DE2723465C2

DE2723465C2 - Maske zum Aufbringen eines Musters auf ein Substrat und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2723465C2
Application number: DE2723465A
Authority: DE
Inventors: Robert Brookfield Conn. 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: 1984-10-18
Also published as: FR2359908A1; GB1528295A; FR2359908B1; DE2723465A1; US4049857A; IT1113769B; JPS5315274A; JPS5931591B2; CA1094431A

Description

5. Maske nach einem cder 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 Dikkenverhältnis von Rippe (14) zu Gerüst (20) etwa 4 :1 und von Einschnitt (22) zu Gerüst (20) etwa 2 : 1 beträgt.

7. Maske nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (20) eine Dicke von etwa 12,7 μπι hat und die Breite der Spalte (12) etwa 10.16 Mm. die Breite der Rippe bzw. der Rippen (14) etwa 12,7 μηι und der Spaltabstand etwa 10.16 um betragen.

8. Verfahren zum Herstellen einer Maske nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, 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 (M) 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 Gerüsts (20) entspricht, stehen bleibt, daß dann ausgehend von der anderen Oberfläche des Werkstücks ein Muster, welches das Negativ des mittels der Maske aufzubringenden

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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 zu entfernenden Bereichen des Werkstücks entfernt wird, daß dann mittels Sandstrahlens das freiliegende Material des Werkstücks bis in die gewünschte Tiefe entfernt wird und daß schließlich gewünschtenfalls die Schicht vollständig entfernt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtmalerial rostfreier Stahl oder eine Beryllium-Kupfer-Legierung verwendet wird.

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

i/. Verfahren nach Anspruch 1 !,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.

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, u.t; 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 Gasentladungsbildschirmbauieücn 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, dmdi welche die Leiterzüge für die Gascntladungsbildschirmbauteilc aufgebracht werden sollen, voneinander trennen, welche gar keine oder nur eine geringe innewohnende Steifheit besitzen. Um solche Teile zu fixieren, kann die Maske mit verstärkenden Rippen ausgestaltet sein, welche sich über die nahe beieinander liegenden öffnungen erstrckkcn und welche mit den dazwischenliegenden Maskenbcicinander liegenden öffnun-

teilen, welche diese nahe

Mutters wiedergibt, erzeugt wird, wozu in den Bc- t> <> gen voneinander trennen, ein Stück bilden oder mit ih-

reichen in denen im ersten Arbeitsgang Material selektiv entfernt worden ist. selektiv die stehengebliebene Schicht und im Bereich der Rippe b/.w. der Rippen Material selektiv bis in eine Tiefe entfernt wird, welche größer ist als die stehengebliebene Schicht, so daß in der Rippe bzw. in den Rippen (14) Einschnitte (22) entstehen, welche die öffnungen (12) nach Art eines Brückenbogens überbrücken.

nen verbunden sind, jedoch bringt der Einbau solcher Rippen die Gefahr des Einbringens eines Problems mit sich, welches mil »Abschaltung« oder mit »Schablonencffckt« beschrieben werden kann. An jeder Stelle, wo eine verstärkende Rippe sich über eine relativ schmale öffnung in der Maske erstreckt, wird die Rippe da/u neigen, das Aufbringen von verdampften Material durch diese öffnung zu behindern. In den üblicherweise

)enutzten »In-Sichtlinie«-Aufbringverfahren, wie ζ. Β. jeim Aufbringen mittels eines Elektronenstrahls, wird iie Anwesenheit eines solchen Hindernisses über einer ;ngen 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 srcg benachbarte Musterelemenie aufweisenden, bezüglich ihrer Schichtdicke und ihrer Dichte homogenen Mustern auf ein Substrat, welche oft verwendbat 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 1 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 Maskenieile 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, da dafür gesorgt wird, daß die Brückenbögen relativ hoch sind, keinen Nachteil mit sich, sofern eines der bekannten »Nichl-ln-Sichtlinie«-Aufbringverfahren, d. h. ein solches Aufbringverfahren, bei dem das aufzubringende Material nicht aus einer bestimmten Richtung kommt, angewandt wird. Ein bekanntes derartiges Verfahren ist beispielsweise das lonenplattieren, auf das in der Beschreibung näher eingegangen wird. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maske zusammen mit den genannten Verfahren ist sichergestellt, daß das aufgebrachte Musler in seiner Dicke und in seiner Dichte homogen ist, d. h. keine Lunker, keine dünnen Stellen und keine unerwünschten Unterbrechungen aufweist.

Es kann aus Stabilitätsgründen 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 inre Stabilität und liefert deshalb nach wie vor sehr reproduzierbare Ergebnisse. Außerdem sind Muster mit langen schmalen, nahe beieinanderliegenden Streifen technisch oft erwünscht und finden beispielsweise in Gasentladungsbildschi. ■ ibauteilen 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 Dickcnvcrhälinis von Rippe zu Gerüst etwa 4 : 1 und von Kerbe zu Gerüst etwa 2 : 1 beträgt.

Zur Herstellung -ines Musters mit einer günstigen, relativ hohen Auflösung ist es vorteilhaft, wenn das Gerüst eine Dicke von etwa 12,7 μπι hat und die Breite der öffnuneen etwa 10,16 um, die Breite der Rippe bzw. der Rippen etwa 12,7 μπι und der Spaltabstand etwa 10,16 μπι betragen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Maske wird ermöglicht durch eine neuartige Anwendung und eine neuartige Kombination bekannter Methoden. Dadurch ist 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 ίο 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 ausgegan-2u gen wird, mit einer Schicht aus einem Material bedeckt •vird, weiches 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 soilen, entfernt wird, daß dann mittels Sandstrahlen das freiliegende Material des Werkstücks bis in die gewünschte Tiefe entfernt wird und daß schließlich, wenn dies gewünscht wird, die Schicht vollends 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 genau steuern, daß es keine Schwierigkeiten verursacht, die Tiefe bis zu dem Material entfernt wird, genau und reproduzierbar zu kontrollieren. Als Material für die oben genannte auf das Werkstück aufgebrachte Schicht eignet sich besonders rostfreier Stahl oder eine Beryllium-Kupfcr-Lcgierung.

D.-.3 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 Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektiviscnc Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes aus einer Aufbringmaske, welche entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist und

F i g. 2 und 3 Schnitte durch die F i g. I entlang den in

b0 _M .

der Fig. I eingezeichneten Linien mit den Nummern und 3, wobei diese Schnitte verschiedene Merkmale der Maskenstruktur sichtbar machen.

Die Fig. I zeigt einen Ausschnitt einer beispielhaft b5 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 beiein-

ander liegen, auf einem Substrat aufzubringen, Parallel verlaufende Leiterzüge, finden beispielsweise in Gasemladungsbildschirmcn Anwendung, in denen sie auf jeder der Glasplatten aufgebracht sind. Die Maske wird mittels eines neuen, aber relativ einfachen I ierstcllungsverfahrens aus einem aus einem Stück bestehenden Werkstück mit parallelen Oberflächen hergestellt. Wie weiter unten erklärt v/erden wird, hängt das Herstellungsverfahren von dem Material, aus welchem die Maske hergestellt werden soll. ab.

In der dargestellten Maske 10. welche insbesondere dafür gedacht ist, um ein Muster von im allgemeinen parallel verlaufenden Leiterzügen auf ein Glassubstrat aufzubringen, welche«: in einem Gascntladungsbildschirm-Bauteil benutzt werden soll, sind lange schmale öffnungen oder Spalte, welche allgemein mit der Nummer 12 bezeichnet werden, parallel zueinander und im rechten Winkel zu einer Serie von verstärkenden Rip- DZ" 14 snüSCrdnCi. Die R'"¹""¹!! '^ u/r»lrhi» in dpn Innunn schmalen Maskenteilen 18. welche wie gezeigt, /wischen 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 Schuller 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 äußersten Rippen 14 hat das Maskenmatcrial eine verminderte Dicke, 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 IO 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 /.. 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 erkärt wurde, ist es wünschenswert, daß die Rippen 14 die Maskenteile 18 zwar so unterstützen, daß sie in 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 Maskenherstellungsverfahrcn erfüllt, welches nun anhand den F i g. 1 bis 3 beschrieben wird.

Eine Tafel oder eine Platte aus einem geeignetem Maskenmaterial mit einer ursprünglichen Dicke T. welche bei einer Maske, welche in der Fabrikation von Gasentladungsbildschirmen benutzt werden soll, typischerweise zwischen 50.8 und 63.5 μηι liegt, wird auf ihrer Oberseite einer selektiven Materialcntfernungsoperation unterworfen, welche weiter unten beschrieben wird, und welche ihre Dicke in den Bereichen der Maske !O. weiche das dünne Gerüst, bilden sollen, auf etwa ''U (oder weniger) der ursprünglichen Dicke T reduziert, wobei die Rippen 14 und die Schulter bzw. die Randfassung 16 definiert werden. Die Dicke des Materials, welches in diesem Verfahrensschritt entfernt wird, wird mit D\ und die Dicke des Materials, welche im Bereich des Gcrüsis 20 verbleibt, mit der Nummer lh bezeichnet. Die Einhaltung des vorgeschlagenen Ver-'. hallnissL's von j ·. 1 für die Dimensionen D\ und D₁ liegt natürlich im Belieben des Konstrukteurs. Eine Gerüstdicke I); von 12.7 um wurde in der Praxis als geeignet gefunden, um die gewünschte hohe Auflösung des Musters, welches durch die Maske hindurch aufgebracht ίο werden soll, sicherzustellen.

Material wird nun selektiv von der Unterseite der Maske 10 an solchen Stellen entfernt, wo die Maskcnöffnungen. wie /. B. die Spalte 12 erforderlich sind, und es wird darüber hinaus von den Unterseiten der Rippen r> 14 in denjenigen Plätzen entfernt, wo diese Rippen sich über die spaltnrtigen öffnungen 12, welche in dem Gerüst-Bereich 20 gebildet worden sind, erstrecken. Die Operation, bei der die Rippen hinterschnitten werden, dehnt in effektiver Weise icdcn Spalt 12 einen Teil des 2n Weges in jede der Rippen 14 hinauf aus, wodurch eine liefe 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 zwisehen der Tiefe Dt. welche sich durch die Addition der Tiefen der Spalte 12 und der Tiefen der Kerben 22 ergeben, und der verbleibende Dicke D* des Materials in dem gekerbten Bereich der Rippe 14 liegt bei 3:1. aber auch hier liegt es im Belieben des Konstrukteurs, jn ein anderes Verhältnis zu wählen.

Es ist notwendig, daß die Kerben 22 in den Rippen 14 groß genug sind, daß eine ausreichende lichte Höhe für den Durchgang des verdampften Deckmaterials durch die Spalten 12 auf diejenigen Teile des nicht gezeigten Ji 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 Nicht-in-dcr-Sichtünie-Aufbringmcthodc benutzt wird. Eine solche Aufbringmethode. welche erfolgreich im Zusammenhang mit der gezeigten Maske bcnui/i worden ist. ist das lonenplattieren, welches beispielsweise in dem Artikel von G. J. Dale u.a. mit dem Titel »lon Plating Using a Pure lon Source« in der Mai-Ausgabe- 1975 von »Electronic Packaging and 4's Production« auf den Seilen 39 bis 46 beschrieben ist. Bei diesem Platiierungsprozeß wird das Verdampfungsmatcrial. sobald es verdampft, ionisiert und schafft ein Plasma, welches die Aufbringkammer durchdringt. Die Oberflächen, welche plattiert werden sollen, können irw gcndwo in der Kammer plaziert werden, und das Aufbringen wird einheitlich auf jene Oberfläche aus bc""ebigcn Richtungen erfolgen. Hindernisse, wie z. B. die verstärkenden Rippen 14 werden dabei keinen schädlichen Schattcncffckt haben, wenn eine hinreichende lichte Höhe zwischen diesen Rippen und den darunterliegenden Bereichen der Substratoberfiäche, 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 ho 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. h5 d. h. in der Größenordnung von 12,7 μιη. gemacht werden können, so daß eine hohe Auflösung des aufgebrachten Musters auch in denjenigen Plätzen, welche sich unter den Rippen 14 befinden, erreicht wird. In

einer Maske, welche zur Herstellung von Gascntladungsbildschirmen benutzt wird, haben die verschiedenen Maskenabmessungen, welche anhand der F i g. 2 und 3 verdeutlicht werden, die folgenden typischen Werte:

Dicke Tder Rippe 50.8 μιτι

Dt.-r.e D₂ des Gerüsls 12.7 μπι

Dicke Dj (lichte Höhe) 38.1 μπι

Breite IVi der Spalte 10,Ι6μηι

Breite W₂der Maskenteile 18 10,16 μηι

Breite W₃ der Rippen 12.7 μηι

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

Mehrere Methoden können benutzt werden, 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 photolithographisches subtraktives Ätzen 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 Du welche beispielsweise 'Λ der ursprünglichen Werkstückdicke 7"(s. Fig. 2) umfaßt, zu entfernen, wobei ein dünner Gerüst-Bereich 20, welcher eine Dikke Di, welche etwa V₄ der ursprünglichen Dicke Γ umfaßt, übrigbleibt. Von der entgegengesetzten Seite der maske JO "wird erst da"" in den Gebieter., 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 Dy, welche beispielsweise gleich ist ¹A₁ der Maskendickc 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 Entfernung von der unteren Oberfläche des Gerüsts 20 gehoben werden. Die verbleibende Dicke D₄ der Rippen 14 in solchen Plätzen ist ausreichend, um die Steifheit der verstärkenden Rippenstruktur sicherzustellen und wird trotzdem keine ins Gewicht fallende Behinderung für eine Nicht-in-der-Sichtlinie-Aufbringung darstellen.

Für den Fail, 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 Maskenherstellungsverfahren benutzt. Wenn der Abstand zwischen den Rippen genügend groß ist (> 50,8 μπι), um eine Vorlageschneidemaschine 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, urn Maschincnwcrkzcuge zu benutzen, was beispielsweise für die Spalte 12 zutrifft, oder an irgendwelchen anderen Plätzen, wo dies erwünscht ist, kann eine Erosionstechnik, weiche als »Sandstrahlen« 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 ί vorwartsgetricben 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 ίο abschleifende Aktion des Strahls kann sehr genau kontrolliert werden, so daß genaue Schnitte in Materialien, wie /.. 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 Hilfsmaskc 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 .seilen, korrespondieren. Diese Schutzschicht kann in dor 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 Abschleifaklion gegenüber, aber nicht einem chemischen Ätzen gegenüber, resistent ist, bedeckt. Diese Folie wird mit dem Werkstück mit einem Epoxy-Klebstoff oder einem anderen geeigneten Verbindungsmaterial verbunden. Dann wird mitjo tels eines üblichen photolithographischen Verfahrens die Metallschicht entweder in denjenigen Bereichen, in denen die Maskenöffnungen gebildet werden sollen oder in denjenigen, in denen die Werkstückdicke reduziert werden soll, chemisch weggeätzt. Anschließend j5 werden diq freiliegenden Bereiche 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 Abschlcifoperationen zu Ende geführt sind, werden die Metall- und Klebstoffschicht von den verbleibenden Teilen der Maske mittels geeigneter chemischer Methoden 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.

Experimente haben gezeigt, daß durch eine genaue so 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 Abschleifaklionen 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.

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 ?.u dem Substrat durch peripher angebrachte Klammern sichergestellt werden. Für eine größere Maske kann es günstig sein, elektromagnetische oder elektrostatische Halterungen zu verwenden, um einen inni-

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gen Kontakt zwischen der Maske und dem Substrat sicherzustellen. Im Fall von Graphitmaskcn 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.

Im obigen sind eine neuartige Maskenstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung gezeigt und beschrieben worden, welche in starkem Maß die Herstellung von id Aufbringmustern auf Substraten erleichtern werden, insbesondere dann, wenn solche Muster viele nah benachbarte Elemente enthält, wie sie z. B. in der Metallisierung von Gasentladungsbildschirmen vorkommen. Durch die Anwendung der Struktur mit den Rippen 14 r> und den eingekerbten öffnungen 22 zur Schaffung einer lichten Höhe wird eine Maske bereitgestellt, welche die notwendige geringe Dicke und die notwendige F'reiheit von Hindernissen aufweist, welche notwendig sind, um das Muster, welches durch die Maskcnölfnungen aulgebracht 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 Gasentiadungsbildschirme aufgebracht werden sollen, voneinander trennen, zu verhindern. Die Maske kann in vielen Aufbringoperationen wieder verwendet werden, wodurch ihre Herstellungskosten pro Aufbringoperation sehr gering werden, jn

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

15 21) JO Patentansprüche:

1. Maske zum Aufbringen eines eng benachbarte Musterelemente aufweisenden Musters auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (10) für das Aufsetzen auf das Substrat ein dünnes Gerüst (20) mit einer Anordnung von dünnen Stegen (18), welche durch durchgehende öffnungen (12) voneinander getrennt sind, die dem gewünschten Muster entsprechen, aufweist, daß aus der Seite des Gerüsts (20), die nicht auf das Substrat aufgesetzt werden soll, mindestens eine Rippe (14) herausragt, welche mit dem Gerüst (20) fest verbunden ist und weiche sich mindestens über eine der öffnungen (12) erstreckt und in die überall dort, wo sich über eine Öffnung (12) erstreckt, derart vom Gerüst (20) her ein Einschnitt (22) eingebracht ist. daß eine Art Brückenbogen entsteht, der die gesamte öffnung (12) überbrückt und eine im Vergleich /ur Dicke des Gerüsts (20) relativ große Höhe hat.

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

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

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