DE2425464A1

DE2425464A1 - Verfahren zur herstellung von duennschicht-aperturblenden fuer korpuskularstrahlgeraete

Info

Publication number: DE2425464A1
Application number: DE19742425464
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Ing Politycki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-05-27
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1975-12-11
Also published as: DE2425464B2; NL7505676A; GB1509077A; CH588768A5; JPS5110759A; US3988153A; DE2425464C3

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den '···'"·' Berlin und München Wittelsbacherplats 2

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Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Aperturblenden für Korpuskularstrahlgeräte

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Aperturblenden für Korpuskularstrahlgeräte, insbesondere Elektronenmikroskope und Vidikone, die aus einer Metallschicht mit mindestens einer Öffnung zum Durchtritt des Korpuskularstrahls bestehen.

Es ist bekannt, derartige Aperturblenden aus zwei getrennt voneinander hergestellten Teilen, der Metallschicht und einem Träger, zusammenzusetzen (DT-PS 1 521 476). Die Metallschicht wird durch Vakuumbedampfung der profilierten Fläche einer Matrize hergestellt, anschließend von der Matrize abgenommen und beispielsweise mittels Hartlötung auf dem Träger befestigt. Da die Verschmutzungsgeschwindigkeit von Aperturblenden mit ihrer Dicke zunimmt, sollte die Metallschicht mit möglichst geringer Dicke hergestellt werden. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß die Metallschicht beim Abziehen von der Matrize oder beim Aufbringen auf den Träger zerstört wird. Außerdem ist die Herstellung der Matrizen, die nur wenige Male benutzt werden können, äußerst kostspielig und aufwendig.

In der älteren deutschen Patentanmeldung P 23 44 111.4 (VPA 73/3791) ist ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Aperturblenden beschrieben, bei welchem die vorstehend aufgeführten Nachteile vermieden werden. Die Metallschicht wird hierbei, unter Verwendung einer Galvanikabdsckung, unmittelbar auf dem Träger galvanisch aufgebaut. Die erforderlichen Öffnungen im Träger werden dann mittels Positivätztechnik hergestellt. Da das Ätzmittel nur die ungeschützten Bereiche des Trägers,

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nieht aber die Metallschicht angreifen darf, müssen für den
Träger und die Metallschicht verschiedene Metalle verwendet
werden. !Durch die verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten und das unterschiedliche Wärmeleitvermögen beider Metalle,
kann sich die Dünnschicht-Aperturblende bei Temperaturschwankungen verziehen. Die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Dünnschicht-Aperturblenden sind somit nicht für Korpuskularstrahlgeräte geeignet, bei denen größere Temperaturschwankungen auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Aperturblenden zu schaffen,
das es gestattet, die Metallschicht einerseits möglichst dünn auszuführen und andererseits zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit derart zu verstärken, daß sich ihre Form auch bei größeren Temperaturschwankungen nicht ändert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei
einem Verfahren der eingangs genannten Art auf eine Unterlage zumindest eine metallische Grundschicht und" darauf in einem
ersten Photodruck eine erste galvanikfeste Abdeckung mit dem
Negativ des Musters der Metallschicht aufgebracht wird, daß anschließend die Metallschicht galvanisch auf der Grundschicht abgeschieden, im Bereich der Öffnung und der Randzone der Öffnung in einem zweiten Photodruck mit einer zweiten galvanikfesten
Abdeckung bedeckt und durch weitere galvanische Abscheidung
des gleichen Metalles mit einer Verstärkungsschicht versehen
wird, und daß dann"die metallische Grundschicht durch selektives Ätzen entfernt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, für die Metallschicht und die Verstärkungsschicht das gleiche Metall zu verwenden, so daß sich Temperaturschwankungen nicht auf die Form der Dünnschicht-Aperturblenden auswirken. Durch das hohe Auf-

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lösungsvermögen des Photodruckes erhalten die öffnungen zum Durchtritt des Korpuskularstrahles äußerst glatte Ränder, die keinerlei Ausfransungen aufweisen. Außerdem lassen sich auch kompliziert geformte Dünnschicht-Aperturblenden herstellen, beispielsweise solche mit extrem kleinen Öffnungen oder mit zentralem Auffänger.

Vorteilhaft wird vor dem Aufbringen der metallischen Grundschicht eine Haftschicht auf die Unterlage aufgebracht. Für die Haftschicht werden Metalle oder Metallegierungen ausgewählt, die die Haftfestigkeit zwischen der Unterlage und der metallischen Grundschicht erheblich verbessern. Damit ist es möglich, für die Grundschicht auch solche Metalle zu verwenden, die sich von der Unterlage leicht ablösen würden.

Vorzugsweise werden auf der Unterlage eine Vielzahl von Dünnschicht-Aperturblenden gleichzeitig hergestellt. Der Arbeitsaufwand· und die Kosten für eine Dünnschicht-Aperturblende können hierdurch erheblich verringert werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Dünnschicht-Agerturblenden zeichnen sich dadurch aus, daß die Metallschicht mit einer Verstärkungsschicht des gleichen Metalles einstückig verbunden ist, wobei der Rand der Verstärkungsschicht gegenüber dem Rand der Öffnung der Metallschicht zurücktritt. Damit kann die Metallschicht im Bereich der Öffnungen extrem dünn ausgeführt werden, so daß die Dünnschicht-Aperturblenden im Betrieb in geringerem Maße zur Verschmutzung neigen. Andererseits wird die mechanische Empfindlichkeit der Metallschicht durch die Verstärkungsschicht so weit herabgesetzt, daß die Handhabung der Dünnschicht-Aperturblenden keine Schwierigkeiten bereitet. Da sowohl die Metallschicht als auch die Verstärkungsschicht galvanisch aufgebaut werden, wobei der galvanische Aufbau lediglich zur Anbringung der zweiten Galvanikabdeckung unterbrochen wird, besteht die Dünnschicht-Aperturblende aus einem Stück.

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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 und Figur 2 eine erfindungsgemäß hergestellte Lochblende in der Draufsicht bzw. im Schnitt und die

Figurenr.3 bis 6 ebenfalls im Schnitt die einzelnen Verfahrensschritte bei der Herstellung der Lochblende.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Lochblende 1 in der Draufsicht und im Schnitt dargestellt. Die Lochblende 1 besteht aus einer Metallschicht 2 und einer Verstärkungsschicht 3, die aus dem gleichen Material bestehen und an der strichpunktierten Schichtgrenze 4 derart zusammengefügt sind, daß sie ein Teil bilden. In der Mitte der Metallschicht 2 befindet sich eine^kreisrunde Blendenöffnung 5, welche im Bereich der Verstärkungsschicht 3 zu einer konzentrischen Ausnehmung 6 erweitert ist.

An Hand der Figuren 3 bis 6-wird die Herstellung der Lochblende erläutert. Gemäß Figur 3 werden auf eine Glasunterlage 7, eine Haftschicht 8 aus Chromnickel (CrM) mit einer Dicke von ca. 0,01/um und darauf eine Grundschicht 9 aus Kupfer mit einer Dicke von ca. 0,1/um aufgedampft oder aufgestäubt. Auf der Grundschicht 9 wird dann als galvanikfeste Abdeckung eine Photolackstruktur erzeugt. Diese Photolackstruktur 10 ist ca. 2/um dick und stellt ein genaues Negativbild der Metallschicht 2 (Figur 2) dar. Die Strukturierung des Photolackes erfolgt in bekannter Weise durch partielles Belichten mittels einer Photomaske.

Wie es in Figur 4 dargestellt ist, wird dann auf die von der Photolackstruktur 10 nichtbedeckten Bereiche der Grundschicht die Metallschicht 2 (Figur 2) durch galvanische Goldabscheidung in einer Dicke von ca. 1,5/um aufgebaut.

Anschließend wird gemäß Figur 5 eine Photolackstruktur 11 als weitere galvanikfeste Abdeckung auf die Metallschicht 2 im Be-

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reich der Ausnehmung 6 (Figur 2) aufgebracht. Die Photolackstmiktur 11 kann auch, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, den äußeren Ringbereich der Photolackstruktur 10 überdecken. Die Dicke der Photolackstruktur 11 beträgt ca. 5 - 10/um.

Figur 6 zeigt die auf der Metallschicht 2 durch weitere galvanische Goldabscheidung aufgebaute Verstärkungsschicht 3 nach Entfernung der Photolackstrukturen 10 und 11. Die Dicke der Verstärkungsschicht 3 beträgt ca. 3 - 10/um. Ihr äußerer Rand ist scharf abgegrenzt, da er durch den äußeren Ringbereich der Photolackstruktur 11 definiert wurde. Entfällt dieser äußere Ringbereich (Figur 5), dann überragt die Verstärkungsschicht 3 die Metallschicht 2, was jedoch den Einbau in ein Korpuskularetrahlengerät nicht störti Zur Trennung der Lochblende von der Glasunterlage 7 wird die Grundschicht 6 durch selektives Ätzen entfernt .

Die vorstehend angegebenen Materialien für die Lochblende, die Haftschicht und die Grundschicht haben sich als vorteilhaft herausgestellt. Es sind jedoch auch andere Materialien verwendbar, beispielsweise Nickel für die Lochblende und Silber für die Grundschicht. Wird für die Lochblende Kupfer verwendet, so wird die Grundschicht weggelassen.

Die Figuren 3 bis 6 zeigen die Verfahrensschritte bei der Herstellung einer Lochblende als Ausschnitt. Auf der Glasunterlage 7 können jedoch gleichzeitig sehr viele Ringblenden, beispielsweise 500 bis 2000 gleichzeitig hergestellt werden. Da die. verwendeten Photomasken immer wieder eingesetzt werden können, wird hierdurch die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens erheblich verbessert.

4 Patentansprüche
6 Figuren

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Claims

-6-Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Aperturblenden für Korpuskularstrahlgeräte, insbesondere Elektronenmikroskope und Vidikone, die aus einer Metallschicht mit mindestens einer öffnung zum Durchtritt des Korpuskularstrahls bestehen, dadurch gekennzeichnet , daß auf eine Unterlage (7) zumindest eine metallische Grundschicht (9) und darauf in einem ersten Photodruck eine erste galvanikfeste Abdeckung (10) mit dem Negativ des Musters der Metallschicht (2) aufgebracht wird» daß anschließend die Metallschicht (2) galvanisch auf der Grundschicht (9) abgeschieden, im Bereich der Öffnung (5) und der Randzone der öffnung (5) in einem zweiten Photodruck mit einer zweiten galvanikfesten Abdeckung (11) bedeckt und durch weitere galvanische Abscheidung des gleichen Metalles mit einer Verstärkungsschicht (3) versehen wird, und daß dann die metallische Grundschicht (9) durch selektives Ätzen entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß vor dem Aufbringen der metallischen Grundschicht (9) eine Haftschicht (8) auf die Unterlage (7) aufgebracht wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet ·, daß auf der Unterlage (7) eine Vielzahl von Dünnschicht-Aperturblenden (1) gleichzeitig hergestellt wird.

4. Nach dem Verfahren von Anspruch 1, 2 oder 3 hergestellte Dünnschicht-Aperturblende, dadurch gekennzeich - net , daß die Metallschicht (2) mit einer Verstärkungsschicht (3) des gleichen Metalles einstückig verbunden ist, wobei der Rand der Verstärkungsschicht (3) gegenüber dem Rand der Öffnung (5) der Metallschicht (2) zurücktritt.

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