DE68908071T2

DE68908071T2 - Wiederverwendbare Verdampfungshalterung.

Info

Publication number: DE68908071T2
Application number: DE89117343T
Authority: DE
Inventors: David L Lutz; Keith W Meranda; Russell B Minter
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-10-03
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH0551660B2; DE68908071D1; US4919076A; EP0364747A1; JPH02149662A; EP0364747B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die deckungsgleiche Ausrichtung einer Kontaktmaske auf einem Substrat für eine nachfolgende Dünnfilmbeschichtung. Im spezielleren Sinn betrifft sie eine Verdampfungshalterung, mit der eine Mehrzahl kleiner Substrate mit einer einzelnen Kontaktmaske aus Metall zur Verwendung in einem Dünnschicht-Abscheidungsverfahren zur Deckung gebracht werden kann.
Die Verwendung einer Kontaktmaske zur Festlegung des Musters von Materialabscheidungen auf einem Halbleiterplättchen oder einem anderen Substrat ist auf diesem Fachgebiet ein etabliertes Verfahren. In der Kontaktmaske sind Öffnungen mit einem Muster vorhanden, das dem gewünschten Muster des auf dem Substrat abzuscheidenden Materials entspricht. Die Kontaktmaske wird dann auf der Oberfläche des Substrats angeordnet, und ein oder mehrere Werkstoffe werden entsprechend dem Muster, das die Öffnungen in der Maske bilden, auf dem Substrat aufgebracht. Kontaktmasken werden häufig für die Abscheidung von metallischen Werkstoffen auf Halbleiterplättchen mit integrierten Schaltkreisen verwendet, die nachfolgend auf verschiedenen elektronischen Bauelementen montiert werden.
Dem Stand der Technik entsprechende Verfahren zur deckungsgleichen Ausrichtung von Kontaktmasken auf Substraten waren jedoch bisher auf die Zuordnung eines einzelnen Substrats zu einer einzelnen Maske beschränkt. Wenn mehr als ein Substrat in einem bestimmten Abscheidungsprozeß mit einem Muster versehen werden soll, schrieb dieser Stand der Technik die Verwendung einer separaten Kontaktmaske für jedes Substrat vor. Dies ist äußerst zeitaufwendig, wenn eine Maskierung von Tausenden von äußerst kleinen, einzelnen Substraten vorgenommen werden muß. Die dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren sehen keine Situation vor, in der zahlreiche kleine Substrate ausgerichtet und auf einer einzelnen Kontaktmaske zur Deckung gebracht werden müssen.
Eine Reihe von Problemen treten auf, wenn zahlreiche kleine Substrate auf einer einzelnen Maske zur Deckung gebracht werden müssen - Probleme, die entweder nicht bei gesonderten Masken für jedes Substrat oder in einzelnen Substratanordnungen auftreten, oder die sich bei Vorhandensein zahlreicher Substrate beträchtlich vergrößern. Ein kritischer Aspekt bei einer Kontaktmaske besteht darin, daß das Substrat in gleichmäßigem Kontakt mit der Kontaktmaske stehen muß, da das abgeschiedene Material ansonsten einen Hof auf dem Substrat unter der Maske bildet, d.h. das Material wird in anderen als den vorgesehenen Bereichen abgelagert. Um eine Hofbildung zu vermeiden, muß die Maske sehr flach auf dem Substrat aufliegen. Die Gewährleistung eines guten Maskenkontakts wurde in den Verfahren gemäß dein Stand der Technik erreicht, indem die Kontaktmaske fest gegen die flache Substratoberfläche gedrückt wurde. Dieses Verfahren ist für eine Gruppe von Substraten jedoch nicht geeignet, die verschiedene Dicken aufweisen und keine gleichmäßige und planare Stirnfläche bieten, gegen welche die Kontaktmaske gedrückt werden kann.
Ein zweites Problem entsteht bei der Ausrichtung jedes einzelnen Chips bzw. jedes Substrats auf die Kontaktmaske in der XY-Ebene. Auf dieses Problem geht keines der Verfahren gemäß dem Stand der Technik ein, da diese nur die Ausrichtung eines einzelnen Substrats auf die Kontaktmaske vorsehen. Eine bekannte Strategie zur Justierung einer Kontaktmaske auf einem Substrat besteht in der Verwendung mehrerer Justierstifte und mehrerer komplementärer Aufnahmemittel für die Justierstifte. In der Regel ist das Substrat in der Halterung eingespannt und verfügt über Justierstifte, die paarig mit den Aufnahmemitteln zusammenpassen, die sich entweder in der Kontaktmaske oder auf einer Maskenhalterung befinden, in der die Maske eingefaßt ist. Dieses Verfahren liefert bei der Verwendung eines einzelnen Substrats und einer einzelnen Maske gute Ergebnisse. Bei einer Mehrzahl von Substraten mit unterschiedlichen Längen- und Breitenmaßen werden mit einer begrenzten Anzahl von Justierstiften jedoch keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt. Andere für etablierte Verfahren verwendete Mittel sind z.B. Mehrfachnocken oder Spannstifte.
Ein weiteres Problem, das bei der Beschichtung unter Verwendung von Kontaktmasken entsteht, betrifft das Ablösen der einzelnen Chips von der Kontaktmaske im Anschluß an die Beschichtung. Ein typischer Film, der über eine Kontaktmaske auf einem Substrat aufgebracht wird, könnte z.B. ein Dickschicht-Metallfilm mit beträchtlicher Zug- und Kontaktfestigkeit sein. Bei Verwendung eines einzelnen Substrats ist es relativ einfach, das Substrat zu sichern, während die Kontaktmaske abgeschält wird. Die Probleme der gleichzeitigen Sicherung mehrerer Chips beim Entfernen einer Kontaktmaske sind jedoch ungleich größer.
Nachdem das Material in dem gewünschten Muster auf dem Substrat abgeschieden wurde, müssen die Maske und wenigstens einige Teile der Verdampfungshalterung gereinigt werden. Es wäre vorteilhaft, die Verdampfungshalterung so auszulegen, daß eine möglichst geringe Anzahl von Teilen gereinigt werden muß, damit der Arbeitsaufwand sowie die Anzahl der für die Verdampfungshalterung in der Herstellung benötigten zusätzlichen Teile auf ein Minimum reduziert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist es, eine Mehrzahl einzelner Substrate auf einer einzelnen Kontaktmaske in der XY-Ebene zur Deckung zu bringen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, jedes einzelne Substrat gegen die Kontaktmaske in Z-Richtung zu drücken, um eine Hofbildung des abgeschiedenen Materials auf den Substraten zu verhindern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mehrzahl einzelner Substrate mit unterschiedlichen Dicken, Längen und Breiten innerhalb einer wiederverwendbaren Verdampfungshalterung anzuordnen.
Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anzahl der in einer wiederverwendbaren Verdampfungshalterung zu reinigenden Teile auf ein Minimum zu reduzieren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die einzelnen Substrate innerhalb der Halterung zu sichern, während die Kontaktmaske abgeschält wird.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch eine wiederverwendbare Verdampfungshalterung erfüllt. Die Halterung umfaßt eine Reihe dünnwandiger, innenliegender Platten, die von einer Grundplatte und einer Kopfplatte zusammengehalten werden. Eine der innenliegenden Platten, die Z-Federplatte, enthält eine Mehrzahl von Federinitteln, denen eine Mehrzahl von einzelnen, zu inaskierenden Substraten zugeordnet wird. Jedes Federinittel drückt ein einzelnes Substrat fest gegen die Kontaktmaske. Die Z-Federplatte kann unterschiedliche Dicken der Substrate ausgleichen und verhindert eine Hofbildung des Abscheidungsmusters. Eine andere der innenliegenden Platten, die XY-Positionierplatte, enthält eine Mehrzahl von Taschen, in denen die einzelnen Substrate zur Deckung gebracht werden können. Die XY-Positionierplatte wirkt zusammen mit der XY-Federplatte, die über eine Mehrzahl von Federmitteln verfügt, welche die Substrate gegen die Justierflächen der Taschen drücken, um die einzelnen Substrate in der XY-Ebene auszurichten und zu sichern. Nachdem die einzelnen Substrate in den Taschen angeordnet wurden, wird die Kontaktmaske über die innenliegenden Platten positioniert, und es wird eine Kopfplatte über der gesamten Baugruppe angeordnet. Die Kopfplatte schirmt die Teile der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung während der Abscheidung so ab, daß nur die Kopfplatte und die Maske gereinigt zu werden brauchen, wodurch die Anzahl der herzustellenden Halterungen und im Zusammenhang mit Reinigungsarbeiten stehende Lohnkosten beträchtlich reduziert werden. Die Anpreßdruck der Federmittel in der XY-Federplatte reicht aus, um die Substrate beim Abziehen der Kontaktmaske zu sichern.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden und weitere Vorteile und Merkmale dieser Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor, in denen:
Fig. 1A eine Draufsicht der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung im montierten Zustand zeigt;
Fig. 1B eine Seitenansicht der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung im montierten Zustand zeigt;
Fig. 1C eine Unteransicht der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung im montierten Zustand zeigt;
Fig. 2A und 2B eine Querschnittsansicht der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung im montierten Zustand zeigt;
Fig. 3A eine Draufsicht der Grundplatte zeigt;
Fig. 3B eine Seitenansicht der Grundplatte zeigt;
Fig. 4A eine Draufsicht der Federplatte in Z-Richtung zeigt;
Fig. 4B eine Schnittansicht der Z-Federplatte mit einer einzelnen Z-Feder zeigt;
Fig. 5A eine XY-Positionierplatte zeigt;
Fig. 5B einen Schnitt der XY-Positionierplatte mit einer einzelnen Substrattasche zeigt;
Fig. 6A eine Draufsicht der XY-Federplatte zeigt;
Fig. 6B eine Schnittansicht der XY-Federplatte mit einer einzelnen Substrattasche zeigt;
Fig. 7A eine Draufsicht einer typischen Maskenplatte zeigt;
Fig. 7B eine Schnittansicht der Maskenplatte mit einer einzelnen Maskenposition zeigt;
Fig. 8A eine Draufsicht der Kopfplatte zeigt;
Fig. 8B eine Seitenansicht der Kopfplatte zeigt;
Fig. 9A und 9B Seiten- bzw. Draufsichten des quadratischen Paßstifts der Grundplatte zeigen;
Fig. 9C und 9D Seiten- bzw. Draufsichten des rautenförmigen Paßstifts der Grundplatte zeigen;
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines keramischen Substrats zeigt, das in der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung angeordnet wird; und
Fig. 11A und 11B alternative Ausführungsbeispiele für eine einzelne Substrattasche auf der in Fig. 6A und 6B gezeigten XY-Federplatte darstellen.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A, 1B und 1C zeigen jeweils eine Drauf-, Seiten- und Unteransicht der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung im montierten Zustand. Die montierte wiederverwendbare Verdampfungshalterung umfaßt eine Kopfplatte 20 und eine Grundplatte 22, zwischen denen eine Z-Federplatte 24, eine erste XY-Positionierplatte 26, eine XY-Federplatte 28, eine zweite XY- Positionierplatte 30 sowie eine Kontaktmaske 32 eingespannt sind. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung wird in XY- Richtung teilweise über die Gleitschiene 34 zusammen mit Blattfedern 36 und 38 justiert und in Z-Richtung von den Federklammern 40, 41 und 42 sowie den Klemmstiften 43, 44 und 45 zusammengehalten. Wie aus Fig. 1A ersichtlich ist, schirmt die Kopfplatte 20 einen Großteil der Baugruppe von dem Beschichtungsmaterial ab. Das Beschichtungsmaterial passiert die Öffnungen 50 an der Kopfplatte 20 und wird auf den Substraten in dem Muster abgelagert, das durch die geometrische Anordnung der Öffnungen in der Kontaktmaske 32 festgelegt wird.
In Fig. 2 ist die wiederverwendbare Verdampfungshalterung im Querschnitt dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird der zur Kopfplatte 20 gehörende Klemmstift 43 durch eine Öffnung in der Grundplatte 22 hindurchgeführt und von der Federklammer 40 gesichert. Ebenso wird der Stift 35 an der Gleitschiene 35 durch Öffnungen in der Grundplatte 22 und in den Zwischenplatten 24, 26, 28, 30 und 32 hindurchgeführt und unterstützt 50 die deckungsgleiche Ausrichtung und Aktivierung der XY-Federplatte 28 der wiederverwendbaren Verdampfungsvorrichtung in XY-Richtung. Die Gleitschiene 34 wird durch den Druck der Blattfedern 36 und 38 auf die Gleitschienenstifte 35 und 37 gesichert.
Wie in Fig. 1C gezeigt, wird die wiederverwendbare Verdampfungshalterung aufgebracht, indem zuerst die Gleitschiene 34 am Boden der Grundplatte 22 befestigt wird. Die Blattfedern 36 und 38 sind zwischen den Federstiften 58, 59, 60 und 61 und den Gleitschienenstiften 35 und 37 eingespannt, um die Gleitschiene 34 auf der Grundplatte 22 zu sichern. Danach wird die Z-Federplatte 24 auf der Grundplatte 22 angeordnet, um die Z-Federplatte 24 mit Hilfe von Paßstiften 54 und 56 auf die Grundplatte 22 auszurichten. Im nächsten Schritt wird die erste XY-Positionierplatte 26 über der Z-Federplatte 24 angeordnet, wobei die Paßstifte 54 und 56 zur Ausrichtung dieser ersten XY-Positionierplatte 26 verwendet werden. Die XY-Federplatte 28 wird dann über der ersten XY-Positionierplatte 26 angeordnet, um diese Platte 28 mit Hilfe der Gleitschienenstifte 35 und 37 mit den restlichen Komponenten der Baugruppe zu justieren. Danach wird die zweite XY-Positionierplatte 30 über der XY-Federplatte 28 unter Verwendung der Paßstifte 54 und 56 angeordnet. Die gesamte Baugruppe wird dann in einer unabhängigen Schienenbetätigungsmechanismus (nicht gezeigt) eingespannt, welche die Gleitschiene 34 in die Position "Load" (Beschicken) bewegt (siehe Fig. 1C). In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Gleitschiene 34 und die XY-Federplatte 28 [1] über die Gleitschienenstifte 35 und 37 so zusammengehalten, daß bei jeder Bewegung der Gleitschiene 34 die XY-Federplatte 28 ebenfalls in die gleiche Richtung bewegt wird. Wenn sich die XY-Federplatte 28 in der Position "Load" befindet, werden alle einzelnen Substrate in Substrattaschen abgesenkt, die von den Platten 26, 28 und 30 gebildet werden und die der Position der Öffnungen 52 in der Grundplatte entsprechen. Jedes Substrat besetzt eine einzelne, von der Z-Federplatte 24 unterstützte Position. Die Kontaktmaske 32 wird über den Substraten mittels der Paßstifte 54 und 56 zur Ausrichtung der Maske 32 angeordnet. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Platten 24, 26, 30 und die Kontaktmaske 32 mittels der Paßstifte 54 und 56 genau justiert, während die XY-Federplatte 28 in der Regel mittels der Paßstifte 54 und 56 justiert wird und auch präziser über die Gleitschienenstifte 35 und 37 justiert wird. Als nächstes gibt der unabhängige Schienenbetätigungsmechanismus die Gleitschiene frei und ermöglicht es der XY-Federplatte, alle Substrate gleichzeitig gegen die Paßflächen der XY- Aufnahmeplatten 26 und 30 mit Hilfe der Federspannung der Blattfedern 36 und 38 zu drücken, die über die Gleitschiene auf die XY-Federplatte übertragen wird. Schließlich wird die Kopfplatte 20 über der Baugruppe angeordnet, wodurch die Klemmstifte 43, 44 und 45 durch die Öffnungen in der Grundplatte 22 geführt werden können, so daß die Federklammern 40, 41 und 42 die gesamte wiederverwendbare Verdampfungshalterungsbaugruppe zusammenhalten.
Fig. 3A und 3B zeigen eine Drauf- bzw. eine Seitenansicht der Grundplatte. Die Grundplatte 22 bildet den Sockel für alle anderen Teile der wiederverwendbaren Verdampfungsvorrichtung. Der quadratische Paßstift 54 und der rautenförmige Paßstift 56, welche die Bezugspunkte für eine präzise Justierung der dünnwandigen inneren Platten 24, 26, 30 und 32 darstellen, sind in diesen Figuren deutlicher dargestellt. Die Federstifte 58, 59, 60 und 61 stützen die Blattfedern 36 und 38 ab, welche die Gleitschiene 34 in die jeweils erforderliche Position drücken. Es sind genauso viele Grundplattenöffnungen 52 wie in der Halterung anzuordnende Substrate vorhanden, da jede Grundplattenöffnung 52 der Position eines einzelnen Substrats entspricht.
Fig. 4A und 4B zeigen die Z-Federplatte 24. Fig. 4A zeigt die gesamte Z-Federplatte 24 mit Justierbohrungen 66, 67 und 68. Die Justierbohrung 66 ist für den guadratischen Paßstift 54 vorgesehen. Die Justierbohrungen 67 und 68 sind für den rautenförmigen Paßstift vorgesehen. Die Z-Federplatte 24 ist umkehrbar, so daß die einzelnen Z-Federn 70 nicht dauerhaft in eine Richtung gebogen werden. Fig. 4B zeigt eine einzelne Z-Feder 70. Die Z-Federsubstratvorspannplatte 71 wird durch vier Z-Federmomentarme 72, 73, 74 und 75 gesichert. Die einzelne Z-Feder 70 drückt ein einzelnes Substrat gegen die Kontaktmaske 32. Da jedes Substrat in einer eigenen Z-Feder 70 eingespannt ist, können geringe Abweichungen in der Substratdicke aufgefangen werden, während alle Substrate fest gegen die Kontaktmaske 32 gedrückt werden. Die tolerierbaren Abweichungen in der Substratdicke richten sich nach der Auslegung des Federmomentarms, der Plattendicke und des Plattenmaterials. Die in Fig. 4A und 4B veranschaulichte Ausführung läßt eine Abweichung von +/- 0,05 mm (0,002 Zoll) in der Substratdicke zu.
Fig. 5A und 5B zeigen die erste XY-Positionierplatte 26. In Fig. 5A ist die gesamte XY-Positionierplatte 26 mit den Justierbohrungen 76 und 78 dargestellt, die die Positionierplatte 26 auf den guadratischen Paßstift bzw. den rautenförmigen Paßstift 56 ausrichten. Die XY-Positionierplatte 26 dient zur Fixierung der Substrate in der XY-Ebene. Das Substrat wird gegen die Ecke der XY-Positionieröffnung 80 in die obere rechte Ecke gegen die XY-Justierflächen 82 und 83 gedrückt, wobei die Positionieröffnung eine Kantenvertiefung 81 aufweist, um Substratgraten Rechnung zu tragen. Wie bei der Z-Federplatte 24 sind auch hier genauso viele XY-Positioniertaschen 80 wie Substrate vorhanden, die unter Verwendung der Kontaktmaske 32 maskiert werden sollen.
Fig. 6A und 6B zeigen die XY-Federplatte 28. Fig. 6A zeigt die gesamte XY-Federplatte 28, die Justierbohrungen 84 und 86 zur Justierung der XY-Federplatte mit den an der Gleitschiene 34 befindlichen Gleitschienenstiften 35 und 37 aufweist. Die XY-Federplatte 28 dient zur Sicherung der Substrate beim Entfernen der Maske und trägt zur Fixierung der Substrate in XY- Richtung bei. Fig. 6B zeigt eine einzelne Öffnung oder Tasche 90 einer XY-Federplatte. Nachdem jedes Substrat in die XY-Federplattenöffnung 90 eingesetzt wurde, drücken die XY-Federn 91 und 92 das Substrat in der oberen rechten Ecke der XY-Positionierplattenöffnung 80 gegen die XY-Justierflächen 94 und 95. Die XY-Federn 91 und 92 werden gebogen, um eventuellen Abweichungen in der Substratdicke Rechnung zu tragen. Die in Fig. 6B gezeigte Federausführung läßt eine Abweichung von +/-0,05 mm (0,002 Zoll) in der Substratlänge oder -breite zu.
Die zweite XY-Positionierplatte 30 ist eine exakte Kopie der ersten in Fig. 5A und 5B dargestellten XY-Positionierplatte 26. Die zweite XY-Positionierplatte 30 ist streng betrachtet nicht unbedingt notwendig, da die XY-Positionierung der Substrate auch durch die erste XY-Positionierplatte 26 und die XY-Federplatte 28 vorgenommen werden kann. Durch Hinzufügen einer zweiten XY-Positionierplatte 30 wird jedoch die Stabilität der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung erhöht und die Fixierung der darin aufgenommenen Substrate verbessert.
Fig. 7A zeigt eine typische Verdampfungsmaske 32. Fig. 7B zeigt einen einzelnen Aufnahmepunkt einer Kontaktmaske 110. Die Kontaktmaskenöffnungen 111 sind in dem geometrischen Muster angeordnet, in dem das Beschichtungsmaterial aufgebracht werden soll. Die geometrischen Muster zwischen den Anordnungspunkten der Kontaktmasken 110 können auch variabel sein, um unterschiedliche Bauelementmerkinale zu erhalten, doch im allgemeinen sind sie über der Kontaktmaske 32 identisch, um die Handhabung zu vereinfachen. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung ist so ausgelegt, daß sie die Bildung von mehr als einem Abscheidungsmuster auf dem Substrat zuläßt. Beispielsweise kann ein Inselmuster aus Cr, Cu, Cr direkt auf dem Substrat über eine erste Kontaktmaske abgeschieden werden, die anschließend von der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung abgezogen wird, und mit Hilfe einer zweiten Kontaktmaske kann dann ein Anschlußmetallmuster aus Cr, Cu, Au und PbSn auf den Inseln abgeschieden werden. Der auf den Inseln aufgebrachte Niederschlag aus Cr, Cu und Cr hat Stärken von etwa 250 nm, 450 nm und 200 nm, und der zweite Aufdampfungsprozeß zur Bildung der metallenen Anschlüsse aus Cr, Cu, Au und PbSn verwendet Stärken von etwa 300 nm, 450 nm, 100 nm bzw. 2,5 mm (0,1 Zoll).
Fig. 8A und 8B zeigen eine Drauf- bzw. eine Seitenansicht der Kopfplatte 20. Wie bei den anderen Platten entspricht die Anzahl der Öffnungen 50 der Anzahl der zu maskierenden Substrate. Das Abscheidungsmaterial wird über die Öffnungen 50 und über das Muster der Öffnungen 111 auf den einzelnen Substraten abgeschieden. Mittels Klemmstiften 43, 44 45 und Federklemmen 40, 41, 42 wird die gesamte Baugruppe zusammengehalten. Die Kopfplatte 20 ist so ausgelegt, daß der überwiegende Teil der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung von dem Abscheidungsmaterial abgeschirmt wird. Nur die Maske 32 und die Kopfplatte 20 brauchen nach der Abscheidung gereinigt zu werden.
Fig. 9A und 9B zeigen den guadratischen Paßstift 54 und seine Verlängerung 62. Zusammen mit dem in Fig. 9C und 9D gezeigten rautenförmigen Paßstift 56 justiert der guadratische Paßstift 54 die innenliegenden Platten 24, 26, 30 und 32 mit der Grundplatte 22.
Fig. 10 zeigt ein einzelnes Substrat 100 einem darauf abgeschiedenen Materialmuster 101. Das Substrat 100 kann von Los zu Los eine unterschiedliche Stärke, Länge und Breite aufweisen. Durch die Verwendung von Federmitteln in der Halterung, mit denen die Substrate gegen die Kontaktmaske 32 gedrückt und die Substrate in XY-Richtung justiert werden, kann ein Großteil der Maßabweichungen ausgeglichen werden. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung wird gegenwärtig für Aufdampfungsprozesse auf einem keramischen Chipkondensator (siehe Fig. 10) mit den Maßen l mm x 1,5 mm x 1,8 mm (0,04 x 0,06 x 0,07 Zoll) eingesetzt. Der Chipkondensator besteht aus einem Laminat, das sich überwiegend aus keramischem Material mit schichtweise eingelagerten Metallelektrodenkondensatorplatten zusammensetzt, die unter Einsatz der keramischen Laminatstanztechnologie gefertigt wurden. Bei diesem Prozeß entstehen individuelle Chips mit individuellen Toleranzen, auf deren Oberfläche die flüchtigen Bestandteile aufgebracht werden müssen.
Modifikationen sind auf dem rechtwinkligen guadratischen Substrat möglich, wie z.B. in Fig. 11A und Fig. 11B gezeigt. Eine mögliche alternative Öffnung 120 für die in Fig. 6A und 6B gezeigte XY-Federplattenöffnung 90 ist in Fig. 11A dargestellt. Zu beachten ist, daß die Federn 121, 122, 123, 124 unter der Platte spiralförmig gedreht sind und daß vier solcher Federn statt der zwei planaren, in Fig. 6B gezeigten Federn 91, 92 vorhanden sind. In Fig. 11B ist eine weitere alternative Öffnung 130 für die XY-Federplattenöffnung 90 dargestellt. In Fig. 11B werden die Justierstifte 131, 132 verwendet. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Maßtoleranzen des Substrats auf ein Minimum beschränkt werden können und wenn das Abscheidungsmaterial keinen großen Druck auf die Substrate beim Abziehen der Kontaktmaske 32 ausübt. Leider werden die Kosten einer Substratherstellung im industriellen Maßstab stark in die Höhe getrieben, wenn die Maßtoleranzen der Substrate gleichzeitig auf ein Minimum beschränkt werden müssen.
Gemäß den Verfahren dieser Erfindung ist es möglich, die wiederverwendbare Verdampfungshalterung auf drei Platten und eine Kontaktmaske aus dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel zu reduzieren. Eine Kopfplatte ist erforderlich, um die anderen Teile der Halterung von dem Abscheidungsmaterial abzuschirmen. Eine XY-Federplatte, evtl. mit größerer Dicke, kann allein für die notwendige XY-Justierung und zur Sicherung der einzelnen Substrate innerhalb der Halterung verwendet werden. Das Hinzufügen der XY-Positionierplatten ist wünschenswert, um eine größere Stabilität in der Anordnung der Substrate zu erreichen. Schließlich ist noch eine Z-Federplatte erforderlich, um jedes einzelne Substrat bündig gegen die Kontaktmaske zu drücken. Ohne den Einsatz einer Grundplatte müßte die Z-Federplatte von der in den Figuren gezeigten dünnen Platte beträchtlich verstärkt werden. Ferner würde durch Umkehrung der Ausrichtung der Z-Federplatte die Fähigkeit zur Verlängerung ihrer Nutzungsdauer verloren gehen, da die Z-Federmomentarme zur Kompensation von Maßabweichungen relativ dünn sein müssen. Obgleich die Erf indung vor dem Hintergrund eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, wird dem Fachmann deutlich geworden sein, daß alternative Ausführungsformen der verschiedenen Platten innerhalb der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung möglich sind. Beispielsweise kann die in den Figuren gezeigte Halterung für quadratische oder rechteckige Substrate verwendet werden. Substrate mit anderen Formen, z.B. runde oder dreieckige Substrate, würden offensichtlich unterschiedliche Taschenanordnungen zur Justierung und Sicherung der Substrate in XY-Richtung erfordern.

Claims

1. Eine wiederverwendbare Verdampfungshalterung zur deckungsgleichen Ausrichtung einer Mehrzahl einzelner Substrate auf eine einzelne Kontaktmaske (32), die folgendes umfaßt:

eine erste Platte (24) mit einer Mehrzahl von Federmitteln, um jedes der Mehrzahl einzelner Substrate gegen die Kontaktmaske (32) zu drücken, um eine Hofbildung des Abscheidungsmaterials auf der Mehrzahl der einzelnen Substrate zu vermeiden;

eine zweite Platte (28) mit einer Mehrzahl von Federmitteln (90), um jedes der Mehrzahl einzelner Substrate an den XY-Justierflächen zu fixieren und auszurichten, wobei sich die zweite Platte zwischen der ersten Platte und der Kontaktmaske befindet;

Justiermittel, um die zweite Platte (28) präzise auf die Kontaktmaske auszurichten;

eine Kopfplatte (20) über der Kontaktmaske (32) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (50), durch welche das Abscheidungsmaterial entsprechend dem Muster der Kontaktmaske (32) abgeschieden werden kann, wobei die Kopfplatte (20) ansonsten das Abscheidungsmaterial daran hindert, mit anderen Teilen der wiederverwendbaren Verdainpfungshalterung in Kontakt zu kommen.

2. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung gemäß Anspruch 1, die weiterhin folgendes umfaßt:

eine dritte Platte (26) mit einer Mehrzahl von XY- Justierflächen, um die Mehrzahl der einzelnen Substrate genau zu justieren, wobei sich die dritte Platte zwischen der ersten Platte (24) und der zweiten Platte (28) befindet.

3. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung gemäß Anspruch 2, die weiterhin folgendes umfaßt:

eine vierte Platte (30) mit einer Mehrzahl von XY- Justierflächen, um die Mehrzahl einzelner Substrate präzise auszurichten, wobei sich die zweite Platte (28) zwischen der dritten (26) und vierten (30) Platte befindet und die zweite, dritte und vierte Platte zwischen der ersten Platte (24) und der Kontaktmaske (32) angeordnet sind.

4. Eine wiederverwendbare Verdampfungshalterung zur deckungsgleichen Ausrichtung einer Mehrzahl einzelner Substrate auf eine einzelne Kontaktmaske (32), die folgendes enthält:

eine Grundplatte (22) mit mindestens zwei Paßstiften (54, 56);

eine erste Platte (24) mit einer Mehrzahl von Federmitteln (70), um jede der Mehrzahl einzelner Substrate gegen die Kontaktmaske (32) zu drücken, um eine Hofbildung des Abscheidungsmaterials auf der Mehrzahl der einzelnen Substrate zu verhindern, sowie mit passenden Justieröffnungen an den Paßstiften (54, 56), um die erste Platte (24) präzise auf die Grundplatte (22) auszurichten;

eine zweite Platte (28) mit einer Mehrzahl von Federmitteln (90), um jedes der Mehrzahl einzelner Substrate an den XY-Justierflächen zu fixieren und auszurichten, sowie mit Justiermitteln, um die zweite Platte (28) präzise auf die Grundplatte (22) auszurichten;

wobei die Kontaktmaske (32) über eine Mehrzahl von gemusterten Öffnungen verfügt, um das Abscheidungsmaterial auf jeder der Mehrzahl einzelner Substrate aufzubringen, sowie über entsprechende Justieröffnungen an den Paßstiften (54, 56), um die Kontaktmaske (32) präzise auf die Grundplatte (22) auszurichten; und

eine Kopfplatte (20) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (50), die es dem Abscheidungsmaterial gestatten, durch die gemusterten Öffnungen abgeschieden zu werden, wobei die Kopfplatte (20) ansonsten die Abscheidung auf anderen Teilen der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung verhindert.

5. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung gemäß Anspruch 4, die weiterhin folgendes umfaßt:

eine dritte Platte (26) mit einer Mehrzahl von XY- Justierflächen, um die Mehrzahl einzelner Substrate präzise auszurichten, wobei sich die dritte Platte (26) zwischen der ersten Platte (24) und der zweiten Platte (28) befindet.

6. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung gemäß Anspruch 5, die weiterhin folgendes umfaßt:

eine vierte Platte (30) mit einer Mehrzahl von XY- Justierflächen, um die Mehrzahl von einzelnen Substraten präzise auszurichten, wobei die zweite Platte (28) zwischen der dritten und vierten Platte (26, 30) angeordnet ist und die zweiten, dritten und vierten Platten zwischen der ersten Platte (24) und der Kontaktmaske (32) angeordnet sind.

7. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, in denen das Justiermittel für die zweite Platte (28) in der Lage ist, die zweite Platte zwischen einer Beschickungsposition ("Load"), in der eine Mehrzahl einzelner Substrate in die wiederverwendbare Verdampfungshalterung aufgenommen wird, und einer Ausrichtposition ("Aligned") zu verschieben, in der die Mehrzahl einzelner Substrate gegen die Mehrzahl der XY- Justierflächen gedrückt wird.

8. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 4 bis 7, in denen das Federmittel (70) der ersten Platte (24) und das Federmittel (90) der zweiten Platte (28) Höhen- und Breitentoleranzen von +/- 0,05 mm der Substrate ausgleichen kann.

9. Eine wiederverwendbare Verdampfungshalterung zur deckungsgleichen Ausrichtung einer Mehrzahl einzelner Substrate auf eine einzelne Kontaktmaske (32), die folgendes umfaßt

eine Grundplatte (22) mit ersten Justiermitteln, um andere Teile der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung auf die Grundplatte auszurichten;

eine erste Platte (24) mit einer Mehrzahl von Federmitteln (70), um jedes der Mehrzahl einzelner Substrate gegen die Kontaktmaske (32) zu drücken, um eine Hofbildung des Abscheidungsmaterials auf der Mehrzahl einzelner Substrate zu vermeiden, und mit Mitteln zur Aufnahme dieser ersten Justiermittel, um die erste Platte (24) präzise auf die Grundplatte (22) auszurichten;

eine zweite Platte (28) mit einer Mehrzahl von Federmitteln (90), um jedes der Mehrzahl einzelner Substrate an den XY-Justierflächen zu fixieren und auszurichten;

wobei die zweite Platte (28) zwischen der ersten Platte (24) und der Kontaktmaske (20) angeordnet ist;

Justiermittel der zweiten Platte zur Justierung der zweiten Platte (28) mit der Grundplatte (22);

eine Kontaktmaske (32) mit einer Mehrzahl von Musteröffnungen, durch die das Abscheidungsmaterial auf jedem der Mehrzahl einzelner Substrate aufgebracht wird, sowie mit Mitteln zur Aufnahme des ersten Justiermittels zur präzisen Ausrichtung der Kontaktmaske (32) auf die Grundplatte (22); und

eine Kopfplatte (20) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (50), die dem Abscheidungsmaterial eine Abscheidung durch die gemusterten Öffnungen hindurch gestatten, wobei die Kopfplatte ansonsten eine Abscheidung auf anderen Teilen der wiederverwendbaren Verdampfungshalterung verhindert;

10. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung gemäß Anspruch 9, die ferner folgendes umfaßt:

dritte und vierte Platten (26, 30) jeweils mit einer Mehrzahl von XY-Justierflächen zur präzisen Ausrichtung der Mehrzahl einzelner Substrate, sowie jeweils mit Mitteln zur Aufnahme der ersten Justiermittel zur präzisen Ausrichtung der dritten und vierten Platten (26, 30) auf die Grundplatte (22), wobei die dritten und vierten Platten zu beiden Seiten der zweiten Platte (28) angeordnet sind.

11. Die wiederverwendbare Verdampfungshalterung gemäß irgendeinem der Ansprüche 4 bis 10, bei der die Justiermittel für die zweite Platte (28) folgendes enthalten:

eine Gleitschiene (34) mit Gleitschienenstiften (35, 37) und Aufnahmemittel für die Gleitschienenstifte auf der zweiten Platte, wobei die Justiermittel der zweiten Platte in der Lage sind, die zweite Platte (28) von der Position "Load" (Beschicken) in die Position "Aligned" (Ausrichten) und zurück zu bewegen.