CN105144421B - 主动对准的精细金属掩模 - Google Patents

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Abstract

本文所公开的实施方式大致上是有关于一种精细金属掩模的主动对准。所述精细金属掩模通过多个微致动器和框架连接。微致动器可以作用在精细金属掩模上，用以拉伸精细金属掩模、重新定位精细金属掩模或进行上述动作的组合。通过这样的方式，可以维持精细金属掩模相对于基板的位置与尺寸。

Description

主动对准的精细金属掩模
发明背景
技术领域
本文所公开的实施方式大致上关于掩模对准。更具体的说，本文所公开的实施方式大致上关于一种用于光电器件(opto-electronic devices)的主动掩模对准(activemask alignment)。
背景技术
基于多种原因，让使用有机材料制成的光电器件逐渐变得抢手。许多用来制作这些器件的材料相对便宜，因此有机光电器件具有超越无机器件的成本优势的潜能。此外，有机材料的固有特性(诸如柔性)有利于特定应用，诸如用于在柔性基材(flexiblesubstrate)上进行沉积或成形。有机光电器件的例子包括有机发光器件(OLEDs)、有机光敏晶体管(organic phototransistors)、有机光伏电池(organic photovoltaic cells)以及有机光检测器(organic photodetectors)。
对有机发光器件而言，有机材料被认为具有优于传统材料的性能优势。例如，由有机发光层(organic emissive layer)所发的光的波长一般可以通过适当的掺质而容易地调整。有机发光器件使用当施加通过器件的电压时能发光的薄有机膜来制备。有机发光器件逐渐变成受瞩目的技术，所述技术供用于例如平板显示器、照明和背光照明的应用。
在有机发光器件材料的蒸发沉积工艺之前或期间，工艺之间的细微差异以及沉积期间的温度变化，会导致精细金属掩模未对准(misaligned)已存在于基板上的任何图案，或者与已存在于基板上的任何图案失去对准。到目前为止，这些处理中细微的温度差异和的变化，已经限制了遮蔽式掩模(shadow masks)在相对较小的基板且相对较大的限定特征结构上进行蒸发图案化(evaporation patterning)的使用。
一个用来将掩模和基板进行非常准确的对准、在处理中尽可能的维持低且恒定的沉积温度，并且使用低热膨胀系数(CTE)掩模材料的解决方案已经被提出来。这种沉积技术已经被使用多年，且已经到达它的极限。
另一个解决方案是小掩模扫描(Small Mask Scanning,SMS)。小掩模扫描包括使用小于整个基板或显示器的掩模，并且相对于基板进行扫描，借以使用所述掩模来沉积红(R)、绿(G)和蓝(B)色材料的条带。这个技术有许多问题，因为沉积工艺中必须在掩模和基板之间保留空隙(clearance)，而这可能导致红、绿和蓝发光材料之间产生交叉污染。再者，小掩模扫描可能因刮痕而造成缺陷，所述刮痕是因为想要在扫描过程中保持运转的空隙尽可能小，以防止产生前述的交叉污染。
因此，在光电器件的制作中，对改进的掩模和掩模技术有持续的需求。
发明内容
本文所述的实施方式一般是关于光电器件的主动对准。
在一个实施方式中，装置可以包括随工艺腔室设置的框架、具有连接板和图案的精细金属掩模以及将精细金属掩模与框架连接的多个致动器(actuators)。其中，致动器作用在精细金属掩模上，用以拉伸精细金属掩模、重新定位精细金属掩模或进行上述动作的组合。
在另一个实施方式之中，掩模装置可包括具有图案和围绕图案的连接板的精细金属掩模以及多个耦接至精细金属掩模的微致动器(microactuators)。
在另一个实施方式之中，掩模装置可包括框架，所述框架包括形成于框架的至少一个侧边上的多个框架开口；精细金属掩模，以及耦接至框架和精细金属掩模的多个致动器。精细金属掩模包括至少一个图案、形成于所述图案的至少一个侧边上的连接板以及一个或多个穿透精细金属掩模的掩模开口。
在另一个实施方式之中，掩模调整方法可以包括：将基板定位于工艺腔室中，所述工艺腔室具有精细金属掩模配置于其中；使用一个或多个对准标记(alignment marks)来确定精细金属掩模的至少一部分相对于基板的对准；以及响应于所述确定步骤而改变精细金属掩模的至少一部分的对准。所述精细金属掩模包括图案以及一个或多个对准标记。
附图说明
通过参考实施方式(一些实施方式在附图中说明)，可获得在上文中简要总结的本发明的更具体的说明，而能详细了解上述的本发明的特征。然而应注意，附图仅说明本发明的典型实施方式，因而不应将这些附图视为限制本发明的范围，因为本发明可容许其它等效实施方式。
图1A和图1B图示根据一个实施方式的含有精细金属掩模的工艺腔室的一部分；
图2至图7图示根据一个或多个实施方式的掩模组件(mask assembly)的顶视图；
图8图示根据一个实施方式的动态条带精细金属掩模；
图9图示根据一个或多个实施方式的动态精细金属掩模；以及
图10是根据一个实施方式的对准精细金属掩模方法的框图。
为了助于理解，已尽可能使用相同的元件符号指定各图共有的相同元件。应考虑一个实施方式的元件与特征可有利地并入其它实施方式而无需进一步说明。
具体实施方式
本文所公开的实施方式大致关于一种主动对准的精细金属掩模。精细金属掩模涉及在将材料沉积至基板上时可使用的掩模。精细金属掩模可以用来形成具有小于整个基板主动(发光)区的图案分辨率(pattern resolution)的特征(features)。通常，精细金属掩模具有要被设置于基板上的子像素(sub-pixels)(通常为一个颜色的子像素)的一部份的尺寸数量级(order)。因此，精细金属掩模通常用于有机器件发光层的沉积。其中，显示器的不同颜色分别通过精细金属掩模各自被沉积，并被设计成只允许沉积出现在所述显示器的主动有机发光器件的一部分上(例如，通过某一精细金属掩模，只有红色发光层可以被沉积；通过另一个精细金属掩模，只有绿色发光层可以被沉积，等等)。
在这些沉积工艺中，基板和精细金属掩模都会被加热。因此，基板和精细金属掩模都会有某些程度的膨胀。当基板和精细金属掩模膨胀时，精细金属掩模相对于基板的对准可能会有所偏移(offset)。通过使用微致动器来定位连接刚性框架(rigid frame)的精细金属掩模，在处理期间精细金属掩模可依照基板预期或是实际的膨胀程度主动对准。所述主动对准可以通过数学模式(诸如使用已知的膨胀率)来确定，或者对准的变化可以通过经验来确定。本文所公开的实施方式可以结合下述附图而作更清楚的描述。
图1A和图1B图示根据一个实施方式的含有精细金属掩模106的工艺腔室100的一部分。工艺腔室100可以是适用于所述实施方式的标准工艺腔室。在一个实施方式中，工艺腔室100可以是取自于应用材料股份有限公司(Applied Materials,Inc.,Santa Clara,California.)的子公司，美国AKT股份有限公司(AKT America,Inc.)，所提供的工艺腔室。可理解的是，此处所探讨的实施方式仍可在其他工艺腔室(包含由其他制造商所出售的工艺腔室)中实施。
基板102可以被设置在工艺腔室100中，并与静电吸盘(未图示)连接。基板102可以是适于沉积有机发光器件的基板。在一个实施方式中，基板102实质上是由玻璃构成。基板可以具有宽泛的尺寸范围(例如长、宽、型状、厚度等)。在一个实施方式中，基板大约1米长1米宽。在这个实施方式中，基板102与形成于其下方表面103的阴极104一起被图示。阴极104可以包括氧化铟锡(ITO)。在其他实施方式之中，阴极104是不连续的，而且结合有机发光器件层(未图示)的形成而形成于基板上。
源108被定位在基板102和阴极104下方。一般来说源108可以是一种源舟(sourceboat)或其他容器或可以产生沉积气体110的储存器(receptacle)。沉积气体110可以配置为在阴极104上沉积更多层，诸如发光层、电洞传输层、颜色改变层或形成有机发器件结构所需或所要的更多层(未图示)。在一个实施方式中，源108产生沉积气体110以在阴极104上形成白色发光层(未图示)，并在白色发光层上形成颜色改变层。在另一个实施方式中，源108产生沉积气体110以在阴极104上形成有色的发光层(未图示)。可以在阴极104上形成一层或更多额外的层，诸如电子传输层(未图示)。
被定位在基板102和源108之间的是精细金属掩模106。可理解的是，精细金属掩模106并未依比例图示，且与其相关的结构相比，可能大于或小于附图所图示的长度、宽度或高度。精细金属掩模106至少有一部分可以由一种或多种磁性或非磁性金属构成。适用于精细金属掩模106的材料或组成物包括但不限于：殷钢(INVAR,64FeNi),ASTM第5级钛(Ti-6Al-4V)、钛、铝、钼、铜、440不锈钢、哈氏合金C-276(alloy C-276)、镍、铬-钼钢、304不锈钢、其他含铁复合物(iron containing compositions)或上述项的组合。
精细金属掩模106可以具有容许覆盖至少一部分基板的尺寸或形状。在一个实施方式中，精细金属掩模106的长度从2米至3米；高度从1.5米到2米。精细金属掩模106的厚度可以小于200微米(μm)，诸如100微米。在一个实施方式中，精细金属掩模可以小于100微米。精细金属掩模106可以被定位于框架112中。另外，可以使用一个或多个微致动器114将精细金属掩模106连接至框架112上。框架112可以由与精细金属掩模106相似的材料构成。框架112可以具有刚性，以容许微致动器114作用于精细金属掩模106上，而框架102没有形变(deformation)或只有有限的形变。在一个实施方式中，框架112是由殷钢构成。虽然图中只能看到两个微致动器114，但是可以使用一个或更多个微致动器114来将精细金属掩模106定位于框架112中。
精细金属掩模106被放置于框架112中。如前文所述，框架112比精细金属掩模106硬，足以提供精细金属掩模106支撑力(resistance)。每一个微致动器114(如图1B所示有16个微致动器114)可以连接至一个掩模开口116和一个框架开口118以形成一个掩模组件(mask assembly)130。微致动器114虽被称为致动器，但可以是任何一种器件，用来施加某一数量的力(force)，可用来或者对准或者拉伸精细金属掩模106。另外，微致动器114的数量并不有意限定，可基于使用者的需要而使用更多或更少的微致动器114。
此外，精细金属掩模106也可以直接附接至框架112，而不在一个或多个点上使用微致动器114。在前述的实施方式之中，微致动器114图示成与精细金属掩模106和框架112连接，使得有两个微致动器114形成在精细金属掩模106和/或框架112的平分线(bisectingline)所限定的两边，且彼此面对面。在这个实施方式中，微致动器114可以以不规则(non-uniform fashion)、双边(bilateral fashion)的方式加以定位。在一个连接相同大小(equivalent)框架112的矩形精细金属掩模106中，通过焊接或半永久附接工艺(semi-permanent attachment process)，精细金属掩模106的一个侧边可以被附接至框架112上；其他三个侧边可以使用多个微致动器114来加以附接。每一侧边所使用的微致动器114的数量和位置，可以与其他侧边的数量、位置或二者之组合彼此不对称。虽然所述例子所描述的精细金属掩模106仅有一个侧边被半永久地附接，但只要有微致动器被包含(incorporatedinto)于精细金属掩模106和框架112之间的至少一部分的连接中，就可以有一个或多个侧边或者侧边的一个或多个部分被以相似的方式附接。
掩模开口116和框架开口118被以孔的方式分别图示于精细金属掩模106和框架112之中。但可以使用其他连接方式，诸如将微致动器114附接至框架112、精细金属掩模106或二者上的钩或闩(bolt)，或者将微致动器114焊接至框架112、精细金属掩模106或二者上。另外，在本实施方式中，掩模开口116和框架开口118被图示成与金属掩模的沟道(street)对齐。但并非仅限定为这样的设计，可以预想到适用于掩模开口116和框架开口118的其它位置，所述其它位置可容许将力均匀或定向传输至精细金属掩模106。
在操作上，微致动器114可以提供张力(tensioning)，以便使精细金属掩模106和图案限定特征结构(pattern-defining features)120达到相对于基板102最终所需的尺寸以及位置。之后，将包括精细金属掩模106和框架112的掩模组件130载入工艺腔室100中。在适当定位之后，将工艺腔室100排空(pumped down)，其中，使温度稳定以准备好接收基板102。之后，可以将基板102送入工艺腔室100，且将位于精细金属掩模106上的对准标记122对准位于基板102上的对应特征(features)。最后随着开始并进行沉积，在沉积工艺中，精细金属掩模106和/或基板102的温度变化可以通过以计算机控制算法(computer-controlled algorithm)控制微致动器114来进行补偿。微致动器114可以被配置为连续地、以特定频率的方式或偶发地(sporadically)根据由对准标记122所得到的对准数据来对准精细金属掩模。因此，微致动器114可以维持精细金属掩模106适当的所需对准和尺寸，以对应位于基板102上的特征。
在另一些实施方式之中，微致动器114可提供局部的张力至基板102上目前的沉积区域。由于在扫描期间，蒸发喷头/喷嘴(evaporation head/nozzles)(源108)在多点源阵列(multi-point-source array)或线源结构(line-source configuration)中的位置为已知，所以可以调整精细金属掩模106的微致动器114，使精细金属掩模106至少在基板102受影响的区域上适当的对准。在本实施方式中，认为只需要实时且局部地在喷头的位置维持对准。精细金属掩模106的对准的更局部性控制，可以减轻维持掩模至基板对准的挑战。
在不希望受到理论所束缚的前提下，认为通过降低精细金属掩模106施加在框架112上的恒定的力(constant force)，可以使框架112的重量小于标准框架。标准的精细金属掩模是通过将一片低热膨胀系数片状金属进行拉伸，并在拉伸的状态下将其附接于重框架所形成。一般需要重框架来维持精细金属掩模的高拉伸张力，且重量可能达数千磅的量级。因此，重框架不易移动和清洁。在所述的实施方式中，预先拉伸被最小化，且拉伸掩模来容纳未对准(misalignment)或热膨胀。因此，通过所述的实施方式，框架所需的强度和框架所需的重量可以降低。
微致动器114被描述为可以双向移动。但是，用在本说明书所描述的实施方式中的微致动器114可以是单向的。其中，微致动器114提供推力或拉力，以适当的调整精细金属掩模106的张力。当使用只有拉力的微致动器114时，可以根据在处理中精细金属掩模106的膨胀程度来绷紧(tension)精细金属掩模106。当使用只有推力的微致动器114时，精细金属掩模106可以使用微制动器114通过适当地定向用于达到合适张力所需的力(诸如通过预拉伸精细金属掩模106或通过对微致动器114的力重新定向)来控制。在对力重新定向的例子中，微致动器114推挤与精细金属掩模106连接的器件，以使推力变成拉力。在一个例子中，微致动器114依靠着具有中心枢轴点(未图示)的臂(未图示)膨胀。线缆连接于精细金属掩模106和臂相对于微致动器114的相反一侧。微致动器114的推力通过臂传送，同时臂枢接在枢轴点上，拉动线缆并绷紧精细金属掩模106。可以设想用来重新定向微致动器114的力的不同实施方式。在预拉伸的例子中，如果我们假设X是精细金属掩模106的合适定位所需的张力，精细金属掩模的张力需被预先拉伸至X+Y。其中，Y是额外的张力，其超过来自于精细金属掩模中温度变化造成的预期松弛(expected relaxation)。Y也可以被定义为由精细金属掩模中的温度变化和微致动器114的推进运动所提供的松弛的总和。当基板被冷却，Y就完全由微致动器114来提供。当基板被加热，微致动器114缓慢减少用来补偿因温度上升所造成的松弛的力。
图2至图7是根据一个或多个实施方式所图示的掩模组件顶视图。虽然每一个实施方式都以不同的对称部件来做大致上一致的描述，但必须理解的是，这些部件的数量与位置，在不背离本说明书所描述的精神范围内，可以被移动、调整或重新定向。另外，这些实施方式可以因为实际需要或需求而加以合并。
图2是根据一个实施方式所图示的掩模组件。掩模组件200包括连接至框架204的精细金属掩模202。精细金属掩模202具有图案206，而此处图示为形成在精细金属掩模202的中央。多条沟道208形成在图案206之中并围绕图案206。这些多条沟道208具有一个或多个对准标记210形成在其中。围绕在图案206和沟道208的可以是具有多个掩模开口214的连接板212。精细金属掩模202的连接板212可以包含多种形状和尺寸，以容许精细金属掩模202在框架204中移动。上述精细金属掩模202的所有部件，可以是相同的成分，诸如精细金属掩模202是由单片的片状金属所切割而成。在另一个实施方式之中，精细金属掩模202的一个或多个部件或单一部件的部分可以分别由不同的材料所构成。
多个框架开口216形成在框架204中。框架204可以使用多个微致动器218与精细金属掩模202连接。此处所图示的框架204和精细金属掩模202，使用位于每一个掩模开口214中的两个微致动器218来相互连接。微致动器218是单独地连接至框架204，因此容许以一个角度施加力。在本例中，这个角度从掩模开口214起算，大约为45度和大约为315度。此处所图示的微致动器218与精细金属掩模202和框架204共平面。然而，微致动器可以定位在任何位置和方向，包括位于三维图的不同平面，以容许对精细金属掩模202的调整。
在不希望受到理论所束缚的前提下，认为在一个角度施加应力，可容许精细金属掩模202的同步重新定位和拉伸。在膨胀过程中，诸如发生在沉积工艺中，精细金属掩模202可能在位置和尺寸上相对于基板102发生移位。因此，容许位置和尺寸的同步调节，可使通过精细金属掩模202进行的后续沉积得到更好的控制。
图3是根据另一个实施方式所图示的掩模组件。掩模组件300包括精细金属掩模302连接至框架304。如参考图2所作的描述，精细金属掩模302具有包含多条沟道308的图案306，所述多条沟道308具有一个或多个对准标记310形成在其中。围绕图案306和沟道308的可以是具有多个掩模开口314的连接板312。精细金属掩模302的连接板312可以包含多个凹口(notches)316，所述凹口316形成在每一个掩模开口314和图案306之间。精细金属掩模302可以进一步包括一条或多条狭缝(slits)324，所述狭缝形成在连接板312中。
多个微致动器318与框架304连接。框架304可以使用多个微致动器318与精细金属掩模302连接。此处所图示的框架304和精细金属掩模302，在每一个掩模开口314使用一个微致动器318来彼此连接。微致动器318是单独地连接至框架304，因此容许以直线的方式(liner fashion)施加力。框架304可具有框架半岛部320形成于其上。框架半岛部320可以形成在框架304的侧边大约中心的位置。框架半岛部320可以位于连接板312的开口中。框架半岛320可以容许框架304与中央微致动器322连接。中央微致动器322可以连接至精细金属掩模302的两个点，以使中央微致动器322可以由两个方向施加力至精细金属掩模302。
图4是根据另一个实施方式所图示的掩模组件400。掩模组件400包括精细金属掩模402和框架404。如前所述，精细金属掩模402具有图案406、一条或多条沟道408以及多个形成在其中的对准标记410。在本实施方式中，连接板412形成在图案406周围，且具有一或多个半岛部420形成于其中。每一个半岛部420具有至少一个凹口416形成于其中。半岛部420和凹口416的每一个被认为可在一个或多个操作中提供较佳的力分布和横向移动。半岛部420进一步具有至少一个掩模开口414形成于其中。
框架404连接至多个微致动器418。所述微致动器418可通过半永久方法(诸如通过焊接)来连接。每一个微致动器418连接至形成于精细金属掩模402上的半岛部420中的掩模开口414，以使所述微致动器在需要或要求时拉伸并移动精细金属掩模402。
图5是根据另一个实施方式所图示的掩模器件500。掩模组件500包括精细金属掩模502和框架504。如前所述，精细金属掩模502具有图案506、一条或多条沟道508以及多个形成在其中的对准标记510。如参考图4所作的描述，连接板512形成在图案506周围，且具有一个或多个半岛部520形成于其上。每一个半岛部520具有至少一个凹口516形成于其中。在本实施方式中，一个或多个掩模开口514形成在连接板512中的半岛部520周围。
框架504可以具有多个侧壁505和多个内角部(internal corner)522，共同形成围绕精细金属掩模502的***。此处所图示的框架504具有四个侧壁505和四个形成在侧壁505相交处(intersection)的内角部522。框架504进一步具有多个微致动器518，所述微致动器518同时连接在框架504的侧壁505和内角部522上。所述多个微致动器518连接到至少一个掩模开口514。此处所图示的每一个微致动器518可以连接在其中一个掩模开口514与框架504的其中一个侧壁505之间。在内角部522上，有两个微致动器518可以连接每一个掩模开口514。虽然此处图示连接至掩模开口514的两个微致动器518之间形成一个90度夹角，但也有可能形成其他角度。
微致动器518通过形成在沟道508任一边的掩模开口514连接至精细金属掩模502。本实施方式的横向方位(Lateral directionality)可在内角部522上进行控制。微致动器518可以形成在内角部522上，以使精细金属掩模502可以在任何方向上***作。此处所图示的内角部522形成于框架504上，有两个微致动器518连接至此内角部522上，以及两个微致动器518连接至框架504上。这四个微致动器518(二个一组共二组)在其中一个掩模开口514上，垂直地连接至精细金属掩模502。通过调控施加在位于内角部522上的一个或更多个微致动器518的力，可以在任何方向拉伸并移动精细金属掩模502。
图6是根据另一个实施方式所图示的掩模组件600。掩模组件600包括精细金属掩模602和框架604。如前所述，精细金属掩模602具有图案606、一条或多条沟道608、多个掩模开口614以及多个形成于其中的对准标记610。在本实施方式之中，掩模开口614形成在沟道608上。一个或多个长孔结构(slot formations)620形成在精细金属掩模602中，位于图案606和一个或多个连接板612之间。长孔结构620可容许位于一个或多个连接板612和图案606之间的刚性连接(rigid connections)，同时容许在图案606和长孔结构620之间，且垂直长孔结构620的运动自由度(freedom of motion)。另外，长孔结构620容许微致动器618的两正交组(two orthogonal sets)在两个方向来绷紧/拉伸精细金属掩模602。尽管事实上个别的微致动器618和精细金属掩模602之间的机械连接不能有效地伸长，且数量有限，例如少于约10，但使用长孔结构620，微致动器618的两正交组可以绷紧/拉伸精细金属掩模602。在上述实施方式中，虽然微致动器618跨越了所拉引的精细金属掩模602的边缘的主要部分，但微致动器结合长孔结构620可以有效的绷紧或拉伸精细金属掩模602。
多个框架开口616形成在框架604中。微致动器618可以通过多个框架开口616连接至框架604，并且通过多个掩模开口614连接至精细金属掩模602。因此，框架604可以使用多个微致动器618与精细金属掩模602(至少一部分)连接。此处图示的框架604和精细金属掩模602使用位于每一个掩模开口614上及位于每一个框架开口616上的单个微致动器618来连接。虽然每一个连接只图示单个微致动器618，但所使用的微致动器618的数量和位置并没有限制。
图7图示根据另一个实施方式所图示的掩模组件700。掩模组件700包括精细金属掩模702和框架704。如前所述，精细金属掩模702具有图案706、一条或多条沟道708、多个对准标记710、连接板712以及多个形成在其中的掩模开口714。多个掩模开口714形成在精细金属掩模702的连接板712中。框架704可以包括多个框架开口716。如前所述，框架开口716可以与一个或多个微致动器718连接，进而将框架704连接至精细金属掩模702。
在本实施方式中，掩模开口714形成在沟道708周围，因此为每一条沟708产生两个掩模开口714。另外，在本实施方式中，沟道708由图案706延伸至连接板712。这被认为可容许长孔结构720基于微致动器718的定位而独立控制，所述微致动器718可容许精细金属掩模702得到更好的横向控制和更精准的张力。长孔结构720可提供与参照图6所描述的孔结构620实质相似的好处。
图8是根据另一个实施方式所图示的动态条带掩模装置800。动态条带掩模装置800包括连接至精细金属掩模802的框架804。精细金属掩模802可以具有连接板805，所述连接板805形成在精细金属掩模802的边缘，诸如形成在图案818的一个或多个边界上。连接板805可以具有一个或多个掩模开口810形成于其上。连接板805可以形成在精细金属掩模802的单一侧边或单一部分。此处所图示的连接板805形成在精细金属掩模802的第一边界820和第二边界822上。在第三边界824和第四边界826上，掩模开口810形成在精细金属掩模802的一条或多条沟道812中。形成在连接板805和图案818之间的可以是长孔结构816。如此处所图示，长孔结构816可以从精细金属掩模802的一个或多个部分中被省略不用，诸如当不采用连接板805时。
一个或多个微致动器806连接精细金属掩模802和框架804。微致动器806可以一端连接至掩模开口810，另一端通过一个或多个框架开口808连接至框架804。如此处所图示，第三边界824和第四边界826在每一边界上与两个微致动器806连接。这些微致动器806可以帮助调整精细金属掩模802的对准。第一边界820和第二边界822通过形成在连接板805中的掩模开口810连接至框架804的框架开口808。此处图示，在第一边界820和第二边界822的每一边界上，有六个微致动器806连接精细金属掩模802。因此，位于第一边界820和第二边界822上的微致动器806可以调整精细金属掩模802的位置和拉伸精细金属掩模802。操作时，可以使用一个或多个对准标记814来确定精细金属掩模802的位置和方向。在沉积之前，微致动器806可以基于已被检测到的对准标记814使用已确定的精细金属掩模802的位置，以在必要时随后调整精细金属掩模802的位置，并拉伸精细金属掩模802。
精细金属掩模802可以包含一条或多条条带828。条带828是精细金属掩模802的可独立运动部分，此处图示成三条矩形条带828。若从框架804开始描述，如图8所图示的定位，精细金属掩模802的条带828可以按照经线方向(longitudinally)或纬线方向(latitudinally)来加以定位，以在相对应的方向进行调整和拉伸。此处所图示的条带828是按照经线方向来加以定位。此外，条带828可以彼此独立地被调整、拉伸或重新定向，以使每一个条带828之下的沉积外观(deposition profile)可以被彼此独立地加以修正。在一个例子中，条带828基于沉积喷头(deposition head)的位置，只对准目前沉积区域的上方。此处所图示的条带828仅用来例示可能的实施方式，并非用来限制本发明。在另一些例子中，条带828可以有不同的形状及尺寸，或者以它们可以被朝任何方向拉伸的方式定位。
条带828之间的缺口(gaps)可以被挡片(blocking pieces)813a和813b覆盖。挡片813a和813b可由和精细金属掩模802相同的材料所构成。挡片813a和813b具有容许挡片防止源108通过条带828之间的缺口沉积在基板102上的尺寸，同时不会干扰其他的沉积，或因为接触而损伤基板102。虽然此处图示两个挡片813a和813b，但随着条带828数目的增加或减少或使用者的需求，可以有更多或更少的挡片。
图9是根据另一个实施方式所图示的掩模组件900。掩模组件900包括精细金属掩模902和框架904。如前所述，精细金属掩模902具有图案906、一条或多条沟道908以及多个形成在其中的掩模开口914。形成在精细金属掩模902中，位于图案906和一个或多个连接板912之间的，是一个或多个长孔结构920。长孔结构920可执行与参考图6所描述之长孔结构620基本相似的功能。多个微致动器918可通过连接板905和精细金属掩模902连接。
精细金属掩模902更包括多个连接臂922。每一个连接臂922形成在相邻的连接板912之间。连接臂922可以大致呈如图所示的L型，或包含其他形状，以使连接臂922至少和相邻的两个连接板912接触。在一个实施方式中，连接板912和连接臂922包含单一的材料片(unitary piece of material)。连接臂922具有至少一个运动控制结构924。运动控制结构924减少连接板912在两个方向的活动，所述两个方向是跟随着所连接的微致动器918施加力的方向。
运动控制结构924包含多个活动狭缝925。活动狭缝925是相邻两个侧壁之间的间隔，可以创造出空间让其它固定连接臂922活动。因此，当精细金属掩模902只能移动由活动狭缝925的宽度所产生的距离时，活动狭缝925控制了活动的方向和活动的距离。另外，活动狭缝925在连接臂922中所创造出空间，所述空间容许连接臂922的每一侧边在两个方向运动，而无需断开(without disconnecting)。凹口926防止在不希望的(undesired)方向的力将连接臂922相邻的部份分离。***孔927可以接受***物(未图示)，诸如螺丝、销或其他物体。当这些物体被置入***孔927时，将可阻止被运动控制结构924所允许的移动。
微致动器918被认为可同步地提供力至精细金属掩模902，这改变了力的方向，并且可能在精细金属掩模902上造成剪切效应(shearing effect)或其他损伤。通过使用运动控制结构924在两个方向限制微致动器918所造成的运动，可防止累积的剪切效应或其他与张力相关的损伤。
多个框架开口916形成在框架904之中。微致动器918可以通过多个框架开口916连接至框架904，并且通过多个掩模开口914连接至精细金属掩模902。因此，框架904可以使用多个微致动器918与精细金属掩模902(至少一部分)连接。此处图示的框架904和精细金属掩模902使用位于每一个掩模开口914上及位于每一个框架开口916上的单个微致动器918来连接。虽然每一个连接只图示单个微致动器918，但所使用的微致动器918的数量和位置并没有限制。
与框架904连接的是多个微调致动器(fine adjustment actuators)928。微调致动器928各具有多个磁体929，可以连接至基板支撑件(未图示)。这些多个磁体929可以是能附接铁磁性物质的任何形式磁体。微调致动器928接着使用检测器930来控制框架904和精细金属掩模902与基板支撑件起的距离。
图10是根据一个实施方式所图示的一种调整精细金属掩模的方法1000的方块图。先前所述的主动对准精细金属掩模可以被置入工艺腔室，并与基板连接。基于温度、沉积喷头的位置和其他因素，至少有一部分的精细金属掩模可以被对准或拉伸。当精细金属掩模被适当地对准或拉伸时，精细金属掩模可以被定位以与要进行沉积的基板连接。
方法1000包含将基板定位于工艺腔室中，所述工艺腔室具有设置于其中的精细金属掩模，所述精细金属掩模包括图案以及一个或多个对准标记，如步骤1002所示。基板可以是如参考图1A和图1B所描述的基板。具有图案及对准标记的精细金属掩模，可以是如参考图1B至图9所描述的精细金属掩模，所述精细金属掩模包含本文所述的特点或特征的组合。
方法1000进一步包括使用一个或多个对准标记来确定精细金属掩模的至少一部分相对于基板的对准，如步骤1004所示。对准标记可以被定位在精细金属掩模表面的不同位置上，诸如在沟道中和在连接板中，如图1B至图9所图示。接着，使用光学***确定对准标记相较于工艺腔室中设定点(诸如基板)的位置。然后，从对准标记已确定的位置推算(extrapolate)出精细金属掩模相对于基板的位置。
此方法1000进一步包括响应于所述确定步骤而改变精细金属掩模之至少一部分的对准，如步骤1006所示。使用精细金属掩模已确定的位置来拉伸或调整精细金属掩模，以使目前正用来进行沉积的精细金属掩模之至少一部分对准基板。在一个实施方式中，整个精细金属掩模被定位来对准基板。在另一个实施方式中，精细金属掩模的特定条带被对准，而没对准掩模的其他构件。
当精细金属掩模被对准时，精细金属掩模可以被定位来连接基板，以使沉积喷头可以通过掩模对基板进行沉积。此时，精细金属掩模可以被重新对准以进行沉积的下一个部份，直到沉积工艺完成为止。
改变精细金属掩模的对准，如前所述，并不需要对整个精细金属掩模进行调整。在一个实施方式中，整个精细金属掩模系基于对准标记的已确定位置进行对准，使图案的所有部份在基板相对部份的上方被正确地定位并调整。之后，源可以通过精细金属掩模的每个部份，以预定的顺序(可以是依次地)进行沉积。
在另一个实施方式中，精细金属掩模的对准是在特定区域中进行调整，诸如在图1B至图9的图案中九个方格中的其中一个方格。适当地调整第一方格或部份的图案，以使源通过第一方格或部份的图案在基板上进行沉积，不需要考虑其他区域。第一方格或部份可以由图案的任何一个位置中挑选出来。调整第一方格或部份可能需要任何数量的微致动器施加力至精细金属掩模，其中一些微致动器施加比其他微致动器更大的力，诸如，在单一微致动器、一些微致动器或所有微致动器的移动。当在第一方格或部份上的沉积完成时，源会扫描至精细金属掩模的第二方格或部份，同时在第二方格或部份上对精细金属掩模进行调整。第二方格或部份可以位于图案的任何一个部份，且相较于第一方格或部份可以是非直线的。适当地调整图案的第二方格或部份，以使源通过第二方格或部份在基板上进行沉积，不需要考虑其他区域。
在另一些实施方式之中，精细金属掩模的对准，是在特定的条带上进行对准，而不对准其他条带。图8所图示的条带，可以被分别的对准，以使精细金属掩模相对应的部份可以对准基板。一旦对准，在移动至条带的下一部分或精细金属掩模的下一条带之前，源可以通过精细金属掩模的对准条带或一部份进行沉积。在本例中，条带可以被单独对准，以容许精细金属掩模的其他部分应力降低，同时在基板上达到高分辨率沉积。
以下列出的参数是有关于一种或多种可以被使用于所述实施方式中的材料。以下所述的参数适用于一个或多个前述设计的精细金属掩模，其长度为2.5米、宽度为2米、厚度为100微米，且每个区域的区域积为200平方毫米(mm2)。
第一个例子是殷钢，膨胀系数(CTE)为1.3微米/米℃(μm/m℃)，屈服强度(yieldstrength)为70ksi，杨氏模数(Young’s modulus)为21500ksi。温度上升50℃热膨胀为162.5微米。用来修正膨胀所需的变形(strain)和应力(stree)为0.0065％和1.398ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供27.1磅(lbs)的力(force)。
第二个例子是Ti-6Al-4V，膨胀系数为8.6微米/米℃，屈服强度为128ksi，杨氏模数为16510ksi。温度上升50℃，热膨胀为1075微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.043％和7.099ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供137.5磅的力。
第三个例子是钛，膨胀系数为8.9微米/米℃，屈服强度为20.3ksi，杨氏模数为16800ksi。温度上升50℃，热膨胀为1112.5微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.0445％和7.476ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供144.8磅的力。
第四个例子是铝5xxx-0，膨胀系数为23微米/米℃，屈服强度为22ksi，杨氏模数为10000ksi。温度上升50℃，热膨胀为2875微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.115％和11.500ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供222.8磅的力。
第五个例子是钼，膨胀系数为5.35微米/米℃，屈服强度为60.2ksi，杨氏模数为47900ksi。温度上升50℃，热膨胀为668.75微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.0268％和12.813ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供248.3磅的力。
第六个例子是铜，膨胀系数为16.4微米/米℃，屈服强度为4.3ksi，杨氏模数为16000ksi。温度上升50℃，热膨胀为2050微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.082％和13.120ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供254.2磅的力。
第七个例子是440不锈钢，膨胀系数为10.2微米/米℃，屈服强度为168ksi，杨氏模数为29000ksi。温度上升50℃，热膨胀为1275微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.051％和14.790ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供286.6磅的力。
第八个例子是哈氏合金C-276，膨胀系数为11.2微米/米℃，屈服强度为29.7ksi，杨氏模数为29700ksi。温度上升50℃，热膨胀为1400微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.056％和16.632ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供322.2磅的力。
第九个例子是镍，膨胀系数为13微米/米℃，屈服强度为15ksi，杨氏模数为29300ksi。温度上升50，热膨胀为1625微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.065％和19.045ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供347.3磅的力。
第十个例子是铬-钼钢，膨胀系数为12.1微米/米℃，屈服强度为150ksi，杨氏模数为30000ksi。温度上升50℃，热膨胀为1512.5微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.0605％和18.150ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供351.7磅的力。
第十一个例子是440不锈钢，膨胀系数为17.3微米/米℃，屈服强度为31.2ksi，杨氏模数为28500ksi。温度上升50℃，热膨胀为2162.5微米。用来修正膨胀所需的变形和应力为0.0865％和24.653ksi。因此在使用16个微致动器的实施方式中，每一个微致动器需要提供477.6磅的力。
本文所公开的实施方式是有关于精细金属掩模的主动对准。当精细金属掩模和基板被加热时，它们的膨胀与各自的热膨胀系数有关。由于各种材料之间的热膨胀系数不同，精细金属掩模和基板之间的对准会随着时间而偏移。通过凭借微致动器将精细金属掩模连接至刚性框架，可将精细金属掩模根据基板进行定位和塑形。主动定位的精细金属掩模可以产生更精确沉积的产品。
尽管以上针对本发明的实施方式，但可在并未背离本发明的基本范畴的情况下设计本发明的其它及进一步的实施方式。

Claims (19)

1.一种掩模装置，包括：
框架；
精细金属掩模，具有图案和围绕所述图案的连接板，所述精细金属掩模被定位于所述框架中；以及
多个微致动器(microactuators)，连接所述精细金属掩模和所述框架，其中所述多个微制动器能作用于所述精细金属掩模上以拉伸所述精细金属掩模。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述微致动器耦接至所述连接板。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述精细金属掩模具有多个掩模开口。
4.如权利要求1所述的装置，其中两个或更多个所述微致动器在单一的掩模开口上耦接至所述精细金属掩模。
5.如权利要求1所述的装置，进一步包括长孔结构(slot formations)，所述长孔结构包括多个平行长孔，形成在所述连接板和所述图案之间。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述精细金属掩模包括多个条带。
7.如权利要求6所述的装置，进一步包括长孔结构，所述长孔结构包括多个平行长孔，形成在所述连接板和所述图案之间。
8.一种掩模装置，包括：
框架，所述框架包括多个框架开口，形成于所述框架的至少一侧边上；
精细金属掩模，所述精细金属掩模包括：
至少一个图案；
连接板，所述连接板形成于所述图案的至少一侧边上；及
一个或多个掩模开口，所述掩模开口穿透所述精细金属掩模；以及多个微致动器，所述多个微致动器耦接至：
所述框架；及
所述精细金属掩模。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述微致动器与所述精细金属掩模和所述框架共平面(coplanar)。
10.如权利要求8所述的装置，其中多个半岛部(peninsula)形成于所述连接板之中。
11.如权利要求10所述的装置，其中每个所述半岛部进一步包括形成于所述半岛部中的凹口(notches)。
12.如权利要求8所述的装置，其中所述精细金属掩模和所述框架使用两个或更多个所述微致动器彼此连接，所述微致动器在单一的掩模开口上与所述精细金属掩模连接。
13.如权利要求8所述的装置，进一步包括长孔结构，所述长孔结构形成在所述图案和所述连接板之间。
14.如权利要求8所述的装置，进一步包括框架半岛部，所述框架半岛部形成在所述框架中，并且向所述精细金属掩模延伸。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述连接板被塑形成容纳所述框架半岛部。
16.如权利要求8所述的装置，其中所述框架进一步包括内角部(internalcorner)。
17.如权利要求16所述的装置，其中所述多个微致动器中的至少一个同时耦接至所述内角部和所述精细金属掩模。
18.一种掩模调整方法，包括：
将基板定位于工艺腔室中，所述工艺腔室具有设置于其中的精细金属掩模，所述精细金属掩模被定位于框架中，所述精细金属掩模包括：
图案；
一个或多个微致动器，所述一个或多个微致动器连接所述精细金属掩模和所述框架，其中所述一个或多个微制动器能作用于所述精细金属掩模上以拉伸所述精细金属掩模；及
一个或多个对准标记；
使用所述一个或多个对准标记来确定所述精细金属掩模的至少一部分相对于所述基板的对准；以及
响应于所述确定步骤而改变所述精细金属掩模的所述至少一部分的所述对准。
19.如权利要求18所述的方法，其中改变所需的所述对准的步骤包括驱动至少一个所述微致动器。
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