DE2310736A1

DE2310736A1 - Verfahren zum ausbessern defekter metallmuster

Info

Publication number: DE2310736A1
Application number: DE19732310736
Authority: DE
Inventors: Ronald Lester Kennard; John Joseph Moscony
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-03-09
Filing date: 1973-03-03
Publication date: 1973-09-20
Also published as: US3833375A; GB1415716A; NL7303281A; FR2175141A1; JPS48101559A; CA975471A; AU5276773A; AU473582B2

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. Bergan Patentanwälte ■ 4000 Düsseldorf 30 · Cecilienallee 7b ■ Telefon 43373s

2. März 1973 28 263 B

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York. N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Verfahren zum Ausbessern defekter Metan.muster"

Es gibt viele industrielle Bereiche, die die Bildung eines Metallplattierungsmusters auf einem isolierenden Substrat erfordern. Hierzu gehört beispielsweise die Herstellung gedruckter Schaltungen. Eine andere Anwendungsmöglichkeit ist die Herstellung von Fotomasken aus Metall. Fotomasken finden ihrerseits bei vielen verschiedenen Herstellungsverfahren Verwendung, beispielsweise bei der Fabrikation der Lochmasken für bestimmte Farbfernsehröhren.

Die elektronische Industrie verlangt von den Fotomasken eine hohe Auflösung, 100%-ige Vollständigkeit und gute Verschleißfestigkeit.

Es ist bereits festgestellt worden, daß metallische Fotomasken durch stromloses Abscheiden von Nickellegierungen auf Glassubstrate hergestellt werden können. Dabei hat sich herausgestellt, daß eine derartige Maske zwar zufriedenstellende Auflösung, gute Gleichförmigkeit, gute Haftung am Substrat und gute Verschleißfestigkeit besitzt, jedoch hat insbesondere die Herstellung von Fotomasken mit mehreren Hunderttausend Metallpunkten gezeigt, daß es in höchstem Grade schwierig ist, eine Maske herzustellen, die nicht mindestens einige fehlende und/oder

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unvollständig geformte Stellen besitzt. Die fehl- und mißgeformten Stellen können deshalb nicht in Kauf genommen werden, da an diesen Stellen auf der Lochmaske sowie auf dem Bildschirm entsprechende Fehlstellen erscheinen. Sogar geringste Fehlstellen des Bildschirms werden für den Betrachter sichtbar und als störend empfunden,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren vorzuschlagen, mit dessen Hilfe Fehlstellen metallischer Muster ausgebessert werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bereich der Oberfläche, in dem sich die Fehlstellen befinden, sensibilisiert und aktiviert wird, die sensibilisierte und aktivierte Oberfläche danach mit einer aus dem gleichen Metall wie das Muster bestehenden Schicht überzogen wird, und daß die sich zwischen den einzelnen Teilen des gewünschten Musters befindlichen unerwünschten Metallschichtteile weggeätzt werden.

Anhand der beigefügten Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil einer defekten Fotomaske, im Querschnitt ;

Fig. 2 bis 5 aufeinanderfolgende Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel des in Fig. 1 dargestellten Querschnitts; und

Fig. 6 den in Fig. 1 dargestellten Teil der Fotomaske nach erfindungsgemäß durchgeführter Ausbesserung, im Querschnitt,

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Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren in den unterschiedlichsten Bereichen Anwendung finden kann, wird es nachfolgend am Beispiel des Ausbesserns einer Fotomaske erläutert. Die Fotomaske besteht aus einem Glassubstrat 2, ungefähr 5*7 cm dick, das auf einer Oberfläche 6 mehrere Nickelpunkte 4 trägt. Diese Punkte können durch konventionelle Maßnahmen hergestellt werden, indem die Oberfläche 6 zunächst sensibilisiert und aktiviert wird, und danach eine Nickelschicht autokatalytisch auf die gesamte Oberfläche gebracht wird. Ein Beispiel für ein geeignetes Metallisierungsbad stellt folgende Lösung dar: 65 g Nickel-Sulfamat, Ni(SO₃NH₂)₂, pro Liter und 15 g Natrium-Hypophosphit, NaH₂PO₂, pro Liter, gepuffert auf einen pH-Wert von 4 mit Zitronensäure und Natriumzitrat. Das Bad wird auf etwa 50⁰C gehalten. Dabei scheidet sich in etwa 20 Minuten eine Metallschicht mit einer Dicke von ungefähr 1000 Ä ab. Die Nickelschicht besteht aus einer Nickel-Phosphor-Legierung.

Um die Punkte 4 zu formen, wird zunächst eine durchgehende Metallschicht hergestellt, die mit einem Fotoresist überzogen wird, der durch eine entsprechend geformte Fotomaske belichtet wird. Nach dem Entwickeln der belichteten Foto— resistschicht werden die lösbaren Teile entfernt und danach die unbedeckten Metallbereiche weggeätzt.

Bei der Herstellung des Punktmusters muß damit gerechnet werden, daß einige Punkte 8 fehlen. Die Fehlstellen sind in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Außerdem muß immer damit gerechnet werden, daß einige Punkte unvollständig ausgebildet sind. Die fehlenden Teile von Punkten sind in der Zeichnung mit 4a bezeichnet und ebenfalls gestrichelt dargestellt.

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Um erfindungsgemäß fehlende Punkte zu ersetzen und miß- -* gebildete Punkte auszubessern, werden die Punkte 4 zunächst bei 340 bis 380⁰C für ungefähr eine Stunde in Luft gesintert. Dadurch wird die Nickel-PhosphDr-Legierung wesentlich ätzbeständiger, beispielsweise gegenüber verdünnter Salzsäure oder verdünnter Salpetersäure.

Danach wird der auszubessernde Bereich des Plättchens gründlich gereinigt, wozu z.B. eine 0,1%-ige wässrige Waschmittellösung verwendet werden kann. Die derart gereinigte Oberfläche wird danach gründlich mit Wasser abgespült. Wenn sich die Fehlstellen oder defekten Punkte in bestimmten Bereichen der Platte befinden, können diese Bereiche mit einem Wall aus Wachs oder andere» haftenden, unlöslichem Material umgeben werden.

Nun wird die gereinigte Oberfläche sensibilisiert, was durch Behandeln für ungefähr eine halbe für eine Minute mit einer aus 40 bis 70 Gramm SnCl₂"2H₂O pro Liter und 50 ml konzentrierter Salzsäure pro Liter bestehenden Lösung geschehen kann. Diese Lösung enthält vorzugsweise zusätzlich ein Detergent in einer Konzentration von 0,01 bis 0,1 Gew.96. Im Rahmen der Erfindung hat sich herausgestellt, daß eine relativ hohe Konzentration von Stannochlorid in der Sensibilisierungslösung erforderlich ist, um die Nickelpunkte vollständig zu sensibilisieren. Wenn die Nickeloberfläche nicht völlig sensibilisiert ist, wird sie durch die später zu verwendende Palladiumlösung angegriffen. Wenn ein elektrochemischer Angriff durch Palladium auftritt, wird die anfängliche Nickelplattierung * vermindert. Außerdem scheint die relativ hohe Zinnkonzentration des Sensibilisierungsbades den Angriff des Nickels durch die Salzsäure zu reduzieren. Nach der Sensibilisierung wird die Platte gründlich mit warmem, entionisiertem Wasser gespült.

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Die sensibilisierte Oberfläche 6 der Platte 2 wird danach durch Behandlung für ungefähr 1/2 bis 1 Minute mit einer 0,5 g PdCl₂ pro Liter und 0,5 ml konzentrierte: Salzsäure pro Liter enthaltenden Lösung aktiviert. Danach wird die Platte gründlich mit warmem, entionisiertem Wasser gereinigt. Sofern die gesamte Platte behandelt werden muß, weil die Anzahl der Fehlstellen groß ist, wird sie vorzugsweise in die unter inerter Gasatmosphäre, wie Argon, befindliche Palladiumlösung getaucht.

Als nächstes wird die aktivierte Oberfläche der Platte für 5 bis 10 Minuten bei 30⁰C mit einem Nickelbad behandelt, das in seiner Zusammensetzung dem eingangs beschriebenen entspricht, mit der Ausnahme, daß die Nickel-Sulfamatkonzentration auf 30 g/l reduziert ist. Diese Behandlung führt gemäß Fig. 2 zu einem durchgehenden Nickel-Überzug 10, der mindestens die auszubessernden Bereiche bedeckt. Nachdem der NickelUberzug 10 fertiggestellt ist, wird die Glasplatte aus dem Bad entfernt und mit warmem Wasser gespült. Sofern die Platte nicht völlig in das Bad getaucht wird, wird letzteres von den Bereichen der Platte entfernt, die erfindungsgemäß zu behandeln sind. Es kann außerdem eine Trocknung in einem Luftstrom stattfinden.

Um den neuen Nickelüberzug 10 teilweise zu härten, kann die Platte entweder für eine Stunde auf ungefähr 250⁰C erhitzt oder ungefähr 24 Stunden bei Raumtemperatur gelagert werden.

Als näohstes wird die gesamte Oberfläche des Nickelüberzuges 10 gemäß Fig. 3 mit einer Fotoresistschicht 12 bedeckt. Unter Benutzung desselben Masters (oder eines mit exakt demselben Muster) der zur Herstellung des ursprünglich aufgebrachten Musters der Nickelpunkte 4 benutzt

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wurde, wird die Fotoresistschicht 12 belichtet und entwickelt. Dies führt zu den in Fig. 4 dargestellten, gehärteten Fotoresistinseln 12», die die ursprünglichen Punkte 4, die Bereiche, an denen fehlende Punkte 8 anzubringen sind, und die Bereiche 4a, in denen Beschädigungen der Punkte ausgebessert werden sollen, abdecken.

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, den gesamten, von den zuvor beschriebenen Verfahrensschritten erfaßten Bereich mit einer Ätzlösung, wie einer 5096-igen Salpetersäure oder verdünnter Salzsäure, für ein bis fünf Minuten zu behandeln. Dadurch werden gemäß Fig. 5 sämtliche nicht von den Fotoresistinseln 12^f bedeckten Bereiche der Nickelschicht 10 entfernt. Auf der Platte befinden sich nunmehr das ursprüngliche Muster aus Nickelpunkten 4', deren Dicke durch die zusätzliche Nickelschicht vergrößert wurde, Nickelpunkte 8* mit einfacher Dicke, und zwar an den Stellen, wo zuvor Nickelpunkte fehlten, und ergänzte Punkte 14, die zuvor defekt waren.

Schließlich werden die aus gehärtetem Fotoresist bestehenden Inseln 12^f mit geeigneter Lösung entfernt (Fig. 6) und die Platte für mindestens eine Stunde auf ungefähr 340 bis 380⁰C erhitzt, um den Nickelniederschlag weiter zu härten, was zu höherer Verschleißfestigkeit und Haftung führt.

Sofern mehrere Ausbesserungssequenzen erforderlich sind, können die zuvor beschriebenen Schritte solange wiederholt werden, bis sämtliche Punkte vervollständigt sind.

Obgleich die zweite Nickelschicht die Dicke der ursprünglich aufgebrachten Punkte vergrößert, ist damit hinsichtlich der Benutzung der ausgebesserten Maske kein Problem verbunden, da die gesamte Dicke der Metallpunkte im Verhältnis zu den Dickenunterschieden der Glasplatte sehr

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Claims

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York. N.Y. 10020 (V.St.A.)

Patentansprüche:

M.JVerfahren zum Ausbessern eines defekten, an der Oberfläche eines ätzbeständigen Substrats haftenden Metallmusters, dadurch gekennzeichnet , daß der Bereich der Oberfläche, in dem sich die Fehlstellen befinden, sensibilisiert und aktiviert wird, die sensibilisierte und aktivierte Oberfläche danach mit einer aus dem gleichen Metall wie das Muster bestehenden Schicht überzogen wird, und daß die sich zwischen den einzelnen Teilen des gewünschten Musters befindlichen unerwünschten Metallschichtteile weggeätzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die metallisierten Bereiche vor der Sensibilisierung und Aktivierung behandelt werden, um sie ätzbeständiger zu machen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Metall autokatalytisch aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Metall aus einer Nickel-Phosphorlegierung besteht und die größere Ätzbeständigkeit durch Erwärmen in Luft bei einer Temperatur von ungefähr 340 bis 380⁰C erreicht wird.

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5· Verfahren zum Ausbessern eines defekten, aus mit genauem Abstand voneinander haftend auf einem Substrat aus ätzbeständigem Material angeordneten Metallteilchen bestehenden Musters, das fotolithografisch durch Aufbringen einer durchgehenden, autokatalytisch stromlos abzuscheidenden Metallschicht auf das Substrat, Abdecken der Metallschicht mit einem Fotoresist und Belichten des Fotoresists durch eine Maske hergestellt wird, dadurch ge kenn zeichnet, daß zunächst die Ätzbeständigkeit der Metallteilchen erhöht wird, daß danach der Bereich der Oberfläche, in dem sich die defekten Stellen befinden, mit einer SnCIp·2HpO und Salzsäure enthaltenden Lösung sensibilisiert und durch Behandlung mit einer angesäuerten Palladiumchloridlösung aktiviert wird, daß dann eine aus dem gleichen Metall bestehende Schicht autokatalytisch auf der aktivierten Oberfläche abgeschieden und etwas gehärtet wird, daß die gehärtete Metallschicht mit einem Fotoresist überzogen wird, der unter Verwendung der selben Maske, die für das fotolithografische Verfahren zum Herstellen des Metallmusters benutzt wurde, belichtet und entwickelt wird, was zu einer Freilegung der zwischen den Metallteilchen des gewünschten Musters befindlichen Metallschichtbereiche führt, daß sodann die unbedeckten Teile der Metallschicht weggeätzt und schließlich die verbliebenen Resistinseln entfernt werden,,
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß als Metall eine Nickel-Phosphorlegierung verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e kennze ichne t , daß die Verbesserung der Ätzbeständigkeit durch Erhitzen auf eine Temperatur von ungefähr 340 bis 380°C in Luft erfolgt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7,

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dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat aus Glas besteht,
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Aktivieren durch Eintauchen des gesamten Substrats in die unter einer inerten Gasatmosphäre befindliche Palladiumlösung erfolgt.

10, Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9_t dadurch gekennzeichnet , daß als Ätzmittel entweder verdünnte Salzsäure oder verdünnte Salpetersäure verwendet wird.

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