DE2727646C2

DE2727646C2 - Verfahren zur Herstellung feiner Gitterstrukturen mit zwei sich kreuzenden Stegscharen und Verwendung

Info

Publication number: DE2727646C2
Application number: DE19772727646
Authority: DE
Inventors: Dirk Ing.(grad.) 8000 München Koch; Hans Dr. 8031 Wörthsee Schuster-Woldan; Günther Dipl.-Ing. Trausch; Kaspar Dr. 8150 Lochham Weingand
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1977-06-20
Publication date: 1983-09-01
Also published as: DE2727646A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feiner Gitterstrukturen mit zwei sich kreuzenden Stegscharen, bei welchem auf einem mit einer -»o photoempfindlichen Schicht versehenen Träger auf photolithographischeni Wege ein Negativbild der Gitterstruktur erzeugt und anschließend die Gitterstruktur durch das Aufbringen von Metall hergestellt wird.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-OS 25 12 086 bekannt. Zur Erzeugung des Negativbildes wird hierbei eine Belichtungsmaske verwendet, welche in Form von lichtdurchlässigen Bereichen das Muster der gewünschten Gitterstruktur trägt. Nach dem ^w Belichten und Entwickeln der photoempfindlichen Schicht verbleiben auf dem Träger dann inselförmige Bereiche des photoempfindlichen Materials, wobei die Form dieser Bereiche den Öffnungen der Gitterstruktur entspricht. Diese bei Kreuzgitterstrukturen mit orthogonalen Stegscharen rechteckig oder quadratisch ausgebildeten inselförmigen Bereichen besitzen abgerundete Ecken. Bei der durch galvanische Metallabscheidung hergestellten Gitterstruktur führen diese abgerundeten Ecken dann zwangsläufig zu einer^b0 Verbreiterung der Stege an den Kreuzungspunkten der Gitterstruktur.

Die nach dem bekannten Verfahren hergestellten Gitterstrukturen werden insbesondere wie in der obengenannten DE-OS angegeben, als Stützgitter von ^b> Masken für die korpuskularstrahloptische Abbildung eines Flächenmusters auf einem Präparat eingesetzt. Das Stützgitter trägt hierbei für Korpuskularstrahlen undurchlässige Teilflächen, welche dem auf dem Präparat herzustellenden Flächenmuster entsprechen. Damit bei der korpuskularstrahloptischen Abbildung des Fläehenmusters die Stege des Stützgitters nicht mit abgebildet werden, müssen sie durch geringfügiges Oberstrahlen zum Verschwinden gebracht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, durch Lageverschiebung der Maske um eine Stegbreite und Mehrfachbestrahlung eine Abbildung der Stege zu verhindern. In beiden Fällen können Kreuzungspunkte de/ Gitterstruktur mit an diesen Stellen verbreiterten Stegen bei der korpuskularstrahloptischen Abbildung nicht auf zulässige Weise zum Verschwinden gebracht werden. Die Folge davon wären Einschränkungen der abzubildenden Teilflächen bezüglich Lagegenauigkeit, Größe, Kantenschärfe und Abstand.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung feiner Gitterstrukturen der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem sich an den Kreuzungspunkten keine störende Verbreiterung der Stege ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die photoempfindliche Schicht zweimal belichtet wird und bei der ersten Belichtung die erste Siegschar und bei der zweiten Belichtung die zweite Stegschar abgebildet wird. Bei jeder der beiden Belichtungen werden also jeweils? nur parallel zueinander verlaufende Stege abgebildet. Durch diese überraschend einfache Maßnahme erhalten die nach dem Entwickeln auf dem Träger verbleibenden inselförmigen Bereiche des photoempfindlichen Materials nahezu scharfkantig ausgebildete Ecken. Als Folge davon stellen sich dann bei den fertigen Kreuzgitterstrukturen keine störenden Verbreiterungen der Stege an den Kreuzungspunkten ein.

Der überraschende Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vermutlich in erster Linie darauf zurückzuführen, daß bei der getrennten Abbildung der sich kreuzenden Stegscharen an drn Kreuzungspunkten keine verstärkten Beugungserscheinungen auftreten. Dies bedeutet andererseits, daß bei der einmaligen Abbildung der gesamten Kreuzgitterstruktur nach dem Stand der Technik die bereits beschriebene Abrundung der Ecken in den inselförmigen Bereichen des photoempfindlichen Materials insbesondere auf im Bereich der Kreuzungspunkte verstärkt auftretende Beugungserscheinungen zurückzuführen ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für beide Belichtungen die gleiche Belichtungsmaske verwendet und die Lage der Belichtungsmaske bei der zweiten Belichtung gegeni'ber ihrer Lage bei der ersten Belichtung um 90° verdreht. Auf diese Weise wird für die Herstellung einer Kreuzgitterstruktur lediglich eine Maske benötigt.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer der Belichtungen ein später von der Gitterstruktur zu tragendes Flächenmuster mit abgebildet. Auf diese Weise können Gitterstruktur und Flächenmuster mit zwei Belichtungen abgebildet werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die photoempfindliche Schicht nach der ersten Belichtung zumindest teilweise entwickelt. Durch diese Maßnahme kann bei der nachfolgenden Belichtung oder den nachfolgenden Belichtungen das für eine Kontaktkopie erforderliche Vakuum besser angelegt werden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gitterstrukturen werden vorteilhaft als Stützgitter einer Maske für die korpuskularstrahloptische Abbildung eines Flächenmusters auf einem Präparat verwendet. Diese Stützgitter können durch die Schärfe und Genauigkeit ihrer Konturen bei der korpuskularstrahloptischen Abbildung durch geeignete Maßnahmen leicht wegbelichtet, d.h. zum Verschwinden gebracht werden.

Im folgenden werden Ausführungsbcispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen

F i g. 1 bis F i g. 9 die einzelnen Verfahrensstadien bei der Herstellung einer Maske für die verkleinernde elektronenoptische Projektion,

F i g. 10 einen Ausschnitt aus einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kreuzgitter und

Fig. \1 einen Ausschnitt aus einem nach dem Stand der Technik hergestellten Kreuzgitter. Die F i g. 1 und 4 bis 8 stellen Schnittbilder dar. *

Zur Herstellung einer Maske für die verkleinernde elektronenoptische Abbildung eines Flächen musters auf einem Präparat wird von dem in F i g. 1 dargestellten Laminat ausgegangen. Dieses Laminat bestehe aus einer beispielsweise 800 μπι starken quadratischen Glasplatte 1 mit einer Seitenlänge von ca. 90 mm, auf welche nacheinander eine 0,02 μπι starke Haftschicht 2 aus Titan, eine 0,5 μπι starke Ankontaktierschicht 3 aus Kupfer und eine ca. 1 μπι starke Schicht 4 eines positiv wirkenden Photolackes aufgebracht sind.

Neben dem in Fig. 1 dargestellten Laminat werden zur Herstellung der Maske auch die in Fig.2 dargestellte Belichtungsmaske 5 und die in Fig.3 dargestellte Belichtungsmaske 6 eingesetzt. Die Beiichtungsmaske 5 besteht aus einer Glasplatte 50, auf welche lichtundurchlässige, parallel zueinander verlaufende Streifen 51 aus Chrom aufgebracht sind. Der lichte Abstand zwischen den Streifen 51 entspricht der Stegbreite des Stützgitters der herzustellenden Maske. während die Breite der Streifen 51 der Breite der Öffnungen dieses Stützgitters entspricht. Die Belichtungsmaske 6 besteht aus einer Glasplatte 60, auf welche eine lichtundurchlässige Chromschicht 61 so aufgebracht ist, daß ein lichtdurchlässiger, L-förmiger Bereich 62 verbleibt. Dieser Bereich 62 entspricht dem elektronenundurchlässigen Flächerjmuster der herzustellenden Maske.

Gemäß Fig.4 wird auf das in Fig. 1 dargestellte Laminat die Belichtungsmaske 5 so aufgelegt, daü deren Streifen 51 senkrecht zur Zeichenebene verlaufen. Danach wird in Kontaktkopie eine durch die UV-Strahlen 7 angedeutete erste Belichtung der Photolackschicht 4 durchgeführt. Nach dieser ersten Belichtung wird die Photolackschicht 4 teilweise entwickelt, worauf gemäß F i g. 5 die Belichtungsmaske 5 um 90° verdreht auf das Laminat aufgelegt wird, so daß ihre Streifen 51 parallel zur Zeichenebene verlaufen. Danach erfolgt in Kontaktkopie eine durch die UV-Strahlen 3 angedeutete zweite Belichtung der Photolackschicht 4. Zu einer weiteren ^fc dritten Belichtung wird dann gemäß Fig.6 die

Belichtungsmaske 6 auf das Laminat aufgelegt Diese dritte, durch die UV-Strahlen 9 angedeutete Belichtung erfolgt ebenfalls in Kontaktkopie.

Nach der dritten Belichtung wird die Photolackschicht 4 vollständig entwickelt wobei sämtliche belichteten Bereiche entfernt werden. Gemäß Fig.7 werden dann die freiliegenden Bereiche der Ankontaktierschicht 3 durch die galvanische Abscheidung von Nickel 10 bis zu einer Höhevon ca. 1 μπι verstärkt Zur Fertigstellung der Maske kann dann beispielsweise nach einem aus der DE-OS 25 12 086 bekannten Verfahren vorgegangen werden. Hiernach wird nach dem Entschichten der Photolackschicht 4 die gesamte Nickelstruktur 10 durch galvanisch abgeschiedenes Kupfer abgedeckt. Daraufhin wird der Randbereich der Glasplatte 1 durch eine Ätzabdeckung geschützt und die Glasplatte 1 sowie die Haftschicht 2 so abgeätzt, daß lediglich der Randbereich als Rahmen verbleibt Anschließend wird das freiliegende Kupfer selektiv weggeätzt, so daß als fertige Maske die auf einen Rahmen 11 fest aufgespannte Nickelstruktur 10 verbleibt

F i g. 9 zeigt die fertige Maske in de-. Draufsicht. Die Nickelstruktur 10 gliedert sich in ein als orthogonales Kreuzgitter ausgebildetes Stützgitter mit Längrstegen 101 und Querstegen 102 und ein L-förmiges Flächenmuster 1'23. Das für Elektronenstrahlen undurchlässige, vom Stützgitter getragene Flächenmuster 103 ist in der Zeichnung durch eine gekreuzte Schraffur hervorgehoben. Aus Gründen der zeichnerischen Darstellung wurden die Abmessungen des Stütegitters stark übertrieben dargestellt So liegen die Breiten der Stege derartiger Stützgitter meist im Bereich zwischen 0,5 μπι und 5 μπι.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt nur eine bevorzugte Verfahrensweise dar, die auf verschiedene Weise abgewandelt werden kann. So ist es beispielsweise möglich, nur zwei Belichtungen durchzuführen. Hierbei wird dann für die erste Belichtung die in Fig.2 dargestellte Belichtungsmaske 5 verwendet, während für die zweite Belichtung eine Belichtungsmaske verwendet wird, welche beide der in den F i g. 2 und 3 dargestellten Muster enthält.

Zum Vergleich eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kreuzgitters mit einem nach dem Stand der Technik hergestellten Krouzgitter zeigen die Fig. 10 und 11 Ausschnitte entsprechender Kreuzgitterstrukturen. Die in den Ausschnitten dargestellten Linien wurden den Konturen von entsprechenden mit dem Rasterelektronenmikroskop hergestellten Aufnahmen nachgezeichnet. Wie deutlich zu erkennen ist, weist die in Fig. 10 dargestellte, als Stützgitter einer Maske geeignete Kreuzgitterstruktur praktisch keine Stegv^rbreiterung an den Kreuzungspunkten auf. Demgegenüber sind in F i g. 11 an den Kreuzungspunkten der Kreuzgitterstruktur erhebliche Stegverbreiterungiin zu erkennen. Zur Vermittlung eines Eindrucks über die Größenverhältnisse der dargestellten Kreuzgitterslrukturen sind in den Fig. 10 und 11 Strecken eingezeichnet, die einer Breite vo?- 5 μΐη entsprechen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung feiner Gitterstrukturen mit zwei sich kreuzenden Stegscharen, bei weichern auf einem mit einer photoempfindlichen Schicht versehenen Träger auf photolithographischem Wege sin Negativbild der Gitterstrukturen erzeugt und anschließend die Gitterstruktur durch das Aufbringen von Metall hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die photo- ι» empfindliche Schicht (4) zweimal belichtet wird und bei der ersten Belichtung die erste Stegschar (101) und der bei der zweiten Belichtung die zweite Stegschar (102) abgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- i"> zeichnet, daß für beide Belichtungen die gleiche Belichtungsmaske (5) verwendet wird und daß die Lage der Belichtungsmaske (5) bei der zweiten Belichtung gegenüber ihrer Lage bei der ersten Belichtung um 90° verdreht wird. *>

3. Ver&rhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer der Belichtungen ein später von der Gitterstruktur (101, 102) zu tragendes Flächenmuster (103) mit abgebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden -?5 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die photoempfindliche Schicht (4) nach der ersten Belichtung zumindest teilweise entwickelt wird.

5. Verwendung einer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 hergestellten Gitterstruktur Jo (101, 102) als Stützgitter einer Maske für die korpuskularitvahloptische Abbildung eines Flächenmusters (103) auf einem Präparat.