TWI425102B - A pattern forming method in a coating process and a substrate carrying apparatus to which the method is applied - Google Patents

Description

鍍膜製程中之圖案形成方法及應用此方法之基板承載設備

本發明係關於一種鍍膜製程設備，特別是一種鍍膜製程中之圖案形成方法及應用此方法之基板承載設備。

鍍膜技術被廣泛的運用，其中鍍膜技術可包含三種不同技術，分別為蒸鍍(Evaporation)、分子束磊晶成長(Molecular Beam Epitaxy，MBE)以及濺鍍(Sputter)。其中濺鍍可以同時達成極佳的沉積效率、大尺寸的沉積厚度控制、精確的成分控制及較低的製造成本。所以濺鍍是現今為矽基半導體工業所唯一採用的方式。

以真空濺鍍技術為例，真空濺鍍技術是在高真空環境中散佈鈍氣，如氬氣，並在此高真空環境中設置具有高電位差的二金屬板，其中這些金屬板的其中之一作為一陰極(cathode)，另一金屬板作為一為陽極(anode)。陰極裝載的是一靶材(target)，陽極則裝載一基板。當氬正離子受電場加速而轟擊陰極的靶材表面，靶材表面原子受撞擊後則飛向陽極的基板，並在基板的表面沉積而形成薄膜。

一般而言，真空濺鍍製程中所使用的多為連續式的濺鍍設備。並且連續式濺鍍設備多採用直列式(Vertical In－Line)的設計。這樣的直列式的連續式濺鍍設備係由多個濺鍍反應腔體所組成。每一個濺鍍反應腔體均為一中空結構，中空結構的內部可容納一輸送設備。這些濺鍍反應腔體內均散佈鈍氣。並且每一濺鍍反應腔體內均兩金屬板備配置於此濺鍍反應腔體內，並且分別作為一陽極以及一陰極。這些反應腔體彼此連接，並且每一個濺鍍製程係在腔體中進行。

基於上述的直列式的連續式濺鍍設備，習知的真空濺鍍製程係由下述步驟所完成：先將基板放置一濺鍍承載治具(Carrier)，再將承載治具藉由一連續輸送裝置輸入濺鍍反應腔室內，接著在濺鍍反應腔室內對基板實施濺鍍加工，以在基板上形成一層濺鍍層。若習知技術欲使被濺鍍在基板上的濺鍍層具有一特殊圖形時，習知技術必須更進一步地對此濺鍍層實施光罩顯影蝕刻製程，將多餘的濺鍍區域由基板上移除，以使被蝕刻後的濺鍍層具有此特殊圖形。然而，這種在濺鍍層上形成特殊圖樣的習知技術存在著成本高以及加工時間長的問題。

鑒於以上的問題，本發明是關於一種鍍膜製程中之圖案形成方法及應用此方法之基板承載設備，藉以解決先前技術所存在成本高以及加工時間長的問題。

本發明所揭露一實施例之基板承載設備，係應用於一鍍膜製程，並且提供至少一基板組裝。其基板承載設備包含一承載架、至少一遮罩以及至少一壓合治具。其中，承載架具有至少一承載槽孔，並使基板裝配於承載槽孔內。遮罩係組配於承載架上且對應承載槽孔，此遮罩具有一平面圖形部及一磁性結構部。壓合治具以可移動之關係推抵基板與平面圖形部相互接觸，輔以磁性結構部吸附住壓合治具，以使基板被夾持在遮罩及壓合治具之間。

另外，根據本發明所揭露一實施例，遮罩之平面圖形部包含圖形輪廓，藉由圖形輪廓在基板上形成一具預定圖樣之鍍膜層。

根據本發明所揭露一實施例，壓合治具具有至少一金屬材料製成之壓合吸引部，而遮罩之磁性結構部又包含至少一磁性物以及至少一組配結構。磁性物係用以吸附壓合吸引部，並使磁性物經由組配結構而固定於承載槽孔內。藉由壓合吸引部與磁性結構部的磁性物吸引，可將基板牢牢被夾持於其中。

另外根據本發明所揭露一實施例，承載架更包括有複數個承載槽孔，各承載槽孔係間隔排列於承載架上。

根據本發明所揭露一實施例，壓合治具更包含至少一緩衝墊。緩衝墊固定於壓合治具外緣內側的四周，且該緩衝墊以可壓縮之關係接觸於該基板，以此緩衝墊之結構設計，使基板在被實施壓合時不致受損，並提供更好的壓合效果。

根據本發明所揭露一實施例，壓合治具更可以包含一被夾持結構。被夾持結構可以搭配夾持機構，藉由夾持機構組配被夾持結構，以利夾持機構移動壓合治具進行壓合動作。

本發明更揭露一鍍膜製程中之圖案形成方法。首先提供一基板承載設備，此基板承載設備具有至少一承載槽孔。接著，裝配一遮罩對應於承載槽孔，此遮罩具有一平面圖形部。然後，移動一基板置入承載槽孔內。之後，再提供一壓合治具，以可移動之關係推抵基板與平面圖形部相互接觸，以使基板被夾持在遮罩及壓合治具之間。最後，對基板承載設備執行一鍍膜製程，以在基板上形成一對應平面圖形部之鍍膜層，即可將基板鍍膜出圖形。

根據本發明所揭露一實施例，其中基板被夾持在遮罩及壓合治具之間的步驟更包括：提供至少一磁性結構部，係組設於承載槽孔內，且磁性結構部與平面圖形部相互連接。以此磁性結構部吸附住壓合治具，以令壓合治具推抵基板貼緊於平面圖形部。

根據本發明所揭露一實施例，其中磁性結構部組設於承載槽孔內之步驟更包括：提供至少一組配結構，係連接於磁性結構部，此磁性結構部經由組配結構而固定於承載槽孔內。

根據本發明所揭露一實施例，其中基板形成鍍膜層之步驟更包括：形成至少一圖形輪廓於平面圖形部上，依據圖形輪廓在基板上形成具預定圖樣之鍍膜層。

基於上述，由於遮罩是與基板一起進行鍍膜的，所以在對基板進行鍍膜時，這種具有圖形輪廓的遮罩能夠直接在基板上形成一具有預定圖樣的鍍膜層。如此一來，相較於習知技術必須經由一後續的光罩顯影蝕刻加工製程才能在基板上形成具有預定圖樣的鍍膜層的技術而言，這種在鍍膜時利用具有預定形狀的圖形輪廓的遮罩直接在基板上形成具有預定圖樣的鍍膜層的技術能夠降低製程時間與花費成本。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖示作最佳實施例詳細說明如下。

請參照「第1圖」所示，其係為根據本發明一實施例之鍍膜製程中的基板承載設備100的概要結構圖。基板承載設備100包含：一承載架110、一遮罩120以及一壓合治具130。以上三者關係為遮罩120組配於承載架110上，而壓合治具130則吸附在遮罩120上。另外請參照「第2圖」所示，基於上述的基板承載設備100，在後續的鍍膜製程中的一被加工物，即一基板140，會被配置於壓合治具130與遮罩120之間，以將一具有特定圖樣的鍍膜層形成於基板140。接著分別說明承載架110、遮罩120以及壓合治具130的細部結構。

繼續參照「第3圖」，其係為「第1圖」之遮罩120的分解示意圖。遮罩120包含一磁性結構部126以及一平面圖形部128，在本實施例中磁性結構部126的外型為一框型。舉例而言，本實施例的磁性結構部126包含多個磁性物127以及多個組配結構129。這些磁性物127與這些組配結構129固定在一起以形成框型的磁性結構部126。而組配結構129例如藉由多個螺絲而被固定於承載架110上。請共同參照「第1圖」與「第3圖」所示，磁性物127具有磁性，用來吸持壓合治具130。至於平面圖形部128則具有一基板承載面122(如「第2圖」所示)，基板承載面122用以承載基板140。基板承載面122上有至少一圖形輪廓124貫穿整個遮罩120，其中圖形輪廓124的形狀係對應於鍍膜製程中欲在基板140上形成之具有鍍膜圖樣鍍膜層的輪廓。

此外，平面圖形部128更能夠具有四條組配壓件125，此四條組配壓件125可使基板承載面122穩定的組配上磁性結構部126。舉例而言，本實施例可藉由螺絲穿過組配壓件125再穿過基板承載面122，再將組配壓件125與基板承載面122一起鎖在磁性結構部126的磁性物127上。如上述，基板承載面122藉由組配壓件125的壓持，可更牢固地固定在磁性結構部126上。

接著參照「第4圖」，其係為「第2圖」之壓合治具130的放大示意圖。壓合治具130具有一基板壓合面132以及四個壓合吸引部134以及四個緩衝墊136。基板壓合面132是用來將位於基板承載面122上的基板140壓向基板承載面122，使基板140能夠緊貼基板承載面122。而四個壓合吸引部134則位於基板壓合面132四邊，且為鐵磁性材質的材料。當壓合治具130以可移動之關係朝向遮罩120位移時，壓合治具130的壓合吸引部134會被遮罩120的磁性物127吸引，以使基板140被壓合治具130與遮罩120牢牢地夾持。壓合吸引部134與基板壓合面132的組配關係可以是一體成型。

另外，壓合治具130更能夠具有多個緩衝墊136，這些緩衝墊136固定於該壓合治具130外緣內側的四周。當壓合治具130的壓合吸引部134被遮罩120的磁性物127吸引，使其基板140被壓合治具130與遮罩120牢牢地夾持時，這些緩衝墊136係介於壓合治具130的基板承載面122與該基板140之間。緩衝墊136的材質可以是橡膠。當壓合治具130受一外力而對承載於遮罩120的基板壓合面132上之基板140實施壓合動作時，緩衝墊136便可用來保護基板140，以避免基板140受到擠壓而破損。換句話說，藉由緩衝墊136的可壓縮性，本實施例更可確保基板140緊貼合於遮罩120上，以利後續加工的品質。

此外，壓合治具130更可以具有一被夾持結構138。請參考「第4圖」所示，壓合治具130更能夠含有多個被夾持結構138。這些被夾持結構138可以搭配夾持機構150，使夾持機構150可以夾持壓合治具130，以方便自動化實施。

請參照「第5圖」，其係為「第1圖」之承載架110的示意圖。承載架110包含一平板元件112，且平板元件112具有多個承載槽孔114。在本實施例中，每一個承載槽孔114的形狀皆為一矩形。且這些承載槽孔114係呈陣列關係排列於平板元件112上，且此每一承載槽孔114均大於或等於基板140的面積。這些承載槽孔114各會搭配組裝上一組遮罩120與壓合治具130。需注意的是，在本實施例中係以具有六個矩形的承載槽孔114之平板元件112作為舉例說明，然而本實施例的承載槽孔114的數量以及形狀並非用以限定本發明，熟悉此項技藝者應可以依據實際的需求而調整平板元件112之承載槽孔114的數量與形狀。

以下將對利用上述之基板承載設備100來進行基板140的鍍膜的方法進行說明。接著參照「第6A圖」至「第6D圖」與「第7圖」。其中，「第6A圖」係為承載架110、遮罩120、基板140以及壓合治具130組合前的剖面側視圖。首先，提供一基板承載設備100，具有至少一承載槽孔114(步驟S301)。

接著，如「第6B圖」所示，裝配一遮罩120對應於承載槽孔114，此遮罩120具有一平面圖形部128(步驟S302)，藉由組配結構129將遮罩120組配於承載架110上。然後，如「第6C圖」所示，移動一基板140置入於承載槽孔114內(步驟S303)，使得基板140相鄰於遮罩120的基板承載面122。

接下來，如「第6D圖」所示，提供一壓合治具130，以可移動之關係推抵基板140與平面圖形部128相互接觸，令基板140被夾持在遮罩120及壓合治具130之間(步驟S304)，將壓合治具130朝向基板140壓合，並使基板140被壓合治具130與遮罩120緊密夾合。藉由壓合治具130的壓合吸引部134與遮罩120的磁性物127間的互相吸引，可將基板140牢牢夾持固定於遮罩120與壓合治具130間。

最後，對基板承載設備100執行一鍍膜製程，以在基板140上形成一對應該平面圖形部128之鍍膜層(步驟S305)，以此對基板140與遮罩120施以鍍膜加工，即可在基板140表面鍍膜出具有遮罩圖形之鍍膜層。

由於鍍膜技術可包含三種不同技術，分別為蒸鍍(Evaporation)、分子束磊晶成長(Molecular Beam Epitaxy，MBE)以及濺鍍(Sputter)。本實施例係以濺鍍製成為例來說明，但並非用以限定本發明，熟悉此項技藝者應可以依據實際的需求運用在其他鍍膜製程上。

基於上述，當基板承載面上的圖形輪廓的形狀與預訂於基板上形成的鍍膜層的圖樣一致時，因為遮罩是與基板一起進行鍍膜的，所以在對基板進行鍍膜時，這種具有圖形輪廓的遮罩能夠直接在基板上形成具有一預定圖樣的一鍍膜層。如此一來，相較於習知技術必須經由一後續的光罩顯影蝕刻加工製程才能在基板上形成具有預定圖樣的鍍膜層的技術而言，這種在鍍膜時利用具有預定形狀的圖形輪廓的遮罩直接在基板上形成具有預定圖樣的鍍膜層的技術能夠降低製程時間與花費成本。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．基板承載設備

110．．．承載架

112．．．平板元件

114．．．承載槽孔

120．．．遮罩

122．．．基板承載面

124．．．圖形輪廓

125．．．組配壓件

126．．．磁性結構部

127．．．磁性物

128．．．平面圖形部

129．．．組配結構

130．．．壓合治具

132．．．基板壓合面

134．．．壓合吸引部

136．．．緩衝墊

138．．．被夾持結構

140．．．基板

150．．．夾持機構

第1圖係為根據本發明一實施例之鍍製程中的基板承載設備的概要結構圖；

第2圖係為根據本發明之遮罩、基板與壓合治具搭配關係之一實施例的概要結構圖；

第3圖係為說明於第1圖中之遮罩之一實施例的概要結構圖；

第4圖係為說明於第2圖中之壓合治具之一實施例的概要結構圖；

第5圖係為說明於第1圖中之承載架之一實施例的概要結構圖；

第6A圖至第6D圖係為根據本發明第一實施例之鍍製程中的基板承載設備組裝步驟的剖面示意圖；以及

第7圖為根據本發明一實施例之鍍膜中形成圖案之方法的流程圖。

100．．．基板承載設備

110．．．承載架

120．．．遮罩

130．．．壓合治具

Claims (10)

1. 一種鍍膜製程中之圖案形成方法，其中包含下述步驟：提供一基板承載設備，具有至少一承載槽孔；裝配一遮罩對應於該承載槽孔，該遮罩具有一平面圖形部；移動一基板置入該承載槽孔內；提供一壓合治具，以可移動之關係推抵該基板與該平面圖形部相互接觸，令該基板被夾持在該遮罩及該壓合治具之間；以及對該基板承載設備執行一鍍膜製程，以在該基板上形成一對應該平面圖形部之鍍膜層。
2. 如請求項1所述之鍍膜製程中之圖案形成方法，其中該基板被夾持在該遮罩及該壓合治具之間的步驟更包括：提供至少一磁性結構部，係組設於該承載槽孔內，且該磁性結構部與該平面圖形部相互連接；以及以該磁性結構部吸附住該壓合治具，以令該壓合治具推抵該基板貼緊於該平面圖形部。
3. 如請求項2所述之鍍膜製程中之圖案形成方法，其中該磁性結構部組設於該承載槽孔內之步驟更包括：提供至少一組配結構，該組配結構係連接於該磁性結構部，該磁性結構部經由該組配結構而固定於該承載槽孔內。
4. 如請求項1所述之鍍膜製程中之圖案形成方法，其中該基板形成該鍍膜層之步驟更包括：形成至少一圖形輪廓於該平面圖形部上，依據該圖形輪廓在該基板上形成具預定圖樣之該鍍膜層。
5. 一種基板承載設備，係應用於一鍍膜製程且提供至少一基板組裝，該基板承載設備包含：一承載架，具有至少一承載槽孔，該基板係裝配於該承載槽孔內；至少一遮罩，組配於該承載架上且對應該承載槽孔，該遮罩具有一平面圖形部及一磁性結構部；以及至少一壓合治具，以可移動之關係推抵該基板與該平面圖形部相互接觸，並以該磁性結構部吸附住該壓合治具，以令該基板被夾持在該遮罩及該壓合治具之間。
6. 如請求項5所述之基板承載設備，其中該平面圖形部係具有一圖形輪廓。
7. 如請求項5所述之基板承載設備，其中該壓合治具係具有至少一金屬材料製成之壓合吸引部，而該磁性結構部更包含：至少一磁性物，用以吸附該壓合吸引部；以及至少一組配結構，該磁性物經由該組配結構而固定於該承載槽孔內。
8. 如請求項5所述之基板承載設備，其中該承載架更包括有複數個該承載槽孔，各該承載槽孔係間隔排列於該承載架上。
9. 如請求項5所述之基板承載設備，其中該壓合治具更包含至少一緩衝墊，該緩衝墊固定於該壓合治具外緣內側的四周，且該緩衝墊以可壓縮之關係接觸於該基板。
10. 如請求項5所述之基板承載設備，其中該壓合治具更包含一被夾持結構，係提供一夾持機構組配，藉由該夾持機構組配該被夾持結構，以令該壓合治具被該夾持機構移動。