CN1834282B

CN1834282B - 成膜装置、成膜方法

Info

Publication number: CN1834282B
Application number: CN2006100059142A
Authority: CN
Inventors: 四谷真一; 金丸真二
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2026-01-19
Also published as: US7976633B2; US20060160026A1; TW200704791A; JP2006199998A; KR100743945B1; CN1834282A; KR20060084804A

Abstract

提供一种能够可靠地得到多个膜图案的成膜装置及成膜方法。本发明的成膜装置，其特征在于，具有：掩模部件，其由硅构成并具有所定图案的第1开口部(31)；磁性部件(4)，其由磁性材料构成并具备第(2)开口部(41)，以在该第(2)开口部(31)的俯视内侧配设上述第1开口部的方式与上述掩模部件(3)对位而成；基板夹持用部件(1)，其在与上述磁性部件(4)之间从该磁性部件(4)侧依次夹持上述掩模部件(3)和被成膜基板(2)，同时通过在该磁性部件(4)之间所产生的磁力将上述掩模部件(3)和上述被成膜基板(2)密接。

Description

成膜装置、成膜方法

技术领域

本发明涉及一种能够对大型的被成膜基板适当地形成所定的膜图案的成膜装置及成膜方法。

背景技术

以往，为了形成电路配线，采用在基板上利用光刻技术和干或湿蚀刻技术来形成配线的技术。但是，光刻和蚀刻的设备非常昂贵，需要巨额的投资。另外，由于工序长，管理项目也多，因此从成品率的观点、或管理成本的观点，也成为成本增加的原因。并且，其基础之上，由于消耗大量的抗蚀剂、显像液、抗蚀剂剥离液、蚀刻液(蚀刻气)来制造，因此，这些废液(废气)所带来的向地球环境的影响也非常大。另外，在基板上形成孔或沟的情况下，抗蚀剂的涂敷非常难，有可能不会形成高精度的图案。作为上述的问题的解决方案，已知如在专利文献1中所公开的使用了掩模的成膜技术。

专利文献1：特开平10-41069号公报

虽然在专利文献1中公开了由强磁性材料来构成掩模并用磁铁来与基板密接的方法，但是由于强磁性材料不如像硅材料那样加工精度良好，因此不能构成用于形成如电路配线那样的复杂的膜图案的掩模。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作成的，因此其目的在于提供一种能够可靠地得到多个膜图案的成膜装置及成膜方法。

为了解决上述课题，本发明的成膜装置，其特征在于，具有：掩模部件，其由硅构成并具有所定图案的第1开口部；磁性部件，其由磁性材料构成并具有第2开口部，以在该第2开口部的俯视内侧配设上述第1开口部的方式与上述掩模部件对位而成；基板夹持用部件，其在与上述磁性部件之间从该磁性部件侧依次夹持上述掩模部件和被成膜基板，同时通过在该磁性部件之间所产生的磁力，将上述掩模部件和上述被成膜基板密接，上述基板夹持用部件由永久磁铁构成。

根据上述的成膜装置，将具有所定图案的第1开口部的掩模部件和被成膜基板，用磁性部件和基板夹持用部件来夹持，并磁力吸引而密接，因此，在被夹持了的掩模部件和被成膜基板中，能够防止乃至抑制由自身重力的弯曲所引起的两者的浮置(间隙)。另外，由于在由特别容易加工的硅构成的掩模上形成着图案化后的开口部，因此能够形成用金属材料是很难形成的复杂的开口部图案。

在本发明的成膜装置中，上述磁性部件能够俯视呈框形状。在这种情况下，在与上述基板夹持用部件之间，在上述掩模部件的外周部上能够夹持该掩模部件和上述被成膜基板。

另外，上述磁性部件能具有框状部、和被形成在该框状部之间的梁部而构成。在这种情况下，在磁性部件中能够有效地防止乃至抑制由自身重力所引起的弯曲的产生，另外，由于在与上述基板夹持用部件之间，能够在上述掩模部件的外周部以外的梁部分上夹持该掩模部件和上述被成膜基板，因此掩模部件和被成膜基板的密接性进一步得到提高。

另外，上述磁性部件能够具有网眼结构。根据具有上述的网眼结构的磁性部件，在该网眼部分中进一步提高掩模部件和被成膜基板的密接性，并且，由于是网眼状，因此能够可靠地通过成膜材料。

在本发明的成膜装置中，通过采用上述的永久磁铁，在与磁性部件之间能够可靠地密接掩模部件和被成膜基板。

并且，在上述磁性部件，能够在不同于和上述掩模部件相对的面的一侧形成有由硅构成的保护膜。在这种情况下，由于不会直接对磁性部件附着成膜材料，因此能够实现磁性部件的再利用，并提高该成膜装置的寿命。

另外，在本发明的成膜装置中，上述掩模部件能够具备上述第1开口部、和连接被夹持在上述第1开口部的区域与除了被夹持在上述第1开口部的区域以外的区域的掩模侧梁部。在这种情况下，能够通过掩模侧梁部连接被夹持在第1开口部的区域和除了被夹持在第1开口部的区域以外的区域而形成复杂的形状的开口图案。具体地讲，能够形成已闭合的开口图案，能够在被成膜基板上无需分割而形成连接的形状的薄膜图案。在本发明的成膜装置中，由于通过磁力提高掩模部件和被成膜基板的密接，因此，即使在采用了具有上述的复杂的形状的掩模的情况下，也能够可靠地形成所希望的膜图案。另外，上述掩模侧梁部与除了该掩模侧梁部以外的区域相比，能够形成为很薄的形状。在这种情况下，倾斜地入射的薄膜形成粒子也能够进一步附着在被成膜基板上。

此外，具备如上所述的掩模侧梁部的掩模部件，例如能够如下所述那样制作。即，作为掩模部件的制造工序(掩模的制造方法)，能够具有以下工序：第1工序，在形成第1开口部的硅基材中，对除了多个分割该开口形成区域的梁部形成区域以外的区域实施蚀刻处理；和第2工序，对整个开口形成区域从与上述第1工序相同的方向实施蚀刻处理。

在这种情况下，在第1开口部内，能够从基材的表面以所定的距离隔开，并且简便可靠地制造具有连接第1开口部的侧壁之间的梁部。另外，在进一步具有从与第1工序及第2工序不同的方向对基材实施蚀刻处理，在基材上贯通设有图案开口部的第3工序的方法中，能够适当地调整掩模部件的厚度或强度。另外，若使第1工序及第2工序中的蚀刻处理作成各向异性蚀刻，则能够可靠地形成包括梁部的开口部。

接着，为了解决上述课题，本发明的成膜方法使用了由硅构成件并具有所定图案的第1开口部的掩模部件；由磁性材料构成并具有第2开口部的磁性部件，其以在该第2开口部的俯视内侧配设上述第1开口部的方式与上述掩模部件对位而成；其特征在于，通过在上述磁性部件之间产生磁力的基板夹持用部件，从该磁性部件侧依次夹持上述掩模部件及被成膜基板，并通过所述掩模部件和所述磁性部件在上述被成膜基板上进行成膜。

根据上述的成膜方法，由于用磁性部件和基板夹持用部件来夹持具有所定图案的第1开口部的掩模部件和被成膜基板，并且磁力吸引而密接，因此，在被夹持后的掩模部件和被成膜基板上，能够防止乃至抑制由自身重力的弯曲引起的两者之间的浮置(间隙)的产生。

附图说明

图1是表示本发明的成膜装置的一实施方式的剖面模式图。

图2是分解表示图1的成膜装置的立体图。

图3是表示金属部件的一变形例的平面图。

图4是表示金属部件的一变形例的平面图。

图5是表示图案的不清晰的状态的说明图。

图6是详细地表示在使用了图4的金属部件时的网眼结构的说明图。

图中：1-片状磁铁(基板夹持用部件)，2-被成膜基板，3-硅掩模(掩模部件)，4-金属部件(磁性部件)，31-开口部(第1开口部)，41-开口部(第2开口部)，100-成膜装置。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的成膜装置和成膜方法的实施方式。此外，在各图中，由于将各层或各部件设成在附图上可识别的程度的大小，因此，对各层或各部件的每一个具有不同的比例尺。

图1是表示本发明的成膜装置的一实施方式的剖面模式图，图2是在图1中所示的成膜装置的分解立体图。

本实施方式的成膜装置100由掩模主体部10、和用于将被成膜基板2密接在掩模主体部10的片状磁铁(基板保持部件)1构成，并通过蒸镀法、溅射法、和CVD法等，在被成膜基板上形成薄膜的图案。

掩模主体部10由硅掩模(掩模部件)3、金属部件(磁性部件)4、和保护膜5构成，并构成为沿着所定的图案可通过成膜材料。

硅掩模3由厚度为400μm的镜面的硅基板构成，并具有多个开口部31。该多个开口部31具有与形成膜图案(平面图案)对应而仿照了该膜图案的排列及形状的开口图案。

另外，金属部件4由厚度为0.1mm～0.2mm的不锈钢(磁性材料)构成，并具有1个开口部41而构成为俯视框形状。金属部件4在开口部41的开口内侧，以位于形成在上述硅掩模3的多个开口部31的方式对硅掩模3对位。此外，优选金属部件4的厚度越薄越好，以便在成膜时成膜粒子容易卷入，但是在上述的厚度范围中，不会产生因成膜粒子被阻害而形成的膜的厚度变薄的危害。

保护膜或保护部件5由硅材料构成，并形成得覆盖金属部件4的表面。即，其与开口部41连通并具有与该开口部41同轴同形状的开口部51。

由此，由于防止成膜材料直接附着在磁性部件上，因此能够再利用磁性部件。

另一方面，薄片状磁铁1，在与掩模主体部10的金属部件4之间从该金属部件4侧依次夹持硅掩模3和被成膜基板2，同时在与该金属部件4之间产生磁力。并且，通过该磁力，吸引硅掩模3和被成膜基板2并密接保持这些。此外，被成膜基板2在本实施方式中使用由硅材料构成的，另外，薄片状磁铁1被构成为比被成膜基板2的面积稍小。

根据上述构成的成膜装置100，能够适当地密接保持被夹持在金属部件4和片状磁铁1之间的硅掩模3和被成膜基板2。并且，利用该成膜装置100，通过在金属部件4和片状磁铁1之间的磁力，在密接状态下夹持硅掩模3和被成膜基板2，并且，根据通过该硅掩模3在被成膜基板上进行成膜的本发明涉及的成膜方法，能够防止乃至抑制在该硅掩模3及被成膜基板2中产生弯曲，而且能够有效地防止乃至抑制可在产生了该弯曲的情况下容易产生的两者之间的浮置(间隙)的发生。

在此，在硅掩模3和被成膜基板2的密接力比较低的情况下，如图5所示，在这些硅掩模3和被成膜基板2之间产生浮置A。如存在该浮置A，则产生成膜粒子的卷入，因此成膜图案的宽度X1相对于硅掩模3的开口宽度X0比较宽，并产生图案的不清晰ΔX。但是，由于在本实施方式中能够有效地防止乃至抑制如上述的浮置A的产生，因此能够防止乃至抑制上述的图案的不清晰ΔX的产生，能够适当地成膜所希望的膜图案。

在此，在使用本实施方式的成膜装置100，通过DC溅射将铝的配线成膜成时，与使用了不具有如本实施方式的根据磁力的密接结构的成膜装置的情况相比，明显地不存在图案的不清晰，配线的最小空间可分离成17μm为止。

下面，对硅掩模3的构成及制造方法进行详述。

硅掩模3在硅基板上形成多个开口部31。作为开口部31的图案形状，例如形成为具有10μm的宽度的线状。通过该开口部31，通过在被成膜基板2上层叠铝等的导电性金属材料，能够形成大约10μm的宽度的电配线等的图案。此外，作为开口部31的形状，并不局限于线状，也可以是圆形、矩形等。

在此，在各开口部31内设有连接开口部31的侧壁之间的多个梁部32。梁部32被设在从与硅掩模3中的被成膜基板2的对向面隔开后的位置上。从对向的距离至少是5μm以上。由此，在开口部31的侧壁设有多个梁部32，因此能够稳定地构成闭合在硅掩模3的形状的开口部31。即，例如通过将如岛那样浮起的部位用梁部32支撑，能够设置环形开口部31。其结果，岛状的部分不会从硅掩模3脱落，并能够成为一体而构成掩模。

将梁部32设在从对向面隔开后的位置上，是因为在使用硅掩模3在被成膜基板2上形成金属配线等的情况下，不分割被形成的金属配线而连接形成。即，通过将梁部32从对向面隔开，金属配线用材料等卷入到梁部32的周围而附着在被成膜基板上。即使是在使用上述的复杂的构成的硅掩模3的情况下，在本实施方式中，通过上述，由于通过金属部件4和片状磁铁1之间的磁力，提高硅掩模3和被成膜基板2之间的密接性，因此也能高精度地形成该复杂的配线图案。

此外，上述的硅掩模能用下面的方法来制作。

首先，在由硅掩模3形成的基材(硅基板)的整个面上，应该对耐干式蚀刻掩模材料成膜氧化膜(SiO₂膜)。作为被成膜的膜的材料，由于对后述的各向异性蚀刻发挥掩模的作用的材料即可，因此，例如也可以是氮化硅、炭化硅、铝、铬等。另外，作为其成模方法，也可以是蒸镀法、溅射法、镀敷法、CVD等。并且，使用光刻技术，从形成在基材的表面的氧化膜除去与应该形成的开口部31对应的区域。即，除去氧化膜而使基材的对向面露出后的区域成为开口部31。

接着，在基材上涂敷抗蚀剂，使用光刻技术，从被涂敷在基材的对向面的抗蚀剂除去与含有梁部32的开口部31对应的区域。即，在上述工序中露出的开口部31的形成区域内，在形成梁部32的区域(梁形成区域)上配置抗蚀剂。由此，开口部31的形成区域(开口形成区域)以多个被分割(分断)的方式被露出。接着，对基材实施各向异性蚀刻处理。各向异性蚀刻处理是向特定的方向、在此对基材的对向面大致垂直的方向进行蚀刻的处理。并且，将硅均匀地除去到所定的深度为止。即，在形成开口部31的区域中，梁部32不存在的区域(从开口形成区域除了梁形成区域的区域)的硅被除去。

接着，将涂敷在基板上的抗蚀剂使用氧等离子体等来剥离。并且，对剥离了抗蚀剂的基材再次实施各向异性蚀刻处理。由此，通过上述工序的蚀刻处理除去了硅的区域进一步深、并均匀地除去硅。另外，在抗蚀剂被剥离后的区域内，在氧化膜不存在的区域内也相同地均匀地除去硅。由此，在基板上形成2阶段的凹凸。此外，在该工序中重新除去了硅的区域是形成梁部32的区域(梁形成区域)，从基材的对向面到所定的深度为止被除去。即，通过各向异性蚀刻处理而被除去了的深度成为从对向面到梁部32为止的距离。

接着，一旦剥离形成在基材上的氧化膜，再次对基材的整个面形成氧化膜。并且，使用光刻技术，形成在基材的里面的氧化膜中，除去除了基材的外周区域的区域。换句话说，露出基材的中央部。并且，对基材实施湿式蚀刻处理等，并将除了基材的外周区域之区域的硅均匀地除去到所定的深度为止。并不局限于湿式蚀刻，也可以是各向异性蚀刻处理(干式蚀刻处理)。并且，最后，通过剥离形成在基材上的氧化膜，在基板上形成开口部31，制作如图1及图2所示的硅掩模3。

另一方面，有关使用在本实施方式的成膜装置100的金属部件4，也可以设置如图3所示的梁部42。即，通过采用具有框状部43、和形成在该框状部43之间的梁部42而成的金属部件，能够确保该金属部件的强度，同时进一步提高夹持在与片状磁铁1之间的硅掩模3和被成膜基板2之间的密接性。此外，上述的梁部42适合例如在被成膜基板2中安装多个所定的图案(配线图案)的单元的情况。即，如果与形成在形成膜图案单元之间的非成膜部对应而形成上述梁部42，则也不容易产生该梁部42防碍成膜等的不良反映。

另外，金属部件4也可以采用例如具有如4所示的多个微小孔44的网眼结构。在这种情况下，也可以确保该金属部件的强度，同时，可以进一步提高夹持在片状磁石1之间的硅掩模3和被成膜基板2之间的密接性。

在此，对采用了如图4所示的网眼结构的情况下的、网眼部分的尺寸设计进行说明。在图6中表示通过使用了该掩模的溅射法进行成膜时的、目标对象8、金属部件4、硅掩模3、及被成膜基板2的位置关系。如果将网眼宽度设为P’，金属部件4和被成膜基板2之间的距离设为R’，则为了除去网眼的影子，从下面所示的几何学关系满足(P’/r’)＜(2T/k)即可。

(几何学关系)

p’＜(r’tanθ+r’tanδ)···(1)

p’＜(r’((T+x)/K+(T-x)/K))···(2)

p’＜(r’(2T/K))···(3)

(p’/r’)＜(2T/K)···(4)

从而，P’和r’的比小于目标对象的直径2T和溅射装置的目标对象一基板间距离K的比即可。在上述式(4)上能够代入使用在掩模溅射中的溅射装置的目标对象的直径和目标对象源之间的距离而决定筛孔的尺寸。

以上，对本发明的成膜装置及成膜方法，表示了一实施方式，但是本发明并不局限于上述的实施方式。另外，本发明的成膜装置及成膜方法能够适用于配线图案的形成时、有机EL装置或液晶装置等的光电装置像素图案的形成时。

Claims

1.一种成膜装置，其特征在于，具有：

掩模部件，其由硅构成并具有所定图案的第1开口部；

磁性部件，其由磁性材料构成并具有第2开口部，而且以在该第2开口部的俯视内侧配设上述第1开口部的方式与上述掩模部件对位而成；

基板夹持用部件，其在与上述磁性部件之间从该磁性部件侧依次夹持上述掩模部件和被成膜基板，同时在与该磁性部件之间产生磁力，并通过该磁力将上述掩模部件和上述被成膜基板密接，

上述基板夹持用部件由永久磁铁构成。

2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

上述磁性部件俯视呈框形状。

3.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

上述磁性部件具有框状部、和形成在该框状部之间的梁部。

4.根据权利要求1中所述的成膜装置，其特征在于，

上述磁性部件具有网眼结构。

5.根据权利要求1～4的任意一项中所述的成膜装置，其特征在于，

在上述磁性部件，在不同于和上述掩模部件对向的面的一侧形成由硅形成的保护膜或保护部件。

6.一种成膜方法，其使用由硅构成并具有所定图案的第1开口部的掩模部件；由磁性材料构成并具有第2开口部的磁性部件，该磁性部件以在该第2开口部的俯视内侧配设上述第1开口部的方式与上述掩模部件对位而成；其特征在于，

通过与上述磁性部件之间产生磁力的基板夹持用部件，从该磁性部件侧依次夹持上述掩模部件及被成膜基板，并通过上述掩模部件以及上述磁性部件在上述被成膜基板上进行成膜。