УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО РИСУНКА В ТОНКОЙ ПЛЕНКЕ Российский патент 1996 года по МПК C23C14/04 

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к созданию прецизионных топологических рисунков в тонких пленках, и может быть использовано в производстве ИС, ГИС, изделий индикаторной техники.

При создании прецизионных топологических рисунков заданной конфигурации в тонких пленках, получаемых вакуумным напылением через металлическую маску на диэлектрических подложках, возникает проблема обеспечения равномерного и плотного контакта с поверхностью подложки. Плотное прижатие маски гарантирует отсутствие дефектов, так называемых "подпылов", т.е. искажения заданной конфигурации напыляемого рисунка.

В известном устройстве для удержания маски в процессе напыления рисунка, описанном в Заявке ФРГ N 39.18.439, МКИ 4: C23C14/50, 14/04; D03D1/00, 15,00, заявл. 06.06.89 г. опубл. 14.12.89 г. приоритет в Японии N 13482688 от 07.06.88 г. контакт без зазора между маской и подложкой осуществляется с помощью держателя с прижимным устройством. Прижимное устройство содержит так называемые термостойкие элементы (волокна), которые компенсируют коробление маски и обеспечивают прижим маски по всей поверхности подложки.

Недостатками описанного устройства являются:
отсутствие достаточно плотного и равномерного прилегания маски к поверхности подложки, что отрицательно влияет на качество получаемого рисунка;
сложность конструкции держателя и прижимного устройства;
повышенная материалоемкость устройства;
устройство не универсально, т.к. введение дополнительных термостойких волокон для прижатия маски требует в соответствии с формируемым рисунком их определенного расположения, а при переходе к другому варианту рисунка, размещение этих волокон должно быть изменено, что вызывает дополнительные затраты (изготовление нового устройства).

Эти недостатки частично устранены в устройстве, применяемом в процессе получения прецизионных рисунков в напыляемых тонких пленках на платах микроэлектронных приборов и описанном в Акцептованной заявке Японии N 1-242.768 МКИ 4 C 23 C14/04, заявл. 24.03.88 г. опубл. 27.09.89 г. Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому.

Устройство содержит металлическую маску из ферромагнитного материала, через которую методом вакуумного напыления (осаждения) на диэлектрическую подложку наносится тонкая пленка. Устройство содержит также плоский магнит, удерживающий и прижимающий маску к подложке, при этом магнит расположен с противоположной по отношению к маске стороны подложки. Это устройство достаточно просто и универсально, материалоемкость его невелика, прижим маски из ферромагнитного материала через подложку магнитом осуществляется достаточно просто и надежно, при "грубых" рисунках (величина элементов > 150 мкм, без узких длинных элементов типа "струны") обеспечивается отсутствие дефектов типа "подпылов" в получаемом рисунке.

Однако описанное устройство обладает следующими недостатками.

Материал, из которого изготовлен применяемый в устройстве плоский магнит, имеет твердость, превышающую твердость диэлектрической подложки, выполненной, например, из стекла, германия, кремния, арсенида галлия и т.п. и легко повреждает (царапает) поверхность подложки при наложении пакета "маска-подложка" на магнит, что приводит в негодность полученный продукт (подложку с рисунком, напыленным через маску). При снятии с устройства (при отрыве) пакета "маска-подложка" приходится сдвигать этот пакет параллельно плоскости магнита, что включает за собой травмирование обратной стороны подложки и появление рисок и царапин, что также приводит в негодность конечный продукт.

Задачей изобретения является улучшение качества рисунка, напыляемого через маску, при исключении повреждения подложки твердым магнитом за счет разделения подложки и магнита прокладкой из диамагнитного материала.

Задача решается следующим образом. Предлагается устройство для формирования прецизионного топологического рисунка в тонкой пленке, наносимой в вакууме на диэлектрическую подложку. Устройство содержит металлическую маску из ферромагнитного материала, размещенную на лицевой стороне подложки, и магнит, расположенный с противоположной по отношению к маске стороны подложки, удерживающий и прижимающий маску к подложке.

Новым в предлагаемом устройстве является то, что между плоскостью магнита и подложкой введена прокладка из диамагнитного материала, в качестве магнита используется плоский магнит с чередующимися полюсами в виде полос, при этом толщина диамагнитной прокладки не превышает половины ширины полюса магнита.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показаны
1 маска из ферромагнитного материала;
2 подложка диэлектрическая;
3 прокладка диамагнитная;
4 плоский магнит с чередующимися полюсами в виде полос.

В соответствии с изобретением устройство содержит заготовку -подложку 2 из стекла или кремния, ситалла и т.п. маску 1 из ферромагнитного материала, размещенную на лицевой стороне подложки 2, прокладку 3 из диамагнитного материала, которая введена между подложкой 2 и магнитом 4.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно до процесса нанесения рисунка осуществляется сборка пакета устройства: на диамагнитную прокладку пластину 3 помещается диэлектрическая подложка 2, сверху накладывается маска 1 из ферромагнитного материала. Собранный пакет помещается на плоский магнит 4. Магнит притягивает маску равномерно по всей поверхности заготовки. Затем устройство в целом помещается в камеру для напыления, где формируется рисунок, задаваемый маской.

Как известно, магнитодвижущая сила F в контуре маска подложка зазор - магнит составляет:

где Bδ индукция в зазоре
d величина зазора маска-магнит
G магнитная проводимость.

После ряда преобразований получаем выражение для силы F₁, действующей в магнитопроводе.

где
B₀ индукция в магнитопроводе
Q коэффициент рассеивания
a ширина полюса
b₁ длина полюса.

К величине F₁ (выражение 2) предъявляются следующие требования:
осуществлять плотный прижим маски к поверхности подложки;
удерживать маску и подложку в любом положении (наклоном и т.п.);
исключать искажение конфигурации маски из-за чрезмерного действия силы F₁ на длинные элементы маски, расположенные параллельно зонам намагничивания.

Таким образом, для реализации вышеперечисленных условий необходимо выполнение следующего соотношения:

где
d толщина подложки,
m расстояние между полюсами.

Устройство может быть реализовано следующим образом.

В качестве подложки брали стеклянную пластину размером 60x100x1 1,4; маску изготавливали из сплава 47HXP толщиной 150 мкм; в качестве диамагнитной прокладки использовали пластину дюраль-алюминия марки Д16 размером 65x110x1,5. Материал плоского магнита размером 65x110x10 бариевая композиция.

Расстояние между полюсами магнита m 3 мм, ширина полюса a 3 мм, напряженность магнитного поля H≈80 N 100 эргстед.

Устройство в соответствии с изобретением позволяет повысить качество получаемого рисунка при напылении через маску и полностью исключить "подпылы" за счет плотного, равномерного прилегания маски к подложке. Наряду с этим исключается травмирование подложки твердым магнитом за счет разделения подложки и магнита прокладкой из диамагнитного материала. Любые перемещения подложки в горизонтальном направлении (параллельно магнита) не приводят к царапинам на подложке. Кроме того, облегчается и упрощается процесс сборки и разборки пакета, т. к. установка и снятие пакета выполняются на диамагнитной прокладке, которая является носителем подложки и маски.

Устройство для формирования прецизионного топологического рисунка в тонкой пленке, наносимой в вакууме на диэлектрическую подложку, содержит металлическую маску из ферромагнитного материала, размещенную на лицевой стороне подложки, и магнит, расположенный с противоположной по отношению к маске стороны подложки, удерживающий и прижимающий маску к подложке. Между плоскостью магнита и подложкой введена прокладка из диамагнитного материала, в качестве магнита используется плоский магнит с чередующимися полюсами в виде полос, при этом толщина диамагнитной прокладки не превышает половины ширины полюса магнита. 1 ил.

Устройство для формирования топологического рисунка в тонкой пленке, наносимой в вакууме на диэлектрическую подложку, содержащее металлическую маску из ферромагнитного материала, размещенную на лицевой стороне подложки, магнит, расположенный с противоположной по отношению к маске стороны подложки, удерживающий и прижимающий маску к подложке, отличающееся тем, что оно снабжено прокладкой из диамагнитного материала, размещенной между плоскостью магнита и подложкой, магнит выполнен плоским с чередующимися полюсами в виде полос, а толщина диамагнитной прокладки не превышает половины ширины полюса магнита.