DD279554A1 - Verfahren zum retuschieren strukturierter metallfolien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Retuschieren strukturierter Metallfolien, dessen Teilschritte Bestandteil der Erzeugung eines Flaechenmusters mit verstaerktem Randbereich sind. Solche Folien finden beispielsweise in roentgen- und korpuskularstrahloptischen Geraeten zur Erzeugung von Halbleiteranordnungen Anwendung. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, die Ausbeute bei der Herstellung der Folien zu erhoehen, indem herstellungsbedingte unerwuenschte Poren geschlossen werden, ohne dass vor dem Einsatz eine manuelle oder automatische Porenkontrolle erfolgen muss. Erfindungsgemaess wird die Traegerseite einer mittels an sich bekannter lithografischer und galvanischer Prozesse strukturierten Metallfolie, vorzugsweise aus Nickel mit einer Kupferabdeckung, nach dem Abloesen vom Traeger in einem Sauerstoffplasma behandelt. Dadurch wird eine Passivierung der unbedeckten Ni-Oberflaeche erreicht, waehrend sich das Kupfer in den entstandenen Poren nicht passivieren laesst. Bei einem nachfolgenden Ni-Galvanikprozess scheidet sich das Nickel selektiv nur in den Poren ab. Nach einer selektiven Kupfer- und Lackentfernung liegt eine porenfreie duenne Metallfolie mit Flaechenmuster vor.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Retuschieren strukturierter Metallfolien, dessen Teilschritte Bestandteil der Erzeugung eines Flächenmusters mit verstärktem Randbereich sind. Solche freitragenden Masken werden vorzugsweise zur Strukturübertragung bei der Herstellung von HalbNteranordnungen in projizierenden Ionen-, Elektronen- oder Röntgenstrahllithografieanlagen eingesetzt.

Weitere Anwendungsgebiete sind die Mikroakustik, Op'o- und Leistungselektronik, bei der Magnetb'asenspeicherherstellung als Transmissions- oder Gittermasken sowie die Herstellung von Diodenmatrizen für Bildaufnahmeröhren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Mit Hilfe von korpuskularstrahloptisc hen Geräien werden Flächenmuster auf ein Substrat übertragen, wobei die verwendeten strukturierten Metallfolien bewirKen, daß nur bestimmte Bereiche des Substrates einer Teilchen- oder Strahlenbelastung ausgesetzt werden. Aurgrund der immer kleiner werdenden Abmessungen der Maskenstrukturen werden die Anforderungen in bezug auf die Herstellung und Handhabung solcher freitragender Metallfolien immer größer. Sie müssen stabil sein, des weiteren starker Strahlenbelastung beim Einsatz standhalten und eine einwandfreie Strukturübertragung gewährleisten. Es sind bereits einige Verfahren <ur Herstellung dünner Metaüfolien mit feinsten die Aktivstrukturen tragenden Stützgittern bekannt (DE-OS 2512086.. DE-OS 2727646, EP 006459). bei denen auf einem Substrat ein Lackrelief gebildet und anschließend in die Zwischenräume ein Metall - vorzugsweise Nickel - galvanisch abgeschieden wird.

Um die Stabilität der fioitragenden Strukturen zu erhöhen und außerdem ein relativ großes Höhen-Breiten-Verhältnis ?u erzielen, ist gemäß DE-OS 2628099 eine Lösung zur Verstärkung des Flächenmusters bekannt, bei der zusätzlich eine Belichtung einer Negativresistschicht durch das slr=)h!ungsdurchlässige Substrat und eine darauf aufgebrachte strukturierte Metallschicht hindurch erfolgt, bevor die das Flächenmuster enthaltende Metallfolie vom Träger getrennt wird.

Bei allen mit diesen Verfahren hergestellten Folion treten insbesondere beim Ablösen vom Träger durch starke mechanische Beanspruchungen überstreckte Zonen sowie unter den Bedingungen der hohen Strahlenbelastung beim Einsatz inhomogene Verzerrungen einzelner Maskengebiete auf.

Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung einer dünnen Metallfolie mit Flächenmuster vorgeschlagen, bei dem auf einem Träger mit geringem Ausdehnungskoeffizienten der innere das Flächenmuster enthaltende Bereich bei einer höheren Temperatur als der verstärkte Randbereich, der vorzugsweise aus demselben Material besteht, galvanisch abgeschieden wird. In einor Ausgestaltung des Verfahrens werden zusätzlich innere mechanische Zugspannungen in die Metallfolie durch definiertes Krümmen des Trägers während des Galvanikprozesses eingebracht. Eine weitere ganzflächige galvanische Abscheidung einer dicken Kupferschicht auf das Flächenmuster und den verstärkten Randbereich sowie ein Abheben des Randes der Metallfolie während der letzten Abscheidephase ermöglicht ein verzerrungsfreies selbständiges Ablösen vorn Träger. Zwar liegt nach der selektiven Kupfer- und Lackentfernung eine zumindest im Musterbereich leicht gespannte und verzerrungsfreie Metallfolie vor, aber es kann wie auch bei allen anderen bekannten Herstellungsverfahren nicht vermieden werden, daß zum Beispiel während der galvanischen Metallabscheidung infolge von Wasserstofrfreisetzung an der als Katode fungierenden Metallfolie Poren im Bereich mit den Aktivstrukturen entstehen.

Nachteilige Folge ist eine Unterbrechung der Gitterstege, die bei thermischer Belastung beim Einsatz der so strukturierten Metallfolie durch sich aufbauende Kerbkräfte an diesen Stellen bis zur völligen Zerstörung führen kann. Da bisher keine Reparaturtechnologie für freitragende Masken bekannt ist, werden die Poren mit erheblichem Aufwand manuell in einem Mikroskop gesucht und dann aus einer größeren Anzahl von Masken die angeblich porenfreie oder porenarme Maske ausgewählt. Insbesondere bei gegitterten Masken ist die Porensuche wegen des unterlegten Gitters sehr erschwert, so daß der Einsatz schadhafter Masken im Bauelementeherstellungsprozeß nicht ausgeschlossen werden kann. Die Strukturübertragung solcher Masken führt unweigerlich zu Störungen der Funktion beziehungsweise zum Ausfall der mikroelektronischen Bauelemente.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine effektive Reparaturtechnologie zu finden, die eingebunden in die bekannten Verfahren die Ausbeute bei der Herstellung von struktur' rten Metallfolien wesentlich erhöht.

Büim Einsatz dieser freitragenden Masken in Röntgen- oder Korpuskularstrahlgeräten soll eine einwandfreie Strukturübertragung gewährleistet werden, wobei der Ausschuß von Halbleiterbauteilen mit kleinsten Abmessungen erheblich reduziert wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zum Retuschieren strukturierter Metallfolien anzugeben, das als Bestandteil der Erzeugung eines Flächenmusters mit verstärktem Randbereich eine problemlose Beseitigung von herstellungsbedingten Poren ermöglicht. Dadurch soll außerdem die aufwendige manuelle Porenkontrolle nach Fertigstellung der Metallfolie mit Flächenmuster entfallen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß nach dem Aufbau des Flächenmusters mit verstärktem Randbereich aus vorzugsweise Nickel mittels an sich bekannter lithografischer und galvanischer Prozesse sowie der Abscheidung einer weiteren dicken Kupferschicht darauf die Metallfolie vom Träger abgelöst und deren Trägerseite in einem Sauerstoffplasma behandelt wird. Dabei wird die nicht von der Kupferschicht bedeckte Oberfläche des Nickel-Flächenmusters durch Oxydation passiviert, hingegen die lackfreie Oberfläche der Kupferschicht in den unerwünschten, aber herstellungsbedingten Poren nicht. Bei einem anschließenden Nickel-Galvanikprozeß scheidet sich das Nickel nur auf der Kupfer-Oberfläche in den Poren ab. Nach der darauffolgenden selektiven Kupfer- und Lackentfernung liegt die fehlerfreie Metallfolie mit dem gewünschten porenfreien Flächenmuster vor.

Ausführungsbeispiel

Anhand der Figuren 1 bis 4 sind die erf indungsgomäßen Verfahrensstufen zum Retuschieren einer strukturierten Metallfolie mit Fiächenmuster und verstärktem Randbereich näher erläutert.

Entsprechend Fig. 1 werden auf einem Glasträger 1 in bekannter Weise eine Ankontaktierschicht 2 aus Kupfer mit einer Dicke zwischen 5 und 10nm und die das Muster enthaltende Lackschicht 3 mit einer Dicke zwischen 1,5 und 3μπι aufgebracht. Die Lacköffnungen werden danach mit einer ersten dünnen Metallschicht 4 aus Nickel galvanisch aufgefüllt. Während des Abscheidevorganges bilden sich Wassers»offbläschen, die sich an einigen Stellen der Folienoberfläche anlagern und somit dort eine Nickelabscheidung verhindern. Insbesondere im Musterbereich entstehen durch diesen Vorgang unerwünschte Poren 7, die beim späteren Einsatz in projezierenden Anlagen zu Übertragungsfehlern bei der Musterabbildung oder sogar zur Zerstörung der strukturierten Metallfolie führen würden. Demzufolge wird erfindungsgemäß nach der galvanischen Abscheidung einer weiteren Nickelschicht 5 mit einer Dicke zwischen 20 und 100 pm auf den Randbereich der ersten dünnen Metallschicht 4 sowie einer ganzflächigen Abscheidung einer 150-350 pm dicken Kupferschicht 6 die Musterfolie vom Träger 1 gelöst und deren Trägerseite im Sauerstoffplasma 8 bei 20 bis 100Pa einige Minuten behandelt. Dabei bildet sich auf der unbedeckten Oberfläche der Nickelschicht 4 eine uünne Oxidschicht mit passivicrender Wirkung aus (Fig.2). Die lackfreie Oberfläche der in den Poren 7 hineinragenden Kupferschicht 6 läßt sich dagegen nicht passivieren, so daß bei einer weiteren galvanischen Nickelabscheidung 9 die Poren 7 zuwachsen (Fig.3).

Nach einer abschließenden selektiven Kupfer- und Lackentfernung liegt eine retuschierte porenfreie Metallfolie mit Flächenmuster und verstärktem Randbereich so vor, wie sie der Herstellungsprozeß von Halbleiteranordnungen mit kleinsten Abmessungen erfordert (Fig.4).

Claims (1)

1. Verfahren zum Retuschieren strukturierter Metallfolien, bei dem mittels lithografischer und galvanischer Prozesse auf einem Träger ein Flächenmuster mit verstärktem Randbereich derart erzeugt wird, daß im wesentlichen zuerst in die mikrolithografisch strukturierten Zwischenräume einer auf dem Träger mit Ankontaktierschicht aufgebrachten Lackschicht eine erste dünne Metallschicht aus vorzugsweise Nickel galvanisch abgeschieden wird, wobei herstellungsbedingt unerwünschte Poren entstehen, daß anschließend der Randbereich durch galvanisches Abscheiden einer weiteren dicken Metallschicht aus dem gleichen Material wie die erste erzeugt wird und daß die so gebildete Musterfolie vorläufig vor dem Ablösen vom Träger ganzflächig mit einer für weitere Prozeßschritte stabilisierenden dicken Metallschicht aus vorzugsweise Kupfer abgedeckt wird, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem Ablösen der Musterfolie deren Trägerseite in einem Sauerstoffplasma (8) behandelt wird, wobei nur die unbedeckte Oberfläche der ersten dünnen Metallschicht (4) durch Oxydation passiviert wird, hingegen die lackfreie Oberfläche der Kupferschicht (6) in den Poren (7) nicht, daß danach durch selektive galvanische Abscheidung von vorzugsweise Nickel (9) die Poren (7) geschlossen werden und daß letztlich die stabilisierende Metallschicht (6) und die Lackreste (3) durch selektives Ätzen entfernt werden.

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