DE2403641A1

DE2403641A1 - Verfahren zur herstellung von feinen mustern

Info

Publication number: DE2403641A1
Application number: DE2403641A
Authority: DE
Inventors: Douglas J Hamilton; Masamichi Sato
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1973-01-25
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1974-08-01
Also published as: JPS4999274A; JPS5236675B2

Description

Verfahren zur Herstellung von feinen Mustern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feinen Mustern (Vorlagen oder Schablonen), sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Vorlagen mit einer hohen Genauigkeit sowie die dabei erhältlichen Produkte, insbesondere eine Elektrode mit Kammstruktur und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Für die Herstellung von Mustern bzw. Vorlagen oder Schab-Ionen werden bisher verschiedene Verfahren angewendet, beispielsweise Photolithographie-, Auf zeichnungs- und Photoresistverfahren. Die Genauigkeit der unter Anwendung dieser Verfahren hergestellten Muster oder Vorlagen ist jedoch begrenzt. So beträgt beispielsweise die Auflösung in der Photolithographie (liichtdruckverfahren) etwa 1 M oder dgl. 7 die Beugung des Lichtes und die Auflösung der photographischen Materialien sind jedoch begrenzt1 und es ist daher keine höhere Auflösung als entsprechend diesem Grenzwert zu erwarten. Selbst wenn die Probleme der Beugung des Lichtes und der Auflösung der photographischen Materialien gelöst werden, müssen Aufzeichnungsabstände von etwa 2 P oder dgl.
eingehalten werden wegen der begrenzten Aufzeichnungsge nauigkeit. Außerdem ist es bekannt, daß selbst dann, wenn eine Photomaske mit einer hohen Auflösung auf irgendeine Weise hergestellt werden kann, die Auflösung in der Stufe, in der bei einem Photoresistverfahren unter Anwendung der Photomaske das Resistbild erzeugt wird, auf etwa 2 p oder dgl. abnimmt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Mustern (Vorlagen oder Schablonen) mit einer hohen Genauigkeit, insbesondere zur Herstellung von extrem feinen Mustern (Vorlagen, Schablonen) anzugeben. Ziel der Erfindlmg ist es ferner, ein sich selbst ausrichtendes Verfahren zur Herstelliing solcher Muster anzugeben.
Es wurde nun gefunden, daß diese Ziele erfindngsgemäß erreicht werden können mit Hilfe eines Verfahrens zur Herstellung von feinen Mustern (Vorlagen, Schablonen), das durch die Kombination der folgenden Stufen gekennzeichnet ist: (1) Herstellung eines Resistmusters auf einem ein Muster bildenden Material, das aus mindestens zwei Schichten besteht, die gegenüber dem gleichen ätzmittel verschiedene Lösungs-oder Ätzgeschwindigkeiten aufweisen, (2) Ätzen einer Schicht des das Muster bildenden Materials mit einem ätzmittel, das die angrenzende Schicht und das Resistmuster nicht löst, unter teilweiser Freilegung der angrenzenden Schicht, und (3) Aufbringen einer in dem Ätzmittel unlöslichen Substanz in Form einer Schicht auf die gesamte Oberfläche des geätzten Materials, wodurch die geätzte Schicht des das Muster bildenden Materials so gehalten wird, daß sie mit der tJberzugssubstanz nicht in Kontakt kommt, wobei erforderlichenfalls die Stufe (2) oder die Stufen (2) und (4) wiederholt werden.
Gegenstand der I~2-findung ist ferner eine nach diesem Verfahren hergestellte Elektrode mit Kamiastruktur, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode mit Kammstruktur mit einer Elektrodenanscblußklemme oder einer gekoppelten Ladungseinrichtung (charge coupled device) auf einem Substrat unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
Die Figuren 1 bis 35 der beiliegenden Zeichnungen erläutern verschiedene Stufen des erfindungsgemäßen Grundverfahrens und bevorzugte Ausführungsformen desselben. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Zuerst wird eine Platte W1 mit einer Struktur, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, erfindungsgemäß hergestellt.
In der Fig. 1 besteht die Platte W1 aus einem Substrat 1 und der zu ätzenden Schicht 2. In den Figuren der beiliegenden Zeichnungen besteht das Substrat aus Glas, es kann aber auch aus Silicium bestehen, wenn das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise auf eine IC-Vorrichtung angewendet wird. Im Prinzip kann jedes beliebige Material, wie z.B. Saphir, Germanium, Galliumarsenid, Indiumantimonid oder ein Polyäthylenterephthalatkunststoffilm neben Glas und Silicium, die bei der hier beschriebenen Ausführungsform verwendet werden, als Substrat verwendet werden. Bei der zu ätzenden Schicht 2 handelt es sich in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen um eine dünne Metallschicht, es kann aber auch eine dünne Schicht aus einem Halbleiter oder einem Isolator verwendet werden. Beispiele für geeignete Metallschichten sind solche aus Al, Cr, A#g, Cu, Ni, Co, Au, Pt, Be, Ti, Bi, e, Pb, Sn, Mo, Ni-Cr, Fe-Ni, Fe-Ni-Cr und dgl.
Beispiele für geeignete Halbleiter, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind Si, Ge, Se, GaAs, GaP, GaSb, InSb, CdS, ZnO, TiO2 und dgl. und Beispiele für geeignete Isolatoren sind SiO2, A12O3, Fe2O3, Cr2O3 und dgl.
Das als Substrat 1 verwendete Glas und die als zu ätzende Schicht 2 verwendete dünne Metallschicht weisen extrem verschiedene Löslichkeiten in bezug auf das gleiche tzmittel (die ätzlösung) auf. Die durch die vorliegende Erfindung erzielten Ergebnisse sind um so besser, je größer der Unterschied der Löslichkeiten zwischen den beiden Schichten 1 und 2 gegenüber dem gleichen Ätzmittel ist. In bezug auf die obige Beschreibung entspricht die Platte 71 dem das Muster bildenden Material, die zu ätzende Schicht 2 entspricht einer Schicht des das Muster bildenden Materials (in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen ist nur eine Schicht dargestellt, es können gewünschtenfalls aber natürlich auch zwei oder mehr Schichten verwendet werden) und das Substrat 1 entspricht der angrenzenden Schicht (Nachbarschicht).
Welche Ätzlösungen verwendet werden können, hängt natürlich von den in den verwendeten Konfigurationen verwendeten Materialien ab. Geeignete Beispiele sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Bei- Schicht 1 Schicht 2 Ätzlösung spiel ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~ 1 1 Glas, Saphir, PET, SiO2 Al Phosphorsäure und Salpetersäure 2 SiO2, Saphir, Glas, PET Cu Eisen(III)chlorid 3 Glas, Saphir, SiO2? PET Cr, Cr2O3 Cerammoniumnitrat + Perchlorat 4 SiO2, Saphir, Glas, PET Fe2O3 Chlorwasserstoffsäure 5 SiO2, Saphir, Glas, PET Si Salpetersäure 6 SiO2, Saphir, Glas, PET PVAC Methylalkohol 7 Si SiO2 gepufferter HF (HF+NH42) Aufgrund der vorstehenden Angaben kann der Fachmann die jeweils geeigneten Ätzlösungen leicht auswählen.
In der Fig. 1 ist auf der zu ätzenden Schicht 2 eine das Resistbild bildende Schicht 3 (z.B. eine lichtempfindliche Polymerisatschicht) vorgesehen.
Die Fig. 2 zeigt die Herstellung einer Resistschicht 3' nach dem Freilegen der das Resistbild bildenden Schicht 3 durch eine auf die Schicht 3 aufgebrachte Photomaske. In dieser Fig. 2 kann als das Resistbild bildende Schicht #IER Q'Kodak-Metal-Etch-Resist", Handelsname für ein natürliches Polyisopren der Firma Eastman Kodak Co.) verwendet werden und dieses wird in der nachfolgenden Erläuterung verwendet. Diese Stufe kann somit ganz analog zu dem üblichen Photoresistverfahren durchgeführt werden. Im einzelnen wird nach der Einwirkung von ultraviolettem Licht das Material mit dem KMER-Entwickler (Handelsname für ein Produkt der Firma Eastman Kodak Co.) entwickelt, um die nicht-belichtete Photoresistschicht zu entfernen, und dann wird das Material einer Nachtrocknung unterzogen. Anstelle des vorstehend beschriebenen Photoresistmaterials kann auch ein Röntgenresistmaterial, ein Elektronenstrahlresistmaterial und dgl. zur Herstellung der Resistschicht verwendet werden. A1-ternativ können KTFR (todak Thin Film Resists' Handelsname für ein synthetisches Polyisopren der Firma Eastman Kodak Co.), KPR (todak Photo Resist', Handelsname für Polyvinylzimtsäiire der Firma Eastman Kodak Co.) und AZ-1350 (Handelsname für eine Mischung aus Chinondiazid und einem Novolsharz der Firma Shipley Co.) verwendet werden. Ein geeigneter Entwickler für KEER und KTFR ist Xylol.
Danach wird die zu-ätzende Schicht 2 geätzt. In dieser Atzstufe wird zum Ätzen der Schicht 2 ein Ätzmittel verwendet, welches die Schicht 1 und die Schicht 3' nicht löst. Wenn als Schicht 1 Glas, als Schicht 2 Aluminium und als Schicht 3 KEER verwendet werden, kann beispielsweise ein Ätzmittel verwendet werden, das aus Phosphorsäure1 Salpetersäure und Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 80:4:16 besteht. Die Xtzung verläuft vertikal zu der Schicht 2 und auch horizontal (transversal) dazu, d.h. nachdem die xtzung in horizontaler Richtung die Oberfläche der Schicht 1 erreicht hat, schreitet die Ätzung nur noch in transversaler Richtung fort.
Nachdem die Ätztiefe in horizontaler Richtung den gewünschten Grad, beispielsweise etwa 0,5 P oder dgl.' erreicht hat (die Tiefe und Form der geätzten Schicht müssen notwenigerweise so sein, daß dann, wenn eine in dem verwendeten Ätzmittel unlösliche Substanz in der nachfolgenden Stufe in Form einer Schicht auf das Material aufgebracht wird, die geätzte Schicht nicht mit der Substanz in Kontakt steht, was als seitliche Ätzung" bezeichnet wird, und dies ist ein wesentlicher Faktor der vorliegenden Erfindung), wird das Ätzen gestoppt, wodurch eine Platte W3mit einem Querschnitt, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, erhalten wird.
In der nachfolgenden Stufe wird eine in dem Ätzmittel unlösliche Substanz 4,z.B. ein Metall, wie Aluminium, in Form einer Schicht auf die gesamte Oberfläche der Platte W3 aufgebracht.
Neben Al können als Substanz 4 auch Cr, Cu, Ni, Co, Ag, Sn, Au, Mo, Pt, Be, Ti, Pb, Bi, Te, Ni-Cr, Fe-Ni und Fe-Ni-Cr verwendet werden. Die Substanz 4 kann je nach Zweck und Verwendung des gebildeten Musters (Vorlage, Schablone) ausgewählt werden und es ist wichtig, daß die Substanz 4 in dem verwendeten Ätzmittel unlöslich ist. Die Dicke der in Form einer Schicht aufzubringenden Substanz 4 kann gegebenenfalls in dieser Stufe-Stufe-entsprechend der Art der Substanz und der erforderlichen Auflösung und dgl. bestimmt werden und sie kann beispielsweise etwa 0,5 M betragen. Auf diese Weise wird eine Platte W4, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, erhalten.
Die letzte Stufe besteht darin,-daß die Resistschicht 3' entfernt wird. Nachdem die Platte W4 der Fig. 4 10 Minuten lang in eine Lösungsmittellösung von 950 C, beispielsweise J-100 Resist Strip (Handelsname der Firma Industry Chemical Laboratory Co.), eingetaucht worden ist, kann die Resistschicht 31 gelöst und entfernt werden, wobei man eine Platte WS mit einem Querschnitt erhält, wie er in Fig. 5 dargestellt ist.
Die nach den üblichen Photolithographie- und Photoresistverfahren erhältliche minimale Linienbreite ist die Breite der in Fig. 2 dargestellten Öffnung D, während die erfindungsgemäß erzielbare minimale Breite die Breite der in Fig. 5 dargestellten Offaung d ist-. Die Breite d kann erforderlichenfalls frei verkleinert werden. Das heißt, die Breite d kann frei festgelegt werden durch geeignete Kontrolle der Tiefe der Ätzung der Schicht 2 in horizontaler Richtung, wie sie oben beschrieben ist. Außerdem kann die Linienbreite L der Substanz 4 in der Fig. 5 durch Wiederholung der vorstehend beschriebenen Verfahren, wie nachfolgend näher erläutert, verkleinert werden.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert, bei der das erfindungsgemäße Verfahren auf die Herstellung von Elektroden mit Karninstruktur angewendet wird.
Die gleiche Platte W1 wie in Fig. 1 wird mit ultraviolettem Licht bestraRt unter Verwendung einer Photomaske mit einem Muster, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Der schraffierte Teil der Fig. 6 stellt einen opaken Bezirk dar, der kein ultraviolettes Licht durchläßt, während der andere Teil transparent ist und ultraviolettes Licht durchläßt. Bei Anwendung der gleichen Stufen, wie sie oben für das Grundverfahren beschrieben worden sind, erhält man die in Fig. 7 dargestellten Elektroden mit einer Eammstruktur. Nach diesen Stufen kann die Öffnung 5 zwischen den Elektroden extrem schmal gemacht werden.
Nachfolgend wird ein anderes Verfahren erläutert, bei dem nicht nur die Öffnung der Elektroden, sondern auch die Breite der Elektroden selbst verkleinert werden können.
Die Fig. 8 zeigt eine PlatteW8, die aus einem Substrat 1, z.B. Glas, den zu ätzenden Schichten aus Kupfer 2 und aus Aluminium 2' und einer ein Resistbild bildenden Schicht 3 besteht. Nach dem vorstehend beschriebenen Grundverfahren wird eine Platte W9 erhalten. Die Öffnung d zwischen den Elektroden und die Breite L der Elektroden sind die gleichen wie in Fig. 5. In diesem Falle kann das Photoresistmaterial mit Aceton entfernt werden.
In der nächsten Stufe wird die Kupferschicht 2 geätzt. Bei einem Ätzmittel für die Schicht 2 muß es sich notwendigerweise um ein solches handeln, das die Schicht 1 und die Schicht 2' nicht löst, und für diesen Zweck kann beispielsweise eine Chromsäuremischung (enthaltend pro Liter Lösung 240 g CrO, 40,5 g Na2SO4 und 180 g 96 %ige H2S04) verwendet werden. Bei dieser Ätzung wird die Tiefe in horizontaler Richtung in analoger Weise wie in dem Grundverfahren beschrieben gesteuert. Dabei wird eine Platte " wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, erhalten.
Anschließend wird Kupfer als Substanz 4 in Form einer Schicht auf die gesamte Oberfläche der Platte W10 aufgebracht. Die Dicke des Uberzugskupfers sollte zweckmäßig fast die gleiche sein wie die Summe der Dicken der geätzten Schichten 2 und 2'. Dabei wird eine Platte W11 erhalten, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist.
Die letzte Stufe besteht darin, analog zu dem Grundverfahren die Schicht 2' zu lösen und zu entfernen. Bei der für die Entfernung der Schicht 2' zu verwendenden Flüssigkeit muß es sich notwendigerweise um eine solche handeln, welche die Schicht 2 nicht löst und zweckmäßig handelt es sich dabei um eine solche, welche die Schicht 1 nicht löst. Als derartige Flüssigkeit kann beispielsweise eine wäßrige Natriumhydroxydlösung verwendet werden. Dabei wird eine Platte W12 erhalten, wie sie in Fig. 12 dargestellt ist. In der Platte W12 können die Öffnung t zwischen den Elektroden und die Elektrodenbreite 1 und d durch geeignete Steuerung der Tiefe in horizontaler Richtung, wie in dem Grundverfahren beschrieben, in dem gewünschten Maße einreguliert werden (z.B. auf 1 = d, 1 = d = t.= 0,5 ft oder 1##.
Wie oben beschrieben, werden die Struktur der Platte und die Zusammensetzung des Ätzmittels so gewählt, daß das in dem Grundverfahren erhaltene Muster ein Resistmuster sein kann.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform müssen die wichtigen Bedingungen des Gruniverfahrens als solche aufrechterhalten werden.
Nachfolgend wird eine andere Ausführungsform beschrieben, nach der die in den Figuren 8 bis.12 dargestellte Ausführungs form auf die Herstellung von Elektroden mit einer Kammstruktur angewendet wird.
Nach dem Grundve4ahren.wird unter Anwendung der Photomaske der Fig. 6 und der Platte W8 der Fig. 8 das gleiche Muster wie in Fig. 7 erhalten. Danach werden durch Wiederholen der vorstehend in bezug auf die Figuren 10 bis 12 beschriebenen Stufen Elektroden mit einer Kammstruktur erhalten, wie sie in Fig. 13 dargestellt sind. Wenn die außerhalb der Öffnungen 5 und 6 angeordneten Elektroden 7 und 8 miteinander elektrisch verbunden werden unter Bildung einer homopolaren Elektrode, während die Elektrode 9 zwischen den Öffnungen 5 und 6 zu einer heteropolaren Elektrode gemacht wird, beträgt die Elektrodendichte das Doppelte der Dichte der in Fig. 7 dargestellten Elektroden. So kann beispielsweise leicht eine Elektrodenbreite von 1 P und eine Öffnung zwischen den Elektroden von 0,5 P ausgewählt werden.
Nachfolgend wird noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert, bei der das erfindungsgemäße Verfahren auf die Herstellung einer gekoppelten 3-Phasen-Ladungsvorrichtung (3-Phase CCD) angewendet wird.
Die in Fig. 14 dargestellte Platte W14 - besteht aus einem Substrat 1, beispielsweise einem Siliciumeinkristall, und einer zu ätzenden Schicht 2, beispielsweise einer dünnen SiO2-Schicht. Auf die SiO2-Schicht 2 wird außerdem eine Metallschicht, z.B. eine Aluminiumschicht, als weitere zu ätzende Schicht 2' aufgebracht. Anstelle von Aluminium können auch andere nicht-korrosive Metalle, wie Molybdän, verwendet werden. Nachdem eine ein Resistbild bildende Schicht, z.B. aus KMER, auf die Metallschicht 2' aufgebracht worden ist, erhält man nach dem Grundverfahren unter Anwendung der Photomaske der Fig. 15 ein Muster, wie es in Fig, 16 dargestellt ist. In der Fig. 15 stellt der schraffierte Teil einen opaken Bereich dar, der kein ultraviolettes Licht durchläßt, während der andere Teil einen transparenten Bereich darstellt, der ultraviolettes Licht durchlassen kann. Wie in Fig. 17 dargestellt, können auf der SiO2-Schicht der Platte Elektroden A, B, C, B', A, B, C, B' ... erzeugt werden.
Es wird angenolmiLen, daß ein elektrisches Potential V1 an die Elektrode A angelegt wird und daß zuerst unter der Elektrode A, wie in Fig. 1.7 dargestellt, eine Potentialmulde entsteht. Wenn nun anschließend ein Potential V2 (lV2l>lV1l) an die Elektroden B und B' angelegt wird, entstehen auf beiden Seiten der Elektrode A (oder unter den- Elektroden B und B') größere Potentialmulden. Wenn jedoch die Breite B' kleiner gemacht wird als die Breite B, wird die Potentialbreite unter der Elektrode B' kleiner als unter B und deshalb ist der elektrische Ladungsfluß von der Potentialmulde unter der Elektrode A zu der Potentialmulde unter B größer als der elektrische Ladungsfluß zu der Potentialmulde unter der Elektrode B' und vor allem fließt die elektrische Ladung in die Richtung A B C, wenn eine elektrische Spannung an A, B und C in dieser Reihenfolge angelegt wird.
In den vorstehend beschriebenen Figuren 6, 7ß 15 und 16 ist nur ein Gebil der Elektrode dargestellt. Um nun die Herstellung der Elektrode zu vervollständigen, muß die Elektrodenansehlußklemme hergestellt werden. Der Anschluß der Elektrode im Falle der Herstellung von Elektroden mit Eammstruktur kann wie folgt erfolgen: wenn eine Elektrode mit Kammstruktur hergestellt wird, die zsei Anschlußklemmen 2< und T2 aufweist, wie sie in Fig. 30 dargestellt ist, wird zuerst eine Photomaske, wie in Fig. 31 dargestellt, hergestellt.
In Fig. 31 ist a etwas größer als b. Das unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 beschriebene Verfahren wird unter Vervendung dieser Photomaske durchgeführt, dann wird das in Fig. 32 dargestellte Metalinnister erzeugt. Der in Fig. 32 angegebene Abstand g genügt der Beziehung a = 2 g + b. Das heißt mit anderen Worten, a und b werden so gewählt, daß sie dieser Beziehung genügen. Anschließend wird unter Verwendung einer anderen Photomaske ähnlich derjenigen, wie sie in Fig. 33 dargestellt ist, das überflüssige Metall entfernt. Das heißt, es wird ein Photoresistmaterial in Form einer Schicht auf die gesamte Oberfläche des Metallmusters der Fig. 32 auf gebracht, es wird eine Photomaske, wie in Fig. 33 dargestellt, auf die Oberfläche gelegt, dann wird die Photomaske ultraviolettem Licht ausgesetzt und es werden die Entwicklung und Ätzung durchgeführt. An diesem Punkte kann leicht eine Ausrichtung der Maske in horizontaler Richtung der Elektrode, wie dargestellt, durchgeführt werden, sie ist jedoch sehr schwierig in vertikaler Richtung der Elektrode durchzuführen.
Wenn die Maske nicht gut ausgerichtet ist, unterscheidet sich die Breite der Elektrode an den beiden Enden voneinander und dies ist von Nachteil. Wenn die Photomaske nicht transparent ist, ist eine Maskenausrichtung sehr schwierig und manchmal muß diese Ausrichtung mehrmals wiederholt werden. Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann jedoch die Ausrichtung der Maske sehr leicht durchgeführt werden und ist insgesamt praktisch eine Selbst-Ausrichtung. Schließlich wird das Photoresistmaterial entfernt. in dem vorstehend beschriebenen Verfahren handelt es sich bei der Stufe der Elektrodenabstsndbildung letztlich um eine Belbst-Ausrichtung, bei der Stufe der Entfernung des überflüssigen Metalls ist jedoch eine Ausrichtung der Maske erforderlich. Dabei tritt jedoch das weiter oben beschriebene Problem auf. Dieses Problem kann aber wie folgt ausgeräumt werden: anstelle der in Fig. 31 dargestellten Photomaske wird beispielsweise die in Fig. 34 dargestellte Photomaske verwendet. Diese Maske der Fig. 34 weist an den Spitzen der beiden Enden-die Bezeichnungen 1, Y und Z auf und die Breite H der Photomaske der Fig. 33 wird etwas größer gemacht. Die Folge davon ist, daß schließlich ein Elektroden~ muster erhalten wird, wie es in Fig. 35 dargestellt ist, selbst wenn die Photomaske in der Stufe der Maskenausrichtung etwas gleiten (rutschen) kann. Die punktierte Linie zeigt die Position an, an der die Photomaske liegt. Die Breite der beiden isolierten Elektroden E und F ist gering und da sie von der anderen Seite her isollert sind, unterliegen sie keinem nachteiligen Einfluß.
Das erfindungsgemäße Grundverfahren kann außerdem auf die Herstellung eines Testmusters mft einer hohen Auflösung angewendet werden.
Die Platte W18 der Fig. 18 besteht beispielsweise aus einem Substrat 1, z.B. Glas, und einer zu ätzenden Schicht 2, z.B. einer dünnen Kupferschicht, die auf der Substratschicht 1 liegt Die Platte W19 der Fig. 19 erhält man nach dem Photoresistverfahren aus der Platte W18,wobei die Schicht 2 geätzt wird und eine Resistschicht 3' darauf verbleibt. Bei dieser Ätzung wird die Tiefe des geätzten Kupfers in horizontaler Richtung auf etwa 0,5 P eingestellt. Anschließend wird, nachdem Kupfer als Substanz 4 in Form-einer-Schicht auf die gesamte Oberfläche der Platte W19 aufgebracht worden ist, die Resistschicht 3' entfernt unter Bildung der Platte W20 der Fig. 20.- Die Platte W20 weist ein periodisches Muster auf, bei dem die Linienbreite in dem transparenten Bereich etwa 0,5 P und die Linienbreite in dem qpaken Bereich etwa 3 P beträgt. Zur Verstärkung dieses Musters kann Chrom auf die Kupferschicht aufplattiert werden oder Chrom kann anderweitig in Form einer Schicht als Substanz 4 anstelle des Kupfers aufgebracht werden, wobei das gleiche Verfahren durchgeführt wird.
Das erfindungsgenäße Verfahren umfaßt auch solche Modifikationen, bei denen jede Stufe, wie sie in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden ist, wiederholt wird und durch diese Wiederholung können noch weit feinere Gestsuster erhalten werden.
Die in der Fig. 21 dargestellte Platte W21 besteht aus einem Substrat 1, z.B. Glas, und zu ätzenden Schichten; z.B. einer Kupferschicht 2 und einer Aluminiumschicht 2'* Eine Platte W22 mit einer Resistschicht 3' wird erhalten nach einem Photoresistverfahren und nach einer Atzbehandlung (z.B.
unter Verwendung einer wäßrigen Natriumhydroxydlösung als Ätzmittel), wenn auf der Aluminiumschicht 2' eine Photomaske (Breite des transparenten Bereiches: 5 ji, Breite des opaken Bereiches: 3 ) verwendet wird. Bei dieser Behandlung ist es wichtig, die Tiefe der geätzten Aluminiumschicht 2' in horizontaler Richtung in geeigneter Weise während der Ätzung der Aluminiumschicht 2' zu steuern.
Anschließend wird, nachdem das Aluminium 4 in Form einer Schicht auf die gesamte Oberfläche der Platte aufgebracht worden ist, die Resistschicht 3' entfernt unter Bildung der Platte W23 der Fig. 23. Danach wird die Kupferschicht 2 geätzt, wobei die Tiefe in horizontaler Richtung gesteuert wird, unter Bildung einer Platte W24, wie sie in Fig. 24 dargestellt ist. Schließlich wird Kupfer 4' in Form einer Schicht auf die gesamte Oberfläche der Platte w24 aufgebracht und dann werden die Aluminiumschicht 2' und die Schicht 4 entfernt unter Bildung der Platte W25 wie sie in Fig. 25 dargestellt ist. Bei dieser Herstellung handelt es sich bei der schließlich erhaltenen Platte W2i, wenn die Tiefe sowohl der Aluminiumschicht 2' als auch der Kupferschicht 2 in horizontaler Richtung auf 1 jl. eingestellt wird, um ein Testmuster mit abwechselnden transparenten und opaken Linien einer Breite von 1 Su. Die Tiefe jeder Schicht in horizontaler Richtung kann gewünschtenfalls durch geeignete Auswahl der Zusammensetzung des Ätzmittels und der Ätzzeit und Ätztemperatur gesteuert werden.
Außer den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfaßt die vorliegende Erfindung auch noch die folgende Ausführungsform: wenn beispielsweise ein Photoresistmaterial vom negativen Typ verwendet wird, weisen die Seitenwände der Resistschicht 3' einen Querschnitt auf, wie-er in Fig. 26 dargestellt ist (bankartige Querschnittsansicht). Dies ist darauf . zBrückzuSühren s daß die Lichtbestrahlung auch die unteren Seiten in der Nähe der Enden des Photomaskenmusters erreicht aufgrund der Streuung und Reflexion des Lichtes, so daß die Breite des in der entwickelten Resistschicht gebildeten musters dadurch kleiner ist als diejenige des Original-Photomaskenmusters (diese Breite ist am geringsten auf der Oberfläche der zu ätzenden Schicht 2, die auf dem Substrat 1 vorgesehen ist). In diesem Falle reicht es aus, die Tiefe der geätzten Schicht 2 in horizontaler Richtung in geeigneter Weise entsprechend den vorstehend beschriebenen Stufen zu steuern. Wenn dagegen eine Photoresistschicht vom positiven gp verwendet wird, ist die Breite des Resistschichtmusters 3' größer als diejenige des ursprünglichen Phototiaskenmusters, wie es in Fig. 27 dargestellt ist (Querschnittsansicht-in Form einer umgekehrten Bank). (Diese Breite ist am größten auf der Oberfläche der zu ätzenden Schicht 2, die auf das Substrat 1 aufgebracht worden.ist). Dementsprechend ist es praktisch nicht nötig, die Tiefe der geätzten Schicht 2 in horizontaler Richtung während der Ätzung der Schicht 2 zu steuern. Die nachfolgenden Stufen entsprechen dem oben beschriebenen Verfahren und die Substanz 4 wird in Form einer Schicht aufgebracht, um schließlich ein feines Muster zu erhalten. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf das hier beschriebene Photoresistverfabren vom positiven Eyp stellt eine spezifische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Der Querschnitt in Fig. 28 wird in.
der Regel erhalten, wenn anstelle von ultraviolettem Licht eine Belichtung mit einem Elektronenstrahl angewendet wird.
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann klar, daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch. der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
Patentansprüche:

Claims

P a t e n t a n 5 p r ü c h#e 1. Verfahren zur Herstellung von feinen Mustern, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Stufen: (1) Herstellung eines Resistmusters auf einem ein Muster bildenden Material, das aus mindestens zwei Schichten besteht, die sich in dem gleichen Ätzmittel mit verschiedener Geschwindigkeit lösen, (2) Ätzen einer Schicht des das Muster bildenden Materials mit einem Ätzmittel, das die angrenzende Schicht und das Resistmuster nicht löst, unter teilweiser Freilegung dieser angrenzenden Schicht und (3) Aufbringen einer in dem Ätzmittel unlöslichen Substanz in Form einer Schicht auf die gesamte Oberfläche des geätzten Materials, wodurch die geätzte Schicht des das Muster bildenden Materials so gehalten wird, daß sie mit der Uberzugssubstanz nicht in Kontakt kommt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (2) wiederholt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (2) und (3) wiederholt werden.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als das Muster bildendes Material eine Platte verwendet wird, die aus einer zu ätzenden Schicht und einem Substrat besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat ein Halbleiter oder ein Isolator und als zu ätzende Schicht eine dünne Metallschicht, eine dünne Halbleiterschicht oder eine dünne Isolatorschicht verwendet werden.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu ätzende Schicht vor dem Ätzen eine ein Resistmuster bildende Schicht aufgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Resistmuster bildende Schicht eine lichtempfindliche Polymerisatschicht verwendet wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallschicht eine Aluminium-, Chrom-, Eupfer- Nickel-, Kobalt-, Molybdän-, Silber-, Zinn-, Gold-, Platin-, Titan-, Beryllium-, Wismut-, Blei-, Tellur-, Eisen-Nickel-Legierungs- oder Eisen-Nickel-Chrom-iiegierungsschicht und als Polymerisatschicht eine für ultraviolettes Licht empfindliche Polymerisatschicht verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallschicht eine Aluminiumschicht verwendet wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ätzmittel verwendet wird, das Phosphorsäure, Salpetersäure und Wasser enthält.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als in dem Ätzmittel unlösliche Substanz ein Metall verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Aluminium verwendet wird.
N e u e P a t e n t a n s p r ü c h e 13 - 20 13. Verfahren nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß als ein Resistmuster bildende Schicht eine Photoresistschicht vom negativen Typ verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 6 und/oder #, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß als ein Resistmuster bildende Schicht eine Photoresistschicht vom positiven Typ verwendet wird.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, zur Herstellung einer Elektrode mit Kammstruktur, die eine Elektrodenanschlußklemme aufweist, oder einer gekoppelten Ladungsvorrichtung auf einem Substrat, g e -k e n n z e i c h n e t durch die Kombination der folgenden Stufen: (1) Herstellung eines der Elektrode mit Kaminstruktur mit einer Elektrodenanschlußklemme oder der gekoppelten Ladungsvorrichtung entsprechenden Resistmusters auf einem ein Muster bildenden Naterial, das aus mindestens zwei Schichten besteht, die sich in dem gleichen Ätzmittel mit verschiedenen schwindigke iten lösen, wobei das Resistmuster einschließlich der äußersten Zähne und der Basis der Kammstruktur gegenüber der Anschlußklemme oder der äußersten Teile der gekoppelten Ladungsvorrichtung kleine Resistverlängerungen parallel zur Basis der Struktur oder Vorrichtung aufweist, (2) Ätzen einer Schicht des das Muster bildenden Materials mit einem Ätzmittel, welches eine angrenzende Schicht und das Resistmuster nicht löst, unter teilweiser Freilegung dieser angrenzenden Schicht, (3) Aufbringen einer in dem Ätzmittel unlöslichen Substanz in Form einerSchicht auf die gesamte Oberfläche des geätzten Materials,.wodurch die geätzte Schicht des das Muster bildenden Materials so gehalten wird, daß sie mit der Uberzugssubstanz nicht in Kontakt kommt, (4) Entfernen des Resistmuster, (5) Entfernen- der nicht erforderlichen Uberzugsflächen aus der Uberzugssubstanz unter Bildung einer Photoresistschicht auf den erforderlichen Flächen der Elektrodenstruktur oder der gekoppelten Ladungsvorrichtung und Wegätzen nicht erforderlichen Flächen und (6) Entfernen der Photoresistschicht.
- 16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß als Resistmuster ein positives Resistmuster verwendet wird.
17. Feines Muster, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß es nach dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt worden ist.
18. Feines Muster nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß es als Elektrode mit Kammstruktur ausgebildet ist.
19. Feines Muster nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß es als gekoppelte 3-Phasen-Ladungsvorrichtung ausgebildet ist.
20. Feines Muster nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß es als Prüfmuster mit hoher Auflösung ausgebildet ist.