(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に金属化合物層を形成する本スパッタリングの前に、第１、第２、および第３のプリスパッタリングを行う金属化合物層の製造方法であって、
第１金属層と、当該第１金属層上を被覆し、且つ、当該第１金属層と同一金属を成分とする第１金属化合物層とを含むターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることにより、前記ターゲットの前記第１金属層を露出させる第１のプリスパッタリング工程と、
前記第１のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることで、チャンバー内の少なくとも一部の領域に前記第１金属層と同じ材料からなる第２金属層を形成する第２のプリスパッタリング工程と、
前記第２のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガスおよび反応性ガス雰囲気下で、反応性スパッタリングすることで前記第１金属層の材料と前記反応性ガスとが反応することにより、前記第１金属層の一部を、第２金属化合物層に変質させる第３のプリスパッタリング工程と、
を有し、
前記第２金属層のシート抵抗値は、前記第１金属層を前記第２金属層と同じ厚みに換算した際のシート抵抗値の−５％から＋５％の範囲内にある、
ことを特徴とする金属化合物層の製造方法。
【請求項２】
前記第１および第２のプリスパッタリング工程において、同一種類の不活性ガスを用いる、
ことを特徴とする請求項１記載の金属化合物層の製造方法。
【請求項３】
前記第２のプリスパッタリングを、前記第１のプリスパッタリングよりも長い時間行う、
ことを特徴とする請求項１記載の金属化合物層の製造方法。
【請求項４】
前記第２のプリスパッタリング工程より前では、前記チャンバー内の少なくとも一部の領域に、前記第１金属化合物層と同じ材料からなる第３金属化合物層があり、
前記第２のプリスパッタリング工程において、前記チャンバー内の少なくとも一部の領域に形成された前記第３金属化合物層上を覆うように、前記第２金属層が形成される、
ことを特徴とする請求項１記載の金属化合物層の製造方法。
【請求項５】
第１金属層と、当該第１金属層を被覆し、且つ、当該第１金属層と同一金属を成分とする第１金属化合物層とを含むターゲットと、
前記ターゲットに形成された前記第１金属化合物層に対向するよう設けられた基板と、
不活性ガスおよび反応性ガスを選択的に流入する通気手段と、
前記ターゲットと前記基板との間に、電界を形成して真空放電させる電圧印加手段と、
前記ターゲットおよび前記基板を囲むチャンバーと、
を有し、
前記ターゲットを、前記通気手段により前記不活性ガスを流入させ、且つ、前記電圧印加手段により前記ターゲットと前記基板との間を真空放電させて、スパッタリングすることにより、前記ターゲットの前記第１金属層を露出させる第１のプリスパッタリング工程が行われ、
前記第１のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、前記通気手段により前記不活性ガスを流入させ、且つ、前記電圧印加手段により前記ターゲットと前記基板との間を真空放電させて、スパッタリングすることで、チャンバー内の少なくとも一部の領域に前記第１金属層と同じ材料からなる第２金属層を形成する第２のプリスパッタリング工程が行われ、
前記第２のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、前記通気手段により前記不活性ガスおよび前記反応性ガスを流入させ、且つ、前記電圧印加手段により前記ターゲットと前記基板との間を真空放電させて、反応性スパッタリングすることで前記第１金属層の材料および前記反応性ガスが反応することにより、前記第１金属層の一部を、第２金属化合物層に変質させる第３のプリスパッタリング工程が行われ、
前記第２金属層のシート抵抗値は、前記第１金属層を前記第２金属層と同じ厚みに換算した際のシート抵抗値の−５％から＋５％の範囲内にある、
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項６】
有機ＥＬ素子を駆動させる画素回路を備えた基板を準備する工程と、
前記基板上に陽極を形成する工程と、
前記陽極上にホール注入層を形成する工程と、
を有し、
前記ホール注入層を形成する工程は、
第１金属層と、当該第１金属層上を被覆し、且つ、当該第１金属層と同一金属を成分とする第１金属化合物層とを含むターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることにより、前記ターゲットの前記第１金属層を露出させる第１のプリスパッタリング工程と、
前記第１のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることで、チャンバー内の少なくとも一部の領域に前記第１金属層と同じ材料を含む第２金属層を形成する第２のプリスパッタリング工程と、
前記第２のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガスおよび反応性ガス雰囲気下で、反応性スパッタリングすることで前記第１金属層の材料および前記反応性ガスが反応することにより、前記第１金属層の一部を、第２金属化合物層に変質させる第３のプリスパッタリング工程と、
前記第３のプリスパッタリング工程の後に、前記基板上に第４金属化合物層を形成する本スパッタリング工程と、
を有し、
前記第２金属層のシート抵抗値は、前記第１金属層を前記第２金属層と同じ厚みに換算した際のシート抵抗値の−５％から＋５％の範囲内にある、
ことを特徴とする有機ＥＬ発光デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第１金属層の材料は遷移金属材料であり、
前記第２金属化合物のシート抵抗値は１×１０6［Ω／ｓｑ］以上である、
ことを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬ発光デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第１金属層の材料は遷移金属材料であり、
前記第２金属化合物は半導体性を有する、
ことを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬ発光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属化合物層の製造方法とその製造装置に関し、特にスパッタリングを用いた金属化合物層の製造方法とその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、基板上に金属化合物層等が積層されたデバイスが広く使用されている。そして、金属化合物層の製造方法として、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等が知られている。その中でも、生産性向上の観点から、反応性スパッタング法を用いた金属化合物層の製造方法が使用されることがある。
【０００３】
金属化合物層を形成するための反応性スパッタリング法では、まず、真空に保持したチャンバー内に、金属からなるターゲットと金属化合物層を形成する基板とを対向して配置する。そして、ターゲットと基板との間に高電圧を印加させ、不活性ガスと反応性ガスとを含む混合ガスをチャンバー内に流入させることでスパッタリングを行う。
ここで、量産段階では、複数の基板に対して連続して金属化合物層の形成が行われる。すなわち、一枚目の基板に対して、反応性スパッタリング法により金属化合物層を形成し、その後、一枚目の基板の替わりに二枚目の基板をターゲットと対向して配置させ、二枚目の基板に対して、反応性スパッタリング法により金属化合物層を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５２５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、金属化合物層の面内の厚みがばらついていると、基板に金属化合物層等が積層されたデバイスに、不具合が生じるおそれがある。例えば、金属化合物層が導電層や半導体層として機能する場合、金属化合物層に流れる電流が面内で異なってしまう等の不具合が生じる。このような不具合を抑制するため、面内における厚みのばらつきを低減させた金属化合物層を形成することが求められている。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、面内の厚みのばらつきを低減させた金属化合物層を形成できる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の金属化合物層の製造方法は、基板上に金属化合物層を形成する本スパッタリングの前に、第１、第２、および第３のプリスパッタリングを行う金属化合物層の製造方法であって、第１金属層と、当該第１金属層上を被覆し、且つ、当該第１金属層と同一金属を成分とする第１金属化合物層とを含むターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることにより、前記ターゲットの前記第１金属層を露出させる第１のプリスパッタリング工程と、前記第１のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることで、チャンバー内の少なくとも一部の領域に前記第１金属層と同じ材料からなる第２金属層を形成する第２のプリスパッタリング工程と、前記第２のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガスおよび反応性ガス雰囲気下で、反応性スパッタリングすることで前記第１金属層の材料と前記反応性ガスとが反応することにより、前記第１金属層の一部を、第２金属化合物層に変質させる第３のプリスパッタリング工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記金属化合物層の製造方法では、第２のプリスパッタリング工程により、チャンバー内の少なくとも一部の領域に、第２金属層が形成される。連続的に金属化合物層を形成する場合、一枚目の基板を除く基板にプリスパッタリングを行う前のチャンバー内には、以前行った基板上への金属化合物層の形成の際に、金属化合物層が形成されているおそれがある。チャンバー内に、例えば金属酸化物層のような金属よりも導電性の低い金属化合物層が形成されていると、チャンバー内の一部の領域に金属化合物層が形成されていない場合に比べて、チャンバー内の電気的特性が変化してしまう。ここで、金属化合物を形成するような反応性スパッタリングにおいて、高ガス圧で反応性スパッタを行うと、チャンバー内におけるプラズマ分布の範囲が広がりやすいという傾向がある。チャンバー内におけるプラズマ分布の範囲が広がると、チャンバー内の電気的特性の影響が広い範囲において大きくなる。チャンバー内の電気的特性の影響とは、例えば、チャンバー内壁の導電性が低くなることである。その結果、反応性スパッタリングが基板の面内に対し均一に行えないおそれがある。本発明では、チャンバー内に形成された金属化合物層上に、第２金属層を形成する。チャンバー内に金属化合物よりも導電性が高い第２金属層が形成することで、チャンバー内の導電性を、第２金属層が形成されていない場合と比べて高くできる。その結果、チャンバー内における反応性ガスのプラズマの分布の範囲の変化を低減できる。
【０００９】
これにより、上記金属化合物層の製造方法では、面内における厚みのばらつきを低減させた金属化合物層を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置の模式断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態に係るスパッタリング工程のフローチャートを示す図、（ｂ）比較例に係るスパッタリング工程のフローチャートを示す図
【図３】図１に示したスパッタリング装置を用いたスパッタリング工程を示す模式図
【図４】図１に示したスパッタリング装置を用いたスパッタリング工程を示す模式図
【図５】図１に示したスパッタリング装置を用いたスパッタリング工程を示す模式図
【図６】図１に示したスパッタリング装置を用いたスパッタリング工程の条件を示す図
【図７】図１に示したスパッタリング装置を用いて形成した酸化タングステン層の厚みと抵抗値を示す図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態に係る酸化タングステン層の厚みの等高線図、（ｂ）比較例に係る酸化タングステン層の厚みの等高線図
【図９】実施の形態２に係る有機ＥＬ表示パネルの断面図
【図１０】図９に示した有機ＥＬ表示パネルの製造工程を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［本発明の一態様の概要］
本発明の一態様に係る有機膜の製造方法は、基板上に金属化合物層を形成する本スパッタリングの前に、第１、第２、および第３のプリスパッタリングを行う金属化合物層の製造方法であって、第１金属層と、当該第１金属層上を被覆し、且つ、当該第１金属層と同一金属を成分とする第１金属化合物層とを含むターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることにより、前記ターゲットの前記第１金属層を露出させる第１のプリスパッタリング工程と、前記第１のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることで、チャンバー内の少なくとも一部の領域に前記第１金属層と同じ材料からなる第２金属層を形成する第２のプリスパッタリング工程と、前記第２のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガスおよび反応性ガス雰囲気下で、反応性スパッタリングすることで前記第１金属層の材料と前記反応性ガスとが反応することにより、前記第１金属層の一部を、第２金属化合物層に変質させる第３のプリスパッタリング工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
これにより、チャンバー内に形成された金属化合物層上に、第２金属層を形成できる。チャンバー内に金属化合物よりも導電性が高い第２金属層が形成することで、チャンバー内の導電性を、第２金属層が形成されていない場合と比べて高くできる。その結果、チャンバー内における反応性ガスのプラズマ分布の範囲が広くても、チャンバー内の電気的特性の影響を抑制できる。これにより、上記金属化合物層の製造方法では、面内における厚みのばらつきが低減された金属化合物層を形成できる。
【００１３】
また、前記第１および第２のプリスパッタリング工程において、同一種類の不活性ガスを用いてもよい。
また、前記第２のプリスパッタリングを、前記第１のプリスパッタリングよりも長い時間行ってもよい。
また、前記第２のプリスパッタリング工程より前では、前記チャンバー内の少なくとも一部の領域に、前記第１金属化合物層と同じ材料からなる第３金属化合物層があり、前記第２のプリスパッタリング工程において、前記チャンバー内の少なくとも一部の領域に形成された前記第３金属化合物層上を覆うように、前記第２金属層が形成されてもよい。
【００１４】
また、前記第２金属層のシート抵抗値は、前記第１金属層を前記第２金属層と同じ厚みに換算した際のシート抵抗値と同程度であってもよい。
また、第１金属層と、当該第１金属層を被覆し、且つ、当該第１金属層と同一金属を成分とする第１金属化合物層とを含むターゲットと、
本発明のスパッタリング装置は、前記ターゲットに形成された前記第１金属化合物層に対向するよう設けられた基板と、不活性ガスおよび反応性ガスを選択的に流入する通気手段と、前記ターゲットと前記基板との間に、電界を形成して真空放電させる電圧印加手段と、前記ターゲットおよび前記基板を囲むチャンバーと、を有し、前記ターゲットを、前記通気手段により前記スパッタリングガスを流入させ、且つ、前記電圧印加手段により前記ターゲットと前記基板との間を真空放電させて、スパッタリングすることにより、前記ターゲットの前記第１金属層を露出させる第１のプリスパッタリング工程が行われ、前記第１のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、前記通気手段により前記スパッタリングガスを流入させ、且つ、前記電圧印加手段により前記ターゲットと前記基板との間を真空放電させて、スパッタリングすることで、チャンバー内の少なくとも一部の領域に前記第１金属層と同じ材料からなる第２金属層を形成する第２のプリスパッタリング工程が行われ、前記第２のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、前記通気手段により前記スパッタリングガスおよび前記反応性ガスを流入させ、且つ、前記電圧印加手段により前記ターゲットと前記基板との間を真空放電させて、反応性スパッタリングすることで前記第１金属層の材料および前記反応性ガスが反応することにより、前記第１金属層の一部を、第２金属化合物層に変質させるプリスパッタリング工程が行われる、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ発光デバイスの製造方法は、有機ＥＬ素子を駆動させる画素回路を備えた基板を準備する工程と、前記基板上に陽極を形成する工程と、前記陽極上にホール注入層を形成する工程と、を有し、前記ホール注入層を形成する工程は、第１金属層と、当該第１金属層上を被覆し、且つ、当該第１金属層と同一金属を成分とする第１金属化合物層とを含むターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることにより、前記ターゲットの前記第１金属層を露出させる第１のプリスパッタリング工程と、前記第１のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガス雰囲気下で、スパッタリングすることで、チャンバー内の少なくとも一部の領域に前記第１金属層と同じ材料を含む第２金属層を形成する第２のプリスパッタリング工程と、前記第２のプリスパッタリング工程の後に、前記第１金属層が露出したターゲットを、不活性ガスおよび反応性ガス雰囲気下で、反応性スパッタリングすることで前記第１金属層の材料および前記反応性ガスが反応することにより、前記第１金属層の一部を、第２金属化合物層に変質させる第３のプリスパッタリング工程と、前記第３のプリスパッタリング工程の後に、前記基板上に第４金属化合物層を形成する本スパッタリング工程と、を有する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、前記第１金属層の材料は遷移金属材料であり、前記第２金属化合物のシート抵抗値は１×１０6［Ω／ｓｑ］以上であってもよい。
また、前記第１金属層の材料は遷移金属材料であり、前記第２金属化合物は半導体性を有してもよい。
［実施の形態１］
１．スパッタリング装置の構成
本実施の形態で用いるスパッタリング装置は、縦型のマグネトロンスパッタリング装置である。以下、本発明の具体的な実施の形態として、タングステンをターゲットとし、アルゴンと酸素の混合ガス雰囲気下で、反応性スパッタリングにより、基板上に酸化タングステン層を形成する例を示す。
【００１７】
図１は、酸化タングステン層の形成に用いる、スパッタリング装置の概略図である。図１を用いて本発明で用いるスパッタリング装置の構成を説明する。
図１に示すように、スパッタリング装置１は、スパッタリングチャンバー１０（以下、単に「チャンバー１０」という）と、チャンバー１０内に不活性ガス（ここではアルゴンガス）および反応性ガス（ここでは酸素ガス）を選択的に流入する通気手段であるＡｒ流入部１１およびＯ2流入部１２と、チャンバー１０内のガスを外部に排出する排出部１３と、マグネット１４と、電圧印加手段１６とを備える。また、スパッタリング装置１は、ターゲット２０と、ターゲット２０に対向するよう設けられた基板２４とを備える。
【００１８】
スパッタリングする際には、真空に保持したチャンバー１０内に、上述のように、ターゲット２０と基板２４とが対向して配置される。ターゲット２０は電圧印加手段１６の負極側端子に接続され、基板２４は電圧印加手段１６の正極側端子に接続されている。これにより、電圧印加手段１６がＯＮ状態になると、ターゲット２０と基板２４との間に電界を形成して真空放電が起きる。また、ターゲット２０と基板２４との間に、マスク１８が配置される。マスク１８は、チャンバー１０内の領域、基板２４の周縁部、および基板２４の裏面等に、スパッタリングにより金属層や金属化合物層が形成されることを抑制するために配置される。
【００１９】
チャンバー１０内にガスを流入する場合には、Ｏ2流入部１２とＡｒ流入部１１とから、酸素ガスとアルゴンガスとを、それぞれ選択的に流量を制御しつつ流入できる。具体的には、例えば、コンピュータのような制御部から出力される制御信号に基づき、ガスボンベから流出されるガスの圧力の増減、およびＯ2流入部１２とＡｒ流入部１１とに設けられたバルブの開閉を制御すればよい。また、チャンバー１０内に流入するガスを変更する場合には、排出部１３からガスを排出し、チャンバー１０内を真空に保持したのち、新たなガスを流入すればよい。
【００２０】
なお、基板２４の大きさは、例えば、３７０ｍｍ×４７０ｍｍである。マスク１８と基板２４との間の距離は、例えば、１ｍｍであり、ターゲット２０と基板２４との間の距離は、例えば、９ｍｍである。
マグネット１４は、ターゲット２０に対向し、且つ、基板２４と反対側の位置に配置されている。この構成により、マグネット１４とターゲット２０との間に磁界が発生する。磁界の影響により、プラズマ中の二次電子が、ターゲット２０付近において、円を描くように動く（サイクロイド運動）。その結果、プラズマ分布がターゲット２０付近において大きくなり、スパッタリングの速度を大きくできる。なお、二次電子とは、チャンバー内に流入したガスのイオンがターゲット２０表面に衝突し、叩きだされる電子をいう。
２．スパッタリング工程の詳細な説明
以下、図２から図６を用いてスパッタリングの手順の概要を示す。図２は、スパッタリング工程のフローチャートを示す図である。図３から図５は、図１に示したスパッタリング装置を用いたスパッタリング工程を示す模式図である。図６は、図１に示したスパッタリング装置を用いたスパッタリング工程の条件を示す図である。
【００２１】
なお、本実施の形態に係る反応性スパッタリング工程は、一度、チャンバー１０内に部材を設置すれば、複数の基板、例えば、３００枚の基板に対して順次連続的に行われる。基板はチャンバー１０に続き、且つ、真空保持された搬送室に保管されている。具体的には、搬送室からチャンバー１０に一枚目の基板が搬入され、当該基板に対し酸化タングステン層を形成し、その後当該基板をターゲットと対向した位置から取り除き、搬送室へと搬出する。次に、搬送室からチャンバー１０に新たな基板が搬入され、当該基板をターゲット２０に対向して配置する。その後、当該基板に対して、反応性スパッタリングにより酸化タングステン層を形成する。これを繰り返し、３００枚の基板に酸化タングステン層が形成出来れば、スパッタリングを一旦終了しメンテナンスを行う。ここでいうメンテナンスとは、マスクの交換やチャンバー１０内の洗浄等である。
２−１．一連のプリスパッタリングおよび本スパッタリングの概要
図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係るスパッタリング工程のフローチャートを示す図であり、図２（ｂ）は、比較例に係るスパッタリング工程のフローチャートを示す図である。
【００２２】
従来、酸化タングステン層形成工程の際には、図２（ｂ）に示すように、第１、第３のプリスパッタリング工程の後に、本スパッタリング工程を行っていた。第１のプリスパッタリング工程は、ターゲットの表面から酸化タングステン層を取り除く工程である。第３のプリスパッタリング工程は、ターゲットの表面を酸化タングステン層に変質させる工程である。第１、第３のプリスパッタリング工程を行うことにより、本スパッタリング工程を連続的に行っても、本スパッタリング工程を行う際のターゲットの状態を均一化できる。これにより、本スパッタリング工程を連続的に行っても、基板に形成される酸化タングステン層の厚みや特性のばらつきを抑制できる。本スパッタリング工程は、基板上に酸化タングステン層を形成する工程である。
【００２３】
一方、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、第１、第３のプリスパッタリング工程に加え、第２のプリスパッタリング工程を流入している。第２のプリスパッタリング工程は、チャンバー内の領域、例えばマスクにタングステン層を形成する工程である。
この、第１、第２、第３のプリスパッタリング工程および本スパッタリング工程について、以下詳細に説明する。
２−２．初期状態から第１のスパッタリング工程
図３（ａ）は、スパッタリング装置１を設置してから２枚目以降の基板２４に、酸化タングステン層を形成するためのスパッタリング装置１の模式図である。Ａｒ流入部１１およびＯ2流入部１２に設けられたバルブや電圧印加手段１５等は、特にここでは影響を与えないので省略している。以下、図３から図５までも同様である。図３（ａ）に示すように、タングステン層２２を含むターゲット２０ａに対向して、ダミー基板３４が配置されている。以前の反応性スパッタリングにより、マスク１８のターゲット２０ａに対向する面には酸化タングステン層４１ａが、タングステン層２２のダミー基板３４に対向する面には酸化タングステン層４２ａが、ダミー基板３４のターゲット２０ａに対向する面には酸化タングステン層４３ａが形成されている。これを初期状態とする。
【００２４】
この初期状態から、第１のプリスパッタリング工程を行う。第１のプリスパッタリング工程では、ターゲット２０ａを、不活性ガスであるアルゴンガス雰囲気下でスパッタリングする。ターゲット２０ａは、タングステン層２２と、タングステン層２２を被覆し、且つ、タングステン層２２の酸化物である酸化タングステン層４２ａとを含む。なお、第１のプリスパッタリング工程では、図６（ａ）に示すように、投入電力１．３ｋＷ、圧力５Ｐａ、アルゴンガス流量２００ｓｃｃｍの条件で、３０秒程度のスパッタリングを行う。このとき、チャンバー１０内に酸素ガスは流入しない。
【００２５】
第１のプリスパッタリング工程により、ターゲットのタングステン層２２に形成された酸化タングステン層４１ａが除去され、ターゲット表面にタングステン層２２が露出される。これを第１状態とする。
２−３．第２のプリスパッタリング工程
第１のプリスパッタリング工程の後に、第２のプリスパッタリング工程を行う。第２のプリスパッタリング工程では、タングステン層２２が露出したターゲット２０ｂを、不活性ガスであるアルゴンガス雰囲気下でスパッタリングする。なお、第２のスパッタリング工程では、図６（ａ）に示すように、投入電力１．３ｋＷ、圧力５Ｐａ、アルゴンガス流量２００ｓｃｃｍの条件で、４００秒程度のスパッタリングを行う。このとき、チャンバー１０内に酸素ガスは流入しない。このように、第２のプリスパッタリング工程の条件は、第１のプリスパッタ工程と同じであり、スパッタリングにかける時間のみが異なっている。これにより、スパッタリング工程の制御を単純化することができる。
【００２６】
また、第１、第２のプリスパッタリング工程では、スパッタリングにかかる時間がそれぞれ３０秒程度、４００秒程度であった。このように、第２のプリスパッタリング工程は、第１のプリスパッタリング工程よりも長い時間行うことが求められる。これは、第１のプリスパッタリング工程では、ターゲット２０ａに含まれた酸化タングステン層４２ａを取り除くだけの時間をかければよいだけであるが、第２のプリスパッタリング工程では、チャンバー１０内の領域、ここではマスク１８に、十分な厚みのタングステン層を形成する必要があるためである。ここでいう、第２のプリスパッタリングで形成されるタングステン層の十分な厚みとは、第２のプリスパッタリングで形成されるタングステン層のシート抵抗が、ターゲット２０ａに含まれるタングステン層２２のシート抵抗と同程度になる程度の厚みである。
【００２７】
第２のプリスパッタリング工程により、図４（ａ）に示すように、タングステン層２２と同じ材料からなるタングステン層５１ａが、チャンバー１０内の少なくとも一部の領域、ここではマスク１８上の酸化タングステン層４１ｂを被覆して形成される。マスク１８上にタングステン層５１ａを形成することで、マスク表面の導電性を高めることができる。また、ダミー基板３４上に形成されている酸化タングステン層４３ａを被覆して、タングステン層５３ａが形成される。これを第２状態とする。
２−４．第３のプリスパッタリング工程
第２のプリスパッタリング工程の後に、第３のプリスパッタリング工程を行う。第３のプリスパッタリング工程では、タングステン層２２が露出したターゲット２０ｃを、不活性ガスおよび反応性ガスであるアルゴンガスおよび酸素ガス雰囲気下で、スパッタリングする。なお、第３のプリスパッタリング工程では、図６（ａ）に示すように、投入電力１．３ｋＷ、圧力５Ｐａ、アルゴンガス１００ｓｃｃｍと酸素ガス１００ｓｃｃｍの混合ガス流量２００ｓｃｃｍの条件で、４００秒のスパッタリングを行う。これにより、図４（ｂ）に示すように、ターゲット２０ｄのタングステン層２２の一部が、タングステン層２２の材料であるタングステンと反応性ガスである酸素ガスとが反応して得られる酸化タングステン層４２ｂに変質する。第３のプリスパッタリング工程は、第１、第２のプリスパッタリング工程に比べて成膜レートが小さいため、マスク１８およびダミー基板３４の表面には酸化タングステン４２ｂはほとんど形成されない。これを第３状態とする。
２−５．基板の交換
図３、図４に示すように、第１、第２、および第３のプリスパッタリング工程（以下、一連のプリスパッタリング工程と呼称する）の間、ターゲット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対向する位置には、ダミー基板３４が配置されている。基板２４の替わりにダミー基板３４を配置することにより、一連のプリスパッタリング工程において基板２４に余計な不純物や金属層、金属酸化物層が形成されることを防止できる。本スパッタリング工程を実施する前に、ダミー基板３４を取り除き、図５（ａ）に示すように、ターゲット２０ｅに対向する位置に基板２４を配置する。これを第４状態とする。なお、ダミー基板３４を用いない場合には、基板２４とターゲットとの間にシャッターを設ける構成を採ってもよい。
２−６．本スパッタリング工程
第３プリスパッタリングおよび基板の交換の後に、基板２４へ所望の酸化タングステン層を形成する本スパッタリングを行う。タングステン層２２と酸化タングステン層４２ｂとからなるターゲット２０ｅを、不活性ガスおよび反応性ガス、例えば、アルゴンガスおよび酸素ガス雰囲気下でスパッタリングする。なお、本スパッタリング工程では、図６（ａ）に示すように、投入電力１．３ｋＷ、圧力５Ｐａ、アルゴンガス１００ｓｃｃｍと酸素ガス１００ｓｃｃｍの混合ガス流量２００ｓｃｃｍの条件で、２０００秒のスパッタリングを行う。このように、本スパッタリング工程の条件は、第３のプリスパッタ工程と同じであり、スパッタリングにかける時間のみが異なっている。これにより、図５（ｂ）に示すように、基板２４に酸化タングステン層４４が、例えば、５０ｎｍの厚みで形成される。これを第５状態とする。なお、基板２４に形成される酸化タングステン層４４は半導体性を有することが望ましい。
２−７．第２のプリスパッタリング工程にかける時間の検討
ここで、第２のプリスパッタリングを十分に長くすれば、チャンバー１０内に形成されるタングステン層の厚みが増すので、例えば、マスクの表面のようなチャンバー内の導電性を高めるために好ましいことが予想される。しかしながら、第２のプリスパッタリングを長時間行うほど、生産性は低下する。そこで、生産性を確保しつつ、基板に形成されるタングステン層の厚みの面内の均一性を確保するために、第２のプリスパッタリングにより形成されるタングステン層５１ａの厚みをどの程度にしたらいいかを検討した。なお、第２のプリスパッタリングにより形成されるタングステン層５１ａのシート抵抗値は、タングステン層２２をタングステン膜５１ａと同じ膜厚に換算した際のシート抵抗値と同程度、例えば、６０Ω／ｓｑと同程度であれば、チャンバー１０内の導電性を十分に確保することができているといえる。ここでいう同程度とは、６０Ω／ｓｑから−５％から＋５％の範囲をいう。
【００２８】
図７は、マスク１８上に形成されたタングステン層５１ａの厚みと、タングステン層５１ａのシート抵抗値との関係を示す図である。マスク１８上に形成されたタングステン層５１ａの厚みが１５０ｎｍである場合、タングステン層５１ａのシート抵抗値が６０Ω／ｓｑ以下となっている。これにより、ターゲットをタングステンとして、基板上にタングステン層５１ａを形成する場合、タングステン層５１ａが１５０ｎｍ程度成膜されていることが望ましい、といえる。なお、タングステン５１ａのシート抵抗値は、その厚みに加え、タングステン層５１ａを構成する材料によっても変化する。タングステン層５１ａの材料の大部分は、ターゲットのタングステン層２２と同じであるが、不純物が含まれている可能性もある。この不純物としては、例えば、プラズマがチャンバー１０内の部材に衝突した際に弾き飛ばされた当該部材の材料の原子、例えばアルミニウム原子、鉄原子、および少量のニッケル原子やクロム原子などが考えられる。
３．効果
基板２４上に形成された酸化タングステン層５１ａの厚みの測定結果から、以下で本発明の効果について述べる。図８（ａ）は比較例に係る方法で基板上に形成された酸化タングステン層の厚みの等高線図、図８（ｂ）は本発明の方法で基板上に形成された酸化タングステン層の厚みの等高線図である。なお、図８（ａ）、図８（ｂ）ともに等高線の間隔は２ｎｍである。
【００２９】
図８（ａ）に示すように、第２のプリスパッタリング工程を流入している本発明では、基板上に形成された酸化タングステン層の厚みの面内バラツキは６．７％である。
一方、図８（ｂ）に示すように、第２のプリスパッタリング工程を流入していない比較例では基板上に形成された酸化タングステン層の厚みの面内バラツキは１４．６％である。
【００３０】
以上説明したように、第２のプリスパッタリング工程を流入することで、面内における厚みのばらつきを低減させた酸化タングステン層４４を基板２４に形成できる。
［実施の形態２］
本実施の形態では、実施の形態１で示した製造方法を、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示パネルにおけるホール注入層に適応した場合を示す。以下、実施の形態１で示した製造方法を、有機ＥＬ表示パネルにおけるホール注入層への適応した経緯と、実施の形態の詳細について説明する。
１．経緯
有機ＥＬ素子におけるホール注入層は、金属酸化物層等からなり、発光層にホールを供給する機能を有する。そのため、ホール注入層の厚みは、有機ＥＬ素子の発光特性に大きな影響を与える。具体的には、ホール注入層の厚みにムラがあると、ホールの注入層の抵抗値がホール注入層内の領域ごとに変わってしまうため、発光特性にムラが生じるおそれがある。なお、有機ＥＬ素子の積層構造の各層が薄膜であるため、ホール注入層の厚みムラが小さくても、発光特性のムラが生じやすい。そのため、面内での発光特性のばらつきを低減させた有機ＥＬ表示パネルを製造するためには、面内における厚みのばらつきを低減させたホール注入層の形成が求められる。これを踏まえて、従来、第１、第３プリスパッタリング工程、および本スパッタリング工程を用いてホール注入層を形成していたが、ホール注入層の面内の厚みにはさらなる均一性が求められている。
【００３１】
また、有機ＥＬ素子におけるホール注入層を形成する金属酸化物の反応性スパッタリングの条件は、一般的な反応性スパッタリングでの条件に比べて、チャンバー内の圧力が５Ｐａ程度と高く、低出力、高ガス流量であることが求められる。高い気圧、低出力、高ガス流量という条件での反応性スパッタリングでは、反応性ガスおよび不活性ガスのプラズマ分布が変化しやすいため、形成されるホール注入層の面内における厚みがばらつきやすい。そのため、ホール注入層の形成の際に、実施の形態１で示した第２のプリスパッタリング工程を流入することが効果的である。なお、ホール注入層を高い気圧、低出力、高ガス流量という条件で形成するのは、ホール注入層として最適なエネルギー準位を持った金属酸化膜を得るためである。
２．有機ＥＬ表示パネルの構成
本発明の実施の形態２に係る、有機ＥＬ表示パネルの製造方法について図９、１０を用いて説明する。図９、１０には、有機ＥＬ表示パネル１００の２画素（６サブ画素）分が示されている。
【００３２】
図９は、本発明の製造方法により形成される、有機ＥＬ表示パネル１の断面図である。
有機ＥＬ表示パネル１００は、ガラス基板、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）層、平坦化膜層等を含むＴＦＴ基板１１０と、ＴＦＴ基板１１０上に形成された隔壁層１１３とを備える。なお、薄膜トランジスタおよび平坦化膜の構成は周知のものを使用しているため、ここでは図示しない。隔壁層１１３の膜厚は１ｕｍ程度であり、その断面形状は順テーパー状である。
【００３３】
隣り合う隔壁層１１３の間にあるサブ画素領域には、アルミニウムのような金属からなる陽極１１１と、金属酸化物である酸化タングステンからなるホール注入層１１２と、有機材料からなる発光層１１４とが積層されている。さらに、隔壁層１１３および発光層１１４を覆うような電子注入層１１５と、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）のような透明材料からなる陰極１１６と、ＳｉＮ、ＳｉＯＮのような光透過性材料からなる封止層１１７とが順に積層されている。
３．有機ＥＬ表示パネル１の製造方法
次に、有機ＥＬ表示パネルの製造工程について説明する。
【００３４】
図１０は、有機ＥＬ表示パネル１の製造工程を示す断面図である。
図１０（ａ）に示すように、まず、ＴＦＴ基板１１０と、陽極１１１とを備えた基板を準備する。
図１０（ｂ）に示すように、陽極１１１を覆うように、ホール注入層１１２を形成する。ホール注入層１１２の形成の際に、実施の形態１に示した第１、第２、および第３のプリスパッタリング工程と、その後の本スパッタリング工程とを適応する。ここで、有機ＥＬ表示パネル１００における消費電力の低減のためには、ホール注入層１１２の厚みは、数ｎｍ〜１００ｎｍ程度であることが望まれる。ホール注入層１１２の材料としては、酸化タングステン以外では、モリブデン酸化物、クロム酸化物、または、これらの金属酸化物の混合物、金属窒化物、金属酸窒化物が用いられる。なお、ホール注入層１１２は連続した形状に限らず、例えば、サブ画素毎に区画されたような形状としてもよい。また、ホール注入層１１２が連続した形状である場合には、ＴＦＴ基板１１０に形成されるホール注入層１１２のシート抵抗値は、１×１０6以上であることが望ましい。
【００３５】
図１０（ｃ）に示すように、陽極１１１に対応する領域に開口を有する隔壁層１１３を形成する。
図１０（ｄ）に示すように、隔壁層１１３に囲まれたサブ画素領域に、例えば、インクジェットを用いた印刷方式で、発光層１１４の材料である有機材料インクを塗布し、発光層１１４を形成する。
【００３６】
図１０（ｅ）に示すように、隔壁層１１３および発光層１１４を覆うような電子注入層１１５、陰極１１６、および封止層１１７を形成すると、有機ＥＬ表示パネル１が完成する。
なお、電子注入層１１５、陰極１１６、および封止層１１７については公知の有機発光デバイス技術おける一般的な部材と形成技術を用いる。
【００３７】
以上の工程により、有機ＥＬ表示パネル１を製造する。
４．効果
この製造方法を用いれば、有機ＥＬ素子のホール注入層に用いられる金属酸化物の厚みのばらつきを低減できる。
［変形例］
以上、本発明について説明してきたが、上記実施の形態は、本発明の構成および作用および効果を分かり易く説明するために用いた例である。使用する装置、基板サイズ、スパッタリングの条件などは、あくまでも典型的な一例に過ぎず、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。以下、その変形例について説明する。
１．ターゲット
上記実施の形態１、２では、ターゲットに含まれる金属層の材料として、タングステンを用いた。しかしながら、上記に限らず、モリブデン、ニッケル、チタン、アルミニウム、シリコン、インジウム、クロム等を用いてもよい。
【００３８】
また、特に実施の形態２のような有機ＥＬ素子のホール注入層の材料としては、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化クロム等が望ましいため、ターゲットに含まれる金属層の材料としては、タングステン、モリブデン、クロム等の遷移金属であることが好ましい。
２．スパッタリング工程で用いる不活性ガス
上記実施の形態では、不活性ガスとしてアルゴンガスを用いた。しかしながら、上記に限らず、キセノン、ネオン等のガスを用いてもよい。
３．スパッタリング工程で用いる反応性ガス
上記実施の形態では、基板に酸化金属層を形成するため、反応性ガスとして酸素ガスを用いた。しかしながら、上記に限らず、例えば、基板に窒化金属層を形成する場合には、反応性ガスとして窒素を含んだガスを用いる。
４．第１および第２プリスパッタリング工程の条件
実施の形態１で示した第１、第２のプリスパッタリング工程では、投入電力１．３ｋＷ、圧力５Ｐａ、アルゴンガス流量２００ｓｃｃｍのように、スパッタリング条件を同じとした。これにより、スパッタリング工程の制御を単純化できていた。しかしながら、上記に限らず、第１、第２のプリスパッタリング工程の条件を異ならせてもよい。各第１、第２のプリスパッタリング工程を、それぞれ適した条件で行うことで、例えば、ホール注入層を形成する場合には、さらに素早くプリスパッタリングを行い、ホール注入層を形成する工程の時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、金属ターゲットでの反応性スパッタリングを用いた基板への金属化合物膜の形成に利用可能であり、各種薄膜の形成に利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  スパッタリング装置
１８  マスク
２２、５１ａ  タングステン層
２４  基板
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４４  酸化タングステン層
３４  ダミー基板
【図１】
0005861203.tif 000002
【図２】
0005861203.tif 000003
【図３】
0005861203.tif 000004
【図４】
0005861203.tif 000005
【図５】
0005861203.tif 000006
【図６】
0005861203.tif 000007
【図７】
0005861203.tif 000008
【図９】
0005861203.tif 000009
【図１０】
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【図８】
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