DE2903872A1

DE2903872A1 - Verfahren zur herstellung von mustern aus einem material auf einer unterlage

Info

Publication number: DE2903872A1
Application number: DE19792903872
Authority: DE
Inventors: Eiichi Maruyama; Haruo Matsumaru; Toshio Nakano; Akira Sasano; Ken Tsutsui
Original assignee: Hitachi Denshi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Denshi KK; Hitachi Ltd
Priority date: 1978-02-01
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1979-08-02
Also published as: DE2903872C2; NL7900828A; GB2015036B; CA1111144A; FR2416500B1; FR2416500A1; JPS54103552A; US4273812A; JPS5625790B2; GB2015036A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mustern bzw. Konfigurationen aus einem Material unter Verwendung von Aufdampfverfahren. Vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Mustern oder Konfigurationen aus einem Material durch Aufdampfen von Schichten, wobei dieses Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltungen, Dünnschichtschaltungen, Dickschichtschaltungen und integrierten Hybridschaltungen, bei denen die zuvor genannten Schaltungen kombiniert werden, verwendet werden kann.

Maskenbedampfungsverfahren, bei denen die Bedampfung durch eine Maske erfolgt, werdenüblicherweise zur Herstellung relativ einfacher Konfigurationen oder Muster, beispielsweise quadratischer Muster, nahezu quadratischer oder rechteckiger Muster, kreisförmiger Muster usw., verwendet.

Es ist jedoch durch blosses Anwenden des Maskenbedampfungsverfahrens nicht möglich, komplizierte Konfigurationen und Muster zu erhalten, wie sie nachfolgend noch angegeben werden. Um diese komplizierten Muster bis jetzt herstellen zu können, war es erforderlich, mehrere -Be dampf ung svorgänge auszuführen oder eine Kombination aus Bedampfungsund Photoätzverfahren anzuwenden, wobei zunächst eine gleichförmig dicke Schicht durch den Bedampfungsvorgang gebildet wurde und dann die Schicht durch Photoätzen bearbeitet wurde, um das gewünschte Muster zu erhalten.

Derartige komplizierte Muster sind beispielsweise:

(1) Ein rechteckiges Muster mit einem Längen-Breiten-Verhältnis von mehreren 10 : 1 (das nachfolgend als "Linie" bezeichnet wird). Insbesondere ein Muster, bei dem mehrere

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Linien, die 1 mm schmal oder schmaler sind, sehr nahe nebeneinander verlaufen (ein Beispiel eines solchen Musters ist in Fig. 1a dargestellt).

(2) Ein Muster, das eine . geschlossene Schleife bildet, beispielsweise ein Eingmuster, wie es etwa in den Fig. 1b und 1c dargestellt ist.

(3) Ein Muster, das beinahe, jedoch nicht vollständig einen geschlossenen Kreis oder eine geschlossene Schleife bildet, beispielsweise ein haarnadelformiges Muster, wie es etwa in Fig. 1d dargestellt ist.

Normalerweise wird als Maske eine 50/um bis 1 mm dicke Platte aus Molybdän, Edelstahl oder einem entsprechenden Material verwendet. Bei dem in Fig. 1a dargestellten Muster ist es möglich, die mechanische Steifigkeit der Maske dadurch zu erhöhen, dass die Maske dicker gemacht wird- Es ist jedoch nicht* möglich, den Abstand zwischen benachbarten Mustern oder die Musterbreite für eine gegebene Maskendicke aus Gründen, die die Maskenbearbeitung betrifft, klein zu halten. Bei den zuvor angegebenen komplizierten Mustern ist es daher nicht mehr möglich, die Maske als Ganzes herzustellen, da der erforderliche Musterabstand und die Musterbreite klein ist. Aus diesem Grunde wurde das Bedampfungsverfahren nur . bei der Herstellung relativ einfacher Muster angewandt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Mustern aus einem. Material anzugeben, das die Herstellung derartiger Muster ermöglicht, die mit dem herkömmlichen Bedampfungsverfahren nicht hergestellt werden könnten.

Biese Aufgabe wird erfiEEdungsgernäss mit dem in Anspruch 1 angegebenen Verfahren gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfinäangsgemässen Ver-

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fahrens sind in den Unter an sprächen angegeben.

Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, ein Muster oder eine Konfiguration auf wenigstens einem von einem Substrathalter gehaltenen Substrat durch Ausbilden einer aufgedampften Schicht aus einer gewünschten Substanz auf dem Substrat herzustellen, wobei für das Aufdampfen wenigstens eine Bedampfungsquelle gegenüber dem Substrat angeordnet ist.

Die folgenden Verfahrensschritte und Techniken werden bei dem erfindungsgemassen Verfahren angewandt.

(Ό Wenn das Muster eine solche Form hat, dass sich die Maske nicht durch das Ilaskenmaterial allein selbst tragen kann» wird das Muster in der Maske durch schmale Brücken, die an gewünschten Stellen des Musters ausgebildet sind, in Sektionen unterteilt.

(2) Das Muster in der Maske weist also Brücken auf, die das auf dem Substrat auszubildende Muster in Sektionen unterteilt. Daher ist es erforderlich, auch die Teile des Musters,, die hinter den Brücken liegen, zu bedampfen bzw. der Bedampfungsquelle auszusetzen. Um dies zu erreichen, wird die Maske etwas über der Oberfläche des Substrats bzw. in einem geringen Abstand von der Oberfläche des Substrats angeordnet. Dies wird mittels Abstandshaltern, die 50 bis 150 /um dick sind, erreicht.

($) Das Substrat und die Bedampfungsquelle werden weiterhin in einer vorgegebenen Xage zueinander angeordnet, derart, dass die verdampfte Substanz von beiden Seiten der jeweiligen Brücke zu den Bereichen des Musters hinter den Brücken gelangt. Mährend des Bedampfungsvorgangs kann sich der Substrathalter kontinuierlich oder schrittweise drehen, oder er kann auch in seiner Lage festliegen. Im letzteren Falle müssen jedoch wenigstens zwei Bedampfungsquellen verwendet werden.

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Die zuvor erwähnte lagemässige Beziehung zwischen dem Substrat und der Bedampfungsquelle ist folgende.

Die Bedampfungsquellen sind bezüglich der Substratoberfläche so angeordnet, dass die Verlängerungen der Linien oder Geraden zwischen den Bedampfungsquellen und den Kanten der Brücke einander in einem Punkt schneiden, der sich auf der Oberfläche des Substrats oder in dem Zwischenraum hinter der Brücke bzw. zwischen Maske und Substrat befindet.

Ein zufriedenstellendes gutes Ergebnis kann mit nur einer Bedampfungsquelle erzielt werden, wenn das Substrat während des Bedampfungsvorgangs gedreht wird. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, auch dann mehrere Bedampfungsquellen zu verwenden, wenn das Substrat gedreht wird.

Wenn der Bedampfungsvorgang mit nur einer Bedampfungsquelle bei sich drehendem Substrat durchgeführt wird, kann man sich eine imaginäre Bedampfungsquelle denken, die an einer Stelle liegt, welche zur wirklichen Bedampfungsquelle bezüglich der Drehachse symmetrisch liegt. Dann ist die zuvor genannte Forderung durch diese beiden Bedampfungsquellen, d. h. durch eine wirkliche und eine imaginäre Bedampfungsquelle gut . erfüllt.

Wenn mehrere Bedampfungsquellen verwendet werden, ist es natürlich vorteilhaft, sie auf einer Geraden bzw. linear anzuordnen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Linien oder Geraden, die die beiden Maskenausschnitte an beiden Seiten der jeweiligen Brücken verbinden, im wesentlichen parallel zueinander liegen. Die grösste zulässige Winkelabweichung dieser Linien oder Geraden beträgt etwa 30°, um noch eine annehmbare Wirkung zu erreichen. Jedoch hängt dieser Winkel auch von der l'orm der Musters ab. Wenn also mehrere Bedampfungsquellen verwendet werden, ist es vorteil-

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haft, wenn die Gerade oder die Geraden, auf der bzw. auf denen die Bedarapfungsquellen angeordnet ist bzw. sind, und die Geraden, die die beiden Maskenausschnitte an beiden Seiten der jeweiligen Brücken verbinden, im wesentlichen parallel zueinander liegen, oder wenn dies nicht der Fall ist, diese Geraden sich in einem Winkel schneiden, der kleiner als etwa 30° ist. Die Bedampfung der Bereiche des Musters hinter den Brücken wird gestört bzw. ist nicht zufriedenstellend, wenn der Schnittwinkel grosser als 30° ist. Eine lagemässige Beziehung entsprechend der zuvor beschriebenen ist auch bei einem Bedampfungsvorgang erforderlich, bei dem sich das Substrat dreht.

Die Erfindung schafft also ein Verfahren zum Herstellen von Mustern oder Konfigurationen aus einem Material, wobei wenigstens ein Substrat zusammen mit einer Maske auf einem Substrathalter befestigt wird und eine aufgedampfte Schicht aus einer gewünschten Substanz auf der Oberfläche des Substrats mit Bedampfungsquellen gebildet wird, die dem Substrat gegenüber angeordnet sind. Die Maske· wird mit mehreren Verstärkungsbrücken hergestellt, die,in bestimmten, gewünschten Bereichen der Maskenausschnitte gewünschter Form ausgebildet sind, die in der Maske enthalten sind. Während des Bedampfungsvorgangs wird die Maske vom Substrat in einer kleinen Entfernung beabstandet gehalten, so dass die Bedampfung wenigstens durch zwei Musterausschnitte an beiden Seiten der geweiligen Brücke erfolgt. Die Bedampfung wird mit Bedampfungsquellen vorgenommen, die so angeordnet sind, dass die Gerade, die eine der Kanten jeder Brücke und die Eedampfungsquelle verbindet, die bezüglich der Hauptbrückenrichtung

JO der Brücke auf derselben Seite wie diese Kante liegt, und die andere Gerade, die die andere Kante der Brücke mit der Bedampfungsquelle verbindet, die auf derselben Seite wie die andere Kante liegt, einander an einem Punkt auf der Oberfläche des Substrats oder im Zwischenraum zwischen der Substratfläche und der Maske schneiden. Dieses Verfahren ermöglicht es, Muster und Konfigurationen zu schaffen, die

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mit dem herkömmlichen Bedampfungsverfahren nicht gefertigt werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a, 1b, 1c und 1d Muster in Aufsicht, die mit dem herkömmlichen Bedampfungsverfahren durch eine Maske hindurch nicht hergestellt werden können,

Fig. 2 eine Maske in Aufsicht, die zur Herstellung eines Musters mit einer geschlossenen Linie vorgesehen ist, Pig· 3 einen Querschnitt durch die Maske entlang der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittlinie A-A, sowie eine Bedampfungsquelle,

!'ig. 4- einen Halter,

Fig. 5 eine schematische Anordnung zur Erläuterung des erfindungsgemässen Musterherstellungsverfahrens,

Fig. 6 die Zunahme bzw. das Inkrement der Plusterbreite in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Bedampfungsquelle und der Drehachse des Substrats,

Fig. 7 eine schematische Anordnung zur Erläuterung des erfindungsgemässen Bedampfungsverfahrens zur Herstellung einer Verbindungsleitung, die einen Aufbau mit zwei Schichten aufweist,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsforni der Bedampfungsquelle,

Fig. 9a, 9b und 9c Beispiele für Masken mit unterschiedlichen Mustern in Aufsicht,

Fig.10 eine perspektivische Darstellung des Substrataufbaus einer Einröhrenfarbkamera, bei der die vorliegende Erfindung angewandt wird,

Fig.11 die Auftreffflache (bzw. die Frontplatte) des in Fig. 10 dargestellten Substrats in Aufsicht,

Fig.12 eine Bedampfungsmaske in Aufsicht,

Fig.13 eine Darstellung, die der Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung der zuvor erwähnten Verbindungs-

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leitungen mittels des Bedämpfungsverfahrens dient, und
Fig.14 den Zusammenhang zwischen der Breite der in der Maske ausgebildeten Brücke und dem Mass der Muster-Überlappung hinter der Brücke.

Als Beispiel soll die Herstellung eines rechteckigen Schaltungsmusters mit geschlossener Linie, wie dies in Fig. 1b dargestellt ist, beschrieben werden. Selbstverständlich werden dieselben Vorteile bei der Herstellung anderer Konfigurationen oder Muster erzielt.

Eine in Fig. 2 dargestellte Maske wird zur Herstellung des in Fig. 1b dargestellten Musters vorbereitet. In einem Maskenabschnitt 1, der aus einer 80/um dicken Molybdänplatte besteht, wird ein dem in Fig. 1b dargestellten Muster entsprechender Ausschnitt 6 gebildet. Die Breite des Ausschnittes 6 beträgt 100 /um und die Länge auf jeder Seite des Ausschnittes beträgt 10 mm. Der Ausschnitt 6 ist durch Brücken 2, 3, 4, und 5 in Sektionen unterteilt. Die Brücken sind jeweils 50/um breit. Auf Grund dieser Brücken kann die Maske eine ausreichend grosse mechanische Festigkeit aufweisen, damit sie sich selbst hält. Die Anordnung ist derart gewählt, dass Linien, die zwei Sektionen, welche auf beiden Seiten der jeweiligen Brücken vorhanden sind, verbinden, sich im wesentlichen in derselben Richtung erstrecken. In einigen Fällen kann es jedoch nicht möglich sein, dass sich diese Linien auf Grund einer bestimmten Form des Musters sich in derselben Richtung erstrecken. In einem solchen Falle sollte die Winkelabweichung zwischen diesen Linien vorzugsweise kleiner als 30° sein.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittlinie A-A, aus dem die Anordnung der Maske und des Substrats beim Aufdampfen hervorgeht. Fig. 3 zeigt eine der Brücken, nämlich die Brücke 4-, sowie Bedampf ungs-

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quellen 25, 25'* Ein durch die aufgedampfte Substanz gebildetes Muster ist mit dem Bezugszeichen 26 versehen. Bach Ausrichten der Maske 1 bezüglich des Substrats 23 mittels Abstandshaltern 24 wird die Anordnung in das Bedampfungsgerät gebracht. Die Abstandshalter 24- sind 80/Um dick.

Das Substrat 23, die Abstandshalter 24 und die Maske 1 werden in der in Fig. 4 dargestellten Weise zusammengehalten. Die Maske und die Abstandshalter werden zwischen einem Maskenhalter 31 und eine Maskenfxxierplatte 32 eingeklemmt und mit Maskenfixierschrauben 33 in ihrer Lage festgelegt. Dann wird das Substrat 23 über die Abstandshalter gelegt und mit einer Substratfixierplatte 34 festgeklemmt. Nach Ausrichten des Substrats und der Maske zueinander werden die aus der Maske und den Abstandshalter bestehende Kombination, sowie das Substrat mit Substratfixierschrauben 35, in ihrer Lage festgelegt.

Das Bedampfen wird in der in Fig. 5 modellhaft dargestellten Weise durchgeführt. Das Substrat, auf dem die Bedampf ungsschicht gebildet werden soll, wird auf einem Substrathalter befestigt, der sich um eine Achse 0 drehen kann. Als Probenhalter kann beispielsweise ein üblicher, bei herkömmlichen Aufdampfverfahren mit Drehung verwendet werden.

Das Substrat befindet sich in einem Abstand von 50 mm vom Mittelpunkt der Drehachse des Substrathalters entfernt. Die Bedampfungsquelle ist so angeordnet, dass die Bedampfungssubstanz durch die Maskeηausschnitte an beiden Seiten der Brücke auf dem Teil der Substratoberfläche hinter der Brücke abgeschieden werden kann. Im vorliegenden Falle wird ine Cr-Bedampfungsquelle 25 an einer Stelle angeordnet, die in einem Abstand H (160 mm) über der Rotationsfläche des Substrats und in einem Abstand L (70 mm) von der Drehachse entfernt angeordnet ist. Wenn dieses Eotationsbedarapfungsverfahren verwendet wird, wird der gewünschte Effekt dadurch erzielt, dass die Bedampfungsquelle ausserhalb

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eines dreidimensionalen Körpers angeordnet wird, der dann, wenn die Brücke 45 der Maske sich im Mittelpunkt Ό der Drehachse befindet, durch die Linien gebildet wird, die den Mittelpunkt 0 auf der Rotationsfläche und die jeweiligen Kanten der Brücke verbindet. In Fig. 5 ist die Breite der Brücke 45 durch eine Linie B-B dargestellt. Um den Teil des Musters, der hinter den Brücken liegt, ausreichend frei zu legen, ist es vorteilhaft, dass die Linien, die die beiden Markenausschnitte, welche an beiden Seiten der jeweiligen Brücken verbinden, sich in derselben Richtung erstrecken. Die maximal zulässige Winkelabweichung dieser Linien, die zur Erzielung eines annehmbaren Ergebnisses zulässig ist, beträgt etwa 30°, obwohl dieser Winkel von der Form des Musters abhängt. Die Winkel, die zwischen der Linie, die die beiden Bedampfungsquellen, welche bezüglich der Brücke oder der Linie zwischen der Bedampfungsquelle und der scheinbaren äquivalenten. Bedampfungsquelle liegen, und der zuvor genannten Linien liegen, die zwei Maskenausschnitte an jeweiligen Seiten der Brücken verbinden, werden kleiner als 30° gehalten.

Das Substrat dreht sich kontinuierlich mit einer Drehzahl von 10 U/Min., so dass es nacheinander die in Fig. 5 mit den Bezugszeichen 41, 42, 43 und 44 benannten Lagen einnimmt. Das Substrat lässt sich auch schrittweise jedesmal um 180° drehen, so dass es abwechselnd beispielsweise die Lagen 41 und 43 einnimmt. Wenn die Drehung schrittweise durchgeführt wird, wird der Bedampfungsvorgang während des Drehens unterbunden und er beginnt von Neuem, wenn das Substrat in der nächsten Stellung zur Ruhe gekommen ist.

Auf diese Weise wird eine bessere Freilegung des Musters an Stellen hinter den jeweiligen Brücken erreicht, wenn die Bedampfung unter Voraussetzungen durchgeführt wird, bei denen die Linie, die die Bedampfungsquelle von einem festen Punkt aus gesehen verbindet, sich im wesentlichen in der-

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selben Richtung erstreckt, wie die Linien, mit denen die Maskenausschnitte an beiden Seiten der jeweiligen Brücken verbunden sind. Es ist möglich, eine Blende oder eine weitere Maske zwischen dem sich kontinuierlich drehenden Substrat und den Bedampfungsquellen vorzusehen, derart, dass die Blende oder die weitere Maske an jeweils der 180°-Drehung des Substrats offen ist. In diesem Falle ist die Auswirkung jedoch wesentlich schlechter.

Gemäss dem Musterherstellungsverfahren der vorliegenden -10 Erfindung wird ein geringer Unterschied zwischen der Musterbreite in der X- und Y-Richtung hervorgerufen. Während nämlich die Musterbreite der Linie, die sich in der X-X¹-Richtung in Fig. 2 erstreckt, im wesentlichen gleich der Breite der entsprechenden Maskenausschnittlinie ist, wird die Musterbreite der sich in der Y-Y'-Richtung erstreckenden Linie etwas grosser als die Musterbreite der entsprechenden Maskenausschnittlinie. Daher ist es erforderlich, die ■Dicke des Abstandshalters und die Lage der Bedampfungsquelle unter Beachtung des zuvor erläuternden Phänomens entsprechend der erforderlichen Genauigkeit bei der Maskenherstellung zu wählen.

Fig. 6 zeigt die Inkremente bzw. Zunahmen der Musterbreite der Linien, die sich in der X-X'- und der Y-Y'-Richtung erstrecken,in Abhängigkeit vom Abstand L zwischen der Drehachse und der Bedamfpungsquelle. Die Zunahmen der Musterbreite der Linien, die sich in der X-X'- und der Y-Y'-Richtung erstrecken, sind durch die Kurven 46 und 4-7 wiedergegeben.

Für den praktischen Fall werden folgende Dimensionsbereiche vorgeschlagen.

Abstand der Bedampfungsquelle von der Drehoberfläche des Substrasts: H = 50 bis 500 mm,

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Abstand zwischen der Drehachse und dem Substrat: 1 = 30 bis 200 mm,

Abstand zwischen der Drehachse und der Bedampfungsquelle: L = 20 mm bis 200 mm.

Das erfindungsgemasse Musterfertigungsverfahren kann mit gutem Erfolg für die Herstellung von Mehrfachschichten verwendet werden, bei denen unterschiedliche Materialien benutzt werden.-In diesem Falle ist _:es möglich, ■ ' die Husterbreiten der jeweiligen aufgedampften Schichten unter Verwendung einer einzigen Maske durch geeignete Wahl der Lagen der Bedampfungsquellen einzustellen. Ein Verfahren zum Aufdampfen einer Doppelsdhichten-Konfiguration wird nachfolgend beispielsweise beschrieben. In diesem Falle soll die zweite Schicht eine kleinere Musterbreite als die erste unter der zweiten Schicht ausgebildete Schicht aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Bedampfungsquelle 25 (25') zum Aufdampfen der zweiten Schicht zwischen die Bedarapfungsquellen 26 (26¹) und 27 (27'), die der Ausbildung der ersten Schicht dienen, angeordnet wird. Oder genauer ausgedrückt, sind diese Bedatapfungsquellen 160 mm unter der Rotationsebene angebracht. Die Bedampfungsquellen 25 (25'), 26 (26') und 27 (27') sind in einem Abstand von 65 tnm, 90 mm bzw. 40 mm von der Drehachse angeordnet. Die gleiche Wirkung erzielt man, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, wenn die Bedampfungsquelle für die zweite Schicht durch die Bedampfungsquelle für die erste Schicht umgeben ist. Fig. 8 zeigt eine Bedampfungsquellen-Heizeinrichtung 31 zur Ausbildung der ersten Schicht. Die aufzudampfende Substanz befindet sich in einem Bauteil 32. Die Bedampfungsqüile-Heizeinrichtung für die zweite Schicht ist mit dem Bezugszeichen 33 versehen. Ein Bauteil 34 enthält die Substanz, die von der Heizeinrichtung 34- abgedampft werden soll. Die gleiche Wirkung lässt sich dadurch erhalten, dass die Bedampf ungsquellen

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26, 27, 25, die in Fig. 7 dargestellt sind, verwendet werden und das Substrat zusammen mit der Maske um 180 gedreht wird, weil die Bedampfungsquellen 26, 27 und 25 infolge der Drehung des Substrats und der Maske in dieselbe Lage wie die Bedampfungsquellen 26', 27' und 25' relativ zum Substrat kommen. Dasselbe Muster kann auch dadurch gebildet werden, dass zunächst die erste Schicht durch die Bedampfungsquellen 26, 26' gebildet, dieselbe Schicht durch dieselben Bedampfungsquellen 26, 26' in einer um 180° gedrehten Lage des Substrats gebildet, die zweite Schicht auf der ersten Schicht in derselben Lage des Substrats mit den Bedampfungsquellen 25, 25' gebildet und dann die zweite Schicht mit denselben Bedampfungsquellen 25, 25' in einer weiteren um 180° gedrehten Lage, d. h. in der Ausgangslage des Substrats, schliesslich gebildet wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist also bei der Fertigung von Mustern mit mehreren Schichten sehr vorteilhaft, insbesondere dann, wenn der Unterschied der Musterbreiten zwischen den Schichten signifikant ist. Dieses Merkmal kann vorteilhafterweise bei der Herstellung von Verbindungsleitern bzw. Verdrahtungen, wie Cr-Au, NiCr-Au, Ti-Au und dgl. verwendet werden, bei denen die darunterliegende Schicht, etwa Cr, CiCr, Ti usw. eine grössere Musterbreite als die darüberliegende Au-Schicht haben muss. Wenn dagegen die darüberliegende Schicht zum Schutz der darunterliegenden Schicht dient, muss die darunterliegende Schicht eine kleinere Musterbreite als die darüberliegende Schicht haben. Das erfindungsgemässe Verfahren kann in sehr vorteilhafter und zufriedenstellender Weise diese Forderungen durch die Steuerung der Musterbreiten der jeweiligen Schichten erfüllen, indem das Bedampfen von mehreren Bedampfungsquellen vorgenommen wird, wobei sich das Substrat dreht. Selbstverständlich kann auch ein Elektronenstrahl, ein Laser oder andere Aufheizeinrichtungen verwendet werden, um die Bedampfungsquelle aufzuheizen.

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Beispiele für Masken, die den in den Fig. 1a, 1c und 1d dargestellten Mustern entsprechen, sind in den Fig. 9a, 9b und 9c dargestellt. Diese Figuren zeigen den Ilaskenabschnitt 90 und Brücken 91 bis 96 der entsprechenden Muster. Die Brücken können auch an anderen Stellen als an den dargestellten Stellen der Muster vorgesehen sein. Wenn mehrere Brücken vorhanden sind, so erstrecken sich die Linien, die die Maskenausschnitte auf beiden Seiten der jeweiligen Brücken verbinden, vorzugsweise in derselben Richtung, wie dies zuvor bereits erläutert wurde.

Nachfolgend wird ein Beispiel für eine Anwendung des Musterherstellungsverfahrens bei einem tatsächlichen Handelsprodukt beschrieben. Bei diesem Beispiel wird das erfindungsgemässe Musterherstellungsverfahren zur Ausbildung der Verdrahtung auf dem Substrat einer Einröhrenfarbkamera verwendet. Bevor das Verfahren beschrieben werden soll, wird zunächst der Aufbau des Substrats der Einröhrenfarbkamera kurz erläutert.

Fig. 10 zeigt das Substrat einer Einröhrenfarbkamera in gestaffeltem Querschnitt. Das auf diese Kamera auffallende Licht ist durch einen Pfeil A angedeutet. Das Licht gelangt durch eine Filterplatte 51 und viird in seiner Farbe durch die Streifenfilter 52, 52', 52" aufgespalten. Das aufgespaltene Licht gelangt dann durch ein aus Glas bestehendes Elektrodenverdrahtungssubstrat 53 und eine streifenföraiige lichtdurchlässige leitende Schicht 54, und trifft dann auf eine lichtleitende Schicht 55 auf. Auf die liehtleitende Schicht 55 trifft auch ein Elektronenstrahl auf, der :ms der der Lichteinfallsrichtung entgegengesetzten Richtung kommt, so dass ein Signal in der streifenförraigen lichtdurchlässigen leitenden Schicht 54- entsteht, das der Lichtmenge entspricht. Da dieses Signal die Menge des in den Streifenfiltern 52, 52' 52" aufgespaltenen Lichts darstellt, ist es möglich, von jedem Streifen der streifenförmigen lei-

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tenden Sch.ich.fc 54- ein der Farbe Rot, Blau oder Grün entsprechendes Signal abzunehmen, wenn das streifenformige Eilter aus färbaufspaltenden Filtern für die drei Farbarten, nämlich rot, blau und grün besteht.

Wie in Fig. 10 weiterhin dargestellt ist, sind Leiter 56 vorgesehen, mit denen die jeweiligen drei Färb signale abgeleitet werden. Die Isolation zwischen diesen drei Leitern erfolgt mit einer Isolierschicht 57· Fig. 11 zeigt das Substrat von der Target- bzw. Auftreffseite her. Das Elektroden-Verdrahtungssubstrat 50 erscheint,als ob es von der lichtleitenden Schicht 55 bedeckt ist. Drei Leiter 56 für Rot, Blau und Grün sind in Form von Geraden bzw. Linien angeordnet, die die Auftreffläche umgeben, auf der sich die lichtleitende Schicht 55 befindet. Wie Fig. 11 weiterhin zeigt, befinden sich oberhalb und unterhalb der lichtleitenden Schicht 55 eine doppelschichtige Verdrahtung, die aus der streifenförmigen lichtdurchlässigen leitenden Schicht besteht, sowie die Leiter 56. Die Leiter 56 weisen eine Musterbreite von 100 bis 150/Um und Längen auf jeder Seite dieser Leiter von 10 bis 13 mm auf. Wenn daher die Maske zur Ausbildung dieser Leiter 56 gebildet wird, um ein Maskenmuster zu erhalten, das genau gleich dem Muster dieser Leiter ist, kann sich die Maske nicht selbst tragen, weil der Abstand zwischen den Leitern 56 zu klein ist.

Erfindungsgemäss wird eine in Fig. 12 dargestellte Maske zur Herstellung der Muster dieser Verbindungs- bzw. Verdrahtungsleiter verwendet. Fig. 12 zeigt ein Maskenmaterial 61, das aus Molybdän besteht und 80 mm dick ist, Ausschnitte 62 in der Maske und in der Maske ausgebildete Brücken 63.

Die Breite des Ausschnittes, der der Breite des Linienausters jedes Verbindungsleiters 56 entspricht, wird zu 120/Um und die Breite jeder Brücke wird zu 50/um gewählt. Es wird ein Elektrodenverdrahtungssubstrat von 29 ram Durchmesser verwendet. Das Substrat wird von einem Substrathalter zusammen mit der Maske festgehalten, die gegenüber dem Substrat aus-

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gerichtet ist, und die vom Substrat mit Abstandshaltern von 80/um beabstandet ist. Ein Schema des Bedampfungsverfahrens ist in Fig. 13 dargestellt.

Das Substrat wird auf dem Substrathalter befestigt, der sich um einen Mittelpunkt O drehen kann. Das Substrat wird so ausgerichtet, dass die Linie,auf der die Bedampf ungsquellen 731 74- ausgerichtet sind, sich in derselben Richtung wie die Linien erstreckt, die die Maskenausschnitte an beiden Seiten der jeweiligen Brücken verbinden. Die Bedampfungsquelle 73 dient der Bedampfung mit Cr, und die Bedarapfungsquelle 74- dient der Bedampfung mit Au.

Der Abstand 1 zwischen dem Substrat und der Drehachse beträgt 50 mm, der Abstand H zwischen der Bedampfungsquelle und der Rotationsebene des Substrats beträgt 160 mm, und der Abstand L zwischen den Drehachsen der beiden Bedampfungsquellen beträgt 95 bzw. 80 mm. Das dem Bedampfungsverfahren zu unterziehende System wird in eine Glasglocke gebracht, wie dies bei den herkömmlichen Bedampfungssystemen auch der Fall ist. Das System wird auf ein Vakuum von 1 x 10~ bis 5 x 10~ Torr gebracht.

Zunächst wird mit Cr aus der Bedampfungsquelle 73 bedampft, während sich das Substrat an der mit dem Bezugszeichen 70 versehenen Stelle befindet. Dann wird das Substrat um 180° in Richtung des dargestellten Pfeils in die Lage 71 gedreht und in dieser Lage 71 festgehalten. Dann wird eine Bedampfung mit Cr wieder mit derselben Bedampfungsquelle

73 vorgenommen. Danach wird das Substrat in der Lage 71 festgehalten und eine Bedampfung mit Au aus der Bedampfungsquelle 74- durchgeführt. Dann wird das Substrat wieder um 180° in Richtung des Pfeils zur Ausgangslage 70 gedreht und während das Substrat in dieser Lage 70 gehalten wird, wird eine Bedampfung mit Au aus derselben Bedampfungsquelle

74 vorgenommen. Die Lagen bzw. Stellungen 70 und 71? die voneinander winkelmässig um 180 beabstandet sind, sind

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so gewählt, dass die Linie, auf der die Bedampfungsquellen ausgerichtet sind, in derselben Richtung zeigen, wie die Linien, die die jeweiligen Maskenausschnitte auf beiden Seiten der jeweiligen Brücken in der Maske verbinden.

Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren ergeben sich dann die in Fig. 11 dargestellten Leiter bzw. Verbindungsleiter. Die Musterbreiten der sich in der Y-T¹-Richtung erstreckenden Geraden bzw. Linien sind etwas breiter oder ausgezogener, wogegen die Musterbreiten der sich in der X-X¹-Richtung ^O erstreckenden Geraden oder Linien im wesentlichen gleich der Breite des entsprechenden Ausschnitts in der Maske sind. Daher liegt beim Inkrement oder bei dem Zuwachs der Musterbreite eine Richtungsabhängigkeit vor.

Bei der in Fig. 11 dargestellten Verdrahtung v/eisen die ^5 sich jeweils am oberen und am unteren Bereich erstreckenden drei Leitungen eine doppelschichtige Leitungsstruktur auf. Die Musterbreiten dieser doppelschichtigen Leitungsstrukturen sind also eng mit der Kapazität zwisehen benachbarten Leitungen der drei Verbindungsleitungen verknüpft. Die Kapazität zwischen benachbarten Verbindungsleitungen ist nämlich grosser, wenn die Musterbreiten dieser Leitungen grosser ist. B ei einer Aufnahme- bzw. Kameraröhre ergibt diese Zunahme der Kapazität auf nachteilige Weise eine Zunahme beim sogenannten Übersprechen der Farben bzw. beim Übersprechen der Färb signale sowie des Rauschens bzw. von StörSignalen.

Erfindungsgemäss wird diese Schwierigkeit im wesentlichen auf Grund der zuvor beschriebenen Richtungsabhängigkeit bei der Zunahme der Musterbreite gelöst. Erfindungsgemäss wird diese zuvor erwähnte Richtungsabhängigkeit (directivity) nämlich so ausgenutzt, dass die Zunahme der Musterbreite der Leitungen, die auf Grund der Bedampfung durclx die Maske gebildet werden, soweit wie möglich an den doppelschichtigen Bereichen dieser Leitungen unterdrückt bzw. vermieden, wogegen die Zunahme der Musterbreiten an anderen Stellen dieser

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Leitungen erlaubt ist.

Weiterhin ist es von Vorteil, dass die Verbindungsleitungen geraäss Pig- 11 mit einem einzigen Bedampfungsvorgang gleichzeitig hergestellt werden können.

Um sicherzustellen, dass die verdampfte Substanz an die Stelle hinter den Brücken kommt und sich auf die Substratoberfläche unter diesen Brücken absetzt, um durchgehende Leitungen ohne Fehler zu bilden, ist es erforderlich, die verschiedenen Parameter und Faktoren, wie die Breite der Brücken, die Dicke der Abstandshalter, die relative Lage zwischen der Bedamfpungsquelle und dem Substrat usw., sorgfältig zu wählen.

Fig. 14 zeigt einen beispielsweisen Zusammenhang zwischen diesen Faktoren. Die ausgezogenen Linien im Diagramm von i'ig- 14- zeigen den Zusammenhang zwischen der Brückenbreite und der Überlappung des Musters unter der Brücke mit einer Dicke d des Abstandshalters, wenn der Abstand L zwischen der Drehachse und der Bedampfungsquelle 80 mm und der Abstand H zwischen der Rotationsfläche und der Bedampfungsquelle 160 mm beträgt. Der Zusammenhang zwischen der Überlappung und der Brückenbreite bei einem Abstand L von 4-0 mm ist weiterhin durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Aus der graphischen Darstellung ergibt sich, dass die Bereiche des Leitungsmusters hinter den Brücken zufriedenstellend bzw* vollständig bedampft werden, wenn die Überlappung einen positiven Wert aufweist. Die Überlappung wird mit grö'ssere Brückenbereite und mit kleinerer Dicke der Abstandshalter kleiner. Diese Faktoren oder Parameter müssen entsprechend den Eigenschaften des auszubildenden Musters in geeigneter Weise gewählt werden.

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HITACHI, LTD. 1. Februar 1979

HITACHI DENSHI KABUSHIKI KAISHA

Verfahren zur Herstellung von Mustern aus einem Material

auf einer Unterlage

Patentansprüche

\i Verfahren zur Ausbildung von Mustern aus einem Material, bei dem wenigstens ein Substrat zusammen mit einer Maske an einem Substrathalter befestigt ist und eine Aufdampfschicht aus einer gewünschten Substanz auf der Oberfläche des Substrats mit einer Bedampfungsquelle aufgedampft wird, die dem Substrat gegenüber angeordnet ist, dadurch., gekennzeichnet , dass die Maske mit Verstärkungsbrücken an gewünschten Stellen der Maskenausschnitte gexränschter Eormen, die in der Maske ausgebildet sind, hergestellt wird, dass die Maske tiährend des Bedampf ungsvorgangs vom Substrat mit einem

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geringen Abstand beabstandet ist, und dass die Bedampfung durch die Ausschnitte an beiden Seiten der jeweiligen Brücken hindurch mit Bedampfungsquellen oder Bedampfungsquellen und äquivalenten Bedampfungsquellen vorgenommen wird, die so angeordnet sind, dass eine Linie, die eine der Kanten jeder Brücke und wenigstens eine Bedampfungs- ' quelle, die bezüglich der Brückenrichtung an derselben Seite wie diese Kante angeordnet ist, verbindet, und eine weitere Linie, die die andere Kante der Brücke und wenigstens eine Bedampfungsquelle, die an derselben Seite wie die andere i Kante bezüglich der Brückenrichtung angeordnet ist, verbindet, einander in einem Punkt auf der Oberfläche des Substrats oder im Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Substrats und der Maske schneiden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Substrathalter, an dem das Substrat zusammen mit der Maske befestigt ist, um eine Drehachse dreht, so dass die Bedampfung durch die Ausschnitte an beiden Seiten der jeweiligen Brücken mit wenigstens einer Bedampfungsquelle durchgeführt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dJe Linie, die die Bedampfungsquellen verbindet, die einander auf verschiedenen Seiten der Brücke gegenüberliegen, und/oder die Linie, die die Bedampfungsquelle und eine äquivalente Bedampfungsquelle verbändet, einen Winkel mit den Linien, die die Musterausschnitte an beiden Seiten der jeweiligen Brücken verbinden, einschliessen, der nicht grosser als 30° ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Substrathalter gedreht wird, wobei ein Winkel, der nicht grosser als 30° ist, zwischen der Linie, der die Bedampfungsquellen, die einander auf den beiden Seiten der Brücke gegenüberliegen, verbindet

ORJGiNAL INSPECTED

und/oder zwischen der Linie, die die Bedampfungsquelle und eine äquivalente Quelle verbindet, die bezüglich des Drehachsenmittelpunktes symmetrisch zur Bedampfungsquelle liegt, und den Linien eingehalten wird, die die Musterausschnitte an beiden Seiten der jeweiligen Brücken verbinden.

5« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Substrats zusammen mit der Maske schrittweise vorgenommen wird, und dass die Bedampfung durchgeführt wird, wenn das Substrat bei der Drehung an vorgegebenen Stellen in seiner Lage festgehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bedampfungsquellen zum Aufdampfen von wenigstens zwei unterschiedlichen Substanzen verwendet werden, das Aufdampfen jeder Substanz wenigstens durch zwei Ausschnitte an beiden Seiten jeder Brücke vorgenommen wird, und die Linie, die eine der Kanten jeder Brücke und die Bedampfungsquelle jeder Substanz, die bezüglich der Brückenriehtung dieser Brücke auf derselben Seite wie die Kante angeordnet ist, verbindet, und die Linie, die die andere Kante der Brücke und die Bedampfungsquelle derselben Substanz, die auf derselben Seite wie die andere Kante angeordnet ist, einander in einem Punkt auf der Oberfläche des Substrats oder dem Zwischenraum zwischen der Substratoberfläche und der Maske schneiden.

7» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bedampfungsquellen so angeordnet sind, dass die Linie, die die auf den beiden Seiten der Brücke einander gegenüberliegenden Bedampfungsquellen verbindet, mit den Linien, die die Musterausschnitte an beiden Seiten der jeweiligen Brücken verbinden, einen Winkel von nicht grosser als 30° einschliessen.

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