專利名稱：利用陰影掩膜進行電子器件制造的方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造電子電路的方法和系統(tǒng)，具體地涉及在集成電 路制造中合并了陰影掩膜和陰影掩膜清洗的設備和方法。
背景技術(shù)：
大面積有源電子器件廣泛應用于平板顯示器和相關(guān)技術(shù)中。例如，有源矩陣背板應用于平板顯示器，以將信號路由至顯示器的像素上產(chǎn)生可視畫面。有源矩陣背板和其他大面積電子電路一樣，是當前利用光刻技術(shù)制造的多層器件，光刻技術(shù)是一種圖案形成技術(shù)，其利 用諸如紫外輻射之類的電磁輻射，對沉積在襯底表面上的光致抗蝕劑材料層進行曝光。在襯底上制造多層有源矩陣背板的一層的示范性的 光刻處理步驟包括用光致抗蝕劑涂覆、預烘、浸泡、烘焙、對準、 曝光、顯影、沖洗、烘焙、沉積一個層、剝離光致抗蝕劑、清洗、沖 洗以及烘干。從而，基于光刻技術(shù)的制造方法包括各式各樣的加成法(材料 沉積)步驟和扣除法(材料移除)步驟，要求合并了多種不同制造技 術(shù)的大型復雜昂貴的制造設備。而且，很多光刻技術(shù)制造步驟必須在 潔凈室環(huán)境中執(zhí)行，進一步導致制造非常復雜，花費高昂。可替換地，汽相沉積陰影掩膜處理是眾知的，并己經(jīng)應用于微 電子制造很多年了。相比較于基于光刻技術(shù)的制造方法，汽相沉積陰 影掩膜處理是一種非常便宜、非常簡單的制造處理。汽相沉積陰影掩 膜處理可以被用于只利用加成法處理在襯底上形成一種或多種電子 器件。通過定位在一個或多個材料沉積源與襯底之間的陰影掩膜中的 窗孔的反補(co即lementary)圖案，順序地沉積包括導體、半導體 和絕緣體的材料的圖案，可以完成這種處理。在實現(xiàn)批量電子電路制造的全加成法處理步驟中的一個挑戰(zhàn)是，由于陰影掩膜重復地用于將材料圖案成形在襯底上，掩膜還在它 自己的表面上和它的孔圖案中聚集材料，這會改變孔的尺寸，從而降 低將來通過掩膜沉積在襯底上的掩膜性能的品質(zhì)。頻繁更換陰影掩 膜，特別是大面積掩膜，對于批量生產(chǎn)過程而言，通常是不實際也不 劃算的?？梢郧逑匆恍┢焚|(zhì)降低了的陰影掩膜，以從掩膜中去除沉積 的材料，但是，因為大部分掩膜清洗方法是非常緩慢的或者是勞動力 集中的，或者要求掩膜從生產(chǎn)線上拆除下來帶到單獨的清洗環(huán)境中， 陰影掩膜清洗通常被認為是與電子器件的大批量生產(chǎn)不相容的。于是，在本領(lǐng)域中存在一種對快速且高效費比地清洗批量生產(chǎn) 設置中的陰影掩膜的需要。另外，存在一種對在生產(chǎn)線中快速地用新 的陰影掩膜更換使用過的陰影掩膜的裝置和方法的需要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是一種形成電子器件的方法。該方法包括(a)連續(xù)地推進襯底通過多個沿制造路徑定位的真空沉積容器，其中，每個沉積容器包括(i)包含沉積材料的材料沉積源，(ii)定位在沉積容器中的第一陰影掩膜，該第一陰影掩膜具有穿透其中的預定窗孔圖案，(iii)鄰近沉積容器定位的第一清洗容器，以及(iv)鄰近沉 積容器定位的第二清洗容器，其中，第一清洗容器、沉積容器和第二 清洗容器限定了清洗路徑，該清洗路徑橫向于制造路徑；第二陰影掩 膜定位在第二清洗容器中，第二陰影掩膜具有穿透其中的預定窗孔圖 案；第一清洗容器在其中接收到第一陰影掩膜時，可操作用于清洗第 一陰影掩膜；第二清洗容器在其中接收到第二陰影掩膜時，可操作用 于清洗第二陰影掩膜；(b)清洗定位于第二清洗容器中的第二陰影 掩膜，同時，通過第一陰影掩膜的窗孔的預定圖案將沉積材料沉積在 襯底上；(c)沿清洗路徑將第一陰影掩膜從沉積容器移動至第一清 洗容器，并沿清洗路徑將第二陰影掩膜從第二清洗容器移動至沉積容 器；以及(d)清洗定位在第一清洗容器中的第一陰影掩膜，同時， 通過第二陰影掩膜的窗孔的預定圖案將沉積材料沉積在襯底上。該方法另外還包括(e)沿清洗路徑將第二陰影掩膜從沉積容器移動至第二清洗容器，并沿清洗路徑將第一陰影掩膜從第一清洗容 器移動至沉積容器；以及(f)重復步驟(b) - (e)至少一次。該方法另外可以包括在將沉積材料沉積到襯底上之間沿制造路 徑推進襯底。該方法另外可以包括測量清洗每一個陰影掩膜的末端，以指示陰影掩膜何時完成清洗。沉積材料在化學不同于任何陰影掩膜的化學成分。 每個清洗容器可以包括多個清洗腔，每個清洗腔可操作地用于清洗陰影掩膜。每個清洗容器可以包括等離子源或氣體蝕刻劑，用于清洗相應 的陰影掩膜。蝕刻劑可以從由鹵素、含鹵素化合物和氧氣組成的組或 由氫氣和含氫化合物組成的組中選取。可以通過第一真空閥互連第一清洗容器和沉積容器?？梢酝ㄟ^ 第二真空閥互連第二清洗容器和沉積容器。移動第一陰影掩膜包括傳 遞第一陰影掩膜通過第一真空閥。移動第二陰影掩膜包括傳遞第二陰 影掩膜通過第二真空閥。清洗路徑可以基本上是直線的。清洗至少一個陰影掩膜所需要的時間可以比將材料沉積在襯底 上所需要的時間少，或者基本不超過將材料沉積在襯底上所需要的時 間。本發(fā)明還是一種形成電子器件的方法，包括(a)提供一種適于沿制造路徑推進的襯底，襯底的第一部分定位于沿路徑的第一處理工位；(b)提供一種適于在第一處理工位將材料沉積在襯底上的沉 積源；(c)提供第一陰影掩膜和與第一陰影掩膜基本相同的第二陰 影掩膜；(d)在沉積源和襯底的第一部分之間定位第一陰影掩膜， 并鄰近制造路徑定位第二陰影掩膜；(e)通過第一陰影掩膜將材料 沉積在襯底的第一部分，同時，清洗第二陰影掩膜；(f)沿制造路 徑推進襯底，使得襯底的第二部分定位在第一處理工位；(g)在沉 積源和襯底的第二部分之間定位第二陰影掩膜，并鄰近制造路徑定位 第一陰影掩膜；以及(h)通過第二陰影掩膜將材料沉積在襯底的第二部分，同時，清洗第一陰影掩膜?？梢栽谡婵罩谐练e材料并且清洗每個陰影掩膜。 該方法還包括提供用于清洗第一陰影掩膜的第一清洗容器和用于清洗第二陰影掩膜的第二清洗容器，其中，每個清洗容器包括用于確定清洗處理完成的裝置。清洗每個陰影掩膜可以包括(i)將陰影掩膜暴露于等離子和化學蝕刻劑中的至少一種；(ii)活性離子蝕刻；或(iii)物理濺射。 本發(fā)明還是制造電子器件的設備。該設備包括(a)限定延長了的制造路徑的多個互連沉積容器；(b)沿制造路徑推進襯底的裝置；(c)至少一種定位于每個沉積容器中用于在襯底定位于沉積容器中時將材料沉積在襯底上的材料沉積源；以及(d)連接至每個沉積容器的兩個清洗容器，每個清洗容器可操作地用于接收來自對應的 沉積容器的陰影掩膜以進行清洗，以及用于將陰影掩膜傳遞至對應的 沉積容器以通過陰影掩膜中的窗孔圖案將材料沉積在襯底上。每個清洗容器是可以操作地用于通過活性離子蝕刻或通過物理 濺射以清洗陰影掩膜。沿著制造路徑，襯底可以是連續(xù)的或分段的。 該設備還可以包括用于監(jiān)控陰影掩膜潔凈度的裝置。 每一個清洗容器可以通過真空閥連接至它對應的沉積容器。 本發(fā)明還是一種用于制造電子器件的設備。該設備包括多個沿 制造路徑定位并被配置以接收沿路徑推進的襯底的真空沉積容器，以 及定位在每一個沉積容器中的材料沉積源。提供了多個陰影掩膜，多 個陰影掩膜清洗容器被耦接至每個沉積容器，并以此限定了橫向于制 造路徑的清洗路徑。對于每個沉積容器而言， 一個相應的清洗容器是 可操作地用于當相應的沉積源通過另一個沉積容器將材料沉積在襯 底的第一部分時清洗一個陰影掩膜，另一個清洗容器可操作地用于當 沉積源通過一個陰影掩膜將材料沉積在襯底的第二部分時清洗另一 個陰影掩膜。最后，本發(fā)明是用于制造電子器件的設備。該設備包括多個串 行連接的真空沉積容器和置于每個沉積容器內(nèi)的材料沉積源。提供了 用于沿縱向制造路徑推進襯底以使其通過多個沉積容器的裝置。真空清洗容器耦合至每一個沉積容器并且每個沉積容器與一個陰影掩膜 相關(guān)聯(lián)。提供了用于在沉積容器和相應的清洗容器之間傳遞陰影掩膜 的(多個)裝置。陰影掩膜交替地置于清洗容器中以清洗陰影掩膜， 以及置于沉積源和沉積容器中的襯底之間以將來自材料沉積源的材 料沉積在襯底上。


圖la示意性地圖示了本發(fā)明的制造系統(tǒng)中的多個處理工位的平 面圖，其中，第一陰影掩膜定位在與每個工位相關(guān)的沉積容器中，第 二陰影掩膜定位于清洗容器中；圖lb圖示了在圖la中圖示的多個處理工位的一個的實施例；圖2圖示了圖la的多個工位，其中，使用過的陰影掩膜被清潔 的陰影掩膜替換掉；圖3圖示了圖la的多個工位，其中，在沉積容器中使用第二陰 影掩膜取代了第一陰影掩膜，第一陰影掩膜定位在清洗容器中；圖4示意性地圖示了本發(fā)明的多任務處理工位的實施例的平面圖；圖5示意性地圖示了本發(fā)明的圓盤傳送帶處理工位的實施例的 平面圖；圖6至圖9圖示了本發(fā)明的處理工位的端試圖和按照本發(fā)明的 掩膜清洗處理步驟的順序。
具體實施方式
現(xiàn)在，對特定的示范性實施例進行描述，以提供對這里公布的 方法、設備和系統(tǒng)的方面和特征的全面理解。在附圖中圖示了這些實 施例和特征的示例。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將了解到，這里公布使用 的設備、系統(tǒng)和方法可以被改造和修改以提供用于其他應用的設備、 系統(tǒng)和方法，并且，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行其他的 增加和修改。例如，圖示或描述為一個實施例或一個附圖的部分的特 征可以被運用在另一個實施例或另一個附圖中，以產(chǎn)生另一個實施例。這樣的修改和變化被用于包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明涉及用于在襯底上制造電子器件的方法、設備和系統(tǒng)， 具體地，涉及陰影掩膜在電子器件制造中的使用，這里，掩膜的清洗因此被集成到制造處理和設備中。在專利號為6,943,066的美國專利 中公布了利用陰影掩膜形成電子器件的設備和方法的某些方面，該文 在此通過引用并入本發(fā)明。提到電子器件，我們指的是電子元件的部 件，可以是在襯底上形成的有源電子元件和無源電子元件的任意組 合。有源元件可以包括晶體管、二極管、輻射發(fā)射器、傳感器或任何 其他類型的有源元件。無源元件可以包括電導體、電阻、電容、電感 或任何其他類型的無源元件。提到陰影掩膜，我們指的是掩膜材料的 薄片，該薄片被預定的窗孔(也稱作通孔)圖案穿透，通過這個孔可 以將由汽相沉積源(沉積源)供給的沉積材料的反補圖案沉積到襯底 (這里，還被稱為將沉積材料圖案成形到襯底上)上的一個層中，這 個層有助于電子器件的形成。電子器件還可以由任意數(shù)量的層形成。 典型地，對于沉積材料、掩膜圖案和層厚度中的至少一個來說，每一 個連續(xù)圖案成形的層與成形在其上的層是不同的。參照圖la，本發(fā)明的電子器件制造系統(tǒng)100包括多個處理工位 102。圖lb圖示了多個處理工位102的一個代表。每一個處理工位 102包括沿縱向制造路徑106定位的真空沉積容器104。每個沉積容 器104還包括材料沉積源108和第一陰影掩膜IIO，通過該陰影掩膜， 通過在第一陰影掩膜110中的窗孔114的圖案，將來自沉積源108 的沉積材料圖案成形在襯底112上。沉積源108可以是蒸汽源、濺射 源或另外一種類型的真空沉積源。沉積材料可以是具有在襯底112 上形成一個或多個電子器件的用途的任何材料，可以通過沉積源108 和第一陰影掩膜110的窗孔114沉積在襯底112上。沉積材料的例子 包括導體、半導體和絕緣體。沉積容器104的內(nèi)部典型地是維持在高 真空狀態(tài)下以執(zhí)行沉積，典型地在10—5托-10—7托的壓力范圍內(nèi)。襯底112可以是沿制造路徑106的連續(xù)彈性襯底，或者可以包 括沿制造路徑106的彈性或剛性襯底段的縱向陣列。襯底112可以是 令沉積材料可以被沉積在其上的任何類型的襯底，包括聚合物、玻璃、水晶和金屬。制造路徑106可以是與推進襯底12通過多個處理工位 102—致的任何方式的直線的、曲線的或彎曲的。在一個非限制性實 施例中，襯底112的未圖案成形部分116在入口 118進入制造系統(tǒng) 100，在每個工位102的沉積容器104中順序地接收沉積材料的圖案 成形的層，并在出口 120離開制造系統(tǒng)100，在其上形成一個或多個 電子器件122。在該序列中的每一個步驟中，沿制造路徑106推進襯 底112，以便襯底112的一部分從多個處理工位102的一個處理工位 102移動至下一個處理工位102。在襯底112上的每一個沉積材料層 的沉積是形成一個或多個電子器件122的加成步驟。多個工位102可以包括在襯底112上形成一個或多個想要的電 子器件122的任意數(shù)量的處理工位。在一個非限制性實施例中，多個 處理工位102包括六個處理工位，通過沿制造路徑106順序圖案成形 第一絕緣體、第一導體、第二導體、第二絕緣體和第三導體中，在襯 底112上形成至少一個有源電子器件122。電子器件可以是用于平板 顯示器的薄膜晶體管(TFT)背板，其中，電子器件的電子元件可以 是硒化鎘薄膜晶體管。然而，由于預想可以使用制造系統(tǒng)100的多個 工位102來制造其他類型的電子器件，電子器件是TFT背板的描述不 能被解釋為對發(fā)明的限制。每次在沉積期間利用陰影掩膜110將沉積材料圖案成形在襯底 112上時，沉積材料的層也被作為薄層沉積在掩膜110的表面上(在 掩膜上)。隨著每一次通過掩膜110在襯底112上附加沉積，掩膜 110上的薄層在厚度上增加，最后，由于窗孔114的圖案被薄層變得 模糊、扭曲或其他形式的改變，降低了掩膜110的性能。在掩膜110 中由于聚集的沉積材料而產(chǎn)生的變化可以包括沉積材料堵塞了孔 114、掩膜110的彎曲、由于薄層和掩膜110之間的熱膨脹性質(zhì)差異 而降低的掩膜110的熱穩(wěn)定性下降、以及薄層從掩膜IIO部分或完全 地脫層。從而，存在周期性更換陰影掩膜110或清洗陰影掩膜110 的需要，以維持制造系統(tǒng)100中的圖案成形性能。在批量生產(chǎn)環(huán)境中， 頻繁地更換陰影掩膜IIO在經(jīng)濟上通常是不可行的。因此，本發(fā)明包 括用于清洗用于在襯底上批量生產(chǎn)電子器件的陰影掩膜110的方法、設備和系統(tǒng)。用于在電子器件制造中形成沉積材料層的陰影掩膜110典型地 要求頻繁的清洗。例如，假設在其中具有50微米直徑圓孔的陰影掩膜用于在襯底上圖案成形沉積材料的大體50微米的直徑、0. 5微米 厚的焊盤。如果焊盤直徑的最大公差是標稱50微米直徑的10°/。，則 在沉積中，沉積材料各向同性地沉積在掩膜表面和窗孔內(nèi)側(cè)，焊盤的 每次沉積會減少窗孔的有效內(nèi)徑1微米，因此，在五次沉積后，窗孔 在直徑上會減小至它的直徑公差極限。為了避免這個問題，雖然掩膜 可以只在通過其中的多次沉積后要求清洗，理想的是在每次沉積后清 洗掩膜。頻繁的掩膜清洗可以增加通過掩膜的連續(xù)沉積之間的性能一 致性，通過沉積和清洗循環(huán)，提供掩膜的一致的循環(huán)，而且，通過避 免來自沉積材料的積聚的多層的應力，可以優(yōu)化掩膜的使用壽命。將 對一個實施例進行描述，在該實施例中，在每次通過掩膜進行沉積之 后用一個潔凈的陰影掩膜調(diào)換在襯底上進行圖案成形的用過的陰影 掩膜。每一個處理工位102包括第一掩膜清洗容器124和第二掩膜清 洗容器126。通過在不損壞掩膜的情況下從掩膜中大大地去除沉積材 料的薄層，每一個第一清洗容器124和第二清洗容器126可操作地用 于清洗掩膜。在圖la和圖lb中，圖示第一掩膜IIO定位在沉積容器 104中，具有孔114的圖案的第二陰影掩膜128定位在第二清洗容器 126中。第二陰影掩膜128和第一陰影掩膜110可以是基本相同的。 第一清洗容器126、沉積容器104和第二清洗容器128限定了清洗路 徑130，沿著該清洗路徑，可以轉(zhuǎn)移第一掩膜IIO和第二掩膜128。 清洗路徑130可以是直線的或折疊的。定位于第二清洗容器126中的掩膜128可以被清洗，同時，在 沉積容器104中通過第一掩膜IIO執(zhí)行沉積。圖la、 2和3圖示了用 于在系統(tǒng)100中形成電子器件的制造處理部分。在如圖la和lb所示， 沉積容器104中的沉積材料的第一沉積以及同時在第二清洗容器126 中對第二掩膜128進行清洗之后，如圖2所圖示，第一掩膜110被從 沉積容器104傳送至第一清洗容器124，第二掩膜128被從第二清洗容器126傳送至沉積容器104。另外，還如圖2圖示，沿制造路徑106在處理方向136上推進 襯底112，隨之，襯底112的新的部分138在入口 118被引入系統(tǒng)100， 承載一個或多個已完成的電子器件122的襯底部分從出口 120脫離系 統(tǒng)100。當在處理方向136上推進襯底112時，在多個工位102的第 一工位140處的定位以在沉積容器104進行沉積的襯底112的每一個 部分被移動，并被重新定位，以在多個工位102的鄰近的第二工位 142的沉積容器104中進行下一個沉積。也就是，襯底112被逐步推 進。在一個實施例中，襯底112是彈性的，并從圓形供料巻軸(圖中 未示出)被推進通過系統(tǒng)100。在另一個實施例中，襯底112包括襯 底材料的單個部分，該襯底材料被單獨推迸通過系統(tǒng)100。用于沿制造路徑推進襯底的多種裝置在本領(lǐng)域是已知的，包括在襯底上的牽 引、運送系統(tǒng)以及機器人襯底搬運系統(tǒng)。例如，襯底112沿制造路徑 106可以是連續(xù)的，并利用牽引滾軸沿制造路徑106被推進。當?shù)谝谎谀?10轉(zhuǎn)移至第一清洗容器124，以及第二掩膜128 轉(zhuǎn)移至沉積容器104被完成，以及襯底112已經(jīng)被推進時，如圖3 所圖示，第一掩膜IIO在第一清洗容器124中被清洗，同時，利用第 二掩膜128在沉積容器104中執(zhí)行沉積。在沉積容器104中的沉積以 及第一掩膜IIO在第一清洗容器中的清洗之后，襯底112沿制造路徑 106被再次推進，結(jié)合圖2所描述的轉(zhuǎn)移，第一掩膜110和第二掩膜 128沿清洗路徑130轉(zhuǎn)移的方向被反向，隨之，第一掩膜110返回至 沉積容器104，第二掩膜128返回至第二清洗容器126。通過重復上 述序列，第一掩膜IIO和第二掩膜128被清洗，并被用于以交替的方 式將圖案成形在襯底112上。每個處理工位102可以獨立地進行操作， 或者依據(jù)在特定時間它各自的哪一個掩膜被用于在襯底上沉積或被 清洗而同步地被操作。例如，盡管圖la圖示了所有的處理工位102 使它們的第二掩膜128在第二清洗容器126中被清洗以及同時在沉積 容器104中沉積，在另一個實施例中，多個處理工位102的每一個或 多個可以使它的第一掩膜110在其對應的第一沉積容器124中被清 洗，同時，沉積發(fā)生在其對應的沉積容器104中，而其他的處理工位102使它們的第二掩膜128在其對應的第二清洗容器126中被清洗。 利用制造系統(tǒng)100形成電子器件的最大產(chǎn)出率(最小時間)是 由在一個處理工位102中執(zhí)行沉積所需要的第一最長時間、將襯底 112的一部分沿制造路徑106從一個處理工位102推進到下一個處理 工位102所需要的第二時間以及循環(huán)襯底112的一部分通過用于其推 進的任何壓力、溫度和化學環(huán)境變化所需要的第三時間之和所確定 的。理想地，最小時間不受清洗掩膜所需的時間或在清洗容器和在相 關(guān)的沉積容器之間循環(huán)掩模所需的時間所限制。也就是，清洗循環(huán)理 想地比沉積循環(huán)快。在一個實施例中，從在沉積容器104中在襯底的 第一部分上的沉積開始，到在沉積容器104中在襯底的第二部分上的 下一個沉積開始的時間(工位循環(huán)時間)小于兩分鐘。在另一個實施 例中，在同一沉積容器104中的沉積時間之間的循環(huán)時間小于30秒。 在一些情況下，清洗掩膜所需的時間可能超過沉積所需的時間。 通過沿制造路徑在處理工位提供多于兩個掩膜，掩膜的較長的清洗時 間可以適應于本發(fā)明的制造系統(tǒng)。圖4圖示了本發(fā)明的制造系統(tǒng)的多 掩膜處理工位150的平面圖。在電子器件制造系統(tǒng)100中， 一個或多 個處理后的工位150可以取代對應數(shù)量的處理工位102。多掩膜工位 150包括第一清洗容器152和第二清洗容器154，每一容器都具有兩 個清洗腔156。陰影掩膜158與每個清洗腔156相關(guān)，每個清洗腔156 適于單獨清洗各個掩膜158，并適于沿清洗腔156和沉積容器162之 間的清洗路徑160傳送各個掩膜158，其中沉積容器162沿制造路徑 164定位以用于推進襯底166。除了結(jié)合圖1-3描述的用于在清洗容 器和沉積容器之間交替地傳送掩膜的順序之外，多掩膜工位150的操 作包括在每一個第一清洗容器152和第二清洗容器154之間交替地將 掩膜158從其中的兩個清洗腔156的每一個傳送至沉積容器162，由 于每個掩膜158在沉積容器162中的每四次沉積中只使用一次，從而 增加清洗每個掩膜158可利用的時間。在一個實施例中，"可交替地將掩膜從兩個清洗腔156中的每 一個傳送出"包括將兩個清洗腔156作為一個單元轉(zhuǎn)移，以便依據(jù)兩 個清洗腔156中的哪一個包含下一次被用于沉積的掩膜，來將兩個清洗腔156交替地沿清洗路徑160定位。在圖4中，第一清洗容器152 和第二清洗容器154被圖示處在清洗路徑160相對的末端。在另一個 實施例中，第一清洗容器152和第二清洗容器154的每一個的兩個清 洗腔156被固定在適當?shù)奈恢?，在每個清洗腔156和清洗路徑160 之間獨立地傳送每個掩膜158，以傳送到和傳送出沉積容器162。多掩膜處理工位的另一種類型是如圖5所示的掩膜圓盤傳送處 理工位200。掩膜圓盤傳送處理工位200包括第一圓盤傳送清洗容器 202和第二清洗容器204，每一個清洗容器包括多個清洗腔206，這 些清洗腔被布置在軸208附近，并具有多個與此相關(guān)的陰影掩膜210。 將每個清洗容器202和204的多個清洗腔206配置為繞軸208旋轉(zhuǎn)， 以相繼地定位每個定位在清洗腔206中的以沿清洗路徑212傳送的掩 膜210，清洗路徑212通過沉積容器214在第一清洗容器和第二清洗 容器204之間延伸。理想地，在第一清洗容器202和第二清洗容器 204中的至少一個中的多于一個的掩膜210是被同時清洗的。利用兼容于耦接至用于在清洗容器和在沉積容器中的沉積之間 的真空沉積容器之間快速傳送掩膜的裝置的、任何合適的非破壞性清 洗方法，可以執(zhí)行利用本發(fā)明的方法、設備和系統(tǒng)的陰影掩膜的清洗。 合適的清洗方法包括諸如活性離子蝕刻(RIE)之類的基于等離子的 處理、物理濺射和離子銑削，以及光化學蝕刻、熱、激光燒蝕和化學 蝕刻方法。RIE是化學選擇性蝕刻處理，其中，在清洗容器中的典型 地為20托-10—3托的適度的真空條件下，將要被清洗的表面曝光于包 括能夠與要從掩膜表面去除的材料快速反應、而與下面的材料反應很 慢或不反應的氣態(tài)化學種類。反應產(chǎn)物在等離子環(huán)境中是可揮發(fā)的， 并被抽走。物理濺射是較少化學性選擇性的等離子處理，典型地在比 RIE更低的壓力中執(zhí)行，通過高能但化學惰性的化學種類的表面碰撞 來執(zhí)行蝕刻。根據(jù)掩膜和要被去除的材料的化學成分，RIE氣體典型地是氣態(tài) 或揮發(fā)性化合物，或者包括氟、氯、溴、碘和氧氣的元素氧化氣體， 或包括氫和含氫化合物的還原氣體。掩膜可以由任何可以被制造為薄 片的材料制成，該薄片具有適于將沉積材料圖案成形在襯底上的窗孔圖案，掩膜構(gòu)建材料可以被選擇為具有在RIE下相對于蝕刻氣體的惰 性。從而，理想的，依賴于想要的清洗化學作用，用不同的材料制造 掩膜，以在電子器件的形成中對不同的層進行圖案成形。典型地，掩 膜是金屬的，由純金屬或合金制成。通常的掩膜材料包括鎳、銅以及 高熔點金屬。再次參照圖l-3，在每個沉積容器104中的壓力和化學環(huán)境通常 與在相關(guān)聯(lián)的第一和/或第二清洗容器124、126中的壓力和化學環(huán)境 不同。另外，每個處理工位102可能需要與沿制造路徑106相鄰的處 理工位102中沉積所需的沉積材料不同的沉積材料。為了保持環(huán)境中 的差異，制造系統(tǒng)100包括適當?shù)难b置，以隔離每個沉積容器104 及其相應的第一和第二清洗容器124、 126的內(nèi)部工作環(huán)境。通過襯底112可以被傳送通過的工位隔離裝置250，將沿制造路 徑106的每個處理工位102的沉積容器104與相鄰處理工位102中的 沉積容器104隔離。在一個非限制實施例中，工位隔離裝置250是真 空閥，其在沉積工程中，在沿制造路徑106的襯底112的隔離的塊之 間關(guān)閉。此外或者可替換地，在襯底112沿制造路徑106是連續(xù)的情 況下，真空閥密封襯底112的一個或多個表面。理想地，真空闊適于 快速打開和關(guān)閉，在真空閥打開之前，相鄰的沉積容器處于與另一個 容器充分一樣的壓力。在一個實施例中，真空閥是門閥。在另一個實施例中，在相似的壓力中在相鄰沉積容器104中執(zhí) 行沉積，隔離裝置250是沿制造路徑106傳送襯底112通過的基本狹 長口形的開口。在更進一步的實施例中，隔離裝置250接口至單獨的 真空源，以便可以沿制造路徑106有差異地抽空多個隔離裝置250。通過掩膜可以被傳送經(jīng)過的真空閥252，將每一個清洗容器124、 126和與它關(guān)聯(lián)的沉積容器104隔離開?？梢詫⒚恳粋€真空閥252開 口至真空源，以增強沉積容器104從它的對應的清洗容器124、 126 的隔離。在另一個實施例中，將每個真空閥252開口至隔離的真空源， 以便可以沿清洗路徑130有差別地抽空多個真空閥252。在一個實施 例中，真空閥252是一個裝載鎖。圖6圖示了本發(fā)明的處理工位300的另一個實施例。處理工位300包括沉積容器302、第一清洗容器304、第二清洗容器306、用于 將第一清洗容器304與沉積容器302隔離開的第一真空閥308、以及 用于將第二清洗容器306與沉積容器302隔離開的第二真空閥310。 沉積容器302是沿制造路徑311定位的(在圖6面外)。沉積容器300包括第一陰影掩膜312和沉積源314，該沉積源適 于通過掩膜312將沉積材料316圖案成形在襯底317上。將沉積容器 302開口至真空源318，以建立和保持用于執(zhí)行沉積的真空。每個清 洗容器304和306包括清洗裝置320。在一個實施例中，清洗裝置320 是RIE。在另一個實施例中，清洗裝置是物理濺射。將每個清洗容器 304和306開口至對應的真空源322。圖示第二陰影掩膜324定位在 第二清洗容器306中，以從第二掩膜324中去除沉積的材料326。當 清洗第二掩膜324時，通過第二清洗容器306的對應的真空源322， 將去除的材料326從第二清洗容器306中抽取。將每個第一容器308和第二容器310開口至對應的真空源328， 以增強第一和第二清洗容器304和306與沉積容器302之間的隔離。 每個清洗容器304和306適于用清洗氣體進行至少一次快速沖洗，以 及從用于掩膜清洗的壓力快速抽氣至更低的適于在沉積容器302中 的沉積的執(zhí)行的壓力。圖6-9圖示了在沉積容器302中的沉積之間的時間間隔期間， 在沉積容器302、第一清洗容器304和第二清洗容器306之間交換掩 膜的示范循環(huán)。參照圖6，工位300包括定位于沉積容器302中的第 一掩膜312和定位于第二清洗容器306的第二掩膜324。在圖6中， 在沉積容器302中的第一沉積正在進行，同時，在第二清洗容器306 中清洗第二掩膜324。第一和第二真空閥308和310處于關(guān)閉。現(xiàn)在 轉(zhuǎn)至圖7，在第一沉積完成之后，打開第一和第二真空閥308和310。 那么，通過第一真空閥308，將第一掩膜312從沉積容器302傳送 (332)至第一清洗容器306，通過第二真空閥310，將第二掩膜324 從第二清洗容器306傳送(332)至沉積容器302。第一和第二掩膜 312和324的傳送可以是任何合適的與在真空條件下通過真空閥的薄 平物體的傳送一致的裝置，包括傳送帶、滾軸、機器人手臂或其他機械裝置。為了在用于電子器件批量生產(chǎn)的本發(fā)明的制造系統(tǒng)中獲得最大 產(chǎn)出量，通常優(yōu)選的是掩膜清洗不限制制造速度。為此目的，在打開 第一和第二真空閥之前，完成第二掩膜324的清洗，并且第一和第二清洗容器304和306被抽氣至大體是沉積容器302中的壓力。在另一 個實施例中，在每個清洗容器304和306中包括了末端檢測裝置。通 過向制造系統(tǒng)300發(fā)信號，盡可能早地停止清洗掩膜，末端檢測支持 制造系統(tǒng)300的最大產(chǎn)出量。末端檢測還提供了用于清洗過程的質(zhì)量 控制，防止掩膜的不完全清洗或與過清洗相關(guān)聯(lián)的掩膜的腐蝕，例如， 通過不必要的長期暴露于等離子中。用于末端檢測的合適技術(shù)包括任何可以感應預定沉積材料出現(xiàn) 在掩膜表面上的技術(shù)。在一個實施例中，由于沉積材料被從表面去除 到等離子中，末端檢測利用光學傳感器監(jiān)控在被清洗表面上的等離子 發(fā)射光譜中的變化。在另一個實施例中，利用從外部輻射源引入清洗 容器的電磁輻射的分光譜吸收、熒光和散射測量中的至少一種，確定 清洗末端。在另一個實施例中，利用等離子的電性能測量來檢測清洗 過程的末端。在另一個實施例中，通過測量物理參考標記或通過掩膜 被清洗的孔來確定末端。在另一個實施例中，掩膜包括作為指示劑被 添加到制成掩膜的材料中的化學成分，以參與末端檢測。在一個實施例中，沿制造路徑311推進襯底317，同時，在第一 清洗容器304、沉積容器302和第二清洗容器306之間傳送第一和第 二掩膜312和324。在另一個實施例中，推進襯底317與傳送第一和 第二掩膜312和324是相繼執(zhí)行的。理想地，在傳送第一和第二掩膜 324期間，沉積容器302中的壓力保持基本恒定?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖8，第 一掩膜312定位于第一清洗容器304中，第二掩膜324定位于沉積容 器302中，第一和第二真空閥308和310己經(jīng)被關(guān)閉330。在第一清 洗容器304中的第一掩膜312的清洗正在進行，同時，在沉積容器 302中發(fā)生第二沉積。最后，轉(zhuǎn)至圖9，在完成利用掩膜324的第二 沉積和第一掩膜312的清洗后，在與圖7中所圖示的傳送332相反的 方向334中傳送第一和第二掩膜312和324，將第一掩膜312返回沉積容器302，將第二掩膜324返回第二清洗容器306，如圖6所圖示。 本發(fā)明的實施例具有很多優(yōu)點，包括但不限于與電子器件(特 別是大面積電子器件)的增強的生產(chǎn)能力和降低的成本相關(guān)的優(yōu)點。 本發(fā)明的制造系統(tǒng)可以以簡單的方式調(diào)整，以在主要由大面積陰影掩 膜限制的非常大的襯底上制造電子器件。而且，通過頻繁地清洗陰影掩膜以及接近沉積容器，優(yōu)化制造速度，在很多沉積周期內(nèi)保持陰影 掩膜的性能，消除了在其他地方清洗掩膜而傳送掩膜相關(guān)的損壞掩膜 的危險。另外，特別是對于本發(fā)明的多掩膜和圓盤傳送實施例，在每 個處理工位利用多個掩膜的內(nèi)在冗余，通過在掩膜應當被清洗的時間 期間內(nèi)替換掩膜，使在不停止生產(chǎn)線的情況下能替換失效的或磨損的 掩膜。本發(fā)明的電子器件制造系統(tǒng)和方法的另一個優(yōu)點是它的制造技 術(shù)的一致性。與采用了許多相異的制造技術(shù)和很多類型的制造設備， 以制造單一類型的電子器件的光刻技術(shù)制造設備不同，本發(fā)明的制造 系統(tǒng)只采用了材料沉積以及相關(guān)的掩膜清洗技術(shù)來制造電子器件。這 種技術(shù)的一致性使制造設備可以以比當前的光刻技術(shù)制造設備低的 成本被構(gòu)建。由于電子器件的大部分或所有制造步驟都是在一系列的 互連真空容器中執(zhí)行的，本發(fā)明的另一個優(yōu)點是它提供了一種不需要 完全密封在一個清洗室內(nèi)環(huán)境中的電子器件制造系統(tǒng)。參照優(yōu)化實施例，己經(jīng)對本發(fā)明進行了描述。在閱讀和理解了 前面詳細的描述后，其他人可以進行明顯的修改和變化。意圖是本發(fā) 明被解釋為包括所有這樣的在范圍內(nèi)的修改和變化，因為他們來自附 加的權(quán)利要求或它的等價物的范圍。
權(quán)利要求
1.一種形成電子器件的方法，包括步驟(a)連續(xù)地推進襯底通過沿制造路徑定位的多個真空沉積容器，其中，每個沉積容器包括(i)包含沉積材料的材料沉積源，(ii)定位在沉積容器中的第一陰影掩膜，該第一陰影掩膜具有穿透其中的預定窗孔圖案，(iii)鄰近沉積容器定位的第一清洗容器，以及(iv)鄰近沉積容器定位的第二清洗容器，其中第一清洗容器、沉積容器和第二清洗容器限定了清洗路徑，該清洗路徑橫向于制造路徑；第二陰影掩膜定位在第二清洗容器中，第二陰影掩膜具有穿透其中的預定窗孔圖案；第一清洗容器在其中接收到第一陰影掩膜時，可操作地用于清洗第一陰影掩膜；第二清洗容器在其中接收到第二陰影掩膜時，可操作地用于清洗第二陰影掩膜；(b)清洗定位于第二清洗容器中的第二陰影掩膜，同時，通過第一陰影掩膜的窗孔的預定圖案沉積材料沉積在襯底上；(c)沿清洗路徑，將第一陰影掩膜從沉積容器移動至第一清洗容器，并沿清洗路徑，將第二陰影掩膜從第二清洗容器移動至沉積容器；以及(d)清洗定位在第一清洗容器中的第一陰影掩膜，同時，通過第二陰影掩膜的窗孔的預定圖案將沉積材料沉積在襯底上。
2. 按照權(quán)利要求l的方法，另外還包括步驟(e) 沿清洗路徑將第二陰影掩膜從沉積容器移動至第二清洗容 器，并沿清洗路徑將第一陰影掩膜從第一清洗容器移動至沉積容器； 以及(f) 重復步驟(b) - (e)至少一次。
3. 按照權(quán)利要求2的方法，另外還包括在將沉積材料沉積到襯 底上之間沿制造路徑推進襯底。
4. 按照權(quán)利要求l的方法，另外包括測量清洗每一個陰影掩膜的末端，以指示陰影掩膜何時完成清洗。
5. 按照權(quán)利要求l的方法，其中，沉積材料化學不同于每個陰 影掩膜的化學成分。
6. 按照權(quán)利要求l的方法，其中，每個清洗容器包括多個清洗 腔，每個清洗腔可操作地用于清洗陰影掩膜。
7. 按照權(quán)利要求l的方法，其中，每個清洗容器包括用于清洗 相應的陰影掩膜的等離子源或氣體蝕刻劑源。
8. 按照權(quán)利要求7的方法，其中，蝕刻劑可以從下列任一組中選取鹵素、含鹵素化合物和氧氣組成的組；或 氫氣和含氫化合物組成的組。
9. 按照權(quán)利要求l的方法，其中， 通過第一真空閥互連第一清洗容器和沉積容器； 通過第二真空閥互連第二清洗容器和沉積容器； 移動第一陰影掩膜包括傳遞第一陰影掩膜通過第一真空閥；以及移動第二陰影掩膜包括傳遞第二陰影掩膜通過第二真空閥。
10. 按照權(quán)利要求l的方法，其中，清洗路徑基本上是直線的。
11. 按照權(quán)利要求1的方法，其中，清洗至少一個陰影掩膜所需要的時間比將材料沉積在襯底上所需要的時間少， 或者基本不超過將材料沉積在襯底上所需要的時間。
12. —種形成電子器件的方法，包括步驟(a) 提供一種適于沿制造路徑推進的襯底，襯底的第一部分定 位于沿路徑的第一處理工位；(b) 提供一種用于在第一處理工位將材料沉積在襯底上的沉積源；(C)提供第一陰影掩膜和與第一陰影掩膜基本上相同的第二陰 影掩膜；(d) 在沉積源和襯底的第一部分之間定位第一陰影掩膜，并鄰 近制造路徑定位第二陰影掩膜；(e) 通過第一陰影掩膜將材料沉積在襯底的第一部分，同時， 清洗第二陰影掩膜；(f) 沿制造路徑推進襯底，使得襯底的第二部分定位在第一處 理工位；(g) 在沉積源和襯底的第二部分之間定位第二陰影掩膜，并鄰 近制造路徑定位第一陰影掩膜；以及(h) 通過第二陰影掩膜將材料沉積在襯底的第二部分，同時， 清洗第一陰影掩膜。
13. 按照權(quán)利要求12的方法，其中，在真空的情況下沉積材料 并清洗每個陰影掩膜。
14. 按照權(quán)利要求12的方法，另外還包括提供用于清洗第一陰 影掩膜的第一清洗容器和用于清洗第二陰影掩膜的第二清洗容器，其 中，每個清洗容器包括用于確定清洗處理完成的裝置。
15. 按照權(quán)利要求12的方法，其中，清洗每個陰影掩膜包括(i)將陰影掩膜暴露于等離子和化學蝕刻劑中的至少一種；(ii) 活性離子蝕刻；或(iii)物理濺射。
16. 按照權(quán)利要求12的方法，其中，清洗任一陰影掩膜所需要的時間是比將材料沉積在襯底上所需要的時間少；或 基本上不超過將材料沉積在襯底上所需要的時間。
17. —種制造電子器件的設備，包括-(a) 多個互連沉積容器，其限定延長了的制造路徑；(b) 沿制造路徑推進襯底的裝置；(C)至少一種材料沉積源，其定位于每個沉積容器中用于在襯 底定位于沉積容器中時將材料沉積在襯底上；以及(d)兩個清洗容器，其連接至每個沉積容器，每個清洗容器可 操作地用于接收來自對應的沉積容器的陰影掩膜以進行清洗，以及用 于將陰影掩膜傳遞至對應的沉積容器以通過陰影掩膜中的窗孔圖案 將材料沉積在襯底上。
18. 按照權(quán)利要求17的設備，其中，每個清洗容器可操作地用 于通過活性離子蝕刻或通過物理濺射來清洗陰影掩膜。
19. 按照權(quán)利要求17的設備， 續(xù)的或分段的。
20. 按照權(quán)利要求17的設備， 潔凈度的裝置。
21. 按照權(quán)利要求17的設備， 閥連接至其對應的沉積容器。其中，沿著制造路徑，襯底是連其中，還包括用于監(jiān)控陰影掩膜其中，每一個清洗容器通過真空
22. —種用于制造電子器件的設備，包括多個真空沉積容器，其沿制造路徑定位并被配置以接收沿路徑 推進的襯底；材料沉積源，其定位在每一個沉積容器中； 多個陰影掩膜；以及多個陰影掩膜清洗容器，其被耦接至每個沉積容器，并以此限 定了橫向于制造路徑的清洗路徑，其中-對于每個沉積容器而言， 一個相應的清洗容器可操作地用于當 相應的沉積源通過另一個陰影掩膜將材料沉積在襯底的第一部分時 清洗一個陰影掩膜，另一個清洗容器可操作地用于當沉積源通過一個 陰影掩膜將材料沉積在襯底的第二部分時清洗另一個陰影掩膜。
23. —種用于制造電子器件的設備，包括 多個串行連接的真空沉積容器； 置于每個沉積容器內(nèi)的材料沉積源；沿縱向制造路徑推進襯底以使其通過多個沉積容器的裝置； 耦接至每個沉積容器的真空清洗容器； 與每個沉積容器相關(guān)聯(lián)的陰影掩膜；以及用于在沉積容器和對應的清洗容器之間傳遞陰影掩膜的裝置，其中陰影掩膜交替地定位在清洗容器中以清洗陰影掩膜，以及定位 在沉積源和在沉積容器中的襯底之間以將來自材料沉積源的材料沉 積在襯底上。
全文摘要
電子器件被形成在通過多個沉積容器逐漸形成的襯底上。每一個沉積容器都包括沉積材料源，并至少具有兩個與之相關(guān)的陰影掩膜。這兩個掩膜中的每一個交替地定位在對應沉積容器內(nèi)，以通過在掩膜定位中的孔，將沉積材料圖案成形到襯底上，并定位在鄰近的清洗容器中以清洗掩膜。在襯底上的圖案成形和至少一個掩膜的清洗是同時執(zhí)行的。
文檔編號H01L21/02GK101273444SQ200680035042
公開日2008年9月24日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者托馬斯·P·布羅迪 申請人:阿德文泰克全球有限公司