CN115558928A - 一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置及蚀刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置及蚀刻方法，包括卷出机构、运输机构、张力补偿机构、张力检测机构、蚀刻机构；所述卷出机构表面缠绕有蒸镀基材，所述运输机构位于放卷装置材料输出的一侧，包括若干个用于输送基材的运输辊轴，张力补偿机构位于运输机构一侧，作用于蒸镀基材表面来调节基材松边一侧的张力来改善平坦度，所述张力检测机构位于张力补偿机构一侧，蚀刻机构位于张力检测机构一侧用于对基材进行蚀刻。本发明通过张力检测机构与张力补偿机构的配合来调整由于幅宽方向边缘两侧的I‑UNIT差值而导致的基材一侧不均匀，保证蒸镀基材蚀刻时的平坦度。

Description

一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置及蚀刻方法

技术领域

本发明涉及半导体加工装置领域，具体涉及一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置及蚀刻方法。

背景技术

如图1所示，加工蒸镀基材时需要使用非常薄的Invar材料(因瓦合金)，其厚度一般小于等于0.05mm，并对其版型有较高的要求，一般要求I-UNIT≤20，有时甚至需要选用I-UNIT≤5，Invar材料因幅宽方向边缘两侧的I-UNIT差值而存在长度差异以至于在制造蒸镀基材时，这种差异，随蚀刻开口在Invar的位置(张力松弛的一侧或紧绷的一侧)不同，会成为导致蚀刻开口后发生开口尺寸均匀性差异的诱因，会使得最终蚀刻后的基材仍存在一侧的不均匀。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置及蚀刻方法，通过张力检测机构与张力补偿机构的配合来调整由于幅宽方向边缘两侧的I-UNIT差值而导致的基材一侧不均匀，保证蒸镀基材蚀刻时的平坦度，保证蒸镀基材蚀刻时的平坦度。

本发明采用以下技术方案：

一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置，包括卷出机构、运输机构、张力补偿机构、张力检测机构、蚀刻机构；所述卷出机构表面缠绕有蒸镀基材，所述运输机构位于放卷装置材料输出的一侧，包括若干个用于输送蒸镀基材的运输辊轴，张力补偿机构位于运输机构一侧，作用于蒸镀基材表面来调节蒸镀基材松边一侧的张力来改善平坦度，所述张力检测机构位于张力补偿机构一侧，用于测量蒸镀基材两侧的张力来判定蒸镀基材表面的平坦度状况，蚀刻机构位于张力检测机构一侧用于对蒸镀基材进行蚀刻。

作为优选，张力补偿机构包括调整辊和调节调整辊倾斜角度的调节组件；所述调整辊压于蒸镀基材表面来调节蒸镀基材一侧松边张力。

作为优选，所述调节组件包括位于调整辊两端、用于调节调整辊两端高度的调节座。

作为优选，所述蒸镀基材绕过张力检测机构水平向后延伸入蚀刻机构。

作为优选，所述蒸镀基材为因瓦合金制成的薄板，张力补偿机构为位于因瓦合金一侧的磁力机构，作用于蒸镀基材表面来调节蒸镀基材松边一侧的张力。

作为优选，所述调整辊为两端直径不同的柱状结构。

一种蒸镀基材的蚀刻方法，包括：

S100：将蒸镀基材绕于上述蚀刻装置上，通过张力检测机构时测量蒸镀基材幅宽方向的两侧的张力，并确定松边和紧边；

S200：调节张力补偿机构的位置使其作用于蒸镀基材松边；

S300：通过张力检测机构实时测量蒸镀基材上下两侧的张力，待上下两侧的张力相同时固定调整辊的位置；

S400：对蒸镀基材进行蚀刻。

作为优选，调节张力补偿机构的调整辊的倾斜角度并使得调整辊压于蒸镀基材松边来调节蒸镀基材一侧松边张力。

作为优选，张力补偿机构为磁力机构，调节磁力机构的角度通过磁力作用于蒸镀基材表面来调节蒸镀基材松边一侧的张力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供了一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置及蚀刻方法，通过张力检测机构与张力补偿机构的配合来调整由于幅宽方向边缘两侧的I-UNIT差值而导致的基材一侧不均匀，保证蒸镀基材蚀刻时的平坦度，保证蒸镀基材蚀刻时的平坦度。其中，本发明提供了两种方案，一种是通过调节张力补偿机构的调整辊的倾斜角度并使得调整辊压于蒸镀基材松边进行调整；另一种是调节磁力机构的角度通过磁力作用于蒸镀基材表面来调节蒸镀基材松边一侧的张力来实现对材料松边不平整的调节，最终实现蚀刻机构和基材之间的固定间隔。

附图说明

图1为现有技术的出卷过程示意图。

图2为本发明蚀刻装置的结构示意图。

图3为本发明加工效果示意图。

图4为本发明蚀刻区域结构示意图。

图5为本发明比较例1参数示意图。

图6为本发明比较例2参数示意图。

图7为本发明实施例1参数示意图。

图8为张力补偿机构下压示意图。

图中，卷出机构1、运输机构2、运输辊轴21、张力补偿机构3、调整辊31、张力检测机构4、蚀刻机构5。

具体实施方式

为了便于理解本发明技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。

实施例1

如图1所示，现有技术中，加工FMM时需要使用非常薄的Invar材料(因瓦合金)，在出卷的过程中，长度长的一侧会产生褶皱，这种褶皱会在蚀刻过程中导致蚀刻的不均匀，为了解决上述问题，本发明提供了一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置。

如图2-8所示，所述一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置，包括卷出机构1、运输机构2、张力补偿机构3、张力检测机构4、蚀刻机构5；所述卷出机构1为一卷筒状结构，表面缠绕有蒸镀基材，并往外输出材料，所述运输机构2位于放卷装置1材料输出的一侧，包括若干个运输辊轴21，用于输送蒸镀基材，其中，若干个运输辊轴21分别设置于基材的上下两侧，能够对基材进行张紧；张力补偿机构3位于运输机构2一侧，作用于基材表面来调节基材松边一侧的张力来改善平坦度，主要是提高松边一侧的张力使得松边的张力接近或者等于紧边一侧的张力，减小两侧的张力差异对蚀刻造成的影响；所述张力检测机构4位于张力补偿机构3一侧，用于测量基材左右两侧的张力来区分基材的松边与紧边来判定基材表面的平坦度状况，其中，张力较大的一侧(即张力紧绷的一侧)为紧边，张力较小的一侧(即张力松弛的一侧)为松边；蚀刻机构5位于张力检测机构4一侧，用于对蒸镀基材进行蚀刻。

其中，所述蒸镀基材为因瓦合金制成的薄板结构。

作为一种实施方式，所述张力补偿机构3包括调整辊31和调节调整辊31倾斜角度的调节组件；所述调整辊31压于基材表面用于调节基材一侧松边张力。由于基材松边一侧在运输过程中会产生褶皱，本发明通过调整辊31压于该褶皱表面，使得松边一侧的褶皱趋于平整。

为了更好地调整调整辊31的倾斜角度，所述调节组件包括位于调整辊31两端、用于调节调整辊31两端高度的调节座，其中，所述调整辊31为被动转动，由材料前进带动调整辊31转动。

作为一种实施方式，所述调整辊31为两端直径不同的柱状结构，直径较大的一端位于松边上方，直径较小的一端位于紧边上方。

如图2所示，作为一种实施方式，所述基材绕过张力检测机构4后水平向后延伸入蚀刻机构5。

所述蚀刻机构5包括蚀刻腔体和位于蚀刻腔体内的蚀刻组件，所述蚀刻组件为现有技术，本实施例中就不做过多描述。

本实施例中，以225mm幅宽、30um厚度、松边I-UNIT 17.4的Invar材料为例，使用20N的蚀刻张力进行试验；

如图5-7所示，使用张力补偿机构3时，蚀刻前后不平坦性得到改善，这是由于张力补偿机构3减少了原本存在平坦度差异的Invar材料上的平坦度差异，通过张力补偿机构3使得蚀刻喷嘴和Invar材料之间保持一定的间距，改善蚀刻开口尺寸均匀性，具有能够在蚀刻工艺中减少蚀刻量偏差的优点。

如图4所示，本实施例的样本长度为1000mm，再分别布置A～I共9个区域，每个区域内有若干微孔，每个区域都量测25个微孔的尺寸大小。

其中，有无使用Dancer roller(张力补偿机构)工艺方法对比：

1、幅宽225mm INVAR，卷对卷进行双面表面清洗→双面压膜(贴附固态光刻胶)→双面曝光→双面显影→第一表面蚀刻→去除光刻胶，取样1000mm长进行第一表面开口尺寸量测。(比较例1、2)

2、幅宽225mm INVAR，卷对卷进行双面表面清洗→双面压膜(贴附固态光刻胶)→双面曝光→双面显影→第一表面蚀刻(使用Dancer roller)→去除光刻胶，取样1000mm长进行第一表面开口尺寸量测。(实施例1)

测得的结果如图5-7所示，图中分别记载了比较例1、2和实施例1的A～I9个区域的微孔的尺寸大小。

本实施例中，以比较例1的INVAR材料实施加上Dancer roller工艺之后形成实施例1，同样进行开口尺寸的量测，经过计算后可以得到在松边开口尺寸3σ、中间开口尺寸3σ、紧边开口尺寸3σ分别为0.94um、0.81um、0.82um。

在实际使用中，3σ需求≤2um，优选≤1um，故通过Dancer roller之后可以达到优选标准。

下表为比较例1、2的平坦度和松边、中间、紧边开口的具体参数值，可以明显的看出，实施例1的各项参数明显优于比较例1、2的参数。

如图8所示，本实施例中，所述材料的平坦度可用I-UNIT测量，其中，

本实施例以1000mm的材料长度(l₀)为例，l₁为实际测量长度，计算得出I-UNIT的值为17.4％。通过张力检测机构4实时测量松紧边的张力大小，通过试验得出，紧边/松边由10.46N/9.54N(应用张力补偿机构3前)改变为10.03N/9.97N(应用张力补偿机构3后)，其中，在松紧边两边的拉伸张力固定的情况下，当松边张力变大，紧边张力变小，使松紧边两边的张力趋于一致，达到材料平整性，可以证明使用张力补偿机构3可以改善由于材料本身造成的松、紧边张力差异而导致的材料松边不平整。

所述调整辊31压于蒸镀基材上时，调整辊31一侧朝向松边倾斜，通过压力驱使基材变得倾斜，即松边一侧受压形成一个倒置的等腰三角形结构，所述调整辊31前后两侧的基材均会受到一个朝向调整辊31的拉力，使得所述调整辊31前后两侧的基材均会产生改善不平整的效果。

张力补偿机构3的下压值为底边上的高h，利用三角函数计算，即h^²＝(l₁/2)^²-(l₀/2)^²。

一种蒸镀基材的蚀刻方法，包括：

S100：将蒸镀基材绕于上述的蚀刻装置上，通过张力检测机构4时测量基材幅宽方向的两侧的张力，并确定松边和紧边；

S200：调节张力补偿机构3的位置使其作用于基材松边；具体的，所述S200中，调节张力补偿机构3的调整辊31的倾斜角度并使得调整辊31压于基材松边，使得松边一侧的褶皱趋于平整；

S300：通过张力检测机构4时时测量基材上下两侧的张力，待上下两侧的张力相同时固定调整辊31的位置；

S400：对基材进行蚀刻。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，所述蒸镀基材为因瓦合金，张力补偿机构3为位于因瓦合金一侧的磁力机构，作用于蒸镀基材表面来调节基材松边一侧的张力。所述磁力机构可以针对基材的不同位置进行不同磁力大小的调整，来实现调节蒸镀基材一侧松边张力。

一种蒸镀基材的蚀刻方法，包括：

S100：将蒸镀基材绕于上述的蚀刻装置上，通过张力检测机构4时测量基材上下两侧的张力，并确定松边和紧边；

S200：调节张力补偿机构3的位置使其作用于基材松边；具体的，所述S200中，调节张力补偿机构3的调整辊31的倾斜角度并使得调整辊31压于基材松边来调节基材一侧松边张力；

S300：通过张力检测机构4时时测量基材上下两侧的张力，待上下两侧的张力相同时固定调整辊31的位置；

S400：对蒸镀基材进行蚀刻。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置，其特征在于，包括卷出机构(1)、运输机构(2)、张力补偿机构(3)、张力检测机构(4)、蚀刻机构(5)；所述卷出机构(1)表面缠绕有蒸镀基材，所述运输机构(2)位于放卷装置(1)材料输出的一侧，包括若干个用于输送蒸镀基材的运输辊轴(21)，张力补偿机构(3)位于运输机构(2)一侧，作用于蒸镀基材表面来调节蒸镀基材松边一侧的张力来改善平坦度，所述张力检测机构(4)位于张力补偿机构(3)一侧，用于测量蒸镀基材两侧的张力来判定蒸镀基材表面的平坦度状况，蚀刻机构(5)位于张力检测机构(4)一侧用于对蒸镀基材进行蚀刻。

2.根据权利要求1所述的一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置，其特征在于，张力补偿机构(3)包括调整辊(31)和调节调整辊(31)倾斜角度的调节组件；所述调整辊(31)压于蒸镀基材表面来调节蒸镀基材一侧松边张力。

3.根据权利要求2所述的一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置，其特征在于，所述调节组件包括位于调整辊(31)两端、用于调节调整辊(31)两端高度的调节座。

4.根据权利要求1所述的一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置，其特征在于，所述蒸镀基材绕过张力检测机构(4)水平向后延伸入蚀刻机构(5)。

5.根据权利要求1所述的一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置，其特征在于，所述蒸镀基材为因瓦合金制成的薄板，张力补偿机构(3)为位于因瓦合金一侧的磁力机构，作用于蒸镀基材表面来调节蒸镀基材松边一侧的张力。

6.根据权利要求2所述的一种基于表面平坦度的蒸镀基材蚀刻装置，其特征在于，所述调整辊(31)为两端直径不同的柱状结构。

7.一种蒸镀基材的蚀刻方法，其特征在于，包括：

S100：将蒸镀基材绕于权利要求1所述的蚀刻装置上，通过张力检测机构(4)时测量蒸镀基材幅宽方向的两侧的张力，并确定松边和紧边；

S200：调节张力补偿机构(3)的位置使其作用于蒸镀基材松边；

S300：通过张力检测机构(4)时时测量蒸镀基材上下两侧的张力，待上下两侧的张力相同时固定调整辊(31)的位置；

S400：对蒸镀基材进行蚀刻。

8.根据权利要求7所述的一种蒸镀基材的蚀刻方法，其特征在于，所述S200中，调节张力补偿机构(3)的调整辊(31)的倾斜角度并使得调整辊(31)压于蒸镀基材松边来调节蒸镀基材一侧松边张力。

9.根据权利要求7所述的一种蒸镀基材的蚀刻方法，其特征在于，所述S200中，张力补偿机构(3)为磁力机构，调节磁力机构的角度通过磁力作用于蒸镀基材表面来调节蒸镀基材松边一侧的张力。

Images