專利名稱：確保沉積工藝中蔭罩板與基板準(zhǔn)確配準(zhǔn)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在基板上形成電子元件的蔭罩板，更具體地說，涉及在高溫沉積生產(chǎn)系統(tǒng)中確保蔭罩板與基板的準(zhǔn)確配準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
主動(dòng)矩陣底板廣泛用在平板顯示器中，用于向顯示器的各像素發(fā)送信號(hào)，從而產(chǎn)生可視圖像。目前，平板顯示器中所使用的主動(dòng)矩陣底板是通過光刻制造工藝而形成的，這是受到市場上越來越高的分辨率顯示器的需求的驅(qū)動(dòng)，而且不可能采用其它制造工藝。光刻術(shù)是一種利用諸如紫外線輻射之類的電磁輻射使沉積在基板的表面上的抗蝕劑層曝光的圖樣確定(patterndefinition)技術(shù)。生產(chǎn)主動(dòng)矩陣底板的示例性光刻工藝的步驟包括涂覆光致抗蝕劑、預(yù)烘烤、浸濕、烘烤、對(duì)準(zhǔn)/暴露、顯影、沖洗、烘烤、沉積成層、移去光致抗蝕劑、擦洗/沖洗和干燥?？梢钥闯觯鲃?dòng)矩陣底板制作工藝包括若干沉積和蝕刻工序，從而在背板上得到適當(dāng)圖樣的輪廓。
由于采用光刻制造工藝形成主動(dòng)矩陣底板所需工序的數(shù)目，使得用于批量生產(chǎn)背板的足夠生產(chǎn)量的鑄造十分昂貴。制造主動(dòng)矩陣底板所需的設(shè)備所列舉的部分示例包括玻璃處理設(shè)備、潤濕/干燥剝離設(shè)備、玻璃清洗設(shè)備、濕法洗滌設(shè)備、等離子體化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備、激光設(shè)備、結(jié)晶設(shè)備、濺射設(shè)備、離子注入設(shè)備、抗蝕劑涂覆設(shè)備、抗蝕劑剝離設(shè)備、顯影劑設(shè)備、顆粒檢查設(shè)備、曝光系統(tǒng)、陣列網(wǎng)格化/修復(fù)設(shè)備、干蝕刻系統(tǒng)、抗靜電放電設(shè)備、濕蝕刻系統(tǒng)和凈化爐。此外，由于主動(dòng)矩陣底板制作工藝的特性，使得上述設(shè)備必須在一類或十類的凈化室中使用。另外，由于所需的設(shè)備的數(shù)量和每臺(tái)設(shè)備的尺寸，凈化室必須具有相對(duì)大的面積，而這是相對(duì)昂貴的。
作為選擇，汽相沉積蔭罩板工藝是公知的，而且在微電子制造業(yè)中已經(jīng)使用多年。汽相沉積蔭罩板工藝較之光刻工藝相當(dāng)廉價(jià)并且其制造工藝也簡單得多。被出版物公開的汽相沉積蔭罩板工藝以及相關(guān)工藝在2003/0228715號(hào)美國專利公開、2003/0193285號(hào)美國專利公開、6,610,179號(hào)美國專利、6,410,455號(hào)美國專利，以及5,701,055號(hào)美國專利中公開。
不過，目前蔭罩板制造技術(shù)并不受歡迎，這要?dú)w咎于缺乏足夠高的分辨率來滿足當(dāng)今對(duì)高分辨率產(chǎn)品，例如主動(dòng)矩陣底板的需求。其結(jié)果是光刻制造技術(shù)被繼續(xù)用來生產(chǎn)這種高分辨率的產(chǎn)品。
為了改進(jìn)汽相沉積蔭罩板工藝的分辨率，蔭罩板中的一個(gè)或更多開口的尺寸以及相鄰開口之間的間隔必須要相應(yīng)的減小。因此，在沉積工藝期間維護(hù)蔭罩板相對(duì)于基板的定位準(zhǔn)確性的能力對(duì)于確保隨其形成的電子元件的適合布置變得愈加重要。由于在高溫沉積工藝期間存在多種熱效應(yīng)，因此利用汽相沉積蔭罩板工藝獲得小型微電子尺寸的能力以及因此獲得的高分辨率，均受到熱誤差的限制，而熱誤差在實(shí)現(xiàn)定位準(zhǔn)確性的過程中起著重要作用。例如，形成蔭罩板和基板所用的材料具有關(guān)聯(lián)的熱膨脹系數(shù)(CTE)。CTE被定義為每單位溫度變化材料的線性尺寸變化。通常用于主動(dòng)矩陣底板的基板材料為陽極氧化鋁，也就是在其頂上生成有薄絕緣層的鋁。鋁的CTE為每攝氏度百萬分之24(ppm/℃)。與此相對(duì)的是，用于形成蔭罩板的典型的材料包括鎳、不銹鋼和銅。不銹鋼的CTE在9.9～17.3ppm/℃之間，而銅的CTE為17ppm/℃，鎳的CTE為13.3ppm/℃。因此，在兩個(gè)連接在一起的表面(即與基板的表面相接觸的蔭罩板的表面)之間保持適合的配準(zhǔn)十分困難，這歸咎于其CTE的差異，而CTE的差異引起了膨脹或收縮的不同的速率和總量。在沉積工藝期間這種CTE的不匹配在蔭罩板與基板之間造成了不期望的幾何誤差。所需要的是一種克服高溫沉積工藝期間熱效應(yīng)的方法，從而維持蔭罩板相對(duì)于基板的定位準(zhǔn)確性。
因此，所需要的，且在現(xiàn)有技術(shù)中沒有揭示的是，一種克服高溫沉積工藝期間熱效應(yīng)的方法，根據(jù)該方法蔭罩板相對(duì)于基板的定位準(zhǔn)確性可維持在期望的公差之內(nèi)。在閱讀并理解以下的詳細(xì)描述之后，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，其它的需要也將變得顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在基板上形成結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括提供基板，該基板包括覆蓋在基層上的介電層；以及提供至少一個(gè)沉積室。每個(gè)沉積室中包括材料沉積源，所述材料沉積源被設(shè)置為與蔭罩板相對(duì)并彼此隔開，所述蔭罩板用與所述基層相同的材料制成。所述蔭罩板具有至少一個(gè)穿透的開口。所述基板的至少一部分被設(shè)置在所述沉積室中與所述材料沉積源相對(duì)的所述蔭罩板的一側(cè)上，使所述介電層面向所述蔭罩板而所述基層背離所述蔭罩板。在沉積室為真空的情況下，通過穿透所述蔭罩板的至少一個(gè)開口，將來自材料沉積源的材料沉積到所述沉積室中的基板所述部分的介電層上。
該方法進(jìn)一步包括將基板的所述部分推進(jìn)到另一沉積室中；以及在該另一沉積室為真空的情況下，通過穿透該另一沉積室中蔭罩板的至少一個(gè)開口，將來自該另一沉積室中的材料沉積源的材料沉積到以下情況中的至少一個(gè)上(1)先前沉積在基板所述部分上的至少一種材料上，和(2)基板所述部分的介電層上。根據(jù)需要，本段中提到的這些步驟可以重復(fù)，直到所有需要的材料已經(jīng)被沉積到基板的所述部分上。
該方法進(jìn)一步包括分別將該基板的第一和第二部分設(shè)置在第一和第二沉積室中；以及在所述第一和第二沉積室為真空的情況下，通過設(shè)置于所述第一和第二沉積室中的第一和第二蔭罩板上的開口，將來自所述第一和第二沉積室中的所述沉積源的一種或更多種材料沉積到所述基板的第一和第二部分上。所述基板的第一部分可被推進(jìn)到所述第二沉積室中，而且所述基板的第二部分可被推進(jìn)到一個(gè)第三沉積室中，以用于進(jìn)一步的材料沉積。
形成所述基層和蔭罩板的材料可以為Kovar或者Invar。所述基層和蔭罩板由在0～200℃的溫度范圍內(nèi)具有小于10ppm/℃的熱膨脹系數(shù)的材料制成。
在每個(gè)沉積室中被沉積的材料可通過濺射或氣相沉積而被沉積。
在沉積所述材料之前，所述蔭罩板的開口可與基板所述部分的子區(qū)域?qū)?zhǔn)。響應(yīng)于沉積期間的加熱，所述蔭罩板和基板所述部分基本上膨脹到相同的程度，使所述蔭罩板的開口基本上與基板所述部分的子區(qū)域保持對(duì)準(zhǔn)。
被沉積到基板所述部分上的所需材料限定諸如電子電路的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還提供一種沉積系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一裝置，用于提供包括覆蓋在基層上的介電層的基板；和至少一個(gè)沉積室，用于接收來自上述裝置提供的基板。每個(gè)沉積室具有被設(shè)置為與蔭罩板相對(duì)并彼此隔開的材料沉積源，所述蔭罩板用與所述基板的基層相同的材料制成。所述蔭罩板具有至少一個(gè)穿透的開口。提供一裝置，用于將所述基板的至少一部分設(shè)置在所述沉積室中與所述材料沉積源相對(duì)的所述蔭罩板的一側(cè)上，使介電層面向蔭罩板而基層背離蔭罩板。提供一裝置，用于在所述沉積室為真空的情況下，通過穿透蔭罩板的至少一個(gè)開口，將來自沉積室中的所述材料沉積源的材料沉積到所述沉積室中的基板所述部分的介電層上。
該系統(tǒng)還可包括一裝置，用于將基板的所述部分推進(jìn)到另一沉積室中；和一裝置，用于在該另一沉積室為真空的情況下，通過穿透該另一沉積室的蔭罩板的至少一個(gè)開口，將來自該另一沉積室的材料沉積源的材料沉積到以下情況中的至少一個(gè)上(1)先前沉積在基板的所述部分上的一種材料上，和(2)基板所述部分的介電層上。
該系統(tǒng)還可包括一裝置，用于分別將所述基板的第一和第二部分設(shè)置在第一和第二沉積室中；和一裝置，用于在所述第一和第二沉積室為真空的情況下，通過設(shè)置于所述第一和第二沉積室中的第一和第二蔭罩板的開口，將來自所述第一和第二沉積室的所述沉積源的一種或更多種材料沉積到所述基板的第一和第二部分上。還提供一裝置，用于將所述基板的第一部分推進(jìn)到所述第二沉積室中和將所述基板的第二部分推進(jìn)到一個(gè)第三沉積室中。
在基板和蔭罩板響應(yīng)于每個(gè)沉積事件期間所產(chǎn)生的熱量而膨脹或收縮時(shí)，由相同材料制成基板，尤其是基板的基層，以及每個(gè)蔭罩板，可便于保持蔭罩板的每個(gè)開口相對(duì)于所述基板的位置對(duì)準(zhǔn)。可期望的是，每個(gè)蔭罩板和基板由具有低熱膨脹系數(shù)(CTE)的相同材料制成，例如由在0～200℃的溫度范圍內(nèi)具有小于10ppm/℃的CTE的材料制成，從而避免不一致的膨脹、收縮總量和速率。其結(jié)果是，在沉積期間，蔭罩板與基板之間僅有微小的相對(duì)移動(dòng)。


圖1表示汽相沉積蔭罩板的生產(chǎn)系統(tǒng)；圖2是用具有低熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料制成的示例性蔭罩板的頂視圖；圖3是形成在基板上的示例性多層電路的頂視圖，該基板所用的材料具有與圖2中的蔭罩板相同的低CTE；圖4是分別沿著圖2和圖3中的線A-A和B-B所截取的并與圖3中的多層電路相對(duì)準(zhǔn)的圖2中的蔭罩板的剖視圖；和圖5是用于克服在高溫沉積工藝中所使蔭罩板和基板熱效應(yīng)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)系統(tǒng)100，該生產(chǎn)系統(tǒng)100通過利用具有相似CTE值的蔭罩板和基板材料來確保蔭罩板與基板的準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)，從而使由熱效應(yīng)所導(dǎo)致的二者之間的任何配準(zhǔn)失調(diào)最小化。生產(chǎn)系統(tǒng)100表示一種用于生產(chǎn)電子設(shè)備的系統(tǒng)，這樣的電子設(shè)備例如具有在其上沉積有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的主動(dòng)矩陣底板。
一種非限制性的示例性生產(chǎn)系統(tǒng)100在名稱為“用于控制受控元件的主動(dòng)矩陣底板及其制造方法(Active Matrix Backplane For ControllingControlled Elements And Method Of Manufacture Thereof)”的2003/0228715號(hào)美國專利申請(qǐng)公開中有描述，該申請(qǐng)合并于此以作為參考。該’715公開中描述了由沉積到基板上的電子元件形成的電子設(shè)備。所述電子元件通過推動(dòng)基板穿過兩個(gè)以上的沉積真空容器而被沉積在所述基板上，所述沉積真空容器具有至少一個(gè)材料沉積源以及被設(shè)置于其中的蔭罩板。通過設(shè)置于所述沉積真空容器中的蔭罩板，來自設(shè)置于每個(gè)沉積真空容器中的至少一個(gè)材料沉積源的材料被沉積在基板上，從而在該基板上形成由電子元件陣列所組成的電路。該電路完全通過材料的連續(xù)沉積而形成在所述基板上。
生產(chǎn)系統(tǒng)100包括兩個(gè)以上串聯(lián)連接的沉積真空容器110(例如沉積真空容器110a、110b、110c和110d)。生產(chǎn)系統(tǒng)110并不被解釋成局限于4個(gè)沉積真空容器110，這是由于構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)100的沉積真空容器110的數(shù)目取決于在該系統(tǒng)形成的任何特定產(chǎn)品所需沉積事件的數(shù)目。
在生產(chǎn)系統(tǒng)100的運(yùn)行過程中，利用包括分配軸114和卷緊軸116的卷軸-卷軸機(jī)構(gòu)，基板112平移穿過串聯(lián)布置的沉積真空容器110。在每個(gè)沉積真空容器110中包括至少一個(gè)沉積源118、至少一個(gè)散熱器120和至少一個(gè)蔭罩板122。
每個(gè)沉積源118填充有一種即將通過相應(yīng)的蔭罩板122而沉積到柔性基板112上的所需材料。每個(gè)散熱器120提供平坦基準(zhǔn)表面，該表面與基板112的非沉積側(cè)相接觸，并且在基板112平移穿過相應(yīng)的沉積真空容器110時(shí)用作熱移除裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，生產(chǎn)系統(tǒng)100可包括額外的階段(未示出)，例如退火階段、測試階段、一個(gè)或更多個(gè)清洗階段、分割和裝配階段，等等。此外，沉積真空容器110的數(shù)目、目的和布置以及任何其它額外階段(未示出)，均能在需要沉積特定應(yīng)用所需的一種或更多種材料時(shí)而被修改。
參照?qǐng)D2并且繼續(xù)參照?qǐng)D1，每個(gè)蔭罩板122包括開口圖樣(未示出)，例如縫、孔洞等等。在基板112被推進(jìn)或平移穿過相應(yīng)的沉積真空容器110時(shí)，每個(gè)蔭罩板122中的開口的圖樣與來自相應(yīng)沉積源118的即將沉積到基板112上的材料所期望的圖樣相對(duì)應(yīng)。
沉積真空容器110可被用來在基板112上沉積材料，從而在基板112上形成電路。該電路可包括一個(gè)或更多電子元件，例如薄膜晶體管(TFT)、二極管、存儲(chǔ)元件，或者是也通過在基板112上材料沉積形成的電容器。多層電路，例如圖3中所示的多層電路300可完全通過每個(gè)沉積真空容器110的連續(xù)操作而在基板112上連續(xù)沉積材料而形成。
每個(gè)沉積真空容器110與真空源(未示出)連接以在其中產(chǎn)生合適的真空。更具體的說，真空源在每個(gè)沉積真空容器110中產(chǎn)生適合的真空，從而使每個(gè)沉積源118中將被沉積到基板112上的所需材料以本領(lǐng)域中已知的方式，例如濺射或汽相沉積，通過相應(yīng)的蔭罩板122的一個(gè)或更多開口而沉積。
在對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)100的下列描述中，基板112被描述為最初設(shè)置于分配軸114上的連續(xù)柔性板，該分配軸114將基板112分配到第一沉積真空容器110中。不過，由于生產(chǎn)系統(tǒng)100可被配置為用來加工一個(gè)或更多單獨(dú)的基板112，所以這并不被解釋為用于限制本發(fā)明。
分配軸114被設(shè)置在預(yù)先加載的真空容器中，該真空容器與真空源(未示出)連接，用于在其中產(chǎn)生適合的真空。每個(gè)沉積真空容器110包括支撐件或引導(dǎo)件，以避免基板112被推進(jìn)或平移通過該沉積真空容器時(shí)下垂。
在生產(chǎn)系統(tǒng)100的操作過程中，當(dāng)基板112被推進(jìn)穿過相應(yīng)的沉積真空容器110時(shí)，在適合的真空下通過蔭罩板122每個(gè)沉積源118中的材料被沉積到基板112上，因此兩個(gè)以上累加的圖樣在基板112上形成。更具體地說，基板112具有兩個(gè)以上的部分，這些部分以預(yù)定的間隔設(shè)置在每個(gè)沉積真空容器110中。在這些預(yù)定間隔中，來自一個(gè)或更多沉積源118的材料被沉積到基板112的置于相應(yīng)沉積真空容器110中的所述部分上。在該預(yù)定間隔之后，基板112被逐步推進(jìn)，因此如果可行的話，基板112所述的兩個(gè)以上的部分被順序地推進(jìn)到下一個(gè)沉積真空容器110中進(jìn)行另外的處理。這種逐步推進(jìn)一直繼續(xù)，直到基板112的每個(gè)部分均穿過所有的沉積真空容器110。此后，退出一系列沉積真空容器110中的最后一個(gè)沉積真空容器110的基板112的每個(gè)部分，被置于存儲(chǔ)真空容器中的卷緊軸116接收?；蛘?，退出沉積真空容器的基板112的每個(gè)部分通過切割器(未示出)而與基板112的其余部分分開。
示例性蔭罩板122由具有低CTE的材料制成，例如由在0～200℃的溫度范圍內(nèi)具有低于10ppm/℃的CTE的材料制成。每個(gè)蔭罩板包括由低CTE的材料制成的薄板210，例如由Kovar(柯伐合金)或Invar(因瓦合金)制成的薄板，其可從例如ESPI有限公司(Ashland，俄勒岡州)以薄板的形式而獲得。Kovar是注冊(cè)的商標(biāo)，其注冊(cè)號(hào)為337,962，現(xiàn)在由特拉華州Wilmington的CRS Holdings公司所有。Invar是注冊(cè)的商標(biāo)，其注冊(cè)號(hào)為63,970，現(xiàn)在由法國的Imphy S.A公司所有。在薄板210中所形成的是開口212的圖樣，其中每個(gè)開口為依據(jù)多層電路300的相關(guān)部分而具有預(yù)定的尺寸、形狀和位置的缺口。
參照?qǐng)D3并繼續(xù)參照?qǐng)D1和圖2，示例性多層電路300形成在基板112上，該基板112類似于薄板210，由諸如Kovar或者Invar的低CTE材料制成，而在基板112上沉積有多個(gè)導(dǎo)體層，例如兩個(gè)以上的導(dǎo)體312和導(dǎo)體314，以用于形成多層電路300。多層電路300通過在生產(chǎn)系統(tǒng)100中蔭罩板122的連續(xù)使用而通過連續(xù)的沉積事件形成。
由低CTE材料制成的蔭罩板122的開口212a、212b、212c、212d、212e、212f、212g和212h分別與多層電路300的基板112上的導(dǎo)體312a、312b、312c、312d、312e、312f、312g和312h的形成相關(guān)聯(lián)，而且多層電路300也由具有同樣低CTE的材料形成。
參照?qǐng)D4并繼續(xù)參照?qǐng)D1～3，分別沿著線圖2和圖3中的線A-A和B-B所截取的、與形成在基板112上的多層電路300相對(duì)準(zhǔn)的蔭罩板122的剖面圖，顯示了其上發(fā)生的沉積事件并與基板112的物理接觸的蔭罩板122。在該例子中，形成導(dǎo)體312e的材料通過一個(gè)沉積源118的被蒸發(fā)的材料在該被蒸發(fā)材料通過蔭罩板122的開口212e時(shí)進(jìn)行沉積。
基板112由基層130組成，該基層130由諸如Kovar或Invar的低CTE材料制成，在基層130上形成有介電層132，例如，陽極氧化鋁的薄層，用作在其上沉積導(dǎo)體的絕緣層。然而，本發(fā)明公開的陽極氧化鋁薄層的介電層132并不解釋成用于限制本發(fā)明，由于介電層132可以由任何合適的和/或期望的絕緣材料形成?；?12的基層130具有例如100～150微米的厚度?；?12的介電層132具有例如幾百納米的厚度。蔭罩板122的薄板210具有例如2～25微米的厚度。不過，基板112、介電層132和蔭罩板122的上述厚度，并不被解釋成用于限制本發(fā)明。
Kovar是一種鐵-鎳-鈷合金。其化學(xué)組成受到嚴(yán)格控制，從而得到合金的較低、均勻的熱膨脹特性。在實(shí)際應(yīng)用中，例如在集成電路封裝中，溫度變化下的低膨脹是一種期望的特性。
Kovar的一般特性包括符號(hào)鎳、鐵、鈷合金；重量百分?jǐn)?shù)29％鎳、17％鈷、53％鐵和1％微量元素；密度8.36g/cm3；熔點(diǎn)2642(1450℃)；熱傳導(dǎo)率16.8W/mk；和標(biāo)稱CTE30～200℃＝5.5ppm/℃；30～300℃＝5.1ppm/℃；30～400℃＝4.9ppm/℃；30～450℃＝5.3ppm/℃；30～500℃＝6.2ppm/℃；30～600℃＝7.9ppm/℃；30～700℃＝9.3ppm/℃；30～800℃＝10.4ppm/℃；和30～900℃＝11.5ppm/。
Invar是一種36％的鐵-鎳奧氏體合金，在從室溫直到大約230℃的范圍內(nèi)，其在所有金屬合金中具有最小的熱膨脹。Invar堅(jiān)硬、強(qiáng)韌、延展并具有實(shí)用的耐腐蝕性。在低于其居里點(diǎn)的溫度下，Invar具有磁性，而在高于該點(diǎn)的溫度下，則是非磁性的。因此，Invar在其表現(xiàn)出低膨脹特性的溫度范圍下通常具有磁性。Invar是一種具有很低熱膨脹系數(shù)的鎳-鐵合金，并且可以用于蔭罩板、框架和陰極射線管槍的部分。該合金易于焊接，而且其可切削性類似于奧氏體不銹鋼。該合金沒有應(yīng)力腐蝕裂紋的問題。在20～100℃下Invar的平均CTE小于1.3ppm/℃；其居里點(diǎn)為230℃；其密度為8.1kg/m3。有一種稱為超級(jí)Invar的合金，其具有小于0.63ppm/℃的更小的熱膨脹系數(shù)，而且在有些情況下，其熱膨脹系數(shù)為負(fù)值，在溫度增加時(shí)合金的長度會(huì)減小。
Invar的一般特性包括比重8.08；熔點(diǎn)2600；密度0.292lb/in3；比熱0.123 BTU/lb/；熱傳導(dǎo)率72.6BTU/ft2/in//hr；比重8.08；熔點(diǎn)2600；密度0.292lb/in3；和標(biāo)稱CTE-200～0＝1.1ppm/；0～200＝0.7ppm/；200～400＝1.5ppm/；400～600＝6.4ppm/；600～800＝8.6ppm/；和800～1000＝9.5ppm/。
繼續(xù)參照?qǐng)D1～4，在生產(chǎn)系統(tǒng)100的給定沉積真空容器110中，蔭罩板122與基板112相對(duì)準(zhǔn)并且保持與其物理接觸。在一種材料在沉積真空容器110中沉積期間，相應(yīng)的蔭罩板122以及基板112的正在沉積材料的部分的溫度通常在20～100℃的范圍內(nèi)。形成蔭罩板122的薄板210的低CTE的材料吸收了在沉積期間所產(chǎn)生的熱量并將該熱能傳遞給基板112。由于蔭罩板122的薄板210以及基板112的基層130由具有相同CTE的材料制成，例如由Kovar或者Invar制成，所以由升高溫度的膨脹引起層130和基板112的幾何變化是相似的。其結(jié)果并且再加上由于形成蔭罩板122和基板112二者的材料的最小化的熱膨脹以及CTE的相容性，可避免蔭罩板122和基板112的變形、誘導(dǎo)應(yīng)力和翹曲。即使在邊際膨脹或收縮的情況下，在升高溫度時(shí)，蔭罩板122與基板112之間可存在最小的或微小的相對(duì)移動(dòng)。因此，蔭罩板122和基板112仍保持對(duì)準(zhǔn)，即蔭罩板122的開口212繼續(xù)與基板112的正在沉積材料的部分的特定子區(qū)域完全對(duì)準(zhǔn)，從而能夠在基板112上準(zhǔn)確的形成多層電路300。
參照?qǐng)D5并且繼續(xù)參照?qǐng)D1～4，方法500用于克服在高溫沉積工藝中使用的蔭罩板和基板上的熱效應(yīng)，從而利于蔭罩板關(guān)于基板的適當(dāng)?shù)亩ㄎ粶?zhǔn)確性，該方法500的流程圖包括步驟510，其中選擇高溫沉積工藝中既用作基板材料又用作蔭罩板材料的具有適合特性的材料。尤其是選擇具有低CTE的材料，例如在0～200℃的溫度范圍內(nèi)具有低于10ppm/℃的CTE的材料。示例性材料包括Kovar或者Invar。
在步驟512中，從供應(yīng)商處獲得卷軸上的連續(xù)薄板形式或材料的單獨(dú)片段形式的基板，例如基板112，該基板由步驟510中所選擇的諸如Kovar或者Invar的具有低CTE的材料制成。
在步驟514中，蔭罩板，例如蔭罩板122，由步驟510中所選擇的具有低CTE的材料，例如由Kovar或者Invar制成。所述蔭罩板包括以預(yù)定的圖樣布置的兩個(gè)以上的開口，例如開口212。
在步驟516中，將一個(gè)或更多基板，例如一個(gè)或更多基板112，以及一個(gè)或更多蔭罩板，例如一個(gè)或更多蔭罩板122，設(shè)置在用于生產(chǎn)諸如電子電路的沉積系統(tǒng)，例如生產(chǎn)系統(tǒng)100之中。
在步驟518中，執(zhí)行沉積工藝，例如上述參照生產(chǎn)系統(tǒng)100的沉積工藝。在每個(gè)沉積真空容器110之中，蔭罩板122與基板112相對(duì)準(zhǔn)并保持與其物理接觸。在沉積期間，蔭罩板122和基板112的溫度通常將升高到20～100℃的范圍內(nèi)。形成蔭罩板122的薄板210的低CTE的材料吸收在沉積期間所產(chǎn)生的熱量，而且所引起的通過薄板210的熱量的傳遞，類似地使基板112也吸收熱量。由于蔭罩板122的薄板210以及基板112的層130由具有相同的低CTE的材料制成，例如由Kovar或者Invar制成，所以溫度升高時(shí)的膨脹引起層130和基板112的幾何變化是相似的。其結(jié)果并且再加上由于形成蔭罩板122和基板112材料的最小化的熱膨脹以及CTE的相容性，可避免蔭罩板122和基板112這兩個(gè)板體的變形、誘導(dǎo)應(yīng)力和翹曲，從而使由熱效應(yīng)所引起的二者之間的任何配準(zhǔn)失調(diào)最小化，即在沉積期間蔭罩板122的一個(gè)或更多開口212繼續(xù)與基板112的特定子區(qū)域完全對(duì)準(zhǔn)，從而能夠在基板112上準(zhǔn)確的形成多層電路300。此后，方法500結(jié)束。
以上已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。在閱讀并理解上述詳細(xì)描述的基礎(chǔ)上，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行其它的修改和替換。其意圖在于，本發(fā)明被解釋為包括在所附權(quán)利要求書或其等價(jià)物的范圍之內(nèi)的所有這種修改和替換的情況。
權(quán)利要求
1.一種在基板上形成結(jié)構(gòu)的方法，包括(a)提供基板，該基板包括覆蓋在基層上的介電層；(b)提供至少一個(gè)沉積室，并且每個(gè)沉積室具有材料沉積源，該材料沉積源被設(shè)置為與蔭罩板相對(duì)并彼此隔開，該蔭罩板用與所述基層相同的材料制成并具有至少一個(gè)穿透的開口；(c)將所述基板的至少一部分設(shè)置在所述沉積室中與所述材料沉積源相對(duì)的所述蔭罩板的一側(cè)上，使所述介電層面向所述蔭罩板而所述基層背離所述蔭罩板；和(d)在所述沉積室為真空的情況下，通過穿透蔭罩板的所述至少一個(gè)開口，將來自所述沉積室中的所述材料沉積源的材料，沉積到所述沉積室中的基板的所述部分的介電層上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括(e)將基板的所述部分推進(jìn)到另一個(gè)沉積室中；(f)在該另一沉積室為真空的情況下，通過穿透該另一沉積室的蔭罩板的至少一個(gè)開口，將來自該另一沉積室中的材料沉積源的材料沉積到以下情況中的至少一個(gè)上(1)先前沉積到基板的所述部分上的至少一種材料上，和(2)基板的所述部分的介電層上；和(g)根據(jù)需要，重復(fù)步驟(e)～(f)，直到所有需要的材料已經(jīng)沉積到基板的所述部分上。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括分別將所述基板的第一和第二部分設(shè)置在第一和第二沉積室中；在所述第一和第二沉積室為真空的情況下，通過被設(shè)置于所述第一和第二沉積室中的第一和第二蔭罩板的開口，將來自所述第一和第二沉積室中的所述沉積源的一種或更多種材料沉積到所述基板的第一和第二部分上；將所述基板的第一部分推進(jìn)到所述第二沉積室中；和將所述基板的第二部分推進(jìn)到一個(gè)第三沉積室中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述基層和所述蔭罩板的材料為Kovar和Invar之一。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基層和所述蔭罩板由在0～200℃的溫度范圍內(nèi)具有小于10ppm/℃熱膨脹系數(shù)的材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(d)中的材料通過濺射和汽相沉積之一的方法而被沉積。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在沉積所述材料之前，所述蔭罩板的開口與基板所述部分的子區(qū)域?qū)?zhǔn)；和響應(yīng)于沉積期間的加熱，所述蔭罩板和基板所述部分基本上膨脹到相同的程度，使所述蔭罩板的開口仍基本上保持與基板所述部分的子區(qū)域?qū)?zhǔn)。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其中被沉積到基板所述部分上的所需材料限定所述結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)為電子電路。
10.一種沉積系統(tǒng)，包括一裝置，用于提供包括覆蓋在基層上的介電層的基板；至少一個(gè)沉積室，用于接收來自上述裝置提供的所述基板，并且每個(gè)沉積室均具有材料沉積源，該材料沉積源被設(shè)置為與蔭罩板相對(duì)并彼此隔開，該蔭罩板用與所述基層相同的材料制成并具有至少一個(gè)穿透的開口；一裝置，用于將所述基板的至少一部分設(shè)置在所述沉積室中與所述材料沉積源相對(duì)的所述蔭罩板的一側(cè)上，使所述介電層面向所述蔭罩板而所述基層背離所述蔭罩板；和一裝置，用于在所述沉積室為真空的情況下，通過穿透所述蔭罩板的至少一個(gè)開口，將來自所述沉積室中的所述材料沉積源的材料，沉積到所述沉積室中的基板所述部分的介電層上。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一裝置，用于將基板的所述部分推進(jìn)到另一沉積室中；和一裝置，用于在所述另一沉積室為真空的情況下，通過穿透該另一沉積室中所述蔭罩板的至少一個(gè)開口，將來自該另一沉積室中的材料沉積源的材料沉積到以下情況中的至少一個(gè)上(1)先前沉積到基板所述部分上的材料上，和(2)基板所述部分的介電層上。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一裝置，用于分別將所述基板的第一和第二部分設(shè)置在第一和第二沉積室中；一裝置，用于在所述第一和第二沉積室為真空的情況下，通過被設(shè)置于所述第一和第二沉積室中的第一和第二蔭罩板中的開口，將來自所述第一和第二沉積室中所述材料沉積源的一種或更多種材料沉積到所述基板的第一和第二部分上；一裝置，用于將所述基板的第一部分推進(jìn)到所述第二沉積室中；和一裝置，用于將所述基板的第二部分推進(jìn)到一個(gè)第三沉積室中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種沉積系統(tǒng)，它使用相同的低熱膨脹系數(shù)(CTE)材料，例如在0～200℃的范圍內(nèi)具有低于10ppm/℃的CTE的材料，形成蔭罩板以及在其上進(jìn)行沉積的基板，以克服高溫沉積工藝的熱效應(yīng)，從而確保所述蔭罩板和所述基板具有一致的膨脹和收縮率。
文檔編號(hào)H01L21/44GK1998073SQ200480043699
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者托馬斯·彼得·布羅迪 申請(qǐng)人:阿德文泰克全球有限公司