DE2710860C3 - Maskenbildender Belag für die Aufbringung von dielektrischen Schichten auf Substraten durch Vakuumaufdampfung oder Kathodenzerstäubung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung findet Anwendung bei der Aufbringung von dünnen dielektrischen Schichten z. B. aus Oxiden, Nitriden usw. auf Unterlagen in einer einem Muster entsprechenden Verteilung. Beispielsweise liegt eine solche Aufgabe vor bei der Herstellung von sogenannten Phasenringen für Phasenmikroskope, wobei auf einer lichtdurchlässigen Trägerplatte ein aus einem Oxidbelag vorgeschriebener Dicke bestehender Ring aufzubringen ist. In anderen Anwendungsfällen soll beispielsweise ein Filterbelag, der aus einem oder aus einer Mehrzahl von aufgedampften Oxidschichten besteht, nur den einen Teil einer Trägerplatte bedecken, während ein anderer Teil freibleiben soll, z. B. soll in einem Belag ein Fenster ausgespart werden oder dgl. Ein weiterer Anwendungsfall wäre die Herstellung von dekorativen Schriften oder Ziermustern. Häufig liegt in der Aufdampftechnik auch das Problem vor, bestimmte Flächen komplizierterer Körper vor dem Bedampfen zu schützen, z. B. beim Bedampfen von Prismen für optische Instrumente. Bisher wurden Beläge in mustermäßiger Verteilung oft so hergestellt, daß vor die Oberfläche einer zu beschichtenden Unterlage eine sogenannte Maske oder Schablone gesetzt wurde und dann durch diese hindurch die Beschichtung durch Vakuumaufdampfung oder Kathodenzerstäubung durchgeführt wurde. Die Moleküle des niederzuschlagenden Stoffes können dabei nur an den perforierten Stellen der Maske das Substrat erreichen und den gewünschten Niederschlag bilden.

Es ist bekannt, die Substratoberfläche selbst mit einer Maske zu versehen, welche nur diejenigen Teile der Oberfläche für die Bedampfung freigibt, an denen eine solche erwünscht ist, die übrigen Teile jedoch abdeckt. Zu diesem Zweck wurden Speziallacke entwickelt, wobei also eine Lackschicht als Abdeckschicht auf die vor der Bedampfung zu schützenden Teile der Substratoberfläche aufgetragen wird. Es stehen auch sogenannte Fotolacke zur Verfügung, die bei Belichtung aushärten. Bei der sogenannten Fotolacktechnik wird zuerst die gesamte Substratoberfläche mit einer Fotolackschicht überzogen, diese dann entsprechend dem gewünschten Muster belichtet und entwickelt. Schließlich können dann diejenigen Teile der Fotolackschicht, die nicht der Belichtung ausgesetzt und also nicht ausgehärtet wurden, durch geeignete Lösungsmittel wieder entfernt werden, so daß eine dem Muster entsprechende Lackschicht als Maske zurückbleibt. Lackschichten als maskenbildende Schichten haben jedoch den Nachteil, daß sie, wenn die Aufdampfung bei erhöhter Temperatur des Substrates durchgeführt wird, unter Umständen derart haften, daß sie kaum mehr ablösbar sind.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, einen neuen Weg anzugeben, wodurch auf einfaene Weise metallische Aufdampfmasken für die Herstellung von dielektrischen Schichten in mustermä-3iger Verteilung auf Substraten erzeug*, werden können. Dabei sollen komplizierte Halterungen und Abdeckvorrichtungen vermieden werden. Besonders wichtig ist dies bei Aufdampfverfahren, bei denen die Substrate vor oder während der Bedampfung erhitzt werden müssen, da in diesen Fällen die bekannte Fotolacktechnik versagt.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung die Verwendung einer aus einer metallischen Suspension in einem organischen Medium erzeugten Metallschicht als abdeckenden maskenbildenden Belag bei der Aufbringung von dielektrischen Schichten auf Substraten durch Vakuumaufdampfung oder Kathodenzerstäubung vor. Die Metallschicht wird in an sich bekannter Weise durch Trocknen bei Zimmertemperatur oder auch bei erhöhter Temperatur der zuvor auf das Substrat in mustermäßiger Verteilung aufgebrachten Suspension erhalten.

Gegenüber den bisher oft verwendeten Speziallacken für Masken haben die nach der Erfindung zu verwendenden metallischen Masken den Vorteil,daß sie eine wesentlich einfachere Handhabung ermöglichen. Sie lassen auch zu, daß die dielektrischen Schichten bei erhöhter Temperatur des Substrates aufgedampft werden, was für viele Aufdampfverfahren wichtig ist. Lackschichten als maskenbildende Schichten dagegen neigen bei erhöhter Temperatur dazu, auszuhärten, und sind dann kaum mehr oder nur unter Schwierigkeiten ablösbar.

Um z. B. auf einem Substrat eine Oxidschicht in einer einem Muster entsprechenden Verteilung herzustellen, wird auf der Oberfläche des Substrates vor dem Aufdampfen der Oxidschicht eine dem Muster entsprechende metallische Maske aufgebracht, die danach zusammen mit den auf ihr liegenden Teilen der Oxidschicht wieder abgelöst wird. Dabei werden die folgenden Verfahrensschritte nacheinander angewendet:

a) Auf der zu beschichtenden Oberfläche wird z. B. ein Belag aus sogenanntem »Leitsilber«, das ist eine Suspension von Silberteilchen in einem organischen Binde- oder Lösungsmittel, die beim Erhitzen sich · rsetzt und einen metallischen Niederschlag bildet, in einer der gewünschten Maske entsprechenden Verteilung aufgetragen. Dies kann am einfachsten mittels eines Pinsels etiolgen. Aber auch die bekannten Siebdruckverfahren können angewendet werden, ebenso Spritzverfahren, bei denen das flüssige Metallpräparat durch Schablonen bestimmter Geometrie hindurch auf die Oberfläche aufgesprüht wird. Man braucht also für die serienweise Aufbringung von Aufdampfmasken auf zu bedampfende Substrate nur eine einzige Spritzschablone herzustellen. Für den erfindungsgemäßen Zweck geeignete Metallpräparate sind als sogenannte Leitpräparate im Handel erhältlich in Form lackartiger Flüssigkeiten und Pasten. Sie enthalten meist Edelmetalle in Flitterform alt leitenden Bestandteil, sowie organische Bindeoder Lösungsmittel verschiedener Art.

b) das Substrat wird auf eine Temperatur gebracht, so daß die gewünschte Metallschicht sich abscheidet und das Bindemittel sich verflüchtigt oder zersetzt. Der dem Muster entsDrechende Metallnieder-

schlag dient für die nachfolgenden Schritte als Bedampfungsmaske

c) sodann kann das Aufbringen der dielektrischen Schicht durch Verdampfen oder Kathodenzerstäubung durch die Maske hindurch erfolgen. Da die Maske die nicht zu beschichtenden Teile des Substrates abdeckt, entsteht auf diesem ein Niederschlag nur an den dem gewünschten Muster entsprechenden Stellen. Da ferner der maskenbildende Metallbelag unmittelbar auf der Oberfläche des Substrates ohne Abstand aufliegt, wird bei Anwendung der Erfindung die bei Verwendung freitragender vor dem Substrat angeordneter Masken unvermeidlich auftretende Randunschärfe des Niederschlages vermieden.

Es ist auch möglich, eine dielektrische Beschichtung aus mehreren aufeinanderfolgenden dielektrischen Einzelschichten durch eine Maske hindurch aufzubringen. Beispielsweise kann dieser Belag aus einem Vielschichtsystem aus abwechselnd hoch- und niederbrechenden Oxidschichten bestehen, so daß sich infolge Interferenzerscheinungen eine farbige Reflexion des Musters ergibt.

d) Schließlich wird der maskenbildende metallische Belag durch ein Lösungsmittel zusammen mit den auf ihm liegenden Teilen der dielektrischen Beschichtung abgelöst. Dazu können alle Reagentien verwendet werden, welche das Metall, aus denen die Maske besteht, angreifen, die dielektrische Beschichtung selbst aber nicht. Für die aus Silber- oder Kupferpräparaten hergestellten Masken kann z. B. meist Salpetersäure als Lösungsmittel verwendet werden. Salpetersäure greift nämlich die in der Aufdampftechnik am häufigsten verwendeten dielektrischen Materialien, wie SiO, SiO₂, Si₂O₃, TiO₂, AI2O3, ZrO₂, MgF₂ usw. nicht an.
Die Erfindung hat sich als billiges Herstellungsverfahren für einfache Masken bewährt, z. B. bei der Herstellung von Filterplatten mit belagsfreien Rändern. In diesem Falle kann die Auftragung des flüssigen Metallpräparates ohne Schwierigkeiten mit einem feinen Haarpinsel erfolgen und es sind keinerlei aufwendige Spezialeinrichtungen, wie sie sonst für die Maskenherstellung oft gebraucht werden, erforderlich. Das Erhitzen oder Trocknen kann in einem üblichen, in jedem Labor vorhandenen Ofen erfolgen. Die so erhaltenen Metallschichten sind undurchsichtig, ca. 4 μπι dick und frei von Poren und Löchern. Es ist vorteilhaft, daß ihre Dicke meist größer ist als die Dicke der aufzudampfenden oder aufzustäubenden dielektrischen Schichten, weil dann beim Ablösen die Kanten des maskenbildenden Metallbelages vom Lösungsmittel seitlich angegriffen werden können, was den Ablösevorgang wesentlich beschleunigt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer aus einer metallischen Suspension in einem organischen Medium auf einer Unterlage erzeugten Metallschicht als abdeckender maskenbildender Bi iag bei der Aufbringung von dielektrischen Schichten auf Substraten durch Vakuumaufdampfung oder Kathodenzerstäubung.

2. Verwendung gemäß Anspruch 1 von Leitsilber erhaltenen Silberschichten.

3. Verwendung gemäß Anspruch 1 von aus Leitkupfer erhaltenen Kupferschichten.