專利名稱：磁性地保持在基片保持器上的陰影掩模的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于在置于基片保持器上的基片上沉積側向結構層的方法，所述沉積借助于以平面在待涂層的基片表面上的陰影掩模進行。此外本發明涉及用于在安放在基片保持器上的基片上沉積側向結構層的設備，所述沉積借助于以平面在待涂層的基片表面上的陰影掩模進行。此外本發明涉及用于此類設備或用于執行此類方法的基片保持器以及陰影掩模。
背景技術：
在向基片上沉積側向結構層的涂層過程中，形成層的成分氣態地或以氣溶膠形式通過進氣機構導入到加工室內。加工室可沿水平方向定向。加工室的頂板可由進氣機構形成。進氣機構可構造為用于過程氣體或氣溶膠的噴淋頭狀布置的出口。涂層過程可在真空、 負壓或也可在大氣壓下執行。為在基片上沉積側向結構，使用了陰影掩模。陰影掩模應與待涂層的基片形成直接均勻的面接觸。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于給出將掩模盡可能無間隙地安放在基片表面上的措施。此技術問題的解決通過對方法的如下改進實現，其中重要的是，基片保持器具有第一磁性區而陰影掩模具有為此第一磁性區在位置上對應配設的第二磁性區，所述第一磁性區在基片進行涂層前在陰影掩模安放在基片上的情況下處于激活位置，在所述激活位置中第二磁性區被吸引向基片表面，且所述第一磁性區為安上或取下陰影掩模而處于非激活位置，在此非激活位置作用在第二磁性區上的吸引力減到最小。此外，此技術問題通過對設備的如下改進解決，其中重要的是，基片保持器具有第一磁性區以用于磁性吸引為此第一磁性區位置對應配設的陰影掩模的第二磁性區，其中第一磁性區在在基片進行涂層前在陰影掩模安放在基片上的情況下可處于激活位置，在所述激活位置中將第二磁性區向基片表面吸引，且所述第一磁性區為安上或取下陰影掩模而可處于非激活位置，在此非激活位置中作用在第二磁性區上的吸引力減到最小。從屬權利要求表示了本發明的擴展，且在其并列的文本中也表示了所述技術問題的獨立解決。基本上提供了方法和用于執行方法的設備，其中基片保持器具有第一磁性區且陰影掩模具有第二磁性區。優選地提供了多個第一磁性區和與所述第一磁性區在位置上對應的陰影掩模的第二磁性區。第一磁性區在基片進行涂層前在陰影掩模安放在基片上的情況下處于激活位置。在此激活位置中，將陰影掩模的第二磁性區向基片表面吸引。基片保持器的第一磁性區可為在基片表面上安上或取下陰影掩模而處于非激活位置。在所述非激活位置中，作用在第二磁性區上的吸引力減到最小。基片保持器的特征優選地在于位于基片保持器的凹部內的第一磁體區。凹部可由基片保持器的基片安放表面的凹槽形成。在此凹槽中尤其可放入可運動的永磁元件。第一或第二磁性區可由磁性的、尤其是永磁性的元件形成，而每個另外的磁性區優選地由鐵磁性元件形成。根據本發明的構造，陰影掩模在其磁性區的區域內的機械接觸通過由永磁體導致的作用力實現。在陰影掩模與基片的直接接觸中，在此可將陰影效應最小化到零微米。設備因此實現了激活涂層面相對于被動涂層面的分離。基片安放在其上的基片保持器優選地由冷卻器形成。但也可以使用加熱的基片保持器。因而特別地由于激活涂層面與被動涂層面的分離將基片且尤其是基片的激活涂層面設定溫度。在本發明的優選的構造中，第一磁體區可橫向于基片支承面的面法線移動， 以在激活位置和非激活位置之間往復移動。為基片保持器對應配設的永磁元件形成了柵格狀結構，且置入基片保持器表面的相互交叉的凹槽內。陰影掩模的第二磁性區也形成了柵格結構，其中陰影掩模的柵格片與基片保持器的永磁元件的柵格片在空間上相對應。被動涂層面因此由封閉的掩模部分覆蓋，且總是在涂層過程中被以降低的涂層率隨同涂層且同時不受溫度控制。形成了陰影掩模的第二磁性區的片由鐵磁性材料且特別地由因瓦合金(Invar)形成。基片保持器的磁性片多部分地且相互分開地形成。在優選的構造中，此片包括基本上單件的具有柵格形式的支承體和多個由支承體保持的磁體條。磁體條以大約 0. Imm的垂直運動間隙與支承體寬松連接，使得每個單獨的可運動的磁體條具有此量級的升程或高度靈激活。由此可補償由制造決定的公差。磁體條自身也形成為兩部分。磁體條包括與金屬制成的襯底板固定連接的永磁體帶。永磁體帶可粘合在襯底板上。磁體條和支承體之間的連接通過螺栓、優選地通過沉頭螺栓形成，其中沉頭放入由永磁體帶形成的直徑尺寸的凹部內。螺栓桿在此穿過接合襯底板的貫通孔，且旋入到支承體內的螺紋孔內。形成支承體的柵格狀框架可通過提升系統以IOym的精度高度調節。提升系統包括至少一個提升設備，所述提升設備布置在基片保持器的背離支承面的側上，即布置在基片保持器的背側上。框架狀支承體具有多個穿過基片保持器的開口突伸出的起重桿。在基片保持器的背側上，提升設備作用于此桿。提升設備可以是短升程氣動缸。可為每個桿配設一個提升裝置。起重缸通過缸控制臺與基板連接。基板支承著設計為冷卻器的基片保持器。在短升程氣動缸上具有氣動連接，所述氣動連接相對于環境即相對于處理室且相對于該處的真空密封。將磁體條固定在支承體上的螺栓具有間隔螺栓的功能。所述螺栓的旋入深度限定了磁體條可與支承體分開的范圍。所述范圍在0. Imm至0.3mm之間。此外，此間隔螺栓可提供在可用以調節桿升程的氣動缸的區域內。優選地，提升設備移動桿且因此也對支承體進行止擋限位。總升程可為大約2mm至8mm。在非激活狀態中，支承體位于基片保持器的支承面的凹部的底部上。磁體條在此狀態中位于支承面以下大約2mm至8mm，優選3mm。氣動缸在此狀態中位于終端限位位置。在此位置中，由玻璃、紙張或另外的合適的材料制成的基片安放在優選地由鋁制成的基片保持器的支承面上。然后使陰影掩模與基片面接觸。這可通過使陰影掩模下沉或通過使基片保持器上升而實現。提供了調節裝置，以將陰影掩模在基片上這樣地定位，使得由因瓦合金制成的從掩模框架發出的柵格片全等地位于基片保持器的永磁體片上方。因為磁體條在安上或取下基片表面的陰影掩模時保持為遠離基片保持器的支承面的位置，所以由磁體條的永磁體在掩模片上施加的磁性吸引力被最小化。通過液壓提升設備將支承體升起直至終端限位位置。在此終端限位位置中，單獨的磁體條近似地位于與基片保持器的支承面齊平。但磁體條的表面也可略微位于支承面的上方或下方。由于磁體條與支承體之間的寬松連接，磁體條仍可由于朝向掩模柵格片的吸引力而將在基片下側上。因而存在與非激活位置相比在磁體條和掩模的鐵磁性片之間的最大化的磁體力。 所述鐵磁性片由磁體條的磁體力向基片表面吸引。在基片保持器的邊緣上存在總計四個優選地成對對置的縫隙監測傳感器，以用于監測陰影掩模的片的支承面和基片表面之間的可能縫隙。形成基片保持器的冷卻器優選地具有兩個冷卻循環，通過所述冷卻循環，水或另外的合適的冷卻劑曲折地被引導通過冷卻器的冷卻通道。冷卻循環這樣重疊地布置，使得冷卻循環的入口與另外的冷卻循環的出口在位置上相對應。以此，將通過冷卻路徑的冷卻率損失最小化。另外，設計為使兩條冷卻通道多次交叉。因此，冷卻循環布置在相對于支承面不同的平面內。使用此類冷卻布置可將整個冷卻器表面上的溫度差異最小化。可實現在整個冷卻器表面上的小于l°c的溫度均勻性。由鋁制成、且其間具有掩模的鐵磁性片的框架可具有合適的獨立于冷卻器的循環。單獨的冷卻循環可并聯或串聯連接。優選地，掩模框架的冷卻與基片保持器的冷卻相獨立。為執行方法，基片通過基片加載和卸載系統放入加工室內。同時，冷卻器下降到裝載位置。基片然后放在穿過冷卻器開口的銷上且位于基片保持器和陰影掩模之間，所述陰影掩模的片由因瓦合金制成且其框架由鋁制成。掩模框架放在專門的掩模保持件上。在加工室加載以基片-這可由機器臂實現-之后，形成基片保持器的冷卻器運行到直接在基片下方的上方位置，且將基片從銷升起。基片保持器然后向上運行，直至基片表面貼靠在陰影掩模的支承面上。基片表面和掩模下側之間的縫隙通過縫隙檢測傳感器調節。首先，僅重力作用在因瓦合金掩模上，因為磁體條在加載位置和卸載位置中位于下沉的位置。在此位置殘余縫隙可達ΙΟΟμπι，但通常更小。通過短升程氣動缸將桿提升且將支承體向支承面提升以上所述的大約3mm的距離。磁體條然后位于緊靠基片下側近旁。所述磁體條具有距陰影掩模的因瓦合金片的最小距離，且對因瓦合金掩模建立了充分的永磁力。吸引力在此大到足以使因瓦合金掩模和基片之間的殘余縫隙最小化到接近0 μ m。在涂層過程后，短升程缸再次運行到終端位置，使得因瓦合金片上的磁性吸引力被最小化。使用前述設備可為基片涂敷有機材料涂層。涂層優選地為用于OLED或SOLAR或顯示器、照明的有機蒸汽相沉積(OVPD)。該設備亦適合于處理技術聚合物蒸汽相沉積。此外，作為涂層材料可使用對二甲苯(Para-Xylyene)。此外，可建議使用鹵化取代基以用于介電應用和封裝應用。在帶有對二甲苯Parylene C的涂層中，因瓦合金掩模與基片面接觸。本發明也涉及對掩模的改進。掩模凹口、即掩模片之間的間隙應具有特殊的邊緣形狀。邊緣形狀設定為使得涂層在掩模截面上終止，且將涂層框架和涂層片的下行最小化。 為此，該片的在支承基片上起支承作用的支承面尖角地過渡到該片的中空的或傾斜地走向的側面。磁體條和與之相對應的掩模的因瓦合金片都不與被設定溫度的基片保持器導熱接觸。磁體條和與之相對應的掩模的片熱耦合在基片上，因為它們與基片平面地靠放。在 Parylene C涂層中，增長速度受到表面溫度的決定性影響。在被掩模遮擋的被動的基片表面上的增長低于在基片的激活表面上的增長。此情況下沉積在因瓦合金掩模上的層在此是這樣的薄，使得也防止了 I^rylene C膜從基片到因瓦合金掩模上的生長和/或過度生長 (uberwachsen) 0這導致在提升掩模時，不從基片表面撕下涂層或損壞涂層。布置在片間隙內的基片的激活區由于冷卻而被施加涂層，而在被動面上不發生增長。以此設備可實現各種掩模布局形狀。可實現圓形的、矩形的、方形的或多邊形的形式。以相應的方式形成了柵格間隙。柵格可因此由不同寬度和不同側向結構的片形成。在本發明的擴展中建議，借助于磁體條將基片壓向基片保持器的支承面。這通過將磁體條固定在支承體上的間隔螺栓的相應的精確調整實現。以此保證了改進的冷卻接觸和改進的散熱。此外，可提供另外的靜電卡頭系統，以使基片靠著基片保持器施加力。


本方面的實施例在下文中根據附圖解釋，各圖為圖1示出了基片保持器的基本元件以及基片和陰影掩模的分解透視圖；圖2示出了圖1所示視圖，其中基片安放在基片保持器上且陰影掩模安放在基片上；圖3示出了圖2所示視圖的俯視圖；圖4示出了基片保持器的磁體片布置的構造的分解透視圖；圖5示出了磁體片布置的俯視圖；圖6示出了沿圖3中的線VI-VI的截面；圖7示出了沿圖3中的線VII-VII的截面；圖8示出了沿圖3中的線VIII-VIII的截面；圖9示出了處于非激活運行位置的圖6中的放大的截面IX-IX ；圖10示出了處于非激活運行位置的圖7中的放大的截面X-X ；圖11示出了處于非激活運行位置的圖8中的放大的截面XI-XI ；圖12示出了處于激活運行位置的根據圖9的圖；圖13示出了處于激活運行位置的根據圖10的圖；圖14示出了基片保持器連同其所屬的提升裝置M的示意圖；圖15大致示意地示出了處于支承面的平行面內的基片保持器的內部結構。
具體實施例方式在圖14中粗略示意性地示出的提升裝置布置在反應器內部。反應器是特別地由特種鋼(Edelstahl)制造的容器，供氣導管開口在所述容器內。供氣導管尤其開口在構造為噴淋頭狀的進氣機構內，所述進氣機構布置在基片保持器1內部。將可作為氣態或氣溶膠存在的反應成分和載氣一起導入加工室內。這種前體也可以是單體或二聚體。此外，反應器具有出氣機構，通過所述出氣機構將未消耗的過程氣體和載氣從加工室導出。為產生真空或低壓系統，提供了受控真空泵。反應器此外具有未示出的裝載開口，通過所述裝載開口可將陰影掩模2和基片2引入加工室內。基片保持器1在實施例中設計為由鋁制成的冷卻塊且安放在提升裝置M上。借助于提升裝置M可使基片保持器1在垂直方向上移動。在加載位置中，基片保持器1處于未示出的下沉位置。銷以附圖標號25圖示，所述銷25穿過未示出的開口通過基片保持器1突伸出，且在基片保持器1下沉時在圖14中安放在基片保持器1上的基片2放在所述銷25上。基片2可在這個安放在銷25上的位置中取出且被另外的基片替換。陰影掩模3在垂直方向上位于基片上方且由掩模保持器保持在此位置中。 陰影掩模3平行于基片2走向。從在圖14中示出的位置出發，提升裝置M可將基片保持器1連同安放在基片保持器1的支承面1’上的基片2 —起提升，直至基片表面2’碰在陰影掩模3的下側上。從圖15中也粗略示意性地可見基片保持器1的內部結構。在此，示出了兩個曲折形的冷卻循環14、15。第一冷卻循環14的入口 14’直接位于鄰近第二冷卻循環15的出口 15”旁。第二冷卻循環15的入口 15’直接位于鄰近第一冷卻循環14的出口 14”旁。兩個冷卻循環14、15分別位于一個基片支承面1’的平行平面內。冷卻循環14、15的曲折形走向的通道多次相交。圖1至圖3在不同的總體圖中示出了陰影掩模3和基片保持器1上側的結構。陰影掩模3具有框架沈，所述框架沈可提供有未示出的冷卻通道。此矩形框架支承著全部十二根條，所述條材料一體地形成由因瓦合金(一種鐵磁性材料)制成的柵格5。 在實施例中，柵格間隙是矩形的。在未示出的實施形式中，柵格間隙也可具有另外的構造。 所述間隙例如可以具有圓形的、橢圓形的或多邊形的構造。基片1包括必要時多部分的鋁塊，所述鋁塊帶有以上已提及的冷卻通道14、15。基片保持器1的指向基片2的支承面1’具有凹部6，所述凹部6在形式上由交叉的凹槽形成。 交叉的凹槽6與陰影掩模3的片5在位置上對應。由柵格形支承體11支承的磁體條10位于凹部6內。磁體條10是單獨的帶形物體，所述磁體條10通過一個或兩個螺栓21單獨可運動地與支承體11寬松地連接。單獨的磁體條10可在垂直方向上相對于支承它的支承體11略微移動。支承體11可由鋁制成且置入凹槽6內。通過螺栓22將支承框架11與多個桿9 連接。為此，桿9的端側具有所述螺栓22旋入其內的螺紋孔。桿9從基片保持器的下側1” 突伸出，且在此處與僅示意性地圖示的提升設備7每個止擋限位地移動。提升設備7可氣壓操縱。單獨的磁體條10是兩部分的。所述磁體條10包括薄的永磁體帶12，所述永磁體帶與金屬板制成的襯底帶連接。連接可通過粘合劑實現。永磁體帶12具有螺栓頭容納孔 18以用于調整和固定螺栓21的沉頭。螺栓21的桿通過襯底板13的直徑更小的開口 19突伸出。襯底板13因此由螺栓21的頭保持。螺栓21僅寬松地旋入支承體21的螺紋開口 20 內，使得在襯底板13的下側和支承體11的上側之間保留縫隙23。因此保證了磁體條10相對于支承體11的十分之一毫米量級的垂直運動間隙。在特別地在圖10中圖示的非激活位置中，支承體11保持在凹部6的底部附近。這通過所提及的提升設備7實現。在此位置中，磁體條10的表面具有距基片保持器1的基片支承面1’的大約3mm的距離。如從圖9和圖10中進一步可見，基片2位于凹部6的直接上方且陰影掩模3的由鐵磁性材料制成的片5位于基片2的上方。掩模片5的下側5’可具有未示出的距基片表面2’的距離。如果現在通過提升裝置7將支承體11升起直至終端限位位置，如特別地在圖12 和圖13中所圖示，則磁體條10接觸地貼靠在基片2的下側2”上。從圖13中可見，螺栓21 的頭部以有間隔的形狀放入襯底板13的開口 19內。由永磁體帶12所施加的吸引力將磁體條10保持在基片的下側2”上，且將掩模片5的支承面5’吸向基片2的表面2’。建議使得螺栓21是調節螺栓，使用所述螺栓21可調節縫隙23的最大縫隙寬度。 縫隙因此可被最小化，使得在激活位置中通過螺栓21的頭部在磁體條10上施加向下的吸引力。在此情況中通過磁體條10將基片即基片下側2”向基片保持器1的支承面1’吸弓丨。 從而對熱交換進行優化。但也可使用ESC——靜電吸盤系統(Electrostatic Chuck System)——施加另外的靜電力。從圖9、圖10、圖12和圖13中進一步可見鐵磁性掩模片5的橫截面。掩模片5的支承面5’通過形成尖角過渡到中空的側面5”。在未示出的實施例中，可作為液體冷卻的替代提供通過熱電效應元件 (Peltierelementen)的冷卻。所有公開的特征(本身)對本發明都是實質性的。在本申請的公開中，因此也全文引入了所屬的/附加的優先權文件(在先申請副本)，也為此目的而將此文件的特征包括在本申請的權利要求中。
權利要求
1.一種用于在置于基片保持器(1)上的基片(2)上沉積側向結構層的設備，所述沉積借助于以平面在待涂層的基片表面(2’ )上的陰影掩模C3)進行，其中，基片保持器(1)具有第一磁性區以用于磁性地吸引陰影掩模C3)的為此第一磁性區(4)對應配設的第二磁性區(5)，其中，第一磁性區(4)在基片(2)被涂層前當陰影掩模(3)放在基片(2)上時可處于激活位置，在此激活位置中將第二磁性區(5)向基片表面(2’ )吸引，且所述第一磁性區為安上或取下陰影掩模C3)而可處于非激活位置，在所述非激活位置中作用在第二磁性區(5)上的吸引力減到最小，其特征在于，第一磁性區⑷由置入基片保持器⑴的基片支承面(1’ )的凹部(6)內、與第二磁性區( 在位置上對應的尤其是永磁性元件形成。
2.根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備，其特征在于，第一或第二磁性區G、5)由磁性的、尤其是永磁性的元件形成，而各自另一個的磁性區(5、4)則由鐵磁性元件形成。
3.根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備，其特征在于，尤其由 (永)磁性元件形成的第一磁體區(4)可橫向于基片支承面(1’)移動，以在激活位置和非激活位置之間來回移動。
4.根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備，其特征在于，基片支承面(1’)的凹部(6)由交叉的凹槽形成，在所述凹槽中放入具有柵格的片的形式的(永)磁性元件，所述(永)磁性元件(4)與陰影掩模的也構造為柵格片形式的鐵磁性元件(5) 磁性地相互作用。
5.根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備，其特征在于，基片保持器⑴的(永)磁性元件⑷是磁體條(10)，所述磁體條(10)通過凹部(6)內的提升設備(7)可從激活位置移動到非激活位置，在所述激活位置，磁體條(4)基本上與基片支承面 (1’ )齊平，在所述非激活位置，磁體條(4)位于凹部(6)內的下沉位置。
6.根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備，其特征在于，提升設備 (7)布置在基片保持器(1)的背離基片支承面(1’ )的側(1”)上，且通過基片保持器(1) 的開口⑶使穿過的桿(9)作用在(永)磁性元件⑷上。
7.根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備，其特征在于，磁體條 (10)相對于水平走向的基片支承面具有垂直運動間隙地與支承體(11)連接。
8.根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備，其特征在于，磁體條 (10)由與襯底帶(1 相連、尤其是相粘合的永磁性帶(1 形成。
9.根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備，其特征在于，用于監測陰影掩模(3)的片(5)的支承面(5’ )和基片支承面(2’ )之間的可能縫隙的縫隙監測傳感器(16)。
10.根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備，其特征在于，基片保持器(1)是冷卻體且具有曲折的冷卻通道(14、15)，其中，兩個分離的冷卻通道(14、15)提供在兩個相互分離的平行于基片支承面走向的平面內，冷卻劑反向流過或可反向流過所述冷卻通道(14、15)。
11.一種用于根據前述權利要求中一項或多項所述的設備的基片保持器，其特征在于， 基片支承面(1’ )內的凹部(6)，在所述凹部(6)內放入永磁性元件，所述永磁性元件可在面法線的方向上相對于基片支承面(1’ )移動。
12.一種用于與根據或特別地根據前述權利要求中一項或多項所述的設備或基片保持器一起使用的陰影掩模(3)，其特征在于，由磁性材料制成的柵格狀布置的片(5)。
13.根據或特別地根據權利要求12所述的陰影掩模(3)，其特征在于，片( 的在支承基片(2)上起支承作用的支承面(5’ )尖角地過渡到片(5)的中空的或傾斜地走向的側面 (5”)。
全文摘要
本發明涉及一種用于在置于基片保持器(1)上的基片(2)上借助以平面在待涂層基片表面(2’)上的陰影掩模(3)沉積側向結構層的設備，其中，基片保持器(1)具有第一磁性區(4)，以用于磁性地吸引陰影掩模(3)的為此第一磁性區(4)配設的第二磁性區(5)，第一磁性區(4)在基片(2)被涂層前可以在陰影掩模(3)放在基片(2)上的情況下處于激活位置，在此激活位置將第二磁性區(5)向基片表面(2’)吸引，且所述第一磁性區可以為安上或取下陰影掩模(3)而處于非激活位置，在所述非激活位置中作用在第二磁性區(5)上的吸引力被減到最小。重要的是，第一磁性區(4)由位于基片保持器(1)的基片支承面(1’)的凹部(6)內、與第二磁性區(5)在位置上對應的尤其是永磁性元件形成。
文檔編號H01L21/00GK102165095SQ200980137359
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月23日 優先權日2008年9月24日
發明者沃爾特·弗蘭肯, 阿爾諾·奧弗曼斯, 馬庫斯·格斯多夫 申請人:艾克斯特朗歐洲公司