DE2425464C3

DE2425464C3 - Verfahren zur Herstellung von Dunnschicht-Aperturblenden für Korpuskularstrahlgeräte

Info

Publication number: DE2425464C3
Application number: DE2425464A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr.-Ing. 8012 Ottobrunn Politycki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-05-27
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1978-11-02
Also published as: NL7505676A; JPS5110759A; DE2425464A1; US3988153A; GB1509077A; CH588768A5; DE2425464B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Aperturblenden für Korpuskularstrahlgeräte, insbesondere Elektronenmikroskope und Vidikone, die aus einer Metallschicht mit mindestens einer Öffnung zum Durchtritt des Korpuskularstrahls bestehen und bei denen diese Metallschicht mit einer metallischen Verstärkungsschicht versehen ist, deren Rand gegenüber dem Rand der Öffnung der Metallschicht zurücktritt.

Es ist bekannt, derartige Aperturblenden aus zwei getrennt voneinander hergestellten Teilen, der Metallschicht und einem Träger, zusammenzusetzen (DE-PS 21476). Die Metallschicht wird durch Vakuumbedampfung der profilierten Fläche einer Matrize hergestellt, anschließend von der Matrize abgenommen und beispielsweise mittels Hartlötung auf dem Träger befestigt. Da die Verschmutzungsgeschwindigkeit von Aperturblenden mit ihrer Dicke zunimmt, sollte die Metallschicht mit möglichst geringer Dicke hergestellt werden. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß die Metallschicht beim Abziehen von der Matrize oder beim Aufbringen auf den Träger zerstört wird. Außerdem ist die Herstellung der Matrizen, die nur wenige Male benutzt werden können, äußerst kostspielig und aufwendig.

In dem älteren deutschen Patent 23 44 111 ist ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschichl-Aperturblendcn der eingangs genannten Art beschrieben, bei welchem die vorstehend aufgeführten Nachteile vermieden worden. Die Metallschicht wird hierbei, unter Verwendung einer durch Photodruck gebildeten Galvanikabdeckung, unmittelbar auf dem die Verstärkungsschicht bildenden Träger galvanisch aufgebaut. Die erforderlichen öffnungen im Träger werden dann mittels Posiiiväizteehnik derart hergestellt, daß der Rand der Trägeröffnung gegenüber dem Rand der Metallschicht zurücktritt. Da das Ätzmittel nur die ungeschützten Bereiche des Trägers, nicht aber die

ίο Metallschicht angreifen darf, müssen für den Träger und die Metallschicht verschiedene Metalle verwendet werden. Durch die verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten und das unterschiedliche Wärmeleitvermögen beider Metalle kann sich die Dünnschicht-Aperturblende bei Temperaturschwankungen verziehen. Die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Dünnschicht-Aperturblenden sind somit nicht für Korpuskuiarstrahlgeräte geeignet, bei denen größere Temperaturschwankungen auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht- Aperturblenden zu schaffen, das es gestattet, die Metallschicht einerseits möglichst dünn auszuführen und andererseits zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit derart zu verstärken, daß sich ihre Form auch bei größeren Temperaturschwankungen nicht ändert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art auf eine Unterlage zumindest eine metallische Grund-

JO schicht aus einem anderen Metall als dem der Metallschicht und darauf in einem ersten Photodruck eine erste galvanikfeste Abdeckung mit dem Negativ des Musters der Metallschicht aufgebracht wird, daß anschließend die Metallschicht galvanisch auf der Grundschicht abgeschieden, im Bereich der Öffnung und der Randzone der Öffnung in einem zweiten Photodruck mit einer zweiten galvanikfesten Abdekkung bedeckt und durch weitere galvanische Abscheidung des gleichen Metalles mit einer Verstärkungsschicht versehen wird, daß die gaivanikfesten Abdekkungen entfernt werden und daß dann die metallische Grundschicht durch selektives Ätzen entfernt wird.

Das crfindungsgemäßc Verfahren ermöglicht es, für die Metallschicht und die Verstärkungsschicht das gleiche Metall zu verwenden, so daß sich Temperaturschwankungen nicht auf die Form der Dünnschicht-Aperturblenden auswirken. Durch das hohe Auflösungsvermögen des Photodruckes erhalten die Öffnungen zum Durchtritt des Korpuskularstrahl äußerst glatte Ränder, die keinerlei Ausfransungen aufweisen. Außerdem lassen sich auch kompliziert geformte Dünnschicht-Aperturblenden herstellen, beispielsweise solche mit extrem kleinen Öffnungen oder mit zentralem Auffänger.

Vorteilhaft wird vor dem Aufbringen der metallischen Grundschicht eine Haftschicht auf die Unterlage aufgebracht. Für die Haftschicht werden Melalle oder Metallegierungen ausgewählt, die die Haftfestigkeit zwischen der Unterlage und der metallischen Grund-

bo schicht erheblich verbessern. Damit ist es möglich, für die Grundschicht auch solche Metalle zu verwenden, die sich von der Unterlage leicht ablösen würden.

Vorzugsweise werden auf der Unterlage eine Vielzahl von Dünnschicht-Apcriurblenclcn gleichzeitig hcrgc-

h'i stellt. Der Arbeitsaufwand und die Kosten für eine Dünnschicht-Aperturblcndc können hierdurch erheblich verringert werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte

Qünnschicht-Aperturblenclen zeichnen sich dadurch ius,daO die Metallschicht mit einer Verstärkungsschicht des gleichen Metalles einstückig verbunden ist, wobei der Rand der Verstärkungsschicht gegenüber dem Rand der Öffnung der Metallschicht zurücktritt. Damit kann die Metallschicht im Bereich der Öffnungen extrem dünn ausgeführt werden, so dall die Dünnschicht-Aperlurblenden im Betrieb in geringerem Maße z.ur Verschmutzung neigen. Andererseits wird die mechanische Empfindlichkeit der Metallschicht dutch, die Verstärkungsschicht so weit herabgesetzt, daß die Handhabung der Dünnschicht-Aperturblenden keine Schwierigkeiten bereitet. Da sowohl die Metallschicht als auch die Verstärkungsschichi galvanisch aufgebaut werden, wobei der galvanische Aufbau lediglich zur Anbringung der zweiten Galvanikabdeckung unterbrochen wird, besteht die Dünnschicht-Aperturblende aus einem Stück.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. Ί und 2 eine nach diesem Ausfiihrungsbeispic! des erfindungsgemäßen Verfahrens hergeste.Yie Lochblende in der Draufsicht bzw. im Schnitt und die

Fig.3 bis 6 ebenfalls im Schnitt die einzelnen Verfahrensschriite bei der Herstellung der Lochblende.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Lochblende 1 in der Draufsicht und im Schnitt dargestellt. Die Lochblende 1 besieht aus einer Metallschicht 2 und einer Verstärkungsschicht 3, die aus dem gleichen Metall bestehen und an der strichpunktierten Schichtgrenze 4 derart zusammengefügt sind, daß sie ein Teil bilden. In der Mitte der Metallschicht 2 befindet sich eine kreisrunde Blendenöffnung 5, welche im Bereich der Verstärkungsschicht 3 zu einer konzentrischen Ausnehmung 6 erweitert ist.

An Hand der Fig. 3 bis 6 wird die Herstellung der Lochblende 1 erläutert. Gemäß Fig. 3 werden auf eine Glasunterlage 7, eine Haftschicht 8 aus Chromnickel (CrNi) mit einer Dicke von ca. 0.01 μπι und darauf eine Grundschicht 9 aus Kupfer mit einer Dicke von ca. 0.1 μπι aufgedampft oder aufgestäubt. Auf der Grundschicht 9 wird dann als galvanikfeste Abdeckung eine Photolackstruktur 10 erzeugt. Diese Photolackstruktur 10 ist ca. 2 μιη dick und stellt ein genaues Negativbild der Metallschicht 2 (F i g. 2) dar. Die Strukiurierung des Photolackes erfolgt in bekannter Weise durch partielles Belichten mittels einer Photomaske.

Wie es in F i g. 4 dargestellt ist, wird dann auf die von der Photolackstruktur 10 nichtbedeckien Bereiche der Grundschichi 9 die Metallschicht 2 (Fig.2) durch galvanische Goldabscheidung in einer Dicke von ca.

ίο 1,5 μπι aufgebaut.

Anschließend wird gemäß F i g. 5 eine Photo.'ackstruktur 11 als weitere galvanikfeste Abdeckung auf die Metallschicht 2 im Bereich der Ausnehmung 6 (Fi g. 2) aufgebracht. Die Photolackstruktur 11 kann auch, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. den äußeren Ringbereich der Photolackstrukiur 10 überdecken. Die Dicke der Phoiolackstruktur 11 beträgt ca. 5— 10 μπι.

F i g. 6 zeigt die auf der Metallschicht 2 durch weitere galvanische Goldabscheidung aufgebaute Versiärkungsschirht 3 nach Entfernung der Photolackstrukiu ren 10 und 11. Die Dicke der VY värkungsschicht 3 betragt ca. 3-10 μπι.

er Rind

abgegrenzt, da er durch den äußeren Ringbereich der Photolackstruktur 11 definiert wurde. Entfällt dieser äußere Ringbereich (F i g. 5), dann überragt die Vcrstärkungssehicht 3 die Metallschicht 2. was jedoch den Einbau in ein Korpuskularstrahlcngerät nicht stört. Zur Trennung der Lochblende von der Glasunterlage 7 wird die Grundschicht 6 durch selektives Ätzen entfernt.

in Die vorstehend angegebenen Malsrialien für die Lochblende, die Haftschicht und die Grundschicht haben sich als vorteilhaft herausgestellt. Es sind jedoch, auch andere Materialien verwendbar, beispielsweise Nickel für die Lochblende und Silber für die

r> Grundschicht.

Die F i g. 3 bis 6 zeigen die Verfahrensschritte bei der Herstellung einer Lochblende als Ausschnitt. Auf der Glasunterlage 7 können jedoch gleichzeitig sehr viele Ringblenden, beispielsweise 500 bis 2000 gleichzeitig

w hergestellt werden. Da die verwendeten Phoiomasken immer wieder eingesetzt werden können, wird hierdu·vh die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens erheblich verbessert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Aperturblenden für Korpuskularstrahlgeriite, insbesondere Elektronenmikroskope und Vidikone, die aus einer Metallschicht mit mindestens einer öffnung zum Durchtritt des Korpuskularstrahls bestehen und bei denen diese Metallschicht mit einer metallischen Verstärkungsschicht versehen ist, deren Rand gegenüber dem Rand der öffnung der Metallschicht zurücktritt, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Unterlage (7) zumindest eine metallische Grundschicht (9) aus einem anderen Metall als dem der Metallschicht (2) und darauf in einem ersten Photodruck eine erste galvanikfeste Abdeckung (10) mit dem Negativ des Musters der Metallschicht (2) aufgebracht wird, daß anschließend die Metallschicht (2) galvanisch auf der Grundschicht (9) abgeschieden, im Bereich der öffnung (5) und der Randzone der öffnung (5) in einem zweiten Photodruck nit einer zweiten galvanikfesten Abdekkung (11) bedeckt und durch weitere galvanische Abscheidung des gleichen Metalles mit einer Verstärkungsschicht (3) versehen wird, daß die galvanikfesien Abdeckungen (10, 11) entfernt werden und daß dann die metallische Grundschichl (9) durch selektives Ätzen entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der metallischen Grundschicht (9) eine Haftschicht (8) auf die Unterlage (7) aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterlage (7) eine Vielzahl von Dünnschicht-= iperturblenden (1) gleichzeitig hergestellt wi.-d.