TWI390068B - 濺射源及濺射裝置 - Google Patents

Description

濺射源及濺射裝置

本發明係關於有機電激發光元件之製造方法及製造裝置，尤指關於在有機層上藉由濺射形成電極之有機電激發光元件的製造方法及製造裝置。

以往，在有機層上形成電極，尤其形成金屬或合金的電極時，係採用蒸鍍法。此乃因利用蒸鍍法幾乎不會產生電子，不會對有機層造成損傷之故。

然而，蒸鍍法係在將金屬或合金加熱成高溫，使之蒸發而在形成有機層的基板上進行蒸鍍，故為了使有機層不會因高溫而損傷，必須使蒸鍍源與基板充分分離，並必須冷卻基板。更且，為了抑制溫度上昇，所以成膜速度也無法加速。

再者，利用蒸鍍法時，高沸點的金屬將無法使用，故所使用的金屬會受到限制。尤其無法使用高沸點的金屬化合物等。

因此，提案有利用濺射在有機層上形成電極膜的方法。

然而，在一般的半導體上等形成電極膜的濺射方法中，會有所產生的帶電粒子對有機層造成損傷的情形。有機電激發光元件等所使用的有機層非常地纖細，因此會有因所入射之帶電粒子所產生的損傷造成電子或電洞之傳達等功能消失或明顯降低的情形。

所以，公開有在基板和標靶之間設置接地電位、正電位的柵極(grid)電極或孔徑(aperture)，以令撞擊基板的電子減少的技術。

又，公開有在基板和標靶之間，產生與基板平行的磁場，以令撞擊基板的電子減少的技術(專利文獻2)。

然而，上述習知技術中，隨著基板的大型化，柵極電極或孔徑的大型化、磁場產生裝置也必需大型化，故實質上難以因應。再者，具備較大的柵極電極或孔徑時，清潔的頻率會增加，這在維護上也會有不利的情形。此外，也有大幅受到污染之剝離所產生之電弧(arcing)等的影響的情形。

再者，將複數金屬同時或依序成膜時，會有無法在一個裝置實施的情形。

〔專利文獻1〕日本特開平10－158821〔專利文獻2〕日本特開平10－228981

提供一種在有機層上利用濺射形成金屬等的濺射膜時，可抑制對有機層造成破壞之電極膜的形成方法及形成裝置。

此外，提供一種即使基板大型化，亦可容易因應之濺射膜的形成方法及形成裝置。

又，提供一種可將複數金屬同時或依序藉由一個裝置所形成的濺射而形成的電極膜之形成裝置。

為了解決上述課題，本發明係一種濺射源，具有筒狀側壁、和配置於上述筒狀側壁內且被上述筒狀側壁所包圍的標靶，並且，從上述標靶射出的濺射粒子係從上述筒狀側壁之一端的開口被放出至上述筒狀側壁的外部所構成，其中，具有磁力線形成部，且藉由上述磁力線形成部，在上述開口附近之上述濺射粒子通過的位置形成磁力線，且當上述濺射粒子中所含的帶電粒子被放出至上述筒狀側壁的外部時，飛行方向會因上述磁力線而轉彎所構成。

本發明係一種濺射源，其中，上述磁力線形成部具有配置於上述開口的第一陷阱磁鐵、和與上述第一陷阱磁鐵的外側分離而配置的第二陷阱磁鐵，且上述濺射粒子係通過上述第一、第二陷阱磁鐵之間，而被放出至上述筒狀側壁的外部所構成。

本發明係一種濺射源，其中，具有複數孔的過濾器係配置於上述開口，且上述濺射粒子係通過上述孔而被放出至上述筒狀側壁的外部所構成。

本發明係一種濺射源，其中，上述過濾器具有導電性，且上述過濾器係與配置有上述濺射源的真空槽連接成相同電位。

本發明係一種濺射源，至少具有兩個上述標靶，且上述兩個標靶係使濺射面相對而沿著上述筒狀側壁的壁面配置，且上述開口係位於上述各標靶的側邊。

本發明係一種濺射裝置，係在真空槽內配置濺射源，且藉由上述濺射源，在被搬入上述真空槽內的成膜對象物形成薄膜所構成，其中：上述濺射源具有：筒狀側壁、配置於上述筒狀側壁內且被上述筒狀側壁所包圍的標靶、和磁力線形成部，並且從上述標靶射出的濺射粒子係從上述筒狀側壁之一端的開口被放出至上述真空槽內而構成，且藉由上述磁力線形成部，在上述開口附近之上述濺射粒子通過的位置形成磁力線，且當上述濺射粒子中所含的帶電粒子被放出至上述真空槽內時，飛行方向會因上述磁力線而轉彎所構成。

本發明係一種濺射裝置，其中，上述磁力線形成部具有配置於上述開口的第一陷阱磁鐵、和與上述第一陷阱磁鐵的外側分離而配置的第二陷阱磁鐵，且上述濺射粒子係通過上述第一、第二陷阱磁鐵之間，而被放出至上述筒狀側壁的外部所構成。

本發明係一種濺射裝置，其中，具有複數孔的過濾器係配置於上述開口，且上述濺射粒子係通過上述孔而被放出至上述筒狀側壁的外部所構成。

本發明係一種濺射裝置，其中，上述過濾器具有導電性，且上述過濾器係與配置有上述濺射源的真空槽連接成相同電位。

本發明係一種濺射裝置，其中，至少具有兩個上述標靶，且上述兩個標靶係使濺射面相對而沿著上述筒狀側壁的壁面配置，且上述開口係位於上述各標靶的側邊。

本發明係以上述方式構成，當筒狀側壁內生成的濺射粒子被放出至筒狀側壁的外部時，會與磁力線形成部所形成的磁力線交叉，且濺射粒子中所含的帶電粒子或電子的飛行方向會轉彎，不會到達成膜對象物所構成。

在開口配置導電性過濾器或導電性蓋部，且過濾器或蓋部連接於接地電位時，帶電粒子會入射至過濾器或蓋部而被捕捉，故可進一步確實地防止帶電粒子到達成膜對象物。

因此，根據本發明，由於電子或帶電粒子不會入射至成膜對象物，所以不會對成膜對象物表面的有機薄膜產生破壞。

過濾器亦可在導電性的板形成一至複數個貫通孔，亦可使用導電性的網。

在有機薄膜表面形成濺射膜時，由於電子或離子不會入射至有機薄膜表面，故不會對有機薄膜產生破壞。

參照第1圖，符號10係本發明的濺射裝置。在其真空槽5的底壁上，配置有一至複數台之本發明之第一例的濺射源11。

在真空槽5的天花板側，配置有成膜對象物6。真空槽5內連接有真空排氣系9，該真空排氣系9可將真空槽5內予以真空排氣，且將真空槽5的內部與第一例之濺射源11(及後述各例的濺射源)的內部設置於真空環境所構成。

濺射源11係如後所述以使濺射粒子放出於真空槽5內的方式構成。

在成膜對象物6的表面形成有機薄膜。成膜對象物6係以在與濺射源11相對的狀態可旋轉的方式構成，濺射源11所射出的濺射粒子可均勻地到達成膜對象物6的有機薄膜表面，而在有機薄膜表面形成膜厚分佈均勻的濺射薄膜。

本例子中，濺射源11具有兩台，且成膜對象物6係配置於濺射源11之中央附近的上面，且兩台濺射源11所射出的濺射粒子可到達成膜對象物6表面而構成。兩台濺射源11可放出相同物質的濺射粒子，亦可放出不同物質的濺射粒子。

第2圖係第一例之濺射源11的內部概略圖，第5圖係其概略斜視圖，第6圖係分解斜視圖。

該濺射源11具有：標靶部110a、和包圍該標靶部110a的筒狀側壁103，且在該筒狀側壁103之一端的開口部分配置有第一陷阱磁鐵121a。第2圖的符號108係表示構成筒狀側壁103之開口部分的筒前端。

在筒狀側壁103之外周的側面，配置有第二陷阱磁鐵122a。筒狀側壁103係為圓筒形或角筒形等的筒狀，而第一、第二陷阱磁鐵121a、122a係為環狀。

第1陷阱磁鐵121a係在筒狀側壁103的外部，位於筒狀側壁103的開口部分上。第1陷阱磁鐵121a小於筒前端108，且在其與筒前端108之間如後所述地形成有間隙之粒子通路130a，而該間隙可供標靶部110a內之標靶113a所放出之濺射粒子通過。

在第一陷阱磁鐵121a的中央配置有蓋部135，用以封閉第一陷阱磁鐵121a的中央，使濺射粒子無法從第一陷阱磁鐵121a的內側通過，而如後所述通過粒子通路130a且放出至筒狀側壁103外部所構成。此外，在此，蓋部135係藉由未圖示的構件安裝於筒前端108。

第二陷阱磁鐵122a係形成比筒狀側壁103大，且位於筒狀側壁103的外周而包圍筒狀側壁103。

因此，較小的第一陷阱磁鐵121a係位於較大的第二陷阱磁鐵122a的內側，粒子通路130a則位於第一陷阱磁鐵121a與第二陷阱磁鐵122a之間。

第一、第二陷阱磁鐵121a、122a係將不同磁極以將粒子通路130a夾在中間而配置的方式構成，例如若第一陷阱磁鐵121a的外周為N極，則第二陷阱磁鐵122a的內周側或上部則為S極。

反之，若第一陷阱磁鐵121a的外周為S極，則第二陷阱磁鐵122a的內周側或上部則為N極。

因此，透過第一、第二陷阱磁鐵121a、122a在粒子通路130a形成有磁力線。符號120a係表示由第一、第二陷阱磁鐵121a、122a所構成的磁力線形成部。

筒狀側壁103具有底部，其與底面部分102形成容器狀。在此，筒狀側壁103為圓筒形，因此，底面部分102為圓形。第一、第二陷阱磁鐵121a、122a則為圓形環狀。

標靶部110a具有標靶保持器112a，標靶保持器112a上配置有標靶113a，背面則配置有磁控管磁鐵(magnetron magnet)114a。

標靶部110a的磁控管磁鐵114a側係朝向底面部分102，而標靶113a側則朝向筒前端108。因此，在筒狀側壁103之開口部的下方，露出了標靶113a的表面。

將真空槽5所連接的電位設為接地電位時，標靶保持器112a係以與未圖示的濺射電源連接，且可在標靶113a施加濺射電壓(直流的負電壓、交流電壓、或包含負偏壓之交流電壓)的方式構成。

筒狀側壁103連接有濺射氣體導入系109，利用真空排氣系9將真空槽5的內部與筒狀側壁103的內部設成真空環境後，將濺射氣體從濺射氣體導入系109導入筒狀側壁103的內部，且在標靶保持器112a施加濺射電壓時，標靶113a的表面附近會產生電漿。電漿係產生於筒狀側壁103內部。

該電漿使得由標靶113a之構成材料所形成的濺射粒子從標靶113a表面飛出。該濺射粒子或電漿中所含的電子會通過粒子通路130a而飛出筒狀側壁103的外部。

濺射粒子包含正離子、負離子及中性粒子，然而當正或負離子或電子通過粒子通路130a時，欲橫越磁力線形成部120a所形成的磁力線時，磁力線會導致飛行方向轉彎。

該濺射源11及後述之各濺射源12至17，配置於粒子通路130的磁力線係大致平行成膜對象物6的表面，電子或正、負的帶電粒子捲繞於磁力線，其移動方向被改變成與成膜對物6平行的方向，結果，朝向第一或第二陷阱磁鐵121a、122a的方向飛行。

成膜對象物6係位於該濺射源11及後述各濺射源12~17的上方，從濺射源11~17內部朝向成膜對象物6飛行的中性粒子受到磁力線的影響較少，會直接前進而入射至成膜對象物6的有機薄膜表面。

因此，電子或正或負的帶電粒子不會入射至有機薄膜，濺射膜係由中性粒子所形成，因此，有機薄膜不會儲存電荷，不會產生破壞。

筒狀側壁103與蓋部135係為金屬製，筒狀側壁103與蓋部135之間係呈絕緣。筒狀側壁103相對於真空槽5或其他構件係呈絕緣。構成筒狀側壁103與蓋部135的金屬係非磁性材料，不會磁化。

在該第一例的濺射源11、及下述第二、第三例的濺射源12、13中，亦將筒狀側壁103設為浮動電位，將蓋部135設為比標靶113a、113b之電位更接近接地電位的電位、接地電位、或正電位，即可使電子或負的帶電粒子入射至蓋部135。

此時，電子或負的帶電粒子會入射至蓋部135，而不會放出至外部，也不會入射至有機薄膜。此外，筒狀側壁103也可由絕緣物構成。

上述第一例的濺射源11中，第二陷阱磁鐵122a係配置於筒狀側壁103的外周，但本發明的濺射源並不限定於此。

第3圖所示之本發明第二例的濺射源12，係與上述第一例之濺射源11同樣，第一陷阱磁鐵121b係位在筒狀側壁103的外部，且配置於筒狀側壁103之一端的開口部分附近。

另一方面，第二陷阱磁鐵122b並沒有位於筒狀側壁103的外周，而是在筒狀側壁103的外部且配置於筒前端108附近。

第一、第二陷阱磁鐵121b、122b係為環狀，第一陷阱磁鐵121b係小於筒前端108，且第一陷阱磁鐵121b的外周與筒前端108之間係分離。

第二陷阱磁鐵122b係大於第一陷阱磁鐵121b，且位於第一陷阱磁鐵121b所在的平面內，包圍第一陷阱磁鐵121b的外周而配置。

因此，小徑之第一陷阱磁鐵121b的外周與第二陷阱磁鐵122b的內周相對，中性粒子通過的粒子通路130b係位於第一、第二陷阱磁鐵121b、122b之間。

第一陷阱磁鐵121b的中央係藉由蓋部135封閉，當筒狀側壁103內部所產生的濺射粒子朝筒狀側壁103的外部飛出時，並不會通過較第一陷阱磁鐵121a更內側的位置，也不會通過較第二陷阱磁鐵122b更外側的位置，而是會通過第一、第二陷阱磁鐵121b、122b間之粒子通路130b所構成。

在第一陷阱磁鐵121b的外周與第二陷阱磁鐵122b的內周配置有不同的磁極，而藉由第一、第二陷阱磁鐵121b、122b在粒子通路130b構成有形成磁力線的磁力線形成部120b。

因此，該第二例的濺射源12亦與第一例同樣，當欲通過粒子通路130的帶電粒子或電子橫越磁力線時，飛行方向會轉彎，另一方面，中性粒子則可直接前進而到達成膜對象物6。

上述第一例的濺射源11中，標靶113a係平坦的板，且其表面係垂直於筒狀側壁108的中心軸線，但並不限定於此。

在第4圖所示之第三例的濺射源13中，配置於筒狀側壁103內部的標靶部110b係插入筒狀側壁103的內部，且具有沿著筒狀側壁103的內周而配置的筒狀標靶113b。在該標靶部113b的外周則配置有標靶保持器112b，在標靶保持器112b的外周則配置有包圍標靶部113b之外周的環狀磁控管磁鐵114b。

其他構成係與第一例的濺射源11相同，可在被筒狀側壁103內部之標靶113b所包圍的空間內形成電漿。

在該第三例的濺射源13中，亦藉由磁力線形成部120a在筒狀側壁103之前端位置的粒子通路130a配置有磁力線，且藉由從圓筒標靶部113b飛出之濺射粒子中的中性粒子或電荷/質量比較小的帶電粒子，形成濺射薄膜。

繼之，第7圖至第9圖之第四至第六例的濺射源14至16，係分別為本發明之第一至第三例之濺射源11至13的變形例。第四例至第六例的濺射源14至16中，在第一陷阱磁鐵121a(或121b)與筒前端108之間，配置有第一過濾器140a。其他構成則為與第四至第六例之各濺射源14~16對應之第一例至第三例之濺射源11~13相同的構成。

第10圖係第8圖之濺射源(第五例之濺射源)15的斜視圖，第11圖係其分解斜視圖。

第12圖係第一過濾器140a的平面圖。

在第四例至第六例的濺射源14至16中，第一例的過濾器140a可替換成其他構造的過濾器。

第13圖(a)係為可與第一過濾器140a替換之第二過濾器140b的平面圖，該圖(b)係其斜視圖。第一、第二過濾器140a、140b係由板狀金屬或絕緣物所構成的遮蔽構件141a、141b、和形成於遮蔽構件141a、141b的孔142a、142b所構成。

第一過濾器140a的孔142a係為小的圓形或小的四角形，且在遮蔽構件141a形成有多數個，而在第一過濾器140a配置於筒前端108上之第四例至第六例的濺射源14至16中，藉由此等多數孔142a形成有可供濺射粒子通過的粒子通路130b。

第二過濾器140b的孔142b係為寬度狹窄的環狀，且在孔142b的內側配置有第一陷阱磁鐵121a、121b，在孔142b的外側則配置有第二陷阱磁鐵122a、122b。

在第二過濾器140b配置於筒前端108的狀態，藉由第二過濾器140b的孔142b可形成粒子通路。

第14圖的符號17係將第四濺射源14的第一過濾器140a交換成第二過濾器140b之第七例的濺射源，藉由第二過濾器140b的孔142b形成有可供濺射粒子通過的粒子通路130c。可將第五、第六濺射源15、16的第一過濾器140b替換成第二過濾器140b，此時亦可藉由環狀的孔142b形成粒子通路。

具有第一或第二過濾器140a、140b之第四至第七例的濺射源14至16中，從各標靶部110a、110b之標靶113a、113b被放出的濺射粒子，會通過孔142a、142b所構成的粒子通路130b、130c而飛到外部。

此時，藉由第一、第二陷阱磁鐵121a、121b、122a、122b形成於粒子通路130b、130c的磁力線，中性粒子可直接前進而到達成膜對象物6。因此，可在不會對機薄膜產生破壞的情況下形成濺射膜。

當第一、第二過濾器140a、140b具有導電性時，可設成比標靶113a、113b更接近接地電位的負電位、接地電位、或超過接地電位的正電位。可將筒狀側壁103設成浮動電位。

將標靶113a、113b設成接近接地電位的負電位、接地電位、或超過接地電位的正電位時，幾乎所有的電子或負的帶電粒子都會入射至過濾器140a、140b，而無法通過粒子通路130b、130c。只有少數通過的電子或帶電粒子可被磁力線大致完全捕捉。

此外，第1濺射裝置10中，係在真空槽5內配置複數個相同種類之第一例的濺射源11，但亦可配置複數個第一例至第七例之濺射源11至17中不同種類的濺射源。又，亦可將其他濺射源一起配置。

上述筒狀側壁103係具有底部且為具有底面部分102的容器狀，但亦可不設置底面部分102。

過濾器140a、140b係為具有貫通孔的導電性板，但亦可使用導電性網。

10．．．濺射裝置

11~17．．．第一至第七例的濺射源

103．．．筒狀側壁

108．．．筒前端

113a、113b．．．標靶

120a、120b．．．磁力線形成部

121a、121b．．．第一陷阱磁鐵

122a、122b．．．第二陷阱磁鐵

130a、130b、130c．．．粒子通路

140a、140b．．．過濾器

142a、142b．．．孔

第1圖係本發明之濺射裝置的一例。

第2圖係本發明之第一例之濺射源。

第3圖係本發明之第二例之濺射源。

第4圖係本發明之第三例之濺射源。

第5圖係本發明之第一例之濺射源的概略斜視圖。

第6圖係本發明之第一例之濺射源的分解斜視圖。

第7圖係本發明之第四例之濺射源。

第8圖係本發明之第五例之濺射源。

第9圖係本發明之第六例之濺射源。

第10圖係本發明之第五例之濺射源的概略斜視圖。

第11圖係本發明之第五例之濺射源的分解斜視圖。

第12圖係第一例之過濾器的平面圖。

第13圖係第二例之過濾器的(a)平面圖，(b)斜視圖。

第14圖係本發明之第七例的濺射源。

11．．．濺射源

102．．．底面部分

103．．．筒狀側壁

108．．．筒前端

109．．．濺射氣體導入系

110a．．．標靶部

112a．．．標靶保持器

113a．．．標靶

114a．．．磁控管磁鐵

120a．．．磁力線形成部

121a．．．第一陷阱磁鐵

122a．．．第二陷阱磁鐵

130a．．．粒子通路

135．．．蓋部

Claims (8)

1. 一種濺射源，具有筒狀側壁、和配置於上述筒狀側壁內且被上述筒狀側壁所包圍的標靶，並且，從上述標靶射出的濺射粒子係構成從上述筒狀側壁之一端的開口被放出至上述筒狀側壁的外部，在成膜對象物形成薄膜，其特徵為：具有磁力線形成部，藉由上述磁力線形成部，在上述開口附近之上述濺射粒子通過的位置形成磁力線，當上述濺射粒子中所含的帶電粒子被放出至上述筒狀側壁的外部時，係構成飛行方向會因上述磁力線而轉彎，上述磁力線形成部具有：配置於上述開口的第一陷阱磁鐵、和與上述第一陷阱磁鐵的外側分離而配置的第二陷阱磁鐵，上述濺射粒子係構成通過上述第一、第二陷阱磁鐵之間，而被放出至上述筒狀側壁的外部，當上述濺射粒子通過上述第一、第二陷阱磁鐵之間時，上述濺射粒子中所含的帶電粒子係飛行方向會轉彎而未射入至上述成膜對象物，中性粒子係直進而射入至上述成膜對象物。
2. 如申請專利範圍第1項之濺射源，其中，具有複數孔的過濾器係配置於上述開口，且上述濺射粒子係構成 通過上述孔而被放出至上述筒狀側壁的外部。
3. 如申請專利範圍第2項之濺射源，其中，上述過濾器具有導電性，且上述過濾器係與配置有上述濺射源的真空槽連接成相同電位。
4. 如申請專利範圍第1項之濺射源，其中，至少具有兩個上述標靶，且上述兩個標靶係使濺射面相對而沿著上述筒狀側壁的壁面配置，且上述開口係位於上述各標靶的側邊。
5. 一種濺射裝置，係在真空槽內配置濺射源，且藉由上述濺射源，在被搬入上述真空槽內的成膜對象物形成薄膜所構成，其特徵為：上述濺射源具有：筒狀側壁、配置於上述筒狀側壁內且被上述筒狀側壁所包圍的標靶、和磁力線形成部，並且從上述標靶射出的濺射粒子係構成從上述筒狀側壁之一端的開口被放出至上述真空槽內，藉由上述磁力線形成部，在上述開口附近之上述濺射粒子通過的位置形成磁力線，當上述濺射粒子中所含的帶電粒子被放出至上述真空槽內時，係構成飛行方向會因上述磁力線而轉彎，上述磁力線形成部具有：配置於上述開口的第一陷阱磁鐵、和與上述第一陷阱磁鐵的外側分離而配置的第二陷阱磁鐵，上述濺射粒子係構成通過上述第一、第二陷阱磁鐵之間，而被放出至上述筒狀側壁的外部， 當上述濺射粒子通過上述第一、第二陷阱磁鐵之間時，上述濺射粒子中所含的帶電粒子係飛行方向會轉彎而未射入至上述成膜對象物，中性粒子係直進而射入至上述成膜對象物。
6. 如申請專利範圍第5項之濺射裝置，其中，具有複數孔的過濾器係配置於上述開口，且上述濺射粒子係構成通過上述孔而被放出至上述筒狀側壁的外部。
7. 如申請專利範圍第6項之濺射裝置，其中，上述過濾器具有導電性，且上述過濾器係與配置有上述濺射源的真空槽連接成相同電位。
8. 如申請專利範圍第5項之濺射裝置，其中，至少具有兩個上述標靶，且上述兩個標靶係使濺射面相對而沿著上述筒狀側壁的壁面配置，且上述開口係位於上述各標靶的側邊。