專利名稱：基片到掩膜對準和緊固系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陰影掩膜真空沉積處理，并且尤其涉及一種用于陰影掩膜真空沉積系統(tǒng)的基片架系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
薄膜顯示板例如液晶顯示器或者電發(fā)光顯示器被用來顯示信息。這類顯示器包括例如電極和接觸墊的薄膜器件，其按照某種方式被沉積在基片上來形成帶有獨立可加電像素的矩陣顯示板。在制造此類顯示板時遇到的挑戰(zhàn)是，在內(nèi)嵌沉積系統(tǒng)中時形成薄膜電極結(jié)構(gòu)圖案的改進處理的發(fā)展。
此類顯示器的薄膜器件典型的是通過光刻蝕法或者陰影掩膜法形成的。光刻蝕法包括把光敏材料沉積在基片上、為該光敏材料加上感光材料涂層，該涂層隨后被暴露在負片或正片圖案下并曝光并且隨后在各種腐蝕性的顯影溶液中被剝離。這種處理的缺點包括極大量的勞動密集的步驟，其每個步驟都容易導(dǎo)致失效或者使薄膜器件受到可能的污染。
陰影掩膜法通常在帶有剛性掩膜的小基片上進行，該剛性掩膜被手動夾持以確保其與特定基片的均勻接觸。陰影掩膜法是一種相對緩慢的處理并且常常需要破壞沉積室的真空，對真空的破壞可能導(dǎo)致對薄膜的污染。當在沉積處理中使用大面積的陰影掩膜時，通?；P(guān)于其周圍的基片架不是完全平坦的或者不是齊平的。另外，絕大多數(shù)的陰影掩膜處理需要手動把每個陰影掩膜放下到位于基片載體上的插腳上。
在陰影掩膜真空沉積處理中，每個陰影掩膜都被期望與其對應(yīng)的基片緊密接觸從而使陰影掩膜和基片之間空隙很小或者沒有空隙，由此避免材料被大意地沉積在不期望的區(qū)域。此外，在陰影掩膜真空沉積處理中，期望陰影掩膜的所有區(qū)域具有一致的溫度，以避免由不均勻膨脹導(dǎo)致的重合不良。例如，不均勻膨脹可能導(dǎo)致掩膜不共面。由膨脹導(dǎo)致的任何此類不均勻性都會增大沉積處理中的不精確的可能性。
因此，所需要的并且未在現(xiàn)有技術(shù)中公開的，是這樣一種用于陰影掩膜真空沉積處理的方法和裝置，該方法和裝置能夠避免材料被沉積在沒有由陰影掩膜上的(多個)孔徑所定義的(多個)區(qū)域，并且也能夠避免陰影掩膜的全部區(qū)域的溫度差異從而可以避免基片與陰影掩膜上的(多個)孔徑的重合不良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種材料沉積系統(tǒng)，其包括磁性卡盤，該磁性卡盤可以在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換在第一狀態(tài)下該磁性卡盤產(chǎn)生的磁通量從其接觸面?zhèn)鞑?，在第二狀態(tài)下沒有磁通量從其接觸面?zhèn)鞑?。該系統(tǒng)包括具有接觸面的磁導(dǎo)陰影掩膜。最后，該系統(tǒng)包括用來可移動地支撐與磁性卡盤接觸面為隔開的平行關(guān)系的陰影掩膜接觸面的裝置。當基片被定位在磁性卡盤的接觸面和陰影掩膜的接觸面之間時，對磁性卡盤從其第二狀態(tài)向其第一狀態(tài)切換產(chǎn)生響應(yīng)，磁性卡盤產(chǎn)生的磁通量把陰影掩膜向磁性卡盤的方向吸引，從而把該基片夾持在磁性卡盤的接觸面和陰影掩膜的接觸面之間。
對磁性卡盤從其第一狀態(tài)向第二狀態(tài)切換產(chǎn)生響應(yīng)，支撐裝置把陰影掩膜從磁性卡盤上移開，從而在基片和陰影掩膜的接觸面之間形成空隙。
材料沉積源可以被定位在陰影掩膜的與磁性卡盤相反的一側(cè)。當基片被夾持在磁性卡盤的接觸面和陰影掩膜的接觸面之間的時候，該材料沉積源可以被操作來通過陰影掩膜來把材料沉積在基片上。
可以提供至少一個熱傳感器來感測磁性卡盤的溫度。也可以提供一裝置來把該磁性卡盤加熱或者冷卻到作為由該熱傳感器所感測溫度的功能的期望溫度。
可被操作用來輸出光束的光源可以被耦合到磁性卡盤或者支撐裝置。攝像頭可以被耦合到磁性卡盤和支撐裝置中的另一個?？梢蕴峁┫到y(tǒng)控制器來接收攝像頭輸出的圖像并且控制支撐裝置或者作為圖像功能的基片的位置，于是攝像頭被定位來通過基片上的孔觀察光源輸出的光束。
支撐裝置可以包括被耦合到陰影掩膜與磁性卡盤相反的一側(cè)的掩膜架，還可以包括被耦合到掩膜架與陰影掩膜相反的一側(cè)的運動控制系統(tǒng)。光源可以被耦合到磁性卡盤和掩膜架中的一個，而攝像頭可以被耦合到磁性卡盤和掩膜架中的另外一個。系統(tǒng)控制器可以接收攝像頭輸出的圖像，并且可以控制該運動控制系統(tǒng)和作為接收到的圖像的功能的基片位置中的至少一個。
磁性卡盤、陰影掩膜和支撐裝置可以被放置在真空室中。一種用于平移的裝置可以被提供用來把基片的至少一部分平移進和平移出真空室。
本發(fā)明還是一種氣相沉積的方法，該方法包括步驟(a)把基片的至少一部分定位于磁性卡盤的接觸面和陰影掩膜的接觸面之間；(b)把該磁性卡盤從其中沒有磁通量從其接觸面?zhèn)鞑サ牡谝粻顟B(tài)切換到其中有磁通量從其接觸面?zhèn)鞑サ牡诙顟B(tài)，于是該陰影掩膜被吸引向磁性卡盤的方向，從而把基片夾持在磁性卡盤的接觸面和陰影掩膜的接觸面之間；以及(c)通過基片上的至少一個開口來把材料沉積在該基片上。
磁性卡盤可以從其第二狀態(tài)切換到其第一狀態(tài)，于是陰影掩膜被從磁性卡盤上移開，從而在基片和陰影掩膜的接觸面之間形成空隙。然后該基片的一部分可以從磁性卡盤的接觸面和陰影掩膜的接觸面之間平移出來。
磁性卡盤可以被加熱或者冷卻到期望的溫度。把磁性卡盤加熱或冷卻到期望溫度可以作為磁性卡盤的實際溫度功能來被控制。
該方法可以在其步驟(b)和步驟(c)之間包括步驟對確定基片和陰影掩膜未對準產(chǎn)生響應(yīng)，把磁性卡盤從其第二狀態(tài)切換到其第一狀態(tài)，于是陰影掩膜從磁性卡盤上被移開，從而在基片和陰影掩膜的接觸面之間形成空隙。然后基片和陰影掩膜中的至少一個可以被重新定位，于是基片和陰影掩膜被正確地對準。然后該磁性卡盤可從其第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)，于是該基片被重新夾持在磁性卡盤的接觸面和陰影掩膜的接觸面之間。
本發(fā)明還是一種材料沉積系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括磁性卡盤，其可以在從其接觸面?zhèn)鞒龃磐康牡谝粻顟B(tài)和其接觸面上沒有磁通量的第二狀態(tài)下運行；和磁導(dǎo)陰影掩膜，其具有定位來與該磁性卡盤的接觸面成隔開關(guān)系的接觸面。該系統(tǒng)還包括用來把基片支撐在磁性卡盤的接觸面和陰影掩膜的接觸面之間的裝置。對磁性卡盤進入其第一狀態(tài)產(chǎn)生響應(yīng)，陰影掩膜和磁性卡盤把基片夾持在其兩者的接觸面之間。對磁性卡盤進入其第二狀態(tài)產(chǎn)生響應(yīng)，陰影掩膜和磁性卡盤釋放該基片。
該系統(tǒng)可以包括用來通過陰影掩膜上的一個或多個孔徑把材料沉積在基片上的材料沉積源。磁性卡盤、陰影掩膜、基片和材料沉積源可以被放置在真空室中。該材料沉積源可以在真空室中出現(xiàn)真空時把材料沉積在基片上。
溫度傳感器可以感測磁性卡盤和/或陰影掩膜的溫度，并且可以輸出對應(yīng)于所感測溫度的溫度信號。溫度控制裝置可以控制磁性卡盤和/或陰影掩膜的溫度來作為由溫度傳感器輸出的溫度信號的功能。
掩膜架可以支撐陰影掩膜，而運動控制系統(tǒng)可以支撐該掩膜架和該陰影掩膜。該運動控制系統(tǒng)可以被操作來把掩膜架和陰影掩膜繞著垂直于陰影掩膜接觸面的軸旋轉(zhuǎn)、把掩膜架和陰影掩膜以與該軸平行的方向平移，和/或者把掩膜架和陰影掩膜以垂直于該軸的至少一個方向平移。
可被操作用來輸出光束的光源可以被耦合到磁性卡盤和掩膜架中的一個?？杀徊僮饔脕磔敵霰欢ㄎ挥谄湟曇皟?nèi)的物體的圖像的攝像頭可以被耦合到磁性卡盤和掩膜架的另外一個。系統(tǒng)控制器可以被操作來接收由攝像頭輸出的圖像，并且用來控制運動控制系統(tǒng)和作為該圖像的功能的基片位置中的至少一個，因此攝像頭被定位來通過基片上的孔觀察由光源輸出的光束。
最后，本發(fā)明是一種真空沉積方法，該方法包括步驟(a)把基片磁夾持在卡盤和陰影掩膜之間；(b)通過基片上的至少一個開口把材料沉積在基片上；以及(c)釋放基片上的磁性夾具，于是卡盤和陰影掩膜中的至少一個移動來與基片成隔開的關(guān)系，于是基片可以從卡盤和陰影掩膜之間的位置被平移。


圖1說明一種用來執(zhí)行陰影掩膜真空沉積處理的示例性的生產(chǎn)系統(tǒng)；圖2A說明一種根據(jù)本發(fā)明的基片架系統(tǒng)在未啟動狀態(tài)下的側(cè)視圖；圖2B說明圖2A的基片架系統(tǒng)在啟動狀態(tài)下的側(cè)視圖；圖3示出一種在自動連續(xù)生產(chǎn)處理中使用本發(fā)明的基片架系統(tǒng)的方法的流程圖。
具體實施例方式
參考圖1，一種用于執(zhí)行陰影掩膜真空沉積處理的生產(chǎn)系統(tǒng)100包括真空沉積室110，其中具有用來在沉積操作過程中緊固基片114的基片架系統(tǒng)112?；?14由例如陽極化鋁、撓性鋼箔、玻璃或者塑料形成。在基片114上以例如沖孔或者沉積圖案的方式形成物理基準特征。這些物理基準特征用于把基片114正確地對準基片架系統(tǒng)112?；?14通過包括分配盤116和接收盤118的開盤式(reel-to-reel)的機構(gòu)來平移通過真空沉積室110。
真空沉積室110還包括至少一個沉積源120，該沉積源120可以提供要通過蒸發(fā)處理來沉積的沉積源材料，比如金屬、半導(dǎo)體、絕緣體或者有機場致發(fā)光材料的處理。
生產(chǎn)系統(tǒng)100不限于如圖1所示的真空沉積室110。而且，生產(chǎn)系統(tǒng)100可能包括兩個或者更多串聯(lián)排列的真空沉積室110，真空沉積室的數(shù)量取決于要以其來形成的任意給定產(chǎn)品所需的沉積事件的數(shù)量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會了解到，該生產(chǎn)系統(tǒng)100可能包括已知的附加階段(未示出)，比如退火階段、測試階段、一個或多個清洗階段、切割和固定階段等。此外，生產(chǎn)系統(tǒng)100不限于用來操縱基片114的開盤式系統(tǒng)。另一種選擇是，生產(chǎn)系統(tǒng)100是非開盤式系統(tǒng)，即片處理系統(tǒng)。在標題為“用于控制可控元件的有源矩陣底板及其制造方法”美國專利申請公開2003/0228715中公開了一種適用的生產(chǎn)系統(tǒng)100的示例，以引用的方式結(jié)合于此。
真空沉積室110被用來把來自一個或多個沉積源120的材料沉積到基片114上來在基片114上形成一個或多個電子元件。每個電子元件可能是例如薄膜晶體管(TFT)、二極管、存儲元件或者電容器。通過在串聯(lián)排列的多個真空沉積室110中的逐步沉積事件來逐步地沉積材料，可以在基片114上單獨地形成多層電路。
參考圖2A并繼續(xù)參考圖1，基片架系統(tǒng)112包括系統(tǒng)控制器210、磁性卡盤組件212和掩膜架組件214。
磁性卡盤組件212包括磁性卡盤216，其具有面對基片114第一表面122的接觸面218；熱電器件220，其熱耦合于磁性卡盤216并且電耦合于多個熱傳感器222，該熱傳感器222安裝在或毗鄰于磁性卡盤216的接觸面218；以及圍繞在磁性卡盤216的外層的光源224a和224b。
掩膜架組件214包括安裝在掩膜架228上的陰影掩膜226、向掩膜架228(并進而向陰影掩膜226)提供X-、Y-、Z-和角位置的調(diào)整的運動控制系統(tǒng)230、和多個電荷耦合器件(CCD)攝像頭232a和232b。掩膜架組件214的每個CCD攝像頭232都分別與磁性卡盤組件212的各自的光源224相關(guān)聯(lián)。陰影掩膜226的接觸面234面對基片114的第二表面124。在控制程序的控制下運行的系統(tǒng)控制器210管理磁性卡盤組件212的操作。尤其是，系統(tǒng)控制器210接收來自熱傳感器222的輸入，接收來自攝像頭232的圖像并且輸出控制磁性卡盤216、熱電器件220、光源224和/或運動控制系統(tǒng)230的操作的控制信號。
磁性卡盤216是可購買的并且是由與基片114和陰影掩膜226相比的大質(zhì)量的磁性材料形成的。磁性卡盤216的接觸面218具有良好的光滑度和平面度。在一個實施例中，磁性卡盤216響應(yīng)于電激勵而產(chǎn)生磁場。更具體地說，在此實施例中，磁性卡盤216是其中電流短脈沖會產(chǎn)生第一高強度磁場的脈沖電磁體。而形成磁性卡盤216的磁性材料具有高剩余磁密度，因此當電流脈沖結(jié)束后仍維持第二高強度磁場。理想的情形是，第二高強度磁場與第一高強度磁場具有相同的磁通密度。但是，這不應(yīng)當被視為對本發(fā)明的限制，因為倘若第二高強度磁場具有適用于本應(yīng)用的磁通密度，則第二高強度磁場可以具有低于第一高強度磁場的磁通密度。適當幅值的反向電流脈沖把磁性卡盤216的第二高強度磁場的密度降回零。通過這種方法，磁性卡盤216的磁場可以在第二高強度磁場和零之間切換。由于電流脈沖很短，所以當磁性卡盤216通電時產(chǎn)生的熱量非常小，并且因此對整個系統(tǒng)發(fā)熱量起的作用也很小。磁性卡盤216還帶有關(guān)聯(lián)的電源(未示出)。
磁性卡盤216的尺寸以及由此磁性卡盤216的接觸面218的尺寸是根據(jù)要通過陰影掩膜真空沉積處理來形成的產(chǎn)品的尺寸而確定的。例如，為形成16英寸對角線的顯示板，磁性卡盤216的接觸面218近似是10×13英寸。具有脈沖電磁形式的磁性卡盤216的一個示例制造商是英格蘭謝菲爾德的Eclipse Magnetics。
在一替代實施例中，磁性卡盤216是機械切換的磁體，其磁極通過杠桿靠壓縮空氣或手動地嚙合或脫離。機械切換的磁性卡盤的示例制造商是英格蘭謝菲爾德的Eclipse Magnetics。
熱電器件220是一種可購買的珀耳帖結(jié)型器件，該熱電器件220可以根據(jù)流經(jīng)其中的電流的方向來加熱或者冷卻磁性卡盤216。熱電器件220被電耦合至熱傳感器222，這樣提供了關(guān)于磁性卡盤216的接觸面218溫度的反饋。熱傳感器222例如是安裝在磁性卡盤216的接觸面218上或者與其相鄰的空腔中的標準溫度傳感器件。
熱電器件220能夠提供0.1至5瓦/秒范圍內(nèi)的加熱和冷卻操作。因為基片114和陰影掩膜226在陰影掩膜真空沉積過程中被穩(wěn)定到近似室溫，所以熱電器件220只需要能夠?qū)?14進行不超過±40℃的加熱或者冷卻操作。熱電器件220的示例制造商包括密執(zhí)安州特拉弗斯市的Tellurex公司和麻省沃莎姆的Thermo Electron公司。
磁性卡盤組件212的光源224是標準的光源器件。每個光源224提供指向與其相關(guān)聯(lián)的CCD攝像頭232的適當強度的光束。每個CCD攝像頭232是這樣一種光敏器件，其應(yīng)用于絕大多數(shù)的數(shù)碼相機中，用來把從攝像頭的視野通過鏡頭進來的光轉(zhuǎn)換成可數(shù)字處理和/或在視頻監(jiān)控單元上觀看的電信號。每個CCD攝像頭232都被安裝在掩膜架228的框架內(nèi)的相對于陰影掩膜226固定并且已知的位置，該陰影掩膜226也被安裝在掩膜架228上。
系統(tǒng)控制器210、光源224和CCD攝像頭232的組合形成示例機器視覺系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用軟件實現(xiàn)的公知的圖像處理和特征識別技術(shù)來執(zhí)行位置測量操作。因此，使用系統(tǒng)控制器210、光源224和CCD攝像頭232提供了把陰影掩膜226精確對準基片114的能力。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會了解到，有許多公知的對準技術(shù)和儀器可以用來替代系統(tǒng)控制器210、光源224和CCD攝像頭232的組合。
磁性卡盤216和熱電器件220的組合被固定地置于例如生產(chǎn)系統(tǒng)100的真空沉積室110中。
陰影掩膜226由磁性材料例如鎳、鋼和鐵鎳鈷合金(Kovar)或者鎳鐵合金(Invar)形成并且具有例如50至200微米的厚度。鐵鎳鈷合金或者鎳鐵合金可以從例如俄勒岡州阿什蘭市的ESPICorp公司得到。在美國，Kovar是注冊商標，美國商標注冊號為No.337,962，當前屬于德拉華州威明頓市的CRS Holdings公司。在美國，Invar是注冊商標，美國商標注冊號為No.63,970，當前屬于法國的ImphyS.A.公司。陰影掩膜226包括孔徑的圖案(未示出)，例如公知的槽縫和孔。陰影掩膜226中孔徑的圖案對應(yīng)于期望的材料圖案，所述材料隨著基片114的前進而從真空沉積室110中的沉積源120來被沉積在基片114上。
掩膜架228是期望由適當剛度的非磁性材料例如銅和鋁構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu)，以避免減少由磁性卡盤216產(chǎn)生的磁通量。另一種選擇是，掩膜架228由磁性材料例如鋼、不脹鋼或鐵鎳鈷合金構(gòu)成。掩膜架228具有用來聯(lián)結(jié)其上的陰影掩膜226的圓周的例如平面凸脊(未示出)。該聯(lián)結(jié)可以通過粘合、電阻焊接或者釬焊來變得容易。另外，通過使用已知的技術(shù)來以期望張力把陰影掩膜226聯(lián)結(jié)到掩膜架228。在掩膜架228的中心區(qū)域提供有余隙區(qū)(未示出)以允許來自例如沉積源120的沉積源的蒸發(fā)物從中通過，從而允許該蒸發(fā)物通過陰影掩膜226的(多個)孔徑。掩膜架228的尺寸根據(jù)陰影掩膜226的期望尺寸而定，或者另外一種選擇是被設(shè)計為可以操縱陰影掩膜226的尺寸范圍。另外，掩膜架228被機械耦合到標準的運動控制系統(tǒng)230來對掩膜架228從而對陰影掩膜226提供X-、Y-、Z-和角位置的調(diào)整。適用于掩膜架組件214的標準運動控制系統(tǒng)的示例制造商是賓夕法尼亞州匹茲堡市的Aerotech公司。
當本發(fā)明的基片架系統(tǒng)112處于未啟動的狀態(tài)時，基片114的第一表面122未與磁性卡盤216的接觸面218形成緊密接觸，因而基片114可以通過例如生產(chǎn)系統(tǒng)100的分配盤116和接收盤118的旋轉(zhuǎn)運動來自由地在平行于磁性卡盤216的接觸面218和陰影掩膜226的接觸面234的一個平面內(nèi)做縱向平移。
參考圖2B并繼續(xù)參考圖1和圖2A，當基片架系統(tǒng)112處于啟動狀態(tài)時，基片114的第一表面122與磁性卡盤216的接觸面218形成緊密接觸，并且陰影掩膜226的接觸面234與基片的第二表面124保持接觸。結(jié)果是，基片114被緊固在磁性卡盤216和陰影掩膜226之間因此無法自由移動。
在基片架系統(tǒng)112的操作過程中，磁性卡盤216和熱電器件220在起始時是斷電的，因此基片114的第一表面122和第二表面124與磁性卡盤組件212的接觸面218和陰影掩膜組件214的接觸面234是分別隔開的，如圖2A所示?；?14和陰影掩膜226通過使用CCD攝像頭232、光源224和運動控制系統(tǒng)230來對準。更具體地說，光源224發(fā)出的光穿過基片114上的對準孔(未示出)而被CCD攝像頭232接收。在運動控制系統(tǒng)230的控制下，掩膜架228的位置并且從而陰影掩膜226的位置被調(diào)整為使得每個CCD攝像頭232與其相應(yīng)的光源224和基片114上相應(yīng)的對準孔徑對準。如果需要，運動控制系統(tǒng)230可以用來控制基片114的平移，以有利于每個CCD攝像頭232與其相應(yīng)的光源224和基片114上相應(yīng)的孔徑之間的對準操作。
然后通過運動控制系統(tǒng)230對Z-位置的調(diào)整來移動陰影掩膜226以使其貼近基片114。隨后磁性卡盤216啟動來產(chǎn)生從其接觸面218傳播的磁場，該磁場把陰影掩膜226向磁性卡盤216的方向吸引，從而把介質(zhì)114的第一表面122吸引來與磁性卡盤216的接觸面218相接觸，并且把陰影掩膜226的接觸面234吸引來與介質(zhì)114的第二表面124相接觸。這樣，磁性卡盤216的啟動致使基片114被夾持在陰影掩膜226的接觸面234和磁性卡盤216的接觸面218之間。
隨后熱電器件220被根據(jù)需要啟動來把磁性卡盤216、基片114和陰影掩膜226加熱或者冷卻到預(yù)定的溫度。當基片114的第一、第二表面122、124分別與磁性卡盤216、陰影掩膜226的接觸面218、234相接觸時，從沉積源120蒸發(fā)出的材料穿過陰影掩膜226的(多個)孔徑而凝聚在基片114的第二表面124上。
當完成來自沉積源120的材料沉積后，磁性卡盤216和熱電器件220停止工作。隨著磁性卡盤216停止工作，運動控制系統(tǒng)230調(diào)整掩膜架228的Z-位置，從而把接觸面234從基片114的第二表面124移開至如圖2A中所示的位置，于是基片114的位于磁性卡盤216和陰影掩膜226之間的部分可以在一個平行于接觸面218的平面內(nèi)平移。
參考圖3并繼續(xù)參考圖1、圖2A和圖2B，一種使用基片架系統(tǒng)112的方法300包括步驟310，其中在系統(tǒng)控制器210的控制下磁性卡盤216保持在斷電或者停止工作的狀態(tài)，從而不產(chǎn)生把陰影掩膜226向磁性卡盤216的方向吸引的磁場。結(jié)果是，基片114可以在磁性卡盤216和陰影掩膜226之間平行于磁性卡盤216的接觸面218的平面內(nèi)自由地平移。
然后該方法前進至步驟312，其中陰影掩膜226通過例如粘合、電阻焊接或者釬焊來被緊固在掩膜架228上的相對于CCD攝像頭232的固定并且已知的位置。
然后該方法前進至步驟314，其中在系統(tǒng)控制器210的控制下，當基片114與磁性卡盤216和陰影掩膜226相接觸時，啟動熱電器件220來加熱或冷卻磁性卡盤216、基片114和陰影掩膜226以使其保持預(yù)定的溫度例如室溫。來自被置于磁性卡盤216的接觸面218上或者與其相鄰的熱傳感器222的反饋是用來確定何時達到預(yù)定的溫度的機制。
然后該方法前進至步驟316，其中，通過例如生產(chǎn)系統(tǒng)100的分配盤116和接收盤118的轉(zhuǎn)動，使得基片114被平移至相對于基片架系統(tǒng)112合適的位置。
然后該方法前進至步驟318，其中在系統(tǒng)控制器210的控制下，通過使用運動控制系統(tǒng)230對掩膜架228的Z-位置進行調(diào)整來移動陰影掩膜226的接觸面234以使其貼近基片114的第二表面124。
然后該方法前進至步驟320，其中在系統(tǒng)控制器210的控制下，磁性卡盤216通電，于是磁場從接觸面218傳播并且把由磁性材料構(gòu)成的陰影掩膜226向磁性卡盤216吸引。結(jié)果是，基片114的第一表面122與磁性卡盤216的接觸面218保持接觸，而且陰影掩膜226的接觸面234與基片114的第二表面保持接觸。因此，基片114被夾持或者壓縮在磁性卡盤216和陰影掩膜226之間。
然后該方法前進至步驟322，其中在系統(tǒng)控制器210的控制下，使用任意公知的視覺或光學測量系統(tǒng)來確定陰影掩膜226和基片114是否未對準。例如，系統(tǒng)控制器210、光源224和CCD攝像頭232的組合形成示例性的機器視覺系統(tǒng)，該機器視覺系統(tǒng)可以使用由系統(tǒng)控制器210上運行的軟件所實現(xiàn)的公知的圖像處理和特征識別技術(shù)來執(zhí)行位置測量操作。在基片114具有作為對準基準特征的沖孔的情況下，光源224啟動，而CCD攝像頭232對基片114中穿孔的基準特征的位置進行視覺檢測。因為CCD攝像頭232相對于陰影掩膜226的位置是已知的，所以基片114相對于陰影掩膜226的位置可以被確定并且被發(fā)送至系統(tǒng)控制器210。系統(tǒng)控制器210隨后把基片114相對于陰影掩膜226的實際位置與期望的位置進行比較，從而確定(如果有)位置偏差。然后系統(tǒng)控制器210把恰當?shù)奈恢眯拚畔l(fā)送至運動控制系統(tǒng)230。
然后該方法前進至步驟324，其中在系統(tǒng)控制器210的控制下，磁性卡盤216被斷電，于是不產(chǎn)生把陰影掩膜226向磁性卡盤216吸引的磁場。結(jié)果是，基片114的第一表面122不再被吸引來與磁性卡盤216的接觸面218相接觸，而且陰影掩膜226的接觸面234不再被吸引來與基片114的第二表面124相接觸。理想的情形是，當磁性卡盤216斷電時，在基片114與磁性卡盤216和陰影掩膜226中的至少一個之間形成間隔或者空隙。
然后該方法前進至步驟326，其中在系統(tǒng)控制器210的控制下，通過使用運動控制系統(tǒng)230來對掩膜架228的Z-位置進行調(diào)整，以確保陰影掩膜226不接觸基片114。
然后該方法前進至步驟328，其中使用從步驟322中的系統(tǒng)控制器210接收到的位置修正信息，運動控制系統(tǒng)230以步驟322中確定的量來對掩膜架228的X-、Y-和角位置進行調(diào)整，以使得陰影掩膜226和基片114正確地對準。
然后該方法前進至步驟330，其中在系統(tǒng)控制器210的控制下，通過使用運動控制系統(tǒng)230對掩膜架228的Z-位置進行調(diào)整以使得陰影掩膜226貼近基片114。
然后該方法前進至步驟332，其中在系統(tǒng)控制器210的控制下，磁性卡盤216再次通電，并且因此產(chǎn)生把陰影掩膜226向磁性卡盤216吸引的磁場。結(jié)果是，基片114的第一表面122被吸引來與磁性卡盤216的接觸面218相接觸，而且陰影掩膜226的接觸面234被吸引來與基片114的第二表面124相接觸。因此，現(xiàn)在基片114被夾持或壓縮在磁性卡盤216和陰影掩膜226之間。
然后該方法前進至步驟334，其中執(zhí)行一種沉積處理，如結(jié)合圖1的生產(chǎn)系統(tǒng)100所描述的沉積處理，或者美國專利申請公開號2003/0228715中公開的沉積處理中的一個。
概括地說，在基片架系統(tǒng)112中陰影掩膜226和基片114之間的緊密接觸是通過對磁性卡盤216進行切換來把由磁性材料形成的陰影掩膜226磁性吸引來與夾在磁性卡盤216和陰影掩膜226之間的基片114緊密接觸而完成的。因此基片114也被吸引來與磁性卡盤216緊密接觸。熱電器件220把磁性卡盤212保持在固定的預(yù)定溫度。磁性卡盤216、基片114和陰影掩膜226的緊密接觸確保熱量被均勻地傳遞，并且使它們在陰影掩膜真空沉積處理中保持或者近似保持在相同的溫度，從而確保在陰影掩膜226和基片114之間維持精確的重合。另外，基片114和陰影掩膜226之間的緊密接觸可以避免蒸發(fā)材料進入其間的任何間隙。此外，系統(tǒng)控制器210控制磁性卡盤216、熱電器件220、CCD攝像頭232、光源224和運動控制系統(tǒng)230從而提供易于執(zhí)行自動連續(xù)真空沉積處理的基片架系統(tǒng)112。
本發(fā)明的基片架系統(tǒng)112和方法300的使用不局限于如下的生產(chǎn)系統(tǒng)配置其中基片從一個真空沉積室向下一個真空沉積室連續(xù)地平移，并且其中每個真空沉積室包括一個唯一的陰影掩膜。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，對基片架系統(tǒng)112和方法300的使用可以容易地適用于如下的生產(chǎn)系統(tǒng)配置其中只存在一個真空沉積室，而多個陰影掩膜和沉積源隨著每個接連的沉積事件而被移入或移出該腔室。
另外，本發(fā)明的基片架系統(tǒng)112和方法300的使用不局限于如下的生產(chǎn)系統(tǒng)配置其中基片通過一種開盤式系統(tǒng)進行平移。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，基片架系統(tǒng)112和方法300可以適用于非開盤式系統(tǒng)即片處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可能包括基片夾持框架。例如，在非開盤式系統(tǒng)中，或者對掩膜架228或者對基片架框架的X-、Y-、Z-和角位置進行調(diào)整。在非開盤式系統(tǒng)的情況下，期望的是把位置軸既分布在掩膜架228上，也分布在基片架框架上，即把對X-和Y-位置的調(diào)整施加在掩膜架228上，而把對Z-和角位置的調(diào)整施加在基片架上。
本發(fā)明參考優(yōu)選實施例進行了描述。在閱讀和理解前述的詳細說明后，他人可以做出明顯可行的修改和替換。例如，在磁性卡盤216上的光源的位置和在掩膜架228上的CCD攝像頭232的位置不應(yīng)被理解為對本發(fā)明的限制，因為可以想象到可以在掩膜架228上放置一個或多個光源224，而且可以在磁性卡盤216上放置一個或多個CCD攝像頭。另外，對光源224和CCD攝像頭232的使用可以在磁性卡盤216和掩膜架228上進行交換。例如，一個CCD攝像頭及其相應(yīng)的光源可以分別放置在掩膜架228和磁性卡盤216上，而另一個CCD攝像頭及其相應(yīng)的光源可以分別放置在磁性卡盤216和掩膜架228上。期望本發(fā)明被理解為包括所有落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的此類修改和替換。
權(quán)利要求
1.一種材料沉積系統(tǒng)，其包括磁性卡盤，所述磁性卡盤可以在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換，其中在第一狀態(tài)下所述磁性卡盤產(chǎn)生的磁通量從其接觸面?zhèn)鞑?，在第二狀態(tài)下沒有磁通量從其接觸面?zhèn)鞑ィ淮艑?dǎo)陰影掩膜，所述陰影掩膜定義了接觸面；以及支撐裝置，其用于可移動地支撐所述陰影掩膜的接觸面，所述陰影掩膜的接觸面與所述磁性卡盤的接觸面是隔開的平行關(guān)系，當基片被定位在所述磁性卡盤的接觸面和所述陰影掩膜的接觸面之間時，對所述磁性卡盤從第二狀態(tài)切換到第一狀態(tài)產(chǎn)生響應(yīng)，所述磁性卡盤產(chǎn)生的磁通量把所述陰影掩膜向所述磁性卡盤的方向吸引，從而把所述基片夾持在所述磁性卡盤的接觸面和所述陰影掩膜的接觸面之間。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中對所述磁性卡盤從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)產(chǎn)生響應(yīng)，所述支撐裝置把所述陰影掩膜從所述磁性卡盤上移開，從而在所述基片和所述陰影掩膜的接觸面之間形成空隙。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括材料沉積源，其被定位在所述陰影掩膜與所述磁性卡盤相反的一側(cè)，當所述基片被夾持在所述磁性卡盤的接觸面和所述陰影掩膜的接觸面之間時，所述材料沉積源可被操作來通過所述陰影掩膜把材料沉積在所述基片上。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括至少一個熱傳感器，其操作來感測所述磁性卡盤的溫度；以及操作來把所述磁性卡盤加熱或者冷卻到作為由所述熱傳感器所感測溫度的功能的期望溫度的裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括光源，其被耦合到所述磁性卡盤和所述支撐裝置中的一個，所述光源可被操作用于輸出光束；攝像頭，其被耦合到所述磁性卡盤和所述支撐裝置中的另外一個；以及系統(tǒng)控制器，其可被操作來接收所述攝像頭輸出的圖像，并且控制所述支撐裝置和作為所述圖像的功能的所述基片的位置中的至少一個，于是所述攝像頭被定位來通過所述基片上的對準孔徑觀察所述光源輸出的光束。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述支撐裝置包括掩膜架，其被耦合到所述陰影掩膜與所述磁性卡盤相反的一側(cè)；以及運動控制系統(tǒng)，其被耦合到所述掩膜架與所述陰影掩膜相反的一側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括光源，其被耦合到所述磁性卡盤和所述掩膜架中的一個，所述光源可被操作來輸出光束；攝像頭，其被耦合到所述磁性卡盤和所述掩膜架中的另外一個；以及系統(tǒng)控制器，當所述基片被夾持在所述磁性卡盤的接觸面和所述陰影掩膜的接觸面之間時，其可被操作來接收所述攝像頭輸出的圖像，并且控制所述運動控制系統(tǒng)和作為所述圖像的功能的所述基片的位置中的至少一個，于是所述攝像頭被定位來通過所述基片上的對準孔徑觀察所述光源輸出的光束。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括真空室，其具有被置于其中的磁性卡盤、陰影掩膜和支撐裝置；以及平移裝置，其用于把基片的至少一部分平移進和平移出真空室。
9.一種氣相沉積的方法，其包括步驟(a)把基片的至少一部分定位于磁性卡盤的接觸面和陰影掩膜的接觸面之間；(b)把所述磁性卡盤從其中沒有磁通量從其接觸面?zhèn)鞑サ牡谝粻顟B(tài)切換到其中有磁通量從其接觸面?zhèn)鞑サ牡诙顟B(tài)，于是所述陰影掩膜被吸引向所述磁性卡盤的方向，從而把所述基片夾持在所述磁性卡盤的接觸面和所述陰影掩膜的接觸面之間；以及(c)通過所述基片上的至少一個開口來把材料沉積在所述基片上。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括步驟(d)把所述磁性卡盤從第二狀態(tài)切換到第一狀態(tài)，于是所述陰影掩膜從所述磁性卡盤上移開，從而在所述基片和所述陰影掩膜的接觸面之間形成空隙。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括步驟(e)把所述基片的一部分從所述磁性卡盤的接觸面和所述陰影掩膜的接觸面之間移出。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括步驟加熱或者冷卻所述磁性卡盤；以及控制作為所述磁性卡盤溫度功能的加熱或冷卻操作。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，還在步驟(b)和步驟(c)之間包括步驟對確定所述基片與所述陰影掩膜未對準產(chǎn)生響應(yīng)，把所述磁性卡盤從第二狀態(tài)切換到第一狀態(tài)，于是所述陰影掩膜從所述磁性卡盤上移開，從而在所述基片和所述陰影掩膜的接觸面之間形成空隙；重新定位所述基片和所述陰影掩膜中的至少一個，于是所述基片與所述陰影掩膜被正確地對準；以及把所述磁性卡盤從第一狀態(tài)切換到第二狀態(tài)，于是所述基片被夾持在所述磁性卡盤的接觸面和所述陰影掩膜的接觸面之間。
14.一種材料沉積系統(tǒng)，其包括磁性卡盤，其可以在從其接觸面?zhèn)鞑ゴ磐康牡谝粻顟B(tài)和其接觸面上沒有磁通量傳播的第二狀態(tài)之間操作；磁導(dǎo)陰影掩膜，其具有與所述磁性卡盤的接觸面成隔開關(guān)系的接觸面；用于把基片支撐在所述磁性卡盤的接觸面和所述陰影掩膜的接觸面之間的裝置，其中對所述磁性卡盤進入第一狀態(tài)產(chǎn)生響應(yīng)，所述陰影掩膜和所述磁性卡盤把所述基片夾持在其兩者接觸面之間；以及對所述磁性卡盤進入第二狀態(tài)產(chǎn)生響應(yīng)，所述陰影掩膜和所述磁性卡盤釋放所述基片。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括材料沉積源，其可被操作來把材料通過陰影掩膜上的一個或多個孔徑沉積在所述基片上。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括真空室，其具有所述磁性卡盤、所述陰影掩膜、所述基片和其中接收到的所述材料沉積源，其中所述材料沉積源在所述真空室中出現(xiàn)真空時把所述材料沉積在所述基片上。
17.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括溫度傳感器，其用于感測所述磁性卡盤和所述陰影掩膜中至少一個的溫度，并且用于輸出對應(yīng)于所感測溫度的溫度信號；以及用于控制所述磁性卡盤和所述陰影掩膜中至少一個的溫度來作為所述溫度傳感器輸出的溫度信號功能的裝置。
18.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括掩膜架，其用于支撐所述陰影掩膜；和運動控制系統(tǒng)，其用于支撐所述掩膜架和所述陰影掩膜，所述運動控制系統(tǒng)可被操作來進行下列中的至少一個操作把所述掩膜架和所述陰影掩膜繞垂直于所述陰影掩膜的接觸面的軸旋轉(zhuǎn)；把所述掩膜架和所述陰影掩膜沿與所述軸平行的方向平移；以及把所述掩膜架和所述陰影掩膜沿垂直于所述軸的至少一個方向平移。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，還包括光源，其被耦合到所述磁性卡盤和所述掩膜架中的一個，所述光源操作來輸出光束；攝像頭，其被耦合到所述磁性卡盤和所述掩膜架中的另外一個，所述攝像頭可被操作用于輸出被定位于所述攝像頭的視野內(nèi)的物體的圖像；以及系統(tǒng)控制器，其可被操作來接收所述攝像頭輸出的圖像，并且用于控制所述運動控制系統(tǒng)和作為所述圖像的功能的所述基片的位置中的至少一個，于是所述攝像頭被定位來通過所述基片上的孔觀察所述光源輸出的光束。
20.一種真空沉積方法，其包括步驟(a)把基片磁夾持在卡盤和陰影掩膜之間；(b)通過所述基片上的至少一個開口把材料沉積在所述基片上；以及(c)釋放所述基片上的磁性夾具，于是所述卡盤和所述陰影掩膜中的至少一個移動成與所述基片成隔開的關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于提供基片到掩膜對準機構(gòu)、緊固機構(gòu)和溫度控制機構(gòu)的基片架系統(tǒng)和方法。該基片架系統(tǒng)適用于自動陰影掩膜真空沉積處理。該基片架系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制器和被放置在磁性卡盤組件與掩膜架組件之間的基片。該磁性卡盤組件包括磁性卡盤、熱電器件、多個熱傳感器和多個光源。該掩膜架組件包括陰影掩膜、掩膜架、運動控制系統(tǒng)和多個攝像頭。本發(fā)明的基片架系統(tǒng)提供基片和陰影掩膜之間的緊密接觸來避免蒸發(fā)物材料進入其間間隙的可能性。
文檔編號C23C16/00GK101084326SQ200580036251
公開日2007年12月5日 申請日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者托馬斯·P·布羅迪, 保羅·R·馬姆伯格, 杰弗里·W·康拉德 申請人:阿德文泰克全球有限公司