DE2645081C2

DE2645081C2 - Verfahren zum Herstellen einer Dünnfilmstruktur

Info

Publication number: DE2645081C2
Application number: DE19762645081
Authority: DE
Inventors: Lubomyr Taras Briarcliff Manor N.Y. Romankiw
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1976-10-06
Publication date: 1985-10-03
Also published as: JPS5857908B2; FR2337358B1; DE2645081A1; FR2337358A1; JPS5285033A

Description

a) eine Matrix auf ein Substrat aufgebracht wird,

b) in der Matrix ein Löchmuster erzeugt wird, welches dem Negativ des genannten Musters durchgehender öffnungen entspricht,

c) das ablösbare Material in den genannten öffnungen niedergeschlagen wird und dabei das niedergeschlagene Material einen Überhang bildet, d. h. an der Oberseite der öffnung größere Breite hat als an der Unterseite und

d) die restliche Matrix entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix ein Photolack verwendet wird, und daß das ablösbare Material als Metallisierung auf der Matrix niedergeschlagen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ablösbare Metall auf das Substrat bis zu einer Dicke aufgebracht wird, die wesentlich größer ist als die Matrix, so daß dadurch überhängende Kanten des ablösbaren Materials gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das Ablösen des ablösbaren Materials ein Photolack auf Teilen des Überzugsmaterials aufgebracht wird, und daß die übrigen Teile durch subtraktive Verfahren entfernt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzugsmaterial ein Verbund aus mehreren Materialien aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix eine Schicht aus Photolack aufgebracht wird, welche für Bildung von geneigten Seitenwänden der öffnungen in der Weise, daß diese

Neigung zur Neigung des Überhanges umgekehrt verläuft, so daß das ablösbare Material beim Niederschlagen in den öffnungen einen Überhang erhält, belichtet und entwickelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen aufweisende Matrix aus einem durch Wärme verformbaren Material in der Weise gebildet wird, daß die Matrix mit ihren Öffnungen

erwärmt wird, wodurch die Kanten der Öffnung durch Fließen des Materials abgerundet werden, bevor das ablösbare Material niedergeschlagen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Matrix mehrere Photolackschichten verwendet werden, die eine unterschiedliche Strahlungsempfindlichkeit aufweisen und daß die öffnungen in der Weise, daß die Öffnungen in der oberen Schicht kleiner sind als in der darunterliegenden Schicht, hergestellt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnfilmstruktur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Einsatz finden derartige Strukturen z. B. als Maskenüberzüge im Zuge der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen, magnetischen, optischen und elektro-optischen Anordnungen.

Bei der Herstellung von Halbleiterstrukturen hat man bisher bei Masken für den Niederschlag von Schichten im Vakuum von Unterschneidungen oder von überhängenden Kanten in der Weise Gebrauch gemacht, daß eine

Materialschicht durch eine Öffnung niedergeschlagen wird, die durch den Überhang bestimmt ist, bei gleichzeitiger Trennung der neuen Schicht von dem überhängenden Material, die durch den Überhang und die Materialquelle und durch die relativ größere Tiefe der öffnung im Vergleich mit der Schichtdicke der niederzuschlagenden Materialschicht verursacht wird. Ein Verfahren dieser Art ist im IBM TDB, Band 16, Nr. 7, Dezember 1973, Seite 2110, unter dem Titel »Two-Resist Layers Lift-Off Process« veröffentlicht. Die Maske besteht dabei aus einer relativ dicken Photolackschicht und einer darüber liegenden dünnen aufgedampften Chromschicht, wobei das Maskenmuster durch öffnungen in der Chromschicht definiert ist. Die entsprechenden Öffnungen in der Photolackschicht sind größer als die in der Chromschicht, so daß diese über die Wände der öffnungen im Photolack hinausragt. Auf die Maske wird ganzflächig eine Schicht, z. B. aus einem Metall, welche dünner ist als die Maske, aufgedampft und anschließend die Maske und damit das auf ihr liegende Material entfernt. Übrig bleibt das in den Maskenöffnungen aufgedampfte Material.

In dem Aufsatz von Bohg und andere in IBM TDB Band 16, Nr. 12, vom Mai 1974, mit dem Titel »Lift-Off Mask« ist eine ablösbare Maske mit Überhang offenbart, die den Vorteil hat, daß kein Photolack benutzt wird und die aus pyrolytisch niedergeschlagenen Siliciumoxiden besteht. Das Siliciumoxid wird bei Temperaturen von 300°C bis 500⁰C in der Weise aufgewachsen, daß diese Temperatur langsam erhöht wird, so daß sich eine

entsprechend unterschiedliche Ätzgeschwindigkeit für das Siliciumoxid ergibt, wodurch beim Ätzen ein Überhang gebildet wird. Eine Schicht aus Photolack dient dann als zeitweilige Maske für Fluorwasserstoffsäure. Anschließend wird die Photolackschicht entfernt und ein dünner metallischer Film wird durch die Maske auf das Substrat aufgedampft. Die Schicht aus Siliciumoxid wird dann abgelöst. In der Praxis beträgt die größte Dicke

f dieses Materials etwa 1 bis 3 μτη. Bei größeren Materialstärken treten Risse und Sprünge auf.

In der US-Patentschrift 38 49 Ϊ 36 der Anmelderin mit dem Titel »Masking of Deposited Thin Films by Use of a Masking Layer Photoresist Composite« ist ein Substrat gezeigt, das einen Überzug aus Photolack trägt Auf der

|f Oberseite der Photolackschicht ist ein= Metallschicht angebracht, die an den Kanten Überhänge aufweist, die

Si sich daraus ergeben haben, daß der Photolack durch die öffnungen in der Metallschicht überbelichtet wurde.

Man Jiat jedoch die Verwendung von Photolack aus dem Gruiide beanstandet daß er bei den für das Aufbringen

<k von Oberzügen im Vakuum erforderlichen hohen Temperaturen zu fließen beginnt

|j Ist die Photolackschicht sehr stark, nämlich in der Größenordnung von 7 μητ, dann zeigt die so erzeugte

|^! öffnung nach einer Belichtung durch eine Maske durch Strahlung und Entwicklung des Photolacks eine Verjün-

ä] gung, wodurch der Wert des Überhangs wieder oeseitigt wird. Das Ergebnis ist dann, daß die Öffnung eines sehr

'- schmalen Schlitzes mit einer Tiefe von 7 μηι zu schmal ist, um praktisch brauchbar zu sein, da die Verjüngung für

\,, eine so dicke Photolackschicht sehr stark ist

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ablösen von Masken und eine entsprechende Maske zu schaffen, bei der die Seitenwände einer öffnung so ausgestaltet sind, daß diese öffnung an der oberen .:. Oberfläche der Maske etwa gleich groß oder kleiner ist als die gleiche öffnung auf der Unterseite der Maske, so

j£ daß das abzulösende Material während eines subtraktiven Verfahrensschrittes leichter zugänglich ist wodurch

['-■ Linienmuster kleinerer Abmessungen hergestellt werden können.

[;^! Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst

Das niedergeschlagene ablösbare Material wird nicht von einer Photolackschicht oder dergleichen getragen und ist gegen hohe Temperaturen widerstandsfähig. Für ein derartiges Verfahren finden sich im Stand der Technik keine Anregungen. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer ablösbaren Maske ist additiv. Beispielsweise kann das Niederschlagen elektrolytisch erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich grundlegend von den Verfahren gemäß dem Stand der Technik, bei denen subtraktive Verfahren zum Erzielen eines Überhanges aus Photolack oder Glasstrukturen, mit oder ohne bedeckende metallische Schichten verwendet werden.

Das ablösbare Material und das darauf im Vakuum niedergeschlagene Überzugsmaterial werden dadurch entfernt, daß das ablösbare Material weggeätzt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Figuren im einzelnen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

F i g. IA bis IG eine erste Gruppe von Verfahrensschritten zur Erzeugung eines Films mit Hilfe des Ablöseverfahrens gemäß der Erfindung, mit einem Überhang, der durch eine Metallisierung mit größerer Tiefe als die Dicke des Photolacks erreicht wird,

F i g. 2A bis 21 ein zweites Verfahren gemäß der Erfindung, das dem Verfahren gemäß F i g. 1A bis IG ähnlich ist,

F i g. 3A bis 3C ein drittes Verfahren gemäß der Erfindung, mit sich verjüngenden Öffnungen in dem Photolack zur Bildung eines Überhanges in dem abzulösenden Material,

F i g. 4A bis 4C ein viertes Verfahren gemäß der Erfindung, mit sich verjüngenden Öffnungen im Photolack zur Bildung eines Überhanges in dem abzulösenden Material,

F i g. 5A bis 5E ein Verfahren zur Erzeugung eines verbesserten Überhangs durch Aufheizen des Photolacks der in Fig.3A, 4A und 5A gezeigten Form zum Erzielen einer Krümmung des Photolacks an den Kanten, wodurch sich ein größerer Überhang ergibt und

F i g. 6A bis 6D ein Verfahren mit zwei Photolackschichten zum Erzielen eines Überhanges.
In den Fig. IA bis IG wird ein Substrat 10 mit einer metallischen Schicht 11 aus einem Material oder Schichten aus Materialien überzogen, die gut an dem Substrat 10 haften und für eine galvanische Metallisierung geeignet sind.

Wenn ein Metall wie z. B. Fe, Ni, Cr oder Cd bei erhöhter Temperatur auf das Substrat 10 aufgebracht wird, erhält man sowohl eine gut anhaftende Schicht als auch eine Metallisierungsgrundlage, ohne daß dazu eine die Haftfähigkeit verbessernde Zwischenschicht erforderlich wäre. Wenn man jedoch Au, Cu, Pd oder Pt, bei jeder beliebigen Temperatur aufbringt, oder wenn Co oder NiFe bei Zimmertemperatur als Metallisierungsgrundlage aufgebracht wird, dann ist eine die Haftfähigkeit verbessernde Zwischenschicht eines reaktiven Metalls wie z. B. Ti, Ta, Al oder Cr erforderlich, das vor Aufbringen der Metallisierungsgrundlage auf dem Substrat aufgebracht werden muß.

Anschließend wird eine Schicht aus einem strahlungsempfindlichen organischen Photolack 12 auf der Schicht 11 aufgebracht, durch UV-Strahlung, Elektronenstrahl oder Röntgenstrahlung belichtet und entwickelt und dabei mit Öffnungen 14 und 15 versehen, die sich in Längsrichtung erstreckende Schlitze darstellen, die sich über das Substrat 10 erstrecken. Die Schlitze 14 und 15 sollen dabei die Grenzen für ein Muster, wie z. B. elektrische Leitungszüge oder dergleichen nach Art dünner gerader Linien darstellen. In F i g. 1B sind die Schlitze 14 und 15 elektrolytisch mit einer Schicht 25 ausgefüllt, die Leitungszüge 16 und 17 in Form von Streifen bilden mit überhängenden Kanten und Kappen, die die Schlitze 14 und 15 ausfüllen und sowohl in senkrechter als auch in waagrechter Richtung über sie hinausreichen. Man erkennt, daß die Schlitze 14 und 15 und damit die Maskenelemente 16 und 17 sehr breit oder auch sehr schmal sein können. Für zufriedenstellende Ablösegeschwindigkeiten des vom Substrat 10 und der Schicht 11 zwischen Fig. ID und IE abzulösenden Materials ist es erwünscht,daß das Verhältnis zwischen schmalen und breiten abzulösenden Bereichen kleiner sein sollte als 25 :1. Dadurch erhält man eine gleichförmige Ablösung der Schichten 25 und 19, wie dies in F i g. 1D und 1 E gezeigt ist. In Fig. IC ist die Photolackschicht 12 entfernt, so daß nur die elektrolytisch aufgebrachten Maskenelemente 16 und 17 mit ihren überhängenden Kanten 18 verbleiben. Der Photolack wird dabei in üblicher Weise durch organische Lösungsmittel oder Belichtung, gefolgt von Entwicklung, durch Plasmaätzen oder organische Lö-

sungsmittel entfernt. Das elektrolytisch aufgebrachte Metall muß dabei gleichförmig niedergeschlagen sein und das Bad muß dabei sowohl im Makro- als auch im Mikrobereich ein gutes Streuvermögen aufweisen. Das Streuvermögen ist ein Maß für die Gleichförmigkeit des galvanischen Niederschlags. Andererseits kann auch ein stromloses Metallisierungsverfahren benutzt werden. Elektrolytisch aufgebrachte Metallschichten müssen dabei Niederschlagstemperaturen beim Aufbringen des Primärmusters in der Größenordnung von 50 bis 700⁰C aushalten. Das Muster aus Elementen 16 und 17 sollte dabei einen gleichförmigen Oberhang (pilzförmige Kappe) von 0,1 μπι bis 5 μΐη aufweisen. Die Größe des Überhangs hängt hauptsächlich von den seitlichen und Dicken-Abmessungen des durch dieses Ablöseverfahren zu erzeugenden Musters ab. Es sei darauf verwiesen, daß die Photolackschicht 12 im Minimum etwa 20% (oder bei Verwendung von dicken Filmen mindestens

ίο 0,25 μπι dicker) dicker ist, als der im nächsten Verfahrensschritt in Fig. ID dargestellte Materialniederschlag. Für sehr kleine Abmessungen wird die Höhe des überschreitenden Materials P und der Überhang O in F i g. 1C der Metallisierung oberhalb der obersten Ebene des Photolacks 12 etwa 5 bis 10% der Dicke der Photolackschicht aufweisen und dabei sollten »O« und »A< im wesentlichen gleich sein. Nach Entfernen der Photolackschicht 12 kann die Schicht 11 an denjenigen Stellen, die keine Metallisierungen (Maskenelemente 16,17 usw.)

,5 aufweisen, durch Zerstäubungsätzen, chemisches Ätzen, reaktives Plasmaätzen, oder reaktives Plasmazerstäubungsätzen, oder ähnliche Verfahren entfernt werden.

In Fig. ID werden die metallisierten Maskenelemente 16 und 17 als Überzugsmasken im Vakuum für die Aufdampfung oder das Zerstäuben einer Schicht des letztlich aufzubringenden Überzugsmaterials 19, beispielsweise aus einem Metall oder einem Dielektrikum benutzt, das auf der Schicht 11 und den Metallisierungen 16 und 17 niedergeschlagen wird. Durch den Überhang 18 bleiben die Seiten 20 der Metallisierungen 16 und 17 frei, so daß sich nur ein geringfügiger Niederschlag des Materials 19 ergibt. Wie in F i g. 1E gezeigt, werden die elektrolytisch aufgebrachten Metallisierungen 16 und 17 selektiv chemisch, elektrochemisch oder mit Hilfe eines reaktiven Ionenplasmas nach Niederschlag des Materials 19 zur Bildung des gewünschten Primärmusters abgeätzt, ohne daß dabei dieses FYimärmuster angegriffen wird. Auf diese Weise wird die unerwünschte Metallisierung 16 und 17 von der Schicht 11 entfernt.

In Fällen, in denen sehr schmale Streifen gebildet werden sollen oder wo ein Teil des Materials 19 entfernt werden soll, wird eine Schicht 20' aus Photolack aufgebracht, die derart belichtet wird, das gemäß F i g. 1F der Bereich 21 des Materials 19 freiliegt, so daß es wie in F i g. IG gezeigt ist, durch ein subtraktives Verfahren, wie z. B. chemisches Ätzen oder durch ein trockenes Verfahren wie z. B. Zerstäubungsätzen, reaktives Zerstäubungsätzen, Plasmaätzen oder ähnliche Verfahren entfernt werden kann.

Die durch elektrolytische Verfahren aufzubringenden Metalle können (a) Au, Pt, Pd, Ag oder (b) Cu, Zn, Ni, Co, Fe, Cr, Sn, W oder jede binäre, ternäre oder sogar quarternäre Legierung aller oben angegebenen Elemente oder jedes dieser Elemente mit jedem andern Element sein. Die Metalle der Gruppe (a) werden vorzugsweise bei Ablösverfahren in Verbindung mit metallischen oder nichtmetallischen Mustern benutzt, wobei das zu bildende Muster aus einem edleren Metall oder einem Metall hergestellt wird, das selektiv geätzt oder durch andere Mittel wie z. B. Heizen, chemische Reaktion und dergleichen zerstört werden kann. Die Metalle der Gruppe (b) sind vielseitiger, da sie weniger edel sind. Sie lassen sich als Ablösemasken für Dielektrika und für eine Reihe von edleren Metallen verwenden.

Obgleich nur einige ausgewählte Beispiele von Strukturen hier dargestellt sind, läßt sich das Verfahren bei der Herstellung aller Arten magnetischer Strukturen, aller Arten von Halbleiterstrukturen, wie z. B. integrierten Schaltungen, bei der Packung von Halbleiterschaltungen in zwei Ebenen, bei optischen und elektro-optischen Strukturen und vielen anderen einsetzen.

Falls das primäre Muster 19 aus dielektrischem Material besteht, dann kann es erwünscht sein, einen Verfahrensschritt zur Entfernung der Metallisierung (durch Zerstäubungsätzen, Plasma- oder chemisches Ätzen usw.) vor dem Niederschlag des Primärmusters einzusetzen. Obwohl das Verfahren ganz allgemein anwendbar und in vielen Anwendungsgebieten einsetzbar ist, so ist es doch insbesondere bei der Bildung von aus Glas, S1O2, Si, Ti oder Cr und Eisen-Nickel-Legierungen hoher Suszeptibilität, die auch noch einen weiteren Legierungsbestandteil enthalten können, bestehenden Laminaten verwendbar, mit einer Permeabilität für sehr hohe Frequenzen für eine Verwendung in induktiven Köpfen, für Abschirmungen für magnetoresistive Köpfe und Abschirmungen für andere Zwecke. In diesem Fall, wie die F i g. 2A bis 2E zeigen, kann die elektrolytisch aufgebrachte Struktur ein sehr schmaler Rahmen sein, der in einem Kupferbad elektroformiert wird. In diesem Fall, obgleich Co in der Anwesenheit von Fe, NiFe, NiFeCr, NiFePd usw., unter Verwendung von Ammoniumpersulfat selektiv geätzt werden kann, wird als letzte Schicht Glas aufgebracht, das für die Primärstruktur einen zusätzlichen Schutz bietet

Falls erwünscht, wird die Primärstruktur in einer solchen Weise niedergeschlagen, daß die Kanten der Primärstruktur schräg abfallen, so daß sie für später anzubringende Verbindungsleitungen leicht zu isolieren sind. Dies wird dadurch erreicht, daß eine relativ dicke Schicht statt durch Aufdampfen durch Zerstäuben oder aber durch Aufdampfen bei gleichzeitiger Rüttelbewegung durchgeführt wird.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen die F i g. 2A bis 21 in einem Trockenverfahren für einen Eisen-Nickel-Legierungsschichtaufbau, d.h. einer Schichtung Eisen-Nickel-Legierung/Glas/Eisen-Nickel-Legierung auf einem aus anorganischem Material bestehenden Rahmen. In F i g. 2A trägt auf einem Glassubstrat 10 ein aufmetallisierter Film 11 eine Schicht aus einem positiven Photolack, die etwa 1 μπι stärker ist als die letztlich aufzubringenden Schichten aus der Eisen-Nickel-Legierung und Glas. Der Photolack wird durch Strahlung belichtet und entwickelt und liefert dabei die in F i g. 2B dargestellten Schlitze 24, die in einer vorzugsweise 4 μπι bis 6 μπι starken Photolackschicht 12 0,2 bis 0,4 p.m breit sind.

In Fig.2C ist dann das Ergebnis des elektrolytischen Niederschlags der Elemente 25 in den Schlitzen 24 gezeigt Das dazu ausgewählte Metall muß sich in der Anwesenheit einer Eisen-Nickel-Legierung leicht ätzen lassen. Kupfer eignet sich dafür sehr gut, und es kann mit Amrnoniumpersulfat (pH = 7—9) abgeätzt werden.

das Ni-Fe nicht löst. Andere Metalle wie Cr, Zn, Cd und Sn sind dafür ebenfalls brauchbar. Das Metall wird bis zu einer Stärke von etwa 3 bis 7 μπι bis zu einem pilzförmigen Querschnitt mit einem Überhang von vorzugsweise 0,25 bis 3 μπι niedergeschlagen. Der Photolack wird mit einem Lösungsmittel, wie z. B. Aceton, entfernt, und das Ergebnis zeigt F i g. 2D.

In Fig.2E werden dann die Elemente 25 und die freiliegenden Oberflächen 11 mit einer Schicht 19 aus Eisen-Nickel-Legierung, einer Glasschicht 29 und einer Eisen-Nickel-Legierungsschicht 39 mit einer Stärke von insgesamt 2 bis 3 μηι überzogen. Vorzugsweise wird eine weitere (nicht gezeigte) Schicht aus Glas niedergeschlagen, die die Eisen-Nickel-Legierungsschicht 39 gegen Beschädigung schützt. Verschiedene Eisen-Nickel-Legierungen mit W, Cr, Pd oder Mo als zusätzlichen Bestandteil und SiFe lassen sich verwenden.

Schichtungen lassen sich gemäß Tabelle 1 aufbauen:

W-Ni-Fe	Mo-Ni-Fe	Pd-Ni-Fe	3-6% SiFe
SiO₂ oder W	SiO₂ oder W	SiO₂ oder W	SiO₂
W-Ni-Fe	Mo-Ni-Fe	Pd-Ni-Fe	3% SiFe
SiO₂ oder W	SiO₂ oder Mo	SiO₂ oder Mo	SiO₂

Andererseits kann auch eine aus 9,6% Si, 85% Fe und 5,4 Gew.-% Al bestehende Legierung mit oder ohne Laminierung durch Zerstäubung aufgebracht werden.

In Fig.2F sind dann die metallischen Elemente 25 abgeätzt, wobei der Eisen-Nickel-Legierungsverbund oberhalb dieser Elemente vom Substrat mit entfernt ist. Wenn die Elemente aus Kupfer bestehen, dann werden sie, wie bereits erwähnt, abgeätzt. Bestehen sie aus Zinn, dann wird als Ätzmittel Ammoniumsulfit benutzt (pH =: 7—9). Wenn die Elemente 25 aus Cr bestehen, dann nimmt man als Ätzmittel AICI3 mit Zn oder jedes andere für Cr geeignete Ätzmittel.

In Fi g. 2B wurde eine weitere Photolackschicht 20' aufgebracht, die die Schlitze 40 und 42 und den dazwischenliegenden Streifen 41 bedeckt und den Eisen-Nickel-Legierungsverbund schützt, der das Joch eines Magnetkopfes darstellt.

Die Bereiche 43 und 44 werden unter Verwendung von FeCb und HF getrennt oder von HF mit FeCb gemischt abgeätzt und das Ergebnis zeigt F i g. 2H. Anschließend wird der Photolack entfernt, so daß man die endgültige Struktur des Joches erkennt, die F i g. 21 zeigt und die das Primärmuster darstellt. Es kann Fälle geben, wo die überflüssigen Strukturen nicht entfernt werden müssen, weil sie entweder gar nicht vorhanden sind, oder weil sie stehenbleiben können, ohne daß dadurch das Produkt beeinträchtigt wird.

Verschiedene Verfahren lassen sich zur Erzeugung eines Musters wie in Fig.3A verwenden, mit einer Vertiefung 50 mit schrägen Seitenwänden. Das läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß man eine Strahlung 52 durch eine Maske 53 auf einem positiven Photolack richtet. Ein dafür geeigneter Photolack ist beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA). Die Fig.3A zeigt dabei typisch die mehrfachen Schritte von der Belichtung bis zur Entwicklung.

Verwendet man PMMA, dann erhält man dieses Muster durch eine Bestrahlung 52 mit einem Elektronenstrahl geringer Intensität und die Entwicklungszeit ist lange und/oder die Entwicklerkonzentration ist hoch. Gemäß F i g. 3B wird dann ein Metall 25 niedergeschlagen. Anschließend werden der Photolack 15 und gemäß F i g. 3C ein Metall 19 im Vakuum niedergeschlagen. Die Elemente 25 werden in üblicher Weise abgeätzt, obgleich dies hier nicht gezeigt ist

Bei negativen, mit Elektronenstrahl zu belichtenden Photolacken lassen sich solche Muster mit schrägen Kanten dadurch erzielen, daß man die Intensität des Elektronenstrahls und die Entwicklungszeit entsprechend einstellt.

Bei PMMA und PMMA-Kopolymeren läßt sich bei entsprechender Modulation (Intensität) des Elektronenstrahls und entsprechender Entwicklung genau die umgekehrte Neigung der Seitenwände erzielen.

Wie man aus den Skizzen der F i g. 3B und 3C und den F i g. 4B und 4C sieht, sind beide Arten von geneigten Seitenwänden für die Bildung eines Musters zur Herstellung einer aus anorganischem Material bestehenden Hochtemperaturmaske für eine Ablösung zur Erzeugung von Schlitzen 50 oder 60 brauchbar.

Verwendet man einen positiven Photolack, dann lassen sich schräge Seitenwände von Schlitzen gemäß F i g. 3A auf folgende Weise erzielen.

1. Durch Defokussieren oder Dekollimieren von ultraviolettem Licht,

2. durch Einhalten eines geringen Abstandes der Maske von dem Photolack,

3. durch Verwendung einer sehr dicken Photolackschicht, d. h. dicker als etwa 2 μπι selbst dann, wenn der Lichtstrahl nicht defokussiert oder dekollimiert ist und selbst dann, wenn die Kontaktberührung zwischen Maske und Photolack gut ist,

4. durch Verwendung einer dispersen (nicht koHimierten) Lichtquelle,

5. durch Verwendung jedes der obengenannten Verfahren 1,2 und/oder 3,4 in Kombination.

Bei Verwendung von negativen Photolacken, wie z. B. solchen mit einem vorpolymerisierten Harzkörper aus teilweise cyclisiertem ris-l,4-Polyisopren — ein solcher Lack wird unter dem Handelsnamen KTFR von der Firma Eastman Kodak vertrieben —, können die Verfahren 1 bis 5 oder eine beliebige Kombination dieser Verfahren zur Herstellung gleichartiger schräger Seitenwände eingesetzt werden, wie sie die F i g. 3B und 3C und die F i g. 4B und 4C zeigen.

Nachdem ein derartiges Photolackmuster mit schrägen Seitenwänden erzielt ist, wie dies die Fi g. 3A bis 3C und 4A bis 4C zeigen, werden die Öffnungen in der Photolackschicht durch ein geeignetes Niederschlagsverfah-

ren, wie ζ. B. durch elektrolytische Abscheidung, durch stromloses Abscheiden, durch Aufdampfen, Zerstäuben usw. aufgebracht. Das niedergeschlagene Metall 25 oder Material (Dielektrikum) kann dabei bis es etwa auf eine Dicke gleich etwa ²Ii der gewünschten durch Ablösen zu erzeugenden Schicht oder bis etwa 0,25 μπι bei dicken Niederschlagen, gemessen von oben, niedergeschlagen werden. Dieses Metall (oder Dielektrikum) Cu, Zn, Sn, Al,

usw., bildet, wie die F i g. 3B und 4B dies zeigen, ein umgekehrtes Trapezoid. Wenn die Seiten schräg verlaufen, dann ist es nicht notwendig, das Metall 25 oder das Dielektrikum so lange niederzuschlagen, bis sich über dem Photolack ein pilzförmiger Niederschlag gebildet hat. Abhängig von der Form des umgekehrten Trapezoid 50 oder 60 kann es unter Umständen entbehrlich sein, zur Erzielung einer Ablösung einen pilzförmigen Querschnitt des Niederschlags einzusetzen.

ίο Nach Entfernen der Photolackschicht wird die gewünschte Metallschicht oder die in dielektrische Schichten eingelagerte magnetische Schicht oder eine dielektrische Schicht durch Verdampfung, durch Metallisierung, durch Ionenbeschuß und/oder durch Zerstäubung aufgebracht werden. Das Ablöseverfahren kann dann gemäß F i g. 2E bis 21 oder F i g. ID bis IG durchgeführt werden. Die einzige hier notwendige Bedingung besteht darin, daß die Auswahl des anorganischen Ablösematerials so getroffen wird, daß es sticiuiv aufgelöst, angegriffen,

geätzt oder sonstwie entfernt werden kann, ohne daß dabei das gewünschte endgültige Muster durch das bei hoher Temperatur ablaufende Abiöseverfahren angegriffen wird.

In dem Verfahren gemäß Fi g. 5A bis 5E wird eine Photolackschicht 12, z. B. aus KTFR, Polymethylmethacrylat (PMMA), einem PMMA-Kopolymeren oder einem anderen thermisch verformbaren Polymeren, in ein Muster geformt (durch Belichtung und Entwicklung) oder durch Ätzen, reaktives Plasmaätzen, chemisch usw).

Das Muster wird anschließend auf eine so hohe Temperatur aufgeheizt, daß das Polymere 12 zerfließt (sich durch die Oberflächenspannung deformiert) und die in F i g. 5D dargestellte Form annimmt. Man sieht, daß eine solche Erwärmung die gewünschte Form in dem Photolack liefert, wodurch man die geneigten Seitenwände oder sogar einen leichten Überhang in der anorganischen Maske Fi g. 5A erzeugen kann. Die übrigen Verfahrensschritte sind die gleichen, wie sie im Zusammenhang mit F i g. IB bis IG oder 2C bis 21 besprochen wurden.

Das Abrunden der Kanten oder die geneigten Kanten lassen sich dadurch erzeugen, daß man den organischen Photolack kurzzeitig einer reaktiven Plasma- oder Zerstäubungsätzung aussetzt.

Bei dem Verfahren gemäß F i g. 6A bis 6D werden zwei verschiedene Photolacke mit zwei verschiedenen Empfindlichkeiten benutzt. Der Photolack 70 mit der höheren Empfindlichkeit, der auf der Oberseite liegt, ist ein positiver Photolack und auf der Unterseite befindet sich ein negativer Photolack 12. Der untenliegende Photo-

lack 12 ist etwa 25% dicker, als die Dicke des durch das Ablöseverfahren herzustellenden Materials (vergleiche Fig.6A). Nach Belichtung durch UV-Licht, durch Elektronenstrahl oder Röntgenstrahl und Entwicklung, wird die in Fig.6B gezeigte Form erhalten. Durch elektrolytisches oder stromloses Abscheiden wird eine aus anorganischem Material bestehende Maske mit wohl definiertem Überhang gebildet, wie sie Fig.6C zeigt. In F i g. 6D wurde das Material 19 niedergeschlagen, nachdem die Photolackschichten 12 und 70 entfernt sind.

Weiter läuft das Verfahren ab wie bereits oben beschrieben. Andererseits kann auch ein negativer Photolack benutzt werden, wobei dann der empfindlichere Photolack als Photolackschicht 12 auf der Unterseite eingesetzt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Dünnfilmstruktur, insbesondere einer Maskenschicht durch ganzflächiges Niederschlagen eines Überzugsmaterials im Vakuum auf ein ablösbares Material mit einem der ge-

wünschten, flächenmäßigen Ausbildung der Dünnfilmstruktur entsprechenden Muster durchgehender öffnungen, wobei die Dicke des im Vakuum niedergeschlagenen Überzugsmaterials wesentlich geringer ist als die Dicke des ablösbaren Materials, und anschließendem Entfernen des ablösbaren Materia'.s, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Musters durchgehender öffnungen aus dem ablösbaren Material