JP4717887B2 - スパッタリング装置 - Google Patents
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Description
本発明はスパッタリング装置に関する。
有機ＥＬ素子は表示素子として近年着目されている。
図１２は、有機ＥＬ素子２０１の構造を説明するための模式的な断面図である。
この有機ＥＬ素子２０１は、基板２１１上に、下部電極２１４と、有機層２１７、２１８と上部電極２１９とがこの順序で積層されており、上部電極２１９と下部電極２１４の間に電圧を印加すると、有機層２１７、２１８の内部又は界面で発光する。上部電極２１９をＩＴＯ膜(インジウム錫酸化物膜)等の透明導電膜で構成させると、発光光は上部電極２１９を透過し、外部に放出される。
図１２は、有機ＥＬ素子２０１の構造を説明するための模式的な断面図である。
この有機ＥＬ素子２０１は、基板２１１上に、下部電極２１４と、有機層２１７、２１８と上部電極２１９とがこの順序で積層されており、上部電極２１９と下部電極２１４の間に電圧を印加すると、有機層２１７、２１８の内部又は界面で発光する。上部電極２１９をＩＴＯ膜(インジウム錫酸化物膜)等の透明導電膜で構成させると、発光光は上部電極２１９を透過し、外部に放出される。
上記のような上部電極２１９の形成方法は主に蒸着法が用いられている。
蒸着法では、蒸着源から昇華または蒸発によって放出される粒子は、中性の低エネルギー（数ｅＶ程度）粒子であるので、上部電極２１９や有機ＥＬ素子の保護膜を形成する場合は、有機膜２１７、２１８にダメージを与えず、良好な界面を形成できるといったメリットがある。
蒸着法では、蒸着源から昇華または蒸発によって放出される粒子は、中性の低エネルギー（数ｅＶ程度）粒子であるので、上部電極２１９や有機ＥＬ素子の保護膜を形成する場合は、有機膜２１７、２１８にダメージを与えず、良好な界面を形成できるといったメリットがある。
しかし、蒸着法で形成される膜は有機膜との密着性が悪いため、ダークスポットが発生したり長期駆動により電極が剥離してしまうといった不具合が生じている。また、生産性の観点からは、点蒸発源のため大面積では膜厚分布がとりづらいといった問題や、蒸発ボートの劣化や蒸発材料の連続供給が困難なため、メンテナンスサイクルが短いなどの問題がある。
上記の問題を解決する手法としてスパッタ法が考えられる。しかし、成膜対象物をターゲットの表面に対向させる平行平板型のスパッタ法では、有機層上にアルミニウムの上部電極を形成した場合、有機ＥＬデバイスの駆動テストで発光開始電圧が著しく高くなったり、発光しないという不具合が生じている。これはスパッタ法ではプラズマ中の荷電粒子（Ａｒイオン、２次電子、反跳Ａｒ）や高い運動エネルギーを持ったスパッタ粒子が有機膜上へ入射するために、有機膜の界面を破壊して、電子の注入がうまく出来なくなるからである。
そこで従来技術でも対策が模索されており、図１３に示すようなスパッタリング装置１１０が提案されている。
このスパッタリング装置１１０は、真空槽１１１を有しており、該真空槽１１１内には、二台のターゲット１２１ａ、１２１ｂが裏面をバッキングプレート１２２ａ、１２２ｂに取りつけられ、表面は互いに一定距離だけ離間して平行に対向配置されている。
このスパッタリング装置１１０は、真空槽１１１を有しており、該真空槽１１１内には、二台のターゲット１２１ａ、１２１ｂが裏面をバッキングプレート１２２ａ、１２２ｂに取りつけられ、表面は互いに一定距離だけ離間して平行に対向配置されている。
バッキングプレート１２２ａ、１２２ｂの裏面には、磁界形成手段１１５ａ、１１５ｂが配置されている。磁界形成手段１１５ａ、１１５ｂは、ヨーク１２９ａ、１２９ｂにリング状の磁石１２３ａ、１２３ｂが取りつけられて構成されている。
各磁石１２３ａ、１２３ｂは、それぞれ一方の磁極をターゲット１２１ａ、１２１ｂに向け、他方の磁極をターゲットとは反対方向に向けて配置されており、且つ、二個の磁石１２３ａ、１２３ｂは、異なる極性の磁極がターゲット１２１ａ、１２１ｂに向けられている。
要するに、一方の磁石１２３ａが、ターゲット１２１ａにＮ極を向けている場合、他方の磁石１２３ｂは、ターゲット１２１ｂにＳ極を向けているので、二個の磁石１２３ａ、１２３ｂの間に磁力線１３１が生じる。磁石１２３ａ、１２３ｂはリング状であるので、磁石１２３ａ、１２３ｂの間に生じる磁力線は筒状になる（図１４）。
真空排気系１１６によって真空槽１１１内を真空排気し、ガス導入系１１７からスパッタガスを導入し、ターゲット１２１ａ、１２１ｂに電圧を印加すると、ターゲット１２１ａ、１２１ｂで挟まれた空間にスパッタガスのプラズマが発生し、ターゲット１２１ａ、１２１ｂの表面がスパッタされる。
ターゲット１２１ａ、１２１ｂで挟まれた空間の側方には、成膜対象物１１３が配置されており、ターゲット１２１ａ、１２１ｂから斜めに飛び出し、真空槽１１１内に放出されたスパッタ粒子によって、成膜対象物１１３表面に薄膜が形成される。
このスパッタリング装置１１０では、二個の磁石１２３ａ、１２３ｂの間に形成される筒状の磁力線１３１により、ターゲット１２１ａ、１２１ｂが向かい合う空間が取り囲まれており、プラズマはその磁力線１３１によって閉じこめられるため、成膜対象物１１３側にプラズマが漏れ出さない。従って、成膜対象物１１３はプラズマ中の荷電粒子に曝されず、成膜対象物１１３表面に露出する有機薄膜がダメージを受けない。
しかし、上記スパッタリング装置１１０では、スパッタによってターゲット１２１ａ、１２１ｂの中央部分が縁部分よりも深く掘れるという現象が生じる。
しかし、上記スパッタリング装置１１０では、スパッタによってターゲット１２１ａ、１２１ｂの中央部分が縁部分よりも深く掘れるという現象が生じる。
裏面側のパッキングプレート１２２ａ、１２２ｂが露出する程ターゲット１２１ａ、１２１ｂが深く掘れると異常放電が起こるため、ターゲット１２１ａ、１２１ｂはバッキングプレート１２２ａ、１２２ｂが露出する前に交換される。
ターゲット１２１ａ、１２１ｂの一部分だけが深く掘れると、他の部分の膜厚減少量が少なくても、ターゲット１２１ａ、１２１ｂを交換しなければならず、従来のスパッタリング装置１１０ではターゲットの使用効率が悪かった。
特開平１１−１６２６５２号公報
特開２００５−０３２６１８号公報
ターゲット１２１ａ、１２１ｂの一部分だけが深く掘れると、他の部分の膜厚減少量が少なくても、ターゲット１２１ａ、１２１ｂを交換しなければならず、従来のスパッタリング装置１１０ではターゲットの使用効率が悪かった。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的はターゲットの使用効率を高めることである。
本発明者等がターゲットの使用効率を高めるために検討を行った結果、ターゲット表面に形成される磁場の強度のうち、ターゲット表面に対して水平な成分の強度が−１００ガウス以上＋１００ガウス以下であるか、ターゲット表面に対して垂直な成分の強度の上限値と下限値の差が１００ガウス以下であれば、ターゲットが均一にスパッタされることを見出した。
係る知見に基づいて成された本発明は、真空槽と、板状の第一、第二のターゲットと、リング形状であって、そのリングの厚み方向に磁化された第一、第二のリング磁石とを有し、前記第一、第二のターゲットは表面が互いに平行になるよう向けられた状態で前記真空槽内に所定間隔を空けて配置され、前記第一、第二のリング磁石は、前記第一、第二のターゲットの裏面位置に配置され、Ｓ極とＮ極のいずれか一方を第一の磁極、他方を第二の磁極とすると、前記第一のリング磁石は第一の磁極が第一のターゲットの裏面側に向けられ、前記第二のリング磁石は第二の磁極が前記第二のターゲットの裏面側に向けられ、前記第一、第二のターゲット間の空間の開口から成膜対象物の表面に向けてスパッタ粒子が放出されるよう構成されたスパッタリング装置であって、前記第一のリング磁石のリングの内側には、前記第一のターゲットの裏面に前記第一の磁極が向けられた第一の磁石部材が配置され、前記第二のリング磁石のリングの内側には、前記第二のターゲットの裏面に前記第二の磁極が向けられた第二の磁石部材が配置され、前記第一のリング磁石の裏面と前記第一の磁石部材の裏面とは、第一のヨークの表面に密着して配置され、前記第二のリング磁石の裏面と前記第二の磁石部材の裏面とは、第二のヨークの表面に密着して配置され、前記第一、第二のターゲット表面に形成される磁場の強度のうち、前記第一、第二のターゲット表面に対して平行な水平磁場成分の強度は、絶対値が１００ガウス以下になるように前記第一のリング磁石と、前記第一の磁石部材と、前記第二のリング磁石と、前記第二の磁石部材とが固定されたスパッタリング装置である。
本発明は、真空槽と、板状の第一、第二のターゲットと、リング形状であって、そのリングの厚み方向に磁化された第一、第二のリング磁石とを有し、前記第一、第二のターゲットは表面が互いに平行になるよう向けられた状態で前記真空槽内に所定間隔を空けて配置され、前記第一、第二のリング磁石は、前記第一、第二のターゲットの裏面位置に配置され、Ｓ極とＮ極のいずれか一方を第一の磁極、他方を第二の磁極とすると、前記第一のリング磁石は第一の磁極が第一のターゲットの裏面側に向けられ、前記第二のリング磁石は第二の磁極が前記第二のターゲットの裏面側に向けられ、前記第一、第二のターゲット間の空間の開口から成膜対象物の表面に向けてスパッタ粒子が放出されるよう構成されたスパッタリング装置であって、前記第一のリング磁石のリングの内側には、前記第一のターゲットの裏面に前記第一の磁極が向けられた第一の磁石部材が配置され、前記第二のリング磁石のリングの内側には、前記第二のターゲットの裏面に前記第二の磁極が向けられた第二の磁石部材が配置され、前記第一のリング磁石の裏面と前記第一の磁石部材の裏面とは、第一のヨークの表面に密着して配置され、前記第二のリング磁石の裏面と前記第二の磁石部材の裏面とは、第二のヨークの表面に密着して配置され、前記第一、第二のターゲット表面に形成される磁場の強度のうち、前記第一、第二のターゲット表面に対して垂直な垂直磁場成分の強度は、上限値と下限値の差が１００ガウス以下になるように前記第一のリング磁石と、前記第一の磁石部材と、前記第二のリング磁石と、前記第二の磁石部材とが固定されたスパッタリング装置である。
本発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のスパッタリング装置であって、前記第一、第二のリング磁石と、前記第一、第二の磁石部材は、前記第一、第二のターゲットに対して相対的に固定されたスパッタリング装置である。
本発明は、真空槽と、板状の第一、第二のターゲットと、リング形状であって、そのリングの厚み方向に磁化された第一、第二のリング磁石とを有し、前記第一、第二のターゲットは表面が互いに平行になるよう向けられた状態で前記真空槽内に所定間隔を空けて配置され、前記第一、第二のリング磁石は、前記第一、第二のターゲットの裏面位置に配置され、Ｓ極とＮ極のいずれか一方を第一の磁極、他方を第二の磁極とすると、前記第一のリング磁石は第一の磁極が第一のターゲットの裏面側に向けられ、前記第二のリング磁石は第二の磁極が前記第二のターゲットの裏面側に向けられ、前記第一、第二のターゲット間の空間の開口から成膜対象物の表面に向けてスパッタ粒子が放出されるよう構成されたスパッタリング装置であって、前記第一のリング磁石のリングの内側には、前記第一のターゲットの裏面に前記第一の磁極が向けられた第一の磁石部材が配置され、前記第二のリング磁石のリングの内側には、前記第二のターゲットの裏面に前記第二の磁極が向けられた第二の磁石部材が配置され、前記第一のリング磁石の裏面と前記第一の磁石部材の裏面とは、第一のヨークの表面に密着して配置され、前記第二のリング磁石の裏面と前記第二の磁石部材の裏面とは、第二のヨークの表面に密着して配置され、前記第一、第二のターゲット表面に形成される磁場の強度のうち、前記第一、第二のターゲット表面に対して垂直な垂直磁場成分の強度は、上限値と下限値の差が１００ガウス以下になるように前記第一のリング磁石と、前記第一の磁石部材と、前記第二のリング磁石と、前記第二の磁石部材とが固定されたスパッタリング装置である。
本発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のスパッタリング装置であって、前記第一、第二のリング磁石と、前記第一、第二の磁石部材は、前記第一、第二のターゲットに対して相対的に固定されたスパッタリング装置である。
本発明は上記のように構成されており、第一、第二のターゲット表面に形成される水平磁場強度は絶対値が１００ガウス以下にされているので、第一、第二のターゲットの各部分が均一にスパッタされる。従って、第一、第二の磁石部材を第一、第二のターゲットに対して静止させた状態であっても、エロージョン領域が広くなる。
本発明のスパッタリング装置は第一、第二の磁石部材を移動させず、第一、第二のターゲットに対して相対的に静止したままであってもエロージョン領域が広いので、第一、第二の磁石部材を移動させる機構や手段が必要が無く、装置の構造が簡易になる。尚、１００ガウスをＳＩ単位であるＴ（テスラ）に換算すると、１０ｍＴになる。
尚、本願に用いる第一、第二のターゲットは板状であり、その表面は、少なくともスパッタリングされる前は平坦になっている。第一、第二のターゲットはスパッタリングによってエロージョンされた部分に凹部が形成されるが、本発明でターゲット表面とはスパッタされる前の平坦な表面である。従って、水平磁場成分とは、スパッタリングされる前の平坦な表面に対して平行な磁場成分のことであり、垂直磁場成分とは、スパッタリング前の平坦な表面に対して垂直な磁場成分のことである。
尚、本願に用いる第一、第二のターゲットは板状であり、その表面は、少なくともスパッタリングされる前は平坦になっている。第一、第二のターゲットはスパッタリングによってエロージョンされた部分に凹部が形成されるが、本発明でターゲット表面とはスパッタされる前の平坦な表面である。従って、水平磁場成分とは、スパッタリングされる前の平坦な表面に対して平行な磁場成分のことであり、垂直磁場成分とは、スパッタリング前の平坦な表面に対して垂直な磁場成分のことである。
第一のリング磁石の裏面と第一の磁石部材の裏面とは、ヨークの表面に密着して配置されており、第二のリング磁石の裏面と第二の磁石部材の裏面とは、別のヨークの表面に密着して配置されている。
第一、第二のターゲット表面に形成される水平磁場成分の強度分布は、絶対値が１００ガウス以下と狭くなるように第一のリング磁石と、第一の磁石部材と、第二のリング磁石と、第二の磁石部材とが固定されているか、又は、第一、第二のターゲット表面に対して垂直な垂直磁場成分の強度は、上限値と下限値の差が１００ガウス以下になるように第一のリング磁石と、前記第一の磁石部材と、前記第二のリング磁石と、前記第二の磁石部材とが固定されて、第一、第二のターゲット表面が均一にスパッタされる。従って、第一、第二のターゲットの各部分は均一に膜厚が減少するので、第一、第二のターゲットの使用効率が高い。
第一、第二のターゲット表面に形成される水平磁場成分の強度分布は、絶対値が１００ガウス以下と狭くなるように第一のリング磁石と、第一の磁石部材と、第二のリング磁石と、第二の磁石部材とが固定されているか、又は、第一、第二のターゲット表面に対して垂直な垂直磁場成分の強度は、上限値と下限値の差が１００ガウス以下になるように第一のリング磁石と、前記第一の磁石部材と、前記第二のリング磁石と、前記第二の磁石部材とが固定されて、第一、第二のターゲット表面が均一にスパッタされる。従って、第一、第二のターゲットの各部分は均一に膜厚が減少するので、第一、第二のターゲットの使用効率が高い。
１……スパッタリング装置 ５……成膜対象物 １４……搬送経路 ２１ａ、２１ｂ……第一、第二のターゲット ２３ａ、２３ｂ……第一、第二のリング磁石 ２４ａ、２４ｂ……第一、第二の磁石部材
図１の符号１は、本発明の一例のスパッタリング装置を示している。
このスパッタリング装置１は、縦型のインターバック式の装置であり、真空槽１１を有している。真空槽１１は搬送室９と該搬送室９に接続されたスパッタ室１６とを有している。
このスパッタリング装置１は、縦型のインターバック式の装置であり、真空槽１１を有している。真空槽１１は搬送室９と該搬送室９に接続されたスパッタ室１６とを有している。
スパッタ室１６の内部には２枚のバッキングプレート２２ａ、２２ｂが互いに離間して配置されており、その表面には第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂがそれぞれ取り付けられている。
第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂはそれぞれ板状であって、表面が所定間隔を空けて互いに平行にされている。
第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂは表面が互いに向き合っており、第一のターゲット２１ａの表面と第二のターゲット２１ｂの表面の間の空間でスパッタ空間が構成される。
第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂは表面が互いに向き合っており、第一のターゲット２１ａの表面と第二のターゲット２１ｂの表面の間の空間でスパッタ空間が構成される。
真空槽１１には真空排気系１９と、ガス供給系１８が接続されており、真空排気系１９で真空槽１１内を排気して真空槽１１内に真空雰囲気を形成した後、ガス供給系１８からスパッタガスを導入してスパッタ空間に所定圧力の成膜雰囲気を形成する。
真空槽１１の外部には電源２５が配置されており、電源２５はバッキングプレート２２ａ、２２ｂに接続されているが、真空槽１１には接続されておらず、成膜雰囲気を維持したまま、真空槽１１を接地電位に置いた状態で、電源２５から、バッキングプレート２２ａ、２２ｂに電圧印加すると、スパッタ空間にプラズマが生成され、第一、第二のターゲット２１ａ、２１がスパッタされて第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ表面からスパッタ空間にスパッタ粒子が放出される。
真空槽１１の外部には電源２５が配置されており、電源２５はバッキングプレート２２ａ、２２ｂに接続されているが、真空槽１１には接続されておらず、成膜雰囲気を維持したまま、真空槽１１を接地電位に置いた状態で、電源２５から、バッキングプレート２２ａ、２２ｂに電圧印加すると、スパッタ空間にプラズマが生成され、第一、第二のターゲット２１ａ、２１がスパッタされて第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ表面からスパッタ空間にスパッタ粒子が放出される。
第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂは長方形であって、その二長辺のうち、一長辺が搬送室９に向けられ、他の一長辺が搬送室９とは反対側に向けられており、搬送室９側に向けられた二長辺は同じ平面内に位置し、その長辺と長辺の間の部分でスパッタ空間の開口３９が構成される。
搬送室９には直線状の搬送経路１４が設けられており、ゲートバルブ４１を開け、Ｌ／ＵＬ室３から成膜対象物５を搬送室９内に搬入し、キャリア１３に成膜対象物５を保持させ、搬送機構１２でキャリア１３を搬送すると、成膜対象物５が搬送経路１４に沿って移動する。
搬送経路１４は開口３９と平行であって、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ表面とは垂直方向に延設されており、開口３９からは搬送経路１４の下流側と上流側に均等にスパッタ粒子が放出される
搬送経路１４は成膜対象物５が開口３９と正対する位置を開口３９と平行に通過するように延設されており、成膜対象物５が搬送経路１４に沿って上流側から下流側に移動すると開口３９から放出されたスパッタ粒子が成膜対象物５に均等に到達する。
搬送経路１４は成膜対象物５が開口３９と正対する位置を開口３９と平行に通過するように延設されており、成膜対象物５が搬送経路１４に沿って上流側から下流側に移動すると開口３９から放出されたスパッタ粒子が成膜対象物５に均等に到達する。
開口３９を構成する二辺の間隔は狭く、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ表面と、該表面から飛び出す時の方向とが成す角度を飛び出し角度とすると、飛び出し角度が小さいスパッタ粒子だけが開口３９から放出され、成膜対象物５の表面に到達する。飛び出し角度が小さいスパッタ粒子はエネルギー量が小さいので、成膜対象物５表面に露出する物質（例えば有機膜等）がスパッタ粒子でダメージを受けない。
真空槽１１外部の第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの裏面位置には、第一、第二の磁界形成手段１５ａ、１５ｂが配置されており、第一、第二の磁界形成手段１５ａ、１５ｂは、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂと、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂとを有している。
第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂは薄板のリング形状にされ、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂは第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂと同程度の厚さの薄板状にされている。
真空槽１１外部の第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ裏面位置には板状のヨーク２９ａ、２９ｂが表面を第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂに向けて配置されており、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂは表面を第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの裏面に向け、裏面をヨーク２９ａ、２９ｂの表面に密着して配置されている。
第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂは第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリング内周よりも小さくされ、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂは第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリング内側で、表面を第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂに向け、裏面をヨーク２９ａ、２９ｂに密着して配置されている。
第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂと第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂはそれぞれ厚み方向に磁化されており、各磁石２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの磁極はそれぞれ、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ裏面に向けられた表面と、ヨーク２９ａ、２９ｂに密着した裏面に形成されている。
形成されたその磁極のうち、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ裏面に向けられた面に位置する磁極をターゲット側磁極とすると、第一のリング磁石２３ａと第一の磁石部材２４ａのターゲット側磁極とは互いに同じ磁性であり、同様に、第二のリング磁石２３ｂと第二の磁石部材２４ｂのターゲット側磁極とは互いに同じ磁性であるが、第一のリング磁石２３ａと第一の磁石部材２４ａのターゲット側磁極の磁性と、第二のリング磁石２３ｂと第二の磁石部材２４ｂのターゲット側磁極の磁性は異なる。
従って、第一の磁界形成手段１５ａと第二の磁界形成手段１５ｂの内部では同一の磁極が第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ裏面に向けられているが、第一の磁界形成手段１５ａのターゲット側磁極と、第二の磁界形成手段１５ｂのターゲット側磁極は互いに異なる磁極にされている。
Ｓ極とＮ極のうち、いずれか一方を第一の磁極、他方を第二の磁極とした時に、第一の磁界形成手段１５ａのターゲット側磁極が第一の磁極であれば、第二の磁界形成手段１５ｂのターゲット側磁極は第二の磁極となる。
第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂは同じ形状であって、その大きさは第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂよりも大きく、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂを構成する辺は、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの縁からはみだし、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの外周から一定距離だけ離間されている（図２）。
従って、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂは真空槽１１の壁を間に挟んで互いに向き合っており、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂの間には筒状の磁力線Ｍが形成され、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂはこの筒状の磁力線Ｍの内部に位置する（図３）。
上記スパッタ空間に生成されるプラズマは筒状の磁力線Ｍ内に閉じ込められるので、成膜対象物５にはプラズマ中の荷電粒子が到達しない。従って、成膜対象物５の表面に露出する物質（例えば有機膜）がダメージを受けることなく、成膜対象物５表面に第一の薄膜が形成される。
また、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂも互いに同じ形状であって、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂは真空槽１１と第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂを挟んで互いに対向するように位置している。
また、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂも互いに同じ形状であって、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂは真空槽１１と第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂを挟んで互いに対向するように位置している。
第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ表面に形成される磁場成分のうち、当該表面に対して平行な成分を水平磁場成分とし、当該表面に対して垂直な成分を垂直磁場成分とすると、図１４に示した従来例のように、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリング内側に第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂを配置しない場合、後述する図８のように水平磁場成分の強度は不均一になるだけでなく、垂直磁場成分の強度はターゲットの中心付近が小さく、ターゲットの端部で大きくなり、その上限値と下限値の差が大きい。
これに対し、本願発明では、図３に示すように第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリングの内側に第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂを配置することで、後述する図７に示したように、水平磁場成分の強度がゼロに近い値になり、垂直磁場成分の強度の上限値と下限値の差が小さくなる。
各磁石２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの強さと、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリングの半径と、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリングの幅と、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂの幅と、第一、第二の磁界形成手段１５ａ、１５ｂの第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ側の磁極から、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂまでの距離は、水平磁場成分の磁場強度が−１００ガウス以上＋１００ガウス以下の範囲に分布し、垂直磁場成分の上限値と下限値の差が１００ガウス以下になるように設定されており、その結果第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂが均一にスパッタされる。
搬送室９内のスパッタ室１６が接続された部分よりも搬送経路１４の下流側には、バッキングプレート２２ｃに取り付けられた第三のターゲット２１ｃが配置されている。
第三のターゲット２１ｃの裏面側には、第三の磁界形成手段１５ｃが配置されており、第三の磁界形成手段１５ｃは第三のターゲット２１ｃの表面に、当該表面に平行な磁力線を形成し、真空槽１１を接地電位に置いた状態で、電源４５から第三のターゲット２１ｃに電圧を印加すると、上記平行な磁力線によって第三のターゲット２１ｃの表面が高効率でスパッタされる。
第三のターゲット２１ｃの表面は搬送経路１４に向けられており、成膜対象物５が第三のターゲット２１ｃと正対する位置を通過するように構成されており、これにより、第三のターゲット２１ｃから垂直に飛び出したスパッタリング粒子が成膜対象物５に到達する。
このとき、成膜対象物５の表面には第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂによって第一の薄膜が形成されており、第三のターゲット２１ｃのスパッタリング粒子は、第一の薄膜の表面に入射し、第一の薄膜の下層の薄膜にダメージを与えることなく第二の薄膜が形成される。
第二の薄膜を形成するスパッタリング粒子は、第三のターゲット２１ｃの表面から垂直に飛び出した粒子であり、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂから入射するスパッタリング粒子の量に比べて多量であり、第一の薄膜に比べると第二の薄膜の成膜速度は速い。
例えば、第一〜第三のターゲット２１ａ〜２１ｃはＩＴＯのような透明導電材料であり、第一、第二の薄膜はそれぞれ透明導電材料の薄膜であり、成膜対象物５表面には第一、第二の薄膜からなる１層の透明導電膜が形成される。
また、第三のターゲット２１ｃの構成材料を第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｃと異なるもので構成すれば、成膜対象物５表面には２層構造の薄膜が形成される。
第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂの形状や配置、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂの形状と配置も特に限定されないが、その一例を述べると図２に示すように、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリング形状は細長の楕円又は長四角形状であり、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂは第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリングの幅と同じ幅を持つ細長形状であって、全外周が第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂの内周の縁と離間するように配置される。
第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂを第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリングの長手方向に沿って配置すれば、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂの長手方向に沿った広い領域で、水平磁場成分の強度をゼロに近づけ、垂直磁場成分の強度分布を狭くすることができる。
以上は、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂが第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂと接触しない場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図４（ａ）に示したように、第一、第二の磁石部材４４ａ、４４ｂの長手方向の端部（ここでは両端部）を第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリング内周の縁と接触させてもよい。
また、図４（ｂ）に示したように、第一、第二の磁石部材５４ａ、５４ｂを複数に分割し、第一、第二の磁石部材５４ａ、５４ｂの分割された部分を、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリングの長手方向に沿って列設させてもよい。
更に、図４（ｃ）に示したように、第一、第二の磁石部材６４ａ、６４ｂの列設方向と直交する方向の幅を、列設方向の長さよりも長くしてもよい。
更に、図４（ｃ）に示したように、第一、第二の磁石部材６４ａ、６４ｂの列設方向と直交する方向の幅を、列設方向の長さよりも長くしてもよい。
いずれの場合も、第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂ、４４ａ、４４ｂ、５４ａ、５４ｂ、６４ａ、６４ｂは、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリングの長手方向と平行であって、その長手方向と直交する方向の端部は、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリング内周側縁から離間されている。
本発明によって形成できる透明導電性薄膜は、ＩＴＯ薄膜、ＳｎＯ2薄膜、ＺｎＯx薄膜、ＩＺＯ薄膜等の種々の透明導電材料の薄膜が含まれる。
また、ターゲットの構成材料は透明導電材料に限定されず、例えば金属材料を主成分とするターゲットを用いて、成膜対象物５の表面に金属膜を形成したり、酸化ケイ素や窒化ケイ素等の絶縁材料を主成分とするターゲットを用いて、成膜対象物の表面に保護膜を形成することもできる。
更に、反応ガスにターゲットの構成材料と反応性の高い物質、例えば酸素ガス、水素ガス、水等を用いてスパッタし、成膜対象物５表面にターゲットの構成材料と反応ガスの反応物の膜を形成することもできる。スパッタガスの種類も特に限定されず、一般に用いられるスパッタガス、例えば、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等を用いることができる。
第一〜第三のターゲット２１ａ〜２１ｃは同じ種類のものを用いてもよいし、別々の材料で構成されたものを用いてもよい。第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂに、別々の材料で構成されたものを用いると、第一の薄膜は２種類以上の材料で構成された複合膜になり、第三のターゲット２１ｃに第一のスパッタ室１６と異なるものを用いれば、第一の薄膜の上に、第一の薄膜とは異なる組成の第二の薄膜が形成された積層膜が得られる。
第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂには、直流電圧を印加しても交流電圧を印加しても、それらを重畳した電圧を印加してもよい。また、第一、第二の磁界形成手段１５ａ、１５ｂの配置場所も特に限定されず、上述したように真空槽１１の外部に配置してもよいし、真空槽１１の内部に配置してもよい。第一、第二の磁界形成手段１５ａ、１５ｂを真空槽１１外部に配置する場合は、真空槽１１の、少なくとも第一、第二の磁界形成手段１５ａ、１５ｂで挟まれる部分を透磁性材料で構成することが望ましい。
上記図５に示したように、リング磁石２３の内側に磁石部材２４が配置された磁界形成手段１５を、リング磁石２３のＮ極と磁石部材２４のＮ極がターゲットの裏面に向くよう配置し、ターゲット表面に形成される磁場のうち、ターゲット表面に対して垂直な垂直磁場成分と、ターゲット表面に対して平行な水平磁場成分の強度を測定した。
垂直磁場成分と水平磁場成分の測定箇所は、リング磁石２３の両短辺の外周側の縁からそれぞれ５０ｍｍ内側の位置（Ａ−Ａ、Ｃ−Ｃ）と、長手方向の中央位置（Ｂ−Ｂ）の３箇所で、リング磁石２３の幅方向に沿って１０ｍｍ毎に測定した（図５）。
尚、リング磁石２３はリングの外周が横９０ｍｍ、縦３４０ｍｍの長方形であり、リングの幅は１０ｍｍ、リングの厚みは２０ｍｍであった。磁石部材２４の幅は１０ｍｍ、厚みは２０ｍｍであり、リング磁石２３と磁石部材２４が発生させる磁場の強度は同じであった。ターゲットと磁界形成手段１５との間の距離は３０ｍｍであった。
その測定結果を下記表１と図７（ａ）〜（ｃ）に示す。
その測定結果を下記表１と図７（ａ）〜（ｃ）に示す。
尚、上記図７（ａ）〜（ｃ）と、後述する図８（ａ）〜（ｃ）の横軸（測定点）は、ターゲット表面の幅方向中心からの距離を示す。
また比較例として、図６に示したようにリング磁石２３の内側に磁石部材を配置せずに、リング磁石２３だけをターゲットの裏面に配置した場合についても、上記実施例と同じ位置で水平磁場成分と垂直磁場成分を測定した。
その測定結果を下記表２と図８（ａ）〜（ｃ）に示す。
その測定結果を下記表２と図８（ａ）〜（ｃ）に示す。
上記表１、２と、図７（ａ）〜（ｃ）、図８（ａ）〜（ｃ）を見ると明らかなように、リング磁石２３のリング内側に磁石部材２４を配置した場合には、水平磁場成分の強度が各部分で−１００ガウス以上１００ガウス以下の範囲にあり、しかも垂直磁場成分は最大値（３３０ガウス）と、最小値（２４７ガウス）の差が１００ガウス以下になった。
これに対し、磁石部材を設置しないリング磁石２３では、水平磁場、垂直磁場共に強度のばらつきが大きく、水平磁場成分の強度の絶対値が２００ガウスを超える場所があり、しかもターゲットの幅方向の端部と幅方向の中心とでは垂直磁場成分の強度に約４００ガウスもの差が生じた。
以上のことから、リング磁石２３の内側に磁石部材２４を配置し、リング磁石２３と磁石部材２４のターゲット側の表面に同じ磁性の磁極を配置することで、水平磁場成分の強度の絶対値を１００ガウス以下にし、垂直磁場成分の強度の最大値と最小値の差を１００ガウス以下にできることがわかる。
次に、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリング内側に第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂを配置したスパッタリング装置１を用いて、下記に示す成膜条件で成膜対象物５の表面にＩＴＯ膜を成膜した。
成膜対象物は有機ＥＬ素子の仕掛品を用い、その仕掛品の製造方法は、先ず有機ＥＬ製造装置（ＵＬＶＡＣ製ＳＡＴＥＬＬＡ）にて、Ａｇ／ＩＴＯ電極がパターニングされたガラス基板の表面をＯ2プラズマ洗浄し、有機ＥＬの各層を順次蒸着法で形成して成膜対象物５とした。
例えば４，４’−ビス[Ｎ−（１−ナフチル)−Ｎ−フェニルアミノ]ビフェニル（以下ＮＰＢと略す）を正孔輸送層として３５ｎｍの厚さで形成し、更に例えば８−オキシキノリノアルミニウム錯体（以下Ａｌｑ３と略す）を含む発光層を５０ｎｍの厚さで形成し、更に陰極バッファ層としてＬｉＦを蒸着により５ｎｍの厚さで形成した。
有機ＥＬ製造装置に取り付けられている窒素置換のグローブボックス内へ成膜対象物５を搬送して、密閉容器内へ成膜対象物５を入れて密閉容器を大気中に取り出した。その後、上記スパッタリング装置１に取り付けられたＮ2グローブボックス中へ密閉容器を仕込み、その中で密閉容器を開封して成膜対象物５を取り出し、Ｌ／ＵＬ室３に取り付けられたキャリア１３上へ成膜対象物５をセットした。
更に、その成膜対象物５のバッファ層が形成された面（成膜面）上にＩＴＯ電極を形成するためのマスクを装着して、真空排気した。所定の圧力になったところでゲートバルブ４１を開け、成膜対象物５をキャリア１３と一緒に真空槽１１内へ搬送した。
第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの裏面に、上述した第一、第二の磁界形成手段１５ａ、１５ｂを配置してスパッタリングを行い、成膜対象物５を第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの側方を通過させて膜厚２０ｎｍのＩＴＯ膜からなる第一の薄膜を成膜し、第三のターゲット２１ｃ上を通過させて、第一の薄膜上に膜厚８０ｎｍのＩＴＯ膜を形成し、成膜対象物５のバッファ層表面に第一、第二の薄膜からなる上部電極が形成された有機ＥＬ素子を得た。
第一、第二の薄膜の成膜条件は対向カソード（第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂ）が成膜圧力０．６７Ｐａ、スパッタガス（Ａｒガス）２００ＳＣＣＭであり、平行平板カソード（第三のターゲット２１ｃ）が成膜圧力０．６７Ｐａ、スパッタガス（Ａｒガス）２００ＳＣＣＭ、反応ガス（酸素）２．０ＳＣＣＭである。
投入パワーは対向カソードがＤＣ電源１０００Ｗ（２．１Ｗ／ｃｍ2／ｃａｔｈｏｄｅ）で、平行平板カソードがＤＣ電源６２０Ｗ（１Ｗ／ｃｍ2）である。ダイナミックレートは対向カソードが２ｎｍ／分、平行平板カソードが８ｎｍ／分であった。成膜対象物５の搬送速度は０．１ｍ／分である。
第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂは横７０ｍｍ、縦３３０ｍｍの長方形であった。第一、第二の磁界形成手段１５ａ、１５ｂは、上記磁場強度の測定と同じものを用いた。
所定時間スパッタリングを行った後、スパッタリングを停止し、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂを取り出し、図５のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ切断線で示した箇所について、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの幅方向一端から他端まで、エロージョン深さを測定した。
測定された値を下記表３に記載し、その測定結果をグラフ化したものを図９（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ記載した。尚、図９（ａ）〜（ｃ）と、後述する図１０（ａ）〜（ｃ）の横軸（測定点）は、ターゲット表面の幅方向中心からの距離を示し、縦軸（エロージョン深さ）はターゲットの膜厚減少量を示している。
更に、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリングの内側に第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂを配置しない以外は上記と同様の条件でスパッタリングを行い、スパッタ後のエロージョン深さを測定した。その値を、上記表３に記載し、グラフ化したものを図１０（ａ）〜（ｃ）に示す。
上記表３と、図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）〜（ｃ）を見ると明らかなように、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂのリング内側に第一、第二の磁石部材２４ａ、２４ｂを配置した本願のスパッタリング装置１ではエロージョン深さが均一であった。
これに対し、第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂだけを配置した時には、第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの縁部分に比べ中央部分のエロージョン深さが深く、エロージョン深さが不均一であった。図１１は第一、第二のリング磁石２３ａ、２３ｂだけを配置してスパッタリングを行った後の第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの表面を示しており、同図の符号３１はエロージョン深さが深い部分を、符号３２はエロージョン深さが浅い部分を示している。以上の結果から、本願のスパッタリング装置１は第一、第二のターゲット２１ａ、２１ｂの使用効率が高いことがわかる。
Claims (4)
- 真空槽と、
板状の第一、第二のターゲットと、
リング形状であって、そのリングの厚み方向に磁化された第一、第二のリング磁石とを有し、
前記第一、第二のターゲットは表面が互いに平行になるよう向けられた状態で前記真空槽内に所定間隔を空けて配置され、
前記第一、第二のリング磁石は、前記第一、第二のターゲットの裏面位置に配置され、
Ｓ極とＮ極のいずれか一方を第一の磁極、他方を第二の磁極とすると、
前記第一のリング磁石は第一の磁極が第一のターゲットの裏面側に向けられ、前記第二のリング磁石は第二の磁極が前記第二のターゲットの裏面側に向けられ、
前記第一、第二のターゲット間の空間の開口から成膜対象物の表面に向けてスパッタ粒子が放出されるよう構成されたスパッタリング装置であって、
前記第一のリング磁石のリングの内側には、前記第一のターゲットの裏面に前記第一の磁極が向けられた第一の磁石部材が配置され、
前記第二のリング磁石のリングの内側には、前記第二のターゲットの裏面に前記第二の磁極が向けられた第二の磁石部材が配置され、
前記第一のリング磁石の裏面と前記第一の磁石部材の裏面とは、第一のヨークの表面に密着して配置され、
前記第二のリング磁石の裏面と前記第二の磁石部材の裏面とは、第二のヨークの表面に密着して配置され、
前記第一、第二のターゲット表面に形成される磁場の強度のうち、前記第一、第二のターゲット表面に対して平行な水平磁場成分の強度は、絶対値が１００ガウス以下になるように前記第一のリング磁石と、前記第一の磁石部材と、前記第二のリング磁石と、前記第二の磁石部材とが固定されたスパッタリング装置。 - 真空槽と、
板状の第一、第二のターゲットと、
リング形状であって、そのリングの厚み方向に磁化された第一、第二のリング磁石とを有し、
前記第一、第二のターゲットは表面が互いに平行になるよう向けられた状態で前記真空槽内に所定間隔を空けて配置され、
前記第一、第二のリング磁石は、前記第一、第二のターゲットの裏面位置に配置され、
Ｓ極とＮ極のいずれか一方を第一の磁極、他方を第二の磁極とすると、
前記第一のリング磁石は第一の磁極が第一のターゲットの裏面側に向けられ、前記第二のリング磁石は第二の磁極が前記第二のターゲットの裏面側に向けられ、
前記第一、第二のターゲット間の空間の開口から成膜対象物の表面に向けてスパッタ粒子が放出されるよう構成されたスパッタリング装置であって、
前記第一のリング磁石のリングの内側には、前記第一のターゲットの裏面に前記第一の磁極が向けられた第一の磁石部材が配置され、
前記第二のリング磁石のリングの内側には、前記第二のターゲットの裏面に前記第二の磁極が向けられた第二の磁石部材が配置され、
前記第一のリング磁石の裏面と前記第一の磁石部材の裏面とは、第一のヨークの表面に密着して配置され、
前記第二のリング磁石の裏面と前記第二の磁石部材の裏面とは、第二のヨークの表面に密着して配置され、
前記第一、第二のターゲット表面に形成される磁場の強度のうち、前記第一、第二のターゲット表面に対して垂直な垂直磁場成分の強度は、上限値と下限値の差が１００ガウス以下になるように前記第一のリング磁石と、前記第一の磁石部材と、前記第二のリング磁石と、前記第二の磁石部材とが固定されたスパッタリング装置。 - 前記第一、第二のリング磁石と、前記第一、第二の磁石部材は、前記第一、第二のターゲットに対して相対的に固定された請求項１記載のスパッタリング装置。
- 前記第一、第二のリング磁石と、前記第一、第二の磁石部材は、前記第一、第二のターゲットに対して相対的に固定された請求項２記載のスパッタリング装置。
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