DE2429284B2 - Verfahren zur herstellung von farbigen fotomasken - Google Patents
Verfahren zur herstellung von farbigen fotomaskenInfo
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Description
30
Die Erfindung bezieht sich auf die Mikroschaltungstechnik.
insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von farbigen Fotomasken, die bei der Produktion von
gedruckten Schaltungsplatten sowie Dünnschicht- und Integralmikroschaltung eingesetzt werden.
Allgemein bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von farbigen Fotomasken durch Vakuumaufschoopie·
ren einer dünnen Metallschicht auf eine Glasunterlage, Formieren des erforderlichen Bildes, das sich aus einer
Fotowiderstandsschicht zusammensetzt, auf der Metall · schicht und nachfolgendes Beseitigen der von der
Fotowiderstandsschicht nicht geschützten Metall schichtabschnitte mittels chemischer Ätzung.
Beim bekannten Verfahren werden zur Herstellung der dünnen Metallschicht Chrom, Nickel, Silber, Kupfer,
Wolfram und Molybdän verwendet, wobei Chrom in der Praxis bevorzugt wird, weil es eine hohe Abriebfestigkeit und ein gutes Haftvermögen an der Glasunterlage
aufweist.
Die nach dem genannten Verfahren gefertigte metallisierte Fotomaske weist eine hohe optische
Dichte auf, doch hatten ihr solche Mangel wie das. Fehlen der Durchsichtigkeit im Bereich der sichtbaren
Wellenlängen und ein hoher Reflexionskoeffizient an, die ihren Einsatz bei der Herstellung von gedruckten
Schaltungsplatten und Mikroschaltungen erschweren.
Allgemein bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Emulsionsfotomasken, die selektiv
Licht durchlassen; die Durchführung dieses Verfahrens führte jedoch zu einer Reihe von Schwierigkeiten, die 6c
mit der Gewinnung organischer Materialien verbunden sind, die die erforderliche Absorption in dem Wellenlängenbereich
haben, wo die üblichen Fotowiderstandszellen ansprechen.
Neben den undurchsichtigen Chromfotomasken und Emulsionsfotomasken sind auch semitransparentc Fotomasken
bekannt (Sonderdruck aus »Photographic und Film in Industrie und Technik III, Bericht über den III.
Internationalen Kongreß für Photographic und Film in
Industrie und Technik«. Köln. 6. - 8. OkL 1970), deren
aktives Material aus einer gefärbten Emulsionsschicht, einer Fotoiackschicht oder einem Dünnfilm aus der
Gruppe Fe2O3. Si. SiO bzw. der Gruppe ZnSe, CdS
besteht. Die semitransparente Emulsionsmaske hat jedoch nur eine nutzbare üßicnbreite von 10 μπι, die
Fotolackschichtmaske eine Schichtdicke von 33 um und dementsprechend auch eine nutzbare Linienbreite von
einigen μπτ, während mit den Dünnfilmmasken nutzbare
Linienbreiten von 1 bis 2 μπι erreicht werden.
Schließlich ist noch ein Verfahren zur Herstellung von im sichtbaren Licht semitransparenten, d.h. farbigen
Fotomasken bekannt, das darin besteht, daß man die eine Oberfläche einer flachen Glasunterlage, die mit
ihrer anderen Oberfläche über eine elektrisch leitende Schmelze geführt wird, mit einem färbenden Metall wie
Kupfer, Gold, Silber oder Indium legiert, danach die
legierte Oberfläche dieser Glasunterlage mittels Reduktion des färbenden Metalls färbt, weiterhin eine
Schutzschicht auf der färbenden Metallschicht fc-miert die dem vorgegebenen Bild entspricht und schließlich
die nicht geschützten Abschnitte der gefärbten Schicht der Glasunterlage entfernt und die Schutzschicht
abträgt (s. beispielsweise DT-PS 20 16 056).
Die auf diese Weise gefertigten farbigen Fotomasken
besitzen eine optische Dichte von etwa 1,5 Einheiten und eine Dicke der gefärbten Schicht der 'Hasunterlage
von etwa 1 μπι.
Die minimale Linienbreite des vorgegebenen Bildes auf der farbigen Fotomaske entspricht zwei Dicken der
gefärbten Schicht und für die mittels des bekannten Verfahrens gefertigten Fotomasken beläuft sich diese
minimale Linienbreite auf 2 μπι. was für eine Reihe von
Fällen ein Nachteil ist. Wenn auch dem bekannten Verfahren zur Herstellung farbiger Fotomasken als
Methode, die es ermöglicht. Erzeugnisse mit niedrigen Selbstkosten und hohen Betriebseigenschaften zu
erhalten, der Vorzug eingeräumt wird, ist darauf hinzuweisen, daß das relativ niedrige Auflösungsvermögen
der so gefertigten farbigen Fotomasken für einen Teilaufgabenkreis nicht annehmbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses zuletzt erläuterte Verfahren so weiter zu entwickeln,
daß danach Fotomasken mit der erforderlichen optischen Dichte und einer verringerten Dicke der
gefärbten Schicht herstellbar sind, bei der das Auflösungsvermögen der Fotomasken gegenüber dem
der bekannten semitransparenten Fotomasken verbessert ist, und daß es auch eine wirtschaftliche Fertigung
von Fotomasken großer Abmessungen mit möglichst gleichmäßigen Eigenschaften zuläßt.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Herstellung farbiger
Fotomasken, bei dem man die eine Oberfläche einer flachen Glasunterlage, die mit ihrer anderen Oberfläche
über eine elektrisch leitende Schmelze geführt wird, mi: einem färbenden Metall legiert, das Kupfer. Gold, Silber
oder Indium sein kann, nachfolgend diese legierte Oberfläche der Glasunterlage mittels Reduktion des
färbenden Metalls färbt, weiter auf der gefärbten Schicht der Glasunterlage eine Schutzschicht formiert,
die dem vorgegebenen Bild entspricht, nachher die nicht geschützten Abschnitte der gefärbten Schicht entfernt
und schließlich die Schutzschicht abträgt, mit dem Kennzeichen, daß man vor dem Legieren der genannten
Oberfläche der Glasunterlage eine Elektrodiffusion der Ionen des färbenden Metalls aus einer Schmelze von
Blei mit dem färbenden Metall vornimmt, worauf die
Reduktion des färbenden Metalls erfolgt, und die legierung mittels mehrmaliger Elekirodiffusion der
ionen des färbenden Metalls aus Schmelzen des färbenden Metalls mit Blei, Zinn, Wismut oder Thallium
durchgeführt
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die erforderliche optische Dichte bei einer Dicke der
gefärbten Schicht von nur 03 bis 0Λ μπι gewährleistet
ist, so daß sich eine nutzbare Linienbreite von weniger als ! μιπ ergibt, die einem praktisch allen Anforderungen entsprechenden Auflösungsvermögen entspricht.
Gleichzeitig ist das Verfahren insofern vorteilhaft, als es
die Herstellung auch sehr großer Fotomaskenflächen von einigen m2 mit gleichmäßigen, d. h. nur bis etwa 5%
schwankenden Eigenschaften in wirtschaftlicher Weise ermöglicht.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung
konkreter Ausführungsbeispiele und der Zeichnung näher erläutert: darin zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens z.-j Herstellung
farbiger Fotomasken,
F i g. 2 die Abhängigkeit der optischen Dichte der gefärbte» Schicht von der Dicke dieser Schicht für
verschiedene Varianten der zu verwendenden Schmelzen,
F i g- 3 eine zweite Art der Abhängigkeit der
optischen Dichte der gefärbten Schicht von ihrer Dicke für verschiedene Varianten der zu verwendenden
Schmelzen,
F i g. 4 eine dritte Art der Abhängigkeit der optischen Dichte der gefärbten Schicht von ihrer Dic'.e für
verschiedene Varianten der zu verwendenden Schmelzen,
F i g. 5 eine Glasunterlage mit einer gefärbten Schicht und der auf ihr formierten Schutzschicht im Schnitt.
Fig.6 dieselbe Glasunterlage nach der Entfernung der ungeschützten Abschnitte der gefärbten Schicht im
Schnitt.
F i g. 7 eine fertige farbige Fotomaske im Schnitt.
Es folgt ein konkretes Beispiel des Verfahrens zur Herstellung farbiger Fotomasken.
Es folgt ein konkretes Beispiel des Verfahrens zur Herstellung farbiger Fotomasken.
Die auf 600 bis 800cC erhitzte Glasunterlage 1
(Fig. 1), die eine Glastafel darstellt, bewegt man im
reduzierenden Wasserstoffmedium in der vom Pfeil r,a>.h rechts angezeigten Richtung über die Oberfläche 2
der Zinnschmelze, die eine elektrisch leitende Oberfläche darstellt. Anstelle von Zinn kann jeder andere
Werkstoff verwendet werden, der elektrische Leitfähigkeit besitzt.
An der Außenfläche der Glasunterlage 1 wird ein System 3 von Elektroden angeordnet und an den
positiven Pol der Gleichstromquelle angeschlossen, deren negativer Pol mit der Oberfläche 2 der
Zinnschmeb.e verbunden ist. In dem genannten Elektrodensystem 3 wird die erste Elektrode 4
elektrisch mit der Außenfläche der Glasunterlage 1 durch eine Schmelze 5 von Blei mit Kupfer gekoppelt,
das als färbendes Metall dient; die zweite Elektrode 6 wird elektrisch mit dieser Außenfläche der Glasunterlage
1 durch die Schmelze 7 von Zinn mit Kupfer, die dritte Elektrode 8 durch die Schmelze 9 von Wismut mit
Kupfer und die vierte Elektrode 10 durch die Schmelze 11 von Thallium mit Kupfer verbunden, wobei die (-5
Ordnung der Reihenfolge der Schmelzen 7, 9 und 11 beliebig sein kann.
Die ieder Elektrode entsprechende Schmelze wird auf derselben mit Hilfe eines der bekannten Verfahren gehalten.
Die ieder Elektrode entsprechende Schmelze wird auf derselben mit Hilfe eines der bekannten Verfahren gehalten.
Bei der Bewegung der Glasunterlage 1 in der vom Pfeil nach rechts angezeigten Richtung gelangt die
Außenoberfläche der Glasunterlage 1 zuerst in den Wirkungsbereich der Elektrode 4. Dabei erfolgt die
Elekirodiffusion, d.h. daß unier Einwirkung des
elektrischen Feldes die Ionen von Kupfer aus der Schmelze 5 in die Oberflächenschicht der Glasunterlage
1 eindringen. Die Dicke der mit Kupferionen gesättigten f'egierten) Schicht 12 hängt von der Zeit der Einwirkung
der Schmelze 5, von der Stromdichte und von der Temperatur der Erhitzung der Glasunterlage 1 ab. Im
nächsten Moment erfolgt unter Einwirkung des Wasserstoffreduktionsmittels die Reduktion von Kupferionen
bis zum Atomzustand, was eine rötliche Färbung des Abschnitts der Glasunterlage hervorruft,
der der Einwirkung der Elektrode 4 ausgesetzt wird. Bei
der weiteren Verschiebung der Glasunterlage 1 gelangt dieser gefärbte Abschnitt nacheinander unter die
Einwirkung der Elektroden 6, 8 und 10, deren Wirkung analog der für die Elektrode 4 beschriebenen Wirkung
ist und welche anschließend die Färbungsintensität der Schicht 12 verstärken, ohne dabei ihre Dicke praktisch
zu vergrößern.
Das ist auf die vorhergehende Einwirkung des färbenden Metalls aus der Bleischmelze auf die
Außenoberfläche der Giasunterlage 1 zurückzuführen, die Bedingungen schafft, bei denen während der
Bearbeitung der Glasoberfläche mit färbendem Metall (in diesem Fall mit Kupfer) aus der Schmelze von Zinn,
Wismut und Thallium die Dicke der gefärbten Schicht 12 praktisch der Dicke entspricht, die bei der
Primärbearbeitung mittels der Elektrode 4 erzeugt wird.
In F i g. 2 ist die Abhängigkeit der optischen Dichte D der gefärbten Schicht (Ordinatenachse) von der Dicke h
(Abszissenachse) dieser Schicht, die unter Einwirkung der Schmelze 5 (Fig. 1) von Blei und Kupfer auf die
Glasunterlage 1 gebildet ist, durch die Kurve 13 dargestellt.
In derselben F i g. 2 ist die gleiche Abhängigkeit auch für den Fall gezeigt, wenn als Schmelze 5 (Fig. 1)
Wismut mit Kupier (Kurve 14) verwendet wird.
Aus den gezeigten Abhängigkeiten ist zu er sehen, daß
bei gleichen Werten der optischen Dichte D die Dicke h der gefärbten Schicht 12 (Fig. 1) im Falle der
Verwendung von Blei mit Kupfer als Schmelze 5 kleiner ist.
Wenn als Schmelzen 7, 9 und 11. die auf die Glasunterlage 1 nach der Einwirkung der Schmelze 5
wirken. Blei mit Kupfer verwendet werden, so führt die Vergrößerung der optischen Dichte praktisch nicht zur
Vergrößerung der Dicke der Schicht 12, was aus den in F i g. 3 abgebildeten Abhängigkeiten ersichtlich ist.
Hier stellt die Kurve 15 die Abhängigkeit der optischen Dichte D von der Dicke h der gefärbten
Schicht 12 (F ig. 1)nach Einwirkung der Schmelze 5 dar und wird mittels einer schrittweisen Verringerung der
Dicke der Schicht 12 durch die Entfernung der Abschnitte der gefärbten Schicht Vermittelt.
Die nächsten Kurven 16 und 17 (Fig.3) zeigen dieselbe Abhängigkeit, jedoch erst nach der Einwirkung
der Schmelzen 7 und 9 (F i g. 1) auf die Glasunterlage 1.
In Fig.4 erkennt man die Abhängigkeit der
optischen Dichte D von der Dicke h der gefärbten Schicht 12 (Fig. I), die durch die Einwirkung der
Schmelze 5 von Blei mit Kupfer und die mehrmalige nachfolgende Einwirkung der Schmelzen 7,9 und 11 von
Wismut mit Kupfer (Kurve 18) auf die Glasunterlage 1 erzeugt wird, und die Abhängigkeit der optischen
Dichte D von der Dicke h der gefärbten Schicht 12 (Fig. 1), die durch Einwirkung der Schmelze 5 von
Wismut mit Kupfer und die nachfolgende mehrmalige Einwirkung der Schmelzen 7,9 und und 11 von Wismut
mit Kupfer (Kurve 19) erzeugt wird.
Aus der Analyse der oben angeführten Abhängigkeiten ergibt sich, daß die erforderliche optische Dichte D
bei einer kleineren Dicke h der gefärbten Schicht 12 (F i g. 1) in dem Falle erreicht wird, wenn vor der
mehrmaligen Legierung der Oberfläche der Glasunterlage 1 aus den Schmelzen 7, 9 und 11 eine zusätzliche
Legierung der Oberfläche aus der Schmelze 5 von Blei mit Kupfer durchgeführt wird.
Nach Einwirkung durch die Schmelzen 5, 7,9 und 11
wird auf der Glasunterlage 1 die gefärbte Schicht 12 mit der erforderlichen optischen Dichte D (Färbungsintensität)
und Dicke h erzeugt.
Im weiteren wird unter Zuhilfenahme eines der allgemein bekannten Verfahren auf der gefärbten
Schicht 12 der Glasunterlage 1 die Schutzschicht 20 (Fig.5) aus einem Fotowiderstandsschichtstoff formiert,
der dem erforderlichen Bild entspricht. Im nächsten Schritt werden die ungeschützten Abschnitte
der gefärbten Schicht 12 (F i g. 6) entfernt und dann die Schutzschicht 20 aus Fotowiderstandsschichtstoff abgetragen.
In F i g. 7 ist der Schnitt der fertigen farbigen Fotomaske mit den Abschnitten 21 der gefärbten
Schicht 12 gezeigt, die dem erforderlichen Bild entsprechen.
Als färbendes Metall kann sowohl Kupfer als auch Gold, Silber und Indium verwendet werden.
Wenn als färbendes Metall wie im oben beschriebenen Fall Kupfer verwendet wird, so weisen die
Abschnitte 21 eine dunkelrote Färbung auf. Bei Verwendung eines anderen färbenden Metalls (Gold,
Silber, Indium) ändert sich der Prozeß der Erzeugung farbiger Fotoschablonen gegenüber dem oben beschriebenen
■ nicht, lediglich die Farbe der gefärbten Abschnitte 21 wird anders. Im einzelnen werden bei
Verwendung von Gold die Abschnitte 21 mit hellroter Farbe und bei Verwendung von Silber bzw. von Indium
die Abschnitte 21 mit gelber Farbe erzeugt.
Für die Erzeugung der erforderlichen Dicke und
optischen Dichte der gefärbten Schicht 12 kann die Anzahl der Schmelzen, die nach der Schmelze 5 wirken,
ίο beliebig sein, der Prozeß der Herstellung farbiger
Fotomasken bleibt dabei unverändert.
Die Zusammensetzung der nachfolgenden Schmelzen kann außerdem beliebig aus den oben genannten
gewählt werden.
Durch Anwendung der vorherigen Einwirkung der Bleischmelze mit färbendem Metall auf die Oberfläche
der Glasunterlage 1 erhält man die erforderliche Dicke 0,3 bis 0,4 μηι der gefärbten Schicht 12.
Das hängt damit zusammen, daß Blei in eine Tiefe bis 4 μπι ins Glas eindringt und die nachfolgende Elektrodiffusion
des färbenden Metalls in einer bereits artveränderte Schicht der Glasunterlage 12 erfolgt, in
der der Koeffizient der Elektrodiffusion des färbenden Metalls bedeutend geringer als im Ausgangsstoff ist.
Die Anwendung der nacheinanderfolgenden Einwirkung der Schmelze 7, 9 und 11 (Fig. 1) schafft Bedingungen für die gleichmäßige Formierung des farbigen Überzuges auf der zu bearbeitenden Gesamtoberfläche der Glasunterlage 1, die praktisch einige Quadratmeter beträgt.
Die Anwendung der nacheinanderfolgenden Einwirkung der Schmelze 7, 9 und 11 (Fig. 1) schafft Bedingungen für die gleichmäßige Formierung des farbigen Überzuges auf der zu bearbeitenden Gesamtoberfläche der Glasunterlage 1, die praktisch einige Quadratmeter beträgt.
Das ermöglicht, farbige Fotomasken mit größerer Arbeitsfläche herausteilen, auf denen das Bild eine
minimale Größe der Linien bis 1 μπι und kleiner hat.
Die Formierung der gefärbten Schicht 12 kann im Prozeß der Erzeugung von Polierglas auf einer
Zinnschmelze erfolgen, was die Selbstkosten der Unterlagen für farbige Fotomasken gegenüber den
bekannten wesentlich reduziert
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
3
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung farbiger Fotomasken. bei dem man die eine Oberfläche einer flachen s Ghuiunterlage, die nut ihrer anderen Oberfläche Bber eine elektrisch leitende Schmelze geführt wird, mit einem färbenden Metall legiert, das Kupfer, Gold, Silber oder Indium sein kann, nachfolgend diese legierte Oberfläche der Glasunterlage mittels Reduktion des färbenden Metalls färbt, weiter aui der gefärbten Schicht der Glasumeriage eine Schutzschicht formiert, die dem vorgegebenen Bild entspricht, nachher die nicht geschützten Abschnitte der gefärbten Schicht entfernt und schließlich die Schutzschicht abträgt, dadurch gekenn zeichnet, daß man vor dem Legieren der genannten Oberfläche der Glasunterlagc (1) eine Elektrodiffusion der Ionen des färbenden Metalls aus einer Schmelze (5) von B'ei mit dem färbenden Metali vornimmt, worauf die Reduktion des färbenden Metalls erfolgt, und die Legierung mittels mehrmaliger Elektrodiffusion der Ionen des färbenden Metalls aus Schmelzen (7, 9 und II) des färbenden Metalls mit Blei, Zinn. Wismut oder Thallium durchführt
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB2702874A GB1429908A (en) | 1974-06-18 | 1974-06-18 | Method of making coloured photomasks |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2429284A1 DE2429284A1 (de) | 1976-01-08 |
DE2429284B2 true DE2429284B2 (de) | 1976-07-22 |
DE2429284C3 DE2429284C3 (de) | 1977-03-17 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3933609A (en) | 1976-01-20 |
AU7016574A (en) | 1975-12-18 |
GB1429908A (en) | 1976-03-31 |
FR2277499B1 (de) | 1976-12-24 |
DE2429284A1 (de) | 1976-01-08 |
FR2277499A1 (fr) | 1976-01-30 |
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Legal Events
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