DE2113336A1

DE2113336A1 - Vorrichtung zum Aufbringen von duennen Werkstoffschichten

Info

Publication number: DE2113336A1
Application number: DE19712113336
Authority: DE
Inventors: Daniel Ostrowsky; Jeannine Sevin
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1970-03-20
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1971-09-30
Also published as: NL7103634A; FR2083740A5

Description

Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen Werkstoffschichten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen Werkstoffschichten mithilfe einer intensiven Lichtquelle.

Eines der bisher am häufigsten benutzten Verfahren zum Aufbringen von dünnen Materialschichten besteht darin, daß der Werkstoff im Vakuum aufgedampft wird. Dieses Verfahren erfordert jedoch umfangreiche Evakuiereinrichtungen und jeder Arbeitsgang dauert verhältnismäßig lang.

Seit einiger Zeit ist ein Verfahren bekannt, bei dem mit einer Plasmapistole geschmolzene Werkstoffpartikel auf ein beliebiges Substrat aufgeschossen werden.' Der Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß es schwierig zur Herstellung von Halbleitern verwendbar ist, da es nicht unter Vakuum durchgeführt werden kann und somit eine Verschmutzung der zu behandelnden Oberfläche zur Folge hat.

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Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, indem die Werkstoffe von einer dünnen Schicht, der sogenannten Sendeschicht, aus mittels eines Laserstrahls ausreichender Energie aufgebracht wird.

Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnen Werkstoffschicht auf einem gegebenen Substrat dadurch gekennzeichnet, daß in der Bahn eines intensiven Lichtstrahls eine dünne Sendeschicht, die aus einer diesen Werkstoff bei Auftreffen des Lichtstrahls aussendenden Substanz besteht, und dahinter in geringem Abstand von dieser Sendeschicht das Substrat angeordnet ist, wobei der Lichtstrahl zuerst auf die Sendeschicht auftrifft.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Auf dieser Zeichnung zeigenί

Fig, 1 eine schematische Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig.. 2a und 2b schematiscne Darstellungen von Ausführungsformen der erfindungsgemäß-en Vorrichtung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß sin Laserstrahl 1 eine dünne Sendeschicht 2 beaufschlagt, die den Werkstoff enthält, der auf ein hinter der Sendeschieht 2 angeordnetes Substrat 3 aufzubringen ist. Wenn die Sendeschicht mit einer ausreichenden Lichtenergie beaufschlagt?

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wird, wird dieser Werkstoff aus der Sendeschicht herausgeschleudert und bildet eine regelmäßige Ablagerung M- auf dem Substrat 3, sofern der Abstand zwischen Sendeschicht 2 und Substrat 3 klein genug ist (weniger als 1 cm). Die Werkstoffemission findet nur in dem von dem Laserstrahl beaufschlagten Bereich statt. Außerdem ist die Diffusion des ausgesendeten Werkstoffs stets gering. Wenn der benutzte Laserstrahl auf der Sendeschicht 2 beispielsweise auf einen Punkt von etwa 1 Ai Durchmesser gebündelt ist, so kann als Ablagerung auf einem Λ mm entfernten Substrat ein Fleck von etwa 4- bis 5/U Durchmesser gebildet werden.

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Ein besseres Ergebnis kann mit der auf Fig. 2b darge-

stellten Ausführungsform erreicht werden.

Die Stärke der Sendeschicht 2 ist auf den Fig. 1 und 2 stark übertrieben dargestellt. Sie kann beispielsweise aus einer Schicht des aufzubringenden Werkstoffs (Metall, Oxid und dgl.) mit einer Stärke von einigen Mikron bestehen, die auf beliebige Weise auf einen Träger aufgebracht ist. Die Bedeutung dieser doppelten Ablagerung geht aus dem Nachstehenden hervor. Hierbei bewirkt der von dem Laser gelieferte intensive Strahl die Sublimierung des Werkstoffs und seine Aufbringung auf das Substrat 3.

Die Sendeschicht kann auch zweckmäßigerweise beispielsweise im Fall einer Metallablagerung aus einem Salz dieses Metalls bestehen, das das Metall bei Auftreffen des Lichtstrahls freigibt. Dieses Salz befindet sich zur Bildung der Sendeschicht 2 in fester Lösung oder in Dispersion in einem Kunststoffträger. Hierbei eignen sich besonders organische Salze, da sie weniger stabil sind.

Beispielsweise kann eine Gold- oder Silberablagerung ausgehend von Gold- oder Silberdithizonat gebildet werden.

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Einer der großen Vorteile des Verfahrens besteht darin, daß es die Steuerung des von der Ablagerung gebildeten Musters gestattet, da die Werkstoffemission nur an den belichteten Stellen auftritt.

Fig. 2a zeigt das Schema einer Ausführungsform, bei der diese Steuerung möglich ist. Ein Impulslaser 1o, der den Vorteil hat, daß er leicht die erforderliche hohe Lichtenergie liefert, erzeugt den Lichtstrahl 1. Dieser Laser besteht beispielsweise bei einer Sendeschicht 2 aus GoIddithizonat aus einen mit Neodym gedopten Glaslaser. In der Bahn des Lichtstrahls befindet sich eine Maske 5 mit undurchsichtigen Fäden 5o, die ein Muster bilden, welches das Muster, das der Ablagerung verliehen werden soll, ergänzt. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform ist hierbei die Sendeschicht 2 mit dem Substrat in Berührung. Die Goldablagerung 4 gibt das von der Maske $ gebildete Muster wieder, wobei die Fäden 5o einer Unterbrechung der Ablagerung entsprechen, da sie den Lichtstrahl unterbrechen.Nach dem Aufbringen kann die Sendeschic-ht 2 beispielsweise auf chemischem Weg entfernt oder als Passivierungs- oder Isolationsschicht aufbewahrt werden.

In diesem Verfahren kann bequem eine sehr dünne Ablagerung nötigenfalls sogar unter Vakuum hergestellt werden, zu welchem Zweck in der Kammer ein Fenster zum Durchgang des Lichtstrahls vorgesehen wird.

Fig. 2b zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die Maske 5 sich zwischen der Sendeschicht 2 und dem Substrat 3 befindet, wodurch mit der Vorrichtung bessere Ergebnisse erzielt werden können.

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Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher der Impulslaser 1o durch ein Speiseorgan 11 gespeist wird. Die Sendeschicht 2 besitzt die Form eines Bandes 6, das auf Abspulvorrichtungen aufgerollt ist. Diese werden von einem Motor 8 betätigt und führen die bandförmige Sendeschicht 6 vor dem Substrat 3 vorbei.

Der Motor 8 wird von einer mit der Speisung des Lasers 1o synchronisierten Quelle 9 gespeist. Bei dieser Ausführungsform kann der benutzte Bandabschnitt zwischen den einzelnen Laserimpulsen durch einen neuen ersetzt werden. Auf diese Weise kann auf dem Substrat 3 eine Ablagerung f von beliebig einstellbarer Stärke gebildet werden.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt verschiedene Änderungen zu.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnen Werkstoffschicht auf einem gegebenen Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bahn eines intensiven Lichtstrahls (1) eine dünne Sendeschicht (2), die aus einer diesen Werkstoff bei Auftreffen des Lichtstrahls aussendenden Substanz besteht, und dahinter in geringem Abstand von dieser Sendeschicht das Substrat (3) angeordnet ist, wobei der Lichtstrahl zuerst auf die Sendeschicht auftrifft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Substrat (3) eine durchsichtige Maske (5) eingesetzt ist, die ein das gewünschte Muster der Ablagerung (4-) ergänzendes Muster trägt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl (1) von einem Impulslaser (10) geliefert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschicht (2) mit dem Substrat (3) in Berührung steht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschicht (2) aus einer Trägerschicht besteht, die eine dünne Schicht des aufzubringenden Werkstoffs trägt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennseicb.net, daß die dünne Sendeschicht (2), wenn der aufzubringende Werk« stoff ein Metall ist, ein Salz dieses Metalls enthält, das sich in einem Kunststoffträger in Dispersion befindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz ein Dithizonat dieses Metalls ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß , in den Weg des Lichtstrahls (1) auf einer Seite der dünnen Sendeschicht (2) eine durchsichtige Maske (5) eingesetzt ist, die ein für den Lichtstrahl undurchlässiges und das gewünschte Muster der Ablagerung (4) ergänzendes Muster trägt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschicht die Form eines Bandes (6) besitzt, und daß Ablaufeinrichtungen (7) vorgesehen sind, die dieses Band vor dem Substrat (3) im Maß seiner Benutzung vorbeiführen.

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