DE3008325C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maskenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Herstellung von Mehrfachschichtsystemen auf Substraten ist es gelegentlich erforderlich, die einzelnen Schichten unter Freihaltung definierter Zonen auf dem Substrat zu unterteilen, beispielsweise nach einem Rastermaß. Für weitere Schichten des gleichen Systems ist es beispielsweise dann erforderlich, das Rastermaß beizubehalten, aber die Breite der freizuhaltenden Zone oder Zonen gezielt zu verändern. Eine solche Maßnahme ist insbesondere bei elektrisch wirksamen Mehrfachschichtsystemen erforderlich, um beispielsweise bestimmte Kontaktierungen, An­ schlüsse etc. der einzelnen Schichten untereinander zu er­ reichen. Ein besonders interessantes Anwendungsgebiet der­ artiger Maskenanordnungen ist die Herstellung von Solarzellen auf großflächigen Substraten. Die einzelnen Solarzellen bilden dabei ein etwa quadratisches Flächenraster, wobei innerhalb jeder Solarzelle ein bestimmter Schichtaufbau eingehalten werden muß. Beispielsweise wird zunächst eine metallische Dreifachschicht in der Reihenfolge Chrom-Kupfer-Silber aufge­ baut, wobei zwischen den Schichten benachbarter Solarzellen jeweils ein großer unbeschichteter Abstand von 7 mm einzu­ halten ist. Eine nachfolgend aufgebrachte Schicht aus Kadmium­ sulfid soll dann diese metallische Mehrfachschicht seitlich übergreifen, wodurch der unbeschichtete Abstand zur benach­ barten Solarzelle auf 4 mm schrumpft. Der Schichtaufbau kann dabei im Querschnitt symmetrisch sein; es ist jedoch auch möglich, die Kadmiumsulfidschicht in Querrichtung dazu nur auf einer Seite die Metallschicht übergreifen zu lassen, während sie auf der anderen Seite einen Teil der metallischen Mehrfach­ schicht freiläßt. Die Geometrie solcher Schichtsysteme ist durch den Verwendungszweck vorgegeben.

Bei den bisher bekannten Maskenanordnungen hat man für die einzelnen Schichten bzw. Schichtsysteme jeweils unterschiedliche, in sich starre Masken verwendet, die durch eine Transportein­ richtung jeweils in die gewünschte relative Lage zum Substrat gebracht werden mußten. Die Vorratshaltung derartiger Masken in einer Vakuumbeschichtungsanlage bedingt jedoch umständ­ liche konstruktive Voraussetzungen, die im Hinblick auf das zur Verfügung stehende Volumen innerhalb von Vakuumanlagen nur schwer zu erfüllen sind. Bei Vakuumbeschichtungsanlagen für die Herstellung von Solarzellen auf großflächigen Sub­ straten werden die Probleme noch dadurch vergrößert, daß die einzelnen Masken in diesem Falle verhältnismäßig große Außenabmessungen haben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Masken­ anordnung der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei der kein komplizierter Maskenwechsel mehr erforderlich ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt durch die im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die erfindungsgemäße Maskenanordnung hat den Vorteil, daß eine unterschiedliche Maskierungsbreite lediglich durch Relativ­ verschiebung der Rahmen bzw. der Maskenbänder zueinander er­ reichbar ist. Die geringstmögliche Maskierungsbreite ist dann gegeben, wenn die einzelnen Maskenbänder übereinander liegen. Die Maskierungsbreite entspricht in diesem Falle der Breite des breitesten Maskenbandes, die jedoch vorzugsweise gleich breit ausgebildet werden. Die maximale Maskierungsbreite ent­ spricht dabei nahezu der Summe der Breiten der einzelnen Masken­ bänder, wobei jedoch durch Aufrechterhaltung einer bestimmten Überdeckung für eine zuverlässige Abschirmung des Substrats Sorge zu tragen ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen­ standes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind den Fig. 1 bis 5 zu entnehmen. Es zeigen

Fig. 1 und 2 einen Querschnitt bzw. eine Draufsicht auf eine Maskenanordnung in Deckungsstellung der einzelnen Maskenbänder, die ein kreuz­ förmiges Linienraster bilden,

Fig. 3 und 4 einen Querschnitt und eine Draufsicht auf die Maskenanordnung nach Fig. 1, jedoch in einer Stellung nach einer Diagonalverschie­ bung der einzelnen Maskenbänder, so daß sich diese nur teilweise überdecken, und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Maskenanordnung analog den Fig. 1 bis 4, die durch einen Substrathalterahmen ergänzt ist.

Die Maskenanordnung enthält einen inneren Rahmen 1, der sich im vorliegenden Falle - schematisch dargestellt - über Stützen 2 auf einer Bezugsfläche abstützt und infolgedessen ortsfest angeordnet ist. Von den Stützen ist in Fig. 1 nur eine dargestellt. Auf dem inneren Rahmen 1 ruht, relativ zu diesem beweglich, ein äußerer Rahmen 3. Beide Rahmen haben L-förmige Querschnitte.

An dem inneren Rahmen 1 sind, jeweils parallel zu den Rahmen­ profilen, mehrere Maskenbänder 4 befestigt, die senkrecht zur Zeichenebene verlaufen (Fig. 1 und 3), sowie gleich­ falls mehrere Maskenbänder 5, die parallel zur Zeichen­ ebene verlaufen (Fig. 1, 3 und 4).

An dem äußeren Rahmen 3 sind in gleicher Teilung mehrere Maskenbänder 6 angeordnet, die senkrecht zur Zeichenebene verlaufen (Fig. 1 und 3) sowie mehrere Maskenbänder 7, die parallel zur Zeichenebene verlaufen (Fig. 1 bis 4). In Fig. 2 sind die Maskenbänder 4 und 6 bzw. 5 und 7 zur Deckung gebracht, so daß jeweils nur die oberen Maskenbänder sichtbar sind. Aus dieser Position lassen sich die Masken­ bänder durch eine Diagonalverschiebung in Richtung des Pfeils 8 relativ zueinander in Positionen bringen, die in Fig. 4 dargestellt sind. Dadurch verändern sich die wirk­ samen Breiten A ₁ und B ₁ (Kleinstmaße) der Maskenbänder in die wirksamen Breiten A ₂ und B ₂ (Größtmaße), wobei es sich ver­ steht, daß weder die Maße A ₁ und B ₁ bzw. A ₂ und B ₂ unterein­ ander gleich sein müssen, noch, daß die relative Verschiebung in X- und Y-Richtung gleich sein muß. Der Ausdruck "Diagonal­ verschiebung" bezieht sich daher auch nur ungefähr auf eine Richtung, die durch die Kreuzungspunkte der einzelnen Masken­ bänder verläuft. Die "wirksame Breite" der Maskenbänder wird bestimmt durch ihren Abschirmeffekt gegenüber dem Substrat. Man kann die jeweilige wirksame Breite auch als Projektion der kongruenten oder der relativ zueinander verschobenen Masken­ bänder ansehen. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß sich die Maskenbänder nur teilweise überdecken, und daß nach jeder Seite jeweils eine Gruppe der Maskenbänder die andere Gruppe der Maskenbänder überragt.

Die Maskenbänder bilden hierbei ein kreuzförmiges Linien­ raster, wobei die einzelnen Maskenbänder Winkel von 90 Grad miteinander einschließen. Es ist jedoch ohne weiteres mög­ lich, diesen Winkel gegebenenfalls auch zu variieren.

Zur Relativverschiebung der beiden Rahmen gegeneinander ist ein Antrieb 9 vorgesehen, dessen wesentliche Teile eine Exzenterwelle 10 und ein Exzenter 11 sind. Die Exzenterwelle 10 ist im inneren Rahmen 1 gelagert, während der Exzenter 11 im äußeren Rahmen 3 gelagert ist. Auf der Exzenterwelle 10 ist unverdrehbar ein Hebel 12 befestigt, an dem eine Betätigungs­ stange 13 angreift. Zweckmäßig sind mehrere derartiger Antriebe 9 vorgesehen und durch eine gemeinsame Betätigungsstange 13 mit­ einander gekoppelt, wie dies aus den Fig. 2 und 4 hervor­ geht.

Durch eine entsprechende Schwenkbewegung der Hebel 12 und der Exzenter 11 um die Exzenterwelle 10 läßt sich die relative Lage der Rahmen 1 und 3 zueinander verändern. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel schließen die einzelnen Maskenbänder zwischen sich Rechtecke ein, so daß die Diagonalen unter einem Winkel von 45 Grad zu den Rahmenprofilen verlaufen. Die gewünschte Diagonalverschiebung läßt sich in diesem Falle dadurch erreichen, daß die Achsen von Exzenterwelle und Exzenter in einer Ebene liegen, die parallel zur einen Gruppe von Maskenbändern verläuft, beispielsweise parallel zu den Maskenbändern 5 und 7 (Fig. 2). Durch Schwenken der Exzenterwelle 10 mittels des Hebels 12 gelangt die Ebene, in der die Achsen von Exzenterwelle und Exzenter liegen, in eine Lage senkrecht zu den gleichen Masken­ bändern, d. h. die Exzenterwelle 10 hat sich um einen Winkel von 90 Grad gedreht und die in Fig. 4 dargestellte Position eingenommen. Am Ende des Weges haben sich die beiden Rahmen 1 und 3 in einer Richtung zueinander verschoben, die unter 45 Grad zu den Rahmenprofilen verläuft.

Es versteht sich, daß der Antrieb auch durch andere Mittel als einen Exzenter verwirklicht werden kann, Hebel, Nocken, Verstellspindeln etc. sind für den genannten Zweck in gleicher Weise gut brauchbar.

In Fig. 5 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Be­ zugszeichen versehen. Die Einzelheiten sind im wesentlichen maßstabgetreu dargestellt, so daß sich die Maskenbänder 5 bis 7, die aus einer außerordentlich dünnen Metallfolie (Stahl­ band) bestehen, nur in Form eines Strichs darstellen lassen. Die Enden der Maskenbänder sind an Blattfedern 14 und 15 be­ festigt, deren jenseitiges Ende mit den Rahmen 1 bzw. 3 ver­ schraubt ist. Die Blattfedern verlaufen unter einem spitzen Winkel zu den Zargen der betreffenden Rahmen 1 bzw. 3, so daß eine elastische Aufhängung der Maskenbänder gegeben ist. Den zur Maskenanordnung gehörenden Rahmen 1 und 3 ist noch ein Sub­ strathalterahmen 16 zugeordnet, gegenüber welchem sowohl der innere Rahmen 1 als auch der äußere Rahmen 3 der Masken­ anordnung relativ verschiebbar sind, und zwar zweckmäßig durch einen Doppelexzenter. Der Substrathalterahmen ist mit einer Substratauflage 17 für ein Substrat 18 versehen. Zum Zwecke einer Gewichtsersparnis befinden sich in den einzelnen Rahmen kreisförmige Ausnehmungen, die nicht näher bezeichnet sind.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Maskenanordnung mit zwei Rahmen für die einzelnen Maskenbänder. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, die Zahl der Rahmen zu vergrößern, um dadurch die Variationsbreite der Vorrichtung zu erhöhen.

Die Maskenanordnung kann bei einer Vielzahl von Be­ schichtungsverfahren angewandt werden. Bevorzugt ist jedoch der Einsatz bei Vakuumbeschichtungsverfahren zur Herstellung dünner Schichten, wie beispielsweise durch Aufdampfen und/oder Kathodenzerstäubung.

Claims (5)

1. Maskenanordnung, insbesondere für Vakuumbeschichtungs­ vorrichtungen, durch welche bei in mehreren Arbeits­ gängen auf ein Substrat aufgebrachten Schichten unter­ schiedlich breite streifenförmige Zonen des Substrats vom Beschichtungsmaterial der betreffenden Schicht freihaltbar sind, gekennzeichnet durch mindestens zwei relativ zueinander bewegliche Rahmen (1, 2) an denen Maskenbänder (5, 5, 6, 7) angeordnet sind, die in mindestens einer Stellung der Rahmen zueinander zur Deckung bringbar sind, sowie durch einen An­ trieb (9) durch welchen die Rahmen relativ zuein­ ander in eine solche Stellung bringbar sind, in der sich die Maskenbänder beider Rahmen nur teilweise über­ decken.

2. Maskenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenbänder (5, 5, 6, 7) beider Rahmen (1, 3) in Deckungsstellung kongruente, kreuzförmige Linienraster bilden und daß die Rahmen in Diagonalrichtung des Linien­ rasters zueinander verschiebbar sind.

3. Maskenanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenbänder (4, 5, 6, 7) aus elastisch über die Rahmen (1, 3) gespannten Metallbändern bestehen.

4. Maskenanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rahmen mindestens ein Exzenterantrieb (10, 11) angeordnet ist, durch welchen die Diagonalverschiebung nach einer Teilum­ drehung des Exzenters (11) erreichbar ist.

5. Maskenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer der Rahmenseiten mehrere Antriebe (9) angeordnet sind, die durch eine Betätigungs­ stange (13) miteinander verbunden sind.