CN108603279A - 用于掩蔽基板的掩模布置和用于将掩模与基板对准的方法 - Google Patents

用于掩蔽基板的掩模布置和用于将掩模与基板对准的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种用于在处理腔室中的沉积期间掩蔽基板(10)的掩模布置(100)。掩模布置包括用于支撑基板(10)的第一板(110)和用于保持掩模(130)的第二板(120)。掩模(130)布置在基板(10)与第二板(120)之间。第一板(110)包括从第一表面(101)突出的第一销(111)和第二销(112)。掩模(130)包括用于接收第一销(111)的第一孔(131)和用于接收第二销(112)的第二孔(132)。第一孔(131)被配置成允许掩模在第二方向(142)上相对于第一板(110)移动，并且第二孔(132)被配置成允许掩模(130)在第一方向(141)上相对于第一板(110)移动。

Description

用于掩蔽基板的掩模布置和用于将掩模与基板对准的方法
技术领域
本公开内容涉及基板的处理，特别是薄平基板的处理。特别地，本文描述的实施方式涉及一种用于承载掩模和待处理的基板的掩模布置、一种用于将掩模与基板对准的方法、和一种用于处理被掩蔽(mask)的基板的设备。更特别地，本公开内容的实施方式涉及一种用于承载被掩蔽的薄或超薄基板的掩模布置、一种用于将掩模与薄或超薄基板对准的方法、和一种用于处理被掩蔽的薄或超薄基板的设备。
背景技术
用于在基板上进行层沉积的技术包括例如热蒸发、化学气相沉积(CVD)和诸如溅射沉积的物理气相沉积(PVD)。溅射沉积工艺可用于在基板上沉积材料层，诸如绝缘材料层。在溅射沉积工艺期间，具有待沉积在基板上的靶材料的靶被等离子体区域中产生的离子轰击以将靶材料的原子从靶的表面撞出。被撞出的原子可在基板上形成材料层。在反应溅射沉积工艺中，被撞出的原子可与等离子体区域中的气体(例如氮或氧)反应以在基板上形成靶材料的氧化物、氮化物或氮氧化物。
涂覆材料可用于若干应用和若干技术领域中。例如，涂覆材料可用于微电子领域，诸如用于产生半导体器件。另外，用于显示器的基板可以使用PVD工艺进行涂覆。其他应用包括绝缘面板、有机发光二极管(OLED)面板、具有薄膜晶体管(TFT)的基板、滤色片、薄膜电池等等。
朝更大且亦更薄的基板的趋势可能造成基板因施加到基板的应力(例如在沉积工艺期间)而弯曲(bulging)。在沉积工艺期间保持基板的支撑系统例如因将基板边缘朝基板中心推动的力而引起基板上的弯曲。弯曲又会因增大的断裂的可能性而导致问题。因此，需要减少弯曲并支撑更大且更薄的基板而不发生损坏或断裂。
发明内容
鉴于以上所述，提供根据独立权利要求的用于在处理腔室中的沉积期间掩蔽基板的掩模布置和用于将掩模与基板对准的方法。另外的优点、特征、方面和细节由从属权利要求、说明书和附图显而易见。
根据本公开内容的一个方面，提供用于在处理腔室中的沉积期间掩蔽基板的掩模布置。掩模布置包括具有用于支撑基板的第一表面的第一板和用于保持掩模的第二板。掩模具有至少一个开口并且布置在基板与第二板之间。第一板包括从第一表面突出的第一销和第二销。第一销被布置成界定基板在第一方向上的移动。第二销被布置成界定基板在不同于第一方向的第二方向上的移动。掩模包括用于接收第一销的第一孔和用于接收第二销的第二孔。第一孔被配置成允许掩模在第二方向上相对于第一板移动。第二孔被配置成允许掩模在第一方向上相对于第一板移动。
根据本公开内容的另一方面，提供用于在处理腔室中的沉积期间掩蔽基板的掩模布置。掩模布置包括具有用于支撑基板的第一表面的第一板和用于保持掩模的第二板。掩模具有至少一个开口并且布置在基板与第二板之间。第一板包括从第一表面突出的第一销和第二销，其中第一销被布置成界定基板在第一方向上的移动，并且其中第二销被布置成界定基板在不同于第一方向的第二方向上的移动。掩模包括用于接收第一销的第一孔和用于接收第二销的第二孔。第一孔被配置成允许掩模在第二方向上相对于第一板移动。第二孔被配置成允许掩模在第一方向上相对于第一板移动。第一板的第一表面的取向大致上平行于重力方向。第一方向大致上平行于重力方向。第二方向垂直于第一方向。另外，第一扁平(flat)弹簧元件和第二扁平弹簧元件提供在第二板与掩模之间。第一扁平弹簧元件和第二扁平弹簧元件以交叉的方式布置以用于将接触压力施加到掩模的中心部分。第一扁平弹簧元件和第二扁平弹簧元件接收在凹部内，所述凹部提供在第二板的孔洞的面向掩模的边缘处。
根据本公开内容的另一方面，提供用于在基板上沉积层的设备。设备包括：处理腔室，适于在其中进行层沉积；沉积源，用于沉积形成层的材料；和处理腔室内的掩模布置。设备的掩模布置包括：第一板，具有用于支撑基板的第一表面；和第二板，用于保持掩模，其中掩模具有至少一个开口并且布置在基板与第二板之间。掩模布置的第一板包括从第一表面突出的第一销和第二销，其中第一销被布置成界定基板在第一方向上的移动，并且其中第二销被布置成界定基板在不同于第一方向的第二方向上的移动。掩模包括用于接收第一销的第一孔和用于接收第二销的第二孔，其中第一孔被配置成允许掩模在第二方向上相对于第一板移动，并且其中第二孔被配置成允许掩模在第一方向上相对于第一板移动。
根据本公开内容的又另一方面，提供用于在基板上沉积层的设备，其中设备包括：处理腔室，适于在其中进行层沉积；沉积源，用于沉积形成层的材料；和处理腔室内的根据本文描述的实施方式中任一实施方式的掩模布置。
根据本公开内容的另一方面，提供将掩模与基板对准的方法。方法包括将基板布置在第一板的第一表面上，使得基板与从第一表面突出的第一销和第二销接触。第一销被布置成界定基板在第一方向上的移动，并且第二销被布置成界定基板在第二方向上的移动，其中第二方向不同于第一方向。另外，方法包括将掩模安装在基板的顶部上，使得第一销接收在掩模的第一孔内，并且第二销接收在掩模的第二孔内。第一孔被配置成允许掩模在第二方向上相对于第一板移动，并且第二孔被配置成允许掩模在第一方向上相对于第一板移动。另外，方法包括将基板和掩模保持在第一板与第二板之间。
本公开内容还涉及一种用于进行所公开的方法的设备，包括用于执行所述方法的设备部分。方法可借助于硬件部件、由适当的软件编程的计算机、这两者的任何组合或以任何其他方式执行。此外，本公开内容还涉及所描述的设备的操作方法。它包括用于进行所述设备的每一功能的方法。
附图说明
为了能详细地理解本公开内容的上述特征，可通过参考实施方式获得上文简要概述的本公开内容的更特定的描述。附图涉及本公开内容的实施方式，并且描述如下：
图1A示出根据本文描述的实施方式的掩模布置的示意正视图；
图1B示出图1A所示的掩模布置的示意截面图；
图2A示出根据本文描述的实施方式的掩模布置的示意正视图，所述掩模布置具有用于保持掩模的至少一个磁性元件；
图2B示出图2A所示的掩模布置的示意截面图；
图3A示出根据本文描述的另外实施方式的掩模布置的示意正视图，所述掩模布置具有被配置成将接触压力施加到掩模的中心部分的弹簧元件；
图3B示出图3A所示的掩模布置的示意截面图；
图4A示出根据本文描述的其他实施方式的掩模布置的示意正视图，所述掩模布置具有被配置成将接触压力施加到掩模的中心部分的弹簧元件；
图4B示出图4A所示的掩模布置的示意截面图；
图5示出根据本文描述的实施方式的用于在基板上沉积层的设备的示意俯视图；
图6示出方框图，所述方框图示出根据本文描述的实施方式的用于将掩模与基板对准的方法；和
图7示出方框图，所述方框图示出根据本文描述的另外实施方式的用于将掩模与基板对准的方法。
具体实施方式
现在将详细地参考本公开内容的各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例示出于附图中。在以下对附图的描述中，相同标号表示相同部件。在下文中，仅描述了相对于各别实施方式的差异。每个示例以解释本公开内容的方式提供，而不表示本公开内容的限制。另外，被示出或描述为一个实施方式的部分的特征可以在其他实施方式上使用或结合其他实施方式使用来产生又进一步的实施方式。本说明书旨在包括这样的修改和变化。
在本公开内容中，术语“掩模布置”可以被理解为包括用于掩蔽基板的掩模的布置。特别地，本文所描述的“掩模布置”可以被理解为被配置成保持压在待处理的基板表面上的掩模的布置。更特别地，本文所描述的“掩模布置”可以被理解为用于保持基板和掩模的载体，其中基板和掩模在第一板(例如底板)与第二板(例如前板)之间布置或装填成夹层状布置。
在本公开内容中，术语“基板”应特别地包括非柔性基板，例如玻璃板和金属板。然而，本公开内容不限于此，并且术语“基板”也可涵盖柔性基板，诸如幅材或箔。根据一些实施方式，基板可由适合于材料沉积的任何材料制成。例如，基板可由选自由以下项所组成的群组的材料制成：玻璃(例如钠钙玻璃(soda-lime glass)或硼硅玻璃(borosilicateglass))、金属、聚合物、陶瓷、化合物材料、碳纤维材料、云母或可通过沉积工艺被涂覆的任何其他材料或材料的组合。另外，应理解，基板可在之后切割成多个较小的片，例如，以供用于薄膜电池应用。
在下文中，所描述的实施方式尤其涉及容许保持薄基板(诸如但不限于PET基板(PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯)、玻璃和钇稳定氧化锆(YSZ))的掩模布置。例如，根据本文描述的实施方式的掩模布置可用于厚度在从0.02mm至0.2mm的范围内的薄片材或基板。特别地，根据本文描述的实施方式的掩模布置被配置成用于厚度为0.05mm或更小(例如0.02mm或0.04mm)的超薄基板(UTS)。基板载体布置可用于被设计为用于厚度在0.3mm至1.1mm的范围内的玻璃嵌板(pane)的玻璃嵌板机器中。待处理的薄基板可包括塑料或薄玻璃基板。PET塑料片材可在移动装置(诸如移动电话、平板电脑)中用于抗反射应用，例如作为薄显示器。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的本文描述的另一典型实施方式，待处理的基板的面积大小可在从100mm×130mm至300mm×500mm的范围中。例如，待处理的基板的面积大小可以是125mm×145mm或210mm×297mm。
在本公开内容中，术语“掩模”可以被理解为具有至少一个开口的薄板。典型地，本文所述的“掩模”可具有0.2mm或更小的厚度。特别地，本文所述的“掩模”可用于覆盖基板的不应处理(例如不被涂覆)的区域。例如，本文所述的“掩模”可由选自由以下项所组成的群组的至少一种材料制成：LiCO、Al2O2、YSZ、AlTiC、玻璃D263T、不锈钢、Ti、玻璃陶瓷(Macor)和例如含30％或80％Ni的殷钢(Invar)。
在本公开内容中，术语“销”可以被理解为被配置成保持或支撑本文所描述的基板的元件。所述的“销”可具有任何类型的横截面。例如，销的横截面可以是矩形、方形、环形、圆形或可具有任何其他合适的形状。典型地，本文所述的“销”可具有从2mm至10mm的直径。例如，销的直径可以是3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm或9mm。
图1A示出根据本文描述的实施方式的掩模布置的示意正视图。用于在处理腔室中的沉积期间掩蔽基板10的掩模布置100包括具有用于支撑基板10的第一表面101的第一板110和用于保持掩模130的第二板120，如图1A和图1B中示例性所示。掩模130具有至少一个开口并且布置在基板10与第二板120之间。另外，第一板110包括从第一表面101突出的第一销111和第二销112。第一销111被布置成界定基板在第一方向141上的移动，并且第二销112被布置成界定基板在不同于第一方向141的第二方向142上的移动。
示例性地参考图1A，根据本文描述的实施方式，掩模130包括用于接收第一销111的第一孔131和用于接收第二销112的第二孔132。第一孔131被配置成允许掩模在第二方向142上相对于第一板110移动，并且第二孔132被配置成允许掩模130在第一方向141上相对于第一板110移动。因此，有利地，可以提供掩模布置，其中掩模与第一板之间的任何热膨胀差异可被均衡，使得基板和掩模保持彼此适当地对准，特别是在温度可以变化的整个沉积工艺中。示例性地参考图1A和图1B，应理解，掩模相对于第一板的位置可如基板相对于第一板的位置那样用相同的销固定。因此，可确保基板和掩模彼此对准。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，第一板110可以是用于支撑基板10的底板。第二板120可以是可被布置成面向沉积方向115的前板，如图1B中示例性所示。特别地，应理解，第一板110和第二板120(例如底板和前板)被布置成防止基板10、特别是作为薄基板的基板10破裂。因此，本文所述的“掩模布置”的实施方式可以被认为是用于保持基板和掩模的载体，其中基板和掩模在第一板(例如底板)与第二板(例如前板)之间布置或装填成夹层状布置。
示例性地参考图1B，根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，第一板110(例如底板)可比第二板120(例如前板)厚。例如，第一板110可具有5mm至15mm(例如10mm)的厚度。第一板(即底板)可以是实心板，或可具有一个或多个开口，如图1B中示例性所示。具有一个或多个开口的底板对于例如从底板的背面(即底板不接触基板的一侧)更好地冷却或更好地加热基板可为有益的。例如，底板的背面可以通过辐射加热器来加热。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，第二板120(即，前板)可具有内孔洞(aperture)，内孔洞与可由掩模提供的最大基板涂覆窗相比要大得多，如图1B中示例性所示。应理解，第二板120被配置成通过将掩模和基板压靠在第一板110(即底板)上来保持或固定基板(特别是薄基板)和掩模。例如，在第一板与第二板之间的掩模和基板(例如在第一板与第二板之间的掩模和基板的夹层状布置)可经由固定元件(例如一组螺钉)和/或经由夹具(例如受弹簧压迫的夹具)(未示出)来固定在一起。特别地，固定元件可提供在第一板和/或第二板的外侧边沿(rim)处。
示例性地参考图1A和图1B，应理解，第一板110(即底板)可以是用于基板10的主载体板。或者，第一板110可以是两个或更多个子载体的布置的子载体板。例如，两个或更多个子载体板的布置的每个子载体板可保持一个基板。两个或更多个子载体板可附接到主载体板。因此，应理解，根据本文描述的实施方式的掩模布置可用作主载体和/或子载体。例如，本文描述的两个或更多个掩模布置可附接到主载体板。这种子载体概念可以简化基板更换和/或基板和掩模的预组装和/或对准。
根据一些实现方式，掩模布置可被配置成支撑具有DIN A5、A4或A3的大小的基板。根据一些实现方式，本文描述的实施方式可用于在例如用于锂电池制造或电致变色窗的大面积基板上进行溅射沉积。作为示例，一个或多个薄膜电池可形成在布置在根据本文描述的实施方式的掩模布置内的大面积基板上。根据一些实施方式，大面积基板可以是第4.5代(其对应于约0.67m2基板(0.73m×0.92m))、第5代(其对应于约1.4m2基板(1.1m×1.3m))、第7.5代(其对应于约4.29m2基板(1.95m×2.2m))、第8.5代(其对应于约5.7m2基板(2.2m×2.5m))或甚至是第10代(其对应于约8.7m2基板(2.85m×3.05m))。可类似地实现甚至更高的代(诸如第11代和第12代)和对应的基板面积。
应理解，本文描述的实施方式可用于例如薄膜电池、电致变色窗和显示器的制造，显示器例如液晶显示器(LCD)、PDP(等离子体显示面板)、有机发光二极管(OLED)显示器和类似显示器。
示例性地参考图1A和图1B，应理解，掩模130的主要目的是覆盖基板10的不应被涂覆的区域。根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，内掩模边缘被配置成是尖锐的，使得有益地，可实现涂覆区域与未涂覆区域之间的分界线上的鲜明边缘。特别地，掩模的内掩模边缘可具有小于0.5mm的厚度，特别地小于0.3mm，例如0.2mm或更小，或甚至是0.1mm或更小。因此，可实现在基板上的涂覆区域与未涂覆区域之间的分界线上的鲜明边缘。另外，应理解，替代地，整个掩模可具有小于0.5mm的厚度，特别地小于0.3mm，例如0.2mm或更小，或甚至是0.1mm或更小。
另外，示例性地参考图1A和图1B，应理解，本文描述的掩模布置的掩模130被配置及布置成防止基板10、特别是作为薄基板的基板10破裂并从第一板(例如底板)脱落。在第一板用作主载体板的情况下，掩模可具有一个大的矩形切口并且可以仅掩蔽基板边沿达例如1mm至5mm。对于易于破裂的较大的基板尺寸，掩模可具有内侧杆，例如交叉状内侧杆，内侧杆稳定薄的大基板，如图1A、图2A、图3A和图4A中示例性所示。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，掩模可由具有与所使用的基板材料类似的热膨胀的金属制成。例如，掩模可由钛或殷钢制成。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，掩模布置的第一板110的第一表面101的取向可大致上平行于重力方向。特别地，根据一些实施方式，第一方向141(第一销111界定基板在第一方向141上的移动)可大致上平行于重力方向。如图1A、图2A、图3A和图4A中示例性所示，根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，基板10的第一边缘10A可与第一销111接触。另外，基板10的第一边缘10A可与从第一表面101突出的第三销113接触。因此，基板10与第一板110的相对位置可关于第一方向141是固定的。
示例性地参考图1A、图2A、图3A和图4A，根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，基板10的第二边缘10B可与第二销112接触。因此，基板10与第一板110的相对位置可关于第二方向142是固定的。
因此，应理解，第一销111、第二销112和第三销113也可被称为对准销，以便使基板相对于第一板对准。另外，应理解，由于第一销111、第二销112和第三销113可接收在本文描述的第一孔131、第二孔132和第三孔133内，因此第一销111、第二销112和第三销113也用于使掩模相对于基板对准。根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，对准销(例如第一销111、第二销112和第三销113)可固定在底板(例如第一板110)中。例如，例如两个对准销(例如第一销111和第三销113)可提供在基板的底部(例如基板10的第一边缘10A)上，并且一个另外的对准销可提供在基板的一侧(例如基板10的第二边缘10B)上，如图1A、图2A、图3A和图4A中示例性所示。因此，基板10可放在两个底部对准销(即第一销111和第三销113)上并被推向单侧销(即第二销112)。因此，可获得相对于第一板和/或掩模的限定的基板位置。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，掩模130具有三个孔(例如用于接收第一销111的第一孔131、用于接收第二销112的第二孔132和用于接收第三销113的第三孔133)，如图1A中示例性所示。例如，第一孔131和第二孔132可以是狭槽孔。例如，被配置为狭槽孔的第一孔可以是水平狭槽孔，被配置为狭槽孔的第二孔132可以是竖直狭槽孔。第三孔133可被配置成适于第三销的外部尺寸。例如，在第三销被配置成是具有特定直径的圆形时，第三孔也被配置成是具有对应直径的圆形的。因此，基板和掩模相对于第一板的相对位置可以固定，同时掩模与第一板之间和/或基板与掩模之间的任何热膨胀差异可被均衡，使得基板和掩模保持彼此适当地对准，特别地是在温度可以变化的整个沉积工艺中。
图2A和图2B示出根据本文描述的实施方式的掩模布置100的示意图，掩模布置100具有用于保持掩模的至少一个磁性元件150。特别地，第一板110可包括用于保持掩模130的至少一个磁性元件150。例如，如图2A中示例性所示，中心磁性元件151可布置在第一板110的中心处。另外，可提供另外磁性元件，诸如第一磁性元件152和/或第二磁性元件153和/或第三磁性元件154和/或第四磁性元件155。
例如，中心磁性元件151、第一磁性元件152、第二磁性元件153、第三磁性元件154和第四磁性元件155可布置在第一板的交叉杆上或第一板的交叉杆内，如图2A中示例性所示。根据典型实施方式，第一磁性元件152、第二磁性元件153、第三磁性元件154和第四磁性元件155可与中心磁性元件151等距地间隔开，如图2A中示例性所示。因此，应理解，一个或多个磁性元件可有益地布置在第一板(例如底板)上或第一板内，使得一个或多个磁性元件可拉动掩模130抵靠于基板10。换句话说，可将磁体固定在基板后面的底板中，以便拉动磁性掩模(例如本文描述的掩模布置100的掩模130)抵靠于基板10。因此，有益地，可提供掩模布置，利用所述掩模布置可减少或甚至避免因掩模不牢固地搁置在基板上导致的阴影效应造成的基板上的模糊涂层。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，掩模布置可包括弹簧元件160，弹簧元件160被配置成将接触压力施加到掩模130的中心部分。弹簧元件160可提供在第二板120与掩模130之间，如图3A和图3B中示例性所示。例如，掩模布置可包括第一弹簧元件161和第二弹簧元件162，它们提供在第二板120与掩模130之间。如图3A中示例性所示，第一弹簧元件161和第二弹簧元件162可以以交叉的方式布置，使得弹簧交叉件被提供来用于将接触压力施加到掩模130的中心部分。特别地，第一弹簧元件161可以是第一扁平弹簧元件，并且第二弹簧元件162可以是第二扁平弹簧元件，第一弹簧元件161和第二弹簧元件162可提供在第二板120与掩模130之间。
例如，第一扁平弹簧元件和/或第二扁平弹簧元件可由具有从0.1mm至1mm(例如0.2mm)厚度的薄弹簧条材料(例如弹簧钢条)制成。第一扁平弹簧元件和/或第二扁平弹簧元件的宽度可为从5mm至10mm。因此，提供具有本文描述的厚度和/或宽度的第一扁平弹簧元件和/或第二扁平弹簧元件可为有益的，以便避免或甚至消除因掩模不牢固地搁置在基板上导致的阴影效应。
另外，第一弹簧元件161(例如第一扁平弹簧元件)和/或第二弹簧元件162(例如第二扁平弹簧元件)可被预张紧。因此，有益地，可增强由第一弹簧元件161和/或第二弹簧元件162提供到掩模的中心部分的接触压力。
示例性地参考图3B，应理解，通过将按压力施加到掩模130的中心部分，按压力也施加到与掩模接触的基板10。特别地，由第一弹簧元件161和/或第二弹簧元件162提供到掩模的中心部分的接触压力可传递到基板10的中心部分，如图3B中示例性所示。
因此，应理解，本文描述的掩模布置的其中提供弹簧元件以用于将接触压力施加到掩模的中心部分的实施方式达到将掩模牢固地压靠于基板，使得能够避免或甚至实质上消除因掩模不牢固地搁置在基板上导致的阴影效应造成的基板上的模糊涂层。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，掩模布置100的第二板120可包括孔洞125，孔洞125比掩模130的至少一个开口大。如图3B和图4B示例性所示，第二板120的孔洞125的面向沉积方向115的第一边缘121可以是倾斜的，这可有益地减少或甚至避免阴影效应，使得基板上的层均匀性不受影响。换句话说，通过将第二板的孔洞的第一边缘提供为具有斜面，可提高层沉积期间基板上的层均匀性。
另外，第二板120的孔洞125的面向掩模130的第二边缘可具有用于保持弹簧元件的凹部122，如图3B和图4B中示例性所示。特别地，示例性地参考图3B，第一弹簧元件161(例如第一扁平弹簧元件)和第二弹簧元件162(例如第二扁平弹簧元件)可接收在提供在第二板120的孔洞125的边缘处的凹部122内。特别地，第二板120的孔洞125的可以设有凹部122的边缘面向掩模130，如图3B中示例性所示。因此，应理解，凹部122可用作第一弹簧元件161和/或第二弹簧元件162可以搁置在其中的凹坑，使得有益地，可提供对第一弹簧元件161和/或第二弹簧元件162的简单固定。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，掩模布置100可设有线状(wire)弹簧元件170，线状弹簧元件170被配置成将接触压力施加到掩模130的中心部分，如图4A和图4B中示例性所示。特别地，掩模布置可包括第一线状弹簧元件171和第二线状弹簧元件172。例如，第一线状弹簧元件171和第二线状弹簧元件172可以以交叉的方式布置，以便提供弹簧交叉件。特别地，第一线状弹簧元件171和第二线状弹簧元件172可被布置成使得弹簧交叉件的交叉点提供在掩模130的中心部分处。例如，线状弹簧元件170(例如第一线状弹簧元件171和第二线状弹簧元件172)可由具有1mm至5mm、特别是2mm至4mm的直径的细线制成。因此，提供具有本文描述的直径的第一线状弹簧元件和/或第二线状弹簧元件可以是有益的，以便避免或甚至消除由掩模不牢固地搁置在基板上导致的阴影效应。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，第一线状弹簧元件171和/或第二线状弹簧元件172可由弹簧钢制成。另外，第一线状弹簧元件171和/或第二线状弹簧元件172可被预张紧。因此，有益地，可增强由第一线状弹簧元件171和/或第二线状弹簧元件172提供到掩模的中心部分的接触压力。应理解，通过将按压力施加到掩模130的中心部分，按压力也施加到与掩模接触的基板10，如图4B中示例性所示。特别地，由第一线状弹簧元件171和/或第二线状弹簧元件172提供到掩模的中心部分的接触压力可传递到基板的中心部分，如图4B中示例性所示。
通过示例性参考图4B，根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，第一线状弹簧元件171和/或第二线状弹簧元件172的端部部分可搁置在提供在第二板120(例如前板)中的凹坑中。特别地，凹坑可以是提供在第二板120的孔洞125的边缘处的凹部122。因此，可提供对第一线状弹簧元件171和/或第二线状弹簧元件172的简单固定。另外，如图4B中示例性所示，根据一些实施方式，第二线状弹簧元件172可被布置成使得第二线状弹簧元件172实质上完全地接触掩模。在这方面，应注意，表述“实质上完全地接触”应理解为使得在第二线状弹簧元件172的实质上整个的长度上，特别地在第二线状弹簧元件172的长度的至少80％上，更特别地在第二线状弹簧元件172的长度的至少90％上提供第二线状弹簧元件172与掩模130的接触。因此，第二线状弹簧元件172可以以扁平的方式布置，如图4B中示例性所示。第一线状弹簧元件171可提供在第二线状弹簧元件172的顶部上，使得第一线状弹簧元件171具有弯曲形状并且将第二线状弹簧元件172按压到掩模130上，如图4B中示例性所示。因此，可以以简单且有效的方式将掩模推动或按压在基板上。
图5示出根据本文描述的实施方式的用于在基板上沉积层的设备200的示意俯视图。根据本文描述的一些实施方式，设备200包括：处理腔室210，适于在其中进行层沉积；沉积源220，用于沉积形成层的材料；和处理腔室210内的掩模布置100。处理腔室210可以是真空腔室(也被称为“沉积腔室”或“真空处理腔室”)。沉积源220可包括一个或多个溅射沉积源，诸如真空腔室中的第一溅射沉积源230a和第二溅射沉积源230b。例如，第一溅射沉积源230a和第二溅射沉积源230b可以是具有待沉积在基板上的材料的靶的可旋转阴极。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的用于在基板上沉积层的设备200的实施方式，处理腔室210内采用的掩模布置可以是根据本文描述的任何实施方式的掩模布置。例如，用于在基板上沉积层的设备200中采用的掩模布置100可包括具有用于支撑基板10的第一表面101的第一板110和用于保持掩模130的第二板120。掩模布置100的掩模130具有至少一个开口并且布置在基板10与第二板120之间。掩模布置100的第一板110可包括从第一表面101突出的第一销111和第二销112。特别地，第一销111可被布置成界定基板在第一方向141上的移动，并且第二销112可被布置成界定基板在不同于第一方向141的第二方向142上的移动。如参考图1A、图2A、图3A和图4A示例性描述的，掩模布置的掩模130包括用于接收第一销111的第一孔131和用于接收第二销112的第二孔132。特别地，第一孔131被配置成允许掩模在第二方向142上相对于第一板110移动，并且第二孔132被配置成允许掩模130在第一方向141上相对于第一板110移动。
如图5所示，根据可与其他实施方式结合的一些实施方式，可提供与处理腔室210相邻的另外腔室，例如真空处理腔室。例如，处理腔室210可通过具有阀壳体204和阀单元206的阀与相邻腔室隔开。在掩模布置100被插入处理腔室210中之后(由图5中的箭头1示例性地指示)，可以关闭阀单元206。处理腔室210中的气氛可通过例如用连接到处理腔室的真空泵来产生技术真空和/或通过将工艺气体引入处理腔室中的沉积区域中来控制。虽然未在图5中明确地示出，但应理解，根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，可在沉积期间(例如在直列式(inline)沉积工艺中)采用本文所描述的两个或更多个掩模布置。例如，可采用包括本文所描述的掩模布置的两个或更多个载体来在沉积源(例如溅射沉积源)前面提供连续的基板传输或连续的基板流。换句话说，根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，用于在基板上沉积层的设备可被配置为提供连续的载体链，即彼此相接的两个或更多个载体(例如两个连续载体之间有或没有间隙)。
根据一些实施方式，工艺气体可包括惰性气体(诸如氩)和/或反应气体(诸如氧、氮、氢和氨(NH3)、臭氧(O3)、活化气体或类似气体)。在处理腔室210内，可提供辊，以便运输掩模布置100进出处理腔室210。例如，辊可被布置成支撑基板载体的底部，特别是本文描述的掩模布置的底部。在一些实施方式中，用于基板和基板载体(例如本文描述的掩模布置)的一个或多个加热器211可例如提供在掩模布置的后面，如图5中示例性所示。根据一些实施方式，一个或多个加热器211可设定为600℃或更高。例如，一个或多个加热器211可以是一个或多个电阻加热器。
根据本文描述的实施方式，掩模布置100可布置在处理腔室210内，使得掩模布置100的掩模130面向沉积源220，例如第一溅射沉积源230a和第二溅射沉积源230b。例如，溅射沉积工艺可以是RF频率(RF)溅射沉积工艺。作为示例，在待沉积在基板上的材料是介电材料时，可使用RF溅射沉积工艺。用于RF溅射工艺的频率可以是约13.56MHz或更高。根据一些实施方式，(溅射)沉积工艺可以是中频(MF)沉积工艺。用于MF沉积工艺的频率可以在约20kHz与约100kHz之间。
如图5中示例性地所示，根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，设备200可具有连接到一个或多个溅射沉积源的AC电源240。作为示例，第一溅射沉积源230a和第二溅射沉积源230b可连接到AC电源240，使得第一溅射沉积源230a和第二溅射沉积源230b可以以交替的方式偏置。一个或多个溅射沉积源可连接到同一AC电源。在其他实施方式中，每个溅射沉积源可具有自己的AC电源。
根据本文描述的实施方式，溅射沉积工艺可进行为磁控溅射。如本文所使用的，“磁控溅射”是指使用磁体组件(例如能够产生磁场的单元)执行的溅射。这种磁体组件可由永久磁体组成。此永久磁体可布置在可旋转靶内或耦接到平面靶，使得自由电子被捕获在可旋转靶表面下产生的磁场内。这种磁体组件还可布置成耦接到平面阴极。磁控溅射可通过双磁控管阴极实现，双磁控管阴极例如第一溅射沉积源230a和第二溅射沉积源230b，诸如但不限于TwinMagTM阴极组件。例如，TwinMagTM阴极可通过MF电源运行。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，设备200可被配置成在至少一个基板上沉积锂或锂合金。在一些实现方式中，设备200可被配置成沉积金属氧化物(诸如Al2O3或SiO2)和靶材料中的至少一者。靶材料可包括选自由以下项组成的群组的一个或多个元素：锂、钽、钼、铌、钛、锰、镍、钴、铟、镓、锌、锡、银、铜和上述项的任何组合。特别地，设备可被配置成在至少一个基板上沉积锂磷氮氧化物(LiPON)。LiPON是用作薄膜电池中的电解质材料的无定形玻璃状材料。可通过形成固体电解质的RF磁控溅射在薄膜电池的阴极材料上沉积LiPON层。
本文描述的掩模布置和利用掩模布置的设备可用于竖直基板处理。根据一些实现方式，本公开内容的掩模布置被配置成将至少一个基板保持在实质上竖直取向中。术语“竖直基板处理”被理解为区别于“水平基板处理”。例如，竖直基板处理涉及在基板处理期间载体和基板的实质上竖直的取向，其中与精确竖直取向的几度(例如高达10°或甚至高达15°)的偏差仍被视为竖直基板处理。竖直方向可实质上平行于重力。作为示例，用于在至少一个基板上溅射沉积的设备可被配置成在竖直取向的基板上溅射沉积。
应理解，根据可与所描述的其他实施方式结合的实施方式，掩模布置在沉积材料的溅射期间可以是静态的或动态的。根据本文描述的一些实施方式，可提供动态溅射沉积工艺以例如用于薄膜电池制造。
根据本公开内容的一些实施方式，溅射沉积源可以是可旋转溅射沉积源或可旋转阴极。溅射沉积源可围绕旋转轴旋转。作为示例，旋转轴可以是竖直的旋转轴。然而，本公开内容不限于可旋转溅射沉积源或可旋转阴极。根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，溅射沉积源可以是平面溅射沉积源或平面阴极。
图6示出方框图，所述方框图示出根据本文描述的实施方式的用于将掩模与基板对准的方法300。根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式，所述方法包括将基板10布置310在第一板110的第一表面101上，使得基板与从第一表面101突出的第一销111和第二销112接触。第一销111被布置成界定基板在第一方向141上的移动，并且第二销112被布置成界定基板在第二方向142上的移动，其中第二方向142不同于第一方向141。另外，所述方法包括将掩模130安装320在基板10的顶部上，使得第一销111接收在掩模的第一孔131内，并且第二销112接收在掩模130的第二孔132内。第一孔131被配置成允许掩模在第二方向142上相对于第一板110移动，并且第二孔132被配置成允许掩模130在第一方向141上相对于第一板110移动。另外，所述方法包括将基板10和掩模130保持330在第一板110与第二板120之间。
示例性地参考图7，根据可与本文描述的其他实施方式结合的用于将掩模与基板对准的方法300的一些实施方式，将基板10和掩模130保持330在第一板110与第二板120之间的步骤可包括在第一板110和第二板120上提供340夹紧力。特别地，将基板10和掩模130保持330在第一板110与第二板120之间的步骤可包括采用350弹簧元件160将接触压力施加到掩模130的中心部分。
鉴于以上所述，应理解，本文描述的实施方式达到有效地保持薄或超薄基板，所述基板可被掩蔽以供处理(例如层沉积或涂覆)。另外，本文描述的实施方式达到均衡掩模与支撑基板的底板之间的任何热膨胀差异，使得在处理温度可变化的整个基板处理中，基板和掩模保持彼此适当地对准。

Claims (15)

1.一种用于在处理腔室中的沉积期间掩蔽基板(10)的掩模布置(100)，所述掩模布置包括：
-第一板(110)，具有用于支撑所述基板(10)的第一表面(101)；和
-第二板(120)，用于保持掩模(130)，其中所述掩模(130)具有至少一个开口并且布置在所述基板(10)与所述第二板(120)之间；
其中所述第一板(110)包括从所述第一表面(101)突出的第一销(111)和第二销(112)，其中所述第一销(111)被布置成界定所述基板在第一方向(141)上的移动，其中所述第二销(112)被布置成界定所述基板在不同于所述第一方向(141)的第二方向(142)上的移动，
其中所述掩模(130)包括用于接收所述第一销(111)的第一孔(131)和用于接收所述第二销(112)的第二孔(132)，其中所述第一孔(131)被配置成允许所述掩模在所述第二方向(142)上相对于所述第一板(110)移动，并且其中所述第二孔(132)被配置成允许所述掩模(130)在所述第一方向(141)上相对于所述第一板(110)移动。
2.如权利要求1所述的掩模布置(100)，其中所述第一板(110)的所述第一表面(101)的取向大致上平行于重力方向。
3.如权利要求1或2所述的掩模布置(100)，其中所述第一方向(141)大致上平行于重力方向。
4.如权利要求1至3中任一项所述的掩模布置(100)，其中所述基板(10)的第一边缘(10A)与所述第一销(111)和从所述第一表面(101)突出的第三销(113)接触。
5.如权利要求1至4中任一项所述的掩模布置(100)，其中所述基板(10)的第二边缘(10B)与所述第二销(112)接触。
6.如权利要求1至5中任一项所述的掩模布置(100)，其中被配置成将接触压力施加到所述掩模(130)的中心部分的弹簧元件(160)提供在所述第二板(120)与所述掩模(130)之间。
7.如权利要求1至6中任一项所述的掩模布置(100)，其中第一弹簧元件(161)和第二弹簧元件(162)提供在所述第二板(120)与所述掩模(130)之间，并且其中所述第一弹簧元件(161)和所述第二弹簧元件(162)以交叉的方式布置以用于将接触压力施加到所述掩模(130)的中心部分。
8.如权利要求1至7中任一项所述的掩模布置(100)，其中所述第二板(120)包括孔洞(125)，所述孔洞比所述掩模(130)的所述至少一个开口大。
9.如权利要求8所述的掩模布置(100)，其中所述第二板(120)的所述孔洞(125)的面向沉积方向(115)的第一边缘(121)是倾斜的。
10.如权利要求8或9所述的掩模布置(100)，其中所述第二板(120)的所述孔洞(125)的面向所述掩模(130)的第二边缘具有用于保持弹簧元件(160)的凹部(122)。
11.如权利要求1至10中任一项所述的掩模布置(100)，其中所述第一板(110)包括用于保持所述掩模(130)的至少一个磁性元件(150)。
12.一种用于在处理腔室中的沉积期间掩蔽基板(10)的掩模布置(100)，所述掩模布置包括：
-第一板(110)，具有用于支撑所述基板(10)的第一表面(101)；和
-第二板(120)，用于保持掩模(130)，其中所述掩模(130)具有至少一个开口并且布置在所述基板(10)与所述第二板(120)之间；
其中所述第一板(110)包括从所述第一表面(101)突出的第一销(111)和第二销(112)，其中所述第一销(111)被布置成界定所述基板在第一方向(141)上的移动，其中所述第二销(112)被布置成界定所述基板在不同于所述第一方向(141)的第二方向(142)上的移动，
其中所述掩模(130)包括用于接收所述第一销(111)的第一孔(131)和用于接收所述第二销(112)的第二孔(132)，其中所述第一孔(131)被配置成允许所述掩模在所述第二方向(142)上相对于所述第一板(110)移动，并且其中所述第二孔(132)被配置成允许所述掩模(130)在所述第一方向(141)上相对于所述第一板(110)移动，
其中所述第一板(110)的所述第一表面(101)的取向大致上平行于重力方向，
其中所述第一方向(141)大致上平行于重力方向，其中所述第二方向(142)垂直于所述第一方向(141)，
其中第一扁平弹簧元件和第二扁平弹簧元件提供在所述第二板(120)与所述掩模(130)之间，并且其中所述第一扁平弹簧元件和所述第二扁平弹簧元件以交叉的方式布置以用于将接触压力施加到所述掩模(130)的中心部分，并且其中所述第一扁平弹簧元件和所述第二扁平弹簧元件接收在凹部(122)内，所述凹部(122)提供在所述第二板(120)的孔洞(125)的面向所述掩模(130)的边缘处。
13.一种用于在基板上沉积层的设备(200)，所述设备包括：
-处理腔室(210)，适于在所述处理腔室(210)中进行层沉积；
-沉积源(220)，用于沉积形成所述层的材料；和
-所述处理腔室(210)内的掩模布置(100)，其中所述掩模布置包括：
-第一板(110)，具有用于支撑所述基板(10)的第一表面(101)；和
-第二板(120)，用于保持掩模(130)，其中所述掩模(130)具有至少一个开口并且布置在所述基板(10)与所述第二板(120)之间；
其中所述第一板(110)包括从所述第一表面(101)突出的第一销(111)和第二销(112)，其中所述第一销(111)被布置成界定所述基板在第一方向(141)上的移动，其中所述第二销(112)被布置成界定所述基板在不同于所述第一方向(141)的第二方向(142)上的移动，
其中所述掩模(130)包括用于接收所述第一销(111)的第一孔(131)和用于接收所述第二销(112)的第二孔(132)，其中所述第一孔(131)被配置成允许所述掩模在所述第二方向(142)上相对于所述第一板(110)移动，其中所述第二孔(132)被配置成允许所述掩模(130)在所述第一方向(141)上相对于所述第一板(110)移动，并且
特别地，其中所述掩模布置是根据权利要求1至12中任一项所述的掩模布置。
14.一种用于将掩模与基板对准的方法(300)，所述方法包括：
-将所述基板(10)布置(310)在第一板(110)的第一表面(101)上，使得所述基板与从所述第一表面(101)突出的第一销(111)和第二销(112)接触，其中所述第一销(111)被布置成界定所述基板在第一方向(141)上的移动，其中所述第二销(112)被布置成界定所述基板在第二方向(142)上的移动，其中所述第二方向(142)不同于所述第一方向(141)；
-将所述掩模(130)安装(320)在所述基板(10)的顶部上，使得所述第一销(111)接收在所述掩模的第一孔(131)内，并且所述第二销(112)接收在所述掩模(130)的第二孔(132)内，其中所述第一孔(131)被配置成允许所述掩模在所述第二方向(142)上相对于所述第一板(110)移动，并且其中所述第二孔(132)被配置成允许所述掩模(130)在所述第一方向(141)上相对于所述第一板(110)移动；和
-将所述基板(10)和所述掩模(130)保持(330)在所述第一板(110)与第二板(120)之间。
15.如权利要求14所述的用于将掩模与基板对准的方法(300)，其中将所述基板(10)和所述掩模(130)保持(330)在所述第一板(110)与所述第二板(120)之间的步骤包括在所述第一板(110)和第二板(120)上提供(340)夹紧力，特别地其中将所述基板(10)和所述掩模(130)保持(330)在所述第一板(110)与所述第二板(120)之间的步骤包括采用(350)用于将接触压力施加到所述掩模(130)的中心部分的弹簧元件(160)。
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