DE2436274C2

DE2436274C2 - Verfahren zur Herstellung einer elektronenoptisch durchstrahlbaren freitragenden dünnen Struktur mit genau definierten Rändern

Info

Publication number: DE2436274C2
Application number: DE19742436274
Authority: DE
Inventors: Heinz 8225 Traunreut Kraus
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1974-07-27
Filing date: 1974-07-27
Publication date: 1983-12-22
Also published as: DE2436274A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektronenoptisch durchstrahlbaren freitragenden dünnen Struktur mit genau definierten Rändern, vorzugsweise einer Aperturblende für Elektronenmikroskopie, mit den im Oberbegriff des Anspruchs genannten Merkmalen.

Solche Strukturen sind in Elektronenmikroskopen z. B. in Form von Objektiv-Aperturblenden, Kondensor-Aperturblenden, aber auch als Objektstrukturen bekannt. Sowohl Objektiv-(Beobachiungs-)Aperturen als auch Kondensor-(Bestrahlungs-)Aperturen spielen für den Kontrast im Endbild eines Elektronenmikroskopes eine wesentliche Rolle. Insbesondere die Objektiv-Aperturblende, deren Durchmesser ΙΟμίτι bis 100 μπι beträgt, stellt ein kritisches Bauteil dar, weil diese geringe öffnung zu Verschmutzungen neigt, wenn die Länge der Blendenbohrung relativ groß, z. B. 30 μπι lang ist. Durch die Verschmutzung wird ein zusätzlicher axialer Astigmatismus verursacht und die Bildqualität vermindert.

Zur Vermeidung dieser Nachteile dicker Blenden, ist es aus der DE-AS 15 21476 bekannt, sogenannte Dünnschichtblenden herzustellen, die als 1 bis 2 μπι starke Schicht auf einem Träger niedergeschlagen, von diesem Träger gelöst und auf einem Haltering aufgefangen werden.

Gemäß dieser DE-AS werden solche metallische Dünnschidit-Aperturblenden für Elektronenmikroskope durch Aufdampfen auf eine profilierte Fläche einer Matrize hergestellt Diese Blende ist mechanisch nicht freitragend, sondern muß in einem gesonderten Blendenträger gehaltert werden, wobei die Profilierung der Blende zu deren Zentrierung in dem Blendenträger . dient Die Struktur der Blende ist durch die Matrize

ίο vorgegeben, so daß beliebige Feinstrukturen nicht möglich sind.

Aus der »Zeitschrift für wissenschaftliche Mikroskopie«, Band 64, 1960, Heft 7, Seite 425 ist eine Objektträgerblende bekannt die aus einem in sich einheitlichen

t> zusammenhängenden Stoff in zwei Flächenbereichen unterschiedlicher Dicke besteht von denen der weniger dicke Flächenbereich mit seinen Rändern die Blendenöffnung begrenzt Maßnahmen zur Erzielung genau definierter Ränder sind dabei nicht angegeben.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in dem älteren Patent DE-PS 24 25 464 vorgeschlagen worden. Dabei wird auf der mit einer metallischen Grundschicht aus einem anderen Material als dem der ersten Metallschicht versehenen Trägerunterlage, die erste Metallschicht galvanisch abgeschieden. Durch galvanisches Abscheiden lassen sich jedoch nicht beliebig dünne Metallscfekhten definiert herstellen, wodurch sowohl die Feinheit als auch die Kantenschärfe der Struktur betroffen sind; dadurch kann der Korpuskular-

jo strahl unerwünschte Reflexionen erfahren.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die hiernach hergestellte Struktur genau definierte Ränder zur Begrenzung der Elektronenstrahlen aufweist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebene Merkmal.
Die mit der Erfindung erzie^sn Vorteile bestehen

■to insbesondere darin, daß die vorgeschlagene Maßnahme die Herstellung extrem dünner Strukturen mit genau definierten Rändern hoher Kantenschärfe zur störungsfreien Begrenzung von Elektronenstrahlen erlaubt, deren Verschmutzungsempfindlichkeit weiter herabge-

•»5 setzt ist. Diese Vorteile ergeben sich nicht nur bei der Ausbildung dieser Struktur als Objektiv- oder Kondensor-Aperturblende, sondern auch dann, wenn die Struktur eine Objektstruktur mit Haitenetz ist. I·ι diesem Fall bildet der weniger dicke Bereich sowohl die Ränder der Objektstruktur als auch das Haltenetz von so geringer Stegbreite, daß dieses vom Elektronenmikroskop bei weiterer Verkleinerung nicht mehr auflösbar ist.

In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und danach hergestellte Strukturen schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 bis 5 die Verfahrensschritte zur Herstellung einer Blendenöffnung,
Fig.6 eine Draufsicht auf eine Objektstruktur mit Haltenetz.

Auf einem Träger 1 wird zunächst eine Abdeckschicht 2 aufgebracht. Die Abdeckschicht bedeckt den Träger 1 soweit wie in der entgültigen Struktur der materiefreie Bereich 6, in diesem Fall also die freie Blendenöffnung,

·" reichen soll. Wie schon oben erwähnt beträgt der Durchmesser im Falle einer Objektiv-Apertur einige μπι bis 100 um. Wegen des Erfordernisses der völlig kreisrunden Ausbildung für eine Objektiv-Aperturblen-

de, empfiehlt es sich, die Abdeckschicht 2 mittels der Fotolacktechnik aufzubringen. Gemäß F i g. 2 wird auf den Träger 1 nunmehr eine Schwermetallschicht z. B. eine Goldschicht 3 in der Weise durch Aufdampfen oder Aufsputtern aufgebracht, daß sie sich später von der Unterlage lösen läßt. Hierzu empfiehlt sich eine Zwischenschicht zwischen Träger 1 und Schicht 3, die das spätere Ablösen erleichtert. Die Schichtdicken im Dünnschichtbereich betragen beispielsweise 0,5 bis I μπτ, im Dickschichtbereich ca. 30 u.m. Die Ablösung vom Träger ist auch mittels eines nur den Träger auflösenden Lösungsmittels möglich.

Hierauf wird gemäß Fig.3 eine weitere Abdeckschicht 4 in einem Flächenbereich zusätzlich aufgebracht, der in der fertigen Struktur den weniger dicken Schichtbereich einnehmen soIL Die Abdeckschicht 4 liegt also in einer schmalen Zone entlang den Rändern der Abdeckung 2 auf der Schicht 3 und bedeckt diese. Wenn deshalb gemäß F i g. 4 eine weitere Abscheidung des gleichen Stoffes, der bereits die Schicht 3 bildet, erfolgt, so wird eine Verstärkung 5 der Schicht 3 eintreten, mit Ausnahme der von der Abdeckung 4 bedeckten Stellen. Die Abdeckschichten 2 und 4 werden hierauf entfernt und die Struktur vom Träger 1 in bekannter Weise gelöst Deren weniger dicke Flächen- 2S bereiche 3 und dickere Flächenbereiche 5 bilden eine aus einem in sich einheitlichen zusammenhängenden Stoff bestehenden Körper, der an seinen Rändern die gewünschte geringe Dicke hat, im übrigen jedoch durch die von den Rändern abgesetzte Verstärkung äußerst ^o robust im Gebrauch ist.

Das geschilderte Verfahren läßt sich mit Vorteil auch bei der Ausführung von Objektstrukturen verwenden, die in einem Elektronenmikroskop als Vorlage für die elektrohenmikroskopische Verkleinerung von Mustern dienen, wie sie für die Herstellung extrem kleiner elektronischer Bauelemente heute bereits bekannt ist. Diese Objekte sollen die zu reproduzierenden Muster in Form von für Elektronen abw'echselnd durchlässigen und absorbierenden Bereichen enthalten. Für den beispielsgemäßen Zweck ist es nicht immer möglich, die absorbierenden Bereiche in sich zusammenhängend vorzusehen. Wie in Fig.6 zu sehen, sorgt ein verbindendes Haltenetz 7 für die Einhaltung der gegenseitigen Abstände der einzelnen absorbierenden Flächenbereiche. Die Stege 7 werden so schmal ausgebildet, daß sie bei der elektronenmikroskopischen Verkleinerung nicht mehr wiedergegeben werden. Dabei kann auflösungsbegrenzend in der Hauptsache der bei der Verkleinerung verwendete strahlungsempfindliche Kopierlack sein. Die eigentlichen Objektstrukturen überlagern dieses Trägernetz. In ihren Randbereichen 8 weisen sie eine Dicke auf, die ausreichend absorbiert, um die Objektstruktur gen-Mgend kontrastreich abbilden zu können. In den vom Rand zurückgesetzten übrigen Flächenbereichen 9 wersen sie eine wesentlich größere Dicke auf, die ihnen eine größere innere Festigkeit gibt. Die Herstellung erfolgt an?Iog dem obenbeschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Apcrturblende. Dabei kann zur Herstellung des Haltenetzes 7 der gleiche Arbeitsgang wie für die Herstellung der weniger dicken Bereiche 8 Verwendung finden und zwar entweder gleichzeitig oder nacheinander. Obwohl die Schichtdicke der Stege 7 demgemäß etwa der den weniger dicken Bereichen 8 entspricht (die ausreichend für eine kontrastreiche Abbildung im Elektronenmikroskop ist), wird das Haltenetz 7 wegen seiner geringen Stegbreite nicht mit abgebildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung einer elektronenoptisch durchstrahlbaren, freitragenden dünnen Struktur mit genau definierten Rändern, vorzugsweise einer Aperturblende für Elektronenmikroskope, die neben materiefreien Bereichen (6) aus einem in sich einheitlichen zusammenhängenden Stoff in wenigstens zwei Flächenbereichen (3, 5 bzw. 8, 9) unterschiedlicher Dicke besteht, von denen der weniger dicke Flächenbereich (3 bzw. 8) mit seinen Rändern begrenzend auf die die materiefreien Bereiche (6) durchsetzenden Elektronenstrahlen wirkt und der dickere Flächenbereich (5 bzw. 9) eine mechanische Verstärkung für die weniger dicken Flächenbereiche (3 bzw. 8) bildet, bei dem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: Auf einer Trägerunterlage (1) wird im später materiefreien Bereich (6) eine erste Abdeckschicht (2) aufgebracht, anschließend wird eine erste Metallschicht von der Dicke ' aufgebracht wie sie der weniger dicke Flächenbereich (3 bzw. 8) aufweisen soll, auf den Bereich der ersten Metallschicht, die den weniger dicken Flächenbereich (3 bzw. 8) bilden soll, wird eine zweite Abdeckschicht (4) aufgebracht, durch galvanisches Abscheiden einer zweiten Metallschicht aus dem gleichen- Metall wie die erste Metallschicht werden die nicht durch die zweite Abdeckschicht bedeckten Teile der ersten Metallschicht auf die Dicke des dickeren Flächenbereichs (5 bzw. 9) verstärkt, die erste und die zweite Abdeckschicht (2 bzw. 4) werden entfernt und schließlich wird die auL dem weniger dicken Flächenbereich (3 "üzw. 8) und dem dickeren Flächenbereich (5 bzw. 9) gt bildete Struktur vom Träger (1) gelöst, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallschicht durch Aufdampfen oder Aufsputtern auf die Trägerunterlage (1) aufgebracht wird.