DE1521311C3 - Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtmusters - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines DünnschichtmustersInfo
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- DE1521311C3 DE1521311C3 DE1521311A DEI0028269A DE1521311C3 DE 1521311 C3 DE1521311 C3 DE 1521311C3 DE 1521311 A DE1521311 A DE 1521311A DE I0028269 A DEI0028269 A DE I0028269A DE 1521311 C3 DE1521311 C3 DE 1521311C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtmusters auf einer isolierenden
Unterlage, wobei nach Maßgabe des gewünschten Musters bestimmte Oberflächenbereiche
der Unterlage so behandelt werden, daß sie gegenüber den übrigen Oberflächenbereichen eine erhöhte Haftfähigkeit
für den aufzubringenden Werkstoff aufweisen, so daß bei dem anschließenden im Vakuum
erfolgenden Aufbringen des Werkstoffs dieser sich bevorzugt auf den derart behandelten Oberflächenbereichen
abscheidet und nur dort eine zusammenhängende dünne Schicht bildet.
Auf dem Gebiet der Dünnfilmschaltungen werden leitende Schichten in bestimmten Mustern übereinander
angeordnet, wobei dazwischen befindliche dielektrische Schichten die leitenden Schichten voneinander
isolieren. Auf diese Weise lassen sich Schaltelemente wie Cryotrons oder Kondensatoren
herstellen. Nach bekannten Verfahren wird dabei so verfahren, daß geeignete Stoffe nacheinander thermisch
verdampft werden und auf einem Substrat niedergeschlagen werden, wobei Abdeckmasken dazu
dienen, bestimmte Muster zu erzielen. Die Packungsdichte der Schaltkreiselemente wird daher maßgebend
durch die Genauigkeit bestimmt, mit der die gewünschten Muster in den Abdeckmasken hergestellt
werden können. So ist es äußerst schwierig, Maskenöffnungen in der Größenordnung von 0,02 mm oder
weniger herzustellen. Eine weitere Beeinträchtigung besteht darin, daß der Durchmesser der Maskenöffnungen
durch verdampfte Partikel, die sich am Rand dieser öffnungen niederschlagen, verändert
werden kann, was bedeutet, äaß die Masken häufig aus der Vakuumanlage entfernt und einer gründlichen
Reinigung unterworfen werden müssen. Schließlich hat der unterschiedliche Winkeleinfall der verdampften
Partikel auf die Substratoberfläche Schatteneffekte zur Folge, was zu einer Unscharfe des aufgedampften
Schichtmusters führt. Um die daraus resultierende Gefahr von Kurzschlüssen zwischen
benachbarten Schichtteilen zu vermeiden, werden
daher die dazwischenliegenden isolierenden Bereiche mit etwas größeren Abmessungen versehen.
. Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (deutsche Patentschrift 752 049) ist es
möglich, ein Dünnschichtmuster im Vakuum ohne Verwendung einer Maske dadurch zu bilden, daß
die isolierende Unterlage selektiv vorbehandelt wird, so daß sich das niederzuschlagende Material bevorzugt
oder ausschließlich auf den so vorbehandelten Teilen der Unterlage abscheidet. Die selektive Vorbehandlung
der Unterlage kann dabei z. B. durch Einfetten der betreffenden Oberflächenbereiche erfolgen
oder auch dadurch, daß die isolierende Unterlage mit Hilfe eines Elektronenstrahls verschieden
aufgeladen wird. Die elektrische Aufladung kann dabei mit Hilfe eines entsprechend gesteuerten Elektronenstrahls
erfolgen. In beiden Fällen werden auf der Unterlage Bereiche bevorzugter Kondensation
für die aufzudampfenden Partikel geschaffen. Das selektive Einfetten bestimmter Öberflächenbereiche
hat jedoch den Nachteil, daß das Fett selbst dazu neigt, im Vakuum zu verdampfen, und daß ferner
die Einfettung kaum mit dem obenerwähnten gewünschten hohen Auflösungsvermögen durchführbar
ist. Ähnliches gilt für die selektive Aufladung bestimmter Oberflächenbereiche, da die selektiv verteilten
Ladungen das Bestreben haben, sich im Laufe der Zeit wieder auszugleichen, was durch die in Vakuumanlagen nicht immer vermeidbare Feuchtigkeit
noch gefördert werden dürfte. Auch auf diesem Wege ist daher das obenerwähnte gute Auflösungsvermögen kaum erreichbar.
Es ist bekannt (USA.-Patentschrift 2 883 257), in dünnen Schichten aus polymerem Material Aufzeichnungen
beliebiger Art dadurch vorzunehmen, daß die polymeren Schichten mittels eines durch die Aufzeichnungssignale
gesteuerten Elektronenstrahls selektiv vorbehandelt werden und die so vorbehandelten
polymeren Schichten einem Aufdampfvorgang unterworfen werden, wobei sich die aufgedampften
Metallpartikel in den bestrahlten und nicht bestrahlten Bereichen der polymeren Schicht unterschiedlich
ablagern, so daß ein sichtbares Bild der Aufzeichnung entsteht. Diese selektiv unterschiedliche Haft-.
fähigkeit der Metallpartikel an der polymeren Schicht kann statt durch die Elektronenstrahlbehandlung
auch durch selektive Belichtung mit ultraviolettem Licht erreicht werden.
Es ist grundsätzlich bekannt (Journal of Physical Chemistry, Band 67, Seite 1784; Journal of Applied
Physics, Band 31, Nr. 9, Sept. 1960; Römpp, Chemie-Lexikon, 1962, Seite 4002, rechte Spalte, Abs. 3,
Zeile 8 bis 12), einen polymerisierbaren Stoff dadurch zu polymerisieren, daß der Stoff einem Elektronenbeschuß
oder der Einstrahlung von Licht ausgesetzt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen,
mit dem ein verbessertes. Auflösungsvermögen erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Unterlage eine dünne Schicht aus einem
polymerisierbaren Werkstoff auf einem Werkstück gebildet und auf die mit dem Muster zu versehenden
Bereiche dieser Schicht derart eingewirkt wird, daß eine zur Erzielung einer erhöhten Haftfähigkeit ausreichende
Polymerisation nur in diesen Bereichen der Schicht erfolgt.
Das anmeldungsgemäße Verfahren ermöglicht auf Grund eines verbesserten Auflösungsvermögens eine
Erhöhung der Packungsdichte von Dünnfilmschaltungen. Die dem Abdeckmaskenverfahren anhaftenden
Nachteile wie Schatteneffekte, häufiges Auswechselnmüssen der Masken und die Schwierigkeit,
sehr feine Strukturen abzubilden, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überwunden. Die
dünne Schicht aus einem polymerisierbareh Werkstoff dient gleichzeitig dazu, das Dünnschichtmuster
elektrisch zu isolieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen
näher beschrieben. Es zeigt .
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schaltkreisteiles,
der aus zwei sich überkreuzenden Leitungen auf einer Trägerplatte besteht,
Fig. 2 A bis 2F einen Querschnitt durch die beschichtete
Trägerplatte von Fig. 1 entlang der Linie 2-2 in verschiedenen Herstellungsstadien,
T i g. 3 A ein idealisiertes Diagramm des Logarithmus
des Haftkoeffizienten für Blei, Zinn und Indium auf einem bestimmten organischen Werkstoff in Abhängigkeit
vom Polymerisationsgrad, F i g. 3 B ein idealisiertes Diagramm des Logarithmus des Haftkoeffizienten in Abhängigkeit von der
Struktur einer polymerisierten organischen dünnen Schicht und
Fi g. 4 eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete
Vakuumvorrichtung.
Der in Fig. 1 gezeigte Schaltkreisteil enthält die übereinander angeordneten dünnen metallischen
Schichten 1 und 3, die in einem gewünschten Muster ausgeführt und voneinander durch eine erste dünne
dielektrische Schicht S und gegenüber der ebenen Trägerplatte 9 durch eine zweite dünne dielektrische
Schicht 7 isoliert sind. Dabei handelt es sich um eine
Kreuzungsstelle zweier elektrischer Zuleitungen. Statt dessen können jedoch die metallischen Schichten 1
und 3 in jedem anderen gewünschten Muster zur Bildung an sich bekannter aktiver und passiver
Dünnschichtschaltkreiselemente, beispielsweise Cryotrons, Kondensatoren usw. aufgebracht werden.
Die metallischen Schichten 1 und 3 werden in dem gewünschten Muster in der folgenden Weise auf den
vorher aufgebrachten Schichten 5 und 7 gebildet. Entsprechend dem gewünschten Muster werden bestimmte Bereiche der Schichten 5 und 7 polymerisiert,
so daß die so behandelten Bereiche einen Haftkoeffizienten
0t aufweisen, der größer ist als der Haftkoeffizient 02 der nicht behandelten Bereiche
der Schichten S und 7. Ein auf die Schichten 5 und 7
abgelagerter metallischer Werkstoff hat deshalb das Bestreben,: bevorzugt auf den solchermaßen behandelten
Bereichen haftenzubleiben und dort relativ schnell zu agglomerieren, während in den unbehändelten
Zonen die Tendenz einer Wiederverdampfung besteht. Bei geeigneter Dosierung der Menge des aufgebrachten
metallischen Werkstoffs wird sich daher eine kontinuierliche, elektrisch leitende metallische
Schicht oberhalb der vorbehandelten Bereiche, welche den höheren Haftkoeffizienten 0 1 aufweisen,
ausbilden, und zwar entsprechend dem gewünschten Muster. Die polymerisierten Bereiche der Schichten
5 und 7 dienen gleichzeitig der elektrischen Isolierung des entstehenden metallischen Dünnschichtmusters.
'·'■·'■ Gemäß Fig. 4 ist das zylindrische Gehäuse 15
5 6
in in oberen und unteren Platten 17 bzw. 19 befind- sehen Systems 51, das der Durchführung einer auf
liehen ringförmigen Rillen 21 bzw. 23 vakuumdicht Photolyse beruhenden Polymerisation dient. Das
eingepaßt, so daß eine Vakuumkammer 13 gebildet optische System 51 enthält eine Quelle 53, die ultraist,
welche bis auf 1(H Torr evakuiert werden kann. violettes Licht bestimmter Frequenzen abstrahlt, eine
Die Vakuumkammer 13 ist über einen in der unteren 5 Kollimatorlinse 55 und eine optische Maske 57, so
Platte 19 angebrachten Absaugstutzen 27 mit einer daß die Trägerplatte 9 entsprechend einem geVakuumpumpe 25 verbunden. wünschten Muster belichtet werden kann. Das durch
Im oberen Teil der Vakuumkammer 13 ist ein die Maske 57 definierte Muster wird durch einen
Werkstückhalter 29 angebracht, an dem die Träger- Quarzkörper 59, welcher die obere Platte 17 durchplatte
9 (F i g. 1.) befestigt wird. Der Werkstückhalter ίο setzt, auf. die auf der Trägerplatte9 befindliche
29 ist um eine Achse 31 drehbar angebracht. Diese Schicht geworfen.
Achse erstreckt sich durch das zylindrische Gehäuse Die Bildung der polymerisierbaren Schicht erfolgt
15 nach außerhalb der Vakuumkammer 13 und ist vorzugsweise dadurch, daß ein auf Photolyse-Polydort
mit einem Drehknopf 33 verbunden. Wenn der merisation ansprechendes Monomeres durch den Ein-Werkstückhalter
29 die eingezeichnete Lage A ein- 15 gangskanal 59 α in die Vakuumkammer 13 eingelasnimmt,
so ruht.. er auf einem Haltestift 35 und be- sen wird. Dieses Monomere, beispielsweise Butylfindet
sich dann direkt oberhalb einer gebündelt methacrylat, Vinylazetat, Methylmethacrylat usw.,
angeordneten; Gruppe von Verdampfungsquellen 37, nimmt einen Gleichgewichtszustand ein zwischen gas-39
und 41. Diese Verdampfungsquellen enthalten förmiger Phase und adsorbierten Schichten auf den
die zur Auf dampf ung der Schichtstruktur von Fig. 1 20 Innenflächen der Vakuumkammer, also auch auf der
erforderlichen Werkstoffe. Wenn es sich bei der Oberfläche der Trägerplatte 9. Zur Beschleunigung
Schichtstruktur beispielsweise um ein Cryotron han- der Schichtbildung auf der Trägerplatte 9 kann man
de'lf mit einem Torleiter (Schicht 3) aus weichem diese auf einer herabgesetzten Temperatur halten,
supraleitenden Werkstoff, beispielsweise Zinn, und . etwa mit Hilfe einer Kühlspirale 61 a. Bei der däraufeinem
Steuerleiter (Schicht 1) aus hartem supra- 25 folgenden Bestrahlung entsprechend dem gewünschleitendem
Material, beispielsweise Blei, so können die ten Muster unter Einhaltung bestimmter Lichtfre-Verdampfungsquellen
37 und 39 Zinn bzw. Blei ent- quenzen werden die Moleküle des Monomeren auf halten. Wenn andererseits die Schichtstruktur eine einen angeregten Energiezustand angehoben und
Leitungskreuzung darstellen soll, wobei die Metall- reagieren darauf mit einem Polymerisationsprozeß
schichten 1 und 3 aus dem gleichen Material, bei- 30 nach Art der Vinylgruppenaddition, wodurch das
spielsweise Silber, bestehen, so benötigt man nur-eine kontinuierliche polymere 'Schichtmuster gebildet
Verdampfungsquelle. Die dritte Verdampfungsquelle wird.
41 enthält einen polymerisierbaren organischen Bei diesem Verfahren der Photolyse-Polymerisa-Werkstoff,
beispielsweise ein Silikonöl, Bisphenol tion kann im Prinzip an der Oberfläche der Träger-A-Epichlorhydrin,
Resorzindigyclidyläther, Methyl- "35 platte 9 adsorbiertes unpolymerisiertes Material
phenylsiloxan usw., die einen niedrigen Dampfdruck wieder abdampfen, wenn der Druck in der Vakuumhaben
und sich nach dem Verdampfen als eine dünne kammer 13 abnimmt und die Temperatur der Träger-Schicht
rauf der Trägerplatte 9 niederschlagen. Die platte 9 während des Aufdampfens des metallischen
Verdampfungsquellen 37, 39 und 41 sind mit Tempe- Werkstoffs ansteigt. Es wird daher vorzugsweise so
raturregeleinrichtungen 42 üblicher Art verbunden. 40 verfahren, daß an Stelle eines Musters aus polymeri-Wenn
die Trägerplatte 9 sich in der Lage A be- sierten und unpolymerisierten Schichtbereichen ein
findet, so ist ihre gesamte Oberfläche einem lenkbaren Muster unterschiedlichen Polymerisationsgrades ge-Elektronenstrahl
ausgesetzt, der in der Einrichtung 43 bildet wird. Dementsprechend wird zu Beginn die
erzeugt "wird. Diese Einrichtung 43 enthält ein Ab- optische Maske 57 entfernt und zunächst einmal die
lenksystem mit den Ablenkplatten 45 und 47. Zwecks 45 gesamte Schicht des Monomeren durch Belichtung
ungefährer Ausrichtung der Strahlrichtung ist die mit ultraviolettem Licht einer bestimmten Frequenz
Einrichtung auf einen geneigten Sockel 48 aufgesetzt. mittels des optischen Systems 51 polymerisiert. Das
Die Ablenkplatten 45 und 47 sind mit einer Ablenk- gewünschte Muster bevorzugter Kondensation wird
steuerung 49 verbunden, die in geeigneter Weise pro- dann so gebildet, daß die polymere Schicht einem
grammiert ist, beispielsweise mit Hilfe eines gespei- 5° durch die Maske 57 bestimmten Belichtungsmuster
cherten Programms, auf einem Magnetband befind- mit ultraviolettem Licht einer höheren Frequenz
liehen Steuersignalen usw., um geeignete Steuersignale ausgesetzt wird. Diese Belichtung bewirkt eine Strukzu
erzeugen, welche den Elektronenstrahl so lenken^ turveränderung der dem Muster entsprechenden
daß er auf ausgewählte Bereiche der Trägerplatte 9 Bereiche der polymeren Schicht mit der Folge, daß
- entsprechend dem jeweils gewünschten Muster auf- 55 die so behandelten Bereiche der polymeren Schicht
trifft. Nach Aufbringung der polymerisierbaren orga- einen höheren Haftkoeffizienten für den aufzubrinnischen
Schicht werden also bestimmte Bereiche genden metallischen Werkstoff aufweisen. Man nimmt
dieser Schicht entsprechend dem gewünschten Muster an, daß die Erhöhung des Haftkoeffizienten darauf
dem Elektronenbeschuß unterworfen. Die beschos- beruht, daß die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht
senen Moleküle des organischen Werkstoffs werden 60 einer höheren Frequenz den Grad der Vernetzung in
dabei auf einen angeregten Zustand angehoben und den bestrahlten Bereichen verändert. Als Lichtquelpolymerisiereh,
so daß in diesen Bereichen eine grö- len für die unterschiedlichen ultravioletten Frequenßere
Anzahl von Kondensationskeimen gebildet wird, zen sind beispielsweise eine Quecksilber-Argon-Hochin
denen sich später die aufzubringenden metallischen drucklampe bzw. eine Quecksilber-Mitteldrucklampe
Werkstoffe bevorzugt anlagern. 65 verwendet worden.
Wenn der Werkstückhalter 27 in die Lage 5 um- In Abänderung der vorstehend beschriebenen Vergeklappt
ist (in Fig. 4 gestrichelt gezeichnet), so fahrensweise kann man auch so vorgehen, daß man
befindet sich die Trägerplatte 9 unterhalb eines opti- die adsorbierte Schicht des Monomeren entsprechend
7 8
einem bestimmten Muster mittels des optischen Sy- Soll dagegen das Muster bevorzugter Konden-
stems 51 belichtet und dann die dabei unbelichteten sation durch das photolytische Verfahren erzeugt
Bereiche der Schicht wieder desorbiert durch Herab- werden, so bringt man die Trägerplatte 9 in die
setzen des Druckes in der Vakuumkammer 13, so Lage B und führt ein auf Photolyse-Polymerisation
daß die Oberfläche einer darunterliegenden vorher 5 ansprechendes gasförmiges Monomeres, beispielsaufgebrachten
polymeren Schicht, die einen höheren weise Vinylazetat, in die Vakuumkammer 13 ein. Zur
Haftkoeffizienten aufweist, exponiert wird. Es wird Herabsetzung der Temperatur des Substrats 9 und
sich dann der metallische Werkstoff vorzugsweise in zur Beschleunigung des Adsorptionsvorgangs wird
den den höheren Haftkoeffizienten aufweisenden Be- die Kühlspirale 61a eingeschaltet. Bei dem Photoreichen
abscheiden und dort eine durchgehende to lyse-Verfahren ist es erwürfscht, die gesamte Adsorp-Schicht
bilden, tionsschicht 61 des Monomeren bis zu einem gewissen
Die Menge des aufgedampften metallischen Werk- . Grad zu polymerisieren, um die Desorption von
Stoffs ist um so weniger kritisch, je größer der unbehandelten Bereichen zu verhindern. Wie in
Unterschied im Haftkoeffizienten des Musters bevor- F i g. 3 B in idealisierter Weise gezeigt ist, kann
zugter Kondensation und der übrigen Bereiche der 15 nämlich die Trägerplatte 9 oder eine vorher niederorganischen
Schicht ist. Die auf die organische geschlagene metallische oder dielektrische Schicht
Schicht gerichtete Menge des metallischen Werkstoffs einen Haftkoeffizienten φ 3 aufweisen, der im wesentsollte
zumindest jedoch zur Bildung einer kontinuier- liehen gleich ist demjenigen des endgültigen Musters
liehen Metallschicht in den-Bereichen bevorzugter bevorzugter Kondensation, so daß dieses Muster
Kondensation ausreichen. In den übrigen Bereichen ao nicht genügend ausgeprägt ist. Um ein ausgeprägtes
der Schicht können sich zwar ebenfalls metallische Muster bevorzugter Kondensation zu bilden, wird
Partikel anlagern; jedoch soll die Menge des metal- daher die optische Maske 57 zunächst entfernt und
lischen Werkstoffs hier zur Bildung einer kontinuier- die gesamte Oberfläche der Schicht 61 des Monolichen
metallischen Schicht nicht ausreichen. meres durch das optische System 51 mit ulträviolet-
Der Verfahrensablauf bei der Aufbringung der 25 tem Licht bestimmter Frequenzen belichtet. Für die
Schichten der in F i g. 1 gezeigten Struktur wird in gesamte Schicht 61 ergibt sich dadurch eine Oberden
F i g. 2 A bis 2 F dargestellt. Zu Beginn wird die flächenstruktur gemäß Punkt α von Fig. 3 B, dem
Vakuumkammer 13 mit Hilfe der Vakuumpumpe 25 ein Haftkoeffizient φ t zugeordnet ist. Zur Bildung
auf einen Druck von beispielsweise 10-* Torr eva- eines Musters bevorzugter Kondensation wird dann
kuiert, der zur Durchführung der Auf dampf prozesse 30 im optischen System 51 die Maske 57 eingeschaltet
ausreichend erscheint. Unter der Annahme, daß das und die Frequenz der Lichtquelle 53 erhöht, wodurch
mit Elektronenbeschuß arbeitende Polymerisations- ein Belichtungsmuster höherer Energie auf die
verfahren angewendet wird, bringt man den Werk- Schicht 61 geworfen wird. Dadurch werden die
stückhalter 29 in die Lage A. Daraufhin wird der der entsprechenden Bereiche der Schicht 61 hinsichtlich
Quelle 41 zugeordnete Temperaturregler 42 in Be- 35 ihrer polymeren Struktur so verändert, daß sich
trieb gesetzt, und die Auf dampf quelle 41 wird bis zu gemäß dem Punkt b von F i g. 3 B ein größerer Hafteiner
Temperatur aufgeheizt, die oberhalb der Ver- koeffizient φ 2 einstellt.
dampfungstemperatur des in dem Tiegel 41 befind- Es wird dann die leitende Schicht 3 von F i g. 2 B
liehen organischen Stoffs, beispielsweise Bisphenol in der Weise erzeugt, daß zunächst der Werkstück-A-Epichlorhydrin,
liegt. Die verdampfte organische 40 halter 29 in die Lage A zurückgeschwenkt wird und
Substanz schlägt sich als eine dünne Schicht 61 auf dann unter Zuhilfenahme des Temperaturreglers 42
die ganze Oberfläche der Trägerplatte 9 nieder, wie die Verdampfungsquelle 37 eingeschaltet wird. Die
in F i g. 2 A gezeigt wird. Diese Schicht 61 ist ge- Metallpartikel des verdampften Metalls sind zwar
nügend dünn, beispielsweise 500A, so daß sicher- auf die gesamte Oberfläche der Schicht 61 gerichtet.
gestellt ist, daß die gesamte Dicke durch Elektronen- 45 lagern sich jedoch bevorzugt in den vorbehandelten
beschuß polymerisiert wird. Der Elektronenstrahl der Bereichen ab und haben das Bestreben, von den unEinrichtung
43 wird mit Hilfe der Ablenksteuerung behandelten Bereichen der Schicht 61 wieder wegzu-49
so gelenkt, daß entsprechend dem gewünschten dampfen. Sobald sich die leitende.Schicht 3 ausgebil-Muster
genau vorbestimmte Bereiche der Schichtet det hat, wird die gesamte Oberfläche der Schicht61
einer Polymerisation unterworfen werden, wie es in 50 einer erneuten Behandlung unterworfen, um die nocl
Fig. 2A durch getüpfelte Schattierung darge- nicht oder noch nicht vollständig polymerisierter
stellt ist. Bereiche der Schicht 61 gemäß F i g. 2 C vollständig
In Fig. 3 A sind die Haftkoeffizienten des poly- zu polymerisieren. Falls erwünscht, kann noch eint
merisierten Bisphenol A-Epichlorhydrin in bezug auf weitere polymere Schicht 61' (gestrichelt gezeichnet"
die Anlagerung von Blei, Zinn und Indium in Ab- 55 nach dem beschriebenen Verfahren aufgebracht wer
hängigkeit vom Polymerisationsgrad logarithmisch den, um eine elektrische Isolierung zwischen den ir
dargestellt. Der Polymerisationsgrad hängt sowohl der schichtförmigen Struktur untergebrachten metal von
der Intensität als auch von der Dauer der Elek- lischen Lagen herbeizuführen,
tronenbeschießung ab. Ähnliche Kurven existieren Zur Bildung der leitenden Schicht 5 von Fig. i
für jeden polymeren Stoff. Wie aus dem Diagramm 60 werden die Verfahrensschritte der F i g. 2 A, 2 B unc
von F i g. 3 A hervorgeht, nimmt der Haftkoeffi- 2 C praktisch noch einmal wiederholt. So zeig
zient φ am Anfang mit zunehmender Polymerisation Fig. 2D die Bildung einer zweiten Schicht 63 eine:
der Schicht 61 sehr stark zu, verflacht dann und polymerisierbaren Stoffs nach dem bereits beschrie
nimmt schließlich einen praktisch konstanten Wert benen Verfahren. Zur Ausbildung der Bereiche be
an. Vorzugsweise wählt man den Polymerisationsgrad 65 vorzugter Kondensation kann dabei wieder entwedt
so, daß sich ein maximaler Unterschied in den Haft- die Einrichtung 43 zur Erzeugung eines Elektroner.
. koeffizienten der vorbestimmten Bereiche und der Strahls oder das optische System 51 verwendet we
übrigen Bereiche der Schicht 61 ergibt. den. Nach der Schaffung des Musters bevorzugt!.
9 10
Kondensation in der Schicht 63 wird der Werkstück- Bereiche der Schicht. Die Kadmiumatome Cd rehalter
29 wieder in seine Lage A zurückgeschwenkt, kombinieren beim Niederschlagen auf der polymeren
und eine bestimmte Verdampfungsquelle, entweder Schicht 61 mit dem freien Schwefel in der Vakuum-37
oder 39, wird eingeschaltet, um einen metallischen kammer und bilden wieder die Verbindung CdS
Stoff, beispielsweise Zinn oder Blei, zum Verdampfen 5 entsprechend der chemischen Reaktion 2Cd + S2
zu bringen. Die verdampften Partikel bilden nur in ->- 2CdS. . . .
den entsprechend behandelten Bereichen der Schicht Es ist auch möglich, in der polymerisierbaren
63 eine zusammenhängende Schicht 1 (Fi g. 2 E). Schicht ein negatives Abbild des von der optischen
Anschließend werden gemäß F i g. 2 F die noch nicht Maske 57 gebildeten Musters zu erzeugen. Hierzu
oder noch nicht vollständig polymerisierten Bereiche io sei unter Bezugnahme auf Fig. 3B angenommen,
der Schicht 63 vollständig polymerisiert und damit daß eine vorher niedergeschlagene polymere Schicht
der Herstellungsprozeß beendet. einen mit b charakterisierten Polymerisationsgrad
Das oben beschriebene Verfahren kann in gleicher aufweist, dem ein hoher Haftkoeffizient 02 ent-Weise
zur Bildung von Dünnschichtmustern chemi- ' spricht, und daß nur die durch die Maske 57 bescher
Verbindungen wie Bleisulfid oder Kadmium- 15 stimmten Bereiche der monomeren Adsorptionssulfid angewendet werden. Dabei kann die betreffende schicht 61 durch das optische System 51 belichtet
Verbindung dissoziieren, um in Form bestimmter werden, so daß in diesen Bereichen ein Polymerisa-Atome
zu verdampfen, oder das Verdampfen kann tionsgrada entsteht, dem ein Haftkoeffizient 0t zuauch
in Form von Molekülen stattfinden. So dis- geordnet ist, wobei 0X kleiner als 0, ist. Durch
soziiert Kadmiumsulfid beim Verdampfen aus einer ao Verminderung des Druckes innerhalb der Kammer
Verdampfungsquelle gemäß der chemischen Reaktion 13 mit Hilfe der Vakuumpumpe 25 werden die vor-2CdS-*-2Cd
+ S2. Die nach oben gerichteten Kad- her nicht behandelten Bereiche der Schicht 61 demiumatome
Cd schlagen sich vorzugsweise in den sorbiert, so daß ein Muster bevorzugter Kondensation
Bereichen bevorzugter Kondensation nieder. Diese entsteht, welches durch die freigelegte Oberfläche der
Bereiche weisen bezüglich der Kadmiumatome einen 35 vorher niedergeschlagenen polymeren Schicht behöheren
Haftkoeffizienten 02 auf als die übrigen stimmt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtmusters
auf einer isolierenden Unterlage, wobei nach Maßgabe des gewünschten Musters bestimmte Oberflächenbereiche der Unterlage so
behandelt werden, daß sie gegenüber den übrigen Oberflächenbereichen eine erhöhte Haftfähigkeit
für den aufzubringenden Werkstoff aufweisen, so daß bei dem anschließenden im Vakuum erfolgenden
Aufbringen des Werkstoffs dieser sich bevorzugt auf den derart behandelten Oberflächenbereichen
abscheidet und nur dort eine zusammenhängende dünne Schicht bildet, dadurch
gekennzeichnet, daß als Unterlage eine dünne Schicht aus einem polymerisierbaren
Werkstoff auf einem Werkstück gebildet und auf die mit dem Muster zu versehenden
Bereiche dieser Schicht derart eingewirkt wird, daß eine zur Erzielung einer erhöhten Haftfähigkeit
ausreichende Polymerisation nur in diesen Bereichen der Schicht erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Werkstoff
durch Vakuumaufdampfen aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein halbleitender Werkstoff
durch Vakuumaufdampfen aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als polymerisiejbarer
Werkstoff Silikonöl, Bisphenol A-Epichlorhydrin, Resorzindigyclidyläther, Methylphenylsiloxan,
Butylmethacrylat, Vinylazetat oder Methylmethacrylat gewählt wird. -
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Durchführung
der eine erhöhte Haftfähigkeit herbeiführenden selektiven Polymerisation die gesamte Schicht aus
polymerisierbarem Werkstoff bis zu einem eine nur relativ geringe Haftfähigkeit herbeiführenden
Grad polymerisiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ~ dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine erste
polymerisierbare dünne Schicht gebildet und diese gesamte Schicht bis zu einem eine hohe Haftfähigkeit
herbeiführenden Grad polymerisiert, dann auf dieser ersten Schicht eine zweite Schicht
aus polymerisierbarem Werkstoff gebildet wird und die außerhalb des gewünschten Musters be-'findlichen
Oberflächenbereiche der zweiten . Schicht bis zu einem eine relativ geringe Haftfähigkeit
herbeiführenden Grad polymerisiert und dann die nicht polymerisierten Bereiche der zweiten
Schicht entfernt und so die dem gewünschten Muster entsprechenden Bereiche der ersten
Schicht freigelegt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der polymerisierbare
Werkstoff durch Vakuumaufdampfen aufgebracht wird,
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der polymerisierbare
Werkstoff als Monomeres unter einem bestimmten Partialdruck in die Vakuumkammer eingebracht 6S
wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation
in an sich bekannter Weise durch Bestrahlung mit Licht durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation
in an sich bekannter Weise durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl durchgeführt
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polymerisation bis zu einem eine relativ geringe.Haftfähigkeit herbeiführenden
Polymerisationsgrad durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einer ersten Frequenz
durchgeführt und die Polymerisation bis zu einem eine hohe Haftfähigkeit herbeiführenden
Polymerisationsgrad durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einer zweiten Frequenz durchgeführt
wird, die höher ist als die erste Frequenz.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem
Abscheiden des Dünnschichtwerkstoffs die nicht von dem Muster bedeckten Oberflächenbereiche
in starkem Maße polymerisiert werden.
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