側に設ける構成とすることも可能である。ターゲットを容易に取り付けるために、或いは、非導電性ターゲットに電圧を印加するために、別途の支持プレートをターゲット胴体とターゲットとの間に設けられることもできる。 The magnetic field generator can be incorporated in the target body. A cooling device capable of removing heat generated by driving the magnetic field generator or collision of process gas ions or other plasma particles with the target may be provided around the magnetic field generator and on the rear side of the target. A separate support plate may be provided between the target body and the target to easily attach the target or to apply a voltage to the non-conductive target.
本発明によると、有機膜の上側に有機膜に対するプラズマ損傷なしに、低温で薄膜を形成することができる。従って、OLEDの場合、発光層有機膜の発光効率、電気的、光学的特性を向上させることができ、OLEDの寿命も延長させることができる。特に、良質のITOを有機膜上に形成させることができるので、優れる特性の全面発光型OLEDを製造できることになる。 According to the present invention, a thin film can be formed at a low temperature on the upper side of the organic film without plasma damage to the organic film. Accordingly, in the case of an OLED, the light emission efficiency, electrical and optical characteristics of the light emitting layer organic film can be improved, and the lifetime of the OLED can be extended. In particular, since a good quality ITO can be formed on the organic film, a full surface light emitting OLED having excellent characteristics can be manufactured.
また、本発明方法は、2つのターゲットを用いて、その間に高密度プラズマを形成して電極膜蒸着時間を短縮化するので、工程の効率を向上させることができる。 Moreover, since the method of the present invention uses two targets and forms high-density plasma between them to shorten the electrode film deposition time, the process efficiency can be improved.
特に、本発明によると、低温成膜可能なので、熱に弱い基板を使用するフレキシブル型OELDを製作する際、基板が加熱されるという問題を回避することができる。 In particular, according to the present invention, since the film can be formed at a low temperature, it is possible to avoid the problem that the substrate is heated when a flexible type OELD using a substrate that is weak against heat is manufactured.
以下、添付の図面を参照しながら実施の形態を通じて本発明のスパッタリング装置及びターゲット装置をより詳細に説明する。 Hereinafter, a sputtering apparatus and a target apparatus of the present invention will be described in more detail through embodiments with reference to the accompanying drawings.
図2及び図3は、本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置を説明するための概念的断面図及び概略的斜視図であり、図4〜図6は、スパッタリング装置に取り付けられたターゲット装置を説明するための図面である。 2 and 3 are a conceptual cross-sectional view and a schematic perspective view for explaining the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 6 show the target apparatus attached to the sputtering apparatus. It is drawing for demonstrating.
図2及び図3を参照すると、本発明の1つの実施の形態に係るスパッタリング装置は、対向ターゲット式スパッタリング装置であって、チャンバ部100と、前記チャンバ部100内に設けられるターゲット装置200と、電源供給装置300とを含む。
2 and 3, a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention is an opposed target sputtering apparatus, which includes a
チャンバ部100は、スパッタリング装置の胴体をなすチャンバ110と、基板(S)を取り付ける基板取付部120と、ターゲット装置200を移送させるためのターゲット移送装置130とを含んでなる。チャンバ110は真空チャンバであって、チャンバ110の内部は0.1mTorr〜100mTorr間の真空を維持するようにすることができる。
The
基板取付部120は基板(S)を取り付け、基板(S)はターゲット装置200と対向して配置され、構成例によっては基板(S)を所定速度で回転させることができる。ターゲット移送装置130は、ターゲット装置200を移送させるための装置であって、ターゲット装置200を移送することにより、大型基板にスパッタリングする場合にも均一なスパッタリングを実施できるようにする。併せて、チャンバ部100はチャンバ110の内部がスパッタリング工程中にスパッタリング物質により汚染されることを防止するために、チャンバ110の内壁に沿って防着板140を更に備えることもできる。
The
図4〜図6に示すように、ターゲット装置200は互いに対向する第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bを備えてなる。第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bは、各々、ケース220a、220b、ターゲット210a、210b、ターゲット胴体230a、230b、磁界発生ブロック240a、240b及び冷却路250a、250bを備える。
As shown in FIGS. 4-6, the
ケース220a、220bは、互いに対向する側部が各々開放された箱形状に形成されており、開放側の側面に接地シールド222a、222bが結合している。その接地シールド222a、222bは、中空のリング形状を成しており、その端部224a、224bが中心に向けて延びている。このような接地シールド222a、222bは、初期放電の際に、接地の役割を果たし、ターゲット210a、210bとは1〜5mm程度の間隔を維持して表面がプラズマ粒子に損傷しないように加工されなければならない。
The
このケース220a、220bにターゲット210a、210bと、ターゲット胴体230a、230bとが収容される。ターゲット210a、210bは開口を通じて一面が露出するように収容され、ターゲット胴体230a、230bは、そのターゲット210a、210bの裏面を支持する。ターゲット胴体230a、230bとターゲット210a、210bとの間には支持プレート232a、232bが更に介置されており、ターゲット胴体230a、230b内には磁界発生ブロック240a、240bが収容されている。そして、冷却路250a、250bがターゲット胴体230a、230bと磁界発生ブロック240a、240bとの間に形成されている。
The
ターゲット210a、210bは、第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bで互いに対向するように配置される。また、ターゲット210a、210bは、基板(S)上に形成しようとする薄膜の成分物質からなり、基板(S)上に形成しようとする物質の種類によって第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bのターゲット210a、210bは同一物質からなる場合、或いは、相違する物質からなる場合がある。
The
例えば、ターゲット210a、210bは、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金及びこれらの等価物とすることができる。または、ターゲット210a、210bは、ITO(Indium-Tin Oxide)、IZO(Indium-Zinc Oxide)、IO(Indium Oxide)、ZnO、TZO(Tin-Zinc Oxide)、AZO、GZO、または、これらの等価物からなることができる。
For example, the
また、ターゲット210a、210bが相違する物質からなるようにして、基板(S)上に2種類以上の物質からなる化合物で構成される薄膜を形成することができる。例えば、ターゲット210a、210b中、いずれかの1つをITOで構成し、もう1つをIZOで構成して、基板(S)上にITZOからなる薄膜を形成することができる。即ち、ターゲット210a、210bとして各種の物質を用いることにより、前記基板(S)上に形成される物質を多様に調節することができる。
In addition, a thin film composed of a compound composed of two or more kinds of substances can be formed on the substrate (S) such that the
ターゲット胴体230a、230bは絶縁体で形成され、一側面が開放された箱型となっている。支持プレート232a、232bは、ターゲット210a、210bの後面(互いに対向する面の裏面)を支持するようにターゲット210a、210bを取付する部分であって、ターゲット胴体230a、230bの開放された部分に結合している。
The
磁界発生ブロック240a、240bは、第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bの互いに対向するターゲット210a、210b間の空間に磁界を発生させるための手段であり、第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bの磁界発生ブロック240a、240bは、互いに異なる極性が向き合うように配置される。本発明の実施の形態では、磁界発生ブロック240a、240bは、ブロック本体242a、242bと、マグネット244a、244bと、ヨーク246a、246bから構成されている。
The magnetic
ブロック本体240a、240bは、棒形状のマグネット244a、244bを少なくとも1つ取り付けることができるように形成されたものであり、絶縁体で形成されている。マグネット244a、244bは、従来のスパッタリング装置で用いられる磁界発生手段の長さより長く形成される。従来のスパッタリング装置に用いられる磁界発生手段の長さは一般的に1.5cm〜2cmであるが、本発明のマグネット244a、244bの長さはこの3倍〜5倍のものが好ましい。即ち、前記マグネット244a、244bの長さは4.5cm以上であるものが好ましく、より好ましくは、5〜12cmの長さを有するようにする。
The block
これは、マグネット244a、244bの長さが長いほど、磁界発生ブロックにより形成される磁界がターゲット面に対し、より垂直に近づき、ターゲット部間の空間に強く集束されるためである。即ち、マグネット長さを長くすると、第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200b間の空間から外れる磁束成分を減少させることができる。マグネット244a、244bの表面は、少なくとも5000ガウス以上の磁束密度を有することが好ましい。
This is because as the lengths of the
ヨーク246a、246bは、磁界発生ブロック240a、240bから発生する磁界強度がターゲット対向面の全般に亘って、より均一に分布するようにする。この作用により、ヨーク246a、246bは、マグネット244a、244bにより磁性を帯びることができる物質からなることが好ましい。即ち、前記ヨーク246a、246bは、強磁性体で形成されることが常磁性体物質で形成されることより好ましい。前記ヨーク246a、246bが強磁性体からなる場合には、鉄、コバルト、ニッケル及びこれらの合金中、いずれかの一つからなることができる。
The
ヨークとしては、厚さ2〜10mmのFe系列のプレートを使用することができ、第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bの全体の大きさは形成薄膜の均一性と膜形成速度などを考慮して基板のサイズに対して、130〜200%の大きさを備えるようにする。
As the yoke, an Fe series plate having a thickness of 2 to 10 mm can be used, and the overall size of the
冷却路250a、250bは、冷媒の流れを通じて、前記第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bの磁界発生ブロック240a、240bを冷却する。冷却路250a、250bは、ターゲット胴体230a、230b及び支持プレートの内面に所定経路の流路で形成されることができる。図示の例では磁界発生ブロック240a、240bとターゲット胴体の隙間に沿って冷媒が流れるように配置される。冷却路250a、250bに流入する冷媒は、ケース220a、220b及びターゲット胴体230a、230bに形成された流入管252a、252b及び流出管254a、254bに沿って流入及び流出する。
The cooling
一方、支持プレート232a、232bの磁界発生ブロック240a、240bに向かう面にも任意形状の流路234a、234bを形成することができる。該流路234a、234bは、前記冷却路250a、250bに連通されて、冷却水が支持プレート232a、232bと磁界発生ブロック240a、240bとの間まで流れることができるようにする。
On the other hand, arbitrarily shaped
ケース220a、220bの上側及び/または下側には、ガス供給手段260a、260bが備えられている。このようなガス供給手段260a、260bは、工程によって下部または上部のガス供給手段が各々単独で噴射したり、または、上部及び下部が同時に噴射することができ、チャンバ110の全体の雰囲気で工程圧力を調節できる。
Gas supply means 260a and 260b are provided on the upper side and / or the lower side of the
ガス供給手段260a、260bは、通常、ガス供給管262a、262bとガス噴射ノズル264a、264bとを含む。ガス噴射ノズル264a、264bは、図5及び図6に示すように、ケース220a、220bの幅方向に延長された細いパイプに複数個の孔が形成されてガスが噴出できるように形成される。この際、孔の直径は1〜5mm程度であり、間隔は5〜100mmで、ガスの流れ及びプラズマの形態によって間隔調節が可能である。
The gas supply means 260a and 260b usually include
一方、ケース220a、220bには、該ガス噴射ノズル264a、264bとの間に補正バー266a、266bを更に設けることができる。実際の成膜の際、薄膜の厚さの分布は、ターゲット装置の中心部に該当する基板部分が厚い、ガウス分布をなすことができる。補正バー266a、266bにより、このような中心部の成膜分布をより均一にすることができる。
On the other hand,
第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bのケース220a、220bは、各々、ベースプレート270に水平移動及び回動可能に設けられている。即ち、ベースプレート270に互いに近接または離隔可能に水平移動部272a、272bが設けられ、この水平移動部272a、272b上に回動部274a、274bを介して第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bのケース220a、220bが設けられる。
The
水平移動部272a、272bはレール形態またはボルト固定方式などを使用して第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bが30〜150mm程度の間隔を維持できるようにする。回動部274a、274bは、ヒンジ手段とすることができるが、それによって、前記第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bが水平移動部272a、272bを中心にターゲット210a、210bの対向面が図6に示すように上方に向くように回動可能となる。
The horizontal moving
回動部274a、274bは、前記ターゲット210a、210bの交換作業時に、前記第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bのターゲット210a、210bが上部に向くようにして、前記ターゲット210a、210bの円滑な交換ができるようにする。
The
また、ターゲット装置200は、外部吸入ポンプ(図示していない)と連結されて異質物を外部に排出できる。ベースプレート270面上には異質物除去手段(図示していない)を更に備える。異質物除去手段は、交換可能に設けられることができる。異質物除去手段は、スパッタリング工程時に発生できる異質物がターゲット装置200のベースプレート270の底面に蓄積されたり、基板(S)上に流入することを防止する。従って、異質物を含むターゲットから放出された物質粒子などがターゲット周囲の底面に蓄積されて、ターゲットと工程チャンバの壁体の間の放電や短絡を誘発させて、ターゲット210a、210bに影響を及ぼすことを防止できる。
Further, the
図2において、電源供給装置300は、1対の対向ターゲット210a、210bがカソード電極となるようにこの1対の対向ターゲット210a、210bに(−)電極を接続し、前記チャンバ110がアノード電極で作動するよう(+)電極を接続する。以下、このような本発明装置の実施の形態に係る対向ターゲット式スパッタリング装置の動作について説明する。
In FIG. 2, the
チャンバ部100の基板取付部120に基板(S)を取り付け、アルゴン(Ar)ガスなどの工程ガスをガス供給手段260a、260bを介して前記第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bとの間の空間に供給する。その際、基板(S)上に形成される薄膜が酸素を含む物質、即ち、酸化物である場合に、アルゴン(Ar)ガスの他に、酸素(O2)をチャンバ110の内部に注入できる。その際、前記チャンバ110の内部の圧力、特に、前記第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200b間のガスの圧力は、0.1mTorr〜100mTorrであることが好ましい。
A substrate (S) is attached to the
その理由は、工程ガスの圧力が100mTorrより高い場合には、スパッタリング方法を通じて基板(S)上に形成される薄膜内にアルゴン(Ar)のような工程ガスの成分の含量が増加して薄膜の特性劣化をもたらしてしまい、また、工程ガスの圧力が0.1mTorrより低い場合には、前記第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200b間の空間でのプラズマ形成が困難となるので、スパッタリング効率が落ちてしまうからである。
The reason is that when the process gas pressure is higher than 100 mTorr, the content of process gas components such as argon (Ar) increases in the thin film formed on the substrate (S) through the sputtering method. When the process gas pressure is lower than 0.1 mTorr, it becomes difficult to form plasma in the space between the
そして、図4及び図2を参照すると、第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bの互いに対向するターゲット210a、210bに電源供給装置300を通じて同時に(−)電源を印加する。磁界発生ブロック240a、240bにより発生された磁界によって、第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200b間の空間内で形成されたプラズマが拘束される。
4 and FIG. 2, (−) power is simultaneously applied to the
その際、プラズマ内の電子は、前記第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bの互いに対向するターゲット210a、210b間の空間で磁界の作用により磁力線方向を中心軸として回動する。同時に、ターゲット210a、210bに印加された(−)電圧により2つのターゲットを反射電極として往復運動をする。従って、電子はターゲット間の空間に拘束されて高密度プラズマを維持させる。
At that time, the electrons in the plasma rotate around the magnetic force line direction as a central axis by the action of a magnetic field in the space between the
プラズマ内で形成、または、印加された電源により形成されたイオンも磁力線を中心軸として回動すると共に、ターゲットの印加電圧により加速する。正イオンの加速及び衝突により、ターゲット210a、210b中の、いずれかの一つから飛び出したターゲット物質粒子中で、100eV以上の高いエネルギーを有する粒子は概ね反対側ターゲットに運動することになる。
Ions formed in the plasma or formed by the applied power supply also rotate around the magnetic field lines and are accelerated by the applied voltage of the target. Due to acceleration and collision of positive ions, particles having high energy of 100 eV or more in the target material particles jumping out from any one of the
従って、高エネルギーを有する粒子は、2つのターゲット部間の空間を往復することになり、ターゲット部から離間し、且つターゲット面と略垂直をなすように基板取付部に取り付けられた基板には、この高エネルギーを有する粒子は到達せず、基板(S)上に何らの影響を与えないことになる。また、比較的低いエネルギーを有する中性の物質粒子は拡散により前記基板(S)に付着して薄膜を形成することになる。 Therefore, the particles having high energy reciprocate in the space between the two target portions, and the substrate attached to the substrate attachment portion so as to be separated from the target portion and substantially perpendicular to the target surface This high energy particle will not reach and will have no effect on the substrate (S). Further, the neutral substance particles having relatively low energy adhere to the substrate (S) by diffusion and form a thin film.
このような実施の形態のスパッタリング装置では、従来のスパッタリング装置を用いる場合に比べてプラズマによる基板の損傷、即ち、高いエネルギーを有する粒子の衝突による基板(S)の損傷が防止されて、基板(S)の有機膜の変性のない状態で、その上に薄膜を形成できる。 In the sputtering apparatus of such an embodiment, damage to the substrate due to plasma, that is, damage to the substrate (S) due to collision of particles having high energy is prevented compared with the case where a conventional sputtering apparatus is used. A thin film can be formed on the organic film without modification of S).
また、高エネルギー粒子の衝突がないので、基板(S)のスパッタリング工程後の温度が従来の約200℃よりも低減する。実験によると、別途の基板(S)冷却システムを設置しない場合でも、基板(S)の温度を40℃以下に維持することができた。従って、高温による基板有機膜の損傷、変性も回避できる。 Moreover, since there is no collision of high energy particles, the temperature after the sputtering process of the substrate (S) is lower than the conventional temperature of about 200 ° C. According to experiments, even when no separate substrate (S) cooling system was installed, the temperature of the substrate (S) could be maintained at 40 ° C. or lower. Therefore, damage and modification of the substrate organic film due to high temperature can be avoided.
また、本実施の形態のような装置では、基板(S)がチャンバ110の内部の上部に配置され、第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bのターゲット210a、210bが基板(S)に対して垂直に設けられた状態でスパッタリング工程が行われる。従って、従来の上下対向ターゲット式スパッタリング装置のように、異質物及びスパッタリングされた物質が下部に蓄積されて、ターゲット中の下部のターゲットからのアーク放電の発生を防止でき、アーク放電によるターゲット210a、210bの損傷を防止できる。また、異質物除去手段が別途に備えられると、前記の異質物及びスパッタリング物質をベースプレート270の内部の底面に備えられた異質物除去手段の交換により除去することもできる。
In the apparatus as in the present embodiment, the substrate (S) is disposed in the upper part of the
また、図示の実施の形態では、第1ターゲット部200a及び第2ターゲット部200bのケース220a、220bが回動部274a、274bを介して水平移動部272a、272bに連結されるので、前記ターゲット210a、210bを寿命により交換する際には、前記ターゲット210a、210bが上方を向くようにすることができ、前記ターゲット210a、210bの交換作業を円滑に行うことができる。従って、ターゲット210a、210bの交換に所要する作業時間を短縮化することができる。
In the illustrated embodiment, the
本実施の形態のターゲット装置200は、図2及び図3のように、チャンバ内で別途の壁体部内に形成することができる。壁体部は、ターゲット装置をなす別の要素、図4〜図6の第1ターゲット部、第2ターゲット部及びベースプレートを含むようになされ、両対向されたターゲット面間の空間を覆いかぶせ、かつ、この間の空間が基板取付部の基板を臨むように一部が開放されている。各ターゲット部は、ベースプレートを通じて壁体部と連結される。より具体的には、各ターゲット部は、回動部、平行移動部を介してベースプレートに結合し、ベースプレートは壁体部に取り付けられる。各ターゲット部のケースとベースプレート自体が壁体部の一部を形成できる。その場合、壁体部の残りの部分は一つの開放部を有するシールドと考えられる。
The
本実施の形態のターゲット装置は、壁体部を有する状態では壁体部の一部がチャンバ部の移送装置と連結される。壁体部のない状態でもベースプレートを通じてチャンバ部の移送装置と連結されて稼動可能である。移送装置はターゲット装置の対向したターゲット面の間の空間と基板の薄膜形成対象部分の相対的位置を変化させる手段となる。 In the target device according to the present embodiment, in a state where the wall body portion is provided, a part of the wall body portion is connected to the transfer device of the chamber portion. Even in the absence of a wall portion, it can be operated by being connected to the transfer device of the chamber portion through the base plate. The transfer device serves as means for changing the relative position of the space between the opposing target surfaces of the target device and the thin film formation target portion of the substrate.
本実施の形態ではターゲット装置において、2つのターゲット面の間の空間を全般的に覆いかぶせる壁体部を設け、開放部が設けられた基板方向以外の方向にスパッタリングによるターゲット物質粒子が放出されることを防止する。一方向のみにターゲット物質粒子を放出できるのでターゲット装置は一種の「ガン」をなして「スパッタリングガン」であると考えられる。勿論、ターゲット物質が放出されるシールドの開放部、あるいは、スリットの大きさは一定の範囲で調節可能に形成できる。 In the present embodiment, in the target device, a wall body part that covers the space between the two target surfaces in general is provided, and target material particles are released by sputtering in a direction other than the substrate direction in which the open part is provided. To prevent that. Since the target material particles can be released in only one direction, the target device is considered as a “sputtering gun” as a kind of “gun”. Of course, the opening of the shield from which the target material is released or the size of the slit can be adjusted in a certain range.
その場合、対向する2つのターゲットを含むターゲット装置は、本実施の形態の移送装置を含んで多様な方法で移動型として形成することができる。即ち、ターゲット装置を移動型として設けることは、ターゲット装置において、基板に対して開いた部分とこれに対向した基板部分との相対的位置を変化させる場合に有効となる。 In that case, a target device including two opposing targets can be formed as a movable type by various methods including the transfer device of the present embodiment. In other words, providing the target device as a movable type is effective when the relative position between the portion opened with respect to the substrate and the substrate portion facing the target device is changed.
たとえば、ターゲット装置及び基板のうちの少なくとも1つを基板面と平行に動くようにすることができる。また、弾性を有する基板を、基板面の上から見た際に円周の一部をなすように曲げて配置し、ターゲット装置をこの円周に対応する円の中心部に配置して相対的に回転させる方法も考えられる。その際、ターゲット装置の壁体部(シールド)を動作させて開放部を回転させたり、ターゲット装置自体を回転させたりすることができる。また、基板を円周に沿って動作させることも可能である。 For example, at least one of the target device and the substrate can be moved parallel to the substrate surface. In addition, a substrate having elasticity is arranged by being bent so as to form a part of the circumference when viewed from above the substrate surface, and the target device is arranged at the center of the circle corresponding to this circumference. It is also possible to rotate it. At that time, the wall portion (shield) of the target device can be operated to rotate the open portion, or the target device itself can be rotated. It is also possible to operate the substrate along the circumference.
移動型ターゲット装置を用いて薄膜を形成する場合、開放部の幅が狭くても開放部の長さを基板の一方向の幅より長くし、その垂直方向に開放部を有するターゲット装置を平行移動させることにより基板の全体をスキャニングできる。従って、有機膜が形成された大型基板に対しても基板の全面に均一な薄膜を形成できる。 When forming a thin film using a movable target device, even if the width of the open portion is narrow, the length of the open portion is made longer than the width in one direction of the substrate, and the target device having the open portion in the vertical direction is translated. By doing so, the entire substrate can be scanned. Therefore, a uniform thin film can be formed on the entire surface of a large substrate on which an organic film is formed.
一方、図7は、本発明の別の実施の形態に係る対向ターゲット式スパッタリング装置を説明するための概略図である。 On the other hand, FIG. 7 is a schematic view for explaining an opposed target sputtering apparatus according to another embodiment of the present invention.
図7を参照すると、本発明の別の実施の形態に係る対向ターゲット式スパッタリング装置は、前述した図2〜図6に示したように、対向ターゲット式スパッタリング装置と構造的に類似している。但し、1つのチャンバ部100内にターゲット装置400、500が複数個備えられる構造が異なっている。1つのチャンバ部100内に2つ以上のターゲット装置400、500を設け、適当な間隔で配置することにより、大型基板(S)であっても一度にスパッタリングできる。
Referring to FIG. 7, an opposed target sputtering apparatus according to another embodiment of the present invention is structurally similar to the opposed target sputtering apparatus as shown in FIGS. However, the structure in which a plurality of
1つのチャンバ部100内に多数のターゲット装置400、500を設けることにより、大型基板(S)にスパッタリングを通じて均一性の高い薄膜を形成できる。このようなスパッタリング装置は多様な成膜工程に利用されることができるが、特に、有機薄膜トランジスタ及び有機電界発光表示装置の製造方法に適用可能である。
By providing a large number of
図8は、本発明のスパッタリング装置により製造される有機薄膜トランジスタの一例を示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of an organic thin film transistor manufactured by the sputtering apparatus of the present invention.
基板11上に有機半導体層12を形成し、この有機半導体層12上にソース/ドレイン電極13を形成した後、これらを覆うようにゲート絶縁膜14を形成し、ゲート絶縁膜14上にゲート電極15を形成する。
An
その際、前記有機半導体層12は、ペンタセン(pentacene)、テトラセン(tetracene)、アントラセン(anthracene)、ナフタレン(naphthalene)、α-6-チオフェン、α-4-チオフェン、ペリレン(perylene)及びその誘導体、ルブレン(rubrene)及びその誘導体、コロネン(coronene)及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(perylene tetracarboxylic diimide)及びその誘導体、ペリレンテトララカルボン酸ジアンハイドライド(perylene tetracarboxylic dianhydride) 及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びこれらの誘導体、α-5-チオフェンのオリゴチオフェン及びこれらの誘導体、金属を含有するか、または、含有しないフタロシアニン(phthalocyanine)及びこれらの誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド(naphthalene tetracarboxylic diimide)及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジアンハイドライド(naphthalene tetracarboxylic dianhydride)及びその誘導体、パイロメリティックジアンハイドライド及びその誘導体、パイロメリティックジイミド及びこれらの誘導体、チオフェンを含む供液系高分子及びその誘導体、及びフルオレンを含む高分子及びその誘導体などが使われることができる。
In this case, the
そして、ソース/ドレイン電極13は、Au、Pt、Agなどのような高級な金属及びAl、Cu、Ni、Feなどの金属を使用することができる。このソース/ドレイン電極13を本発明のスパッタリング装置を用いてスパッタリング成膜することができる。
The source /
本発明によると、このように有機半導体層12上にソース/ドレイン電極13をスパッタリングしても、有機半導体層12に与えられる損傷を軽減することができる。ゲート電極15のスパッタリングも本発明のスパッタリング装置を利用できる。
According to the present invention, even when the source /
図9は、本発明のスパッタリング装置により製造される有機薄膜トランジスタの別の一例を示すものであって、基板11上にゲート電極15を形成し、これを覆うようにゲート絶縁膜14を形成した後、ゲート絶縁膜14上に有機半導体層12を形成し、この有機半導体層12上にソース/ドレイン電極13を形成したものである。
FIG. 9 shows another example of the organic thin film transistor manufactured by the sputtering apparatus of the present invention, in which the
この場合にも、ソース/ドレイン電極13を本発明に係るスパッタリング装置を用いてスパッタリング成膜すると、下部の有機半導体層12へのダメージを最小化できる。勿論、ゲート電極15も前記スパッタリング装置を用いて成膜することができる。
Also in this case, if the source /
図10は、本発明のスパッタリング装置により製造される有機薄膜トランジスタの更に別の一例を示すものであって、基板11上にソース/ドレイン電極13を形成し、これを覆うように有機半導体層12を形成した後、有機半導体層12を覆うようにゲート絶縁膜14を形成し、その上にゲート電極15を形成したものである。
FIG. 10 shows still another example of the organic thin film transistor manufactured by the sputtering apparatus of the present invention. The source /
この場合、ゲート電極15を本発明に係るスパッタリング装置を用いてスパッタリング成膜すると、下部の有機半導体層12へのダメージを最小化できる。勿論、ソース/ドレイン電極13も前記スパッタリング装置を用いて成膜することができる。
In this case, when the
本発明のスパッタリング装置は、その他にも多様な構造の薄膜トランジスタ製造工程に適用可能である。 The sputtering apparatus of the present invention can be applied to thin film transistor manufacturing processes having various structures.
図11は、本発明のスパッタリング装置により製造される有機電界発光表示装置の一例を示すものである。 FIG. 11 shows an example of an organic light emitting display device manufactured by the sputtering apparatus of the present invention.
前述のように、TFTが形成されている基板上に平坦化膜26を形成した後、平坦化膜26上にTFTのドレイン電極と接続される第1電極28を形成する。そして、第1電極28が露出するように平坦化膜26を形成した後、露出した第1電極28上に有機発光膜29を形成する。そして、この有機発光膜29を覆うように第2電極30を形成する。
As described above, after the
その際、前記有機発光膜は低分子または高分子有機膜を使用することができるが、低分子有機膜を使用する場合、ホール注入層(HIL;Hole Injection Layer)、ホール輸送層(HTL;Hole Transport Layer)、発光層(EML;Emission Layer)、電子輸送層(ETL;Electron Transport Layer)、電子注入層(EIL;Electron Injection Layer)などが単一、或いは複合の構造で積層されて形成されることができ、使用可能な有機材料も銅フタロシアニン(CuPc;copper phthalocyanine)、N、N−ジ(ナフタレン-1-yl)−N、N'−ジフェニル−ベンジジンN、N'-ジ(naphthalene−1−yl)−N、N'-diphenyl-benzidine:NPB)、トリス-8-ハイドロキシキノリンアルミニウム(tris-8-hydroxyquinoline aluminium))(Alq3)などを始めとして多様に適用可能である。 In this case, the organic light emitting film may be a low molecular or high molecular organic film. When a low molecular organic film is used, a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL; Hole) are used. A transport layer (EML), an electron emission layer (EML), an electron transport layer (ETL), an electron injection layer (EIL), and the like are laminated in a single or composite structure. Organic materials that can be used are copper phthalocyanine (CuPc), N, N-di (naphthalene-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine N, N′-di (naphthalene-1). -Yl) -N, N′-diphenyl-benzidine (NPB), tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq 3 ), and the like, can be applied in various ways.
これら低分子有機膜は、真空蒸着の方法で形成される。高分子有機膜の場合には概ねホール輸送層(HTL)及び発光層(EML)で備えられた構造を有することができ、その際、前記ホール輸送層にPEDOTを使用し、発光層にPPV(Poly-Phenylenevinylene)系及びポリフルオレン(Polyfluorene)系等、高分子有機物質を使用し、これをスクリーン印刷やインクジェット印刷方法等で形成できる。 These low molecular organic films are formed by a vacuum deposition method. In the case of a polymer organic film, it may have a structure generally including a hole transport layer (HTL) and a light-emitting layer (EML). At this time, PEDOT is used for the hole transport layer, and PPV ( A polymer organic material such as a Poly-Phenylenevinylene system and a Polyfluorene system can be used, and this can be formed by screen printing or an inkjet printing method.
このような有機発光膜29上に形成される第2電極30はワーク関数の低い金属物質でスパッタリングされるが、その際、本発明に係るスパッタリング装置を用いて第2電極30を成膜することができる。すると、下部の有機発光膜29へのダメージを最小化できる。勿論、これは図11に図示した能動型(active matrix type)の有機電界発光表示装置に限るのではなく、受動型(passive matrix type)の有機電界発光表示装置の製造工程にも同様に適用可能である。
The
図12は、本発明のスパッタリング装置を用いて製作した有機電界発光表示装置のリーク電流を説明するための特性図である。 FIG. 12 is a characteristic diagram for explaining a leakage current of an organic light emitting display manufactured using the sputtering apparatus of the present invention.
図1に示した実験結果を求めたものと同一構造の全面発光型有機電界発光表示装置の有機膜上に、上部電極として、ITOを図2〜図6に示すような対向ターゲット式スパッタリング装置を用いて成膜したものであって、Glass/ITO(anode)/HIL/HTL/EML/ETL/EILからなる有機電界発光素子上に1000Åの厚さのITOを成膜させた。 On the organic film of the whole surface light emitting organic light emitting display device having the same structure as that obtained from the experimental results shown in FIG. 1, ITO is used as an upper electrode, and an opposed target sputtering device as shown in FIGS. An ITO film having a thickness of 1000 mm was formed on an organic electroluminescent element composed of Glass / ITO (anode) / HIL / HTL / EML / ETL / EIL.
成膜の際、基礎圧力(base pressure)は、10-7Torr領域であり、チャンバ110の内部の圧力は、5mTorr(工程時の圧力は、0.1〜50mTorr水準で可変可能)、工程ガスとしては、ArとO2を9:1の割合で使用した(工程によって可変可能0.1%〜10%以内のO2/Ar比率調整可能)。ターゲット210a、210bは、矩形状のITOを使用したし、DC電源100W〜5kW領域で成膜した。
At the time of film formation, the base pressure is in the 10 −7 Torr region, the pressure inside the
図1及び図12の特性図に示すように、既存のDCスパッタを用いて製作した有機電界発光表示装置と比較する際、逆バイアス(reverse bias)領域でリーク電流が減少して、ほとんど発生していないことが分かる。これは、高いエネルギーを有する粒子が磁気場内に拘束されて、基板方向への粒子衝突を最小化したためである。 As shown in the characteristic diagrams of FIGS. 1 and 12, when compared with an organic light emitting display device manufactured by using existing DC sputtering, a leakage current is reduced in the reverse bias region, and is almost generated. I understand that it is not. This is because high energy particles are constrained in the magnetic field to minimize particle collisions toward the substrate.
ここで、本発明の実施の形態では、基板(S)がチャンバの内部空間の上部に位置し、前記ターゲット装置200、400、500が下部に位置して下部から上部方向にスパッタリングする対向ターゲット式スパッタリング装置を例として説明したが、前記基板を紙面に対して略直交する状態で起こし、ターゲット面が水平方向を向くようにターゲット装置を配置し、ターゲット粒子が水平方向に移動して基板に供給される構成とすることも可能である。
Here, in the embodiment of the present invention, the substrate (S) is located in the upper part of the internal space of the chamber, and the
100 チャンバ部
110 チャンバ
120 基板取付部
130 ターゲット部移送装置
140 防着板
200、400、500 スパッタリング用ターゲット装置
200a 第1ターゲット部
200b 第2ターゲット部
210a、210b スパッタリングターゲット
220a、220b ケース
230a、230b ターゲット胴体
232a、232b 支持プレート
240a、240b 磁界発生ブロック
244a、244b マグネット
246a、246b ヨーク
250a、250b 冷却路
260a、260b ガス供給手段
272a、272b 水平移動部
274a、274b 回動部
300 電源供給装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記2つのターゲット間の空間に、ターゲット面に対してほぼ直交する磁界を形成し、
前記2つのターゲット間にプラズマ形成用工程ガスを投入してプラズマを発生させながら、有機膜が形成された基板の成膜対象部分を、前記2つのターゲット間の空間と離隔された部位に、且つ前記2つのターゲット間の空間と対向するように設け、
前記2つのターゲットは、互いに向き合う面の各法線方向のなす角度が180°から0°になるようにそれぞれ90°回転可能であり、且つ各ターゲットの間隔が接近・隔離する方向に平行移動可能に設けられることを特徴とするスパッタリング方法。 Apply the same polarity voltage to two opposing targets,
Forming a magnetic field substantially perpendicular to the target surface in the space between the two targets;
While a plasma forming process gas is introduced between the two targets to generate plasma, the film formation target portion of the substrate on which the organic film is formed is located at a part separated from the space between the two targets, and Provided to face the space between the two targets,
The two targets can be rotated by 90 ° so that the angle between the normal directions of the faces facing each other is 180 ° to 0 °, and can be translated in the direction in which the distance between the targets approaches and is separated. A sputtering method comprising:
前記基板に薄膜を形成する物質粒子を供給するターゲット装置と、
前記ターゲット装置に電界を印加するための電源供給部と、
前記取付部と前記ターゲット装置を含むチャンバ部と、
前記ターゲット装置は、対向する2つのターゲットのうちの1つを備えて互いに対向する2つのターゲット部を備え、
各ターゲット部は、前記ターゲットの対向面を露出させる開口を有するケースと、
前記ケース内で前記ターゲットを支持する支持プレートと、
前記支持プレートの後方に設けられる磁界形成手段と、を備え、
前記ターゲット装置において、前記2つのターゲット部は、各々、前記ケース外側に結合して、各ターゲット部に設けられる2つのターゲットが、互いに向き合う面の各法線方向のなす角度が180°から0°になるように、前記ケースをそれぞれ90°回転移動させる回動部と、前記ケースを水平移動させて前記2つのターゲット部の間隔を調節する水平移動部と、に結合されることを特徴とする スパッタリング装置。 A mounting portion on which a substrate on which an organic film is formed is installed;
A target device for supplying material particles for forming a thin film on the substrate;
A power supply for applying an electric field to the target device;
A chamber portion including the attachment portion and the target device;
The target device includes two target portions each including one of two opposed targets and facing each other.
Each target part has a case having an opening that exposes the opposing surface of the target;
A support plate for supporting the target in the case;
Magnetic field forming means provided behind the support plate ,
In the target device, each of the two target portions is coupled to the outside of the case, and an angle formed by each normal direction of the surfaces of the two targets provided in each target portion facing each other is 180 ° to 0 °. And a horizontal moving part that adjusts a distance between the two target parts by horizontally moving the case. Sputtering equipment.
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