DE2240502C3

DE2240502C3 - Verfahren zur Herstellung eines Relief bildes von Gegenständen mit vorgegebener Konfiguration durch Ätzen einer Metall- oder Legierungsschicht

Info

Publication number: DE2240502C3
Application number: DE19722240502
Authority: DE
Inventors: Maxim Timofejevitsch Kostyschin; Petr Fedorovitsch Romanenko; Vladimir Andrejevitsch Zendrovskij
Original assignee: INSTITUT POLUPROVODNIKOV AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW (SOWJETUNION)
Current assignee: INSTITUT POLUPROVODNIKOV AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW (SOWJETUNION)
Priority date: 1972-08-17
Filing date: 1972-08-17
Publication date: 1979-02-22
Also published as: DE2240502B2; DE2240502A1

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellungsytechnologie in der Mikroelektronik, Polygrafie und optischen Technik, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Reliefbildes von Gegenständen mit vorgegebener Konfiguration durch Ätzen einer Metall- oder Legierungsschicht.

Es sind Verfahren zur Herstellung eines Reliefbildes von Gegenständen mit vorgegebener Konfigura-

2S tion auf einer Metall- oder Legierungsschicht bekannt. Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines Reliefbildes von Gegenständen mit vorgegebener Konfiguration auf einer Grundmetall- oder Grundlegierungsschicht werden darauf die Schicht eines zweiten Metalls und die Schicht einer anorganischen Verbindung aufgetragen, die unter der Einwirkung einer elektromagnetischen Strahlung in eine chemische Reaktion miteinander treten und ein photochemisches Umsetzungsprodukt bilden. Die Bestrahlung der her-

Ji gestellten Verbindung von Schichten wird selektiv mit anschließender selektiver Ätzung derjenigen Abschnitte der hergestellten Verbindung von Schichten vorgenommen, die die Vertiefungen des Reliefbildes bilden.

Der Nachteil des genannten Verfahrens besteht darin, daß zur Herstellung eines Reliefbildes auf der Grundmetall- oder Grundlegierungsschicht mehrere Ätzmittel verwendet werden, was die Technologie erschwert und die Qualität des Bildes verschlechtert.

> Es ist außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Reliefbildes unter Verwendung eines aus einer Metallschicht und einer bei elektromagnetischer Strahlung mit der Metallschicht reaktionsfähigen Verbindungsschicht bestehenden Mehrlagenelementes be-

w kannt (DE-PS 82 074), gemäß dem dieses durch eine Maske selektiv so bestrahlt wird, daß die Strahlung intensitätsabhängig in das Element eindringt, und gemäß dem das sich dadurch bildende Reaktionsprodukt anschließend z. B. durch Ätzen entfernt wird. Als Me-

^r>5 tallschicht ist Silber, als Verbindungsschicht Arsentrisulfid und als Ätzmittel eine milde Lösung von Natriumhydroxid genannt, während eine Materialangabe des Trägers und eine Erwähnung einer Grundmetalloder -legierungsschicht fehlen. Ein Nachteil dieses

t>o Verfahrens ist, daß die ganzen Erzeugnisse nur aus dem Material der beiden strahlenempfindlichen Schichtengruppen hergestellt werden, weshalb das Verfahren die Herstellung nützlicher Erzeugnisse aus einer größeren Metall- oder Legierungszahl nicht zu-

b5 läßt, soweit diese mit der Verbindungsschicht nicht reagieren oder im Kontakt daimit zu unbeständig sind. Außerdem muß die nichtbelichtete Schicht stehenbleiben, wogegen kein Einfluß auf den Träger der

photochemischen Schicht beabsichtigt ist, und vor allem besteht der Aufbau der photochemisch reagierbaren Schichten nach dem bekannten Verfahren wesentlich aus sehr vielen, sehr dünnen Schichten in der Größenordnung einiger Atomschichten oder Angström.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das erstgenannte, eine Grundmetall- oder Grundlegierungsschicht voraussetzende Verfahren in dem Sinne zu verbessern, daß eine hohe Qualität des herzustel- '" lenden Reliefbildes mit möglichst einfachen Mitteln und unter Reduzierung der anzuwendenden Ätzvorgänge gewährleistet wird.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist nach einer ersten Alternative das im ' ^r> Patentanspruch 1 und nach einer zweiten Alternative das im Patentanspruch 2 gekennzeichnete Verfahren.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 3 bis 7 gekennzeichnet. -"

Dank der beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehenen Verwendung eines Ätzmittels zur gleichzeitigen Ätzung des Umsetzungsprodukts und der Grundmetall- oder Grundlegierungsschicht bzw. der Schicht des zweiten Metalls und der Grundmetall- 2~> oder Grundlegierungsschicht werden die Herstellung der Reliefbilder vereinfacht und durch die Verminderung der Ätzfehler die Qualität der Reliefbilder verbessert.

Im Gegensatz zu dem Verfahren nach der DD-PS 82074 wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die nichtbelichtete Schicht immer entfernt, der Einfluß auf den Träger der photochemischen Schicht ist wesentlich, und die photochemisch reagierbaren Schichten sind nicht zahlreiche, äußerst dünne, sondern wenige, 100- bis lOOOfach dickere Schichten, wie in der Beispielsbeschreibung gezeigt wird.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Aiisführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Verbindung von Schichten, die auf einen Träger aufgetragen ist,

Fig. 2 die Bestrahlung der Verbindung von Schichten durch elektromagnetische Strahlung,

Fig. 3 die Verbindung von Schichten nach der Bestrahlung,

Fig. 4 die Verbindung von Schichten, die an den bestrahlten Stellen geätzt wurden,

Fig. 5 das Reliefbild eines Gegenstandes, das auf der Grundschicht hergestellt wurde.

F i g. 6 die Verbindung von Schichten mit einer weggeätzten Schicht der anorganischen Verbindung,

F i g. 7 die Verbindung von Schichten, die an den nicht bestrahlten Stellen geätzt ist, und

F i g. 8 das Reliefbild eines Gegenstandes, das auf der Grundschicht hergestellt wurde.

Das Verfahren zur Hersteilung eines Reliefbildes von Gegenständen mit vorgegebener Konfiguration auf einer Metall- oder Legierungsschicht kann man durch ein Verfahren zur Herstellung eines Reliefbildes auf einer Nickelschicht (F i g. 1) veranschaulichen. Nach demselben Verfahren kann man ein Reliefbild auf einer Zinn- oder Kupferschicht erhalten.

Auf einen Träger 1 aus Schmelzquarz oder Glas, der vorherig gereinigt ist, wird im Aufspritzverfahren unter Vakuum eine Nickelschicht 2 erforderlicher Dicke aufgetragen.

In demselben Verfahren werden auf die Nickelschicht 2 aufeinanderfolgend eine Silberschicht 3 mit einer Dicke von 600 bis zu 1000 A und eine Arsensulfidschicht 4 aufgetragen, deren Dicke von 150 bis zu 350 A betragen kann. Alle drei Schichten werden ohne Vakuumstörung aufgetragen, wodurch eine hohe Adhäsion zwischen der Nickelschicht 2, der Silberschicht 3 und der Arsensulfidschicht 4 sowie c?ie maximal mögliche Reinheit der Schichten gesichert werden.

Im folgenden wird die Verbindung der Schichten einer selektiven Bestrahlung durch elektromagnetische Strahlung ausgesetzt. Die Bestrahlung kann nach jedem bekannten Verfahren, z. B. nach einem projizierenden oder nach einem KontaktbestrahlungiiVerfahren vorgenommen werden.

F i g. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Bestrahlung der Verbindung von Schichten durch elektromagnetische Strahlung, wobei als solche ein Lichtstrom 5 verwendet wird. Indem der Lichtstrom 5 eine Schablone 6 durchsetzt, fällt er selektiv auf die Arsensulfidschicht 4.

Durch die Einwirkung des Lichtstromes 5 findet an den bestrahlten Stellen eine chemische Reaktion zwischen der Arsensulfidschicht 4 und der Silberschicht 3 unter der Bildung von deren Umsetzungsprodukten statt. Nach der Bestrahlung ist die Nickelschicht 2 teilweise durch die Silberschicht 3 und die Arsensulfidschicht 4 sowie durch die Schicht 7 der Produkte der photochemischen Umsetzung teilweise abgedeckt, was in F i g. 3 dargestellt ist. Dann wird die Verbindung der Schichten mit einem Ätzmittel behandelt, und durch diese Behandlung wird die Schicht 7 der Produkte der photochemischen Reaktion weggeätzt; in Abhängigkeit von den Forderungen, die an das Bild gestellt werden, werden teilweise oder vollständig die Abschnitte der Nickelschicht 2 weggeätzt, welche unmittelbar unterhalb der genannten Schicht 7 der Produkte der photochemischen Reaktion angeordnet sind. Das Ergebnis einer vollständigen Wegätzung der Abschnitte der Nickelschicht 2 ist in F i g. 4 durgestellt. Um eine gleichzeitige Ätzung von Nickel und den Produkten der photochemischen Umsetzung zu gewährleisten, wird ein Ätzmittel angewendet, das eine wässerige Lösung mit einem pH-Wert von 1,1 bis 1,4 bei folgendem Verhältnis zwischen den Komponenten (g/m) darstellt:

FeCl₃ : 350 bis 450
Cu : 40 bis 50

Notwendigerweise werden die Arsensulfidschicht 4 und die Silberschicht 3 mittels Salpetersäure entfernt. Zur Beschleunigung dieses Prozesses wird die Salpetersäure vorgewärmt. Das auf der Nickelschicht hergestellte Reliefbild des Gegenstandes ist in F i g. 5 wiedergegeben.

Das Verfahren zur Herstellung eines Reliefbildes von Gegenständen mit vorgegebener Konfiguration auf einer Metallschicht kann man noch durch ein anderes Beispiel veranschaulichen. In diesem Fall werden auf den Träger 1, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, die Schichten von Nickel, Silber und Arsensulfid mit der gleichen Dicke wie in den oben beschriebenen Beispiel aufgetragen, und es wird die Bestrahlung mit einem Lichlstrom 5 (Fig. 2) unter Bildung von Produkten 7 der chemischen Umsetzung der Arsensulfidschicht 4 und der Silberschicht 3

(Fig. 3) vorgenommen. Dann wird die Arsensulfidschicht 4 von den Abschnitten, die vom Lichtstrom 5 (F i g .2) nicht bestrahlt wurden, mittels einer 4°nigen wässerigen Lösung von Kaliumhydroxyd oder Natriuniliydro::yd oder mittels einer 2Oⁿ,'oigen wässerigcQ Lösung von Natriumkarbonat entfernt. Die Ergebnisse dieser Behandlung sind in F i g. 6 dargestellt, in der die an der Stelle von Arsensulfid entstandenen Vertiefungen 8 wiedergegeben sind.

Um eine gleichzeitige Ätzung der unterhalb der Vertiefungen 8 angeordneten Abschnitte der Silberschicht 3 und eine teilweise oder vollständige Atzung der unterhalb der genannten Abschnitte der Silberschicht angeordneten Abschnitte der Nickelschicht 2 zu gewährleisten, verwendet man eine wässerige Lösung mit einem pH-Wert, der 0,6 bis 0,8 beträgt, bei folgendem Verhältnis zwischen den Komponenten (g/l):

FeCl₃
Cu

: 250 bis 350
: 25 bis 35

Besonders technologiegerecht ist bei der Herstellung eines Reliefbildes auf einer Nickelschicht die Verwendung eines Ätzmittels mit einem anderen Verhältnis zwischen den Komponenten, das beispielsweise beträgt:

H.,PO₄ : 300 g/1
K.MnO, : 30 g/l

Die Ergebnisse einer vollständigen Wegätzung der

s unterhalb der genannten Verliefungen 8 angeordneten Ab' ciinitie de: Silberschicht 3 und der unterhalb der genannten Abschnitte der Silberschicht 3 angeordnc π Abschnitte der Nickelschicht 2 sind ir Fig. 7 wiedergegeben. Notwendigerweise wird die

.ο Schicht 7 der Umsetzungsprodukte mittels der vorgewärmten Salpetersäure entfernt, und man erhalt eir Reliefbild des Gegenstandes auf der Nickelschicht 1 (Fig. 8).
Das oben dargelegte Verfahren zur Herstellung

■-5 eines Relief bildes von Gegenständen mit vorgegebene» Konfiguration auf einer Metall- oder Legierungsschicht kann bei der Fertigung von Fotoschablonen, Elementen der Mikroschaltungen, Beugungsgittern, Lichtpolarisatoren und verschiedener

»o Klischees und Hochdruckformen verwendet werden Die Verwendung dieses Verfahrens gibt die Mög

lichkeit, die Herstellung der genannten Erzeugnissi zu vereinfachen und zu verbilligen, und, was an wichtigsten ist, durch die Verminderung der Ät zungsfehler die Qualität dieser Erzeugnisse wesent lieh zu verbessern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Reliefbildes von Gegenständen mit vorgegebener Konfiguration durch Ätzen einer Grundmetall- oder Grundlegierungsschicht, wobei zuvor die Schicht eines zweiten Metalls und die Schicht einer anorganischen Verbindung aufgetragen werden, die unter Einwirkung elektromagnetischer Strahlung in chemische Reaktion mit der Schicht des zweiten Metalls tritt und ein photochemisches Umsetzungsprodukt mit dieser bildet, mit anschließender selektiver Ätzung derjenigen Abschnitte der selektiv photochemisch erzeugten Schicht, die die Vertiefungen des Reliefbildes bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetali, das zweite Metall und die anorganische Verbindung derart gewählt werden, daß das Produkt der photochemischen Umsetzung der Schicht des zweiten Metalls mit der Schicht der anorganischen Verbindung und die Grundmetall- oder Grundlegierungsschicht mit Hilfe eines Ätzmittels gleichzeitig weggeätzt werden.

2. Verfahren zur Herstellung eines Reliefbildes von Gegenständen mit vorgegebener Konfiguration auf einer Grundmetall- oder Grundlegierungsschicht, wobei zuvor die Schicht eines zweiten Metalls und die Schicht einer anorganischen Verbindung aufgetragen werden, die unter Einwirkung elektromagnetischer Strahlung in chemische Reaktion mit der Schicht des zweiten Metalls tritt und ein photochemisches Umsetzungsprodukt mit dieser bildet, mit anschließender selektiver Ätzung derjenigen Abschnitte der selektiv photochemisch erzeugten Schicht, die Vertiefungen des Reliefbildes bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall, das zweite Metall und die anorganische Verbindung derar! gewählt werden, daß nach dem vorherigen Entfernen der Schicht der anorganischen Verbindung die Schicht des zweiten Metalls und die Schicht des Grundmetalls oder der Grundlegierung mit Hilfe eines Ätzmittels gleichzeitig weggeätzt werden, während das Produkt der photochemischen Umsetzung der Schicht des zweiten Metalls mit der Schicht der anorganischen Verbindung nicht angegriffen, sondern erst in einem nachfolgenden eigenen Ätzvorgang entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung von Ni, Cu oder Sn als Grundmetallschicht auf diese Schicht eine Ag- und eine As₂S₃-Schicht aufgetragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzmittel eine wäßrige Lösung mit einem pH-Wert 1,1 bis 1,4 bei folgendem Verhältnis zwischen den Komponenten (g/l) verwendet wird:

FeCl, :35() bis 450
Cu: 40 bis 50.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ag-Schicht eine Dicke von 600 bis 1000 A und die As₂S_rSchicht eine Dicke von 150 bis 350 A erhält.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzmittel eine wäßrige Lösung mit einem pH-Wert 0,6 bis 0,8 bei folgendem Verhältnis zwischen den Komponenten (g/l) verwendet wird:

FeCI₃:250 bis 350
Cu: 25 bis 35.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung von Ni als Grundmetallschicht zur Ätzung eine wäßrige Lösung mit folgendem Verhältnis zwischen den Komponenten (g/l) verwendet wird:
H₃PO₄:300

K₂MnO₄: 30.