CN115799148B - 一种掩膜对准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掩膜对准装置及方法，掩膜对准装置包括：基底定位单元、掩膜安装单元以及掩膜定位结构。其中，基底定位单元被配置为容纳基底，掩膜安装单元被配置为安装掩膜板，掩膜定位结构被配置为定位掩膜板的位置。掩膜定位结构具有驱动件和定位件，掩膜定位结构具有驱动件驱动定位件插入于插板腔内以限定掩膜板的定位状态，以及定位件不受驱动件施力，定位件与插板腔间隔设置的分离状态；在定位件处于定位状态下，定位件抵接压紧在掩膜板的掩膜孔内、且具有驱动掩膜板朝向第一定位面方向运动的第一定位驱动力和/或驱动掩膜板朝向第二定位面方向运动的第二定位驱动力。此结构的掩膜对准装置实现对于掩膜板的定位，提高定位精度。

Description

一种掩膜对准装置及方法

技术领域

本发明涉及掩膜板对准技术领域，具体涉及一种掩膜对准装置及方法。

背景技术

掩膜板是制备各种电子器件的核心工具。一般而言，掩膜板是在金属基板的特定位置上通过激光切割或刻蚀等工艺制作出所需要的镂空图案，镀膜材料通过蒸镀或溅射等工艺通过镂空部分在基底上形成特定图案。相较于复杂且昂贵的光刻工艺，掩膜板蒸镀技术步骤少，成本低且设计灵活，是普遍采用的方法。

通常电子器件的制备需要多个步骤，以简单的异质结的制备为例，第一步通过第一个掩膜板往基底上沉积第一种材料；第二步通过第二个掩膜板往基底上沉积第二种材料；第三步通过掩膜板向基底上沉积电极。由于每一个步骤都需要更换不同的掩膜板，因此如何保证掩膜板能精确对准对于器件的制备至关重要，尤其是当器件尺寸特别小的时候，掩膜板的对准就起到决定性作用。

现在主要通过三种方式来支撑和对准掩膜板，第一种方式是将掩膜板与一个金属框架通过焊接或螺丝方式固定起来，再将金属框架连同掩膜板放置于基底上方，这种方式非常粗糙、对准精度非常低，基本只能满足单步骤工艺；第二种方式是先用金属框架固定住基底，金属框架上方有凹槽，将掩膜板放入凹槽内再固定住即可，这种方式可以方便地更换掩膜板，但由于机械加工的误差通常大于一百微米，更换掩膜板后无法保证其跟前面一个掩膜板正好处于同一位置，通常对准误差在 50 微米以上，因此这种方式不适合 50 微米以下器件的制备；第三种方式则是采用外部对准装置，通过复杂的位移平台和光学显微镜系统将掩膜板上特定图案对基底上的特定区域。

因此，现有采用前两种方式的掩膜装置，在更换不同掩膜板时，存在机械加工误差大的问题，无法满足50微米以下器件制备对掩膜板对准精度的要求。而对于第三种方式的掩膜装置来说，这种方式虽然能提高对准精度，但是这种装置往往价格较贵，而且体积较大，使用时需要将掩膜板连同整个对准装置放入蒸镀腔内，而大多数蒸镀腔无法兼容这种设备，而且外部对准装置也不能被加热，限制了它的使用范围；除此之外，这三种掩膜装置在实际使用过程中，也同时存在掩膜板与基底空间间隙大，因而存在阴影效应和扩散效应会比较明显的问题。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的由于支撑和对准掩膜板容易导致对准精度和适用范围无法兼得、同时现有掩膜装置的阴影效应和扩散效应比较明显的缺陷。

为此，本发明提供一种掩膜对准装置，包括：

基底定位单元，包括至少一个适于容纳基底的安装腔；

掩膜安装单元，固定安装在所述基底定位单元的一侧，包括相对设置的第一安装板和第二安装板以及固定设置在所述第一安装板和第二安装板之间的定位板，所述第二安装板靠近所述安装腔一侧设置，所述定位板设有定位槽孔，所述定位槽孔具有相邻设置的第一定位面和第二定位面，所述第一定位面适于限位所述掩膜板的第一端面，所述第二定位面适于限位所述掩膜板的第二端面，所述定位槽孔与所述第一安装板和所述第二安装板共同围合为适于容纳所述掩膜板的插板腔，插板腔与所述安装腔连通，其中，所述定位槽孔为开口槽，所述插板腔通过开口槽的开口与外界连通；

掩膜定位结构，安装在所述掩膜安装单元的远离所述基底定位单元的一侧，掩膜定位结构具有驱动件和定位件；掩膜定位结构具有所述驱动件驱动所述定位件插入于所述插板腔内以限定所述掩膜板相对位置的定位状态，以及所述定位件不受所述驱动件施力，所述定位件与所述插板腔为间隔设置的分离状态；

其中，在所述定位件处于所述定位状态下，所述定位件抵接压紧在所述掩膜板的掩膜孔内、且具有驱动所述掩膜板朝向第一定位面方向运动的第一定位驱动力和/或驱动所述掩膜板朝向第二定位面方向运动的第二定位驱动力。

可选地，上述的掩膜对准装置，所述第一定位面与所述第二定位面相互垂直。

可选地，上述的掩膜对准装置，所述定位件包括至少一个支臂本体以及固定部和抵接限位部，所述固定部设置在所述支臂本体的一端、且适于与所述第一安装板固定连接，所述抵接限位部成型在所述支臂本体上、且相对所述第一安装板活动设置；

在所述定位状态下，所述驱动件驱动所述抵接限位部朝向靠近所述插板腔方向运动；所述抵接限位部对所述掩膜板施加第一驱动力和第二驱动力，所述第一驱动力垂直于所述第一定位面，所述第二驱动力垂直于所述第二定位面。

可选地，上述的掩膜对准装置，所述抵接限位部为球体、半球体、圆锥体、斜锥体、斜圆柱体、椭圆体结构中的一个或多个的组合。

可选地，上述的掩膜对准装置，所述定位件还包括成形在所述支臂本体上的第一限高部；

所述第一安装板上还包括第二限高部；

在所述定位状态下，所述第一限高部卡接在所述第二限高部上，以阻止所述定位件继续朝向靠近所述插板腔方向运动；且在所述分离状态下，所述第一限高部和所述第二限高部间隔设置。

可选地，上述的掩膜对准装置，所述第一限高部为成形在支臂本体上的台阶结构，所述第二限位部为限位板面。

可选地，上述的掩膜对准装置，所述掩膜定位结构还包括第三安装板，所述第三安装板相对所述第一安装板设置在所述支臂本体的另一侧，所述第三安装板适于安装所述驱动件。

可选地，上述的掩膜对准装置，所述掩膜定位结构还包括第四安装板，所述第四安装板设置在所述支臂本体与所述第一安装板之间，所述第四安装板适于与所述固定部和所述第一安装板通过第一连接件固定连接；和/或所述掩膜定位结构还包括第五安装板，所述第五安装板设置在所述支臂本体与所述第三安装板之间，所述第五安装板适于与所述固定部和所述第三安装板通过第一连接件固定连接；

所述第一连接件还连接所述第一安装板、第二安装板以及定位板。

可选的，上述的掩膜对准装置，抵接限位部为半径为R_球的半球体，且掩膜对准装置设有第四安装板时，掩膜板、第四安装板与定位件至少满足如下关系：

其中：

X为掩膜板的掩膜孔的边沿与半球体的圆心在掩膜板所在平面的投影距离；

T₃₄为第四安装板的厚度；

S_限高为第一限高部凸出于固定部的高度。

可选地，上述的掩膜对准装置，所述驱动件为螺钉，所述第三安装板上设有螺纹孔；

在所述螺钉在所述螺纹孔内旋伸，且在所述螺钉靠近所述定位件的一端抵接所述抵接限位部后，继续旋伸以驱动所述定位件的抵接限位部伸入所述插板腔。

可选地，上述的掩膜对准装置，基底定位单元包括：

安装基板；

限位槽板，所述限位槽板安装在所述安装基板上，所述限位槽板具有限位孔，所述限位孔的孔壁适于限位所述基底；

其中，所述限位孔的槽壁与所述安装基板的靠近所述限位槽板的一侧侧壁共同围合为所述安装腔；所述限位槽板的厚度小于等于所述基底的厚度。

可选地，上述的掩膜对准装置，所述安装基板上设有若干第一安装孔；所述限位槽板上设有若干第二安装孔；第二安装板上设有若干第三安装孔；所述定位板上设有若干第四安装孔；所述第一安装板上设有若干第五安装孔；所述安装基板、限位槽板、第二安装板、所述定位板以及所述第一安装板通过第二连接件穿设在第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔、第四安装孔以及第五安装孔以固定安装；

和/或

所述第一安装板具有若干第六安装孔；所述第二安装板具有若干第七安装孔，所述定位板具有若干第八安装孔，所述第一安装板、所述第二安装板以及所述定位板通过第三连接件穿设在第六安装孔、第七安装孔和第八安装孔以固定安装。

一种掩膜对准方法，包括如下步骤：

组装：分别组装所述基底定位单元、掩膜安装单元以及掩膜定位结构，并将掩膜定位结构安装在所述掩膜安装单元上；

安装基底：将基底安装在安装腔内，并将掩膜安装单元和所述掩膜定位结构安装在基底定位单元上；

安装掩膜板：将掩膜板安装在插板腔内，且保证掩膜板的第一端面紧贴第一定位面、掩膜板的第二端面紧贴第二定位面上；

定位掩膜板：驱动件驱动定位件的抵接限位部和第一限高部朝向靠近插板腔方向运动，并驱动掩膜板朝向第一定位面方向运动和/或驱动掩膜板朝向第二定位面方向运动。

可选地，上述的掩膜对准方法，在定位了一次掩膜板后，若需要更换掩膜板，则在定位掩膜板步骤后设有：

更换掩膜板：驱动件驱动定位件朝向远离所述插板腔方向运动，直至定位件不受所述驱动件的施力而处于分离状态后，将掩膜板从插板腔内拆除并更换新的掩膜板，并重复所述定位掩膜板步骤。

可选地，上述的掩膜对准方法，采用上述的掩膜对准装置。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的掩膜对准装置，包括：基底定位单元、掩膜安装单元以及掩膜定位结构。其中，基底定位单元包括至少一个适于容纳基底的安装腔；掩膜安装单元固定安装在所述基底定位单元的一侧，包括相对设置的第一安装板和第二安装板以及固定设置在所述第一安装板和第二安装板之间的定位板，所述第二安装板靠近所述安装腔一侧设置，所述定位板设有定位槽孔，所述定位槽孔具有相邻设置的第一定位面和第二定位面，所述第一定位面适于限位所述掩膜板的第一端面，所述第二定位面适于限位所述掩膜板的第二端面，所述定位槽孔与所述第一安装板和所述第二安装板共同围合为适于容纳所述掩膜板的插板腔，插板腔与所述安装腔连通，其中，所述定位槽孔为开口槽，所述插板腔通过开口槽的开口于外界连通；掩膜定位结构安装在所述掩膜安装单元的远离所述基底定位单元的一侧，掩膜定位结构具有驱动件和定位件，掩膜定位结构具有所述驱动件驱动所述定位件插入于所述插板腔内以限定所述掩膜板的定位状态，以及所述定位件不受所述驱动件的施力，所述定位件与所述插板腔为间隔设置的分离状态；其中，在所述定位件处于所述定位状态下，所述定位件抵接压紧在所述掩膜板的掩膜孔内、且具有驱动所述掩膜板朝向第一定位面方向运动的第一定位驱动力和/或驱动所述掩膜板朝向第二定位面方向运动的第二定位驱动力。

此结构的掩膜对准装置，基底定位单元实现对于基底的定位和限位，掩膜安装单元实现对于掩膜板的安装，掩膜定位结构进一步实现对于掩膜板的定位，提高了掩膜板定位的精度，即使在更换掩膜板后，掩膜板仍然被完全固定在相同位置，从而完全消除由对准装置导致的对准误差(一般来讲，掩膜板的加工（如激光切割）并不能保证掩膜板的尺寸完全一致，这也是产生掩膜板对准误差的原因之一，但这种误差一般比较小，不在讨论范围，本发明只针对由对准装置产生的对准误差)，能够制备更加微小的器件，具体来说，一方面，第一定位面和第二定位面实现对于第一端面和第二端面的限位抵接，但由于安装误差仍存在对位不准的问题，而在定位状态下，定位件将驱动并挤压掩膜板进一步朝向靠近第一定位面和/或第二定位面方向驱动，以实现掩膜板的第一端面完全抵接第一定位面，第二端面完全抵接第二定位面，进而完全消除对准误差，而不同结构的掩膜板的安装均采用本申请提供的掩膜对准装置，执行相同的安装步骤和安装方式，即可实现对于掩膜板的精准定位和安装，进而保证对于掩膜板的定位的精准度；第一安装板和第二安装板共同围合成限位掩膜板的插板腔，插板腔与安装腔直接连通，基底与掩膜板之间的距离仅为第二安装板的厚度，这个厚度可以减小至几十微米，有效降低蒸镀过程中的阴影效应和扩散效应带来的不利影响。定位槽孔为开口槽，插板腔通过开口槽的开口与外界连通，掩膜板抽插式设计，使得掩膜板的插入和取出都更加简单快速。同时，本设备体积小，成本低，能够根据实际需求改变大小设计尺寸，从而兼容不同的蒸镀系统。

2. 本发明提供的掩膜对准装置，基底定位单元包括：安装基板和限位槽板，所述限位槽板安装在所述安装基板上，所述限位槽板具有限位孔，所述限位孔的孔壁适于限位所述基底；其中，所述限位孔的槽壁与所述安装基板的靠近所述限位槽板的一侧侧壁共同围合为所述安装腔；所述限位槽板的厚度小于等于所述基底的厚度。

此结构的掩膜对准装置，通过所述限位槽板的厚度小于等于所述基底的厚度，从而进一步保证，基底与掩膜板之间的实际距离仅为第二安装板的厚度，在实际使用时，第二安装板和安装基板相互压合实现对于基底的下限位和定位，相比现有金属凹槽设计相比，能够兼容不同厚度的基底。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置中基底定位单元的结构示意图；

图3为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置中掩膜安装单元和掩膜定位结构的结构示意图；

图4为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置的爆炸图；

图5为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置中定位件的结构示意图；

图6为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置中定位板的结构示意图；

图7为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置中限位槽板的结构示意图；

图8为本发明的实施例中所提供的掩膜板的结构示意图；

图9为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置中定位件、第四安装板以及第一安装板在与掩膜板安装时，处于分离状态下的配合结构示意图；

图10为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置中定位件、第四安装板以及第一安装板在与掩膜板安装时，处于定位状态下的配合结构示意图；

图11为本发明的实施例中所提供的掩膜对准装置中定位件、第四安装板以及第一安装板在与掩膜板安装时，处于分离状态和定位状态下的对应的几何关系示意图；

附图标记说明：

1-基底定位单元；11-安装基板；12-限位槽板；121-限位孔；122-第二安装孔；13-安装腔；

2-掩膜安装单元；21-第一安装板；211-第二限高部；212-第五安装孔；213-第六安装孔；22-第二安装板；221-第三安装孔；222-第七安装孔；

23-定位板；231-定位槽孔；232-第一定位面；233-第二定位面；234-第四安装孔；235-第八安装孔；

3-掩膜定位结构；31-驱动件；32-定位件；321-支臂本体；322-固定部；323-抵接限位部；324-第一限高部；

33-第三安装板；34-第四安装板；35-第五安装板；

41-第一连接件；42-第二连接件；43-第三连接件；

5-掩膜板；51-第一端面；52-第二端面；53-掩膜孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种掩膜对准装置，如图1和图2所示，包括：基底定位单元1、掩膜安装单元2以及掩膜定位结构3。其中，如图1所示，基底定位单元1、掩膜安装单元2以及掩膜定位结构3沿竖直方向依次层叠布置，基底定位单元1被配置为容纳基底，掩膜安装单元2被配置为安装掩膜板5，掩膜定位结构3被配置为定位掩膜板5的位置。本设备的各个部件均由耐高温的金属或陶瓷材料构成，设备整体能耐高温，能够满足对基底进行高温加热的工艺要求。

具体来说，基底定位单元1包括一个适于容纳基底的安装腔13；掩膜安装单元2固定安装在基底定位单元1的一侧，掩膜安装单元2具有适于容纳掩膜板5的插板腔，插板腔与安装腔13连通；掩膜定位结构3安装在掩膜安装单元的远离基底定位单元1的一侧，掩膜定位结构3具有驱动件31和定位件32，掩膜定位结构3具有驱动件31驱动定位件32插入于插板腔内以限定掩膜板5的定位状态，以及定位件32不受驱动件的施力，定位件32与插板腔间隔设置的分离状态。

当然，安装腔13的个数取决于实际需求，例如，可以设置两个、三个、四个或者更多安装腔13，只要能够实现对于基底的安装和限位作用即可，在本实施例中，设有一个方形的安装腔13，实现对于方形基底的安装。本实施例中插板腔的形状也为方形。

本实施例中，掩膜安装单元2包括相对设置的第一安装板21和第二安装板22以及固定设置在第一安装板21和第二安装板22之间的定位板23，第二安装板22靠近安装腔13一侧设置，定位板23设有定位槽孔231，定位槽孔231具有相邻设置的第一定位面232和第二定位面233，第一定位面232适于限位掩膜板5的第一端面51，第二定位面233适于限位掩膜板5的第二端面52，定位槽孔231与第一安装板21和第二安装板22共同围合为适于容纳掩膜板5的插板腔；其中，在定位件32处于定位状态下，定位件32抵接压紧在掩膜板5的掩膜孔53内、且具有驱动掩膜板5朝向第一定位面232方向运动的第一定位驱动力和/或驱动掩膜板5朝向第二定位面233方向运动的第二定位驱动力。

例如，本实施例中的掩膜对准装置，第一定位面与第二定位面相互垂直。本实施例中，掩膜孔53为一角为弧形的方形通孔。

本实施例中的掩膜对准装置，定位件32包括至少一个支臂本体321以及固定部322和抵接限位部323，固定部322设置在支臂本体321的一端、且适于与第一安装板21固定连接，抵接限位部323成型在支臂本体321上、且相对第一安装板21活动设置；在定位状态下，驱动件31驱动抵接限位部沿朝向靠近插板腔方向运动；抵接限位部323对掩膜板5施加第一驱动力和第二驱动力；第一驱动力垂直于第一定位面232，第二驱动力垂直于第二定位面233。

具体来说，定位件32设有两个支臂本体321，两个支臂本体321间隔设置，两个抵接限位部323分别对掩膜板5上的两个掩膜孔53进行侧向的抵接和压紧，从而保证第一驱动力和/或第二驱动力的可靠驱动，进一步保证定位的精准度，此时“侧向”的力实际会根据抵接限位部与掩膜孔弧形部分的抵接压紧的程度，分为只存在第一驱动力、只存在第二驱动力以及第一驱动力和第二驱动力同时存在的三种情况。

本实施例中的掩膜对准装置，抵接限位部323为半球体。当然在其他可选的实施方式中，抵接限位部323还可以为球体、圆锥体、斜锥体、斜圆柱体、椭圆体结构中的任意一种或多个的组合。

本实施例中的掩膜对准装置，定位件32还包括成形在支臂本体321上的第一限高部324；第一安装板21上还包括第二限高部211；在定位状态下，第一限高部324卡接在第二限高部211上，以阻止定位件32继续朝向靠近插板腔方向运动；且在分离状态下，第一限高部324和第二限高部211间隔设置。

具体来说，第一限高部324为成形在支臂本体321上的台阶结构，第二限高部211为与第一限高部324相适配的台阶结构。例如，第一限高部324为台阶凸起，第二限高部211为限位板面，台阶凸起可以抵接在限位板面上，进而对台阶凸起的位置进行限定。

在其他可选的实施方式中，第一限高部和第二限高部也可以为相对应设置的台阶结构。

本实施例中的掩膜对准装置，掩膜定位结构3还包括第三安装板33，第三安装板33相对第一安装板21设置在支臂本体321的另一侧，第三安装板33适于安装驱动件31。具体来说，本实施例中的掩膜对准装置，驱动件31为螺钉，第三安装板33上设有螺纹孔；在螺钉在螺纹孔内旋伸，且在螺钉的靠近定位件32的一端抵接抵接限位部323后，继续旋伸以驱动定位件32伸入插板腔。

本实施例中的掩膜对准装置，掩膜定位结构3还包括第四安装板34，第四安装板34设置在支臂本体321与第一安装板21之间，第四安装板34适于与固定部322和第一安装板21通过第一连接件41固定连接，第一连接件41还连接第一安装板21、第二安装板22以及定位板23。

本实施例中的掩膜对准装置，掩膜定位结构3还包括第五安装板35，第五安装板35设置在支臂本体321与第三安装板33之间，第五安装板35适于与固定部322和第三安装板33通过第一连接件41固定连接。

本实施例中，第一连接件41为螺钉和螺母的配合结构，对应第一安装板21、第二安装板22、第三安装板33、第四安装板34、第五安装板35、支臂本体321以及定位板23上可以为螺纹孔与螺钉的配合，也可以为通孔通过板件与板件压合实现多个组件部分的相互锁定。当然在其他可选的实施方式中，通过第一连接件连接的各个部件，也可以直接通过焊接、胶粘等方式来实现，只要能够实现各个部件固定连接即可。

本实施例中的掩膜对准装置，抵接限位部323为半径为R_球的半球体，且设有第四安装板34时，掩膜板5、第四安装板34与定位件32至少满足如下关系：

其中：

X为掩膜板5的掩膜孔53的边沿与半球体的圆心在掩膜板5所在的平面的投影距离；

T₃₄为第四安装板34的厚度；

S_限高为第一限高部324凸出于固定部322的高度。

具体推导过程如下：掩膜板5插入插板腔后，掩膜孔53的圆弧中心、第二限高部211侧的圆形通孔和抵接限位部323处的球心三者是对准的。第二限高部211侧的圆形通孔的孔径大于掩膜孔53的圆弧直径以及抵接限位部323处的半圆球结构的直径，以便抵接限位部323的半圆球结构能穿过第二限高部211侧的圆形通孔作用于掩膜孔53的圆弧侧的孔处。在分离状态下，如图9所示的竖直方向上，抵接限位部323处的半圆球结构端侧与掩膜板5上表面处于同一平面或略高于掩膜板5上表面，以便不会阻碍插入或抽出掩膜板5。

由于本实施例中，定位件32由具有一定弹性的金属制成，因而会受到驱动件31螺钉的作用，并受到顶弯，从分离状态切换为定位状态，抵接限位部323处的半球结构沿竖直方向向下运动的距离为：T34-S限高。

假设处于定位状态下，抵接限位部323处的半球结构刚好接触掩膜孔53的圆形边的边缘，几何关系如图11所示：

在实际应用时，抵接限位部323处的半球结构对掩膜孔53的圆形边的边缘施加多一点力，进一步确保掩膜板5被固定到同一位置，因此，得出掩膜板5、第四安装板34与定位件32几何关系为：

。

本实施例中的掩膜对准装置，基底定位单元1包括：安装基板11和限位槽板12，限位槽板12安装在安装基板11上，限位槽板12具有限位孔121，限位孔121的孔壁适于限位基底；其中，限位孔121的槽壁与安装基板11的靠近限位槽板12的一侧侧壁共同围合为安装腔13，限位槽板12的厚度小于等于基底的厚度。

本实施例中的掩膜对准装置，安装基板上设有第一安装孔；限位槽板12上设有若干第二安装孔122；第二安装板22上设有若干第三安装孔221；定位板23上设有若干第四安装孔234；第一安装板21上设有若干第五安装孔212；安装基板、限位槽板12、第二安装板22、定位板23以及第一安装板21通过第二连接件42穿设在第一安装孔、第二安装孔122、第三安装孔221、第四安装孔234以及第五安装孔212以固定安装。

本实施例中，第二连接件42为螺钉和螺母的配合结构，对应第一安装孔、第二安装孔122、第三安装孔221、第四安装孔234以及第五安装孔212与第二连接件42上可以为螺纹孔与螺钉配合，也可以为通孔通过板件与板件压合实现多个组件部分的相互锁定。当然在其他可选的实施方式中，通过第二连接件连接的各个部件，也可以直接通过焊接、胶粘等方式来实现，只要能够实现各个部件固定连接即可。

本实施例中的掩膜对准装置，第一安装板21具有第六安装孔213；第二安装板22具有第七安装孔222，定位板23具有第八安装孔235，第一安装板21、第二安装板22以及定位板23通过第三连接件43穿设在第六安装孔213、第七安装孔222和第八安装孔235以固定安装。本实施例中，第三连接件43为螺钉和螺母的配合结构，对应第六安装孔213、第七安装孔222和第八安装孔235与第三连接件43上可以为螺纹孔与螺钉配合，也可以为通孔通过板件与板件压合实现多个组件部分的相互锁定。当然在其他可选的实施方式中，通过第三连接件连接的各个部件，也可以直接通过焊接、胶粘等方式来实现，只要能够实现各个部件固定连接即可。

本实施例中提供的掩膜对准装置，基底定位单元1实现对于基底的定位和限位，掩膜安装单元2实现对于掩膜板5的安装，掩膜定位结构3进一步实现对于掩膜板5的定位，提高了掩膜板5定位的精度，即使在更换掩膜板5后，掩膜板5仍然被完全固定在相同位置，从而完全消除对准误差，能够制备更加微小的器件，具体来说，一方面，第一定位面232和第二定位面233实现对于第一端面51和第二端面52的限位抵接，但由于安装误差仍存在对位不准的问题，而在定位状态下，定位件32将驱动并挤压掩膜板5进一步朝向靠近第一定位面232和/或第二定位面233方向驱动，以实现掩膜板5的第一端面51完全抵接第一定位面232，第二端面52完全抵接第二定位面233，进而完全消除对准误差，而不同结构的掩膜板5的安装均采用本申请提供的掩膜对准装置，执行相同的安装步骤和安装方式，即可实现对于掩膜板5的精准定位和安装，进而保证对于掩膜板5的定位的精准度；第一安装板21和第二安装板22共同围合成限位掩膜板5的插板腔，插板腔与安装腔13直接连通，基底与掩膜板5之间的距离仅为第二安装板22的厚度，这个厚度可以减小至几十微米，有效降低蒸镀过程中的阴影效应和扩散效应带来的影响。定位槽孔231为开口槽，插板腔通过开口槽的开口于外界连通，掩膜板5抽插式设计，使得掩膜板5的插入和取出都更加简单快速。同时，本设备体积小，成本低能够根据实际需求改变大小设计尺寸，从而兼容不同的蒸镀系统。

实施例2

本实施例提供一种掩膜对准方法，包括如下步骤：

S1：组装：分别组装基底定位单元1、掩膜安装单元2以及掩膜定位结构3，并将掩膜定位结构3安装在掩膜安装单元2上；

S11：通过将第二连接件42穿设安装基板11的第一安装孔以及限位槽板12的第二安装孔122内实现基底定位单元1的锁合固定；

S12：通过将第三连接件43穿设在第一安装板21的第六安装孔213、定位板23的第八安装孔235以及第二安装板22的第七安装孔222实现掩膜安装单元2的相互锁定；

S13：通过第一连接件41穿设在第二安装板22、定位板23、第一安装板21、第四安装板34、固定部322、第五安装板35以及第三安装板33实现掩膜定位结构3安装在掩膜安装单元2上。

S2：安装基底：将基底安装在安装腔13内，并将掩膜安装单元2和掩膜定位结构3安装在基底定位单元1上；

其中，限位槽板12作为基底托一般与基底完全匹配，在将基底安装在安装腔13内，而后，再将S13组合成的一体结构一起通过第二连接件42穿设。

S3：安装掩膜板5：将掩膜板5从开口槽的开口处插入插板腔内，且并保证掩膜板5的第一端面51紧贴第一定位面232、掩膜板5的第二端面52紧贴第二定位面233上；

S4：定位掩膜板5：驱动件31驱动定位件32朝向靠近插板腔方向运动，并驱动掩膜板5朝向第一定位面232方向运动和/或驱动掩膜板5朝向第二定位面233方向运动。

作为驱动件31的螺钉向下旋进，定位件32受到驱动件31的驱动力沿竖直方向向下运动，而后，抵接限位部323和第一限高部324将向下运动，直至第一限高部324与第二限高部211相互抵接，即可转换为定位状态，此时，抵接限位部323的半圆球结构将挤压掩膜板5的掩膜孔53，进而驱动掩膜板5朝向第一定位面232和第二定位面233方向运动，同时，为了避免半圆球结构挤压过度造成掩膜板5变形，通常当第一限高部324的台阶碰到第二限高部211的台阶面时，驱动件31就无法继续旋紧，进而抵接限位部323的半圆球结构也就不会过度挤压掩膜板5。

在定位了一次掩膜板5后，若需要更换掩膜板5，则在定位掩膜板5步骤后设有：

S5：更换掩膜板5：驱动件31驱动定位件32朝向远离插板腔方向运动，直至定位件32不受驱动件31的施力而处于分离状态后，将掩膜板5从插板腔内拆除并更换新的掩膜板5，并重复定位掩膜板5步骤。

在制备器件过程中，如果需要更换掩膜板5，只需松开驱动件31，也即驱动作为驱动件31的螺钉向上旋紧，使抵接限位部323的半球结构向上复位，而后从插板腔内抽出掩膜板5，再插入其他掩膜板5，重复上述锁定步骤即可。由于不同掩膜板5会被严格锁定在插板腔内的同一位置，因此本设备自身不会产生不同掩膜板5的对准误差，对准误差仅由掩膜板5的加工（如激光切割）产生。

实施例3

本实施例提供一种掩膜对准方法，其与实施例2中提供的掩膜对准方法相比，存在的区别之处在于：采用实施例1中提供的掩膜对准装置。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种掩膜对准装置，其特征在于，包括：

基底定位单元(1)，包括至少一个适于容纳基底的安装腔(13)；

掩膜安装单元(2)，固定安装在所述基底定位单元(1)的一侧，包括相对设置的第一安装板(21)和第二安装板(22)以及固定设置在所述第一安装板(21)和第二安装板(22)之间的定位板(23)，所述第二安装板(22)靠近所述安装腔(13)一侧设置，所述定位板(23)设有定位槽孔(231)，所述定位槽孔(231)具有相邻设置的第一定位面(232)和第二定位面(233)，所述第一定位面(232)适于限位掩膜板(5)的第一端面(51)，所述第二定位面(233)适于限位所述掩膜板(5)的第二端面(52)，所述定位槽孔(231)与所述第一安装板(21)和所述第二安装板(22)共同围合为适于容纳所述掩膜板(5)的插板腔，插板腔与所述安装腔(13)连通，其中，所述定位槽孔(231)为开口槽，所述插板腔通过开口槽的开口与外界连通；

掩膜定位结构(3)，安装在所述掩膜安装单元(2)的远离所述基底定位单元(1)的一侧，掩膜定位结构(3)具有驱动件(31)和定位件(32)；掩膜定位结构(3)具有所述驱动件(31)驱动所述定位件(32)插入于所述插板腔内以限定所述掩膜板(5)相对位置的定位状态，以及所述定位件(32)不受所述驱动件(31)施力，所述定位件(32)与所述插板腔为间隔设置的分离状态；其中，所述定位件(32)包括至少一个支臂本体(321)以及固定部(322)和抵接限位部(323)，所述固定部(322)设置在所述支臂本体(321)的一端、且适于与所述第一安装板(21)固定连接，所述抵接限位部(323)成型在所述支臂本体(321)上、且相对所述第一安装板(21)活动设置；所述驱动件(31)为螺钉，所述掩膜定位结构(3)的第三安装板(33)上设有螺纹孔；在所述螺钉在所述螺纹孔内旋伸，且在所述螺钉靠近所述定位件(32)的一端抵接所述抵接限位部(323)后，继续旋伸以驱动所述定位件(32)的抵接限位部(323)伸入所述插板腔；

其中，在所述定位件(32)处于所述定位状态下，所述定位件(32)抵接压紧在所述掩膜板(5)的掩膜孔(53)内、且具有驱动所述掩膜板(5)朝向第一定位面(232)方向运动的第一定位驱动力和/或驱动所述掩膜板(5)朝向第二定位面(233)方向运动的第二定位驱动力。

2.根据权利要求1所述的掩膜对准装置，其特征在于，所述第一定位面与所述第二定位面相互垂直。

3.根据权利要求2所述的掩膜对准装置，其特征在于，

在所述定位状态下，所述驱动件(31)驱动所述抵接限位部(323)朝向靠近所述插板腔方向运动；所述抵接限位部(323)对所述掩膜板(5)施加第一驱动力和/或第二驱动力，所述第一驱动力垂直于所述第一定位面(232)，所述第二驱动力垂直于所述第二定位面(233)。

4.根据权利要求3所述的掩膜对准装置，其特征在于，

所述抵接限位部(323)为球体、半球体、圆锥体、斜锥体、斜圆柱体、椭圆体结构中的一个或多个的组合。

5.根据权利要求4所述的掩膜对准装置，其特征在于，

所述定位件(32)还包括成形在所述支臂本体(321)上的第一限高部(324)；

所述第一安装板(21)上还包括第二限高部(211)；

在所述定位状态下，所述第一限高部(324)卡接在所述第二限高部(211)上，以阻止所述定位件(32)继续朝向靠近所述插板腔方向运动；且在所述分离状态下，所述第一限高部(324)和所述第二限高部(211)间隔设置。

6.根据权利要求5所述的掩膜对准装置，其特征在于，所述第一限高部(324)为成形在支臂本体(321)上的台阶结构，所述第二限高部(211)为限位板面。

7.根据权利要求6所述的掩膜对准装置，其特征在于，

所述第三安装板(33)相对所述第一安装板(21)设置在所述支臂本体(321)的另一侧，所述第三安装板(33)适于安装所述驱动件(31)。

8.根据权利要求7所述的掩膜对准装置，其特征在于，所述掩膜定位结构(3)还包括第四安装板(34)，所述第四安装板(34)设置在所述支臂本体(321)与所述第一安装板(21)之间，所述第四安装板(34)适于与所述固定部(322)和所述第一安装板(21)通过第一连接件(41)固定连接；和/或所述掩膜定位结构(3)还包括第五安装板(35)，所述第五安装板(35)设置在所述支臂本体(321)与所述第三安装板(33)之间，所述第五安装板(35)适于与所述固定部(322)和所述第三安装板(33)通过第一连接件(41)固定连接；

所述第一连接件(41)还连接所述第一安装板(21)、第二安装板(22)以及定位板(23)。

9.根据权利要求8所述的掩膜对准装置，其特征在于，抵接限位部(323)为半径为R球的半球体，且掩膜对准装置设有第四安装板(34)时，掩膜板(5)、第四安装板(34)与定位件(32)至少满足如下关系：

其中：

X为掩膜板(5)的掩膜孔(53)的边沿与半球体的圆心在掩膜板(5)所在平面的投影距离；

T34为第四安装板(34)的厚度；

S限高为第一限高部(324)凸出于固定部(322)的高度。

10.根据权利要求7-9任一项所述的掩膜对准装置，其特征在于，基底定位单元(1)包括：

安装基板(11)；

限位槽板(12)，所述限位槽板(12)安装在所述安装基板(11)上，所述限位槽板(12)具有限位孔(121)，所述限位孔(121)的孔壁适于限位所述基底；

其中，所述限位孔(121)的槽壁与所述安装基板(11)的靠近所述限位槽板(12)的一侧侧壁共同围合为所述安装腔(13)；所述限位槽板(12)的厚度小于等于所述基底的厚度。

11.根据权利要求10所述的掩膜对准装置，其特征在于，

所述安装基板(11)上设有若干第一安装孔；所述限位槽板(12)上设有若干第二安装孔(122)；第二安装板(22)上设有若干第三安装孔(221)；所述定位板(23)上设有若干第四安装孔(234)；所述第一安装板(21)上设有若干第五安装孔(212)；所述安装基板(11)、限位槽板(12)、第二安装板(22)、所述定位板(23)以及所述第一安装板(21)通过第二连接件(42)穿设在第一安装孔、第二安装孔(122)、第三安装孔(221)、第四安装孔(234)以及第五安装孔(212)以固定安装；

和/或

所述第一安装板(21)具有若干第六安装孔(213)；所述第二安装板(22)具有若干第七安装孔(222)，所述定位板(23)具有若干第八安装孔(235)，所述第一安装板(21)、所述第二安装板(22)以及所述定位板(23)通过第三连接件(43)穿设在第六安装孔(213)、第七安装孔(222)和第八安装孔(235)以固定安装。

12.一种掩膜对准方法，其特征在于，采用权利要求1-11任一项所述的掩膜对准装置，所述掩膜对准方法包括如下步骤：

组装：分别组装基底定位单元(1)、掩膜安装单元(2)以及掩膜定位结构(3)，并将掩膜定位结构(3)安装在所述掩膜安装单元(2)上；

安装基底：将基底安装在安装腔(13)内，并将掩膜安装单元(2)和所述掩膜定位结构(3)安装在基底定位单元(1)上；

安装掩膜板(5)：将掩膜板(5)安装在插板腔内，且保证掩膜板(5)的第一端面(51)紧贴第一定位面(232)、掩膜板(5)的第二端面(52)紧贴第二定位面(233)上；

定位掩膜板(5)：驱动件(31)驱动定位件(32)的抵接限位部(323)和第一限高部(324)朝向靠近插板腔方向运动，并驱动掩膜板(5)朝向第一定位面(232)方向运动和/或驱动掩膜板(5)朝向第二定位面(233)方向运动。

13.根据权利要求12所述的掩膜对准方法，其特征在于，在定位了一次掩膜板(5)后，若需要更换掩膜板(5)，则在定位掩膜板(5)步骤后设有：

更换掩膜板(5)：驱动件(31)驱动定位件(32)朝向远离所述插板腔方向运动，直至定位件(32)不受所述驱动件(31)的施力而处于分离状态后，将掩膜板(5)从插板腔内拆除并更换新的掩膜板(5)，并重复所述定位掩膜板(5)步骤。

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