CN106906441B - 成膜系统、磁性体部以及膜的制造方法 - Google Patents

成膜系统、磁性体部以及膜的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供成膜系统、磁性体部以及膜的制造方法。形成了这样的成膜装置：不会产生膜质量不均且能够使掩模长期紧密贴合于基板，另外，能够以1个腔室应对多种掩模图案，而且，即使在改变掩模的情况下也无需更换磁铁等，不会导致装置成本升高且能够实现装置运转率的提高。一种成膜系统，其在利用配置于基板的与具有开口的掩模相反的一侧的磁铁将所述掩模向基板侧吸引的状态下在所述基板上形成膜，其中，在所述磁铁与所述基板之间设置有磁性体部，所述磁性体部使得与所述掩模的开口部对应的区域中的所述磁铁的磁力小于与所述掩模的非开口部对应的区域中的所述磁铁的磁力。

Description

成膜系统、磁性体部以及膜的制造方法
技术领域
本发明涉及在借助磁力将掩模向基板吸引的状态下进行成膜的技术。
背景技术
在透明导电膜的形成中，溅镀法由于能够形成膜厚均匀且电阻值和透射率等特性也良好的透明导电膜，并且能够得到高成膜率，因此被广泛应用。在溅镀法中，存在使用溅镀用金属掩模来进行图案成膜的方法。
在使用溅镀用金属掩模的情况下，通过在基板的背面侧设置磁铁，能够使掩模长期紧密贴合于基板的正面侧。
但是，在这种情况下，掩模紧密贴合用的磁铁的磁场会产生在溅镀时造成异常放电等的影响，或者材料粒子会受到磁场的影响，从而可能导致在基板上成膜的膜质量出现不均。
因此，执行了例如专利文献1、2中的如下所示的膜质量不均对策。
在专利文献1中，作为膜质量不均对策，公开了这样的技术：通过在玻璃基板和磁铁之间设置防磁掩模，由此使通过防磁掩模后的磁场在250高斯以下。
另外，在专利文献2中，公开了这样的技术：通过与掩模图案相对应地配置磁铁，来执行膜质量不均对策。另外，在专利文献2中公开了这样的内容：准备多个溅镀室，并分别准备与不同的掩模图案相对应的磁铁，由此来应对多种掩模图案。
可是，在专利文献1中，由于使磁场为250高斯以下，因此掩模的紧密贴合力变弱，难以承受长期的紧密贴合。因此，导致装置运转率的恶化和掩模更换费用的增加。
另外，在专利文献2中，如果准备多个腔室和磁铁，则会产生大量的费用。另外，在使用新的掩模时，需要更换磁铁，会导致装置运转率的恶化。
专利文献1：日本特开2003-268530号公报
专利文献2：日本特开平11-131212号公报
发明内容
本发明是鉴于上述那样的现状而完成的，提供一种成膜装置，其不会产生膜质量不均且能够使掩模长期紧密贴合于基板，另外，能够以1个腔室应对多种掩模图案，而且，即使在改变掩模的情况下也无需更换磁铁等，不会导致装置成本升高且能够实现装置运转率的提高。
本发明是鉴于上述的情况而完成的。以下，参照附图对本发明的主旨进行说明。
关于本发明的第1方式的成膜系统，其在利用配置于基板的与具有开口的掩模相反的一侧的磁铁将所述掩模向基板侧吸引的状态下在所述基板上形成膜，其特征在于，在所述磁铁与所述基板之间设置有磁性体部，所述磁性体部使得与所述掩模的开口部对应的区域中的所述磁铁的磁力小于与所述掩模的非开口部对应的区域中的所述磁铁的磁力。
关于本发明的第2方式的磁性体部，其被配置在成膜装置的磁铁与基板之间使用，其中，所述成膜装置具备：基板保持部，其保持所述基板；掩模保持部，其用于保持具有开口的掩模；以及所述磁铁，其设置于所述基板的与设置所述掩模的一侧相反的一侧，其特征在于，在与所述掩模的非开口部对应的区域中具有导磁率比与所述掩模的所述开口对应的区域中的导磁率低的区域。
另外，本发明的第3方式的膜的制造方法使用具有开口的掩模在基板的被成膜面上形成膜，其特征在于，所述膜的制造方法具有：在所述基板的与被成膜面相反的一侧从所述基板侧起依次配置磁性体部和磁铁的工序；在所述基板的被成膜面侧配置所述掩模的工序；以及隔着所述掩模在所述基板的被成膜面上形成膜的工序，利用所述磁性体部使得所述磁铁的磁力在所述掩模的开口部中比在所述掩模的非开口部中弱。
由于本发明如上述那样构成，因此成为了这样的成膜装置：不会产生膜质量不均且能够使掩模长期紧密贴合于基板，另外，能够以1个腔室应对多种掩模图案，而且，即使在改变掩模的情况下也无需更换磁铁等，不会导致装置成本升高且能够实现装置运转率的提高。
附图说明
图1是本实施例的概要说明立体图。
图2是本实施例的掩模和磁性体部的概要说明立体图。
图3是另一例1的磁性体部的概要说明俯视图。
图4的(a)是另一例2的磁性体部的概要说明俯视图，(b)是概要说明剖视图。
图5是示出本实施例的处理室的配置的概要说明图。
图6是示出处理室的配置例的概要说明图。
图7是示出处理室的配置例的概要说明图。
图8是示出处理室的配置例的概要说明图。
图9是示出处理室的配置例的概要说明图。
图10是蒸镀装置的概要说明主视图。
标号说明
1：基板；
4：掩模；
5：磁铁；
6：磁性体部；
7：磁性体；
8：基板保持体。
具体实施方式
基于附图示出本发明的作用，对本发明的优选的实施方式简单进行说明。
在利用磁铁5将掩模4向基板1侧吸引的状态下进行成膜。对于掩模，使用了由被磁铁吸引的磁性体形成的掩模。
此时，能够利用磁性体部6减小在无助于掩模4的吸引或紧密贴合的掩模4的开口部中的磁力，从而能够防止受到磁铁5的磁场的影响而导致膜质量或膜厚产生不均。另外，在掩模4的非开口部中，磁力下降的程度比在掩模4的开口部中小，掩模4的非开口部良好地维持被磁铁5向基板1吸引的状态。
即，磁性体部6在与掩模4的开口部相对应的区域中使从磁铁5产生的磁力减弱，其中，掩模4的开口部无助于对掩模4的吸引，另一方面，在与掩模4的非开口部对应的区域中实现使磁力尽可能不降低的状态，其中，掩模4的非开口部有助于对掩模4的吸引。因此，与如专利文献1所公开的那样在整体上使磁场减弱的结构相比，能够抑制吸引掩模的力降低，并且能够抑制磁铁5的磁场对成膜区域施加的影响，从而能够在防止膜质量不均的同时使掩模4和基板1长期紧密贴合。
另外，如果在储存室中准备多种磁性体部6，则能够对应于所使用的掩模4的开口形状(掩模图案)适当地更换磁性体部6。因此，不需要使装置临时停止来更换磁铁5或者准备多个腔室就能够应对多种掩模图案，相应地，能够提高运转率，而且能够削减装置成本。
实施例
基于附图对本发明的具体实施例进行说明。
关于本实施例的成膜装置，在真空室内对置地配置有保持基板1的基板保持部、和设置有靶材(成膜源)2的负极(成膜源设置部)3。并且，本实施例的成膜装置是这样的溅镀装置：一边向真空室内导入Ar等惰性气体，一边对基板1与负极3之间施加直流高电压，使离子化的Ar碰撞靶材2，由此使靶材材料成膜到基板1上。另外，也可以采用这样的结构：除了惰性气体外，还导入O2、N2等反应性气体，进行反应性溅镀，形成ITO等化合物膜。
具体来说，如图1所示，本实施例是具有配置在所述基板1的所述负极3侧的掩模4和配置在所述基板1的与所述负极3相反的一侧的磁铁5的结构，利用由该磁铁5产生的磁力将所述掩模4向所述基板1侧吸引而使其紧密贴合于所述基板1。
作为掩模4，可以采用公知的磁性体掩模、例如厚度为0.2～1mm左右的由因瓦合金材料(Ni-Fe系合金)构成的掩模。另外，磁铁5构成为，在基部的表面呈格子状并排设置有多个永久磁铁以便对整个掩模4进行吸引。也可以使用电磁铁来代替永久磁铁。在图中，标号9是掩模框架。
接下来，对在本发明中使用的磁性体部6、磁性体7以及基板保持体8进行说明。
在本实施例中，在所述磁铁5与所述基板1之间设置有磁性体部6，所述磁性体部6构成为：与从所述磁铁5产生的磁力中的产生吸引力的、所述掩模4的非开口部处的磁力相比，所述磁性体部6使不产生吸引力的所述掩模4的开口部处的磁力减弱。具体来说，磁性体部6在与掩模4的非开口部对应的区域中具有导磁率比与掩模4的开口对应的区域的导磁率低的区域。
图2示出了磁性体部6的结构例。磁性体部6仅在基板保持体8的与所述掩模4的开口部对应的位置分别具有板状的磁性体7，并在与所述掩模4的非开口部对应的位置不具有磁性体7，所述磁性体7具有防磁性。通过形成这样的结构，能够构成为：使所述掩模4的开口部处的磁力降低，所述掩模4的非开口部处的磁力几乎不降低。
更详细来说，在本实施例中，在所述磁铁5与所述基板1之间设置保持所述基板1的基板保持体8，在该基板保持体8上设置所述磁性体7而构成了所述磁性体部6。也可以构成为将磁性体7埋设于基板保持体8中。关于磁性体7，只要导磁率高即可，关于材质，优选是由坡莫合金、SPCC(冷轧钢板)、SS400(一般结构用轧制钢板)、不锈钢(SUS440、SUS430)构成的材质。另外，掩模的开口部处的磁性体7的厚度优选是大约2mm～5mm。作为基板保持体8，采用了非磁性体的铝制的基板保持体。基板保持体8在保持着基板1的状态下被机器手11搬送。并且，省略了基于基板保持体8的基板保持结构的图示。
磁性体7通过螺钉等装卸自如地设置于基板保持体8上，并且构成为能够对应于所述磁铁5的磁力和所述掩模4的开口形状来变更配置。
另外，可以如图3所示的另一例1那样，将对应于掩模4的开口部配置的多个磁性体通过连结部互相连结，从而与基板保持体8分体地构成磁性体部6。具体来说，可以在能够对掩模4所具有的多个开口部进行防磁的大小的磁性体7的、与所述掩模4的非开口部对应的位置设置多个贯通口10而构成吸引部。或者可以构成为，与掩模4的开口部相对应地并排设置多个能够对掩模4的开口部进行防磁的大小的磁性体7，并在与掩模4的非开口部对应的位置处通过连结部使所述磁性体7部分地连结。这种情况下，未被连结的部分成为贯通口。并且，设置于吸引部的贯通口10的形状并不特别限定，可以是图3所示那样的圆孔，也可以是多边形状的孔。
另外，也可以如图4所示的另一例2那样构成为：不是在与掩模4的非开口部对应的位置设置贯通孔，而是使与掩模4的非开口部对应的位置处的磁性体7的厚度比与掩模4的开口部对应的位置处的厚度薄(1/2左右)。
另外，在使磁性体部6与基板保持体8分体的情况下，将磁性体部6配置在基板保持体8与基板1之间。另外，在磁性体部6与基板保持体8分体的情况下，磁性体部6构成为板状，以便能够利用用于搬送所述基板或所述掩模搬的机器手11进行搬送。
通过以能够利用机器手11进行搬送的方式构成磁性体部6，能够预先将多种磁性体部6收纳于基板保持体储存室中，并根据需要通过机器手11自动更换。
例如，如图5所示，在搬送室12的周围设置有成膜室13、基板保持体储存室14、掩模储存室15作为处理室，预先在基板保持体储存室14中收纳有与多种掩模图案对应的多种基板保持体8(磁性体部6)，在将掩模4更换为不同的掩模图案的掩模时，能够对应地更换基板保持体8(磁性体部6)，从而能够实现无需使装置停止就可以更换为与多种掩模图案对应的磁性板部6的成膜装置，相应地，能够提高装置运转率。
另外，不限于图5的结构，也可以构成为如图6～9所示那样在搬送室12的周围设置各处理室。并且，图9是设置有兼作基板保持体储存室和掩模储存室的储存室16的结构。无论在哪种结构中，都能够使用机器手11在不使装置停止的情况下自动更换基板保持体8(磁性体部6)，从而能够提高装置运转率。
另外，本发明也可以用于如下这样的成膜装置(蒸镀装置)：对收纳于成膜源的材料加热，使材料蒸镀于基板上而进行成膜。
并且可以用于如下这样的成膜装置(蒸镀装置)：在利用磁铁的磁力将形成有规定的掩模图案的掩模向基板吸引的状态下，使从成膜源飞散的材料粒子隔着所述掩模在基板上形成膜。
结果是，能够改善从成膜源飞散出的材料粒子受到磁铁的磁力影响这一情况，从而能够抑制在基板上形成的膜的膜质量或膜厚出现不均。
图10是对应用了本发明的蒸镀装置进行说明的示意图。
在本实施例所说明的成膜装置中设置有：蒸发源设置部(成膜源设置部)3，其设置有向保持减压气氛的真空槽20内释放气化了的成膜材料的蒸发源(成膜源)2；膜厚监视器23，其监视从蒸发源2释放出的材料的蒸发速率；设置在真空槽20外的膜厚计22；电源21，其对设置于蒸发源2的加热装置进行控制；对基板1进行保持的基板保持部25；基板保持体8，其在搬送基板时被使用，且在装置内与基板保持部25连结；对掩模4进行保持的掩模保持部24；掩模框架9，其是掩模保持部的一部分，用于载置掩模；将掩模4向基板1侧吸引的磁铁5；磁性体7，其使来自磁铁的磁力变弱；具备磁性体7的磁性体部6；以及使磁铁5升降的磁铁升降机构26。
在本实施例中，蒸发源2是具备多个针对基板1的成膜面释放材料的释放孔的结构，并且设置有相对于成膜面相对移动的蒸发源移动机构。蒸发源2不限于此，只要对应于基板1或掩模4的图案等适当地选定蒸发源即可，例如可以采用点蒸发源、或者在小型的材料收纳部上连接扩散室且在扩散室上具备多个释放材料的释放孔的结构的蒸发源等。
基板保持部25除了保持基板1外还具有用于调整基板1的位置的基板移动机构，能够调节与掩模4或蒸发源2的相对位置。掩模保持部24除了保持掩模4或掩模框架9外还具有用于调整掩模4的位置的掩模移动机构，能够调节与基板1或蒸发源2的相对位置。
接下来，对通过蒸镀装置进行成膜的工序进行说明。
预先在基板1和掩模4上设置对准标记。
设有对准标记的掩模4被搬送构件(未图示)搬入真空槽20内，并载置于掩模保持部24上。掩模保持部24具有移动机构，使掩模4移动到规定的位置。
蒸发源2为了使材料气化而通过电源21控制设置于蒸发源2的加热装置。
另外，可以在蒸发源2的材料释放侧设置挡板，通过挡板的开闭来控制成膜。
设有对准标记的基板1在被保持于基板保持体8的状态下被搬送构件搬入真空槽20内，并载置于基板保持部25。
可以在该基板保持体8上设置磁性体7或由磁性体7构成的磁性体部6。
或者，在不将磁性体部6设置于基板保持体8的情况下，将磁性体7或由磁性体7构成的磁性体部6设置在基板1与磁铁5之间。具体来说，以基板1的形成膜的一侧的面(被成膜面)朝向所述基板保持体8的相反侧的方式在基板保持体8上依次配置磁性体部6、基板1，并利用夹具等固定器具将基板保持体8、基板1以及磁性体部6互相固定。此时，如果使基板1的被成膜面水平来进行，则作业变得简单，因此是优选的。
然后，以基板1的被成膜面朝向蒸发源2侧的方式将该基板1与板保持体8一起设置于基板保持部25，利用设置于基板保持部25的移动机构进行掩模4与基板1的对准。在本实施例中，利用设置于掩模4的对准标记和设置于基板1的对准标记来进行掩模4与基板1的对准。
另外，也可以是，在基板1被搬入真空槽20内且通过基板保持部25被配置在规定的位置后，利用掩模保持部24使掩模4移动，来进行掩模4与基板1的对准。
在完成对准后，利用磁铁升降机构26使磁铁5接近基板1和磁性体部6。由此，形成为利用从磁铁5产生的磁力将掩模4向基板1吸引的整体。
然后，打开蒸发源2的挡板等开始成膜，在基板1上形成与掩模4的开口部对应的图案的膜。晶体振子等膜厚监视器23计测蒸发速率，并通过膜厚计22换算成膜厚。持续进行蒸镀，直至通过膜厚计22换算出的膜厚成为目标膜厚。
在膜厚计22达到目标膜厚后，闭合蒸发源2的挡板并结束蒸镀。然后，在利用磁铁升降机构26使磁铁5从基板1和磁性体部6离开后，利用搬送构件将基板1搬到真空槽20外，并搬入下一基板1，以相同的工序进行成膜。
每进行多张基板1的蒸镀后更换掩模4。可以根据成膜材料相对于掩模4的堆积情况等来适当地决定掩模4的更换频率。
将基板保持体8、基板1以及磁性体部6互相固定的工序优选在使基板1的被成膜面水平的情况下来进行，但是，此后的基板搬送工序或对准工序、成膜工序等优选在使基板1的被成膜面铅直的情况下来进行。并且，此处所说的水平和铅直允许±30°的范围的误差。
并且，本发明并不限于本实施例，各结构要素的具体结构都能够适当地设计。

Claims (14)

1.一种成膜系统，其在利用配置于基板的与具有开口的掩模相反的一侧的磁铁将所述掩模向基板侧吸引的状态下在所述基板上形成膜，
其特征在于，
在所述磁铁与所述基板之间设置有磁性体部，所述磁性体部使得与所述掩模的开口部对应的区域中的所述磁铁的磁力小于与所述掩模的非开口部对应的区域中的所述磁铁的磁力。
2.根据权利要求1所述的成膜系统，其特征在于，
所述成膜系统具有保持并搬送所述基板和所述磁性体部的基板保持体。
3.根据权利要求2所述的成膜系统，其特征在于，
所述基板保持体具有磁性体，并且兼作所述磁性体部。
4.根据权利要求3所述的成膜系统，其特征在于，
所述磁性体被设置成装卸自如，并且能够对应于所述磁铁的磁力和所述掩模的开口形状来变更配置。
5.一种磁性体部，其被设置于权利要求1～4中的任意一项所述的成膜系统中，
其特征在于，
所述磁性体部在与所述掩模的开口部对应的各个区域的整体中设置有磁性体，
并且在与所述掩模的非开口部对应的区域的至少一部分中没有设置磁性体。
6.根据权利要求5所述的磁性体部，其特征在于，
所述磁性体部构成为板状。
7.一种磁性体部，其被设置于权利要求1～4中的任意一项所述的成膜系统中，
其特征在于，
所述磁性体部由磁性体构成，
所述磁性体部在与所述掩模的开口部对应的区域中比在与所述掩模的非开口部对应的区域中厚。
8.根据权利要求7所述的磁性体部，其特征在于，
所述磁性体部构成为板状。
9.一种磁性体部，其被配置在成膜装置的磁铁与基板之间使用，其中，所述成膜装置具备：基板保持部，其保持所述基板；掩模保持部，其用于保持具有开口的掩模；以及所述磁铁，其设置于所述基板的与设置所述掩模的一侧相反的一侧，
其特征在于，
在与所述掩模的非开口部对应的区域中具有导磁率比与所述掩模的所述开口对应的区域中的导磁率低的区域。
10.根据权利要求9所述的磁性体部，其特征在于，
在与所述掩模的开口部对应的各个区域的整体中设置有磁性体，
在与所述掩模的非开口部对应的区域的至少一部分中没有设置磁性体。
11.根据权利要求9所述的磁性体部，其特征在于，
所述磁性体部由与所述掩模对应的大小的磁性体构成，所述磁性体部在与所述掩模的开口部对应的区域中比在与所述掩模的非开口部对应的区域中厚。
12.一种膜的制造方法，其中，使用具有开口的掩模在基板的被成膜面上形成膜，
其特征在于，
所述膜的制造方法具有：
在所述基板的与被成膜面相反的一侧从所述基板侧起依次配置磁性体部和磁铁的工序；
在所述基板的被成膜面侧配置所述掩模的工序；以及
隔着所述掩模在所述基板的被成膜面上形成膜的工序，
利用所述磁性体部使得所述磁铁的磁力在所述掩模的开口部中比在所述掩模的非开口部中弱。
13.根据权利要求12所述的膜的制造方法，其特征在于，
在所述基板的与被成膜面相反的一侧从所述基板侧起依次配置磁性体部和磁铁的工序包括如下的工序：将所述磁性体部和所述基板依次配置在基板保持体上，并使所述基板的被成膜面朝向与所述基板保持体相反的一侧进行固定，
所述膜的制造方法还具有对固定有所述磁性体部和所述基板的基板保持体进行搬送的工序。
14.根据权利要求13所述的膜的制造方法，其特征在于，
以使所述基板的被成膜面水平的方式进行使所述基板的被成膜面朝向与所述基板保持体相反的一侧进行固定的工序，
以使所述基板的被成膜面铅直的方式进行对固定有所述磁性体部和所述基板的基板保持体进行搬送的工序。
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