DE2739058B2 - Multi-day mask for sputter mask systems - Google Patents

Multi-day mask for sputter mask systems

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DE2739058B2 DE19772739058 DE2739058A DE2739058B2 DE 2739058 B2 DE2739058 B2 DE 2739058B2 DE 19772739058 DE19772739058 DE 19772739058 DE 2739058 A DE2739058 A DE 2739058A DE 2739058 B2 DE2739058 B2 DE 2739058B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Maske, insbesondere für beim Plasma-Sprühverfahren verwendete Lochmaskensysteme, zur Erzeugung ran elektrischen Bauelementen in Schichtverfahren mit einer formgebenden Kante unter Verwendung eines Substrates mit darauf aufliegender Maske.The invention relates to a mask, in particular for shadow mask systems used in the plasma spray process, for the production of electrical components in a layering process with a shaping edge using a substrate with a mask on top.

Solche Masken sind bereits bekannt. Aus der DE-AS 21 17 199 ist auch bereits ein Verfahren zur Herstellung geätzter Muster in dünnen Schichten mit Hilfe von Atzungen durch Ionenbeschuß mittels Kathodenzerstäubung unter Verwendung einer Ätzmaske bekannt, bei der der Ätzmaske ein definiertes Kantenprofil gegeben wird und bei dem die Ätzmaske und die zu ätzende Schicht mit einem definierten Ätzratenverhältnis zwischen 1 :50 und 50 :1 abgetragen werden. Dort lassen sich bei steilem Anstieg der Seitenflächen verrundete Oberkanten erzeugen. Strukturen mit flachem Anstieg und verrundeter Oberkante sind dort jedoch nicht erzielbar.Such masks are already known. From DE-AS 21 17 199 there is already a method for production Etched patterns in thin layers with the help of etching by ion bombardment using cathode sputtering known using an etching mask in which the etching mask has a defined edge profile is given and in which the etching mask and the layer to be etched with a defined etching rate ratio between 1:50 and 50: 1 can be removed. There you can find a steep rise in the side surfaces Create rounded upper edges. Structures with a flat rise and rounded upper edge are there but not achievable.

Bekannt ist auch bereits die sogenannte Abhebetechnik, bei der jedoch zumeist die Oberfläche kegelförmig abgerundet und damit nicht die gewünschte Querschnittsstruktur in Form eines Kegelstumpfes erreicht wird.The so-called lift-off technique is also known, but in which the surface is mostly conical rounded and thus does not achieve the desired cross-sectional structure in the form of a truncated cone will.

Werden in der Dünnsciiichttechnologie im Schichtverfahren elektrische Bauelemente, die aus mehreren Schichten bestehen, hergestellt, so besteht die Gefahr, daß die zuletzt aufgebrachten Schichten an den Kanten der darunterliegenden Schichten abbrechen. Diese Schichten werden mit zunehmender Strukturdichte immer dünner. Um dieses Abreißen der Kanten zu unterbinden, ist es bekannt, die darüberliegende Strukturschicht entsprechend dick auszugestalten. Damit wird aufgrund der Zähigkeit der Struktur einAre in the thin film technology in the layer process electrical components that consist of several layers, there is a risk of that the layers applied last break off at the edges of the layers below. These Layers become thinner and thinner as the structure density increases. Around this tearing off the edges too prevent, it is known to make the overlying structural layer correspondingly thick. In order to is due to the toughness of the structure

Abbrechen unmöglich gemacht. Bei hohen Integrationsgraden der Bauelemente jedoch ist es notwendig, die einzelnen Stnikturschichten möglichst dünn zu halten.Abort made impossible. With a high degree of integration of the components, however, it is necessary to keep the individual structural layers as thin as possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Maske der eingangs genannten Art das Auftragen von Schichten möglichst feiner Struktur zu ermöglichen und ein Abbrechen der zuletzt aufgebrachten Schicht an den Kanten der darunterliegenden Schicht zu verhindern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die formgebende Kante abgestuft aufgebaut ist und eine erste dünne, die Feinheit der zu erzeugenden Struktur bestimmende Stufe aufweist, und daß sich in einem Kantenabstand zu dieser Stufe eine weitere, zweite Stufe mit wesentlich größerer Stärke anschließt, wobei zur Einstellung der Kantenschräge der zu erzeugenden Struktur das Verhältnis von Kantenabstand zur Stärke der zweiten Stufe entsprechend variiert wird.The object of the invention is to apply layers to a mask of the type mentioned at the outset To enable the finest possible structure and a break off of the last layer applied to the To prevent edges of the underlying layer. This object is achieved according to the invention solved that the shaping edge is built up stepped and a first thin, the fineness of the too Generating structure has determining stage, and that at an edge distance to this stage a further, second stage with much greater strength is connected, with the setting of the bevel of the edge The structure to be produced corresponds to the ratio of edge distance to the thickness of the second stage is varied.

Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Kantenschräge der erzeugten Struktur beliebig zu steuern, so daß die zuerst aufgebrachte Struktur entsprechend den nachfolgenden Strukturen einen flachen Anstieg mit einer verrundeten Oberkante mit planer Oberfläche aufweistThis advantageously makes it possible to control the slope of the edge of the structure produced as desired, so that the structure applied first has a flat rise with a rounded upper edge with a flat surface in accordance with the subsequent structures

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Stufe als Teil einer Strukturmaske und die zweite Stufe als Teil einer Stützmaske ausgebildet. Die Mützmaske besteht dabei aus hochfestem Glas und die Strukturmaske aus einem galvanoplastisch aufzutragenden Metall.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the first stage is part of a Structural mask and the second stage formed as part of a support mask. The hat mask is there made of high-strength glass and the structure mask made of a metal to be applied by electroplating.

Durch die zweischichtige Maskierung ist eine günstige Trennung der Funktionen der Maske möglich. So erfolgt die Formgebung der Struktur über die Strukturmaske mit ihrer, die Feinheit der zu erzeugenden Struktur bestimmenden Stufe, deren Dicke der Strukturgröße optimal angepaßt werden kann. Sie ist so dünn, wie es das verwendete Material zuläßt ausgeführt An diese Stufe schließt sich in einem Kantenabstand eine wesentlich stärkere Stufe der eigentlichen Stützmaske an. Bedingt durch die Winkelverteilung der ankommenden Teilchen werden dies« Teilcnen nun über die Stärke der Stützmaske in Verbindung mit dem Kantenabstand definiert abgeschattet, so daß sich beim Sputtern durch Variation dieses Verhältnisses zwischen Stärke der Stützmaske und Kantenabstand ein flacher Anstieg des aufzutragenden Materials mit einer verrundeten Oberkante und planer Oberfläche erzeugen läßt. Die erzeugte Struktur nimmt in diesem Fall im Querschnitt die Form eines Kegelstumpfes an.The two-layer masking enables a favorable separation of the functions of the mask. The structure is shaped via the structure mask with its, the fineness of the to be generated Structure-determining stage, the thickness of which can be optimally adapted to the size of the structure. she is so made thin, as the material used allows. This step is followed by an edge distance a much stronger level of the actual support mask. Due to the angular distribution of the arriving particles will now share this through the strength of the support mask in connection with the Edge distance is shadowed in a defined manner, so that during sputtering by varying this ratio between Strength of the support mask and edge distance a flat rise of the material to be applied with a rounded upper edge and flat surface can be produced. In this case, the structure created takes the Cross-section the shape of a truncated cone.

Der stufenförmige Aufbau der Maske ermöglicht es außerdem, die eigentliche Stützmaske aus hochfestem Glas zu erzeugen und auf dieses Glas die Strukturmaske im galvanoplastischen Auftragsverfahren aufzubringen. Die eigentliche Strukturmaske besteht dabei aus Nickel oder Kupfer oder einem anderen entsprechenden Metall.The step-like structure of the mask also enables the actual support mask to be made of high-strength To produce glass and to apply the structure mask to this glass in the electroforming application process. The actual structure mask consists of nickel or copper or another corresponding one Metal.

Da bei einer derartig aufgebauten Maske die Stützung der Maske durch das Glas übernommen wird, wird ein besonders planes Anliegen der Maske auf dem Substrat erreicht und damit ein Abheben der Maske beim Erhitzen oder ein Verwerfen vermieden.Since with a mask constructed in this way, the support of the mask is taken over by the glass, a particularly planar contact of the mask on the substrate is achieved and thus the mask is lifted off when heated or discarding avoided.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beispielsweise näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and, for example, below described in more detail.

Die Figur zeigt ein Schnittbild einer zweilagigen galvanoplastischen Nickelmaske mit aufwachsender Struktur. Die in der Figur dargestellte Maske für beim Plasma-Sprühverfahren verwendete Lochmaskensyste-The figure shows a sectional view of a two-layer galvanoplastic nickel mask with a growing Structure. The mask shown in the figure for perforated mask systems used in the plasma spray process

.3.3

me, den sogenannten »Sputtcr-Lochmasken«, zur Erzeugung von elektrischen Bauelementen im Schichtverfahren besteht aus einer eigentlichen Stützmaske 1 aus Glas, die eine Dicke a von ca. 0,14 mm aufweist Auf diese Stützmaske 1 ist im galvanoplastischen Verfahren eine Strukturmaske 2 aus Metall, hier z.B. Nickel, aufgetragen. Diese Strukturmaske weist dabei eine Dicke b von 0,025 mm auf. Eine an dieser Strukturmaske 2 ausgebildete dünne, die Feinheit der zu erzeugenden Struktur bp-^immende Stufe 3, dient der eigentlichen Formgebung der Struktur. An diese erste Stufe schließt sich im Kantenabstand c von ca. 0,1 mm eine weitere Stufe 4 der eigentlichen Stützmaske 1 an. Diese Stufe 4 ist gegenüber der Senkrechten um ca. 5° (Winkel d) geneigt und gegenüber der ersten Stufe um ca. 0,1 mm versetztme, the so-called "Sputtcr hole masks", for the production of electrical components in the layering process consists of an actual support mask 1 made of glass, which has a thickness a of approx. 0.14 mm Metal, here for example nickel, is applied. This structure mask has a thickness b of 0.025 mm. A thin step 3 formed on this structure mask 2, which increases the fineness of the structure to be produced, is used for the actual shaping of the structure. This first step is followed by a further step 4 of the actual support mask 1 at an edge distance c of approx. 0.1 mm. This step 4 is inclined by approx. 5 ° (angle d) with respect to the vertical and is offset by approx. 0.1 mm with respect to the first step

Das Verhältnis aus dem Kantenabstand czur Stärke a der zweiten Stufe 4 verursacht beim Sputtern eine definierte Abschattung der aufzutretenden Materialteilchen, wodurch sich für die Struktur 5 ein definierter Kantenanstieg κ ergibt.The ratio of the edge distance c to the thickness a of the second stage 4 causes a defined shadowing of the material particles to be encountered during sputtering, which results in a defined edge rise κ for the structure 5.

Entsprechend der gewünschten Kantenschräge λ kann dabei der Kantenabstand zwischen 0,05 und 0,5 mm und die Stärke der Stützmaske zwischen 0,1 und 0,9 mm variiert werden.According to the desired edge slope λ, the edge distance can be between 0.05 and 0.5 mm and the thickness of the support mask can be varied between 0.1 and 0.9 mm.

Durch diese Änderung des Verhältnisses zwischen der Stärke der Strukturmaske a und dem Kantenabstand c ist es möglich, die Kantenschräge α der zu erzeugenden Struktur so zu gestalten, daß sich bei den ■> zuerst aufgebrachten Strukturen ein flacher Anstieg mit einer verrundeten Oberkante, jedoch planer Oberfläche, ergibt.By changing the ratio between the thickness of the structure mask a and the edge distance c , it is possible to design the bevel α of the structure to be created so that the structures applied first have a flat rise with a rounded upper edge, but a flat surface , results.

Die wesentlichste Einflußgröße ist bei konstanter, materialbedingter Dicke b der Stnikturmaske 2 vonWith a constant, material- dependent thickness b of the structural mask 2, the most important influencing factor is

ίο 0,015 bis 0,025 mm das Verhältnis von Stärke a der Stützmaske 1 zum Kantenabstand c Der Neigungswinkel d hat durch seinen steilen Winkel von nur 5° einen geringen Einfluß. Der steile Winkel von 5° ist bedingt durch die Herstellung der Stützmaske im fotochemi-ί scheg Verfahren.ίο 0.015 to 0.025 mm the ratio of the thickness a of the support mask 1 to the edge distance c. The angle of inclination d has a slight influence due to its steep angle of only 5 °. The steep angle of 5 ° is due to the production of the support mask in the fotochemi-ί scheg process.

Die Ausgestaltung der Stützmaske I aus Glas gibt der gesamten Maske eine hohe Festigkeit Damit wird ein Verwerfen der Maske oder ein Abheben der Maske von dem hier nicht dargestellten Substrat beim Erhitzen vermieden. Die erzeugte Struktur ist streufeldfrei, so daß damit Strukturen bis ca. 0,02 mm Linienbreite erzeugt werden können. Eine derartige Schärfe der zu erzeugenden Struktur ist notwendig, wenn man integrierte Magnetköpfe herstellen will.The design of the support mask I made of glass gives the entire mask a high degree of strength Discarding the mask or lifting the mask from the substrate (not shown here) during heating avoided. The structure produced is free of stray fields, see above that structures up to approx. 0.02 mm line width can be generated with it. Such a sharpness of too generating structure is necessary if one wants to manufacture integrated magnetic heads.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Maske, insbesondere für beim Plasma-Sprühverfahren verwendete Lochmaskensysteme zur Erzeugung von elektrischen Bauelementen im Schichtverfahren mit einer formgebenden Kante unter Verwendung eines Substrates mit darauf aufliegender Maske, dadurch gekennzeichnet, daß die formgebende Kante abgestuft aufgebaut ist und eine erste dünne, die Feinheit der zu erzeugenden Struktur bestimmende Stufe (3) aufweist, und daß sich in einem Kantenabstand (c)zu dieser Stufe (3) eine weitere, zweite Stufe (4) mit wesentlich größerer Stärke (a) anschließt, wobei zur Einstellung der Kantenschräge (λ) der zu erzeugenden Struktur (5) das Verhältnis von Kantenabstand (c) zur Stärke (a)der zweiten Stufe (4) entsprechend variiert wird.1. Mask, in particular for shadow mask systems used in the plasma spray process for the production of electrical components in the layer process with a shaping edge using a substrate with a mask lying thereon, characterized in that the shaping edge is structured in steps and a first thin, the fineness of the The step (3) determining the structure to be produced, and that at an edge distance (c) from this step (3) there is a further, second step (4) with a significantly greater thickness (a) , whereby for setting the edge bevel (λ) the structure to be produced (5) the ratio of the edge distance (c) to the thickness (a) of the second stage (4) is varied accordingly. 2. Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste dünne Stufe (3) als Teil einer Strukturmaske (2) und die zweite Stufe (4) als Teil einer Stützmaske (1) ausgebildet ist.2. Mask according to claim 1, characterized in that that the first thin step (3) as part of a structure mask (2) and the second step (4) as part a support mask (1) is formed. 3. Maske nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmaske (1) aus Glas und die Strukturmaske (2) aus einem galvanoplastisch auftragbaren Metall besteht.3. Mask according to claim 1 or 2, characterized in that the support mask (1) made of glass and the structure mask (2) consists of a metal that can be electrodeposited. 4. Maske nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenabstand (c) kleiner als 0,5 mm gewählt ist und daß die zweite Stufe (4) eine Stärke (a) von 0,1 bis 0,9 mm aufweist4. Mask according to one of claims 1 to 3, characterized in that the edge distance (c) is selected to be less than 0.5 mm and that the second stage (4) has a thickness (a) of 0.1 to 0.9 mm having
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