DE1521311B2

DE1521311B2 - Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtmusters

Info

Publication number: DE1521311B2
Application number: DE1965I0028269
Authority: DE
Inventors: Hollis Leland Mount Kisco; Gregor Lasrence Vincent Poughkeepsie; N.Y.; McGee Hansel Leslie Washington; Caswell (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1964-06-08
Filing date: 1965-06-02
Publication date: 1972-10-26
Also published as: CH468141A; FR1449724A; GB1095822A; DE1521311C3; US3392051A; DE1521311A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtmusters auf einer isolierenden Unterlage, wobei nach Maßgabe des gewünschten Musters bestimmte Oberflächenbereiche der Unterlage so behandelt werden, daß sie gegenüber den übrigen Oberflächenbereichen eine erhöhte Haftfähigkeit für den aufzubringenden Werkstoff aufweisen, so daß bei dem anschließenden im Vakuum erfolgenden Aufbringen des Werkstoffs dieser sich bevorzugt auf den derart behandelten Oberflächenbereichen abscheidet und nur dort eine zusammenhängende dünne Schicht bildet.

Auf dem Gebiet der Dünnfilmschaltungen werden leitende Schichten in bestimmten Mustern übereinander angeordnet, wobei dazwischen befindliche dielektrische Schichten die leitenden Schichten voneinander isolieren. Auf diese Weise lassen sich Schaltelemente wie Cryotrons oder Kondensatoren herstellen. Nach bekannten Verfahren wird dabei so verfahren, daß geeignete Stoffe nacheinander thermisch verdampft werden und auf einem Substrat niedergeschlagen werden, wobei Abdeckmasken dazu dienen, bestimmte Muster zu erzielen. Die Packungsdichte der Schaltkreiselemente wird daher maßgebend durch die Genauigkeit bestimmt, mit der die gewünschten Muster in den Abdeckmasken hergestellt werden können. So ist es äußerst schwierig, Maskenöffnungen in der Größenordnung von 0,02 mm oder weniger herzustellen. Eine weitere Beeinträchtigung besteht darin, daß der Durchmesser der Maskenöffnungen durch verdampfte Partikel, die sich am Rand dieser öffnungen niederschlagen, verändert werden kann, was bedeutet, daß die Masken häufig aus der Vakuumanlage entfernt und einer gründlichen Reinigung unterworfen werden müssen. Schließlich hat der unterschiedliche Winkeleinfall der verdampften Partikel auf die Substratoberfläche Schatteneffekte zur Folge, was zu einer Unscharfe des aufgedampften Schichtmusters führt. Um die daraus resultierende Gefahr von Kurzschlüssen zwischen benachbarten Schichtteilen zu vermeiden, werden

daher die dazwischenliegenden isolierenden Bereiche mit etwas größeren Abmessungen versehen.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (deutsche Patentschrift 752 049) ist es möglich, ein Dünnschichtmuster im Vakuum ohne Verwendung einer Maske dadurch zu bilden, daß die isolierende Unterlage selektiv vorbehandelt wird, so daß sich das niederzuschlagende Material bevorzugt oder ausschließlich auf den so vorbehandelten

Das anmeldungsgemäße Verfahren ermöglicht auf Grund eines verbesserten Auflösungsvermögens eine Erhöhung der Packungsdichte von Dünnfilmschaltungen. Die dem Abdeckmaskenverfahren anhaftenden Nachteile wie Schatteneffekte, häufiges Auswechselnmüssen der Masken und die Schwierigkeit, sehr feine Strukturen abzubilden, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überwunden. Die dünne Schicht aus einem polymerisierbaren Werk-

Teilen der Unterlage abscheidet. Die selektive Vor- io stoff dient gleichzeitig dazu, das Dünnschichtmuster

behandlung der Unterlage kann dabei z. B. durch Einfetten der betreffenden Oberflächenbereiche erfolgen oder auch dadurch, daß die isolierende Unterlage mit Hilfe eines Elektronenstrahls verschieden aufgeladen wird. Die elektrische Aufladung kann dabei mit Hilfe eines entsprechend gesteuerten Elektronenstrahls erfolgen. In beiden Fällen werden auf der Unterlage Bereiche bevorzugter Kondensation für die aufzudampfenden Partikel geschaffen. Das

mus des Haftkoeffizienten für Blei, Zinn und Indium auf einem bestimmten organischen Werkstoff in Abhängigkeit vom Polymerisationsgrad,

F i g. 3 B ein idealisiertes Diagramm des Logarithmus des Haftkoeffizienten in Abhängigkeit von der Struktur einer polymerisierten organischen dünnen Schicht und

F i g. 4 eine zur Ausführung des Verfahrens geeig-

elektrisch zu isolieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schaltkreisteiles, der aus zwei sich überkreuzenden Leitungen auf einer Trägerplatte besteht,

F i g. 2 A bis 2 F einen Querschnitt durch die beschichtete Trägerplatte von Fig. 1 entlang der

selektive Einfetten bestimmter Oberflächenbereiche 20 Linie 2-2 in verschiedenen Herstellungsstadien, hat jedoch den Nachteil, daß das Fett selbst dazu Fig. 3 A ein idealisiertes Diagramm des Logarith-

neigt, im Vakuum zu verdampfen, und daß ferner die Einfettung kaum mit dem obenerwähnten gewünschten hohen Auflösungsvermögen durchführbar ist. Ähnliches gilt für die selektive Aufladung bestimmter Oberflächenbereiche, da die selektiv verteilten Ladungen das Bestreben haben, sich im Laufe der Zeit wieder auszugleichen, was durch die in Vakuumanlagen nicht immer vermeidbare Feuchtigkeit

noch gefördert werden dürfte. Auch auf diesem 30 nete Vakuumvorrichtung. Wege ist daher das obenerwähnte gute Auflösungs- Der in Fig. 1 gezeigte Schaltkreisteil enthält die

vermögen kaum erreichbar. übereinander angeordneten dünnen metallischen

.· Es ist bekannt (USA.-Patentschrift 2 883 257), in Schichten 1 und 3, die in einem gewünschten Muster dünnen Schichten aus polymerem Material Aufzeich- ausgeführt und voneinander durch eine erste dünne nungen beliebiger Art dadurch vorzunehmen, daß die 35 dielektrische Schicht 5 und gegenüber der ebenen polymeren Schichten mittels eines durch die Auf- Trägerplatte 9 durch eine zweite dünne dielektrische Zeichnungssignale gesteuerten Elektronenstrahls se- Schicht 7 isoliert sind. Dabei handelt es sich um eine lektiv vorbehandelt werden und die so vorbehandel- Kreuzungsstelle zweier elektrischer Zuleitungen. Statt ten polymeren Schichten einem Aufdampfvorgang dessen können jedoch die metallischen Schichten 1 unterworfen werden, wobei sich die aufgedampften 40 und 3 in jedem anderen gewünschten Muster zur Metallpartikel in den bestrahlten und nicht bestrahl- Bildung an sich bekannter aktiver und passiver ten Bereichen der polymeren Schicht unterschiedlich Dünnschichtschaltkreiselemente, beispielsweise Cryoablagern, so daß ein sichtbares Bild der Aufzeich- trons, Kondensatoren usw. aufgebracht werden, nung entsteht. Diese selektiv unterschiedliche Haft- Die metallischen Schichten.1 und 3 werden in dem

fähigkeit der Metallpartikel an der polymeren Schicht 45 gewünschten Muster in der folgenden Weise auf den kann statt durch die Elektronenstrahlbehandlung vorher aufgebrachten Schichten 5 und 7 gebildet, auch durch selektive Belichtung mit ultraviolettem Entsprechend dem gewünschten Muster werden be-Licht erreicht werden. stimmte Bereiche der Schichten 5 und 7 polymeri-

Es ist grundsätzlich bekannt (Journal of Physical siert, so daß die so behandelten Bereiche einen Haft-Chemistry, Band 67, Seite 1784; Journal of Applied 50 koeffizienten 0j aufweisen, der größer ist als der Physics, Band 31, Nr. 9, Sept. 1960; Römpp, Chemie- . Haftkoeffizient φ₂ der nicht behandelten Bereiche Lexikon, 1962, Seite 4002, rechte Spalte, Abs. 3, der Schichten 5 und 7. Ein auf die Schichten 5 und 7 Zeile 8 bis 12), einen polymerisierbaren Stoff dadurch abgelagerter metallischer Werkstoff hat deshalb das zu polymerisieren, daß der Stoff einem Elektronen- Bestreben, bevorzugt auf den solchermaßen behanbeschuß oder der Einstrahlung von Licht ausgesetzt 55 delten Bereichen haftenzubleiben und dort relativ wird. schnell zu agglomerieren, während in den unbehan-

delten Zonen die Tendenz einer Wiederverdampfung besteht. Bei geeigneter Dosierung der Menge des aufgebrachten metallischen Werkstoffs wird sich daher 60 eine kontinuierliche, elektrisch leitende metallische Schicht oberhalb der vorbehandelten Bereiche, welche den höheren Haftkoeffizienten 0 ₁ aufweisen, ausbilden, und zwar entsprechend dem gewünschten Muster. Die polymerisierten Bereiche der Schichten Bereiche dieser Schicht derart eingewirkt wird, daß 65 5 und 7 dienen gleichzeitig der elektrischen Isolieeine zur Erzielung einer erhöhten Haftfähigkeit aus- rung des entstehenden metallischen Dünnschichtreichende Polymerisation nur in diesen Bereichen musters,
der Schicht erfolgt. Gemäß F i g. 4 ist das zylindrische Gehäuse 15

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem ein verbessertes Auflösungsvermögen erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Unterlage eine dünne Schicht aus einem polymerisierbaren Werkstoff auf einem Werkstück gebildet und auf die mit dem Muster zu versehenden

in in oberen und unteren Platten 17 bzw. 19 befindlichen ringförmigen Rillen 21 bzw. 23 vakuumdicht eingepaßt, so daß eine Vakuumkammer 13 gebildet ist, welche bis auf ICh⁶ Torr evakuiert werden kann. Die Vakuumkammer 13 ist über einen in der unteren Platte 19 angebrachten Absaugstutzen 27 mit einer Vakuumpumpe 25 verbunden.

Im oberen Teil der Vakuumkammer 13 ist ein Werkstückhalter 29 angebracht, an dem die Trägerplatte 9 (Fig. 1) befestigt wird. Der Werkstückhalter 29 ist um eine Achse 31 drehbar angebracht. Diese Achse erstreckt sich durch das zylindrische Gehäuse 15 nach außerhalb der Vakuumkammer 13 und ist dort mit einem Drehknopf 33 verbunden. Wenn der Werkstückhalter 29 die eingezeichnete Lage A einnimmt, so ruht er auf einem Haltestift 35 und befindet sich dann direkt oberhalb einer gebündelt angeordneten Gruppe von Verdampfungsquellen 37, 39 und 41. Diese Verdampfungsquellen enthalten die zur Aufdampfung der Schichtstruktur von F i g. 1 erforderlichen Werkstoffe. Wenn es sich bei der Schichtstruktur beispielsweise um ein Cryotron handelt mit einem Torleiter (Schicht 3) aus weichem supraleitenden Werkstoff, beispielsweise Zinn, und einem Steuerleiter (Schicht 1) aus hartem supraleitendem Material, beispielsweise Blei, so können die Verdampfungsquellen 37 und 39 Zinn bzw. Blei enthalten. Wenn andererseits die Schichtstruktur eine Leitungskreuzung darstellen soll, wobei die Metallschichten 1 und 3 aus dem gleichen Material, beispielsweise Silber, bestehen, so benötigt man nur eine Verdampfungsquelle. Die dritte Verdampfungsquelle 41 enthält einen polymerisierbaren organischen Werkstoff, beispielsweise ein Silikonöl, Bisphenol A-Epichlorhydrin, Resorzindigyclidyläther, Methylphenylsiloxan usw., die einen niedrigen Dampfdruck haben und sich nach dem Verdampfen als eine dünne Schicht auf der Trägerplatte 9 niederschlagen. Die Verdampfungsquellen 37, 39 und 41 sind mit Temperaturregeleinrichtungen 42 üblicher Art verbunden.

Wenn die Trägerplatte 9 sich in der Lage .,4 befindet, so ist ihre gesamte Oberfläche einem lenkbaren Elektronenstrahl ausgesetzt, der in der Einrichtung 43 erzeugt wird. Diese Einrichtung 43 enthält ein Ablenksystem mit den Ablenkplatten 45 und 47. Zwecks ungefährer Ausrichtung der Strahlrichtung ist die Einrichtung auf einen geneigten Sockel 48 aufgesetzt. Die Ablenkplatten 45 und 47 sind mit einer Ablenksteuerung 49 verbunden, die in geeigneter Weise programmiert ist, beispielsweise mit Hilfe eines gespeicherten Programms, auf einem Magnetband befindlichen Steuersignalen usw., um geeignete Steuersignale zu erzeugen, welche den Elektronenstrahl so lenken, daß er auf ausgewählte Bereiche der Trägerplatte 9 entsprechend dem jeweils gewünschten Muster auftrifft. Nach Aufbringung der polymerisierbaren organischen Schicht werden also bestimmte Bereiche dieser Schicht entsprechend dem gewünschten Muster dem Elektronenbeschuß unterworfen. Die beschossenen Moleküle des organischen Werkstoffs werden dabei auf einen angeregten Zustand angehoben und polymerisieren, so daß in diesen Bereichen eine größere Anzahl von Kondensationskeimen gebildet wird, in denen sich später die aufzubringenden metallischen Werkstoffe bevorzugt anlagern.
• Wenn der Werkstückhalter 27 in die Lage B umgeklappt ist (in F i g. 4 gestrichelt gezeichnet), so befindet sich die Trägerplatte 9 unterhalb eines optischen Systems 51, das der Durchführung einer auf Photolyse beruhenden Polymerisation dient. Das optische System 51 enthält eine Quelle 53, die ultraviolettes Licht bestimmter Frequenzen abstrahlt, eine Kollimatorlinse 55 und eine optische Maske 57, so daß die Trägerplatte 9 entsprechend einem gewünschten Muster belichtet werden kann. Das durch die Maske 57 definierte Muster wird durch einen Quarzkörper 59, welcher die obere Platte 17 durchsetzt, auf die auf der Trägerplatte 9 befindliche Schicht geworfen.

Die Bildung der polymerisierbaren Schicht erfolgt vorzugsweise dadurch, daß ein auf Photolyse-Polymerisation ansprechendes Monomeres durch den Eingangskanal 59 α in die Vakuumkammer 13 eingelassen wird. Dieses Monomere, beispielsweise Butylinethacrylat, Vinylazetat, Methylmethacrylat usw., nimmt einen Gleichgewichtszustand ein zwischen gasförmiger Phase und adsorbierten Schichten auf den Innenflächen der Vakuumkammer, also auch auf der Oberfläche der Trägerplatte 9. Zur Beschleunigung der Schichtbildung auf der Trägerplatte 9 kann man diese auf einer herabgesetzten Temperatur halten, etwa mit Hilfe einer Kühlspirale 61 a. Bei der darauf folgenden Bestrahlung entsprechend dem gewünschten Muster unter Einhaltung bestimmter Lichtfrequenzen werden die Moleküle des Monomeren auf einen angeregten Energiezustand angehoben und reagieren darauf mit einem Polymerisationsprozeß nach Art der Vinylgruppenaddition, wodurch das kontinuierliche polymere Schichtmuster gebildet wird.

Bei diesem Verfahren der Photolyse-Polymerisation kann im Prinzip an der Oberfläche der Trägerplatte 9 adsorbiertes unpolymerisiertes Material wieder abdampfen, wenn der Druck in der Vakuumkammer 13 abnimmt und die Temperatur der Trägerplatte 9 während des Aufdampfens des metallischen Werkstoffs ansteigt. Es wird daher vorzugsweise so verfahren, daß an Stelle eines Musters aus polymerisierten und unpolymerisierten Schichtbereichen ein Muster unterschiedlichen Polymerisationsgrades ge-

" bildet wird. Dementsprechend wird zu Beginn die optische Maske 57 entfernt und zunächst einmal die gesamte Schicht des Monomeren durch Belichtung mit ultraviolettem Licht einer bestimmten Frequenz mittels des optischen Systems 51 polymerisiert. Das gewünschte Muster bevorzugter Kondensation wird dann so gebildet, daß die polymere Schicht einem durch die Maske 57 bestimmten Belichtungsmuster mit ultraviolettem Licht einer höheren Frequenz ausgesetzt wird. Diese Belichtung bewirkt eine Strukturveränderung der dem Muster entsprechenden Bereiche der polymeren Schicht mit der Folge, daß die so behandelten Bereiche der polymeren Schicht einen höheren Haftkoeffizienten für den aufzubringenden metallischen Werkstoff aufweisen. Man nimmt an, daß die Erhöhung des Haftkoeffizienten darauf beruht, daß die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einer höheren Frequenz den Grad der Vernetzung in den bestrahlten Bereichen verändert. Als Lichtquellen für die unterschiedlichen ultravioletten Frequenzen sind beispielsweise eine Quecksilber-Argon-Hochdrucklampe bzw. eine Quecksilber-Mitteldrucklampe

verwendet worden.

In Abänderung der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise kann man auch so vorgehen, daß man die adsorbierte Schicht des Monomeren entsprechend

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ejnem ^bestimmten. Muster: mittels des optischen,.Sy> 3pll · -dagegen >■ das ? Muster bevorzugter...
Stems51 belichtet und dann die dabei unbeUchteten sation durch, das photplytische Verfahren erzeugt Bereiche der Schicht wieder desorbiert durch Herat}* werden, so bringt 'man die Trägerplatte? in die setzen des, Druckes in ,de.r,,Vakuumkammer 13, ■ so Lage ß und führt ein auf PhQtQlyse-Pglymerisatipn daß die Oberfläche einer.darunterliegenden vorher _C5 ansprechendes . gasförmiges Monpmeres, beispiels* aufgebrachten polymeren Schicht, die einen höheren ,weise Vinylazetat, in die Vakuumkammer 13 ein, Zur Haftkoeffizienten aufweist, exppniert wird. Es wird Herabsetzung, der Temperatur des Substrats? und siqh dann der metallische Werkstoff vorzugsweise in zur Beschleunigung des Adsorptipnsvprgangs wird den den höheren HaftkpeffLzienten aufweisenden Be- (Jie Kühlspirale 61 g eingeschaltet. Bei dem Photpreichen abscheiden und dort eine durchgehende jq lyse=Verfahren ist es erwünscht, die gesamte Adsorpßc'hicht bilden. . . ■..-..■■ tionsschicht 61 des Monomeren bis z.u einem gewissen :·,. Die Menge des aufgedampften metallischen Werfer Grad zu polymerisieren, um die Desorption von s.tojffs ist um so weniger kritisch, je, größer,, der . unbehandelten Bereichen zu verhindern, Wie in Unterschied im Haftkoeffizienten des Musters bevor- F i g, 3 B in idealisierter Weise gezeigt ist, kann zugter Kondensatipn. und der übrigen Bereiche 4er ts nämlich die Trägerplatte 9 oder eine vorher nieder?· organischen Schicht ist, Die auf die organische. geschlagene metallische oder dielektrische Schicht Schicht gerichtete Menge des metallischen Werkstpffs einen Haftkoefftzienten φ₃ aufweisen, der im wesent- §pllte zumindest-jedoch zur Bildung einer kpntinuierr liehen gleich ist demjenigen des endgültigen Musters liehen Metallschicht in den Bereichen bevorzugter bevorzugter Kondensation, sp daß dieses Muster .Kondensation ausreichen, In den übrigen Bereichen ?& nicht genügend ausgeprägt ist, Um ein ausgeprägte? der. Schicht können sich zwar ebenfalls metallische Muster bevorzugter Kondensation zu bilden, wird Partikel anlagern; jedofih soll die Menge des. metal·· daher die optische Maske 57 zunächst entfernt und tischen Werkstoffs hier zur Bildung einer kpntjtnuier:· die gesamte Oberfläche der Schicht 61 des Μοηο^ liehen metallischen Schicht nicht ausreichen. meres durch das pptisc.he System 51 nut ultraviolet- _: Der Verfahrensablauf bei der Aufbringung der ?5 tem Licht bestimmter Frequenzen belichtet. Für die Schichten der in Fig. 1 gezeigten Struktur wird in gesamte Schicht61 ergibt sich dadurch eine Qber^ den F i g. 2 A bis 2 F dargestellt. Zu Beginn wird die flächenstruktur gemäß Punkt α von F i g. 3 B, dem Vakuumkammer 13 mit Hilfe der Vakuumpumpe 25 ein Haftkoeffizient 0 _x zugeordnet ist. Zur Bildung auf einen Druck von beispielsweise 1(H Torr §ya- eines Musters bevorzugter Kondensation wird dann kuiert, der zur Durchführung der Aufdampfprozesse 30 im optischen System 51 die Maske 57 eingeschaltet ausreichend erscheint. Unter der Annahme, daß das und die Frequenz der Lichtquelle 53 erhöht, wodurch mit Elektronenbeschuß arbeitende Polymerisations- ein Belichtungsmuster höherer Energie auf die verfahren angewendet wird, bringt man den Werk- Schicht 61 geworfen wird. Dadurch werden die stückhalter 29 in die Lage A. Daraufhin wird der der entsprechenden Bereiche der Schicht 61 hinsichtlich Quelle 41 zugeordnete Temperaturregler 42 in Be- 35 ihrer polymeren Struktur so verändert, daß sich trieb gesetzt, und die Aufdampfquelle 41 wird bis zu gemäß dem Punkt b von F i g. 3 B ein größerer Hafteiner Temperatur aufgeheizt, die oberhalb der Ver- koeffizient 0₂ einstellt.

dampfungstemperatur des in dem Tiegel 41 befind- Es wird dann die leitende Schicht 3 von F i g. 2 B liehen organischen Stoffs, beispielsweise Bisphenol in der Weise erzeugt, daß zunächst der Werkstück-A-Epichlorhydrin, liegt. Die verdampfte organische 40 halter 29 in die Lage A zurückgeschwenkt wird und Substanz schlägt sich als eine dünne Schicht 61 auf dann unter Zuhilfenahme des Temperaturreglers 42 die ganze Oberfläche der Trägerplatte 9 nieder, wie die Verdampfungsquelle 37 eingeschaltet wird. Die in Fig. 2 A gezeigt wird. Diese Schicht 61 ist ge- Metallpartikel des verdampften Metalls sind zwar nügend dünn, beispielsweise 500A, so daß sicher- auf die gesamte Oberfläche der Schicht 61 gerichtet, gestellt ist, daß die gesamte Dicke durch Elektronen- 45 lagern sich jedoch bevorzugt in den vorbehandelten beschuß polymerisiert wird. Der Elektronenstrahl der Bereichen ab und haben das Bestreben, von den unEinrichtung 43 wird mit Hilfe der Ablenksteuerung __ behandelten Bereichen der Schicht 61 wieder wegzu-49 so gelenkt, daß entsprechend dem gewünschten dampfen. Sobald sich die leitende Schicht 3 ausgebil-Muster genau vorbestimmte Bereiche der Schicht 61 det hat, wird die gesamte Oberfläche der Schicht 61 einer Polymerisation unterworfen werden, wie es in so einer erneuten Behandlung unterworfen, um die noch Fig. 2A durch getüpfelte Schattierung darge- nicht oder noch nicht vollständig polymerisierten stellt ist. Bereiche der Schicht 61 gemäß F i g. 2 C vollständig In F i g. 3 A sind die Haftkoeffizienten des poly- zu polymerisieren. Falls erwünscht, kann noch eine merisierten Bisphenol A-Epichlorhydrin in bezug auf weitere polymere Schicht 61' (gestrichelt gezeichnet) die Anlagerung von Blei, Zinn und Indium in Ab- 55 nach dem beschriebenen Verfahren aufgebracht werhängigkeit vom Polymerisationsgrad logarithmisch den, um eine elektrische Isolierung zwischen den in dargestellt. Der Polymerisationsgrad hängt sowohl der schichtförmigen Struktur untergebrachten metalvon der Intensität als auch von der Dauer der Elek- Iischen Lagen herbeizuführen,
tronenbeschießung ab. Ähnliche Kurven existieren Zur Bildung der leitenden Schicht 5 von F i g. 1 für jeden polymeren Stoff. Wie aus dem Diagramm 60 werden die Verfahrensschritte der F i g. 2 A, 2 B und von F i g. 3 A hervorgeht, nimmt der Haftkoeffi- 2 C praktisch noch einmal wiederholt. So zeigt zient φ am Anfang mit zunehmender Polymerisation F i g. 2 D die Bildung einer zweiten Schicht 63 eines der Schicht 61 sehr stark zu, verflacht dann und polymerisierbaren Stoffs nach dem bereits beschrienimmt schließlich einen praktisch konstanten Wert benen Verfahren. Zur Ausbildung der Bereiche bean. Vorzugsweise wählt man den Polymerisationsgrad 65 vorzugter Kondensation kann dabei wieder entweder so, daß sich ein maximaler Unterschied in den Haft- die Einrichtung 43 zur Erzeugung eines Elektronenkoeffizienten der vorbestimmten Bereiche und der Strahls oder das optische System 51 verwendet werübrigen Bereiche der Schicht 61 ergibt. den. Nach der Schaffung des Musters bevorzugter

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Kondensation·inder Schicht .63. wird' der Werkstückhalter.^ wieder in seine Lage A ^ürückgeschwenkt, und eine bestimmte V.ercjampfungsquelle, entweder 37 oder 39, wird eingeschaltet, um einen ttietallischen Stoff, beispielsweise Zinn oder Blei, zürn'Verdampfen zu bringen. Die verdampf ten Partikel bilden nur iii den entsprechend behandelten Bereichen der Schicht 63 eine zusammenhängende Schicht 1 (Fig·.2E). Anschließend werden gemäß Fig.'2_;F die noch nicht oder noch nicht vollständig pölymerisierten Bereiche der Schicht 63'vollständig polymerisiert und damit 4er Herstelrungsprozeß beendet_v;. ,,' !„'...', .V.

Das oben beschriebene Verfahren kann ungleicher Weise zur Bildung von Dünnschichtmustern chemischer Verbindungen wie Bleisulfid oder Kadmiumsulfid angewendet werden. Dabei kann die betreffende Verbindung dissoziieren, um in Form bestimmter Atome zu verdampfen, oder das Verdampfen kann auch in Form von Molekülen stattfinden. So dissoziiert Kadmiumsulfid beim Verdampfen aus einer Verdampfungsquelle gemäß der chemischen Reaktion 2CdS -> 2Cd + S₂. Die nach oben gerichteten Kadmiumatome Cd schlagen sich vorzugsweise in den Bereichen bevorzugter Kondensation nieder. Diese Bereiche weisen bezüglich der Kadmiumatome einen höheren. Haftkoeffizienten 0₂ auf als die übrigen Bereiche' der Schicht!' Die/ 'Kadmiuniatorne Cd ' rekpmbmieren beim" NieddrSchlageri auf der polymeren

Schacht'olinitdem'_: freien ;Schwefei in der Vaküüm-

Jammer und bilden ' wieder; die". Verbindung {TdS

entsprechend der , chemischen Reaktion; 2Cd-^'S₂

'.."Es ist auch möglich,,¹ in der" polymerisierbären Schicht ein negatives ÄObÜd 'd.es'lvon der optischen Maske .57 gebildeten Musters zu erzeugen.' Hierzu

ϊο "sei' unter Bezugnahme 'auf F i g. 3 B angenommen, daß, eine vorher niedergeschlagene polymere Schicht ,einen ,mit b cnäräkterisierteä. ; Polyfrierisationsgrad aufweist, dem eiii hoher. Haftkoeffizient 0₂ "entspricht, und daß nur die .durch" die Maske 57 rje-

stimmten Bereiche der, monomeren Aäsorptiorisschicht 61 durch das. optische System 51 belichtet werden, so daß in. diesen Bereichen ein Polymerisätionsgrad σ entsteht, dem ein Haftkoeffizient'0"i; ,zugeordnet ist, wobei .0_1; Meiner als 0, ist. Durqh Verminderung des Druckes innerhalb der Kammer 13 mit Hilfe der,Vakuumpumpe 25 werden die vorher nicht behandelten !Bereiche; der Schicht'6IiIesorbiert, so daß ein Muster ,bevorzugter Kondensation entsteht, welches durch! die freigelegte Oberfläche ;der

vorher niedergeschlagenen /polymeren Schiciit ',bestimmt ist. ",,'..7'■';■'.'.';:;;·„,.:.. /^:\\'.;'. _;; '',■''.Γ',!Γ,·.'.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

¹ J ι ' r.l '·. ·

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtmusters auf einer isolierenden Unterlage, wobei nach Maßgabe des gewünschten Musters bestimmte Oberflächenbereiche der Unterlage so behandelt werden, daß sie gegenüber den übrigen Oberflächenbereichen eine erhöhte Haftfähigkeit für den aufzubringenden Werkstoff aufweisen, so daß bei dem anschließenden im Vakuum erfolgenden Aufbringen des Werkstoffs dieser sich bevorzugt auf den derart behandelten Oberflächenbereichen abscheidet und nur dort eine zusammenhängende dünne Schicht bildet, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlage eine dünne Schicht aus einem polymerisierbaren Werkstoff auf einem Werkstück gebildet und auf die mit dem Muster zu versehenden Bereiche dieser Schicht derart eingewirkt wird, daß eine zur Erzielung einer erhöhten Haftfähigkeit ausreichende Polymerisation nur in diesen Bereichen der Schicht erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Werkstoff durch Vakuumaufdampfen aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein halbleitender Werkstoff durch Vakuumaufdampfen aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als polymerisierbarer Werkstoff Silikonöl, Bisphenol A-Epichlorhydrin, Resorzindigyclidyläther, Methylphenylsiloxan, Butylmethacrylat, Vinylazetat oder Methylmethacrylat gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Durchführung der eine erhöhte Haftfähigkeit herbeiführenden selektiven Polymerisation die gesamte Schicht aus polymerisierbarem Werkstoff bis zu einem eine nur relativ geringe Haftfähigkeit herbeiführenden Grad polymerisiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine erste polymerisierbare dünne Schicht gebildet und diese gesamte Schicht bis zu einem eine hohe Haftfähigkeit herbeiführenden Grad polymerisiert, dann auf dieser ersten Schicht eine zweite Schicht aus polymerisierbarem Werkstoff gebildet wird und die außerhalb des gewünschten Musters befindlichen Oberflächenbereiche der zweiten Schicht bis zu einem eine relativ geringe Haftfähigkeit herbeiführenden Grad polymerisiert und dann die nicht polymerisierten Bereiche der zweiten Schicht entfernt und so die dem gewünschten Muster entsprechenden Bereiche der ersten Schicht freigelegt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der polymerisierbare Werkstoff durch Vakuumaufdampfen aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der polymerisierbare Werkstoff als Monomeres unter einem bestimmten Pärtialdruck in die Vakuumkammer eingebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation in an sich bekannter Weise durch Bestrahlung mit Licht durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation in an sich bekannter Weise durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation bis zu einem eine relativ geringe Haftfähigkeit herbeiführenden Polymerisationsgrad durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einer ersten Frequenz durchgeführt und die Polymerisation bis zu einem eine hohe Haftfähigkeit herbeiführenden Polymerisationsgrad durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einer zweiten Frequenz durchgeführt wird, die höher ist als die erste Frequenz.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abscheiden des Dünnschichtwerkstoffs die nicht von dem Muster bedeckten Oberflächenbereiche in starkem Maße polymerisiert werden.