基板边缘掩模系统 |
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| 申请号 | CN201490001432.8 | 申请日 | 2014-05-15 | 公开(公告)号 | CN206872945U | 公开(公告)日 | 2018-01-12 |
| 申请人 | 应用材料公司; | 发明人 | S·劳; R·林德伯格; | ||||
| 摘要 | 描述一种 基板 边缘掩模系统。所述基板边缘掩模系统包括：基板固定元件，所述基板固定元件用于保持所述基板；掩模元件，所述掩模元件用于 覆盖 所述基板的边缘的至少一部分；以及基板 接触 元件，所述基板接触元件被连接至所述掩模元件并且用于接触所述基板。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基板边缘掩模系统，所述基板边缘掩模系统包括： |
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| 说明书全文 | 基板边缘掩模系统技术领域[0001] 本公开的实施方式涉及例如用于层沉积的基板边缘掩模系统。本公开的实施方式尤其涉及基板处理机器中的基板边缘掩模系统。 背景技术[0002] 已知若干方法用以在基板上沉积材料。例如，可通过物理气相沉积(PVD)工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺等涂布基板。通常，工艺在待涂布的基板所位于的工艺设备或处理腔室中执行。沉积材料提供在设备中。多种材料、以及前述材料的氧化物、氮化物或碳化物可用于在基板上的沉积。另外，其它处理技术如蚀刻、结构化、退火、或类似技术也可在处理腔室中实施。 [0003] 待涂布的材料可用在多种应用中和多种技术领域中。例如，一种应用是在微电子的领域，诸如生产半导体器件。此外，用于显示器的基板系通常通过PVD工艺涂布。其他应用包括绝缘面板、有机发光二极管(OLED)面板、具有TFT、彩色滤光片等的基板。 [0004] 尤其对于诸如显示器生产、薄膜太阳能电池制造和类似应用等的领域，大面积玻璃基板用于进行处理。过去，基板尺寸一直不断增加，这种情况仍将继续。玻璃基板尺寸增加使得玻璃基板的搬运、支撑和处理在不因玻璃破损而牺牲产量的情况下越来越具有挑战性。 [0005] 通常，在对玻璃基板进行处理期间，玻璃基板可被支撑在载体上。载体将玻璃或基板驱动通过处理机器。载体通常形成载体框架或载体板，其沿基板周边支撑基板表面，或者，在后一情形下，同样如此支撑表面。具体来说，框架形的载体还可用于掩蔽玻璃基板，其中由载体框架围绕的载体中的孔提供用于待沉积在暴露基板部分上的涂布材料的孔，或用于作用在由孔暴露的基板部分上的其它处理技术的孔。 [0006] 可进一步提供掩模元件以用于覆盖载体的一些部分，尤其是用于防止这些部分被处理。掩模元件通常提供掩模孔。当掩模元件与载体一起使用时，掩模元件和载体通常相对于彼此来对准，尤其是掩模孔与载体中的孔相对于彼此来对准。然而，载体与掩模元件的对准可能发生失配，从而导致对基板的不均匀的处理。因此，目标在于降低载体与掩模元件之间的对准失配，以及提高被涂布的材料层的品质。 [0007] 鉴于以上，本公开的目标在于提供一种基板边缘掩模系统，具体来说是一种具有基板接触元件的基板边缘掩模系统，其克服了本领域的问题中的至少一些问题。实用新型内容 [0009] 根据一个实施方式，提供一种基板边缘掩模系统。所述基板边缘掩模可包括：基板固定元件，所述基板固定元件用于保持基板；掩模元件，所述掩模元件用于覆盖基板的边缘的至少一部分；以及基板接触元件，所述基板接触元件被连接至掩模元件并且用于接触基板。 [0010] 根据另一实施方式，提供一种基板边缘掩模系统。所述基板边缘掩模可包括：载体，所述载体具有载体框架以及用于保持基板的基板固定元件；掩模元件，所述掩模元件用于掩蔽至少基板的边缘并至少部分地防止基板被涂布；以及基板接触元件，所述基板接触元件被连接至掩模元件并且面向基板，所述基板接触元件在基板处理过程中放置在基板上。 [0011] 根据另一方面，提供一种用于在基板上沉积层的设备，所述设备包括：腔室，所述腔室适配用于在其中的层沉积；基板边缘掩模系统，所述基板边缘掩模系统在腔室中；以及沉积源，所述沉积源用于沉积形成层的材料。基板边缘掩模可包括：载体，所述载体具有载体框架以及用于保持基板的基板固定元件；掩模元件，所述掩模元件用于掩蔽至少基板的边缘并至少部分地防止载体被涂布；以及基板接触元件，所述基板接触元件被连接至掩模元件并且面向基板，所述基板接触元件在基板处理过程中放置在基板上。 [0012] 根据另一方面，提供一种用于掩蔽基板的边缘的方法。所述方法可包括：提供形成孔开口的基板固定元件；将基板定位在孔开口中；提供具有基板接触元件的掩模元件；以及将基板接触元件放置在基板上。 附图说明[0013] 为了可详细理解本公开的上述特征的方式，可通过参照实施方式获得对简要概述于上文的本公开的更具体的描述。附图涉及本公开的实施方式并且描述如下： [0014] 图1A和图1B示出载体，载体各自具有固定组件，并且其中基板被提供在载体的基板区域中； [0015] 图2示出具有掩模系统的载体的透视图； [0016] 图3示出基板边缘掩模系统； [0017] 图4示出另一基板边缘掩模系统； [0018] 图5示出另一基板边缘掩模系统； [0019] 图6示出用于在基板上沉积层的设备；以及 [0020] 图7示出用于掩蔽基板的边缘的方法的流程图。 具体实施方式[0021] 现将详细参照本公开的各种实施方式，所述实施方式的一或多个实例示于附图中。在以下对附图的描述中，相同元件符号指代相同部件。一般而言，仅针对各个实施方式的差异进行描述。每个实例是以解释本公开的方式提供，而不意味作为本公开的限制。另外，作为一个实施方式的一部分示出或描述的特征可用于其它实施方式或与其它实施方式一同使用以产生又一实施方式。本说明书旨在包括此类修改与变形。 [0022] 根据本文中所述的实施方式，提供具有基板接触元件的基板边缘掩模系统。可配置基板接触元件以提高基板可被处理的均匀性。基板接触元件可促进掩模元件与基板的改善的对准。具体而言，基板接触元件可实现掩模元件与基板之间的较小的间隙，从而提供在处理基板过程中对应的遮蔽效应(shadowing effect)的减少。亦即，可增加掩模元件和/或支撑基板以及被掩模元件覆盖的载体和/或借助于基板边缘掩模系统处理的装置的使用寿命。 [0023] 根据本文中所述的实施方式，基板边缘掩模系统可包括一或多个基板接触元件。它们可分布在对应于基板的周界(perimeter)或周边(periphery)的区域中以有效地将掩模元件支撑至基板。每个基板接触元件可包括配置用于接触基板并限定接触位置的基板接触表面，该接触位置有利地不被处理，例如被涂布。 [0024] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的典型实施方式，基板厚度可为从0.1至1.8mm，并且基板边缘掩模系统，并尤其是基板固定元件120与基板接触元件300，可被适配用于此类基板厚度。然而，尤其有益基板厚度是约0.3至0.7mm，诸如0.6mm或0.4mm，并且基板边缘掩模系统，并尤其基板固定元件120与基板接触元件300，适配用于此类基板厚度。根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的典型实施方式，基板可为玻璃基板。根据此类实施方式，用于薄装置的基板可被处理。另外，用于光装置的基板可被处理。 [0025] 如本文中使用的术语“基板边缘”或“多个基板边缘”是指基板的侧表面(lateral surface)，即，沿基板厚度方向延伸的表面。例如，边缘可为基板的连接基板前侧与基板背侧的表面。除了侧表面之外，基板具有两个延伸表面。该基板的延伸表面之一可为待处理的表面，例如待涂布的表面，并可称为基板前侧。与待处理的延伸表面相对的另一延伸表面可被称为基板背侧。然而，根据一些实施方式，也可处理两个延伸表面。因此，可以理解的是，基板具有四个侧表面。 [0026] 术语“基板边缘掩模系统”可指可对基板边缘提供掩蔽效应、即保护基板的边缘免于被处理的系统。另外，术语“基板边缘掩模系统”可指可对载体提供掩蔽效应、即保护载体或载体的元件免于被处理的系统。另外，术语“基板边缘掩模系统”可指可对基板提供掩蔽效应、即提供用于以分布在基板上的掩模图案处理基板的掩模的系统。此外，术语“基板边缘掩模系统”可指可对载体和/或基板和/或基板提供掩蔽效应的系统。 [0027] 图1A示出载体100。载体100被配置成用于支撑基板101。如图1A所示，基板101被提供在载体100内的位置中，尤其当在处理腔室中处理时。载体100包括限定窗口或孔的载体框架160。根据典型实施方式，载体框架提供基板接收表面。通常，基板接收表面被配置成在操作过程中(即当基板被装载时)与基板的周界部分接触。 [0028] 通常，基板101可由适合于材料沉积的任何材料制成。例如，基板可由选自由玻璃(例如钠钙玻璃、硼硅玻璃等)、金属、聚合物、陶瓷、复合材料或可通过沉积工艺涂布的任何其它材料或材料组合构成的组中的材料制成。 [0029] 根据一些实施方式，载体框架160可由铝、铝合金、钛、前述元素的合金、不锈钢或类似物制成。对于例如第5代(GEN 5)或以下的相对较小的基板，载体框架160可由单片制造，即载体框架是一体成形的。根据此类实施方式，可以低成本和高可靠性生产载体。然而，根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的一些实施方式，载体框架160可包括两个或更多个元件，诸如顶部棒(bar)、侧部棒及底部棒。另外，尤其对于非常大面积基板来说，载体可被制造成具有几个部分。该载体的这些部分被组装以提供用于支撑基板101的载体框架160。根据此类实施方式，大的基板可以相对较小载体进行处理，从而节省成本。载体框架160尤其被配置成用于将基板101接收在基板区域中。 [0030] 图1A中所示的载体100进一步包括固定组件。该固定组件可包括基板固定元件120。在图1A所示实例中，在载体框架160的左下边缘部分中提供两个基板固定元件120。根据一些实施方式，在载体框架160的左下边缘部分中的所述两个基板固定元件120被固定到适当位置，并且不是可移动的。 [0031] 虽然在图1A中示出在载体框架160的左下边缘部分中的两个基板固定元件120，但本公开不限于此。两个以上的基板固定元件120可被提供在载体框架160的左下边缘部分中。例如，多于一个基板固定元件120可提供在基板101的每一侧上。 [0032] 根据可与本文中所述的其它实施方式结合的一些实施方式，两个基板固定元件120被提供在载体框架160的右上边缘部分中。根据一些实施方式，在载体框架160的右上边缘部分中的两个基板固定元件120是可基本上平行于基板区域，即，基本上平行于基板的表面，并垂直于基板101的边缘移动的，如由箭头指示。根据此类实施方式，载体可适配于不同基板尺寸。另外，固定元件可为可通过移动交换的。 [0033] 虽然在图1A中示出在载体框架160的右上边缘部分中的两个基板固定元件120，但本公开并不限于此。两个以上的基板固定元件120可被提供在载体框架160的右上边缘部分中。例如，多于一个固定单元120可提供在基板101的每一侧上。 [0034] 通过在基板101的左(或右)下边缘部分中提供不可移动的基板固定元件120，并通过在基板101的右(或左)上边缘部分中提供可移动的基板固定元件120，可精确调整基板101在由载体框架160限定的基板区域内的位置。 [0035] 基板固定元件可提供保持力或支撑力以用于将基板稳定地支撑在载体中。固定单元的力矩(momentum)可由配置成被提供在基板的相对侧上的至少两个表面来提供，其中所述至少两个表面提供杠杆臂并被按压在一起以稳定保持基板。 [0036] 图1B示出根据一些实施方式的载体100的另一实例。图1B中所示的实施方式类似于图1A所示的实施方式。图1B的载体100包括位于基板101的多于两个、优选地是所有的边缘部分上的基板固定元件120。根据一些实施方式，基板固定元件120中的一或多个是可移动的。另外，所有基板固定元件120可提供为可移动的。 [0037] 图2示出具有提供在载体100上的掩模元件200的载体100的透视图。掩模元件200可成形为具有两个或更多个掩模框架元件220、222的框架的形式，掩模框架元件220、222形成掩模孔开口(masking aperture opening)。掩模孔开口可具有与由载体框架160限定的孔相同的尺寸。然而，掩模孔开口可大于由载体框架160限定的孔。另外，掩模孔开口可小于由载体框架160限定的孔，如将具体参照图4和图5所指出的。 [0038] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的一些实施方式，掩模孔开口被配置成容纳或包围基板101。根据一些实施方式，两个或多个掩模框架元件220、222可相对于彼此移动并配置成用于改变掩模孔开口的尺寸。这具有使掩模元件200可适配至不同尺寸的基板101的特定益处。另外，可补偿掩模元件200的热伸长。 [0039] 图3示出载体100与掩模元件200沿图2中虚线的剖面图。如图3所示，载体100可包括载体框架160和基板固定元件120。基板固定元件120可连接至载体框架160用以保持基板。掩模元件200可提供有框架，例如冷却框架230，以用于在对基板101的处理过程中冷却掩模元件200。具体而言，掩模元件200可通过掩模夹持元件(未显示)夹持至冷却框架230。 [0040] 图3进一步示出冷却框架230可被提供有的载体接触元件240。载体接触元件240可在掩模元件200与载体100之间提供机械连接。具体来说，在基板101的处理过程中，可通过载体接触元件240将掩模元件200支撑至载体100。具体而言，在基板101的处理过程中，载体接触元件240可被放置在载体框架160上。 [0041] 通常，掩模元件200被布置成沿垂直于基板101的前侧的方向与基板101的前侧(即，基板101面向掩模元件200的表面)相距特定间隙d。如图3所示，可由载体接触元件240维持间隙d。 [0042] 在掩模元件200与基板101之间提供间隙d可能在基板101的处理过程中造成遮蔽效应并可能导致对基板101的不均匀的处理。鉴于如此，可能尤其有兴趣使间隙d尽可能小。然而，在图3所示实施方式中，掩模元件200被夹持至冷却框架230，冷却框架230经由载体接触元件240放置在载体框架160上，并且载体框架160被连接至基板固定元件120，基板固定元件120又夹持基板101。这导致互连元件的长公差链，其中每个元件和互连件可提供掩模元件200与基板101之间的目标间隙与掩模元件200与基板101之间的实际间隙d之间的可能的偏差源。通过这些偏差，掩模元件200与基板101之间的实际间隙d可在掩模元件200和/或基板101上改变。具体而言，间隙d可从掩模元件200和/或基板101的一个部分至另一部分具有不同的尺寸。 [0043] 在图3所示实施方式中，间隙d可在从2至3mm的范围内。具体而言，间隙可设定为高至足以补偿沿如下的公差链的偏差：掩模元件–掩模夹持元件–冷却框架–载体接触元件–载体框架–基板固定元件120–基板。 [0044] 为了减小掩模元件200与基板之间的间隙d，可能有益的是减小在配置系统时必须考虑到的偏差。为了减小偏差，可减少公差链中的元件的量。 [0045] 图4示出根据实施方式的具有缩减的公差链的基板边缘掩模系统。根据可与本文中所述的其它实施方式结合的实施方式，基板边缘掩模系统100可包括用于保持基板101的基板固定元件120，用于覆盖基板101的边缘的至少一部分的掩模元件200，以及连接至掩模元件200并且用于接触基板101的基板接触元件300。亦即，掩模元件200可被进一步提供有基板接触元件300，具体地在掩模元件200面向基板101的那一侧，并在掩模元件与基板101重叠的区域中。掩模元件200可被放置在基板101上并具有基板接触元件300插入中间。亦即，基板接触元件300可将掩模元件200保持或支撑至基板101。另外，连接至掩模元件200的元件，诸如例如，冷却框架230，可通过基板接触元件被支撑至基板101。亦即，可通过借助于基板接触元件300将掩模元件200支撑至基板101来有益地缩减公差链。另外，可减少对于补偿可能有益的偏差的量。此外，可减小基板101与掩模元件200之间的间隙d，从而降低遮蔽效应并提供对基板101的均匀处理。根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，基板101与掩模元件200之间的间隙d是1.5mm或更小。 [0046] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，基板边缘掩模系统100可进一步包括连接至基板固定元件120的载体框架160。根据可与本文中所述的其它实施方式结合的实施方式，基板边缘掩模系统100可进一步包括连接至掩模元件200的冷却框架230。 [0047] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，基板固定元件120通过弹性支撑件140连接至载体框架160。亦即，基板固定元件120与载体框架160之间的连接可为弹性的以调整或补偿掩模元件200至基板101的接触。具体而言，弹性支撑件140可提供垂直于基板的前侧的弹性以补偿由将基板接触元件300放置至基板101所引起的移动。另外，可防止基板101由于掩模元件200的接触而损坏，因为由将掩模元件200，具体地基板接触元件300放置至基板101上所引起的机械冲击可被阻尼(damp)。替代地，基板固定元件120可进一步包括提供弹性支撑件140的弹性元件(未显示)。 [0048] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，基板接触元件300可由塑料制成。具体而言，基板接触元件300可由PEEK(聚醚醚酮)或耐久高性能的聚酰亚胺基塑料，诸如由杜邦(DuPont)在商标Vespel下制造的塑料或与这些材料类似/相当的塑料制成。亦即，接触基板101的基板接触元件300由塑性材料制成，具体地由除了金属的材料制成。另外，可避免由于基板接触元件300与基板101的接触而造成的基板101的表面上的划伤。此外，可以低成本和高可靠性制造基板接触元件300。 [0049] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，基板厚度可为从0.1至1.8mm，并且基板边缘掩模系统100、并尤其是基板固定元件120和基板接触元件300可被适配用于此类基板厚度。然而，尤其有益的基板厚度是约0.3至0.7mm，诸如0.6mm或0.4mm，并且基板边缘掩模系统100、并尤其基板固定元件120和基板接触元件300适配用于此类基板厚度。 [0050] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，基板接触元件300可基本上沿着基板101的整个边缘形成。亦即，掩模元件200可在掩模元件的基本上对应于掩模元件200与基板101(具体地与基板101的周边部分)的重叠区域的一部分中被提供有基板接触元件300。鉴于此，可增加或最大化用于支撑掩模元件200的接触面积以减少压力，即掩模元件200(以及耦接至掩模元件200的元件)作用在基板上的重量除以由掩模元件200造成的基板接触元件300与基板101的接触面积。 [0051] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，可提供形成在基板101与掩模元件200的重叠区域中的多个基板接触元件300。特别地，基板接触元件300的至少子集可对应于基板固定元件120或与基板固定元件120相邻形成，以保护基板固定元件120免于被处理，例如提供对基板固定元件120的涂布保护。 [0052] 如图5所示，根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，基板边缘掩模系统100可进一步包括一或多个基板背侧支撑元件320，所述一或多个基板背侧支撑元件320布置在基板101的对应于基板接触元件300与基板101的接触区域的一部分中。基板背侧支撑元件320可吸收掩模元件200与耦接至掩模元件200的元件的重量的至少一部分，使得掩模元件200与耦接至掩模元件200的元件的重量不会完全作用在基板101上，以避免由于掩模元件200与耦接至掩模元件200的元件的机械冲击而造成的对基板101的损坏，诸如基板101的破损。这特别有益于薄的基板101，诸如具有0.5mm或更小的基板厚度的基板101。 [0053] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，背侧支撑元件320可相对于载体框架160被提供有与基板固定元件120相同的弹性，以便促进上述阻尼效应。 [0054] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，掩模元件200可在与提供基板接触元件300的位置或区域对应的位置处设有标记340。亦即，掩模元件200可在掩模元件200的与基板101相对的一侧上设有可见记号，以便标识形成基板接触元件300的位置或区域。标记340可被特别用于将掩模元件200对准至基板101。 [0055] 根据不同实施方式，基板边缘掩模系统可被用于PVD沉积工艺、CVD沉积工艺、基板结构化边缘处理(edging)、加热(例如退火)或任何种类的基板处理。如本文中所述的基板边缘掩模系统以及用于利用这种基板边缘掩模系统的方法的实施方式对非静止(non-stationary)、即连续基板处理尤其有用。 [0056] 图6示出用于在基板101上沉积层的设备的示意图。如图6所示，根据实施方式，用于在基板101上沉积层的设备包括沉积腔室600。沉积腔室600可被适配用于沉积工艺，诸如PVD或CVD工艺。基板101示为位于基板传送装置620上的载体内或处。沉积源630提供在腔室612中，并且面向待被涂布的基板的一侧。沉积源630提供待沉积在基板上的沉积材料635。 另外，可以以上所公开的方式提供基板边缘掩模系统100以用于对基板的边缘掩蔽。 [0057] 在图6中，沉积源630可为其上有沉积材料的靶或允许材料释放以沉积在基板101上的任何其它布置。通常，沉积源630可为可旋转靶。根据一些实施方式，沉积源630可为可移动的，以便定位和/或替换源。根据其它实施方式，材料源可为平面靶。 [0058] 根据一些实施方式，可根据沉积工艺以及所涂布的基板之后应用来选择沉积材料635。例如，源的沉积材料可为选自由金属(诸如铝、钼、钛、铜等的金属)、硅、氧化铟锡、以及其它透明导电氧化物组成的组中的材料。通常，可包括此类材料的氧化物层、氮化物层或碳化物层可通过从源提供材料来沉积，或通过反应沉积(即，来自源的材料与来自处理气体的元素(像氧、氮、或碳)反应)来沉积。根据一些实施方式，薄膜晶体管材料如氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮氧化铝可被用作沉积材料。 [0059] 通常，在载体100内或处提供基板101，借助于基板接触元件300使掩模元件200放置在基板101上，尤其对于非静止的沉积工艺。虚线665示例性地示出在腔室600的操作过程中沉积材料635的路径。根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的其它实施方式，所涂布的部分可留在腔室612中。根据本文中所述的实施方式的基板边缘掩模系统100可有益于静止工艺(stationary process)，并且还有益于非静止的工艺。 [0060] 根据可与本文中所述其它实施方式相结合的实施方式，尤其在沉积工艺过程中，固定组件稳固保持基板边缘。实施方式可使处理均匀性增加，尤其鉴于基板与掩模元件之间的间隙可减小的事实而言。 [0061] 图7示出用于掩蔽基板的边缘的方法的流程图。 [0062] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，用于掩蔽基板的边缘的方法可包括：提供510形成孔开口的基板固定元件120，将基板101定位520在该孔开口中，提供530具有基板接触元件300的掩模元件200；以及将基板接触元件300放置540在基板101上。 [0063] 根据可与本文中所述的其它实施方式相结合的实施方式，将基板接触元件300放置540在基板101上可包括：借助于设在掩模元件200上的标记340将掩模元件200对准545至基板101。 [0064] 虽然实施方式已针对基板边缘掩模系统来描述，但要理解的是，相同概念也适用于具有不仅用于覆盖基板边缘的掩模元件的系统，具体地是，相同概念可适用于具有用于在基板上形成图案的掩模元件并具有布置在掩模元件的与基板的周界或周边对应的区域中的基板接触元件的系统。 [0065] 虽然前述内容针对本公开的实施方式，但是在不背离本公开的基本范围的情况下，可设计出本公开的其他和进一步实施方式，并且该范围由所附权利要求书确定。 |
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