JP5352537B2 - Deposition equipment - Google Patents

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Description

本発明は、スパッタリングを用いた成膜装置に係り、成膜面とくに有機EL等の有機膜へのダメージが少なく、かつ高速成膜が可能なスパッタリング装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus using sputtering, and more particularly to a sputtering apparatus capable of forming a film at a high speed with little damage to an organic film such as an organic EL film.

有機EL素子は表示素子あるいは照明用素子として近年注目されている。有機EL素子のデバイス構造は、代表的には図10に示すように、ガラス等の基板1上に直接、あるいはアクティブマトリクス駆動のためのTFT素子が形成されパシベーションされた基板1上に、下部電極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、電子注入層7、上部電極8を積層したトップカソード型のものである。他に図11に示すように下部電極2、電子注入層7、電子輸送層6、発光層5、正孔輸送層4、正孔注入層3、上部電極8を積層したトップアノード型もある。   In recent years, organic EL elements have attracted attention as display elements or illumination elements. As shown in FIG. 10, the device structure of the organic EL element typically has a lower electrode directly on a substrate 1 made of glass or the like, or on a substrate 1 on which a TFT element for active matrix driving is formed and passivated. 2, a hole injection layer 3, a hole transport layer 4, a light emitting layer 5, an electron transport layer 6, an electron injection layer 7 and an upper electrode 8 are stacked. In addition, there is a top anode type in which a lower electrode 2, an electron injection layer 7, an electron transport layer 6, a light emitting layer 5, a hole transport layer 4, a hole injection layer 3 and an upper electrode 8 are laminated as shown in FIG.

また別の分類の方法として光(矢印)を取り出す方向の違いから、図12に示すように下部電極2に透明下部電極2−1、上部電極8にAl等の反射上部電極8−1を用いたボトムエミッション型や、下部電極2にAl等の反射下部電極2−2、上部電極に透明上部電極8−2を用いたトップエミッション型などがある。正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6は有機膜9であり、正孔注入層3、電子注入層7は金属等をドープした有機膜、または無機膜からなる。   As another classification method, because of the difference in the direction of extracting light (arrow), a transparent lower electrode 2-1 is used for the lower electrode 2 and a reflective upper electrode 8-1 such as Al is used for the upper electrode 8 as shown in FIG. A bottom emission type, and a top emission type using a reflective lower electrode 2-2 such as Al for the lower electrode 2 and a transparent upper electrode 8-2 for the upper electrode. The hole transport layer 4, the light emitting layer 5, and the electron transport layer 6 are organic films 9, and the hole injection layer 3 and the electron injection layer 7 are made of an organic film doped with metal or the like, or an inorganic film.

図12のボトムエミッション型の場合、有機膜9上の電子注入層7、上部反射電極8−1の成膜には、通常蒸着法が用いられる。具体的には電子注入層7にLiFの蒸着膜、上部電極8−1にAlやAg等の蒸着膜が用いられる例が多い。図13のトップエミッション型の場合は、透明上部電極8−2は通常スパッタリング法で形成されるが、電子注入層7は蒸着法が用いられる。   In the case of the bottom emission type of FIG. 12, a normal vapor deposition method is used for forming the electron injection layer 7 and the upper reflective electrode 8-1 on the organic film 9. Specifically, there are many examples in which a deposited film of LiF is used for the electron injection layer 7 and a deposited film of Al, Ag, or the like is used for the upper electrode 8-1. In the case of the top emission type of FIG. 13, the transparent upper electrode 8-2 is usually formed by sputtering, but the electron injection layer 7 is formed by vapor deposition.

具体的には電子注入層7は薄く半透明のMg-Ag合金等の蒸着膜、透明上部電極8−2はIZOやITOのスパッタ膜が用いられることが多い。このようにボトムエミッション型、トップエミッション型のいずれも有機膜9上の成膜は蒸着法が採用されている。このように有機膜9上への成膜に蒸着法を採用する理由は、蒸着粒子が中性で且つ低エネルギーの粒子であるので、有機膜9へのダメージが小さいためである。   Specifically, it is often the case that the electron injection layer 7 is a thin and translucent deposited film such as Mg-Ag alloy, and the transparent upper electrode 8-2 is a sputtered film of IZO or ITO. As described above, both the bottom emission type and the top emission type employ the vapor deposition method for forming the film on the organic film 9. The reason why the vapor deposition method is employed for the film formation on the organic film 9 is that the damage to the organic film 9 is small because the vapor deposition particles are neutral and low energy particles.

一方、スパッタリング法は、高エネルギーのイオンや粒子、2次電子線が発生するので、有機膜9上に直接スパッタリング法で成膜を行うと有機膜9にダメージを与え、有機ELの正常な発光が得られなくなってしまう。したがって、スパッタリング法を採用する場合は、蒸着法で形成したMg-Ag等の電子注入層7を緩衝層(バッファ)として用いたり、ダメージを抑制するために特別な工夫が施されたスパッタリング装置を用いなければならない。   On the other hand, the sputtering method generates high-energy ions, particles, and secondary electron beams. Therefore, if the film is formed directly on the organic film 9 by the sputtering method, the organic film 9 is damaged, and the normal light emission of the organic EL Can no longer be obtained. Therefore, when the sputtering method is employed, an electron injection layer 7 such as Mg-Ag formed by the vapor deposition method is used as a buffer layer (buffer), or a sputtering device that is specially devised to suppress damage is used. Must be used.

有機膜9のダメージを抑制するスパッタリング装置としては種々のものが提案されている。例えば特許文献1では、対向する一対のターゲットおよび磁界発生手段と、ターゲット間の空間と対向する位置に基板を配置する対向ターゲット式スパッタリング装置を用いている。また、特許文献2では、ターゲットと基板の間に接地電位ないし正電位であるグリット電極、またはターゲットより小さな開口を有するアパーチャーを設ける装置が提案されている。これらの手法を用いることにより、スパッタリング法で発生する、高エネルギーのイオンや粒子、2次電子線の影響を無くす、または軽減することが可能である。   Various sputtering apparatuses that suppress damage to the organic film 9 have been proposed. For example, Patent Document 1 uses a pair of opposed targets and magnetic field generating means, and an opposed target sputtering apparatus that arranges a substrate at a position facing a space between the targets. Patent Document 2 proposes an apparatus in which a grit electrode having a ground potential or a positive potential or an aperture having an opening smaller than the target is provided between the target and the substrate. By using these methods, it is possible to eliminate or reduce the influence of high energy ions and particles and secondary electron beams generated by the sputtering method.

しかしながら、これらの方法は通常のスパッタリング法に比べ、成膜速度に劣る課題がある。そのため、特許文献3に記載のように基板を第一と第二のターゲットからなる対向ターゲット式スパッタ部の側方を通過させ、少ないダメージで成膜した後、第3のターゲットからなる平行平板式スパッタ部と正対する位置を通過させ、大きな堆積速度で薄膜を積層することや、特許文献4に記載のように、ターゲットと基板間に移動自在なグリット電極を設け、グリッド電極がターゲットと基板との間にある状態で、一定時間薄膜を形成した後、ターゲットと基板との間にグリッド電極を介在させない状態で、さらに薄膜形成を行うことにより、低ダメージと高速成膜を両立させている。   However, these methods have a problem that the film formation rate is inferior to that of a normal sputtering method. Therefore, as described in Patent Document 3, after passing the substrate through the side of the opposed target type sputtering unit composed of the first and second targets and forming the film with little damage, the parallel plate type composed of the third target Passing through a position facing the sputter unit and laminating a thin film at a high deposition rate, or providing a grit electrode movable between the target and the substrate as described in Patent Document 4, the grid electrode is connected to the target and the substrate. After a thin film is formed for a certain period of time between the target and the substrate, the thin film is further formed without a grid electrode interposed between the target and the substrate, thereby achieving both low damage and high speed film formation.

特開平10-255987JP 10-255987 A 特開平10-158821JP 10-158821 特開2007-39712JP2007-39712 特開2007-46124JP2007-46124

有機EL表示装置製造時の基板サイズは年々大型化し、スパッタリング装置にも大面積基板へ高速成膜が求められるようになってきている。一方で、設備投資規模の削減のため装置の大型化はできるかぎり抑える必要がある。特許文献3の方法は、大面積基板への高速成膜への対応は可能と考えられるが、2つのスパッタリング方法を併用するため、装置の大型化は避けられない。特許文献4の方法も、グリット電極を出し入れするため、装置の大型化は避けられない。   The substrate size at the time of manufacturing the organic EL display device has been increased year by year, and high-speed film formation on a large-area substrate has been demanded for sputtering apparatuses. On the other hand, it is necessary to reduce the size of the equipment as much as possible in order to reduce the scale of capital investment. Although it is considered that the method of Patent Document 3 can cope with high-speed film formation on a large-area substrate, since two sputtering methods are used in combination, an increase in the size of the apparatus is inevitable. In the method of Patent Document 4, too, the grit electrode is taken in and out, so the size of the apparatus cannot be avoided.

本発明の目的は、従来と同様な装置寸法で、低ダメージと高速成膜の両立を可能とするスパッタリング装置を提供し、生産性を向上することにある。   An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus that can achieve both low damage and high-speed film formation with the same apparatus dimensions as conventional ones, and to improve productivity.

本発明は、上記課題を解決するための成膜装置であって、有機EL膜等の上に、最初に可動式シールド電極を用いることによって、有機膜等にダメージを与えない第1のスパッタリングによる成膜を行い、次に可動式シールド電極を用いずに高速成膜が可能な第2のスパッタリングによる成膜を行う。また、別な態様の装置として、1個の装置で2枚の基板にスパッタリングすることが出来る装置において、1個の可動式シールド電極を用いて、上記第1のスパッタリングと第2のスパッタリングを交互に行い、2枚の基板を並行して成膜する。代表的な装置の構成は次のとおりである。   The present invention is a film forming apparatus for solving the above-described problems, and is based on the first sputtering that does not damage the organic film or the like by first using the movable shield electrode on the organic EL film or the like. Film formation is performed, and then film formation by second sputtering is performed, which enables high-speed film formation without using a movable shield electrode. Further, as another aspect of the apparatus, in the apparatus that can perform sputtering on two substrates with one apparatus, the first sputtering and the second sputtering are alternately performed by using one movable shield electrode. Then, two substrates are formed in parallel. The configuration of a typical apparatus is as follows.

第1の手段は、真空槽内に第1の面にターゲット材料を配置したターゲット電極と第1の面に基板を配置した基板電極を対向配置し、前記ターゲット電極の第2の面に配置されたマグネトロンにより、前記ターゲット材料の一部にマグネトロンプラズマを発生させ、前記マグネトロンを前記ターゲット電極の第2の面で走査することにより、前記ターゲット電極材料をスパッタリングし、前記基板にターゲット材料を成膜する揺動式マグネトロンスパッタ装置において、前記ターゲット材料との間にマグネトロンプラズマを閉じ込めるための可動式シールド電極を配置し、前記可動式シールド電極は前記ターゲット材料側が開口で、前記基板側が閉止面内にマグネトロンプラズマからのスパッタリング粒子を通過させるスリットを有し、前記基板への成膜を、まず前記マグネトロンと前記可動式シールド電極を同期してスパッタリング成膜を行い、続いて、可動式シールド電極はターゲット領域外で待機させ、マグネトロンを走査してスパッタリング成膜を行うことを特徴とする成膜装置である。   In the first means, a target electrode in which a target material is disposed on a first surface in a vacuum chamber and a substrate electrode in which a substrate is disposed on a first surface are disposed opposite to each other and disposed on a second surface of the target electrode. A magnetron is generated on a part of the target material by a magnetron, and the target electrode material is sputtered by scanning the magnetron on the second surface of the target electrode, and the target material is formed on the substrate. In the oscillating magnetron sputtering apparatus, a movable shield electrode for confining the magnetron plasma is disposed between the target material, and the movable shield electrode has an opening on the target material side and the substrate side in a closed surface. Having a slit through which sputtered particles from a magnetron plasma pass, First, the magnetron and the movable shield electrode are synchronized to form a film on the plate, and then the movable shield electrode is placed outside the target area, and the magnetron is scanned to perform the sputtering film formation. The film forming apparatus is characterized in that it performs.

第2の手段は、真空槽内に第1の面にターゲト材料を配置した第1および第2のターゲット電極と第1の面に基板を配置した第1と第2の基板電極を対向配置し、前記第1および第2のターゲット電極の第2の面に配置された第1および第2のマグネトロンにより、前記第1および第2のターゲット電極の一部にマグネトロンプラズマを発生させ、前記マグネトロンを前記第1および第2のターゲット電極背面で走査することにより、前記第1および第2のターゲット材料をスパッタリングし、前記第1の基板電極に配置された前記第1の基板に前記第1のターゲット材料を成膜し、前記第2の基板電極に配置された前記第2の基板に前記第2のターゲット材料を成膜する揺動式マグネトロンスパッタ装置において、前記第1または第2のターゲット材料との間にマグネトロンプラズマを閉じ込めるための可動式シールド電極を配置し、前記可動式シールド電極は、前記第1または第2のターゲット材料側が開口で、前記第1または第2の基板側が閉止面内にマグネトロンプラズマからのスパッタリング粒子を通過させるスリットを有し、前記第1のターゲット材料を前記第1のマグネトロンと前記可動式シールド電極を同期して走査し、第1のスパッタリング成膜を行っている際は、前記第2のターゲットを、前記可動式シールド電極を用いずに前記第2のマグネトロンで走査して第2のスパッタリング成膜を行い、続いて前記可動式シールド電極を前記第2のターゲット電極側に移動して、前記第2のターゲット材料を前記第2のマグネトロンと前記可動式シールド電極を同期して走査し、第1のスパッタリング成膜を行っている際は、前記第1のターゲット材料を前記可動式シールド電極を用いずに前記第1のマグネトロンを走査し第2のスパッタリング成膜を行うことを特徴とする成膜装置である。   In the second means, the first and second target electrodes having the target material disposed on the first surface in the vacuum chamber and the first and second substrate electrodes having the substrate disposed on the first surface are opposed to each other. A magnetron plasma is generated in a part of the first and second target electrodes by the first and second magnetrons disposed on the second surfaces of the first and second target electrodes, and the magnetron is The first target and the second target material are sputtered by scanning the back surfaces of the first and second target electrodes, and the first target is applied to the first substrate disposed on the first substrate electrode. In the oscillating magnetron sputtering apparatus for depositing a material and depositing the second target material on the second substrate disposed on the second substrate electrode, the first or second plate A movable shield electrode for confining the magnetron plasma with the get material is disposed, and the movable shield electrode is open on the first or second target material side and closed on the first or second substrate side. The first target material is scanned in synchronization with the first magnetron and the movable shield electrode, and a first sputtering film is formed by having a slit through which sputtered particles from the magnetron plasma pass in the plane. In this case, the second target is scanned with the second magnetron without using the movable shield electrode, and a second sputtering film is formed. Subsequently, the movable shield electrode is moved to the second target. The second target material is synchronized with the second magnetron and the movable shield electrode. And scanning the first magnetron without using the movable shield electrode to perform the second sputtering film formation. Is a film forming apparatus characterized by

第1の手段によって、成膜装置を大型化することなく、試料へのダメージ抑制と高速成膜を両立することができるスパッタリング装置を実現することが出来る。第2の手段によって、さらにスループットの高いスパッタリング装置を実現することが出来る。   By the first means, it is possible to realize a sputtering apparatus capable of achieving both suppression of damage to the sample and high-speed film formation without increasing the size of the film formation apparatus. By the second means, a sputtering apparatus with higher throughput can be realized.

本発明のスパッタリング装置の断面構造である。It is a cross-sectional structure of the sputtering apparatus of this invention. 本発明のスパッタリング装置の真空槽内部のターゲット面側を見た平面図である。It is the top view which looked at the target surface side inside the vacuum chamber of the sputtering device of this invention. 本発明のスパッタリング装置の真空槽外部の揺動マグネトロン側を見た平面図である。It is the top view which looked at the rocking | fluctuation magnetron side outside the vacuum chamber of the sputtering device of this invention. 本発明の第1の実施例における膜に対するダメージの少ないスパッタリング方法を説明する図面である。It is drawing explaining the sputtering method with little damage with respect to the film | membrane in the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例における高速成膜のスパッタリング方法を説明する図面である。It is drawing explaining the sputtering method of the high-speed film-forming in 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例のスパッタリング装置の第1の工程における真空槽内部のターゲット面側を見た平面図である。It is the top view which looked at the target surface side inside a vacuum chamber in the 1st process of the sputtering device of the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例のスパッタリング装置の第1の工程における真空槽外部の揺動マグネトロン側を見た平面図である。It is the top view which looked at the rocking | fluctuation magnetron side outside the vacuum chamber in the 1st process of the sputtering device of the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例のスパッタリング装置の第2の工程における真空槽内部のターゲット面側を見た平面図である。It is the top view which looked at the target surface side inside a vacuum chamber in the 2nd process of the sputtering device of the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例のスパッタリング装置の第2の工程における真空槽外部の揺動マグネトロン側を見た平面図である。It is the top view which looked at the rocking | fluctuation magnetron side outside the vacuum chamber in the 2nd process of the sputtering device of the 2nd Example of this invention. トップカソード型の有機EL素子構造の例である。It is an example of a top cathode type organic EL element structure. トップアノード型の有機EL素子構造の例である。It is an example of a top anode type organic EL element structure. ボトムエミッション型の有機EL素子構造の例である。It is an example of a bottom emission type organic EL element structure. トップエミッション型の有機EL素子構造の例である。It is an example of a top emission type organic EL element structure.

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples.

第1の実施例は1枚のスパッタリングターゲットと可動式シールド電極を有する揺動式マグネトロンスパッタリング装置で、マグネトロンを走査する際の往路はマグネトロンと可動式シールド電極を同期し低ダメージのスパッタリング成膜を行い、復路はマグネトロンと可動式シールド電極を同期せず通常の平行平板式のスパッタリング成膜を行う装置に関するものである。   The first embodiment is an oscillating magnetron sputtering apparatus having one sputtering target and a movable shield electrode. The forward path when scanning the magnetron is a low-damage sputtering film formation by synchronizing the magnetron and the movable shield electrode. The return path relates to an apparatus for performing normal parallel plate type sputtering film formation without synchronizing the magnetron and the movable shield electrode.

図1に本発明のスパッタリング装置の基本構成の断面構造を示す。真空槽10の中にはターゲット11とターゲット電極12、可動式シールド電極13、ターゲット11周辺の固定式シールド電極14、試料基板15、基板電極16が配置される。また図示しないが、基板を出し入れするための搬送機構が設けられる。一方、真空槽10の外では、大気側に露出するターゲット電極12の背面上に揺動式マグネトロン17が配置され、ターゲット上に局所的なマグネトロンプラズマ20を生成する。可動式シールド電極13は、ターゲット11面側が全面開放され、基板電極16側に狭いスリットが形成された箱型をしており、マグネトロンプラズマ20を閉じ込める構造となっている。   FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the basic configuration of the sputtering apparatus of the present invention. In the vacuum chamber 10, a target 11, a target electrode 12, a movable shield electrode 13, a fixed shield electrode 14 around the target 11, a sample substrate 15, and a substrate electrode 16 are arranged. Although not shown, a transport mechanism for taking in and out the substrate is provided. On the other hand, outside the vacuum chamber 10, an oscillating magnetron 17 is disposed on the back surface of the target electrode 12 exposed to the atmosphere side, and a local magnetron plasma 20 is generated on the target. The movable shield electrode 13 has a structure in which the surface of the target 11 is fully opened and a narrow slit is formed on the substrate electrode 16 side, and the magnetron plasma 20 is confined.

図2は真空槽10内部のターゲット11面側を見た平面図である。可動式シールド電極13は細いスリットが形成された矩形形状であり、ターゲット11面を端から端まで走査できるようになっている。図3は真空槽10外部の揺動式マグネトロン17側から見た平面図である。揺動式マグネトロン17はS極磁石群18、N極磁石群19を矩形に配置し、揺動方向に沿った磁場を発生する。また揺動(走査)範囲はターゲット11の端から端までであり、上下に揺動することにより、ターゲット全面を均一にスパッタリングすることができ、かつ可動式シールド電極13と同期走査出来るようになっている。   FIG. 2 is a plan view of the target 11 surface side inside the vacuum chamber 10. The movable shield electrode 13 has a rectangular shape in which a thin slit is formed, and can scan the surface of the target 11 from end to end. FIG. 3 is a plan view seen from the oscillating magnetron 17 side outside the vacuum chamber 10. The oscillating magnetron 17 has an S-pole magnet group 18 and an N-pole magnet group 19 arranged in a rectangular shape, and generates a magnetic field along the oscillating direction. The swing (scanning) range is from end to end of the target 11. By swinging up and down, the entire surface of the target can be sputtered uniformly and can be scanned synchronously with the movable shield electrode 13. ing.

本図面は縦型の真空槽内で縦に設置されたターゲット11と基板電極16を用いる方式を図示しているが、ターゲット11が下にあり、基板電極16が上にあるスパッタアップ方式や、ターゲット11が上にあり、基板電極16が下にあるスパッタダウン方式でも基本的な構成は同じである。   This drawing illustrates a method using a target 11 and a substrate electrode 16 installed vertically in a vertical vacuum chamber, but a sputtering up method in which the target 11 is below and the substrate electrode 16 is above, The basic configuration is the same in the sputter down system in which the target 11 is on the top and the substrate electrode 16 is on the bottom.

図4は試料基板(図示せず)が真空容器1に搬入された後の第1段階の成膜工程(往路)を示したものである。まず、可動式シールド電極13と揺動式マグネトロン17が連動し、ターゲット11の上端側から成膜を始める。マグネトロン磁場により閉ざされたマグネトロンプラズマ20は、可動式シールド電極13内に閉じ込められ、イオンや2次電子をトラップして、試料基板(図示せず)へのダメージを抑制する。可動式シールド電極13と揺動式マグネトロン17は、ターゲット電極12の表裏に沿って同期して走査され、ターゲット11の下端まで達して、第1段階の成膜を完了する。第1段階の成膜速度は、マグネトロンプラズマ20が可動式シールド電極13に覆われ、細いスリットからのみ成膜されるため遅いが、ここでは10nm程度の膜厚を成膜できればよい。続いて図5に示すように、今度は揺動式マグネトロン17のみを上方向に走査し、可動式シールド電極13は待機させて通常の高成膜速度のスパッタリングを行い、残りの必要膜厚を成膜する(復路)。この2段階成膜を行うことにより、試料へのダメージ抑制と高速成膜を両立することが可能である。また成膜が終わって試料基板(図示せず)を入れ替えする間に、可動式シールド電極13は初期位置に戻ることにより、繰り返し上記の2段階成膜を行うことが可能である。   FIG. 4 shows a first stage film formation process (outward path) after a sample substrate (not shown) is carried into the vacuum vessel 1. First, the movable shield electrode 13 and the oscillating magnetron 17 work together to start film formation from the upper end side of the target 11. The magnetron plasma 20 closed by the magnetron magnetic field is confined in the movable shield electrode 13, traps ions and secondary electrons, and suppresses damage to the sample substrate (not shown). The movable shield electrode 13 and the oscillating magnetron 17 are scanned synchronously along the front and back of the target electrode 12 and reach the lower end of the target 11 to complete the first stage film formation. The film formation speed in the first stage is slow because the magnetron plasma 20 is covered by the movable shield electrode 13 and is formed only from a thin slit. However, it is only necessary to form a film thickness of about 10 nm here. Next, as shown in FIG. 5, this time, only the oscillating magnetron 17 is scanned upward, the movable shield electrode 13 is kept on standby and sputtering is performed at a normal high deposition rate, and the remaining required film thickness is set. Film formation (return path). By performing this two-stage film formation, it is possible to achieve both suppression of damage to the sample and high-speed film formation. In addition, the movable shield electrode 13 returns to the initial position while the sample substrate (not shown) is replaced after the film formation is completed, and thus the above-described two-stage film formation can be performed repeatedly.

第2の実施例は、1つの真空槽に2枚のスパッタリングターゲットと1つの可動式シールド電極、2つの揺動式マグネトロンを有する揺動式マグネトロンスパッタリング装置に関するものである。   The second embodiment relates to an oscillating magnetron sputtering apparatus having two sputtering targets, one movable shield electrode, and two oscillating magnetrons in one vacuum chamber.

まず、図6、図7に示すように、第1のターゲット電極21を揺動式マグネトロン17と可動式シールド電極13を同期して走査し低ダメージの第1段階のスパッタリング成膜を行なう。この間、第2のターゲット電極22では1つ前に真空槽10に搬入され、すでに第1段階の成膜が終わっている試料基板(図示せず)に対し、マグネトロン17のみ走査して高成膜速度のスパッタリング成膜を行なう。   First, as shown in FIGS. 6 and 7, the first target electrode 21 is scanned in synchronization with the oscillating magnetron 17 and the movable shield electrode 13 to perform the first stage sputtering film formation with low damage. During this time, the second target electrode 22 is carried into the vacuum chamber 10 one before and a sample substrate (not shown) that has already undergone the first stage of film formation is scanned only for the magnetron 17 to form a high film. Sputter deposition at high speed.

続いて第2段階の成膜が終わった試料基板(図示せず)が真空槽10から取り出され、新たな試料基板(図示せず)が搬入される間に、可動式シールド電極13が第2のターゲット電極22側に移動する。なお、真空槽への基板の出し入れは予備槽(搬送槽)を介しておこなわれるので、真空槽の真空は破らずに、スパッタリングをおこなうことが出来る。   Subsequently, the sample substrate (not shown) on which the second stage of film formation has been completed is taken out from the vacuum chamber 10 and a new sample substrate (not shown) is carried in. To the target electrode 22 side. In addition, since the board | substrate is taken in / out to a vacuum tank through a preliminary tank (conveyance tank), sputtering can be performed without breaking the vacuum of a vacuum tank.

そして今度は図8、9に示すように第1のターゲット電極21では揺動式マグネトロン17のみ走査し高成膜速度の第2段階のスパッタリング成膜を行い、第2のターゲット電極22では揺動式マグネトロン17と可動式シールド電極13を同期して走査し低ダメージの成膜を行う。成膜が終了するとまた、試料基板(図示せず)の出し入れおよび可動式シールド電極13が第1のターゲット電極21側に戻り、初期位置に戻る。   Then, as shown in FIGS. 8 and 9, only the oscillating magnetron 17 is scanned on the first target electrode 21 to perform the second stage sputtering film formation at a high film formation speed, and the second target electrode 22 is oscillated. The magnetron 17 and the movable shield electrode 13 are scanned synchronously to form a film with low damage. When the film formation is completed, the sample substrate (not shown) is taken in and out, and the movable shield electrode 13 returns to the first target electrode 21 side and returns to the initial position.

このように第1のターゲット電極21および第2のターゲット電極22で交互に低ダメージ、低速度成膜と高速度成膜の2段階成膜を繰り返すことにより、試料へのダメージ抑制と高速成膜を両立するスパッタリング装置を実現できる。   In this way, the first target electrode 21 and the second target electrode 22 are alternately subjected to low-damage, two-stage film formation of low-speed film formation and high-speed film formation, thereby suppressing damage to the sample and high-speed film formation. It is possible to realize a sputtering apparatus that achieves both.

本発明は、有機EL等の有機層上などに低ダメージでかつ高速に成膜することが可能なスパッタリング装置である。   The present invention is a sputtering apparatus capable of forming a film at high speed with low damage on an organic layer such as an organic EL.

1…基板
2…下部電極
2−1…透明下部電極
2−2…反射下部電極
3…ホール注入層
4…ホール輸送層
5…発光層
6…電子輸送層
7…電子注入層
8…上部電極
8−1…反射上部電極
8−2…透明上部電極
10…真空槽
11…ターゲット
12…ターゲット電極
13…可動式シールド電極
14…固定シールド電極
15…試料基板
16…基板電極
17…揺動式マグネトロン
18…S極磁石群
19…N極磁石群
20…マグネトロンプラズマ
21…第一のターゲット
22…第二のターゲット。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Lower electrode 2-1 ... Transparent lower electrode 2-2 ... Reflective lower electrode 3 ... Hole injection layer 4 ... Hole transport layer 5 ... Light emitting layer 6 ... Electron transport layer 7 ... Electron injection layer 8 ... Upper electrode 8 -1 ... reflective upper electrode 8-2 ... transparent upper electrode 10 ... vacuum chamber 11 ... target 12 ... target electrode 13 ... movable shield electrode 14 ... fixed shield electrode 15 ... sample substrate 16 ... substrate electrode 17 ... oscillating magnetron 18 ... S pole magnet group 19 ... N pole magnet group 20 ... magnetron plasma 21 ... first target 22 ... second target.

Claims (3)

真空槽内に第1の面にターゲット材料を配置したターゲット電極と第1の面に基板を配置した基板電極を対向配置し、前記ターゲット電極の第2の面に配置されたマグネトロンにより、前記ターゲット材料の一部にマグネトロンプラズマを発生させ、前記マグネトロンを前記ターゲット電極の第2の面で走査することにより、前記ターゲット電極材料をスパッタリングし、前記基板にターゲット材料を成膜する揺動式マグネトロンスパッタ装置において、
前記ターゲット材料との間にマグネトロンプラズマを閉じ込めるための可動式シールド電極を配置し、
前記可動式シールド電極は前記ターゲット材料側が開口で、前記基板側が閉止面内にマグネトロンプラズマからのスパッタリング粒子を通過させるスリットを有し、
前記基板への成膜を、まず前記マグネトロンと前記可動式シールド電極を同期してスパッタリング成膜を行い、続いて、可動式シールド電極はターゲット領域外で待機させ、マグネトロンを走査してスパッタリング成膜を行うことを特徴とする成膜装置。
A target electrode in which a target material is disposed on a first surface in a vacuum chamber and a substrate electrode in which a substrate is disposed on a first surface are opposed to each other, and the target is formed by a magnetron disposed on a second surface of the target electrode. Oscillating magnetron sputtering in which a magnetron plasma is generated in a part of the material, the target electrode material is sputtered by scanning the magnetron on the second surface of the target electrode, and the target material is formed on the substrate. In the device
A movable shield electrode for confining the magnetron plasma between the target material and the target material;
The movable shield electrode has an opening on the target material side and a slit on the substrate side for allowing sputtering particles from magnetron plasma to pass through in a closed surface;
First, the film formation on the substrate is performed by performing the sputtering film formation in synchronization with the magnetron and the movable shield electrode, and then the movable shield electrode is made to stand by outside the target area, and the magnetron is scanned to perform the sputtering film formation. A film forming apparatus characterized by performing:
真空槽内に第1の面にターゲト材料を配置した第1および第2のターゲット電極と第1の面に基板を配置した第1と第2の基板電極を対向配置し、前記第1および第2のターゲット電極の第2の面に配置された第1および第2のマグネトロンにより、前記第1および第2のターゲット電極の一部にマグネトロンプラズマを発生させ、前記第1および第2のマグネトロンを前記第1および第2のターゲット電極背面で走査することにより、前記第1および第2のターゲット材料をスパッタリングし、前記第1の基板電極に配置された前記第1の基板に前記第1のターゲット材料を成膜し、前記第2の基板電極に配置された前記第2の基板に前記第2のターゲット材料を成膜する揺動式マグネトロンスパッタ装置において、
前記第1または第2のターゲット材料との間にマグネトロンプラズマを閉じ込めるための可動式シールド電極を配置し、
前記可動式シールド電極は、前記第1または第2のターゲット材料側が開口で、前記第1または第2の基板側が閉止面内にマグネトロンプラズマからのスパッタリング粒子を通過させるスリットを有し、
前記第1のターゲット材料を前記第1のマグネトロンと前記可動式シールド電極を同期して走査し、第1のスパッタリング成膜を行っている際は、前記第2のターゲットを、前記可動式シールド電極を用いずに前記第2のマグネトロンで走査して第2のスパッタリング成膜を行い、
続いて前記可動式シールド電極を前記第2のターゲット電極側に移動して、前記第2のターゲット材料を前記第2のマグネトロンと前記可動式シールド電極を同期して走査し、第1のスパッタリング成膜を行っている際は、前記第1のターゲット材料を前記可動式シールド電極を用いずに前記第1のマグネトロンを走査し第2のスパッタリング成膜を行うことを特徴とする成膜装置。
A first and second target electrode having a target material disposed on a first surface and a first and second substrate electrode having a substrate disposed on a first surface are disposed opposite to each other in a vacuum chamber. Magnetron plasma is generated in a part of the first and second target electrodes by the first and second magnetrons disposed on the second surface of the two target electrodes, and the first and second magnetrons are The first target and the second target material are sputtered by scanning the back surfaces of the first and second target electrodes, and the first target is applied to the first substrate disposed on the first substrate electrode. In an oscillating magnetron sputtering apparatus that deposits a material and deposits the second target material on the second substrate disposed on the second substrate electrode,
A movable shield electrode for confining the magnetron plasma between the first and second target materials;
The movable shield electrode has an opening on the first or second target material side and a slit on the first or second substrate side for allowing sputtering particles from magnetron plasma to pass in a closed surface;
When the first target material is scanned in synchronism with the first magnetron and the movable shield electrode and the first sputtering film is formed, the second target is moved to the movable shield electrode. The second sputtering film is formed by scanning with the second magnetron without using
Subsequently, the movable shield electrode is moved to the second target electrode side, the second target material is scanned in synchronization with the second magnetron and the movable shield electrode, and the first sputtering process is performed. A film forming apparatus characterized in that when the film is formed, the first target material is scanned with the first magnetron without using the movable shield electrode to perform the second sputtering film formation.
前記第2のスパッタリング成膜は前記第1のスパッタリング成膜よりも高速で成膜すること特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。   The film formation apparatus according to claim 1, wherein the second sputtering film formation is performed at a higher speed than the first sputtering film formation.
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