Elektronenstrahlbearbeitung von Schutzschichten In letzter Zeit werden aus verschiedenen Gründen Elektronenstrahlen zur nichtthermischen Mikrobearbei tung von Schutzschichten ein,esetzt. Sie können z. B. in der Photoresisttechnik die Rolle des Lichtstrahls übernehmen, wodurch wegen der höheren Auflösung von Elektronenstrahlen eine höhere Bearbeitungsge- :laui,#keit erreicht werden kann. Bei partieller Elektro- nenbestrahlunR, z.
B. über eine Elektronenschablone, erden, wie bei der Lichtbestrahlung, die bestrahlten Bereiche der Schutzschicht durch Vernetzung unlöslich, während die nicht bestrahlten Bereiche durch ein geeig netes Lösungsmittel anschliessend gelöst werden kön nen. Man erhält also wie bei der Lichtbestrahlung an den nichtbestrahlten Stellen eine Abtragung der Schutz schicht.
Einen Nachteil der Elektronenbestrahlung gegen über der Lichtbestrahlung stellt die begrenzte Aus führbarkeit von Elektronenschablonen dar. Ein Träger material wie bei Lichtschablonen ist wegen der gerin- -,n Reichweite von Elektronen in Materie nicht mög lich. Die elektronendurchlässigen Teile der Schablo ne müssen also praktisch materiefrei sein und die elek tronenabschirmenden Teile der Schablone müssen sich selbst tragen und mit dem Rand der Schablone verbun den sein. Dadurch ist es z. B. nicht möglich, einen ein fachen Flächenbereich, z. B. ein Rechteck, aus einer Schutzschicht herauszulösen, da hierzu nur dieser Recht eckbereich durch eine Schablone abgeschattet werden dürfte.
Wegen der notwendigen Verbindungen dieser Rechteckschablone vom Rand schatten auch diese Ver bindungen entsprechende Bereiche ab, die dann gleich- mit dem gewünschten Rechteckbereich gelöst wer- den. Dieses und andere Probleme wären gelöst, wenn man die Schutzschicht gerade an den bestrahlten Stellen abtragen bzw. durchlässig machen könnte, ohne an den unbestrahlten Stellen das Schutzvermöcen zu beein trächtigen.
Verwendet man zur partiellen Elektronenbestrah lung eine Elektronensonde. die über die Schutzschicht geführt wird, so erhält man nach Weglösen der unbe- strahlten Schutzschicht linienförmige Schutzschicht strukturen längs der Spur der Sonde.
Oft ist es jedoch erwünscht, längs einer solchen Li nie die Schutzschicht abzutragen, z. B. um anschlies- send feine Einschnitte in die Unterlage zu ätzen. Auch hier wäre es vorteilhaft, an der bestrahlten Stelle eine Durchlässigkeit der Schutzschicht zu erzielen.
Zweck der Erfindung ist es, die beschriebenen Män gel der Elektronenbestrahlung bei der Bearbeitung von Schutzschichten weitgehend zu beseitigen, und so die Einsatzmöglichkeiten dieser hochauflösenden Bearbei tungsart bedeutend zu erweitern.
Der Erfindung liegt die Auf-abe zugrunde. ein Ver fahren zu finden, das es ermöglicht, gerade an den be strahlten Stellen eine Durchlässigkeit der Schutzschicht zu erreichen, während an den unbestrahlten Stellen das Schutzvermögen erhalten bleibt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass erfindungs- gemäss die zu bearbeitenden Schutzschichten an den gewünschten Stellen mit einer solchen Ladungsdichte des Elektronenstrahls beaufschlagt werden, dass sie oh ne weitere Nachbehandlung an den bestrahlten Stellen ihr Schutzvermögen verlieren.
Bei Verwendung von Nitrozelluloselacken und an- schliessendem Ätzen mit Eisen-(III)-Chlorid oder Am moniumperoxydisulfat beträgt die Ladungsdichte zweck mässig zwischen 1 bis 50, vorzugsweise zwischen
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Es ist weiterhin zweckmässicr,
die Hell-Dunkel-Ver- teilung der Elektronenintensität auf der zu bearbeiten den Schutzschicht durch elektronenoptische Abbildung oder Kopie einer Elektronenschablone zu erzeugen und die aleichmiissige Bestrahlung der Elektronenschab lone durch an sich bekannte Elektronenstrahlerzeu- gunas- und Kondensorsysteme zu gewährleisten.
Weiterhin kann zur partiellen Bestrahlung der zu bearbeitenden Schutzschicht eine durch an sich bekann- te Elektronenstrahlerzeugungs- und Linsensysteme er zeugte Elektronensonde mittels eines programmgesteuer- ten Ablenksystems mit solcher Geschwindigkeit über die Schutzschicht geführt werden. dass die mittlere Ver- weilzeit der Sonde an einem Punkt der Schutzschicht multipliziert mit der mittleren Stromdichte in der Elek tronensonde gerade die erforderliche Leistungsdichte er gibt.
Die technisch ökonomischen Auswirkungen der Er findung und insbesondere ihr technischer Fortschritt be stehen in einer Erweiterung der Anwendung der hoch auflösenden nichtthermischen Bearbeitung von Schutz schichten mittels Elektronenstrahlen, besonders in den Fällen, die sich wegen der begrenzten Ausführbar keit von Elektronenschablonen bisher nicht realisieren liessen.
Weiterhin wirkt sich besonders die Tatsache günstig aus, dass die Durchlässigkeit ohne anschliessende Lö sungsprozesse erzielt wird. Dadurch wird ein Arbeits gang eingespart und bei Verwendung gasförmiger Ätz mittel eine Automatisierung des Vorganges dadurch er leichtert, dass keine Flüssigkeitsbäder durchlaufen wer den müssen.
Anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeich nung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die Zeichnung zeigt: Die Bearbeitung einer Schutzschicht durch Elektro nenbestrahlung gemäss der Erfindung.
Es soll eine auf einem Glassubstrat 1 aufgedampft Kupferschicht 2 partiell abgetragen erden. Als Schutz schicht 3 dient eine etwa ein ,ran dicke Schicht aus Nitrozelluloselack. Zur Erzielung einer gleichmässigen Schichtdicke wird in an sich bekannter N4'eise eine Lö sung von zehn Gramm Nitrozellulose in einhundert cm" Amylacetat auf die Aufdampfschicht aufgebracht und der Überschuss in einer Zentrifuge h; rttnterg;:
schleudert. Die Schutzschicht 3 wird über eine Elektronenschablone .I mit auf zehn kV beschleunigten Elektronen 5 be strahlt, die mit einem an sich bekannten Elektronen- strahlerzeuaun,s- und Kondensorsystem erzeugt werden. Die zur Erzielung der gewünschten Durchlässigkeit an den bestrahlten Stellen 6 erforderliche Ladungsdichte auf der Schutzschicht beträgt in diesem Fall
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Bei Verwendung von anderen Schutzschichten ist die jeweils günstige Ladungsdichte durch Versuch zu ermitteln.
Bringt man das von der aufgedampften Kupfer schicht 2 und der in beschriebener Weise bearbeiteten Schutzschicht 3 aus Nitrozelluloselack bedeckte Glas substrat 1 anschliessend in eine 10,l,'uige wässrige Lö sung von Eisen-(III)-chlorid oder Ammoniumperoxydi- sulfat, so wird an den bestrahlten Stellen 6 der Schutz schicht 3 das darunterliegende Kupfer innerhalb von ca.
zwei Minuten völlig gelöst, während das unter den un- bestrahlten Stellen der Schutzschicht 3 liegende Kupfer erst nach ca. fünf Minuten langsam von den bestrahlten Stellen 6 her angegriffen wird. Diese relativ grosse Zeit differenz erlaubt eine störungsfreie Durchführung des Verfahrens und günstige Voraussetzungen für eine Au tomation.
Electron Beam Processing of Protective Layers Recently, electron beams have been used for non-thermal micro-machining of protective layers for various reasons. You can e.g. B. in the photoresist technology take on the role of the light beam, which because of the higher resolution of electron beams, a higher processing: laui, # speed can be achieved. In the case of partial electron irradiation, e.g.
B. via an electron template, ground, as in the case of light irradiation, the irradiated areas of the protective layer insoluble by crosslinking, while the non-irradiated areas can subsequently be dissolved by a suitable solvent. As with light irradiation, the protective layer is removed from the non-irradiated areas.
A disadvantage of electron irradiation compared to light irradiation is the limited feasibility of electron templates. A carrier material like light templates is not possible because of the small range of electrons in matter. The electron-permeable parts of the template must therefore be practically free of material and the electron-shielding parts of the template must support themselves and be connected to the edge of the template. This makes it z. B. not possible to a fold surface area, z. B. to detach a rectangle from a protective layer, since only this right corner area should be shaded by a template.
Because of the necessary connections of this rectangular template from the edge, these connections also shade corresponding areas, which are then released with the desired rectangular area. This and other problems would be solved if the protective layer could be removed or made permeable precisely at the irradiated areas without impairing the protective capacity at the unirradiated areas.
If you use an electron probe for partial electron irradiation. which is passed over the protective layer, linear protective layer structures are obtained along the track of the probe after the non-irradiated protective layer has been removed.
Often, however, it is desirable to never remove the protective layer along such a line, e.g. B. to then etch fine incisions in the substrate. Here, too, it would be advantageous to achieve permeability of the protective layer at the irradiated point.
The purpose of the invention is to largely eliminate the described defects of electron irradiation in the processing of protective layers, and thus to significantly expand the possible uses of this high-resolution processing type.
The invention is based on the task. To find a method that makes it possible to achieve a permeability of the protective layer in the irradiated areas, while the protective capacity is retained in the non-irradiated areas.
The object is achieved in that, according to the invention, the protective layers to be processed are exposed to such a charge density of the electron beam at the desired points that they lose their protective capacity without further post-treatment at the irradiated points.
When using nitrocellulose lacquers and then etching with iron (III) chloride or ammonium peroxydisulfate, the charge density is expediently between 1 and 50, preferably between
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It is still appropriate
to generate the light-dark distribution of the electron intensity on the protective layer to be processed by means of electron-optical imaging or a copy of an electron template and to ensure uniform irradiation of the electron template by electron beam generating gas and condenser systems known per se.
Furthermore, for the partial irradiation of the protective layer to be processed, an electron probe produced by known electron beam generation and lens systems can be guided over the protective layer at such a speed by means of a program-controlled deflection system. that the mean dwell time of the probe at a point on the protective layer multiplied by the mean current density in the electron probe just gives the required power density.
The technical economic effects of the invention and in particular its technical progress exist in an expansion of the application of high-resolution non-thermal processing of protective layers by means of electron beams, especially in those cases that could not be realized because of the limited feasibility of electron templates.
Furthermore, the fact that the permeability is achieved without subsequent solution processes has a particularly favorable effect. This saves a work gear and, when using gaseous etching agents, automates the process by making it easier that no liquid baths have to go through whoever has to go through.
The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment and the drawing.
The drawing shows: The processing of a protective layer by electron irradiation according to the invention.
A copper layer 2 vapor-deposited on a glass substrate 1 is intended to be partially removed. An approximately one-thick layer of nitrocellulose lacquer is used as the protective layer 3. To achieve a uniform layer thickness, a solution of ten grams of nitrocellulose in one hundred cm of amyl acetate is applied to the vapor deposition layer in a known N4'eise and the excess is heated in a centrifuge:
flings. The protective layer 3 is irradiated via an electron template .I with electrons 5 accelerated to ten kV, which electrons are generated with a known electron beam generator, s and condenser system. The charge density on the protective layer required to achieve the desired permeability at the irradiated locations 6 is in this case
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When using other protective layers, the most favorable charge density in each case must be determined by experiment.
If the glass substrate 1 covered by the vapor-deposited copper layer 2 and the protective layer 3 made of nitrocellulose lacquer, which is processed in the manner described, is then placed in a 10, l, 'uige aqueous solution of iron (III) chloride or ammonium peroxydisulphate, then at the irradiated points 6 of the protective layer 3, the underlying copper within approx.
completely dissolved for two minutes, while the copper lying under the unirradiated areas of the protective layer 3 is only slowly attacked by the irradiated areas 6 after about five minutes. This relatively large time difference allows a trouble-free implementation of the method and favorable prerequisites for automation.