DE3009579A1 - Herstellungsverfahren fuer vakuumaufdampfmasken - Google Patents
Herstellungsverfahren fuer vakuumaufdampfmaskenInfo
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/20—Masks or mask blanks for imaging by charged particle beam [CPB] radiation, e.g. by electron beam; Preparation thereof
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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Description
- Beschreibung:
- Beim Vakuum-Äufdampfen von elektronischen Schaltkreisen, zum Beispiel von DÜnnfilmtransistor-Matrizen, auf Substratplatten, z.B. Glasscheiben, wird die gewÜnschte Struktur dadurch erhalten, daß man eine mit entsprechenden Löchern versehene Maske am Substrat anbringt, so daß cer von der Aufdampfquelle kommende Dampf nur dort auf das Substrat auftrifft, wo die Maske Löcher hat.
- Wie man eine komplizierte, großflächige DÜnnfilmtransistor-Matrix, die aus Übereinanderliegenden Schichten besteht, mit mehreren Lochmasken aus verschiedenen Stoffen aufdampft, habe ich wiederholt veröffentlicht, z.B. in Microelectronics 7, Seite 5 - 15, 1976, oder in US-Pat. 4, 143, 297 (1979).
- Wie wir ebenfalls bereits veröffentlicht haben, bestehen diese Lochmasken hausptsächlich aus Eisen-Nickel-Folie (Fe 36% Ni, genannt INVAR), weil dieses Metall den niedrigsten thermischen Aus dehnungskoeffizienten aller Metalle besitzt, sich also nicht beim Warmwerden während des Bedampfens verschiebt, und weil es magnetisch ist, so daß diese Masken mittels Magneten fest an die Substratplatte angezogen werden können.
- Folien aus INVAR mit einer Breite von 3O cm und mit einer Dicke von 50yum sind im Handel erhältlich. Ätzt man jedoch das gewÜnschte feine Lochmuster mit Photolack-technik in diese Folien, so ist wegen des Phänomens des Unterätzens keine große Genauigkeit zu erzielen. Denn das Ätzmittel, z.B.
- Salpetersäure oder Eisen-3-Chlorid-Lösung, frißt sich nicht nur vorwärts sondern auch seitwärts in das Blech hinein, so daß all Löcher größer und alle Ecken abgerundeter werden, als ursprünglich im Photolackmuster vorgesehen. Diese Unterätzung ist genausogropj wie die Schichtdicke, oder größer.
- Aus diesem Grunde haben wir bereits eine Methode veröffentlicht, welche diesen Nachteil vermeidet: Die INVAR-Folie l wird mit einer dÜnnen Schicht 2 aus Gold-Kobalt Überzogen, was durch bekannte galvanostegie-Verfahren erfolgen kann. In dieser 3 µm dicken Goldschicht 2 wird nun, mittels Photolacktechnik (wobei beide Seiten der Bimetallfolie identische kongruente Photolackschichten erhalten), das gewÜnschte Lochmuster eingeätzt. Dabei wird ein Ätzmittel 2 verwendet, das nur Gold nicht aber INVAR, angreift, z.B. eine Lösung von Kaliumiodid und elementarem Jod in Wasser. Da die Goldschicht 2 nur etwa 3'um dick ist, sind die Ungenauigkeiten, weche hier durch Unterätzen auftreten, in die Größenordnung von 3,um, also tolerierbar.
- Nachdem das Muster in die Goldschicht eingeätzt ist, wird nun bei dieser alten Methode die folie beidseitig mit Salpetersäure, welche INVAR, aber nicht Gold, angreift, weitergeätzt. In der INVAR-Schicht, welche 50 um dick ist, entstehen jetzt Unterätzungen der Größenordnung 25 um (Abb. 1), jedoch dient die dicke INVAR-Schicht nicht mehr zur Definition des Lochmusters (diese Funktion erfÜllt die Goldschicht), sondern nur noch als steifes, sich nicht ausdehnendes Tragegerüst für die Goldschicht.
- Allerdings hatte diese Methode den Nachteil, daß jetzt die Goldschicht an ihren Kanten wegen Unterätzung zungenartig freistand (Abb. 1). damit diese empfindlichen Goldzungen den Beanspruchungen der Bedampfung und der Reinigungsmittel standhalten konnten, wurde nicht reines Gold (zu weich l), sondern eine Gold-Kobalt-Legierung (spröde) verwandt. Nichtsdestoweniger waren die leicht verletzlichen auf lange Distanz nicht von INVAR unterstützten Gold-u5erhänge ein Nachteil der Methode.
- erfindungsgemäß wird dieser Nachteil nun durch eine neue Ätztechnik behoben, wobei also die goldschichten fast Überall, fast bis zur äußersten Kante, von der darunterliegenden INVAR-Schicht unterstÜtzt werden. Damit werden diese Aufdampfmasken wesentlich robuster, es können noch feinere Muster geätzt werden, und man kommt mit dÜnneren Goldschichten aus (was bei den hohen Goldpreisen sehr wichtiq ist), Die Herstellung der neuen Masken ist in der Abbildung 2 beschrieben: Teilbild l zeigt einen Querschnitt durch eine beidseitig mit identischen kongruenten Photolackmustern beschichtete, einseitig vergoldete INVAR-Folie.
- Teilbild 2 zeigt, wie in dieser Folie von der unvergoldeten Hinterseite her mittels Salpetersäure, welche INVAR, nicht aber Gold, angreift, ein stark unterätztes Muster in das INVAR eingeätzt wird, jedoch nicht ganz bis zur Freilegung der vollstandigen Goldmuster, sondern nur bis zum Sichtbarweren der ersten "Goldblitze", was als visuele Methode zum Beenden dieses Ätzvorgangs dient. Diese Ätzmulden sind durch Ünterätzen trichterförmig verbreitert.
- Teilbild 3 zeigt, wie nunmehr das definierende, genaue Muster mit KJ-J Lösung in die dünne Goldschicht eingeätzt wird. Das hierbei eintretende Unterätzen, das durch die Stärke der Goldschicht bestimmt wird (je dünner, desto weniger), ist nicht sehr groß, daher tolerierbar.
- Teilbild 4 zeigt, wie schließlich das INVAR mit Salpetersäure beidseitig weiter weggeätzt wird, und zwar soweit, bis die Goldkanten gerade noch durch INVAR unterstÜtzt werden. Wann dieser Ätzvorgang gestoppt werden muß, kann man durch Beobachten während des Ätzens mit einer Lupe genau feststellen.
- Teilbild 5 zeigt, nach Ablösen der Lackschichten, die fertige Maskenfolie.
- Man sieht, daß dÜnne Maskenstege, z.B. die Source-Drain-BrÜcken bei DÜnnfilmtransistor-Aufdampfmasken, jetzt aus einer mit INNAR unterstÜtzten Goldschicht bestehen, Während sie vor dieser Erfindung aus reinen, freitragenden Goldschichten bestanden, welche sehr leicht beschädigt werden konnten. Die Unterätzung beträgt jetzt nur noch die Hälfte der INVAR-Dicke, welche in Teilbild 3 stehengeblieben war, also wesentlich weniger als bei der alten Methode.
- Diese Methode läßt sich leicht auch auf andere bimetallmasken, z.B. auf die bei den schattenmasken fÜr Farbfernseher benutzten, ausdehnen.
- Auch können andere Metallkombinationen benutzt werden. So kann man z.B. die Goldschicht durch eine Chrom- oder eine Tantalschicht ersetzen, die mit H2SO4 ätzbar sind. Der Nachteil ist nur, daß diese Schichten schwieriger als Gold aufzubringen sind. Die Bedingung, daß es Ätzmittel geben muß, welche nur die eine. nicht die andere Schicht angreifen, diktiert die Wahl der Metalle.
- Auch durchsichtige Nicht Metallschichten kommen jetzt in Frage, die vorher wegen ihrer brÜchigkeit ausgeschlossen waren. So kann man z.B. auf das INVAR-Blech eine Sio- oder Sio2-Schicht aufbringen, die mit Flußsäure ätzbar ist (welche INVAR nicht angreift). Man kann eine derartige Glasschicht aufdampfen, aufsputtern, aufsedimentieren oder aufschmelzen.
- Durch diese neue Nethode ist in der Lochmaskentechnologie der schädliche Einfluß des Unterätzens stark reduziert worden, so daß sich neue, bisher unzugängliche Ä@wendungen eröffnen.
- Insbasondere ber @er hers celland von darch Aufdzmpfen massenherstellbaren DÜnnfilm-Schaltkreisen ven gre@er Äusde@@@g, wie sie fÜr Displays benötigt werden, ist diese naus Masken-Technolsgia allen vorher dagewesenen Überlegen, aber auch bei Herstellung von Farbfernseh-Schattenmasken.
- Während des chemischen ätzens des INVARs bei diesen Bimetallfolien wirkt der selbsterzeugte Strom, der infolge der verschiedenen elektrochemischen Potentiale von Gold und INVAR fließt, störend auf den Ätzvorgand ein, d.h.
- eine Gold-INVAR-Maske ätzt sich anders als eine reine INVAR-Maske.
- Dabei wurde gefunden, daß kleine Löcher langsamer ätzen als große, so daß bei einem Lochmaskenmuster, das große und kleine Löcher enthält, die großen Löcher Übergeätzt anfallen, da sie, obwohl längst fertig, weiter im Ätzmittel gehalten werden müssen, bis die kleinen fertig sind. Um diese störenden Ünterschiede in der Ätzgeschwindigkeit kleiner une großer Löcher zu vermeiden, werden erfindungsgemäß die Löcher nicht mehr flächenhaft geätzt, sondern nur noch entlang ihren perisheren Ümrissen, welche als etwa 50 um breite Linien dargestellt werden, so daß als nach beendeter ätzung kleine Platten aus den Löchern herausfallen. Schon beim Photomaskenentwurf werden also die Lochmuster mit 50 um dicken Linien entlang ihrem Umfang, nicht flächenhaft, dargestellt. Dadurch ist die Ätzgeschwindigkeit von kleinen und großen Musterflecken bei Lochmasken gleich.
- Bezeichnung: Herstellungsverfahren für Vakuumaufdampfmasken.
- Zusammenfassung: Ein Herstellungsverfahren für großflächige Aufdampf-Lochmasken für Dünnfilmtransistor-Matrizen wird beschrieben, bei dem in eine Bimetallfolie, bestehend aus 50 µm dickem INVAR (Fe 35 % Ni, sehr niedrige Wärmeausdehung) mit einem dünnen (3 µm) Oberzug aus sprödem Gold zunächst mittels Photoalcktechnik bei normaler Unterätzung das Muster in die INVAR-Seite der Folie geätzt wird.
- Erst dann wird das eingetliche Präzisionsmuster mit einem anderen Ätzmittel in die Goldschicht geätzt. Danach wird die INVAR-Schicht fertiggeätzt, derart, daß die empfindliche, die Öffnungen definierende dünne Goldschicht von dem INVAR-Hintergrund überall mechanisch gestützt wird ung möglichst nicht frei steht. Die Ätzmittel dürfen nur jeweils ein Metall anfreifen. Die Photoalckschichten auf beiden Seiten der Bimetallfolie sind identisch und kongruent.
- Diese Methode läßt sich auch auf andere Bimetall-Lochmskensysteme und auf andere Materialkombinationen übertragen. Dadurch ist der schädliche Einfluß der Unterätzung stark reduziert. @@ ungleich-schnelles Ätzen von großen und kleinen Löchern zu vermeiden, werden nur die Umfangslinien der Löcher geätzt, die alle gleiche stark sind.
Claims (8)
- Patentansprüche: 1) Verfahren zur Herstellung von präzisen Lochmasken aus Bimetallfolie, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst mit Photolacktechnik mit Ätzmittel l in die dicke Trägerfolie l das Muster als durch Ünterätzung vergrößerte Mulden ätzt, welche nur teilweise bis zur Voderschicht 2 durchgehen, und daß man dann, mit einem enderen Ätzmitbel 2 das präzise Lochmuster in die dunne Verderschicht 2 einätzt, wobei our geringfÜgiges Unterätzen auftritt, und daß man schließlich die dicke Trägerfolie l von biden Seiten soweit bis zur Oberschicht mit Ätzmittel l durchätzt, daß die Kanten der Löcher der dÜnnen Oberschicht 2 gerade noch von der robusten Trägerfolie l unterstÜtzt werden und damit mechanisch geschÜtzt si@d.
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, wobei die dicke Trägerfolie l aux INVAR (Fe - 36 % Ni), die dÜnne Oberschicht 2 aus Gold-Kobalt (Au 17% Co) besteht, und wobei das Ätzmittel l fÜr INVAR HNO3+H2O2, das Ätzmittel 2 fÜr die Gold-Kobalt-Schicht 2 eine wässrige Lösung von KJ und J2ist.
- 3) Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberschicht 2 aus Chrom (ätzbar in HC1, H2S04) besteht, die Trägerschicht 1 aus INVAR.
- 4) Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberschicht 2 aus SiO, SiO oder einem Silikatglas (ätzbar in Flußsäure) besteht, die Trägerschicht 1 aus INVAR.
- 5) Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß. die dünne obere Schicht 2 beim tzen der Trägerschicht 1 die Funktion eines Atz-Resists wahrnimmt.
- 6) Verfahren nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallfolie beidseitig mit identischen kongruenten Photolackschichten belegt ist.
- 7) Verfahren nach Anspruch 1 - 6, wobei die Metalle 1 und 2 und die Atzmittel 1 und 2 so ausgewählt sind daß ätzmittel 1 nur Metall 1 angreift, und .Stzmittel 2 nur Metall 2.
- 8) Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vermeidung unterschiedlicher Ätzgeschwindigkeiten bei großen und kleinan Löchern nur die Umfangslinien der Flecken geätzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803009579 DE3009579A1 (de) | 1980-03-13 | 1980-03-13 | Herstellungsverfahren fuer vakuumaufdampfmasken |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19803009579 DE3009579A1 (de) | 1980-03-13 | 1980-03-13 | Herstellungsverfahren fuer vakuumaufdampfmasken |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3009579A1 true DE3009579A1 (de) | 1981-10-22 |
Family
ID=6097045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19803009579 Withdrawn DE3009579A1 (de) | 1980-03-13 | 1980-03-13 | Herstellungsverfahren fuer vakuumaufdampfmasken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3009579A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3204425A1 (de) * | 1982-02-09 | 1983-08-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur herstellung freitragender metallgitterstrukturen |
EP0222738A2 (de) * | 1985-11-13 | 1987-05-20 | IMS Ionen Mikrofabrikations Systeme Gesellschaft m.b.H. | Verfahren zur Herstellung einer Transmissionsmaske |
DE4028647A1 (de) * | 1989-09-09 | 1991-03-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur herstellung von lochmasken |
-
1980
- 1980-03-13 DE DE19803009579 patent/DE3009579A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3204425A1 (de) * | 1982-02-09 | 1983-08-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur herstellung freitragender metallgitterstrukturen |
EP0222738A2 (de) * | 1985-11-13 | 1987-05-20 | IMS Ionen Mikrofabrikations Systeme Gesellschaft m.b.H. | Verfahren zur Herstellung einer Transmissionsmaske |
EP0222738A3 (de) * | 1985-11-13 | 1989-07-12 | IMS Ionen Mikrofabrikations Systeme Gesellschaft m.b.H. | Verfahren zur Herstellung einer Transmissionsmaske |
DE4028647A1 (de) * | 1989-09-09 | 1991-03-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur herstellung von lochmasken |
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