DE3604698A1 - Maske fuer ringfoermige substrate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maske für das partielle Ab­ decken von Substraten mit kreisförmiger Mittenöffnung während der Beschichtung in Vakuumanlagen.

Substrate mit kreisförmiger Mittenöffnung kommen beispiels­ weise bei der Herstellung magnetischer Speicherplatten sowie optisch abtastbarer Bild- und Tonplatten zum Ein­ satz. Hierbei werden die Substrate häufig in Vakuum- Beschichtungsanlagen durch Prozesse des Aufdampfens, insbesondere aber der Katodenzerstäubung beschichtet. Häufig wird dabei die Forderung gestellt, daß der innere Teil des Substrats im Bereich der Mittenöffnung frei von Beschichtungsmaterial zu halten ist.

Die Maskierung derartiger Substrate ist jedoch schwierig, insbesondere dann, wenn es sich um voll­ automatische Durchlaufanlagen handelt, die auch noch vollautomatisch, d.h. durch Industrie-Roboter be­ schickt werden sollen. Die Herstellung und Instand­ haltung von Masken ist aufwendig, zumal solche Masken, die für jede Beschichtungsanlage in großer Stückzahl benötigt werden, natürlich auch be­ schichtet werden, wobei sich das Schichtmaterial jedoch im Laufe der Zeit ansammelt. Eine Abschälen des Schichtmaterials, das sogenannte "Flaking", führt aber nicht nur zu einer Verschmutzung der Anlage, sondern auch zu einer Störung des Beschichtungsvor­ gangs, die sich in Miniatur-Löchern, den soge­ nannten "Pin-Holes" äußert. Die Masken müssen also häufig gereinigt werden. Weiterhin wird gefordert, daß die Masken keine mechanischen Beschädigungen an den Substraten hinterlassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maske der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die leicht in das Substrat einsetzbar ist, häufig gereinigt und wiederverwendet werden kann und keine mechanischen Beschädigungen an den Substraten ver­ ursacht.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Maske erfindungsgemäß durch zwei beidseitig mit dem Substrat verbindbaren, das Substrat außerhalb der Mittenöffnung abdeckende Kreisscheiben, die in der Mittenöffnung formschlüssig festlegbar sind.

Die beiden Maskenteile werden einfach von beiden Seiten, vorzugsweise mittels eines Roboters, in die Mittenöffnung eingeführt und dort miteinander ver­ bunden, so daß Beschichtungsmaterial die Ver­ bindungsstelle der beiden Kreisscheiben nicht erreichen kann. Die beiden Kreisscheiben der Maske schützen hierbei das Substrat und dieses schützt seinerseits die Kupplung zwischen den beiden Maskenteilen, so daß die Funktionstüchtigkeit dieser Kupplung über sehr lange Zeit erhalten bleibt.

Die außen vorzugsweise glatten Kreisscheiben sind leicht zu reinigen, zumal sie aus einem Werkstoff hergestellt werden können, der den üblichen Reinigungsbädern bzw. Ätzlösungen für die üblichen Beschichtungsmaterialien standhält. Durch sorgfältige Pflege der Maske wird das Abschälen von Beschichtungs­ material rechtzeitig verhindert, so daß die erzeugten Substrate in hohem Maße frei von den gefürchteten Mikro-Löchern sind.

Die Maske läßt sich äußerst dünn ausführen, so daß sie nicht über die planparallelen Ebenen eines plattenförmigen Substrat­ halters vorsteht. Dies hat den Vorteil, daß der Substrat­ halter mit Substraten und Masken durch sogenannte Spalt­ schleusen einer Vakuumanlage hindurchgeführt werden kann.

Es ist dabei besonders vorteilhaft wenn die Kreis­ scheiben untereinander durch eine Rastverbindung kuppelbar sind.

Eine solche Rastverbindung ist dabei in besonders vorteilhafter Weise dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kreisscheibe einen ringförmigen Vorsprung aufweist, der auf seiner Außenseite eine Auflage­ fläche für das Substrat aufweist und auf seiner Innenseite mindestens ein Rastelement trägt, und daß die andere, zweite Kreisscheibe gleichfalls einen ringförmigen Vorsprung aufweist, der in den ring­ förmigen Vorsprung der ersten Kreisscheibe einführbar ist und auf seiner Außenseite ein Gegen-Rastelement trägt.

Bei einer solchen Lösung liegen die Rastelemente zu­ sätzlich durch die ringförmigen Vorsprünge geschützt im Innern der Maske und des Substrats und sind damit jeglicher Beschichtung entzogen. Durch die ineinander­ greifenden ringförmigen Vorsprünge wird eine ausge­ zeichnete Zentrierung der Maskenteile zueinander und zum Substrat erreicht. Dies ist besonders wichtig, da eine etwaige exzentrische Maskierung erfahrungs­ gemäß besonders stark ins Auge springen würde, so daß Ausschuß die Folge wäre. Die Rastverbindung verursacht somit auch von sich aus kein Abschälen der auf der Außenseite der Kreisscheiben angesammelten Beläge. Die erfindungsgemäße Maske erzeugt aber auch keine "pin-Holes" durch eigenen Abrieb an der Rastverbindung, insbesondere dann nicht, wenn die Oberflächen der Rastverbindung gehärtet (z.B. durch Plasmanitrieren) und vorzugsweise auch noch poliert sind.

Schließlich ist es besonders vorteilhaft, wenn das Rastelement der ersten Kreisscheibe aus einer radial einwärts ragenden Rippe besteht und das Gegen- Rastelement der zweiten Kreisscheibe aus einer Ring­ feder, die in eine radial nach außen gerichtete Nut eingelegt ist.

Bei der Herstellung derartiger Rastelemente kann auf die Verwendung magnetischer Werkstoffe wie z.B. Feder­ stahl, vollständig verzichtet werden, und auch für die Ringfeder kann ein a-magnetischer Werkstoff ein­ gesetzt werden, da die Ringfeder wegen ihrer Unter­ bringung in einer Nut nur geringfügig belastet wird. Der Verzicht auf magnetische Werkstoffe für die Maske ist von außerordentlicher Bedeutung für die Verwendung in Katodenzerstäubungsanlagen, bei denen die Zerstäubungskatoden sogenannte "Magnetrons" sind, bei denen die Zerstäubungsrate durch einen magnetischen Einschluß des Plasmas um den Faktor 20 bis 30 erhöht wird, jedenfalls im Vergleich zu Katoden­ systemen ohne Magnetfeldunterstützung. Jegliches Hindurchwandern von ferromagnetischen Teilen durch die Anlage während des kontinuierlichen Beschichtungs­ prozesses würde örtliche Verzerrungen der magnetischen Felder zur Folge haben, die zu instabilen Beschichtungs­ prozessen führen würden.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Substrat (strichpunktiert) mit einge­ setzter Maske und

Fig. 2 die beiden Maskenteile in Explosionsdar­ stellung.

In Fig. 1 ist ein kreisringförmiges Substrat 1 darge­ stellt, wie es für die weiter oben beschriebenen Platten zum Einsatz kommt. Die Mittenöffnung dieses Substrats hat den Durchmesser DS. In dieser Mittenöffnung sind von beiden Seiten her zwei Kreisscheiben 2 und 3 festlegbar, die das Substrat außerhalb der Mitten­ öffnung bis zum Durchmesser D _M abdecken. Die beiden Kreisscheiben sind durch eine Rastverbindung 4 mit­ einander kuppelbar, deren Einzelheiten anhand von Fig. 2 näher erläutert werden.

Gemäß Fig. 2 besitzt die erste Kreisscheibe 3 einen ringförmigen Vorsprung 5, der auf seiner Außenseite eine Auflagefläche 6 für das Substrat 1 besitzt. Auf seiner Innenseite besitzt der Vorsprung 5 ein Rastelement 7 in Form einer radial einwärts ragenden Rippe, die in axialer Richtung auf beiden Seiten mit Anfasungen ver­ sehen ist. Die andere, zweite Kreisscheibe 2 trägt gleichfalls einen ringförmigen Vorsprung 8, der einen solchen Außendurchmesser aufweist, daß er in den ring­ förmigen Vorsprung 5 der ersten Kreisscheibe 3 einführbar ist. Auf seiner Außenseite trägt der Vorsprung 8 ein Gegen-Rastelement 9, das aus einer Ringfeder besteht, die in eine radial nach außen gerichtete Nut 10 unter Vorspannung eingelegt ist.

Der Außendurchmesser des Gegen-Rastelements 9 und der Innendurchmesser des Rastelements 7 sind so aufeinander abgestimmt, daß die beiden Kreisscheiben 2 und 3 eine Rastverbindung nach Art eines Druckknopfes miteinander bilden, wobei das Substrat 1 zwischen Kreisring­ flächen 11 und 12 spielfrei festgelegt wird.

Die beiden Kreisscheiben 2 und 3 besitzen ihrer­ seits Bohrungen 13 und 14, mit denen eine Aufnahme eines Roboters kuppelbar ist, durch den die Kreis­ scheiben in das Substrat eingesetzt werden können. Ihre Außenflächen 15 und 16 sind eben, damit die Maske beim Durchlauf des Substrats (eingesetzt in einen nicht gezeigten Substrathalter gleicher Dicke wie die Maske) durch eine Spaltschleuse keine unnötige Störung der Abdichtwirkung verursacht.

Claims (8)

1. Maske für das partielle Abdecken von Substraten mit kreisförmiger Mittenöffnung während der Be­ schichtung in Vakuumanlagen, gekennzeichnet durch zwei beidseitig mit dem Substrat (1) verbind­ bare, das Substrat außerhalb der Mitten­ öffnung (M) abdeckende Kreisscheiben (2, 3) die in der Mittenöffnung formschlüssig festlegbar sind.

2. Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheiben (2, 3) untereinander durch eine Rastverbindung (4) kuppelbar sind.

3. Maske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kreisscheibe (3) einen ringförmigen Vorsprung (5) aufweist, der auf seiner Außen­ seite eine Auflagefläche (6) für das Substrat (1) aufweist und auf seiner Innenseite mindestens ein Rastelement (7) trägt, und daß die andere, zweite Kreisscheibe (2) gleichfalls einen ring­ förmigen Vorsprung (8) aufweist, der in den ringförmigen Vorsprung (5) der ersten Kreis­ scheibe (3) einführbar ist und auf seiner Außen­ seite ein Gegen-Rastelement (9) trägt.

4. Maske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (7) aus einer radial einwärts ragenden Rippe besteht und das Gegen- Rastelement (9) aus einer Ringfeder, die in eine radial nach außen gerichtete Nut (10) einge­ legt ist.

5. Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen (15, 16) der Kreisscheiben (2, 3) eben sind.

6. Maske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Kreisscheiben (2, 3) mindestens im Bereich der Rastverbindung (4) gehärtet sind.

7. Maske nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Kreisscheiben mindestens im Bereich der Rastverbindung (4) poliert sind.

8. Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kreisscheiben (2, 3) einstückig und als Drehteil ausgebildet ist.