CN107109619A - 用于沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置、用于在基板上的层沉积的沉积设备、和用于清洁掩蔽布置的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用于在沉积处理期间掩蔽基板(10)的掩蔽布置(100)。掩蔽布置(100)包含一个或多个表面区域(130)，所述一个或多个表面区域(130)被配置为在沉积处理期间暴露于材料沉积源，其中所述一个或多个表面区域(130)被至少部分地涂布有焊料(140)。

Description

用于沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置、用于在基板上的层 沉积的沉积设备、和用于清洁掩蔽布置的方法

技术领域

本公开内容的实施方式是涉及一种用于在沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置(masking arrangement)、一种用于在基板上的层沉积的沉积设备、和一种用于清洁掩蔽布置的方法。本公开内容的实施方式特别是涉及一种用于在溅射处理(sputter process)期间掩蔽基板的掩蔽布置、和一种用于在基板上的层溅射的沉积设备。

背景技术

已知多种用于在基板上沉积材料的方法。例如，基板可以通过物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)工艺、化学气相沉积(chemical vapordeposition,CVD)工艺、或等离子体增强化学气相沉积(plasma enhancedchemical vapor deposition,PECVD)工艺、热蒸发(thermal evaporation)工艺等等来涂布。工艺能够在放置待涂布的基板的处理设备或处理腔室中进行。沉积材料提供在所述设备中。多种材料可以用于在基板上的沉积，诸如多种金属，但也可以使用所述金属的氧化物、氮化物、或碳化物。此外，能够在处理腔室中进行其他处理步骤，像是蚀刻、构建(structuring)、退火、或类似处理步骤。被涂布的基板能够用在多种应用中和多个技术领域中。例如，一种应用是在电子领域中。

基板在其处理期间能够被支撑于载体上。载体能够形成框架或平板，所述框架或平板沿着基板的周边支撑基板的表面，或是在后者的情况下支撑所述表面。用于在处理过程中掩蔽基板的掩蔽布置，能够被附接至载体。一个或多个缝隙(apertures)能够提供在掩蔽布置的掩模中，使得涂布材料能够被沉积到由缝隙所暴露的基板部分上。

掩蔽布置，或掩蔽布置的部分，应该偶尔地被清洁，以移除在沉积处理期间沉积于其上的涂布材料。掩蔽布置，或掩蔽布置的部分，能够例如通过喷砂(sandblasting)来清洁。在喷砂期间，机械力或压力被施加到掩蔽布置。这会导致掩蔽布置、或掩蔽布置的部分弯曲或变形，使得掩蔽布置有时会无法使用。并且，当喷砂被用于掩蔽布置的清洁时，回收从掩蔽布置移除的涂布材料会是具有挑战性且昂贵的。另一种用于从掩蔽布置移除涂布材料的清洁方法是使用化学物质。当贵金属被用作为涂布材料时，化学清洁是具有挑战性或甚至不可能的。

基于上述情况，克服现有技术中的至少一些问题的新的用于在沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置、用于在基板上的层沉积的沉积设备、和用于清洁掩蔽布置的方法，是有利的。特别是，本公开内容致力于提供新的掩蔽布置、沉积设备、和用于清洁掩蔽布置的方法，所述新的掩蔽布置、沉积设备、和用于清洁掩蔽布置的方法减少或甚至避免至少掩模布置的部分(如掩模框架(mask frame))在清洁期间的变形。

发明内容

鉴于上述情况，提供一种用于在沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置、一种用于在基板上的层沉积的沉积设备、和一种用于清洁掩蔽布置的方法。本公开内容的进一步的方面、优势和特征通过权利要求、说明书、和附图而变得显而易见。

根据本公开内容的一个方面，提供一种用于在沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置。所述掩蔽布置包含一个或多个表面区域，所述一个或多个表面区域被配置为在沉积处理期间暴露于材料沉积源(material deposition source)，其中所述一个或多个表面区域被至少部分地涂布有焊料。

根据本公开内容的另一个方面，提供一种用于在基板上的层沉积的沉积设备。所述沉积设备包含：处理腔室；一个或多个材料沉积源，所述一个或多个材料沉积源提供在处理腔室中；以及用于掩蔽基板的掩蔽布置，所述掩蔽布置包含：一个或多个表面区域，所述一个或多个表面区域配置为在沉积处理期间暴露于材料沉积源，其中所述一个或多个表面区域被至少部分地涂布有焊料。

根据本公开内容的又一个方面，提供一种用于清洁掩蔽布置的方法。所述方法包含：加热掩蔽布置的一个或多个表面区域，其中所述一个或多个表面区域被至少部分地涂布有焊料，且其中所述一个或多个表面区域被至少部分地被在沉积处理期间沉积于所述一个或多个表面区域上的材料层所覆盖；以及移除所述材料层。

实施方式也针对用于实施所公开的方法的设备、和包含用于执行所述的方法方面的设备部分。这些方法方面可以由硬件部件、以适当软件编程的计算机、二者的组合、或以任何其他方式执行。而且，根据本公开内容的实施方式也针对用于操作所述设备的方法。本文包含用于实施设备功能的方法方面。

附图说明

以上简要总结的本发明的上述特征可被详细的理解的方式、对本发明更特定描述可以通过参考实施方式获得。附图是关于本公开内容的实施方式，并描述如下：

图1示出根据在此所述的实施方式的用于在沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置的示意图。

图2示出根据在此所述的实施方式的掩蔽布置的掩蔽框架的一部分的示意图。

图3示出根据在此所述的实施方式的掩蔽基板的掩蔽布置的截面图。

图4示出根据在此所述的实施方式的用于清洁掩蔽布置的方法的流程图。

图5A示出被焊料涂布并具有材料层于其上的掩蔽框架的截面图。

图5B示出图5A的掩蔽框架在根据在此所述的实施方式的清洁处理期间的截面图。

图6示出根据在此所述的实施方式的用于在基板上的层沉积的沉积设备的示意图。

具体实施方式

现在将参照本公开内容的各种实施方式进行详细说明，本公开内容的一个或多个示例示出于附图中。在以下对于附图的描述中，相同的参考数字指示相同的部件。一般来说，只会对于个别实施方式的不同之处进行描述。各个示例的提供只是用以解释本公开内容，而非用以限制本公开内容。此外，作为一个实施方式的一部分而被绘示或描述的特征，能够被用于或结合其他实施方式，以产生又另一个实施方式。所述内容意欲包含这样的修改和变动。

图1示出根据在此所述的实施方式的用于在沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置100的示意图。图2示出根据在此所述的实施方式的掩蔽布置100的掩蔽框架110的一部分的示意图。

用于在沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置100包含一个或多个表面区域130，表面区域130配置为在沉积处理期间暴露于材料沉积源，其中所述一个或多个表面区域130至少部分地涂布有焊料140。本公开内容的掩蔽布置100也能够被称为“屏障(shield)”或“涂布屏障(coating shield)”。

根据一些实施方式，掩蔽布置100包含掩模框架110和掩模120。掩模框架110能够被配置成用以沿着基板的周边支撑基板的表面。掩模120能够具有特定的图案，所述图案例如是由多个缝隙(apertures)(诸如开口或孔)所提供，使得涂布材料通过所述多个缝隙来沉积所述涂布材料的结构化的层或膜至基板上。

所述一个或多个表面区域130至少部分地涂布有焊料140，例如低温熔融(melt)的焊料，诸如InSn。在沉积处理期间，至少一部分的所述一个或多个表面区域130能够暴露于材料沉积源，且来自材料沉积源的涂布材料被沉积在所述一个或多个表面区域130上，以形成材料层。焊料140能够提供涂布材料有益的附着，并能够避免剥落。在清洁处理中，例如是在生产运行(production run)之后当要进行清洁周期时，被涂布的部分能够在炉子中或在加热台被加热至高于焊料140的熔融温度。材料层例如能够被一整块地剥除、或以刮铲(spattle)移除。这可以依照焊料140的类型和焊料140的厚度中至少一个而定。

本公开内容提供能够以简单并有效的方式清洁的掩蔽布置100。特别是由于在清洁处理期间没有施加会导致掩蔽布置100的变形或弯曲的机械压力或力，掩蔽布置100，或掩蔽布置100的部分，能够被重复使用。涂布材料能够被回收和重复使用。基于这点，本公开内容的掩蔽布置100能够有利于其中进行要审慎处理的清洁和具有成本效益的回收的涂布应用。

在此所使用的术语“基板”应特别囊括柔性基板，例如软质卷材(web)或箔。然而，本公开内容并不受限于此，且术语“基板”也可以囊括非柔性基板，例如晶片、透明结晶如蓝宝石或类似物的薄片、或玻璃板。

材料沉积源能够被配置成用以提供涂布材料(例如通过PVD、CVD、蒸发、溅射等等)，以在基板上进行沉积。涂布材料可以是贵金属，例如金。掩蔽布置100可以位于基板和材料沉积源之间。

根据一些能够和在此所述的其他实施方式结合的实施方式，基板和掩模布置100在沉积处理期间能够被布置在垂直方向。如本公开内容全文所使用的，术语“垂直方向”被理解成和“水平方向”有所区分。也就是说，“垂直方位”或“垂直方向”是关于例如掩模布置100和基板的基本上垂直的方向，其中从精准的垂直方向偏差几度，例如高达10°或甚至高达15°，仍然被视为“基本上垂直的方向”。然而，本公开内容并不受限于如以上所述的基板和掩模布置100的垂直方向。作为实例，材料沉积源能够被配置在基板上方，即，材料沉积源和基板能够被以水平布置定位。沉积处理，例如溅射，能够接着从上到下地进行。在这样的情况下，术语“垂直方向”能够例如是指涂布材料的移动的主要方向。

根据一些能够和在此所述的其他实施方式结合的实施方式，所述一个或多个表面区域130能够至少部分地涂布有焊料140的层(“焊料层”)。焊料层可以是薄的焊料层。作为实例，焊料层能够具有在0.01mm到1mm的范围内，特别是在0.01mm到0.1mm的范围内，且更特别是在0.02mm到0.05mm的范围内的厚度。

根据在此所述的实施方式的焊料140，可以具有相对于所述一个或多个表面区域的材料如铜或铜合金是有利的润湿性(wettability)。焊料140可以是有延展性的(malleable)。在一些实施方案中，焊料140可以被配置成用于补偿热膨胀差异，例如是所述一个或多个表面区域的掩模框架的热膨胀差异。焊料140能够具有低的蒸气压。

根据一些能够和在此所述的其他实施方式结合的实施方式，焊料140是软焊料。作为实例，软焊料可以是低温熔融的焊料。如本申请全文所使用的术语“软焊料”可以被用于将本公开内容的焊料140与硬焊料区分。

在一些实施方案中，焊料140包含金属合金，特别是易熔金属合金(fusible metalalloy)。根据一些实施方案，焊料包含InSn，特别是In₅₀Sn₅₀。In₅₀Sn₅₀可以在润湿性方面是有利的。

根据一些实施方式，焊料140具有在90℃到450℃的范围内的熔点，特别是在90℃到200℃的范围内，且更特别是在90℃到160℃的范围内。在一些实施方案中，焊料140的熔点的温度低于材料沉积源所提供的涂布材料的熔点的温度。由于在清洁处理期间，只有焊料140熔融，而涂布材料不熔融，这允许了涂布材料的材料层的移除，例如是一整块地被移除。

根据一些能够和在此所述的其他实施方式结合的实施方式，掩蔽布置100包含掩模框架110。掩模框架110能够由铜或铜合金制成，或者能够被铜或铜合金覆盖或涂布。在一些实施方案中，掩蔽布置100可以包含被配置成用于在沉积处理期间掩蔽基板的掩模120。作为实例，掩模120能够通过夹持(clamping)、熔接(welding)、和磁性附着中的至少一种被连接至掩模框架110。

在一些实施方案中，所述一个或多个表面区域130是由掩模框架110和掩模120中的至少一个所提供。作为实例，所述一个或多个表面区域130中的至少一个是由掩模框架110的至少一部分、和/或掩模120的至少一部分所提供。

在一些实施方式中，掩模框架110包含一个或多个掩模框架元件，其中所述一个或多个表面区域130中的至少一个表面区域是由所述一个或多个掩模框架元件中的至少一个所提供。所述一个或多个框架元件可以包含第一框架元件111、第二框架元件112、第三框架元件113和第四框架元件114。作为实例，第一框架元件111和第三框架元件113可以分别被称为顶部条和底部条。第一框架元件111和第三框架元件113也可以被称为水平框架元件。第二框架元件112和第四框架元件114可以被称为侧边条或垂直框架元件。在一些实施方式中，第一框架元件111和第三框架元件113被平行布置，和/或第二框架元件112和第四框架元件114被平行布置。

根据一些能够和在此所述的其他实施方式结合的实施方式，所述一个或多个框架元件可以定义缝隙开口(aperture opening)，所述缝隙开口被配置成用于容纳掩模120。所述一个或多个框架元件可以提供掩模支撑表面，所述掩模支撑表面被配置成用于支撑掩模120。在一些实施方案中，所述一个或多个框架元件可以是可连接以形成掩模框架110的分离的元件，或者可以是一体地形成。在一些实施方式中，掩模框架110能够具有基本上为矩形的形状。

所述一个或多个表面区域130可以是掩蔽布置100的表面的多个部分，例如掩模框架110的表面和掩模120的表面中至少一个的多个部分。作为实例，所述一个或多个表面区域130可以被提供在掩模框架110的前侧，特别是在第一框架元件111、第二框架元件112、第三框架元件113和第四框架元件114中至少一个的前侧。掩模框架110的前侧可以是在沉积处理期间面向材料沉积源的表面。

根据一些能够和在此所述的其他实施方式结合的实施方式，至少部分的掩模框架110，例如至少部分的屏蔽掩模框架110的前侧，可以被焊料140涂布，以形成或提供所述一个或多个表面区域130。作为实例，至少50％，特别是至少80％，且更特别是约100％的掩模框架110的前侧可以被焊料140涂布。在一些实施方案中，基本上整个掩模框架110的前侧被焊料140涂布，以形成或提供所述一个或多个表面区域130。

根据一些实施方式，所述一个或多个表面区域130是由掩模框架110所提供。作为实例，部分的掩蔽框架110涂布有焊料，且掩模120不具有任何被涂布的部分。掩模框架110能够接着被清洁和重复使用，其中掩模120可以例如是被新的掩模所取代。

图3示出根据在此所述的实施方式的掩蔽基板10的掩蔽布置100的截面图。

掩模120位于离基板10一段距离处，以掩蔽或屏蔽基板10。掩模120被示出为具有多个缝隙122。对于一些应用来说，基板10上由涂布材料所形成的结构，应具有尖锐的特征(sharp features)，例如尖锐的边缘。尖锐的特征能够例如提供来改善形成在基板10上的结构的电性性质。为了提供尖锐的特征，掩模120应被放置在接近基板10处，例如在少于5mm，特别是少于1mm，且更特别是少于或约为0.3mm的距离。当掩模框架110和/或掩模120由喷砂清洁，会发生掩模框架110和/或掩模120的变形。掩模120相对于基板10处在接近的位置在清洁之后不再是可能的，和/或掩模120和基板10之间的距离会改变并在基板的宽度和/或长度上是不均匀的。

通过本公开内容的掩蔽布置100，能够减少或甚至避免掩模框架110和/或掩模120在清洁处理期间的变形，且掩模120相对于基板10处在接近的位置是可能的。基板10上的结构能够被形成为带有尖锐的特征如尖锐的边缘，并且能够实现改善所形成的结构的电性性质。

图4示出根据在此所述的实施方式的用于清洁掩蔽布置的方法400的流程图。图5A示出被焊料140涂布并具有材料层150于其上的掩模框架110的截面图。图5B示出图5A的掩模框架110在根据在此所述的实施方式的清洁处理期间的截面图。

方法400包含：加热掩蔽布置的一个或多个表面区域(方块410)，其中所述一个或多个表面区域至少部分地涂布有焊料140，且其中所述一个或多个表面区域被至少部分地被在沉积处理期间沉积于所述一个或多个表面区域上的材料层150所覆盖；以及移除材料层150(方块420)。在一些实施方式中，材料层150的材料包含贵金属，特别是金。也就是说，由材料沉积源提供的涂布材料可以是贵金属，例如金。

在一些实施方案中，加热所述一个或多个表面区域包含将所述一个或多个表面区域加热(由图5B中的参考数字200所指示)至在90℃到450℃的范围内的一个温度，特别是在90℃到200℃的范围内的一个温度，且更特别是约160°。所述一个或多个表面区域可以例如被加热至高于焊料140的熔融温度。材料层150可以例如被一整块地剥除、或以刮铲移除(由图5B中的参考数字210所指示)。这可以依照焊料140的类型和焊料140的厚度中至少一个而定。

根据一些能够和在此所述的其他实施方式结合的实施方式，所述一个或多个表面区域的加热可以使用炉子或加热台来完成。作为实例，掩模框架110可以被放置在加热台上，以加热掩模框架110，以熔融焊料140。当焊料140已被熔融，可以移除材料层150。

根据一些实施方式，方法400包含在已移除材料层之后，以焊料涂布所述一个或多个表面区域(方块430)。这在当至少部分的焊料已伴随着材料层150被移除时可以是有利的。

根据在此所述的实施方式，用于清洁掩蔽布置的方法400，可以通过计算机程序、软件、计算机软件产品和相关控制器的手段来进行，相关控制器可以具有CPU、内存、用户接口和与用于处理大面积基板的设备的对应部件互通的输入和输出手段。

图6示出根据在此所述的实施方式的用于在基板10上的层沉积的沉积设备600的示意图。根据一些实施方式，沉积设备被配置成用于溅射沉积。

沉积设备包含：处理腔室612；提供在处理腔室中的一个或多个材料沉积源630；以及用于掩蔽基板10的掩蔽布置610，掩蔽布置610包含：一个或多个表面区域，所述一个或多个表面区域配置为在沉积处理期间暴露于材料沉积源630，其中所述一个或多个表面区域被至少部分地涂布有焊料。处理腔室612可以具有真空处理腔室。可以根据在此所述的实施方式配置掩模布置610。

处理腔室612适用于沉积处理，例如热蒸发处理、PVD处理、CVD处理、溅射处理等等。基板10被示出为放置在基板传送器件620上的固持布置(holding arrangement)或载体605、或者放置在固持布置或载体605中。材料沉积源630被提供在处理腔室612中，面对待涂布的基板10侧。材料沉积源630提供待沉积在基板10上的涂布材料。

材料沉积源630可以是其上带有涂布材料的靶材、或任何其他允许涂布材料被释放以沉积在基板10上的布置。在一些实施方式中，材料沉积源630可以是可旋转靶材。根据一些实施方式，材料沉积源630可以是可移动的，以定位和/或更换材料沉积源630。根据其他实施方式，材料沉积源630可以是平面靶材。虚线665示例性地示出涂布材料在处理腔室612操作期间的路径。

根据一些实施方式，沉积材料可以根据沉积处理和被涂布的基板之后的应用来做选择。作为实例，沉积材料可以是金属，特别是贵金属。例如，材料沉积源630的涂布材料可以是金。

本公开内容提供可以以简单并有效的方式清洁的掩蔽布置。特别是由于在清洁处理期间没有施加机械压力或力，掩蔽布置，或掩蔽布置的部分能够被重复使用。可以为昂贵(例如金)的涂布材料，可以被回收和重复使用。基于这点，掩蔽布置可以有利于其中进行要审慎处理的清洁和具有成本效益的回收的涂布应用。

虽然上述内容是针对本公开内容的实施方式，但是可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，设计出本公开内容其他和进一步的实施方式，且本公开内容的范围由以下的权利要求所确定。

Claims (15)

1.一种用于在沉积处理期间掩蔽基板的掩蔽布置，所述掩蔽布置包括：

一个或多个表面区域，所述一个或多个表面区域被配置为在所述沉积处理期间暴露于材料沉积源，其中所述一个或多个表面区域至少部分地涂布有焊料。

2.如权利要求1所述的掩蔽布置，其中所述焊料是软焊料。

3.如权利要求1或2所述的掩蔽布置，其中所述焊料包含金属合金，特别是易熔金属合金。

4.如权利要求1-3中任一项所述的掩蔽布置，其中所述焊料包含InSn，特别是In₅₀Sn₅₀。

5.如权利要求1-4中任一项所述的掩蔽布置，其中所述焊料具有在90℃到450℃的范围内，特别是90℃到200℃的范围内，且更特别是90℃到160℃的范围内的熔点。

6.如权利要求1-5中任一项所述的掩蔽布置，其中所述焊料的熔点的温度低于所述材料沉积源所提供的涂布材料的熔点的温度。

7.如权利要求1-6中任一项所述的掩蔽布置，包含掩模框架，所述掩模框架具有一个或多个掩模框架元件，其中所述一个或多个表面区域中的至少一个表面区域是由所述一个或多个掩模框架元件中的至少一个所提供。

8.如权利要求1-7中任一项所述的掩蔽布置，包含被配置成用于在沉积处理期间掩蔽所述基板的掩模。

9.如权利要求8所述的掩蔽布置，其中所述一个或多个表面区域中的至少一个由所述掩模的至少一部分所提供。

10.一种用于在基板上的层沉积的沉积设备，包括：

处理腔室；

一个或多个材料沉积源，所述一个或多个材料沉积源被提供在所述处理腔室中；以及

掩蔽布置，所述掩蔽布置用于掩蔽所述基板，所述掩蔽布置包含：

一个或多个表面区域，所述一个或多个表面区域被配置为在沉积处理期间暴露于所述材料沉积源，其中所述一个或多个表面区域被至少部分地涂布有焊料。

11.如权利要求10所述的沉积设备，其中所述沉积设备被配置成用于溅射沉积。

12.一种用于清洁掩蔽布置的方法，包括：

加热所述掩蔽布置的一个或多个表面区域，其中所述一个或多个表面区域被至少部分地涂布有焊料，且其中所述一个或多个表面区域至少部分地被在沉积处理期间沉积于所述一个或多个表面区域上的材料层所覆盖；以及

移除所述材料层。

13.如权利要求12所述的方法，其中加热所述一个或多个表面区域包含：

将所述一个或多个表面区域加热至在90℃到450℃的范围内，特别是在90℃到200℃的范围内，且更特别是到约160℃的温度。

14.如权利要求12或13所述的方法，包含：

在已移除所述材料层之后，以焊料涂布所述一个或多个表面区域。

15.如权利要求12-14任一项所述的方法，其中所述材料层的材料包含贵金属，特别是金。