DE2723465A1

DE2723465A1 - Maske zum aufbringen eines musters auf ein substrat

Info

Publication number: DE2723465A1
Application number: DE19772723465
Authority: DE
Inventors: Robert Hammer
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-07-28
Filing date: 1977-05-24
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE2723465C2; CA1094431A; FR2359908A1; US4049857A; GB1528295A; JPS5315274A; IT1113769B; FR2359908B1; JPS5931591B2

Description

Anmelderin:

Amtliches Aktenzeichen;

Aktenzeichen der Anmelderin:

Böblingen, den 23. Mai 1977 oe-rs/som 2723465

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Neuanmeldung YO 976 002

Vertreter:

Patentassessor Dipl.-Chemiker Dr.rer.nat. Dietrich Oechßler 7030 Böblingen

Bezeichnung:

MASKE ZUM AUFBRINGEN EINES MUSTERS AUF EIN SUBSTRAT

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Die Erfindung betrifft eine Maske zum Aufbringen eines eng benachbarte Musterelemente aufweisenden Musters auf ein Substrat und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Maske.

Derartige Masken werden in Aufdampfprozessen, in denen das aufgedampfte Material gewünschte festgelegte Muster bilden soll, angewandt. Insbesondere werden solche Masken dazu verwendet, um Muster zu erzeugen, welche sehr nahe benachbarte Teile, beispielsweise eine Serie von parallelen Leiterzügen, enthalten. Solche Serien von parallelen Leiterzügen, welche auf Glasplatten aufgebracht wurden, finden beispielsweise in Gasentladungsbildschirmbauteilen Anwendung.

Masken der eben beschriebenen Art müssen dünn genug sein, um Muster mit hoher Auflösung zu erzeugen. Auf der anderen Seite muß aber auch mit ihnen eine genaue Positionierung von Teilen, wie z. B. von sehr schmalen Streifen, möglich sein, welche die nahe beieinander gelegenen Spalte, durch welche die Leiterzüge für die Gasentladungsbildschirmbauteile aufgebracht werden sol-

ι len, voneinder trennen, welche gar keine oder nur eine geringe j innewohnende Steifheit besitzen. Um solche Teile zu fixieren, kann die Maske mit verstärkenden Rippen ausgestattet sein, welche sich über die nahe beieinander liegenden öffnungen ; erstrecken und welche mit den dazwischenliegenden Maskenteilen, welche diese nahe beieinander liegenden Offnungen voneinander trennen, ein Stück bilden oder mit ihnen verbunden sind. Jedoch bringt der Einbau solcher Rippen die Gefahr des 'Einbringens eines Problems mit sich, welches mit "Abschattung" (shadowing) oder mit "Schabloneneffekt" (stencil effect) !beschrieben werden kann. An jeder Stelle, wo eine verstärkende Rippe sich Ober eine relativ schmale öffnung in der Maske erstreckt, wird die Rippe dazu neigen, das Aufbringen von verdampften Material durch diese öffnung zu behindern. In den

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üblicherweise benutzten "In-Sichtlinie" (line-of-sight)-Aufbringverfahren, wie z. B. beim Aufbringen mittels eines Elektronenstrahls, wird die Anwesenheit eines solchen Hindernisses über einer engen öffnung einen Lunker oder eine dünne Stelle in dem aufgebrachten Muster verursachen, wodurch das Vorhaben, ein akzeptables Muster zu produzieren, erschwert wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Maske zum Aufbringen von eng benachbarte Musterelemente aufweisenden, bezüglich ihrer Schichtdicke und ihrer Dichte homogenen Mustern auf ein Substrat, welche oft verwendbar ist und das reproduzierbare Aufbringen des gewünschten Musters gewährleistet, und ein Verfahren anzugeben, mit dem eine solche Maske in einem fabrikmäßigen Rahmen, ökonomisch und mit großer Genauigkeit erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Maske der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs und mit einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 8 gelöst.

Auch dann, wenn sich zwischen den öffnungen in dem Gerüst nur sehr dünne und schmale Maskenteile befinden, ist durch die verstärkende Wirkung der Rippen sichergestellt, daß die Maske ^: so steif ist, daß keine Verbiegungen und damit keine Verfälschungen des gewünschten Musters vorkommen. Daraus ergibt sich |eine sehr gute Reproduzierbarkeit in der Herstellung des gewünschten Musters. Die Tatsache, daß die Rippe bzw. die Rippen die öffnungen bereichsweise überbrückt bzw. überbrücken, bringt!, Ida dafür gesorgt wird, daß die Brückenbögen relativ hoch sind, ι keinen Nachteil mit sich, sofern eines der bekannten "Nicht- ι In-Sichtlinie" (non-line-of-sight) -Aufbringverfahren, d. h. ein) solches Aufbringverfahren, bei dem das aufzubringende Material j nicht aus einer bestimmten Richtung kommt, angewandt wird. Ein

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bekanntes derartiges Verfahren 1st belpielswelse das Ionenplattleren, auf das In der Beschreibung näher eingegangen wird. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maske zusammen mit den genannten Verfahren ist sichergestellt/ daß das aufgebrachte Huster in seiner Dicke und in seiner Dichte homogen ; ist, d. h. keine Lunker, keine dünnen Stellen und keine unerwünschten Unterbrechungen aufweist. \

Es kann aus Stabil! ta tsgründen vorteilhaft sein, wenn die '■ Maske aus einem Stück besteht.

Es ist vorteilhaft, wenn die durchgehenden öffnungen aus langgestreckten, nahe beieinander liegenden, schmalen Spalten bestehen. Durch diese Ausgestaltung verliert die Maske nicht ihre Stabilität und liefert deshalb nach wie vor sehr reproduzierbare Ergebnisse. Außerdem sind Muster mit langen schmalen, nahe beieinanderliegenden Streifen technisch oft erwünscht! jund finden beispielsweise in GasentladungsblIdschirrabauteilen eine ausgedehnte Anwendung. In vorteilhafter Weise hat die Rippe bzw. haben die Rippen in einer solchen Maske eine kammartige Ausbildung, wobei die Zinken des Kamms in den die Spalte !voneinander trennenden Maskenteilen auslaufen. Die Maske läßt sich aus sehr unterschiedlichen Materialien herstellen, wobei sich Graphit als besonders günstig erwiesen hat.

Es ist vorteilhaft, wenn das Dickenverhältnis von Rippe zu Gerüst etwa 4 t 1 und von Kerbe zu Gerüst etwa 2 t 1 beträgt.

Zur Herstellung eines Musters mit einer günstigen, relativ hohen Auflösung ist es vorteilhaft, wenn das Gerüst eine Dicke von etwa 12,7 pn hat und die Breite der Öffnungen etwa 10,16 fni, die Breite der Rippe bzw. der Rippen etwa 12,7 pt und der Spaltabstand etwa 10,16 pn betragen.

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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Maske wird ermöglicht durch eine neuartige Anwendung und eine neuartige Kombination bekannter Methoden. Dadurch 1st es möglich, das Herstellen der Maske besonders rationell und ökonomisch durchzuführen, weil im allgemeinen vorhandene Apparaturen verwendet werden können, d. h., daß Neuinvestitionen weitgehend unnötig sind, weil erprobte Verfahrensschritte angewandt werden können und weil für die Durchführung dieser Verfahrensschritte das Personal nicht erst angelernt werden muß. Die im einzelnen angewandten Methoden werden entsprechend dem benutzten Material, aus dem das Werkstück besteht, und entsprechend den gewünschten Abmessungen der Maske bzw. des aufzubringenden Musters ausgewählt.

Es ist vorteilhaft, daß, wenn die Oberfläche des Werkstücks, von der beim Entfernen des Materials ausgegangen wird, mit einer Schicht aus einem Material bedeckt wird, welches gegenüber dem Sandstrahlen, aber nicht gegenüber dem Angriff eines Ätzmittels resistent ist, daß anschließend mittels eines lithographischen Ätzverfahrens die Schicht über den Bereichen des Werkstücks, welche entfernt werden sollen, entfernt wird, daß dann mittels Sandstrahlens das freiliegende Material des Werkstücks bis in die gewünschte Tiefe entfernt wird und daß schließlich, wenn dies gewünscht wird, die Schicht vollende entfernt wird. Mittels dieses Verfahrensablaufs lassen sich auch dann sehr feine Strukturen in dem Werkstück ausbilden, wenn diese Strukturen Abmessungen haben, welche kleiner sind als der Durchmesser des dünnsten Sandstrahls beim Auftreffen auf das Werkstück. Außerdem läßt sich das Sandstrahlen so genai steuern, daß es keine Schwierigkeit verursacht, die Tiefe bis zu der Material entfernt wird, genau und reproduzierbar su

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kontrollieren. Als Material für die oben genannte auf das Werkstück aufgebrachte Schicht eignet sich besonders rostfreier Stahl oder eine Beryllium-Kupfer-Legierung.

Das Entfernen mindestens eines Teils des Materials des Werkstücks kann in vorteilhafter Weise durch Ätzen vorgenommen werden, wobei es günstig ist, dabei ein lithographisches Ätzverfahren, beispielsweise unter Verwendung einer Maske aus einem Photolack, anzuwenden.

Zur Herstellung gröberer Strukturen in der erfindungsgemäßen Maske ist es vorteilhaft, wenn das Material des Werkstücks mindestens teilweise maschinell, beispielsweise mittels einer Fräse, entfernt wird. Diese Methode ist zeitsparend, läßt sich automatisieren und läßt sich mit der notwendigen Genauigkeit durchführen.

Die Erfindung wird anhand von durch Zeichnungen erläuterten AusfUhrungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes aus einer Aufbringmaske (deposition mask), welche entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist und

Fign. 2 u. 3 Schnitte durch die Fig. 1 entlang den in der

Fig. 1 eingezeichneten Linien mit den Nummern 2 und 3, wobei diese Schnitte verschiedene

ⁱ Merkmale der Maskenstruktür sichtbar machen.

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Die Flg. 1 zeigt einen Ausschnitt einer beispielhaft gezeigten Maske 10, welche die Konstruktionsmerkmale aufweist, welche für die Erfindung wichtig sind. Eine Maske dieser Art kann dazu benutzt werden, um lange Streifen von leitfähigem Material, welche nahe beieinander liegen, auf einem Substrat aufzubringen. Parallel verlaufende Leiterzüge, finden beispielsweise in Gasentladungsbildschi rmen Anwendung, in denen sie auf jeder der Glasplatten aufgebracht sind. Die Maske wird mittels eines neuen, aber relativ einfachen Herstellungsverfahrens aus einem aus einem Stück bestehenden (integral) Werkstück mit parallelen Oberflächen hergestellt. Wie weiter unten erklärt werden wird, hängt das Herstellungsverfahren von dem Material, aus we Ich ein die Maske hergestellt werden soll, ab.

In der dargestellten Maske 10, welche insbesondere dafür gedacht ist, um ein Muster von im allgemeinen (generally) parallel verlaufenden Leiterzügen auf ein Glassubstrat aufzubringen, welches in einem Gasentladungsbildschirm-Bauteil benutzt werden soll, sind lange schmale Offnungen oder Spalte, welche allge-

mein mit der Nummer 12 bezeichnet werden, parallel zueinander und im rechten Winkel zu einer Serie von verstärkenden Rippen 14 angeordnet. Die Rippen 14, welche in den langen schmalen Maskenteilen 18, welche wie gezeigt, zwischen verschiedenen Paaren der Schlitze 12 gelegen sind, auslaufen, dienen dazu, diese dazwischenliegenden Maskenteile 18 fest an ihrem Platz zu halten. Eine zusätzliche Verstärkung wird durch eine feste Schulter oder eine Randfassung 16, welche sich entlang des Randes der Maske 10 erstreckt, bereitgestellt. Die Enden der Rippen 14 sind in der Art mit den angrenzenden Seiten dieser •Randfassung 16 verbunden, daß sie unmittelbar in diese übergehen. Zwischen jedem Paar von benachbarten Rippen 14 und auch !in den Räumen zwischen der Randfassung 16 und den beiden äußer-j sten Rippen 14 hat das Maskenmaterial eine verminderte Dicke,

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um auf diese Weise einen dünnen Gerüst (web)-Bereich 20 zu bilden. Die Spalte 12 erstrecken sich durch diesen dünnen Gerüst-Bereich 20 und durch die hierzu ausgerichteten Teile der Rippen 14 und definieren auf diese Weise das Muster, welches aus dem Material erzeugt werden soll, welches durch die Maske 10 hindurch auf dem darunterliegenden, nicht gezeigten Substrat aufgebracht werden soll. Die Rippen 14 bilden eine steife Unterstützung für die sonst schwachen oder biegsamen Teile der Maskenstruktur, wie z. B. den langen, schmalen Trennstreifen oder Maskenteilen 18, welche die Spalte 12 in dem Gerüst 20 voneinander trennen. Im anderen Fall wären diese dazwischenliegenden Maskenteile 18 nur schwach bzw. gar nicht durch das dünne Gerüst 20 unterstützt.

Wie weiter oben erklärt wurde, ist es wünschenswert, daß die Rippen 14 die Maskenteile 18 zwar so unterstützen, daß sie jin steifer Weise festgehalten werden, aber ohne daß der (Durchgang des dampfförmigen Materials, welches durch die Maske auf dem Substrat aufgebracht werden soll, wesentlich behindert wird. Diese Bedingungen werden durch ein Maskenherstellungsverfahren erfüllt, welches nun anhand der Fign. 1 bis 3 beschrieben wird.

Eine Tafel oder eine Platte aus einem geeigneten Maskenmaterial mit einer ursprünglichen Dicke T, welche bei einer Maske, welche in der Fabrikation von Gasentladungsbildschinnen benutzt «Herden soll, typischerweise zwischen 50,8 und 63,5 pm liegt, wird auf ihrer Oberseite einer selektiven Materialentfernungeoperation unterworfen, welche weiter unten beschrieben wird, und welche ihre Dicke in den Bereichen der Maske 10, welche das dünne Gerüst bilden sollen, auf etwa 1/4 (oder weniger) der ursprünglichen Dicke T reduziert, wobei die Rippen 14 und die Schulter bzw. die Randfassung 16 definiert werden. Die Dickie

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des Materials, welches in diesem Verfahrensschritt entfernt wird, wird mit D. und die Dicke des Materials, welche im Bereich des Gerüsts 20 verbleibt, mit der Nummer D₀ bezeich-

j net. Die Einhaltung des vorgeschlagenen Verhältnisses von 3 ι t für die Dimensionen D. und D₂ liegt natürlich im Belieben des \ Konstrukteurs. Eine Gerüstdicke D₂ von 12,7 pm wurde in der I Praxis als geeignet gefunden, um die gewünschte hohe Auflösung ; des Musters, welches durch die Maske hindurch aufgebracht werden soll, sicherzustellen. ⁱ

Material wird nun selektiv von der Unterseite der Maske 10 ! an solchen Stellen entfernt, wo die Maskenöffnungen, wie z. B. die Spalte 12 erforderlich sind, und es wird darüber hinaus von den Unterseiten der Rippen 14 in denjenigen Plätzen entjfemt, wo diese Rippen sich über die spaltartigen öffnungen 12, welche in dem Gerüst-Bereich 20 gebildet worden sind, erstrek-

ken. Die Operation, bei der die Rippen hinterschnitten (undercut) werden, dehnt in effektiver Weise jeden Spalt 12 einen Teil des Weges in jede der Rippen 14 hinauf aus, wodurch eine tiefe Vertiefung oder Kerbe 22 in jenem Teil jeder Rippe gebildet wird, welcher vertikal zu jedem der Spalte 12 in dem Gerüst 20, wie es die Zeichnungen zeigen, ausgerichtet ist. Ein vorgeschlagenes Verhältnis zwischen der Tiefe D₃, welche sich durch die Addition der Tiefen der Spalte 12 und der Tiefen der Kerben 22 ergeben, und der verbleibende Dicke D₄ des Materials in dem gekerbten Bereich der Rippe 14 liegt bei 3:1, aber auch hier liegt es im Belieben des Konstrukteurs, ein anderes Verhältnis zu wählen.

Es ist notwendig, daß die Kerben 22 in den Rippen 14 groß genug sind, daß eine ausreichende lichte Höhe (clearance) für den Durchgang des verdampften Deck- oder Plattierungsmaterials durch die Spalten 12 auf diejenigen Teile des nicht gezeigten

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Substrats, welche sich direkt unterhalb der Rippen 14 befinden, vorhanden ist, so daß die Rippen 14 nicht das Aufbringen eines solchen Materials auf das Substrat behindern, wenn eine Nichtin-der-Sichtlinie-(non-line-of-sight)-Aufbringmethode benutzt wird. Eine solche Aufbringmethode, v/elche erfolgreich im Zusammenhang mit der gezeigten Maske benutzt worden ist, ist das Ionenplattieren, welches beispielsweise in dem Artikel von G. J. Dale u. a. mit dem Titel "Ion Plating Using a Pure Ion Source" in der Mai-Ausgabe 1975 von "Electronic Packaging and Production" auf den Seiten 39 bis 46 beschrieben ist. Bei diesem Plattierungsprozeß wird das Verdampfungsmaterial, sobald es verdampft, ionisiert und schafft ein Plasma, welches die Aufbringkammer durchdringt. Die Oberflächen, welche plattiert werden sollen, können irgendwo in der Kammer plaziert werden, und das Aufbringen wird einheitlich auf jene Oberflächen aus beliebigen Richtungen erfolgen. Hindernisse, wie z. B. die verstärkenden Rippen 14 werden dabei keinen schädlichen Schatteneffekt haben, wenn eine hinreichende lichte Höhe zwischen diesen Rippen und den darunterliegenden Bereichen der Substratoberfläche, auf welchen das Aufbringen erfolgen soll, gegeben ist. Indem die Rippen 14 tief eingekerbt werden, wie es die Kerben mit der Nummer 22 anzeigen, ist eine solche ausreichende lichte Höhe gegeben, selbst wenn die Gerüst-Bereiche 20 sehr ; dünn gemacht werden, um eine hohe Auflösung des aufgebrachten Musters zu erreichen. Die Tendenz jeder Rippe, das Substrat ' !abzuschatten, wird weiter durch die Tatsache reduziert, daß 'die Rippen 14 relativ schmal, d. h. in der Größenordnung von j12,7 fm, gemacht werden können, so daß eine hohe Auflösung des aufgebrachten Musters auch in denjenigen Plätzen, welche isich unter den Rippen 14 befinden, erreicht wird. In einer Maske, welche zur Herstellung von Gasentladungsbildschirmen !benutzt wird, haben die verschiedenen Maskenabmessungen, welche !anhand der Fign. 2 und 3 verdeutlicht werden, die folgenden !typischen Werte:

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Dicke T der Rippe - 50,8

Dicke D₂ des Gerüsts - 12,7 pm

Dicke D₃ (lichte Höhe) - 38,1 pn

Breite U₁ der Spalte - 10,16 um

Breite W₂ der Maskenteile 18 - 1ü,16 ρ

Breite VJ₃ der Rippen - 12,7 pm

Dank der Kerben 22 zur Bereitstellung der lichten Höhe in den Rippen 14 sind auch andere Nicht-in-der-Sichtlinie-Aufbrinrjtechniken, wie 2. B. das Aufbringen mittels Kathodenzerstäubung, benutzt worden, um das Aufbringen von komplizierten Mustern, welche frei sind von unerwünschten Lunkern und Diskontinuitäten an Plätzen, wo die verstärkenden Rippen 14 über die Spalte 12 in der Maske 10 hinweggehen, zu erreichen.

Mehrere Methoden können benutzt v/erden, um Masken der hier beschriebenen Art herzustellen. Wenn die Maske 10 aus einem Material besteht, welches mittels Maschinenwerkzeugen geschnitten werden kann oder mittels anderer Standardbearbeitungstechniken, wie z. B. durch photoIithographisches subtraktives iitzen oder elektrochemisches Ätzen, erodiert werden kann, dann wird eine dieser Techniken dazu benutzt, um das Maskenmaterial in den Bereichen, welche nicht von den Rippen 14 und der Randfassung 16 bedeckt sind, bis in eine Tiefe D*, !welche beispielsweise 3/4 der ursprünglichen Werkstückdicke T (s. Fig. 2) umfaßt, zu entfernen, wobei ein dünner Gerüst- j Bereich 20, welcher eine Dicke D₂, welche etwa 1/4 der ur- \ ι sprünglichen Dicke T umfaßt, übrigbleibt. Von der entgegenge- | {setzten Seite der Maske 10 wird erst dann in den Gebieten, !wo öffnungen, wie z. B. die Spalte 12, gewünscht werden, unter, Anwendung irgendeiner geeigneten der vorher erwähnten Methoden' das Material in dem Gerüst-Bereich 20 vollständig und in den Rippenbereichen 14 bis in eine Tiefe D-, welche beispielsweise

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gleich 1st 3/4 der Maskendicke T, entfernt. Auf diese Weise werden - wie gezeigt - die spaltähnlichen öffnungen 12 in dem Gerüst 20 und die kombinierten aus den Spalten 12 und den Kerben 22 bestehenden öffnungen in den Rippen 14 gebildet, ! wodurch die Unterseiten der Rippen 14 in eine beachtliche Ent- : fernung von der unteren Oberfläche des Gerüsts 20 gehoben wer- : den. Die verbleibende Dicke D. der Rippen 14 in solchen Plätzen ist ausreichend, um die Steifheit der verstärkenden Rippenstruk tur sicherzustellen und wird trotzdem keine ins Gewicht fal- \ lende Behinderung für eine Nicht-in-der-Sichtlinie-Aufbringung | darstellen.

Für den Fall, daß die Maske 10 aus einem relativ inerten Material, wie z. B. Graphit, welches nicht durch Ätzen erodiert _; werden kann, gemacht werden soll, dann wird ein anderes Masken-j herstellungsverfahren benutzt. Wenn der Abstand zwischen den Rippen genügend groß ist (:> 50,8 pn), um eine Vorlageschneidetnaschine oder eine Fräse aufnehmen zu können, wird ein solches !werkzeug benutzt, um das Werkstückmaterial unter Bildung der

Rippen 14, der Randfassung 16 und des Gerüsts 20 zu entfernen. An Plätzen, wo der Platz zu begrenzt ist, um Maschinenwerkzeuge zu benutzen, was beispielsweise für die Spalte 12 zutrifft, oder an irgendwelchen anderen Plätzen, wo dies erwünscht ist, kann eine Erosionstechnik, welche als "Sandstrahlen" ("sandblasting") bekannt ist, angewandt werden. Dies beinhaltet die Anwendung von einem oder mehreren Strömen von fein verteilten abschleifenden Partikeln, von welchen jedes durch einen Strahl von Luft oder einem anderen Gas vorwärtsgetrieben wird. Um dies zu erreichen, wird der Luft- oder Gasstrom durch eine Düse unter hohem Druck durch eine Kammer getrieben, welche das abschleifende Pulver enthält, welches dabei aufgenommen wird und mit dem Strahl weitertransportiert wird. Die abschleifende Aktion des Strahls kann sehr genau kontrolliert werden, so daß

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genaue Schnitte in Materialien, wie z. B. Graphit, gemacht werden können. Wenn die Breite des Schnittes kleiner ist als diejenige des Strahls, welcher von der feinsten Düsenöffnung produziert wird, dann wird der abschleifende Strahl durch eine Hilfsmaske oder eine nicht gezeigte Schutzschicht gelenkt, : welche öffnungen haben, welche in der Größe und in der Lage zu den öffnungen, welche in der Maske 10 gebildet werden sollen, korrospondieren. Diese Schutzschicht kann in der folgenden Weise bereitgestellt werden!

Das Werkstück, aus dem die Maske 10 hergestellt werden soll, wird mit einer dünnen Metallfolie, beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung, welche der Abschleifaktion gegenüber, aber nicht einem chemischen Ätzen gegenüber, reslstent ist, bedeckt. Diese Folie wird mit dem Werkstück mit einem Epoxy-Klebstoff oder einem anderen geeigneten Verbindungsmaterial verbunden. Dann wird mittels eines üblichen photolithographischen Verfahrens die Metallschicht entweder in denjenigen Bereichen, in denen die Masken- ; öffnungen gebildet werden sollen oder in denjenigen, in denen 'die Werkstückdicke reduziert werden soll, chemisch weggeätzt. !Anschließend werden die freiliegenden Bereichen der Klebeschicht mittels eines geeigneten Lösungsmittels entfernt. Das notwendige Muster von öffnungen und die Dickenverminderungen werden nun in der Maske gebildet, indem die freiliegenden Teile des Graphits oder eines anderen Werkstückmaterials sandgestrahlt werden. Nachdem diese Abschleifoperationen zu Ende geführt sine, werden die Metall- und die Klebstoffschicht von den verbleibenden Teilen der Maske mittels geeigneter chemiechter Methodei entfernt. In der gezeigten Maske 10 wird davon ausgegangen, daß die Schlitze 12 und die Kerben 22 mittels Sandstrahlen gebildet wurden und aus diesem Grund sind die Kerben 22 mit abgerundeten oberen Enden abgebildet.

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Experimente haben gezeigt, daß durch eine genaue Kontrolle des Luft- oder Gasdruckes, der Geschwindigkeit, mit der eine bestimmte Menge des Abschleifpulvers benutzt wird, des Abstands zwischen Düse und Maske und anderer wesentlicher Faktoren die Abschleifaktionen mit der notwendigen Genauigkeit durchgeführt werden können. Es ist z. B. nicht schwierig gewesen, die Bildung der Kerben 22 in den kammähnlichen Rippen 14 zu kontrollieren, so daß sie nicht durch die festen oberen Bereiche dieser Rippen hindurchbrechen (break).

Um die Maske 10 in einem innigen Kontakt mit dem Substrat zu halten, können mehrere Methoden je nach der Größe der Maske und nach dem Material, aus welchem sie hergestellt worden ist, verwendet werden. Wenn die Maske relativ klein ist, kann dieser innige Kontakt zu dem Substrat durch peripher angebrachte Klammern sichergestellt werden. Für eine größere Maske kann es günstig sein, elektromagnetische oder elektrostatische Halterungen zu verwenden, um einen innigen Kontakt zwischen der Maske und dem Substrat sicherzustellen. Im Fall von Graphitmasken wurden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, indem ein elektrostatisches Potential zwischen die Maske und eine Elektrode, welche unterhalb des Substrats positioniert war, gelegt wurde, wodurch eine elektrostatische Anziehung zwischen der Maske und dem Substrat erzeugt wurde. j

Im obigen sind eine neuartige Maskenstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung gezeigt und beschrieben worden, welche in starkem Maß die Herstellung von Aufbringmustern auf Substraten erleichtern werden, insbesondere dann, wenn solche Muster viele !nah benachbarte Elemente enthält, wie sie z. D. in der Metallisierung von Gasentladungsbildschirmen vorkommen. Durch die Anwendung der Struktur mit den Rippen 14 und den eingekerbten {öffnungen 22 zur Schaffung einer lichten Höhe wird eine Maske

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bereitgestellt, welche die notwendige geringe Dicke und die notwendige Freiheit von Hindernissen aufweist, welche notwendig sind, um das Muster, welches durch die Maskenöffnungen aufgebracht werden soll, genau zu definieren, und welche doch hinreichend steif ist, um unerwünschte Verschiebungen von Teilen, welche sonst die notwendige Steifheit nicht hätten, wobei zu solchen Teilen beispielsweise die Maskenteile 18 gehören, welche die Spalte 12, durch welche die Leiterzüge für die Gasentladungsbildschirme aufgebracht v/erden sollen, voneinander trennen, zu verhindern. Die Maske kann in vielen Aufbringoperationen wieder verwendet werden, wodurch ihre Herstellungskosten pro Aufbringoperation sehr gering v/erden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Maske zum Aufbringen eines eng benachbarte Musterelemente aufweisenden Musters auf ein Substrat, dadurch gekenn- ^: zeichnet, daß die Maske (10) für das Aufsetzen auf das Substrat ein dünnes Geriist (web) (20) mit durchgehenden i öffnungen (12), welche dem gewünschten Muster entsprechen, aufweist, daß aus der Seite des Gerüste (20), die nicht auf das Substrat aufgesetzt werden soll, mindestens eine Rippe (14) herausragt, welche mit dem Gerüst (20) fest verbunden ist und welche sich mindestens über eine der Offnungen (12) erstreckt und in die überall dort, wo sie sich über eine öffnung (12) erstreckt, derart vom Gerüst (20) her eine Kerbe (22) eingebracht ist, daß eine Art Brückenbogen entsteht, der die j

gesamte öffnung (12) überbrückt und eine im Vergleich | zur Dicke des Gerüsts (20) relativ große Höhe hat. ,

Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (10) aus einem Stück besteht.

Maske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden öffnungen (12) aus langgestreckten, nahe beieinander liegenden schmalen Spalten bestehen.

Maske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe bzw. die Rippen (14) kaninartig ausgebildet sind, wobei die Zinken des Kamms in den die Spalte (12) trennenden Maskenteilen (18) auslaufen.

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5. Maske nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske aus Graphit besteht.

6. Maske nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dickenverhältnis von Rippe (14) zu Gerüst (20) etwa 4 t 1 und von Kerbe (22) zu Gerüst (20) etwa 2 t 1 beträgt.

7. Maske nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (20) eine Dicke von etwa 12,7 pm hat und die Breite der Spalte (12) etwa 10,16 pm, die Breite der Rippe bzw. der Rippen (14) etwa 12,7 pn und der Spaltabstand etwa 10,16 pn betragen.

8. Verfahren zum Herstellen einer Maske, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge-

kennzeichnet, daß ausgehend von einem flachen Werkstück mit etwa parallelen Oberflächen, von dessen einer Oberfläche ausgehend das Material des Werkstücks derart selektiv entfernt wird, daß das Material dort, wo eine Rippe bzw. Rippen (14) und ggf. eine Randfassung (16) stehen sollen, nicht angegriffen wird und im übrigen das Material soweit entfernt wird, daß nur noch soviel Material, wie der gewünschten Dicke des Gerüste (2O) entspricht, stehen bleibt, daß dann ausgehend von der anderen Oberfläche des Werkstücks ein Muster, welches das Negativ des mittels der Maske aufzubringenden Musters wiedergibt, erzeugt wird, wozu in den Bereichen, in denen im ersten Arbeitsgang Material selektiv entfernt worden ist, selektiv die stehengebliebene Schicht und im Bereich der Rippe bzw. der Rippen Material selektiv bis in eine Tiefe entfernt wird, welche größer ist

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als die stehengebliebene Schicht, so daß in der Rippe bzw. in den Rippen (14) eine Kerbe bzw. Kerben (22) entsteht bzw. entstehen, welche die öffnung bzw. die öffnungen (12) nach Art eines Brückenbogens überbrückt bzw. überbrücken.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche, von der beim Entfernen des Materials ausgegangen wird, mit einer Schicht aus einem Material bedeckt wird, welches gegenüber dem Sandstrahlen, aber nicht gegenüber dem Angriff eines Ätzmittels resistent ist, daß anschließend mittels eines lithographischen Ätzverfahrens die Schicht über den Bereichen des Werkstücks, welche entfernt werden sollen, entfernt wird, daß dann mittels Sandstrahlens das freiliegende Material des Werkstücks bis in die gewünschte Tiefe entfernt wird und daß schließlich, wenn dies gewünscht wird, die Schicht vollends entfernt wird.

J1O. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

als Schichtmaterial rostfreier Stahl oder eine Beryl- \ lium-Kupfer-Legierung verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen des Materials des Werkstücks mindestens teilweise durch Ätzen vorgenommen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein lithographisches Ätzverfahren angewandt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mindestens teilweise maschinell, beispielsweise mittels einer Fräse|, entfernt wird.

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