一种遮罩结构及PVD机台的制作方法

一种遮罩结构及pvd机台
技术领域
1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种遮罩结构及pvd机台。


背景技术：

2.有机发光二极管(organic light emitting diode，缩写oled)显示器具备低功耗、宽视角、响应速度快、轻薄、抗震性好等特点。
3.目前oled显示器中晶体管等驱动模块中的线路薄膜材料多采用pvd(物理气相沉积)来制备，物理气相沉积又简称为磁控溅射，其原理是利用带有电荷的离子在电磁场中加速，将高动能的离子引向被溅射的物质做成的靶材，入射离子在与靶材表面的原子碰撞过后，靶材原子溅射出来并沿着一定的方向射向玻璃衬底，从而在玻璃衬底表面形成薄膜。
4.在pvd薄膜的制备过程中，要满足成膜均匀，溅射靶材的面积需要比基板的面积大，因此除了基板区域可以溅射到薄膜材料，其他区域也会溅射到薄膜材料，此时需要遮罩阻挡其他区域，防止薄膜扩散到腔室内部。
5.遮罩的掩膜板用于遮挡不需要成膜的区域，防止薄膜进入腔体内部，但是随着薄膜沉积，遮罩表面上的薄膜越来越厚，薄膜的附着力越来越差，薄膜容易脱落而影响薄膜的膜质，所以监控遮罩的使用寿命极为重要。
6.同一腔室溅射不同种类的薄膜，不同薄膜的附着力各不相同，没有定量的监控增加了寿命估算的难度，容易造成资源浪费，增加薄膜异常的风险。
7.传统的pvd遮罩结构包含第一掩膜板、第二掩膜板和陶瓷片。第一掩膜板起到遮挡不需要成膜的区域。镂空处放置玻璃的基板。第二掩膜板和第一掩膜板之间通过螺丝固定陶瓷片，然后用固定螺丝固定，第二掩膜板和第一掩膜板之间存在间隙，第二掩膜板和第一掩膜板之间是绝缘的。当机台溅射一段时间之后，第二掩膜板和第一掩膜板之间的缝隙会慢慢地被薄膜堆积，然后两者之间导通。传统监控遮罩的寿命方法是通过经常性的开腔，采用万用表量测第二掩膜板和第一掩膜板之间的电阻，当电阻达到10兆欧时判定为两者导通；未使用遮罩之前，第二掩膜板和第一掩膜板之间的电阻为50兆欧以上，证明两者为绝缘；当两者的电阻在10兆欧和50兆欧之间时，此时的遮罩正在磁控溅射使用之中，但还未到遮罩的使用寿命。


技术实现要素：

8.为此，需要提供一种遮罩结构及pvd机台，解决无法准确地监控遮罩表面上附着的薄膜的厚度的问题。
9.为实现上述目的，本实施例提供了一种遮罩结构，包括掩膜板和膜厚检测系统；
10.所述掩膜板包括镂空区域，所述镂空区域贯穿掩膜板设置，所述镂空区域用于作为溅射材料通过的通道；
11.膜厚检测系统用于检测附着在掩膜板上的金属薄膜的厚度，所述膜厚检测系统包括检测电阻和导电模块，所述导电模块设置在所述掩膜板上，所述导电模块用于连接附着
在掩膜板上的金属薄膜，所述检测电阻和所述导电模块连接。
12.进一步地，还包括压力传感器；
13.所述压力传感器设置在所述掩膜板的底部，所述压力传感器用于检测掩膜板的重量。
14.进一步地，所述掩膜板包括多个的垫脚；
15.多个的垫脚均匀地设置在掩膜板的底部上，所述垫脚的底部设置所述压力传感器。
16.进一步地，还包括警报器和中央控制系统；
17.所述警报器、所述压力传感器和所述导电模块分别连接所述中央控制系统。
18.进一步地，所述警报器包括蜂鸣器。
19.进一步地，所述检测电阻为长方体。
20.本实施例还提供一种pvd机台，包括遮罩结构和基板；
21.所述遮罩结构为上述任意一项实施例所述的一种遮罩结构；
22.所述基板放置在所述遮罩结构的掩膜板的顶部上，所述基板覆盖掩膜板的镂空区域。
23.区别于现有技术，上述技术方案设置膜厚检测系统来检测附着在掩膜板上的金属薄膜的厚度，当金属薄膜的厚度到达预设值时，工作人员可以及时地清理掩膜板，并准确高效地监控遮罩结构的寿命，提高遮罩结构的利用率。工作人员可以根据沉积不同薄膜的特性，自主设计监控上限。保证pvd机台腔室的内部环境，避免经常开腔导致腔室气氛不稳的问题。
附图说明
24.图1为本实施例所述遮罩结构的结构示意图。
25.附图标记说明：
26.1、掩膜板；
27.2、镂空区域；
28.3、膜厚检测系统；
29.31、检测电阻；
30.32、导电模块；
31.4、压力传感器；
32.5、垫脚。
具体实施方式
33.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
34.请参阅图1，本实施例提供一种遮罩结构，用于pvd机台镀膜使用，pvd指的是物理气相沉积，在不影响工件原来的尺寸情况下，通过pvd机台制成的薄膜可以用来改善表面外观，提高表面强度和增强耐磨性等优点。遮罩结构包括掩膜板1和膜厚检测系统3。所述掩膜板1包括镂空区域2，所述镂空区域2贯穿掩膜板1设置，所述镂空区域2用于作为溅射材料通
过的通道。如果溅射材料的溅射方向是自掩膜板的底部向掩膜板的顶部，那么镂空区域是连通掩膜板的底部和掩膜板的顶部；如果溅射材料的溅射方向是自掩膜板的后侧向掩膜板的前侧，那么镂空区域是连通掩膜板的后侧和掩膜板的前侧。膜厚检测系统3用于检测附着在掩膜板1上的金属薄膜的厚度。所述膜厚检测系统3包括检测电阻31和导电模块32。所述导电模块32设置在所述掩膜板1的表面上或者内部，所述导电模块32用于连接附着在掩膜板1上的金属薄膜。所述检测电阻31和所述导电模块32连接，导电模块32将检测电阻31和附着在掩膜板1上的金属薄膜相连接。
35.根据不同的金属薄膜在掩膜板的附着力不同，规定薄膜在遮罩上的积累厚度的上限值。例如沉积的是铜膜时，铜膜在掩膜板上积累的厚度不高于2mm(毫米)，铜膜在超过2mm时容易产生脱落的风险，脱落的薄膜会影响到后续的制程。此时铜膜覆盖遮罩的同时，也覆盖在导电模块32上，铜膜和导电模块32形成串联。导电模块32包含内置的电源或者外接一个电源，使得导电模块32、铜膜和检测电阻31之间形成一个完整的电路。铜膜与检测电阻31形成并联的电阻，设定循环电阻的电阻值为r1，铜膜的电阻为r2，那么电路上并联联合的电阻为r并＝r1*r2/(r1+r2)。假设检测电阻31为长方体，检测电阻31的长为l，检测电阻31的宽为d，当铜膜沉积之后，铜膜的电阻为r2＝ρ*l/(h*d)，其中ρ为铜的电导率(ρ＝0.0172)，h为铜膜的厚度(铜膜厚度上限为2mm)。根据膜厚检测公式可得：h＝r并*r1*d/(ρ*l*r1
‑
ρ*l*r并)，膜厚检测系统可以时刻准确地监控遮罩上沉积薄膜的厚度。
36.pvd机台将溅射材料通过掩膜板的镂空区域2镀膜到基板上，随着溅射时间的增长，掩膜板上积累的薄膜的厚度越来越厚，整个遮罩的重量也随着薄膜的积累也越来越厚。上述技术方案设置膜厚检测系统来检测附着在掩膜板上的金属薄膜的厚度，当金属薄膜的厚度到达预设值时，工作人员可以及时地清理掩膜板，并准确高效地监控遮罩结构的寿命，提高遮罩结构的利用率。工作人员可以根据沉积不同薄膜的特性，自主设计监控上限。保证pvd机台腔室的内部环境，避免经常开腔导致腔室气氛不稳的问题。
37.需要说明的是，此遮罩可沉积的薄膜材料不限于铜膜、铝膜、鉬膜、钛膜等金属或者金属氧化物。
38.需要说明的是，导电模块32可以设置在掩膜板的表面上，而后薄膜是覆盖导电模块32上，导电模块32和金属薄膜之间形成连接。或者导电模块32可以设置在掩膜板的内部，此时掩膜板的外表面设置开口，导电模块32紧贴着开口的内侧，这样薄膜也可以覆盖开口处的导电模块32上。
39.在本实施例中，为了更近一步地检测附在掩膜板上的金属薄膜的情况，避免金属薄膜发生脱落等风险，遮罩结构还包括压力传感器4。所述压力传感器4设置在所述掩膜板的底部，所述压力传感器4用于检测掩膜板的重量。随着溅射时间的增长，遮罩上积累的薄膜的厚度越来越厚，整个遮罩结构的重量也随着薄膜的积累也越来越厚，压力传感模块受到的遮罩结构重力也越大，压力传感器4检测到压力越来越大。当压力传感器4检测到超过预设值的压力时，压力传感器4将信息传给中央控制系统，中央控制系统提示工作人员遮罩结构的寿命到期的信息。
40.具体的，若沉积的薄膜为铜膜材料，铜膜在遮罩上积累的厚度为2mm时，此时铜容易从遮罩表面脱落，根据金属铜的密度：ρ铜＝8.9*103kg/m3，根据遮罩结构的大小面积s铜＝(a1*b1)
‑
(a2*b2)，其中a1为掩膜板承载面的长，b1为掩膜板承载面的宽，a2为镂空区域
的长，b2为镂空区域的宽，此时掩膜板承载面为矩形，掩膜板承载面为附着溅射材料的一面。遮罩本身未积累薄膜时的重力为g，当在遮罩上积累2mm(即0.002m)的铜膜时，则在遮罩表面积累的铜膜重重量为m＝ρ铜*s铜*0.002，此时遮罩的总重力为g总＝g+mg，(g为当地的重力加速度，单位为n/kg)。压力传感器检测到压力上限值时，压力传感器将信息传给中央控制系统，中央控制系统提示遮罩寿命到期。其中压力传感器模块的压力上限值可采用逆算方法，设计出对应不同材料的压力上限值。
41.在本实施例中，为了警示工作人员，还包括警报器和中央控制系统。所述警报器、所述压力传感器和所述导电模块分别连接所述中央控制系统。所述警报器可以为蜂鸣器、警报灯等。在此以蜂鸣器为例，中央控制系统给蜂鸣器输入报警信号，蜂鸣器发出警报声来提醒工作人员来清理掩膜板。中央控制系统还可以连接计算机，以提高设备的自动化和可操作性。
42.在本实施例中，为了对掩膜板进行支撑，所述掩膜板包括多个的垫脚5。多个的垫脚5均匀地设置在掩膜板的底部上。例如垫脚的数量为两个，第一个垫脚设置在掩膜板的底部的左侧，第二个垫脚设置在掩膜板的底部的右侧；例如垫脚的数量为三个，第一个垫脚设置在掩膜板的底部的左侧，第二个垫脚设置在掩膜板的底部的中部，第一个垫脚设置在掩膜板的底部的右侧，这三个垫脚之间形成一个等腰三角形或者等边三角形；例如垫脚的数量为四个，这四个垫脚之间形成一个矩形。
43.在本实施例中，所述垫脚的底部设置所述压力传感器，这样压力传感器可以准确地测量出掩膜板所受的重力。
44.本实施例还提供一种pvd机台，包括遮罩结构和基板。所述遮罩结构为上述任意一项实施例所述的一种遮罩结构。所述基板放置在所述遮罩结构的掩膜板的顶部上，所述基板覆盖掩膜板的镂空区域，溅射材料穿过掩膜板的镂空区域并沉积到基板上。
45.需要说明的是，由于磁控溅射机台多为梅叶式，所以遮罩结构和靶材为立式。
46.需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。