DE1904172B2

DE1904172B2 - Vorrichtung zum herstellen von abbildungen hoher aufloesung

Info

Publication number: DE1904172B2
Application number: DE19691904172
Authority: DE
Inventors: John Albert North Chelms ford King Alwyn Hallowes Sherborn Mass Roberts (V St A )
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1968-01-30
Filing date: 1969-01-24
Publication date: 1972-04-20
Also published as: NL6901353A; CH496259A; BR6906012D0; US3556636A; FR2000965A1; DE1904172A1; GB1259165A; BE727671A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Abbildungen hoher Bildauflösung, bei der durch die Durchlässe eines als Raster wirkenden Lochkörpers Strahlen, insbesondere Lichtstrahlen, geleitet werden, die ein Abbild einer vor den Durchlässen des Lochkörpers angeordneten Mustermaske auf einer Unterlage erzeugen, die beispielsweise als Spinndüse oder Mikroschaltungen verwendet werden soll.

Bei der Herstellung von Mikroschaltkreisen der Elektronik, Spinndüsen usw. hat es sich als vorteilhaft erwiesen, unerwünschte Teile des Substrats wegzuätzen und nur die Flächenteile stehenzulassen, die für den Aufbau der Schaltkreise usw. benötigt werden. Man geht dabei im allgemeinen so vor, daß das Substrat einer chemisch reaktionsfähigen Substanz ausgesetzt wird, die man durch Bestrahlung aktiviert. Damit eine Aktivierung der ätzenden Verbindung und damit eine Ätzung des Substrats nur an den unerwünschten Flächenteilen stattfindet, während die erwünschten Flächenteile von der chemischen Reaktion unberührt bleiben, wird man die Bestrahlung mittels Masken auf die unerwünschten Flächenteile beschränken. Da die zu ätzenden Flächenteile extrem klein sind, muß das auf das Substrat projizierte Ätzmuster eine sehr hohe Auflösung besitzen, um auch die feinsten Einzelheiten der Flächenstruktur genau wiederzugeben.

Es ist bekannt, die Maske direkt auf das Substrant auffliegen und die Bestrahlung mittels ungerichteten Lichts durch sie hindurch auszuführen. Da die Masken aus sehr dünnem Material bestehen, besteht die Gefahr, daß durch Brechung an den Kanten die Kantenschärfe des auf das Substrat geworfenen Strukturmusters leidet und somit eine genaue Kontrolle der zu ätzenden Flächenteile unmöglich wird.

Es ist auch bekannt, zur Lichtleitung eine Glasfaseroptik zu verwenden. Glasfaseroptiken sind jedoch mechanisch sehr empfindlich, und eine dauerhafte Verbindung der Mustermaske mit dem lichtleitenden Körper ist nicht einfach.

Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von Abbildungen hoher Bildauflösung zu schaffen, die eine einfache und wirkungsvolle Lichtbündelung erlaubt, leicht herzustellen und so robust ist, daß sie wiederholt ohne Beeinträchtigung ihrer Bildübertragungseigenschaften verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Lochkörper ein monolithischer (einstückiger) Metallkörper ist, der durch das Zusammendrücken von rohrartigen Hüllen, in denen Stäbe eines anderen Metalls als das der Hüllen steckten, die nach dem Zusammendrücken herausgelöst wurden, entstanden ist, daß die Durchlässe einen Durchmesser von maximal 500 μ aufweisen und daß das Verhältnis aus Länge zu Durchmesser eines Durchlasses mindestens 5: 1 beträgt.

Diese Anordnung ist mechanisch außerordentlich stabil und deshalb für die rauhe Behandlung in der Industrie geeignet. Gleichzeitig gewährleisten ihre

optischen Eigenschaften eine genaue Übertragung des

Bildmusters der aufgelegten Maske, die es erlaubt, Ätzkonturen mit hoher Kantenschärfe und Auflösung wiederzugeben.

Gemäß einer Ausgestaltung der Eifindung ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe einen maximalen Durchmesser von 10 μ haben. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Lochkörper aus rostfreiem Stahl. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß auf die Vorder- und/oder Rückseite des Lochkörpers, auf der die Durchlässe münden, die Masken mit dem abzubildenden Strukturmuster aufplattiert sind.

Hiermit wird eine feste Einheit der Maske mit dem

das Licht bündelnden Lochkörper erreicht, die stabil und dauerhaft ist und sich beliebig lagern und erneut verwenden läßt, ohne daß die Eigenschaften leiden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist

F i g. 1 eine Seitenansicht, die eine erste Stufe eines Verfahrens zur Herstellung eines Lochkörpers zeigt, der bei der Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird,

F i g. 2 ein senkrechter Schnitt durch eine zweite Stufe des Verfahrens,

F i g. 3 eine vergrößerte schaubildliche Ansicht eines Elementes, das nach dem in F i g. 1 dargestellten Verfahren hergestellt ist,

F i g. 4 eine Seitenansicht des Elementes mit einer auf der einen Oberfläche angebrachten Maske,

Fig. 5 eine schaubildliche Ansicht, die ein Muster

von den in der Maske befindlichen öffnungen zeigt, F i g. 6 ein Mittelschnitt durch eine abgeänderte

3 4

form tics mit einer Maske bedeckten Elementes, wo- ein starrer monolithischer Körper 11 holiei Festig-

vi ,ich entsprechende Masken auf jeder der sich keit. Dutch entsprechende Auswahl der Stab- und

jjllcnäherstehenden Oberflächen befinden, Hüllcngrößen und durch ein bestimmtes Maß der

11 α. 7 eine schaubildliche Ansicht einer Bild- Querschnittsverkleinerung kann eine sehr hohe Ge-

er. cuüuiv'svorrichtung zur Erzeugung eines Bildes 5 nauigkeit der Größe, der Lage und der Stellung der

a;i! .inem darunterliegenden Blech, Durchlässe 12 erzielt werden. Beispielsweise haben

Γ i a. S eine Draufsicht auf das Blech nach Her- die Filamente und daher die Durchlässe 12 einen

sK-iliing der Blechlöcher entsprechend dem Muster maximalen Durchmesser von 500 μ. Mit dein neuen

ti---' i'' S- ⁷< Verfahren ist es möglich, Durchlässe zu erzielen, die

iig. 9 eine Seitenansicht, die die Verwendung io außergewöhnlich kleine Durchmesser haben von bei-

x i. /v ei zusammenarbeitenden Lochkörpern zeigt, spielsweise weniger als 10 μ. Da ferner die Filamente

i"iq. 10 eine schaubildliche Ansicht, die die Ver- 23 die Matrize 24 beim Schneidvorgang tragen und

v. :\dung eines Teils des Lochkörpers nach Fig. 8 stützen, können die Scheibenelemente 26 sehr dünn

.'- ' pinndüse zeigt, und gemacht werden. Die Erfindung schafft jedoch dabei

: ie. 11 ist ein de_t Fig. 2 ähnlicher Schnitt, der 15 eine Bilderzeuaungsvorrichtung 10, die ein verhält-

.i; 1 icrstellung von Durchlässen in dem Körper mit- nismäßig hohes Seitenverhältnis hat, das beispiels-

_ti; eines doppeltmaskierten Lochkörpers, wie in weise mindestens annähernd 5 : 1 beträgt und infolge-

F1 g. 6 dargestellt ist, verdeutlicht. dessen das hohe Auflösen der Bilder 14 ermöglicht.

Die F i g. 3 zeigt eine Bilderzeugungsvorrichtung Der aus dem Auflösen der Filamente aus den 10 mit einem Mittelkörper 11, der mehrere im we- 20 Elementen 26 entstehende Lo. v-.körper 28 (F i g. 3) •jntiichen geradlinige Durchlässe 12 hat Die Vor- hat Durchlässe 12, die den Lochkr>rper durchsetzen richtung 10 dient zur Herstellung von Bildern hoher und in der vorderen Oberfläche 29 und der hinteren Bildauflösung, in der Muster 13 aus einer Vielzahl Oberfläche 30 (Fig. 4) offen sind. Die Maske 16 Kleiner Bilder 14 der Durchlässe 12 hergestellt wer- wird auf die Oberfläche 29 aufgesetzt und hat OrT-den. Die Muster 13 entsprechen den öffnungen 15 35 nungen 15, die den Bildmustera 13 entsprechen. Die in einer Maske 16, die auf die Bilderzeugungsvor- Maske kann beispielsweise aus einer Materiallage, richtung aufgebracht wird. Da die Durchlässe 12 _z. B. einer Metallage, bestehen, die auf die Obereren außergewöhnlich kleinen Querschnitt und ein fläche 29 plattiert ist, wobei ein zweckdienliches, die \ c'-hältnismäßig großes Seitenverhältnis haben, d. h. Plattierung abweisendes Material auf denjenigen c'.n Verhältnis der Länge der Durchlässe zu der 30 Oberflächenabschnitt aufgelegt wird, der den öffgrößten Querschnittsabmessung der Durchlässe, sind nungen 15 entspricht. Wenn daher eine Strahlung, die mit der Vorrichtung erzeugten Bilder stets Bilder _z, B. ein Lichtstrahl, auf eine der Flächen 29 oder sehr hoher Bildauflösung. 30 der Vorrichtung 10 gerichtet wird, lassen nur die-

Das Verfahren zur Herstellung der Bilderzeu- jenigen Durchlässe 12 das Licht hindurch, die ingungs vorrichtung weist eine erste Stufe, dargestellt 35 folge der öffnungen 15 freiliegen. Da die Durchin Fig. 1, auf, bei der mehrere Stäbe 17 in rohr- lasse ein verhältnismäßig hohes Seitenverhältnis und artige Hüllen 18 eingehüllt und in einer Außenhülle einen kleinen Querschnitt haben, kann das durch oder einer Hülse 19 gebündelt werden, um einen die Durchlässe hindurchtretende Licht verwendet Strang 20 zu bilden, der durch zweckdienliche Vor- werden, um punktartige Bilder sehr hoher Bildrichtungen zusammengedrückt wird. In der darge- 40 auflösung zu erzeugen.

stellten Ausführung erfolgt dieses Zusammendrücken Ein abgeändertes Verfahren zur Herstellung einer durch Hindurchziehen des Stranges durch ein Ge- derartigen Vorrichtung ist in den Fig. 6 und 11 darsenk 21. Dieses Zusammendrücken oder Verkleinern gestellt. Hier hat das Element 26 auf der Oberfläche des Strangquerschnittes kann in mehreren Stufen er- 29 eine erste Maske 31 und auf der Oberfläche 30 folgen, um einen im Querschnitt verkleinerten End- 45 eine ähnliche Maske 32. Durch Einstellen der bestrang 22 zu erhalten, dessen Stäbe 17 sehr dünne treffenden Masken in solcher Weise, daß die ent- oder feine Filamente 23 sind, eingebettet in eine Ma- gegengesetzten Enden der entsprechenden Filamente trize24, die aus den ursprünglichen Hüllen 18 be- freiliegen und die freiliegenden Filamente durch steht, dh durch die Druckkräfte während der Quer- Herauslösen in einem Salpetersäurebad 34 entfernt schniitsverkleinerung miteinander preßverschweißt 50 werden können, entstehen Durchlässe 35, während wurden, und einen im wesentlichen monolithischen cl'e unbelichteten und nichtfreiliegenden Filamente Körper bilden. Der Strang 22 kann beispielsweise j_n der Matrize 24 verbleiben, wodurch eine BiIdmittels eines Messers 25 quer zur Achse geschnitten erzeugungsvorrichtung 36 entsteht, die ähnlich der werden, um mehrere scheibenähnliche Elemente 26 Bilderzeugungsvorrichtung 10 ist.
zu erhalten. 55 Die Masken 31 und 32 können auch durch andere Die Stäbe 17 bestehen vorzugsweise aus einem zweckdienliche Verfahren hergestellt werden, indem Material, das von dem Material der Hülle 18 und beispielsweise ein photoresistentes Material belichtet der Hülse 19 abweicht, so daß anschließend die und dann entwickelt wird, um die gewünschten öff-Filamcnte 23 aus der Matrize 24 herausgelöst wer- nungen zu erhalten. Andere Verfahren zur Herstelden können. Beispielsweise bestehen die Stabe 17 aus 60 lung der gewünschten Masken sind in der Technik Monelmetall, und die Hülle 18 und die Hülse 19 be- bekannt.

stehen aus rostfreiem Stahl. Die Filamente 23 kön- Die Bilder; eugungsvorrichtungen 10 und 36 können durch Behandeln der Elemente 26 in einem SaI- nen verwendet werden, um die Bilder hoher BiIdpetcrsäurebad 27 aufgelöst werden, so daß ein aus auflösung herzustellen, wie sie beispielsweise auf rostfreiem Stahl bestehender Körper 11 mit mehreren 65 dem Gebiete der Mikrostromschaltkreise, bei Spinnsehr kleinen Durchlässen zurückbleibt. düsen usw. erforderlich sind. Wie F i g. 7 zeigt, kann Bei der Verbindung der Hüllen 18 untereinander die Vorrichtung verwendet werden, um Bilder 14 auf und mit der Hülse 19 durch Preßschweißung entsteht einer photoresistenten Lage oder Schicht, beispiels-

weise auf einer Metallplatte 38. herzustellen. Nach Entwicklung der latenten Bilder 14 und nach der anschließenden Säurebehandlung entstehen in der Platte 38 Durchlässe 39, die in Mustern 13 angeordnet sind, welche den öffnungen 15 entsprechen.

Sind die Öffnungen 15 (F i g. 7 und 8) T-förmig, so sind die Muster 13 der öffnungen 39 in der Platte 38 ebenfalls T-förmig, wobei die einzelnen Durchlässe genau mit den Querschnitten der Durchlässe des Lochkörpers 28 übereinstimmen. Ein derartiges Muster von öffnungen 39 kann bei der Herstellung einer Spinndüse 40 verwendet werden, um T-förmige, aus mehreren Einzelfäden bestehende KunststofT-Filamente 41 durch Ziehen in einer üblichen Kunststoff-Strangpresse 42 herzustellen.

Ein solcher Lochkörper kann auch als Maske verwendet werden, mit der auf einem anderen Lochkörper der Maske entsprechende Durchlaßbereiche aufbelichtet werden. Hierzu kann ein Lochkörper 43 (F i g. 9), der eine vorausgewählte Anordnung von verhältnismäßig großen Durchlässen 44 hat, auf den Lochkörper 28 aufgesetzt werden, um gewünschte Durchlässe 12 freizulegen, wobei das durch die großen Durchlässe 44 bestimmte oder begrenzte Muster auf die darunterliegende Fläche 45 beim Bestrahlungsvorgang oder Strahlendurchgang durch den aufgesetzten Lochkörper 43 reproduziert wird.
Der Lochkörper 28 dient also als eine Maskenunterlage oder Maske, die die Herstellung von Bildern hoher Bildauflösung ermöglicht. Die Mustei auf den Bildern können dadurch erhalten werden, daß eine Maske auf dem Lochkörper aufgebrachl

ίο wird oder daß irgendeine Maske, die beispielsweise auch ein anderer Lochkörper sein kann, auf den ersten Lochkörper aufgesetzt wird. Beliebig erwünschte Musteranordnungen können verwendel werden, um verschiedene Durchlässe freizulegen.

Die mit der neuen Vorrichtung erzielbare hohe Bildauflösung der Bilder 14 ermöglicht die Herstellung außerordentlich kleiner Bilder, wie sie bei Mikroschaltungen gebraucht werden. Die starrer festen Eigenschaften der Lochkörper ermöglichen

ao die Wiederverwendung der Vorrichtungen unter Beibehaltung hoher Reproduktionsgenauigkeit der Bilder, zumal die Masken fest mit den Lochkörperr verbunden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Abbildungen hoher Bildauflösung, bei der durch die Durchlasse eines als Raster wirkenden Lochkörpers Strahlen, insbesondere Lichtstrahlen, geleitet werden, die ein Abbild einer vor den Durchlässen des Lochkörpers angeordneten Mustermaske auf einer Unterlage erzeugen, die beispielsweise als Spinndüse oder Mikroschaltungen verwendet werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochkörper (10) ein monolithischer (einstückiger) Metallkörper ist, der durch das Zusammendrücken von rohrartigen Hüllen (18), in denen Stäbe (17) eines anderen Metalls als das der Hüllen steckten, die nach dem Zusammendrücken herausgelöst wurden, entstanden ist, daß die Durchlässe (12) einen Durchmesser von maximal 500 μ aufweisen und daß das Verhältnis aus Länge zu Durchmesser eines Durchlasses mindestens 5 :1 beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe einen maximalen Durchmesser von 10 μ haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochkörper aus rostfreiem Stahl besteht.

4. Vorrichtung nach Ansprtu j 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Vorder- und/oder Rückseite des Lochkön.ers (10, 26), auf der die Durchlässe münden, Masken (16, 31, 32) mit dem abzubildenden Strukturmuster aufplattiert sind.