DE3114181C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum galvanischen Beschichten eines elektrisch leitenden Substrats, mit einem eine Galvanisierlösung enthaltenden Tank, einem in der Galvanisierlösung angeordneten, flüssigkeitsdichten Gehäuse, das eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit enthält, aus dem Tank herausnehmbar ist und an dessen einer Seite das Substrat vorgesehen ist, mit einer Anode, die in der Galvanisierlösung gegenüber der zu beschichtenden Seite des Substrats angeordnet ist, mit einer Kathode, die in dem Gehäuse und gegenüber der anderen Seite des Substrats angeordnet ist, wobei der Teil des Gehäuses, der nicht durch das Substrat gebildet wird, aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht und mit Einrichtungen, um eine elektrische Spannung zwischen der Anode und der Kathode zu erzeugen, um eine Oberfläche des Substrats zu beschichten.

Ein wichtiger Schritt in der Herstellung integrierter Schaltungen besteht in der Verwendung von Masken, auf denen durch irgendeine aus einer Anzahl von zur Verfügung stehenden Techniken Schaltkreismuster ausgebildet worden sind. Das Schaltkreismuster wird sodann durch die Verwendung von Strah­ lung, wie Ultraviolettlicht oder Röntgenstrahlen, auf ein Siliciumplättchen projiziert, das mit einer fotoempfindlichen Beschichtung, beispielsweise Photoresist, versehen ist. Da Röntgenstrahlen eine wesentlich kürzere Wellenlänge aufweisen als Ultraviolettlicht, ermöglicht die Röntgenstrahllithogra­ phie eine viel feinere Auflösung der Musterkonturen, was eine wirkungsvollere Ausnutzung des auf dem Plättchen zur Verfügung stehenden Platzes zur Folge hat.

In der Röntgenstrahllithographie verwendete Masken brauchen nicht optisch durchsichtig zu sein, da Röntgenstrahlen durch optisch undurchsichtiges Material hindurchleitbar sind. Die Maske kann daher aus optisch undurchsichtigen Materialien wie Metallen bestehen. Ein Vorteil von Metallen als Maskensubstrat besteht in ihrer im Vergleich zu beispielsweise Plastik ver­ hältnismäßig guten Widerstandsfähigkeit gegenüber dimensio­ nellen Änderungen.

Das auf der Röntgenstrahlmaske ausgebildete Schaltkreismuster kann aus einem Röntgenstrahlen absorbierenden Material, wie Gold, bestehen, das in der Gestalt dieses Musters (positive Maske) aufgetragen ist, oder aus nicht-absorbierenden Muster­ formen, die in eine Umgebung eines absorbierenden Materials (negative Maske) eingebettet sind. Sowohl für positive als auch negative Röntgenstrahl-Schaltkreismasken besteht ein notwendiger Schritt in der Aufbringung einer Schicht des ab­ sorbierenden Materials, beispielsweise Gold. Ein solches Ver­ fahren zur Beschichtung eines Metallsubstrats mit Gold oder einem ähnlichen Metall besteht in der wohlbekannten Technik des Galvanisierens, bei der das aus einem leitenden Metall hergestellte Substrat in physikalischer Verbindung mit der Kathode steht.

In der Praxis gebräuchliche Röntgenstrahllithographie-Systeme verwenden sogenannte weiche Röntgenstrahlen mit geringer Durchdringungsfähigkeit, bei denen sehr dünne Maskensubstrate erforderlich sind. Da das Substrat, das in der Größenordnung von 1 µm Dicke und einigen Zoll Durchmesser liegen kann, zer­ brechlich und leicht beschädigbar ist, ist die Erzielung einer guten Beschichtung ohne eine physikalische Berührung zwischen dem Substrat und der Kathode in hohem Maße wünschenswert.

Eine Beschichtungsvorrichtung wie eingangs beschrieben ist aus der DE-OS 24 47 092 bekannt. Bei dieser bekannten Galvanisierungsvorrichtung sind in einer Seite des Gehäuses, in dem die Kathode in einer entsprechenden elektrisch leitenden Flüssigkeit vorgesehen ist, Öffnungen ausgebildet, in die Teile, beispielsweise von elektrischen Bauelementen, flüssigkeitsdicht eingefügt werden, deren eine auf der Außenseite des Gehäuses liegende Seite mit einer Galvanisierungsschicht überzogen werden soll. Diese Seite des Gehäuses wird dann in einen Tank mit Galvanisierlösung eingetaucht, in dem gleichzeitig eine Anode angeordnet ist. Zwischen der in dem Gehäuse angeordneten Kathode und der Anode wird eine Spannung angelegt, um den gewünschten Galvanisierungsniederschlag auf den zu beschichtenden elektrischen Bauelementen zu erzielen.

Bei diesem bekannten Verfahren werden Bauelemente mit einer unregelmäßigen Oberfläche beschichtet, bei denen die Beschichtungsdicke verhältnismäßig hoch ist und bei denen es deshalb nicht besonders darauf ankommt, daß die Dicke der Beschichtungsschicht besonders gleichförmig ausgebildet ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, durch die ein sehr dünnes und leicht zu zerbrechendes und leicht beschädigbares Substrat, dessen Dicke in der Größenordnung von etwa 1 µm liegt, mit einer weitgehend gleichmäßigen Schicht überzogen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Substrat eine Seite des Gehäuses bildet, daß das Substrat und die Kathode kreisförmig ausgebildet sind und daß die Kathode nahe der anderen Seite des Substrats in einem vorbestimmten Abstand fest angeordnet ist.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung, bei der das Substrat eine Seite des Gehäuses bildet, wird ein im wesentlichen gleichförmiger elektrischer Feldlinienverlauf, und damit eine weitgehend gleichmäßige Beschichtung erzielt. Der gleichmäßige Feldlinienverlauf wird auch noch dadurch begünstigt, daß das Substrat und die Kathode die gleiche Form aufweisen, wobei die Kathode in einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist. Als besonders günstig hat sich in diesem Zusammenhang herausgestellt, daß sowohl das Substrat als auch die Kathode kreisförmig ausgebildet sind und nach Möglichkeit die gleiche Fläche aufweisen.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung darge­ stellt.

Die Zeichnung zeigt einen Tank 11, der eine geeignete Galvani­ sierlösung 12′ wie saures Goldcyanid enthält. Innerhalb des Tanks 11 ist eine Anode 12 angeordnet. Die Anode 12 kann aus nichtrostendem Stahl oder einem platinbeschichteten Titandraht­ netz bestehen.

Ein Gehäuse 14 weist im Querschnitt eine derartige Anordnung auf, daß das zu beschichtende Substrat darin aufnehmbar ist. Beispielsweise ist in einer praktischen Ausführungsform die Querschnittsform des Gehäuses 14 kreisförmig, um ein Masken­ substrat und einen Träger aufzunehmen, die kreisförmig sind. Das Gehäuse 14 besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Material, wie Nylon, um eine galvanische Beschichtung des Gehäuses selbst zu verhindern.

Ein an einem ringförmigen Träger 16 befestigtes, zu beschich­ tendes Substrat 15 ist innerhalb des Gehäuses 14 mit der zu beschichtenden Oberfläche in Gegenüberstellung zur Anode 12 in Lage gebracht. Ein Fortsatz 17 des Gehäuses 14 überlappt das Substrat 15 und begrenzt den den beschichtenden Ionen aus­ gesetzten kreisförmigen Bereich.

Innerhalb des Gehäuses 14 befindet sich eine Kathode 18. Gemäß der Darstellung ragt ein Teil der Kathode 18 durch eine Öffnung 19 des Gehäuses 14 hervor.

Das herausragende Ende des stabförmigen Bereichs 18a der Kathode 18 dient dazu, die erforderliche elektrische Verbindung herzustellen.

Als weiterer Bestandteil der Kathode 18 ist ein kreisförmiges Element 18b mit dem stabförmigen Bereich 18a über ein Teil 18c verbunden.

Der kreisförmige Bereich 18b der Kathode 18 ist innerhalb des Gehäuses 14 in einer Lage nahe dem Substrat 15, jedoch ohne dieses zu berühren, festgelegt. Die Kathode 18 kann in ihrer Lage durch jedes herkömmliche Mittel (nicht dargestellt) fest­ gelegt sein. Es wurde festgestellt, daß durch eine Lageein­ stellung des Kathodenbereichs 18b zwischen 1,9 cm und 0,0254 cm eine gute Beschichtung erhalten wird.

Das Gehäuse 14, das mehrere Teile aufweisen kann, wird mit dem in seiner Lage befindlichen Substrat 15 zusammengebaut. Der eingetauchte Bereich des Gehäuses ist flüssigkeitsdicht. Vor dem Eintauchen wird das Gehäuse 14 über die Öffnung 19 mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, die keine Galva­ nisierlösung enthält, gefüllt. Auf diese Weise wird verhin­ dert, daß die Kathode 18 mit dem Metall beschichtet wird. Das Gehäuse wird in die Lösung eingetaucht und das Substrat 15 in der unten beschriebenen Weise beschichtet. Das Gehäuse 14 kann sodann herausgenommen und das Substrat 15 ausgetauscht werden.

Ein Schalter 20 verbindet während des Galvanisiervorganges eine Batterie 21 mit der Anode 12 und der Kathode 18.

Wenn der Schalter 20 geschlossen ist, fließt ein elektrischer Strom von der Kathode 18 durch die leitende Elektrolytlösung zu der Anode 12. Dieser Stromfluß ist von Ionen, die aus dem in der Lösung vorhandenen Metall gebildet sind, begleitet. Die Ionen wandern durch den Elektrolyten und schlagen sich auf der Oberfläche des Substrats 15 unter Bildung der gewünschten Schicht nieder. Die Dicke der Schicht kann durch eine Steuerung der Zeitdauer des Stromdurchgangs gesteuert werden. Beispiels­ weise wurden in einer praktischen Ausführungsform drei Volt Gleichspannung, die für einige Minuten zwischen den Elektroden angelegt ist, als ausreichend zur Bildung einer Schicht von 1 µm Dicke befunden.

Auf diese Weise wird die galvanische Beschichtung ohne eine Berührung des Substrats 15 erreicht. Hierdurch werden mögliche Beschädigungen des zerbrechlichen Substrats ausgeschlossen. Darüber hinaus schafft die kreisförmige Gestalt des Bereichs 18b, der zu der kreisförmigen Gestalt des Substrats genau paßt, eine gleichmäßigere Beschichtung als sie durch die an­ deren Berührungsmethoden erzielt wird. Die Isolierung der Kathode 18 innerhalb des Gehäuses 14 verhindert deren Beschich­ tung. Die Tatsache, daß das Gehäuse 14 elektrisch nicht leitend ist, verhindert dessen Beschichtung. Diese beiden Vorteile haben eine Einsparung des Beschichtungsmetalls zur Folge, das insbesondere im Fall von Gold teuer ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß vor dem Galvanisieren ein Substrat mit einem nichtleitenden Material, wie Photoresist, mit einer Maske versehen sein kann. Nach einer derartigen Maskenanbringung erfolgt der Niederschlag lediglich in den Bereichen, die kein Photoresist enthalten. Hierdurch wird die Aufbringung sehr feiner Muster galvanisch aufgetragenen Metalls ermöglicht.

Während die Erfindung in bezug auf Maskensubstrate beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, daß die Technik auf die Beschichtung jeglicher Art von leitendem Substrat oder Gegen­ stand, wie Siliciumplättchen, anwendbar ist.

Andere Abwandlungen der Erfindung sind im Licht der obigen Beschreibung möglich.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum galvanischen Beschichten eines elektrisch leitenden Substrats, mit einem eine Galvanisierlösung enthaltenden Tank, einem in der Galvanisierlösung angeordneten, flüssigkeitsdichten Gehäuse, das eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit enthält, aus dem Tank herausnehmbar ist und an dessen einer Seite das Substrat vorgesehen ist, mit einer Anode, die in der Galvanisierlösung gegenüber der zu beschichtenden Seite des Substrats angeordnet ist, mit einer Kathode, die in dem Gehäuse und gegenüber der anderen Seite des Substrats angeordnet ist, wobei der Teil des Gehäuses, der nicht durch das Substrat gebildet wird, aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht und mit Einrichtungen, um eine elektrische Spannung zwischen der Anode und der Kathode zu erzeugen, um eine Oberfläche des Substrats zu beschichten, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (15) eine Seite des Gehäuses (14) bildet, daß das Substrat (15) und die Kathode (18) kreisförmig ausgebildet sind und daß die Kathode (18) nahe der anderen Seite des Substrats (15) in einem vorbestimmten Abstand fest angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (15) von einem ringförmigen Träger (16) gehalten ist und daß ein Fortsatz (17) des Gehäuses (14) das Substrat (15) überlappt, um den zu beschichtenden kreisförmigen Bereich zu begrenzen.