DE1615187A1 - Verfahren und Geraet fuer Mikro-Bearbeitung und Materialbehandlung - Google Patents

Description

Dlpl.-lng. DIpI. oec. publ DIETRICH LEWINSKY

PATENTANWALT
8 München 42 - Gotthardstr. 81

Telefon 56 17 62

Centre National de la Recherche Scientifique, Ij5, Quai Anatole,
Paris / Frankreich.

Verfahren und Gerät für Mikro-Bearbeitung und Materialbehandlung.

Franz. Priorität vom 8.12.1965 aus der französischen Patentanmeldung Nr. PV 41

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Geräte, um sehr feine und sehr genaue Bearbeitungen durchzuführen, die auch als Mikrobearbeitung oder Materialbehandlung bekannt sind, und sie bezieht sich insbesondere auf solche Verfahren und Geräte, die ein Ionenbombardement benutzen·

Es ist bekannt, daß die derzeitigen Verfahren der Mikro-Bearbeitung hauptsächlich die Wärmeverdampfung von Materialien unter der Einwirkung eines sehr intensiven Elektronenbündels benutzt.

Bei diesen Verfahren ist es notwendig, über große Elektronendichten zu verfügen, um ein genügend intensives Erhitzen des zu bearbeitenden Materials zu erzielen. Andererseits erfordert die Erzielung einer genügend feinen Bearbeitung eine sehr genaue Begrenzung der Erhitzungszone, was die Schaffung sehr hoher Gradienten elektronischer Dichte erfordert.

Diese beiden Erfordernisse, die die Feinheit des Bündels und seine große elektronische Diohte betreffen, stehen unglücklicherweise in Widerspruch miteinander und die Feinheit der mit diesen Verfahren erzielten Bearbeitungen ist notwendigerweise beschränkt.

Um diese Schwierigkeiten auszuschalten, wurden indirekte Bearbeitungsmethoden angewendet, die es gestatten, elektronische und auch ionische Bündel sehr geringer Dichte zu verwenden. Das Verfahren besteht dann darin, mit Hilfe dieser Bündel isolierende Ablagerungen auf dem zu bearbeitenden Werkstück zu erzeugen, was hauptsächlich von einer Oberfläehen-"Verunreinigung" des Werkstückes, stammt und dann eine elektrolytische Ablagerung auf den "verunreinigten" leitenden Bereichen durchzuführen.

Die Erzielung von isolierenden Ablagerungen nach dem Verfahren kann punkteweise erfolgen, indem ein elektronischer oder ionischer Punktfleck auf dem zu bearbeitenden Werkstück gebildet wird und dieser gemäß den Erfordernissen der Bearbeitung verschoben wird.

Ein anderes Mittel besteht darin, auf dem elektronischen oder ionischen Pfad ein Modell dazwischenzuschalten, d.h. einen durchbrochenen Schablonenträger, der die Form der zu erzielenden Bearbeitung wiedergibt und das Bild dieses Modells auf dem Werkstück auszubilden.

Dieses letztere Verfahren, das mitdem Phototypieverfähren verwandt ist, ist langwierig und schwierig, weil es zwei aufeinanderfolgende Arbeitsgänge erfordert« Außerdem ergeben sich Schwierigkeiten, um die Kontrolle der Einstellung des elektronischen oder ionischen Bildes durchzuführen, das auf dem werkstück gebildet wird.

Ein Mittel besteht darin, das Werkstück durch ein Gitter au ersetzen, das teilweise das elektronische oder ionische Bündel abfängt und stromab von diesem mit Hilfe eines geeigneten optischen Ksrpuskularsystems die überlagerten Bilder des Gitters und des Modells auf einem fluoreszierenden Bildschirm erscheinen zu lassen.

Dieses Verfahren bringt große Schwierigkeiten der praktischen Durchführung mit sich. Es erfordert insbesondere, daS die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes unbedingt

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auf der gleichen Höhe liegt wie der, die vorher von dem Gitter eingenommen wurde.

Ein weiteres Verfahren besteht darin, ein Ionenbündel zu verwenden, das in der Lage ist, örtlich das Werkstück an einem Punkt desselben zu pulverisieren. Die Arbeit wird dann so ausgeführt, daß das Werkstück parallel zu sich selbst je nach der Art der durchzuführenden Bearbeitung verschoben wird. Dieses Verfahren hat Schwierigkeiten bezüglich der Durchführung sehr genauer mechanischer Verschiebungenο Außerdem kann bei Geräten, die bis heute gebaut wurden, die Einstellung des auf dem Werkstück gebildeten punktförmigen ionischen Flecks nur durch die Ergebnisse der erzielten Bearbeitung kontrolliert werden. Keinerlei Kontrolle dieser Einstellung ist während des Ionen-Bombardements vorgesehen.

Es ist eine allgemeine Aufgabe, der Erfindung, ein Verfahren der Mikro-Bearbeitung und Materialbehandlung zu schaffen, das die vorstehend aufgezählten Nachteile vermeidet. Die Erfindung hat auch die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, um dieses Verfahren praktisch durchzuführen.

Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, das ionische Bild eines Modells auf dem zu behandelnden Werkstück so auszubilden, daß auf diesem die Form der durchzuführenden Bearbeitung wiedergegeben wird* indem ein lonenbündel verwendet wird, das in der Lage ist, durch Bombardement

eine kathodische Pulverisierung des Materials zu 00 3803/0628

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bewirken, das das Werkstück darstellt und die sekundären Elektronen, die von dem Werkstuck unter der Einwirkung des Bombardements abgegeben werden, zu verwenden, um stromauf davon ein sichtbares elektronisches--Bild der Teilendes Werkstückes zu bilden, die dem Bombardement . ausgesetzt sind.

Die Vorrichtung umfaßt im wesentlichen, nacheinander und axial angeordnet, eine Ionenkanone, einen Kondensator, der das Konvergieren des aus der Kanone abgegebenen Ionen*· bündeis bewirkt, ein von dem Bündel "beleuchtetes¹' Modell, einen Träger für das Werkstück, ein elektronisches optisches System, das stromauf von den genannten Träger liegt und einen Wandler für Ioneri-Elektronen-Bilder umfaßt, der in der Lage ist, auf den fluoreszierenden Bildschirm ein elektronisches Bild der Bereiche su bilden, die dem Bombardement ausgesetzt sind, und zwar durch Brennpunkt·* einstellung der sekundären Elektronen, die von ihm abge-* strahlt werden, einen magnetischen Projektor, der außerdem vorgesehen ist, um die Vergrößerung des von dem genannten Wandler gebildeten elektronischen Bildes zu erhöhen«,

Weitere Merkmale und Vorteile der*: Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, eines in den beigefügten sohematischen Zeichnungen, dargestellten Ausführungsbeispiels,

Pig· 1 ist ein Schema, das das Verfahren nachder . Erfindung zeigt.

Pig. 2 ist das Prinzipschema eines Ausführungsbeispiels ©ines Gerätes für die praktische Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, und

Pig· 3 is& eine Schnittansicht eines Gerätes nach der Erfindung.

Di Fig. 1 ist ein das Verfahren nach der Erfindung darstellendes Schema gezeigt.

Es ist vor allem darauf hinzuweisen, daß dieses Verfahren für die Bearbeitung von Materialien verwendbar ist, und es wird hauptsächlich hier für dieses Anwendungsgebiet beschrieben, aber es kann auch zu üpezialbehandlungan dienen, wie etwa das Einbringen von halbleitenden substanzen, wie das später noch erläutert wird·

Das zu bearbeitende oder zu behandelnde Werkstück ist bei 1 dargestellt. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird ein Ionenbündel benutzt, das von einer Ionenquelle abgegeben wird und wovon einer der Strahlen 3 schematisch dargestellt ist.

Auf der Bahn des Bündels wird ein Modell 4· angeordnet und das ionisch· Bild dieses ModÄs wird auf dem Werkstück gezeigt. Dieses Modell ist slebstverständlich so gewählt,, daß das auf dem Werkstück 1 ausgebildet* Bild genau die Form der durchzuführendenBearbeitungwiedergibt. Das

Modell kann selbstverständlich größer sein als das Bild und das verwendete ionische optische System ist dann, ein Verkleinerungssystem*

Die Kontrolle der Einstellung des Bildes des Modells 4 auf dem Werkstück wird nach der Erfindung durchgeführt, indem die vom Werkstück abgegebenen sekundären Elektronen verwendet werden, tun ein elektronisches Bild des bombardierten Teiles des V/erkstüekes zu bilden_o Dieses Bild wird mit Hilfe eines geeigneten elektronischen optischen Schirmes auf einem fluoreszierenden Bildschirm ausgebildet* um durch ein Elektron sichtbar zu werden, das der Bahn 6 von: Auftreffpunkt des Strahleis J auf das Werkstück 1 folgt.

Fig. 2 zeigt das Prinzipschema eines Mikro-Bearbeitungs·· Materialbehandlungseeiiätesnach d©z* J^f indurig* Dieses Gerät \-ieist eine Ionenquelle auf» die sohematisch durch eine C*ffnun£ 7 dargestellt ist· Bei aera hies? feesöhrlebenen Beistviei sind die verwendeten positive Honen« Diese tfanl ist in lceiner Weise begrenzend und durch leichte Abwandlun(ten v'-ive es möglich, negative Ionen sxiversfenden* Immerhin ist die einfachste Anordnung diewenige, die der Veri^ositiven Ionen entspricht.

Das Gerät weist danach eiiien elektrostatischen Kondensator auf, der von drei Elektroden S* 9* 10 gebildet wird* die es gestatten, duroh ein fc©övei@.e2?endes Ionenbündel ein Modell 11 su "beleuchten"* Dieses Modell besteht beispiels weise atxs einer du^?ehbroGhenen Platte* die in= ß

die Form der durchsufüh^enäen Bearbeitung 0098Ö3/Ö63Ö

darstellt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß beim Bilden des ionischen Bildes des Modells 11 auf dem Werkstück auf diesen letzteren Ausnehmungen erzeugt werden, die durchbrochenen Bereichen des Modells entsprechen. Demgemäß wird eine Positiv-Wiedergabe des Modells in verkleinertem Maßstab erzielt. Das Modell, das wesentlich größer ist als das zu bearbeitende Werkstück, kann leicht beispielsweise durch Mikro-G-ravur durchgeführt werden.

Bei 12 ist einer der Strahlen des ionischen Bündels wiedergegeben. Dieses trifft, nachdem es durch das Modell getreten ist, auf dem zu bearbeitenden Werkstück IJ auf.

i)er nachstehend beschriebene Teil betrifft das elektronische optische System, das die Kontrolle der Einstellung des Bildes des Modells 11 auf dem Werkstück 13 gestattet. Dieses System umfaßt im wesentlichen einen Bildwandler, in dem das ^werkstück d$e Elektronenabgabekathode darstellt.

Dieser Wandler umfaßt eine Wehnelt-Kathode 14 und eine Anode 15· Das Werkstück IJ und die Wehnelt «Kathode 14 werden auf eine hohe negative spannung von mehreren zehn Kilovolt gebracht, um eine gute Auflösung des elektronischen Bildes zu erzielen. Diese Spannung beschleunigt die sekundärem Elektronen und beschleunigt die Ionen naoh, wodurch die Verkleinerung und die Brennpunkteinstellung

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des ionischen Bildes sichergestellt wird.

Ta diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß infolge der Verkleinerung zwischen dem Modell und seinem Bild die Ionendichte auf der Höhe des Modells weniger stark ist als auf dem Niveau des Werkstückes» Darauf ergibt sich* daß die Zerstörung des Modells* dessen volle Teile ebenfalls der kathodischen Pulverisierung ausgesetzt sind, wesentlich weniger schnell vor sich geht als die Bearbeitung des Werkstückes· Außerdem erfolgt die ifaehbeschleunigung der Ionen_# wie sie vorstehend erwähnt wurde und die nachstehend, noch besehrieben wird, nach dem Durchlaufen des Modells II.

Das optische elektronische system umfaßt dann noch eine magnetische Linse 1β, die als magnetischer Projektor wirkt* um die Vergrößerung des elektronischen Bildes zu verstärken* um so Bearbeitungen sehr großer Feinheit zu kontrollieren» .

Das optische System umfaßt schließlich einen fluoreszierenden Schirm 17,. um eine visuell© Überprüfung des vom Wandler gebildeten elektronischen Bildes möglioh zu machen. Zur Vereinfachung der Montage wurde dieser Bildschirm um das Modell 11 herum angeordnete Die Beobachtung dieses Bildschirmes durch ein Beobaohtungs« fenster erfolgen, das nicht dargestellt ist und seitlich

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auf der Umhüllung angebracht ist, die die Gesamtheit der Vorrichtung enthält, und zwar über Jedes beliebige geeignete klassische optische System. Es sind zwei Strahlen 18 und 19 des elektronischen Bündels dargestellt, die von dem Werkstück IJ am Aufschlagpunkt des Strahles ausgehen und den fluoreszierenden Bildschirm 17 erreichen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die magnetische Linse 16 die Bildung des ionischen Bildes nicht stört, da die Brennweiten den Massen der Teilchen proportional sind. Wegen der Tatsache Jedoch, daß diese Linse sich an einer Stelle befindet, wo das Ionenbündel breit ist, müssen ihre Polteile von einem Loeh großen Durchmessers durchbohrt sein, was eine verhältnismäßig bedeutsame Erregung der Wicklung der Linse erfordert» JDiese Erregung kann von einer geregelten stromquelle aus mit Niederspannung erfolgen« -Ta, dem smeiistehsnd beschriebenen Ausführungsbeispiel ist aim Brennweite der Linse nur einige Millimeter. Der aus den beiden Elementen 14 und 15 und selbstverständlich dem Werkstück bestehende Wandler bildet ein elektronisches Zwischenbild in der Mähe des Gegenstandbrennpunktes dieser Linse·

Zur Unterriehtung kann klargestellt werden, daß die beschriebene Vorrichtung es beispielsweise gestattet, auf dem fluoreszierenden Bildsöhirm 17 ein Bild zu erhalten, das viermal größer als das Ausgangsmodell. Mit einem Gerät, das gemäß dem vorstehend beschriebenen

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Verfahren gebaut ist, können beispielsweise Gitter von 1 y, schritt (pas) bearbeitet werden: Es wird als Modell ein Gitter von 50 ^schritt gewählt und ein Verkleinerungsverhältnis der ionischen Qptilc von r

Fig. 3 zeigt in axialem schnitt ein Ausfülirungsbeispiel eines Gerätes nach der Erfindung. Ih dieser Figur sind die Haupteleraente■4er Pig· 2 gezeigt und diesen Elementen sind die gleichen Bezugszeichen gegeben wie auf der letzteren Figur*.

Das Gerät von im wesentlichen sylindriseh©!? Gestalt ist durch den Zusansnenbau -.©iä&2? ^mrlwmn &&zatiX iifosreinander angeordneter Element® gebildet. An seinem oberen ^Eeil weist m■'&& loneaqu©!!® 7 auf_a dl® ans ' einer Kanone mit ©l&ist^ssfeatem Bog^a imd raifc Mißer kathode besteht* Dits© Ioa®al€ia@S© tz$&®% ~©iM<i& faden 20.-auf, der öureli die Bnä@kX@«fea 21-mm. ag gespeist wird, die siit einer nioht dergestellt quell© verbmiöan sind.· 3>i@se J^idlclöiHBien sind auf einer Isolierplatte 23 angeordnet,' die auf einem 3?rägerteil in Külsenfors befestigt ."ist» i>i©s®r Teil 24 ist mit

der. unteren Teil der. Kanone durah leitende Stangen wie .etwa 25 und 26 verbunden* ..." . "■."■-. : "' " . -

Die l@it©ndeix stangen 25 md 26 sind aeshsöiiseh und " elelctrisöh isi^ @lst@r. Etefeferod© 27 verbunden^.--die M.& Boll® eirsier-ÄteöMrffiwig für .die Elektronea spielt»' die die aus dem Heizfaden austreten und die auf die spannung

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dieses letzteren gebracht ist. Die Zone 28, in der die Ionisierung stattfindet, liegt im Inneren der mittleren Leitung einer Einheit, die aus zwei Hülsen 29 und JO besteht, die durch einen Zentrierungsring ^l miteinander verbunden sind. Diese Gesamtheit, die die Rolle einer Anode spielt, ist elektrisch mit Hilfe von Isolierscheiben j52 und "53 isdiert. .

Unter der Elektrode 27 ist eine weitere Elektrode j54 zum Entnehmen der Ionen angeordnet. Diese Elektrode befindet sich auf der spannung der Masse des Gerätes, d.h. der Masse des Hauptteiles, die sich unterder Ionenkanone befindet. Die elektrische Isolierung der Elektrode 27 im Verhältnis zur Masse wird durch eine Isolierscheibe sichergestellt.

Die Bauelemente der Ionenkanone, insbesondere die atangen, wie etwa 25 und 26, sowie der Trägerteil 24 werden auf eine positive Spannung von der Größenordnung von 10 kV gebracht. Der zwischen dem Heizfaden 20 und die Hülsen 29 und j50 zur Einwirkung kommende öpannungsunterschied beträgt etwa 100 Volt.

Unter Berüeks icht igung der Bedingungen entsteht ein elektrischer Strom zwischen dem Heizfaden 20 und den Hülsen 29, JO und so erfolgt die Ionisierung des Gases in der Zone 28. Das Gas kann beispielsweise Argon sein, wobei die Zuleitung dafür in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

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Um die Ionisierung des Gases zu erhöhen, wurde ein magnetisches axiales Feld mit Hilfe von ringförmigen Permanentmagneten.36, Jf» 38 geschaffen. Dieses Feld hat die Wirkung, die Elektronen schraubenförmige Bahnen · beschreiben zu lassen, wodurch der Lauf der Elektronen und damit die Ionisierung des Gases erhöht wird. Die Einbringung der Magneten erfolgt, indem die Gesamtheit der beiden Hülsen 29 und 30 herausmontiert wird.

Ein isolierende Montageteil 39 vervollständigt die Montage und gestattet die Befestigung der Ionenkanpne auf dem unteren Teil der Vorrichtung.

Außerdem ist ein Luftumlauf vorgesehen, um die in- dem Heizfaden sowie in den Hülsen 29und.30zerstreute Energie abzuführen» ν

Aus der vorstehenden Beschreibung und unter Berücke sichtigung der zur Einwirkung gebrachten Spannungen ergibt sich, daß die in der Zorie 28 erzeugten positiven Ionen durch die extrahierende spannung, die im Bereich von Xp kVliegt, beschleunigt werden«

Diese Extra^erungsspannung ist verstellbar und stellt einen der Parameter dar, die Einfluß auf den Punkt des ionischen Bildes haben, das auf dem Werkstück ausgebildet wird." ' " ■ \ ;.- ;^;/ .. ■ -. -; _ - ··-■-; -. ..-.--""

Unter der Ionenkanone und koaxial mit ihr, sind zwei zylindrische Teile 40 und 41 befestigt, die in der Verlängerung voneinander montiert sind. Der Teil 4l dient als Träger für den elektrostatischen Kondensator, der einerseits zwei Elektroden 8 und 10 umfaßt, die mit der Masse verbunden sind, d.h. die mit dem zylindrischen Teil 41 eine Einheit bilden und die Form von Scheiben haben, die in ihrem Mittelpunkt durchbohrt sind. Zwischen diesen beiden Elektroden ist eine dritte Elektrode 9 ringförmiger Gestalt montiert, die elektrisch von den beiden vorhergehenden durch zwei Isoliersoheiben 42 und4j5 isoliert ist* Diese Elektrode 9 ist auf eine positive Spannung gebracht, die in der Nähe der der Ionenkanone liegt.

Unter der Elektrode 10 ist die Gesamtheit montiert, die gleichzeitig das gestrichelt dargestellte Modell 11 und den fluoreszierenden Bildschirm 17 tragt. Das auf dem fluoreszierenden Bildschirm 17 ausgebildete elektronische Bild wird mit Hilfe eines nicht dargestellten BeobachtungS"-fensters betrachtet, das in der Wandung des zylindrischen Teils 4l ausgebildet- ist.

Im unteren Teil des Zylinders 41 ist die magnetische Linse 16 mit? ihrer spule 44- montiert. Diese Linse dient, wie bereits angedeutet wurde, dazu, das elektronische durch den Bildwandler erzeugte Bild zu vergrößern, wobei

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dieser Wandler im unteren Teil der Vorrichtung angeordnet ist* wo er durch einen Träger 45 !zwischen dem unteren Teil der magnetischen Linse 16 und dem zylindrischen Boden 46 gehalten wird, der den Unterteil· des Gerätes bildet. * ■ : \ V ... " r ." '"

Bas Werkstück 15 wird von dem Werkstückträger ¹Vf gehalten, der auf einem Isolierteil 48 montiert ist.

Dieser Isolierteil 48 besteht selbst aus einem Stück mit einem Zwischenzylinder 49, der ebenfalls isolierend ist und am Träger 45 befestigt ist» Auf diesem Zylinder befindet sich die Wehnelt-Kathode l4_e

Ober der Wehnelt-Kathode ist die Anode I5 des Bildwandlers angeordnet. Sie ist am Träger 45 befestigt und befindet sich daher auf der Spannung der Kasse. Die elektrischen Leiter 50, 51 und 52 gestatten es, das Werkstück 15 sowie die Viehnelt-Kathode 14.auf- geeignete negative Spannungen ■zu bringen. Diese spannungen liegen in der Größenordnung von etwa Kilovolt. Di<e Spannung der Wehnelt-Kathode 14 kann so eingestellt werden, daß sie auf die Einstellung des auf dem Werkstück gebildeten Ionenbildes einwirkt. Das elektrostatische Feld in der Nähe des Werkstückes 13 ist hoch* was es gestattet, eine gute Auflösung des elekti^onischen auf dem Bildschii-m, 17 gebildeten Bildes zu ei^ielen. Dieses EeId liegt in der Gr ößenordnung von 14 kV/cm, was einer Auf lösung von 1 /*/

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entspricht· Die Brennweite des Wandlers beläuft sich auf ungefähr 1 cm.

Es ist so gezeigt, daß das Gerät wie beschrieben sehr bequem zu verwenden ist, um Mikro-Bearbeitungen vorzunehmen. Seine Einstellung ist einfach und von großer Anpassungsfähigkeit.

Die Einstellung des ionischen Bildes hängt vom Grad der Nachbeschleunigung der Ionen, von der Polarisierung der Wehnelt-Kathode 14 und auch von der Erregung der Kondensatoren 8, 9, 10 ab, deren elektrostatisches Feld leicht über den Bereich hinausgeht, wo sich das Modell 11 befindet, öo kann durch eine geeignete Wahl des Verhältnisses der Nachbeschleunigungsspannung zur anfänglichen Beschleunigungsspannung der Ionen die Verzerrung des Bildes ausgeschaltet werden.

so kann auch die Einstellung des ionischen Bildes siehergestellt werden, indem, wie gezeigt, auf die Polarisierung der Wehnelt-Kathode und die des Kondensators eingewirkt wird,

Schließlich kann das elektronische Bild, das auf dem fluoreszierenden schirm 17 gebildet werden, eingestellt werden, indem auf die Polarisierung der Wehnelt-Kathode und die Erregung der magnetischen Linse 16 eingewirkt wird.

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Indem beispielsweise Ionen Von 7 KeV Anfangsenergie um 46 keV nachbeschleunigt werden, wird für die Geometrie des Wandlers, der benutzt wurde, eine Reduktion eines Faktors 50 zwischen dem Modell und seinem ionischen Bild durchgeführt. Mit Hilfe dieses Gerätes können demgemäß strukturen bearbeitet werden, die fünfzigmal kleiner sind als das Modell.

Die Vergrößerung des elektronischen Bildes, das vom Wandleer 14, 15 und der Linse 16 gebildet wird, beläuft sich auf ungefähr 200, was einer Vergrößerung von 4 im Verhältnis zum Modell entspricht^ wenn es (äuffSah eine Vergrößerung von 10 vervollständigt wird, die mit einer nicht dargestellten sucherlinse erzielt wird·

Zur Unfcerrichtung sei mitgeteilt, daß ein Modell* das aus einem Gitter von 100 ψ schritt (pas) bestand, es gestattet hat, in einem massivenTrägerausrostfreiem stahl ein Gitter von 2 ρ schrittmit einer Feinheit zu gravieren, die wesentlich unter einemMikron lag·

Es wurde darauf hingewiesen, daß die Verwendung des Verfahrens und des Gerätes in keiner Weise auif die Bearbeitung von Materialien beschränkt ist. sie eignen sieh absolut zum Einbringen von Halbleitersubstanzen durch Ionen-Bombardment und gestatten es so, ein Einbringen gemäß einem einwandfrei bestimmten Dessin durchzuführen, dessen Feinheit nach Belieben gesteigert werden kann» Einbringen, d,h, das Einbringen von Unreinheiten

in die substanz- kann direkt durch die Bombardierungs-Ionen erfolgen, die gerade die genannten Unreinheiten darstellen. Das Eindringen der Ionen, das für Polykristalle sehr gering sein kann, kann bis auf ungefähr 1 Mikron verstärkt werden bei Monokristallen, die in geeigneter Art und Weise ausgerichtet sind, und zwar wegen der Tatsache der "Kanalisation" der Ionen durch die Atome des getroffenen Ziels.

Als ein weiteres Anwendungsgebiet des Verfahrens nach der Erfindung auf dem Gebiet der Mikro-Bearbeitung kann auch die Fertigung von Linsen mitFresnel-Zonen genannt werden, wie sie für Röntgenstrahlen verwendet werden.

Das Verfahren ist auch interessant für die Herstellung elektronischer Bestandteile, insbesondere für das Mäandern (grecquage) von aufgedampften Widerständen aus dünnem Film, um ihren Qhmwert zu erhöhen oder auch beispielsweise für das Bearbeiten von Rillen von Transistoren mit Feldwirkung.

Ei allen aufgezählten Fällen kann die Feinheit der Behandlung, sowohl bei der Mikro-Bearbeitung als auch beim Einbringen besser selÄ als ein Mikron#

öelbstverstäridlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebener!. Ausführungsformen beschränkt, die lediglich als Beispiele) gegeben wurden« .

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Claims (1)

1. Pate η t a η β· ρ r ü c he .

   1.) Herstellungs- oder Behandlungsveffahren für Materialien durch Ionen-Bombardement unter Verwendung eines Modells der zu bewirkenden Bearbeitung oder Behandlung, d a d u rc h g e k e η η ze ic h η e t daß um auf dem zu behandelnden Werkstück das ionische Bild des Modells auszubilden, so daß auf dem Werkstück die durchzuführende Bearbeitungsform wiedergegeben wird, ein Ionenbündel verwendet wird, das in der Lage 1st, durch Bombardement eine kathodische Pulverisierung des Materials zu erzielen, das das Werkstück darstellt, und daß von sekundären Elektronen ausgehend, die vom Werkstück unter der Einwirkung des Bombardements abgegeben werden, stromauf von diesem ein elektronisch sichtbar gemachtes Bild der Teile des Werkstückes gebildet wird* die dem Bombardement unterworfen werden·

   2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bombardement-Ionen verwendet werden, um halbleitende substanzen gemäß Jeder gewünschten Form einzubringen.

   5.) Gerät für die Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es hintereinander und axial angeordnet eine Ionen-Kanone, einen Kondensator zum Bewirken des Konvergierens des

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   aus der Kanone austretenden Ionenbündels, ein vom genannten Bündel "beleuchtetes¹¹ Modell, einen Werkstückträger, ein elektronisches optisches system, das von dem genannten Träger stromauf angeordnet ist, umfaßt und weiterhin einen Wandler für lonen-Elektronen-Bilder, der auf einem fluoreszierenden Bildschirm ein elektronisches Bild der bombardierten Bereiche des Teiles bilden kann, und zwar durch Brennpunkteinstellung der sekundären Elektronen, die von dem Werkstück abgestrahlt werden, wobei auch noch ein magnetischer Projektor vorgesehen ist, um die Vergrößerung des elektronischen Bildes, die durch den genannten Wandler vorgenommen wird, zu verstärken.

   4.) Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenkanone eine Ionenquelle umfaßt, die auf eine positive spannung gebracht ist und eine Extraktionselektrode, die ir.it der Masse der Vorrichtung verbunden ist.

   5.) Gerät nach den Ansprüchen j und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator eine ringförmige Elektrode aufweist, die auf eine spannung gebracht wird, die nahe der der Ionenquelle liegt und zwei Elektroden, die im wesentlichen scheibenförmig sind und jede mit einer mittigen Ausnehmung versehen ist, die hüben und drüben von der ringförmigen Elektrode angeordnet sind.

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   6c) Gerät nach den Ansprüchen "j bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm aus einer fluoreszierenden Platte besteht, die mit einer mitt igen Ausnehmung versehen ist, die senkrecht zur Achse der Vorrichtung angeordnet ist und fest mit einer der genannten Elektroden in öcheibenform verbunden ist.

   7·) Gerät nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell quer zur Ausnehmung in dem'Bildschirm angeordnet ist,.

   8.) Gerät nach den Ansprüchen ^ bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler" eine Wehnelt-Kathode umfaßt, die aus einem flachen Aufbau geringer atärke besteht, der in der direkten Nähe des Werkstückes, angeordnet ist und genauso wie das Werkstück auf eine hohe negative spannung gebracht wird und eine Anode im wesentlichen kegelförmiger Gestalt, die an ihrem Scheitelpunkt durchbohrt und elektrisch mit der Masse verbunden ist.

   9«) Gerät nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Projektor aus einer magnetischen Linse besteht, die in der Achse der Vorrichtung zwischen, dem Bildschirm und- dem Wandler angeordnet ist.

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