DE2633947A1

DE2633947A1 - Verfahren zur ausbildung eines musters

Info

Publication number: DE2633947A1
Application number: DE19762633947
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Katoh; Keisuke Kobayashi; Seiji Yonezawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1976-07-28
Publication date: 1977-02-03
Also published as: FR2319926A1; NL7608152A

Description

Verfahren zur Ausbildung eines Musters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung eines Musters, insbesondere eines sehr feinen Musters, das für die Ätzvorgänge, die Bedampfungsvorgänge, die Diffusionsvorgänge usw. bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen und für Gitter, Raster, Videoscheiben usw. benötigt wird.

Bekanntlich werden Photoresist -Materialien, wie Photoresistlacke für Ätzvorgänge, Bedampfungsvorgänge, Diffusionsvorgänge usw. auf dem Gebiet der Halbleiterfertigung und für Videoplatten, herangezogen. Bei der Halbleiterfertigung wird ein Muster des Photoresist-Materiales dadurch auf einem Halbleiterkörper ausgebildet, dass das Photoresist-Material auf dem Halbleiterkörper gebracht, einige Bereiche der Photoresistschicht mit einem Lichtstrahl belichtet und die belichteten oder nicht

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belichteten Bereiche der Photoresistschicht mit einem Entwickler entfernt werden, um einige Oberflächenbereiche des Halbleiterkörpers entsprechend den belichteten oder nicht belichteten Bereichen der Photoresistschicht freizulegen, und es werden Fremdatome oder Störstellen durch die freigelegten Oberflächenbereiche des Halbleiterkörpers in diesen eingegeben. Einige Materialien werden auf die freigelegten Oberflächenbereiche des Halbleiterkörpers aufgedampft, oder die freigelegten Oberflächenbereiche des Halbleiterkörpers werden geätzt. Bei Videoplatten wird ein Photoresist-Muster entsprechend einem Informationssignal durch Verfahrensschritte auf einem Glaskörper ausgebildet, die den zuvor beschriebenen, aus der Halbleitertechnik bekannten Verfahrensschritten ähnlich oder gleich sind.

Diese Photoresist-Muster sind jedoch nicht für sehr feine,genaue und delikate Verfahren und für Aufzeichnungen mit hoher Informationsdichte geeignet, da das Photoresist-Material ein hochpolymeres Material mit Makromolekülen ist. Daher kann der Abstand zwischen den Rändern oder Enden von zwei Küstern, die einander gegenüber oder nebeneinander liegen, nicht kleiner als "600 A* gemacht werden.

Da das Photoresist-Material darüberhinaus auch entwickelt werden muss, um die belichteten oder nicht belichteten Bereiche zu entfernen, da also ein Nassverfahren zur Ausbildung der Photoresist-Muster verwendet werden muss, müssen die mit dem Lichtstrahl belichteten Fertigungsteile, die entwickelt werden sollen, in einer staubfreien Umgebung gehalten werden und der Entwickler muss auch mit höchster Sorgfalt behandelt und aufbewahrt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren «um Ausbilden und Herstellen eines Musters auf einem Substrat zu schaffen, bei dem die zuvor erwähnten Nachteile bekannter Verfahren nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine

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Metallhalogenidschicht auf der Substratoberfläche gebildet wird und ein Teil dieser Metallhalogenidschicht mit einem Energiestrahl bestrahlt wird, der eine Energie aufweist, die höher ist als die Energie, die der verbotenen Bandlücke des Metallhalogenides entspricht, und der eine höhere Anregungsintensität aufweist als die Anregungsintensität, der es zur Anregung eines Zehntels eines molekularen Bestandteiles des anzuregenden Metallhalogenides bedarf, um das Muster des Metallhalogenides auszubilden.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht sehr feine und präzise Muster auf ein Substrat herzustellen. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird kein Nassverfahren, sondern nur Tro ckenverfahren angewandt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Metallhalogenid aus der Gruppe ausgewählt, die PbIp, BiI,, GeI₂, SnI₂, AsI,, SbI,, HgI₂, TlI, SnCl₂, PbCl₂, HgCl₂, SnBr₂, PbBr₂ und BiBr₅ umfasst.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Anregungsintensität des Energiestrahles für PbI₂, BiI,, GeI₂, SnI₂, AsI,, SbI,, HgI₂, TlI, SnCl₂, PbCl₂, HgCl₂, SnBr₂, PbBr₂ bzw. BiBr₂

höher als 10 mJoul/cm , 7 mJoul/cm , 6 mJoul/cm , 10 mJoul/cm ,

2 2 2 2

9 mJoul/cm , 9 mJoul/cm , 9 mJoul/cm , 11 mJoul/cm , 15 mJoul/cm ,

2 2 2 2

15 mJoul/cm , 15 mJoul/cm , 13 mJoul/cm , 10 mJoul/cm bzw.

11 mJoul/cm ist.

Gemäss der Erfindung wird also ein dünner PbI₂-FiIm auf einem Glassubstrat ausgebildet und ein Argonionen-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 4880 2. und einer Anregungsenergie von

12 m Joul/cm auf einen Teil des PbI₂-Filmes gerichtet, um

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diesen Teil des PbI₀-3Fi Im es zu entfernen, so dass auf dem

C.

Glassubstrat ein Muster des Pblp-Filmes gebildet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen versehen. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit zwischen der Photonenenergie des EnergieStrahls und der Tiefe der Löcher wiedergibt, die durch Bestrahlung mit einem Energiestrahl in einer aus PbIp bestehenden Metallhalogenidschicht ausgebildet werden,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit zwischen der Anregungsintensität des Energiestrahles und der Tiefe der Löcher wiedergibt, die durch Bestrahlung mit dem Energiestrahl in den Schichten einiger Metallhalogenide gebildet werden,

Fig.3a bis J>c schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung,

Fig.4a, 4c und 4d schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.4b eine graphische Darstellung, die die Temperaturverteilung in der in Pig. 4a dargestellten Reaktionsröhre wiedergibt,

Fig.5a bis 5c schematische Querschnittsdarstellungen, die der Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung dienen,

Fig.6a und 6b schematische, perspektivische Darstellungen, anhand denen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert wird, und

bis 7d, 8a bis 8e und 9a bis 9c schematische Querschnittsdarstellungen, die der Erläuterung weiterer erfindungsgemässer Ausführungsbeispiele dienen.

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Wie zuvor beschrieben, wird erfindungsgemäss eine Metallhalogenidschicht auf der Oberfläche eines Substrates gebildet und ein Energiestrahl wird auf vorgegebene, gewünschte Bereiche der Metallhalogenidschicht gerichtet, so dass ein gewünschtes Muster des Metallhalogenides auf der Oberfläche des Substrats gebildet wird, wobei die Energie des Energiestrahles höher ist als die Energie, die der verbotenen Zone bzw. der verbotenen Bandlücke des Metallhklogenides entspricht, und wobei der Energiestrahl eine Anregungsintensität aufweist, die höher als die Anregungsintensität ist, der es zur Anregung eines Zehntels einer Molekülkomponente des anzuregenden Metallhalogenides bedarf.

Der Bindungszustand von Metallhalogeniden ist normalerweise eine Mischung aus Atom- und Ionenbindung und die Bindungsstärke dieses Bindungszustandes ist schwächer als bei einem Material mit Atombindung (auch als kovalente Bindung bezeichnet). Wenn das Metallhalogenid daher mit einem Energiestrahl bestrahlt wird, dessen Energie höher ist als die entsprechende Energie der verbotenen Zone bzw. der Bandlücke des Metallhalogenides, und der auch eine Anregungsintensität aufweist, die höher ist als die Intensität, die erforderlich ist, um ein Zehntel einer Molekularkomponente des Metallhalogenides zu erregen, d. h., wenn der Energiestrahl die Schwellwert-Anregungsintensität aufweist, wird die Molekularkomponente in die Elemente, welche das Metallhalogenid bilden, zersetzt und jedes dieser Elemente wird zerlegt bzw. dispergiert.

Obgleich als Metallhalogenide bei der vorliegenden Erfindung' irgendeines der Metallhalogenide, nämlich der Metalljodide, Metallchloride, der Metallbromide oder der Metallfluoride verwendet werden kann, ist es vorteilhaft, Metalliodide, Metallchloride und Metallbromide zu verwenden. Es ist insbesondere vorteilhaft, PbIo, BiI^, GeI₂, Snip, AsI^, SbI^, HgI₂, TlI, SnCl₂, PbCl₂, HgCl₂, SnBr₂, PbBr₂ und BiBr₃ bei der vorliegenden Erfindung zu verwenden.

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Die Metallhalogenid-Schicht kann auf einem Substrat, beispielsweise auf Halbleitern, Isolatoren oder Leitern, durch. ein Be- oder Aufdampfverfahren oder andere Verfahren, beispielsweise durch Beschichten aufgebracht werden.

Als Energiestrahl kann bei der vorliegenden Erfindung Photonen-Strahlen, Lichtstrahlen, Röntgenstrahlen, Gamm -Strahlen usw., sowie Strahlen geladener Teilchen verwendet werden. V rteilhafte Energiestrahlen sind Laserstrahlen, Elektronenstrahlen und Röntgenstrahlen, die beispielsweise gemäss der Veröffentlichung von David J. Johnson in Journal of Applied Physics, Band 45, Nr. 3, März 1974·, Seite 1147 bis 1153, mit dem Titel "Study of the x-ray production mechanism of a dense plasma focus" erzeugt werden.

Die Schwellwert-Anregungsintensität ist etwa 10 mJoul/cm , 7 mJoul/cm , 6 mJoul/cm , 10 mJoul/cm , 9 mJoul/cm , 9 mJoul/cm , 9 mJoul/cm , 11 mJoul/cm , 15 mJoul/cm , 15 mJoul/cm , 15 mJoul/cm , 13 mJoul/cm , 10 mJoul/cm bzw. 11 mJoul/cm für die Metallhalogenide PbI₂, BiI,, GeI₂,SnI₂,AsI₅,Sb1,,HgI₂, TlI_f SnCl₂, PbCl₂, HgCl₂, SnBr₂, PbBr_£und BiBr₅.

Die Energie und die Schwellwert-Anregungsintensität des Energiestrahles werden nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 im einzelnen erläutert- In Fig. 1 ist die Abhängigkeit der Tiefe (S) der in der Pbl^Iletallhalogenidschicht durch Bestrahlung mit einem Energier strahl während 100 Nano-Sekunden gebildeten Löcher in Abhängigkeit von der Photonenenergie (eV) dargestellt, wobei die Anregungsintensität des EnergieStrahls 11,5 mJoul/cm betrug. Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Tiefe (S) von Löchern, die in Metallhalogenidschichten aus BiI, (Kurve a), HgI₂ (Kurve b), PbI₂ (Kurve c), SnI₂ (Kurve d), BiBr, (Kurve e), SnBr, (Kurve f) bzw. PbCIp (Kurve g) durch Bestrahlung mit Argonionen-Laserlicht 100

Nano-Sekunden lang gebildet werden, von der Intensität (mJoul/cm ) eines Argonionen-Laserlichtes mit einer Photonenenergie von 2,8 eV, die der Anregungsintensität des EnergieStrahls entspricht.

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Vie aus Fig. 1 zu ersehen ist, bilden sich in der ₂ Metallhalogenidschicht mit einem Energiestrahl keine Löcher aus, dessen Photonenenergie kleiner als 2,3 eV ist, was der verbotenen Bandlücke von PbI₂ entspricht. Dagegen werden Löcher erzeugt, wenn die Photonenenergie des Energiestrahls höher als 2,3 eV ist. Oder anders ausgedrückt, um Löcher in der Metallhalogenidschicht auszubilden, sollte die Energie des Energiestrahls höher als die Energie sein, die der verbotenen Bandlücke des zu behandelnden Metallhalogenides entspricht.

Wenn die Photonenenergie zwischen 2,6. eV und 3i5 eV liegt, werden Löcher wirkungsvoll und ohne Schwierigkeiten in der Pblp-Schicht ausgebildet, und wenn die Photonenenergie zwischen 2,8 eV und 3iO eV liegt, werden die Löcher noch besser und tiefer in der Pblp-Schicht gebildet.

Aus Fig. 2 ergibt sich, dass Schwellwert-Anregungsintensitäten für die Ausbildung von Löchern in den Metallhalogenidschichten vorhanden sind. Für BiI,, HgIp, PbIp, Snip, BiBr,, SnBr, bzw. PbCl₀ betragen die Schwellwert-Anregungsintensitäten etwa

2 ? 2 2

7 mJoul/cm , 9 mJoul/cm , 10 mJoul/cm , 10 mJoul/cm ,

ρ ρ ρ

11 mJoul/cm , 13 mJoul/cm bzw. 15 mJoul/cm . Gemäss den Untersuchungen, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, wird deutlich, dass diese Schwellwert-Anregungsintensitäten des Energiestrahles den Anregungsintensitäten entsprechen, die ein Zehntel eines Molekülbestandteiles des jeweiligen zu erregenden Metallhalogenides erregen.

Aus der vorangegangenen Beschreibung wird deutlich, dass bei der vorliegenden Erfindung der Energiestrahl zur Ausbildung von Löchern in der Metallhalogenidschicht eine Anregungsintensität aufweisen sollte, die höher als die Schwellwert-Anregungsintensität, also höher als die Anregungsintensität ist, durch die ein Zehntel der das Metallhalogenid bildenden MoIe-

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küle angeregt wird, wobei darüberhinaus die Energie des Energiestrahls höher sein soll als die Energie, die der verbotenen Bandlüche des Hetallhalogenides entspricht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert.

Ausführungsform 1

Anhand der Fig. 3a·, Jb und Jc wird eine erfindungsgemässe Ausführungsform erläutert.

Ein durch die chemische Reaktion von Pb" und Ip gebildetes Pbl^-Pulver 10 wird zur Verdampfung in ein Schiffchen 11 gebracht, über dem ein Substrat 12 aus Si angeordnet wird.

Durch eine elektrische Versorgungsquelle 13 wird dem Schiffchen 11 30 Sekunden lang ein elektrischer Strom mit einer Stromstärke von 75 A angelegt, wobei sich das Schiffchen in einem Vakuum mit 5 x 10 Torr befindet, wobei eine PbIp-Schicht 14 mit einer Dicke von 2500 A* auf der Oberfläche des Si-Substrates 12 gebildet wird (vgl. Fig. 3a)·

Vorgegebene Bereiche der Pblp-Schicht 14 werden dann mit Argonionen-Laserstrahlen 15 und 16 bestrahlt, die jeweils eine Wellenlänge von 4880 S und eine Anregungsintensität von

12 mJoul/cm aufweisen und von Argonionen-Lasern 17 und 18 jeweils 100 Hano-Sekunden lang erzeugt werden (vgl. Fig. 3b). Dadurch werden die bestrahlten Bereiche der Pblo-Schicht 14 vollständig entfernt und die Oberflächenbereiche 19 und 20 des Si-Substrates 12, die den bestrahlten Bereichen entsprechen, werden freigelegt, wie dies aus 3Tig. 3c zu ersehen ist.

Mit diesen Verfahrensschritten wird ein vorgegebenes Muster der Pb^-Schicht hergestellt.

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Ausführungsform 2

Anhand der Fig. 4a bis 4d soll nachfolgend eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.

Anhand der Fig. 4a und 4b wird die Ausbildung einer PbIp-Schicht durch ein Bedampfungsverfahren auf einem Glassubstrat beschrieben.

In einer Reaktionsröhre 21 befindet sich ein Schiffchen 22, in dem das durch die chemische Reaktion von Pb und Io gebildete PbIp-PuIver 23 sich befindet, und an eine"r anderen Stelle ist ein Glassubstrat 24 in der Reaktionsröhre 21 angeordnet. In die Reaktionsröhre 21 wird in der durch den Pfeil 25 angedeuteten Richtung H_o-Gas mit einem Durchsatz von etwa 100 cnr/min eingeführt und die Reaktionsröhre 21 wird dann mit einer Heizeinrichtung 35 so aufgeheizt, dass sich eine in Fig. 4b dargestellte Temperaturverteilung ergibt, d. h. die Bereiche der Reaktionsröhre 21, an denen sich das Schiffchen 22 befindet, weisen eine Temperatur von 400° C und die Bereiche, an denen sich das Substrat 24 in der Reaktionsröhre 21 befindet, weist eine Temperatur von I50⁰ C auf. Diese Temperaturverteilung wird etwa 1 Stunde lang aufrechterhalten und auf dem Glassubstrat 24 bildet sich eine 1 um dicke Pblp-Schicht 26 aus.

Eine Maske 271 die einem vorgegebenen Muster entsprechende, durchgehende Löcher 28 und 29 aufweist, wird über der sich auf dem Glassubstrat 24 befindenden PbI₂-Schicht 26 angeordnet (vgl. Fig. 4c) und die PbI₂-Schicht 26 wird 10 Nano-Sekunden lang durch die Maske 27 hindurch mit einem Elektronenstrahl 30 bestrahlt,dessen Energie 500 keV beträgt und dessen Spitzenstrom 10 A ist. Der Elektronenstrahl 30 wird von einem (nicht dargestellten) Elektronenstrahlgenerator erzeugt, der beispielsweise von der Firma Physics International unter

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der Bezeichnung PULSEEAD 105 vertrieben wird. Die Bereiche der Pblo-Schicht 26, die den durchgehenden Löchern 28 und 29 der Maske 2? entsprechen, werden mit dem Elektronenstrahl 30 bestrahlt und - wie aus Fig. 4d zu ersehen ist - werden diese Bereiche der Pbl^-Schicht 26 vollständig entfernt, so dass die Oberflächenbereiche 31 und 32 des Glassubstrates 24, die den bestrahlten Bereichen der Pblo-Schicht 26 entsprechen, freigelegt werden, wodurch auf dem Glassubstrat 24 das der Maske 2? entsprechende, gewünschte Muster gebildet wird.

Ausführungsform 3

Eine 2000 α dicke Fbl^-Schicht wird durch das im Zusammenhang ■mit der Ausführungsform 1 beschriebene Bedampfungsverfahren auf einem Glassubstrat ausgebildet.

Argonionen-Laserstrahlen, die jeweils eine Wellenlänge von 4880 α und eine Anregungsintensität von 12,4 mJoul/cm aufweisen, werden auf einige Bereiche der Pblp-Schicht gerichtet, so dass ein Negativ-Muster (female pattern) des Pb^ gebildet wird, wie dies in Fig. 5a dargestellt ist.

Auf diesem Negativ-Muster wird eine 1000 α dicke Al-Schicht 33 durch ein herkömmliches Bedampfungsverfahren aufgebracht (vgl. Fig. 5b).

Die sich ergebende Anordnung wird dann einige Minuten lang in destilliertes Wasser getaucht, so dass die Bereiche der Al-Schicht 33, die sich auf der Pbl^-Schicht befinden, zusammen mit letztgenannter Schicht entfernt werden.

Durch diese Verfahrensschritte wird ein Positiv-Muster (male pattern) aus Al auf dem Glassubstrat gebildet, wie dies in Fig. 5c dargestellt ist.

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- 11 Ausführungsform 4

Entsprechend der Ausführungsform 1 wird eine 2000 A* dicke Bil^-Schicht mit einem Aufdampfverfahren auf einem Si-Substrat aufgebracht.

Ein Argonionen-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 4880 S.

und einer Anregungsintensität von 20 mJoul/cm wird auf die Bil^-Schicht gerichtet, um gewünschte, vorgegebene Bereiche der Bil^-Schicht abzutasten, so dass ein Negativ-Muster des BiI hergestellt wird.

Durch ein herkömmliches Aufdampfverfahren wird eine 1000 S. dicke Al-Schicht auf dem Negativ-Muster ausgebildet.

Dann wird die sich ergebende Anordnung in einem Vakuum mit 10 Torr 1 Minute lang auf eine Temperatur von 700° G gebracht, so dass die ΒΐΙ-,-Schicht mit den auf dieser Schicht

befindlichen Al-Bereichen abdampft, wodurch auf diese Weise ein Positiv-Muster des Al auf dem Si-Substrat hergestellt wird. '

Ausführungsform 5

Entsprechend mit dem im Zusammenhang mit Ausführungsform 1 beschriebenen Aufdampfverfahren wird eine 1000 S. dicke Hglo-Schicht auf einem Si-Substrat ausgebildet.

"Ein Argonionen-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 4880 Ä und einer Anregungsintensität von 10,4 mJoul/cm wird auf die Hg^-Schicht gerichtet und die vorgegebenen, gewünschten Bereiche der HgI₂-Schicht abgetastet bzw. überstrichen, so dass sich ein Negativ-Muster des HgIp bildet.

' Durch ein herkömmliches chemisches Bedampf längsverfahren wird auf dem Negativ-Muster eine 1000 S. dicke SiOo-Schicht gebildet.

B 0 Π R 8 5 / 1 1 0 2

Dann wird die sich dabei ergehende Anordnung in einem Vakuum von 10 Toss 1 Minute lang auf eine Temperatur von 700° C gebracht, so dass die auf der Hg^-Schicht liegenden Bereiche der SiOp-Schicht zusammen mit der Hglp-Schicht entfernt werden.

Durch diese Verfahrensschritte wird ein Positiv-Muster des auf dem Si-Substrat gebildet.

Ausführungsform 6

Mit dem im Zusammenhang mit Ausführungsform 2 "beschriebenen Bedampfungsverfahren wird eine 2000 S. dicke PbCl^j-Schicht auf einem Si-Substrat gebildet.

Auf gewünschte, vorgegebene Bereiche der PbCIp-Schicht wird -ein Argonionen-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 4-880 S. und einer Anregungsintensität von 17.6 mJoul/cm gerichtet, so dass sich ein Negativ-Muster des PbCl₂ ausbildet.

Mit einem herkömmlichen Aufdampfverfahren wird auf dieses H"egativ-Muster eine Zn-Schicht aufgebracht.

Die Bereiche der Zn-Schicht, die auf der PbCl₂-Schicht liegen, werden dadurch entfernt, dass die Anordnung mehrere Minuten lang in destilliertes Wasser getaucht wird, so dass sich ein Positiv-Muster aus Zn ausbildet.

Diese sich ergebende Anordnung wird dann in einer Argonumgebung aufgeheizt, so dass sich ein Positiv-Muster von diffundiertem Zn im Si-Substrat bildet.

Es ist vorteilhaft, dass dann, wenn Zn in das Si-Substrat eindiffundiert, eine weitere SiOp-Schicht auf dem Positiv-Muster der Zn-Schicht und auf den freigelegten Oberflächenbereichen des Si-Substrats gebildet wird.

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Aus führungsform 7

Mit dem im Zusammenhang mit der Ausführungsform 1 "beschriebenen Auf dampf verfahr en wird eine 1000 R dicke PTdI₂-S chicht 4-1 auf einem Pb-Sn-Te-Kristall 42 vom η-Typ ausgebildet (vgl Pig. 6a).

Auf dem Pb-Sn-Te-Kristall 42 wird ein Negativ-Muster des ₂ durch Bestrahlen einiger Bereiche der PbI₂-Schicht 41 mit einem Ar-Ne-Laserstrahl, welcher eine Wellenlänge von 4880 S. und eine Anregungsintensität von 12 mJoul/cm aufweist, ausgebildet (vgl. Fig. 6a). Die sich dabei ergebende Anordnung wird in einer SäuerstoffUmgebung 5 Minuten lang auf eine Temperatur von 180° C gebracht, so dass die freiliegenden Bereiche des Pb-Sn-Te-Kristalls oxidieren.

Nachdem die PbI₂-Schicht 41 durch Aufheizen der sich ergebenden Anordnung auf eine Temperatur von 250° C während eines

8 Zeitraumes von 10 Minuten im Vakuum von 10 Torr vollständig entfernt worden ist, wird.dieser wärmebehandelte Bauteil in einer H₂-TJmgebung 5 Minuten lang auf eine Temperatur von 400° C gebracht, wobei der sich in den oxidierten Bereichen befindliche Sauerstoff in den Pb-Sn-Te-Kristall eindiffunddiert. Auf diese Weise werden im Pb-Sn-Te-Kristall 42 Pb-Sn-Te-Bereiche 43 vom p-Typ in einem Positiv-Muster ausgebildet. Zwischen den Pb-Sn-Te-Bereichen 43 und dem Pb-Sn-Te-Kristall 42 bilden sich p-n-Übergänge aus.

Ausführungsform 8

Eine 2500 S. dicke PbI₂-Schicht 46 wird auf einen Glassubstrat 45 ausgebildet, wie dies in Fig. 7a dargestellt ist.

Argonionen-Iaserstrahlen 47, die jeweils eine Wellenlänge von 4800 S. und eine Anregungsintensität von 13 mJoul/cm aufweisen, werden auf die PbI₂-Schicht 46 (vgl. Pig. Tb) gerichtet und

B09885/1 102-

die "bestrahlten Bereiche der Pt)I₂-Schicht 46 werden entfernt sowie die Oberflächenbereiche 47, 48 und 49 des Glassubstrates 45 freigelegt (vgl. Pig. 7c).

Die verbleibende PtI₂-Schicht wird auf eine Temperatur von etwa 200° C gebracht und 5 Minuten lang mit einem weissen Lichtstrahl 51 "bestrahlt (vgl. Fig. 7c), so dass PbI₂ in' Pb und Ip zerlegt wird. I₂ wird zerstäubt und Pb bleibt übrig. Daher wird ein Muster 52 aus Pb auf dem Glassubstrat 45 gebildet, wie dies in Fig. 7d dargestellt ist.

Ausführungsform 9

Bei dieser Ausführungsform wird als Substrat ein Glaskörper und eini
wendet.

und eine auf dem Glaskörper ausgebildete SiO₂-Schicht ver-

Mit demselben Bedampfungsverfahren wie bei der Ausführungsform 1 wird eine 1000 S. dicke PbI₂-Schicht 57 auf der auf dem Glaskörper 55 aufgebrachten SiO₂-Schicht 56 ausgebildet, wie dies in Fig. 8a dargestellt ist.

Die PbI₂-Schicht 57 wird mit einem Argonionen-Laserstrahl bestrahlt, der eine Wellenlänge von 4880 S. und eine Anregungsenergie von 11,4 mJoul/cm aufweist. Die bestrahlten Bereiche der PbI₂-Schicht 57 werden entfernt und die Oberflächenbereiche der SiO₂-Schicht 56, die den bestrahlten Bereichen der PbI₂-Schicht entsprechen, werden freigelegt (vgl. Fig. 8b).

Dann wird mittels eines herkömmlichen Verdampfungsverfahrens eine 1000 S. dicke Au-Schicht 58 gebildet (vgl. (Fig. 8c).

Danach wird das Teil einige Minuten lang in destilliertes Wasser getaucht, wobei Bereiche der Au-Schicht 58 zusammen mit der PbI₂-Schicht 57 entfernt und Oberflächenbereiche der Schicht 56 freigelegt werden (vgl. Fig. 8d). .

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HF wird als Ätzmittel mit den freigelegten Oberflächenbereichen der SiOp-ScMcht 56 in Berührung gebracht, so dass Bereiche der SiOp-Schicht 56 weggeätzt und Oberflächenbereiche des Glassubstrates 55 freigelegt werden (vgl. Fig. 8e).

Ausführungsform 10

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dazu geeignet, an sich "bekannte Videoplätten herzustellen.

Die Dicke eines Materials zur Speicherung von Information "beträgt die Hälfte oder ein Viertel der Wellenlänge des Lichtes zur Wiedergabe der auf der Platte gespeicherten Information, um die Information gut und sicher auszulesen. Dies ist dem Fachmann, der auf dem Gebiet der Optik arbeitet, bekannt. Wenn He-TTe-Laserlicht mit einer Wellenlänge von 6328 R als Licht zur Wiedergabe der Information verwendet wird, sollte das Material zur Speicherung der Information eine Dicke von etwa 3000 S. oder etwa 1500 S. aufweisen.

In der in Fig. 3 dargestellten Bedampfungsvorrichtung wird eine 1500 S. dicke PbI₂-Schicht auf einem Glassubstrat einem elektrischen Strom von 75 A in einem Vakuum von 5 x 10"""⁵ Torr währe
künden aufgebracht.

eine 1500 S. dicke PbI₂-Schicht auf einem Glassubstrat mit

sktrisehen Si
5 x 10"""⁵ Torr während eines B_edampfungsZeitraumes von 20 Se-

Ein Argonionen-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 4-880 S. und einer Anregungsintensität von 12 mJoul/cm mit einer den zu speichernden InformationsSignalen entsprechenden Modulation - wie dies bei der Herstellung von Videoplatten bekannt ist wird auf die Pblp-Schicht gerichtet, um die bestrahlten Bereiche der PbIg-Schicht zu entfernen und' die Oberflächenbereiche des Glassubstrates gemäss den Informationssignalen freizulegen.

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Mit diesen einfachen Verfahrensschritten werden Videoplätten hergestellt.

Ausführungsform 11

Mit dem Bedampfungsverfahren wie es im Zusammenhang mit der Ausführungsform 1 "beschrieben wurde, wird eine 5000 S. dicke Bil^-Schicht 61 auf ein Glassubstrat 60 aufgebracht (vgl. Fig. 9a).

Auf die Bil^-Schicht 61 wird ein Argonionen-Iaserstrahl 62 mit einer Wellenlänge von 4880 R und einer Anregungsenergie von 8,5 mJoul/cm , sowie ein Argonionen-Laserstrahl 63 mit einer Wellenlänge von 4880 S. und einer Anregungsenergie von 11,5 mJoul/cm gerichtet, so dass sich 1000 S. tiefes Loch 64 und ein durchgehendes Loch 65 an den mit den Laserstrahlen 62 "bzw. 63 bestrahlten Bereichen der BiI^-Schicht 61 ausbilden.

Mit der vorliegenden Erfindung können Muster, deren einander gegenüberliegende Enden in einem Abstand von etwa 20 S. gehalten werden können, innerhalb sehr kurzer Zeiträume auch im Trockenverfahren bzw. in Trockenentwicklung (dry-process) gebildet werden.

Als Beispiele wurden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Änderungen, Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen werden würde.

G Π 9 Π R 5 / 110 2

Claims

Pat ent an sp rü ehe

1. Verfahren zur Ausbildung eines Musters auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallhalogenidschicht auf der Substratoberfläche gebildet wird und ein Teil dieser Metallhalogenidschicht mit einem Energiestrahl bestrahlt wird, der eine Energie aufweist, die höher ist als die Energie, die der verbotenen Bandlücke des Metallhalogenides entspricht, und der eine höhere Anregungsintensität aufweist als die Anregungsintensität, der es zur Anregung eines Zehntels eines molekularen Bestandteiles des anzuregenden Metallhalogenides bedarf, um das Muster des Metallhalogenides auszubilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallhalogenid aus einer Gruppe ausgewählt wird, die PbI₂, BiI₅, GeI₂, SnI₂, AsI₅, SbI,, HgI₂, TlI, SnCl₂, PbCl₂, HgCl₂, SnBr₂, PbBr₂ und BiBr₅ umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsintensität des Energiestrahles für

' PbI₂, BiI₅, GeI₂, SnI₂, AsI₅, SbI₅, HgI₂, TlI, SnCl₂, PbCl₀, HgCl₀, SnBr₀, PbBr₀ bzw. BiBr, höher als

C- ω c. P ^P P

10 mJoul/cm , 7 mJoul/cm , 6 mJoul/cm , 10 mJoul/cm ,

2 2 2 2

9 mJoul/cm , 9 mJoul/cm , 9 mJoul/cm , 11 mJoul/cm ,

2 2 2 2

15 mJoul/cm , 15 mJoul/cm , 15 mJoul/cm , 13 mJoul/cm ,

2 2

10 mJoul/cm bzw. 11 mJoul/cm ist. .

4-. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Metallhalogenidschicht vollständig entfernt wird, so dass die Oberfläche des Substrates entsprechend dem bestrahlten Teil .der Metallhalogenidschicht freigelegt wird.

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Metallhalogenidschicht

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teilweise entfernt wird, so dass der bestrahlte Teil der Metallhalogenidschicht dünner als der nicht bestrahlte Teil der Metallhalogenidschicht ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einer Gruppe ausgewählt wird, die Halbleitermaterialien, isolierende Materialien und leitende Materialien umfasst.

7- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einer Gruppe ausgewählt wird, die Si, Glas und auf Si aufgebrachtes Si und SiO^ umfasst.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallschicht auf der freigelegten Oberfläche des Substrates und einem verbleibenden Teil der Metallhalogenidschicht ausgebildet und der verbleibende Teil der Metallhalogenidschicht, auf der die Metallschickt ausgebildet ist,entfernt wird,so dass die auf der freigelegten Oberfläche des Substrates ausgebildete Metallschaft übrigbleibt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, dass auf der freigelegten Oberfläche des Substrates und einem verbleibenden Teil der Metallhalogenidschicht eine Siliciumoxidschicht ausgebildet und der verbleibende Teil der Metallhalogenidschicht, auf der die Siliciumoxidschicht ausgebildet ist, entfernt wird, so dass die auf der freigelegten Oberfläche des Substrats ausgebildete Siliciumoxidschicht übrigbleibt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gele ennzeichnet, dass die verbleibende -Metallhalogenidschicht mit einem Energiestrahl bestrahlt wird, so dass der bestrahlte Teil der Metallhalogenidschicht in eine Metallschicht umgewandelt wird.

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11. Verfaliren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallhalogenid PbI₂ ist, das in Pb umgewandelt werden soll.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallhalogenid PbI₂, der Energiestrahl ein Laserstrahl und die Energie des Laserstrahles höher als 2,5 eV ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie des Laserstrahls zwischen 2,6 eV und 3,5 eV liegt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie des Laserstrahls zwischen 2,8 eV und 3,0 eV liegt.

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