DE3114181A1

DE3114181A1 - Beruehrungsfreie technik fuer galvanische roentgenstrahllithographie

Info

Publication number: DE3114181A1
Application number: DE19813114181
Authority: DE
Inventors: James F. 06877 Ridgefield Conn. Nester
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1980-05-07
Filing date: 1981-04-08
Publication date: 1982-01-28
Also published as: US4302316A; JPH0246680B2; DE3114181C2; JPS572899A

Description

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Ein wichtiger Schritt in der Herstellung integrierter Schaltungen besteht in der Verwendung von Masken, auf denen durch irgendeine aus einer Anzahl von zur Verfügung" stehenden Techniken Schaltkreismuster ausgebildet worden sind. Das Schaltkreismuster wird sodann durch die Verwendung von Strahlung, wie Ultraviolettlicht oder Röntgenstrahlen, auf ein Siliciumplättchen projiziert, das mit einer fotoempfindlichen Beschichtung, beispielsweise Photoresist, versehen ist. Da Röntgenstrahlen eine wesentlich kürzere Wellenlänge aufweisen als Ultraviolettlicht, ermöglicht die Röntgenstrahllithographie eine viel feinere Auflösung der Musterkonturen, was eine wirkungsvollere Ausnutzung des auf dem Plättchen zur Verfügung stehenden Platzes zur Folge hat.

In der Röntgenstrahllithographie verwendete Masken brauchen nicht optisch durchsichtig zu sein, da Röntgenstrahlen durch optisch undurchsichtiges Material hindurchleitbar sind. Die Maske kann daher aus optisch undurchsichtigen Materialien wie Metallen bestehen. Ein Vorteil von Metallen als Maskensubstrat hesteht in ihrer im Vergleich zu beispielsweise Plastik verhältnismässig guten Widerstandsfähigkeit gegenüber dimensioneilen Änderungen.

Das auf der Röntgenstrahlmaske ausgebildete Schaltkreismuster· kann aus einem Röntgenstrahlen absorbierenden Material, wie Gold, bestehen, das in der Gestalt dieses Musters (positive Maske) aufgetragen ist, oder aus nicht-absorbierenden Musterformen, die in eine Umgebung eines absorbierenden Materials (negative Maske) eingebettet sind. Sowohl für positive als auch negative Röntgenstrahl-Schaltkreismasken besteht ein notwendiger Schritt in der Aufbringung einer Schicht des absorbierenden Materials, beispielsweise Gold. Ein solches Verfahren zur Beschichtung eines MetallSubstrats mit Gold oder einem ähnlichen Metall besteht in der wohlbekannten Technik des Galvanisierens, bei der das aus einem leitenden Metall hergestellte Substrat in physikalischer Verbindung mit der Kathode steht.

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In der Praxis gebräuchliche Röntgenstrahllithographie-Systeme verwenden sogenannte weiche Röntgenstrahlen mit geringer Durchdringungsfähigkeit, bei denen sehr dünne Maskensubstrate erforderlich sind. Da das Substrat, das in der Größenordnung von 1 μΐη Dicke und einigen Zoll Durchmesser liegen kann, zerbrechlich und leicht beschädigbar ist, ist die Erzielung einer guten Beschichtung ohne eine physikalische Berührung zwischen dem Substrat und der Kathode in hohem Maße wünschenswert.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur galvanischen Beschichtung eines Maskensubstrats mit Gold oder einem ähnlichen Röntgenstrahlen absorbierenden Metall ohne jede möglicherweise beschädigende Berührung zwischen dem Substrat und der die Kathode aufweisenden starren Elektrode.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines elektrisch leitenden Substrats mit einer Schicht von Metall, wie Gold. Es wird ein eine elektrisch leitende Flüssigkeit enthaltendes, flüssigkeitsdichtes Gehäuse in eine Galvanisierlösung eingetaucht. Das zu beschichtende Substrat bildet eine Wand des Gehäuses, wobei die zu beschichtende Oberfläche des Substrats einer Anode gegenübersteht. Eine Kathode ist innerhalb!des Gehäuses in einem vorbestimmten Abstand von der anderen Oberfläche des Substrats festgelegt. Zwischen die Anode und die Kathode wird eine Gleichspannung geschaltet, um eine Wanderung von Metallionen zur Kathode und deren Niederschlag auf dem Substrat hervorzurufen.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt einen Tank 11, der eine geeignete Galvanisierlösung 12' wie saures Goldcyanid enthält. Innerhalb des Tanks 11 ist eine Anode 12 angeordnet. Die Anode 12 kann aus nichtrostendem Stahl oder einem platinbeschichteten Titandrahtnetz bestehen.

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Ein Gehäuse 14 weist im Querschnitt eine derartige Anordnung auf, daß das zu beschichtende Substrat darin aufnehmbar ist. Beispielsweise ist in einer praktischen Ausfuhrungsform die Querschnittsform des Gehäuses 14 kreisförmig, um ein Maskensubstrat und einen Träger aufzunehmen, die kreisförmig sind. Das Gehäuse 14 besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Material, wie Nylon, um eine galvanische Beschichtung des Gehäuses selbst zu verhindern. . -

Ein an einem ringförmigen Träger 16 befestigtes, zu beschichtendes Substrat 15 ist innerhalb des Gehäuses 14 mit der zu beschichtenden Oberfläche in Gegenüberstellung zur Anode 12 in Lage gebracht. Ein Fortsatz 17 des Gehäuses 14 überlappt das Substrat 15 und begrenzt den den beschichtenden Ionen ausgesetzten kreisförmigen Bereich.

Innerhalb des Gehäuses 14 befindet sich eine Kathode 18. Gemäß der Darstellung ragt ein Teil der Kathode 18 durch eine öffnung 19 des Gehäuses 14 hervor.

Das herausragende Ende des stabförmigen Bereichs 18a der Kathode 18 dient dazu, die erforderliche elektrische Verbindung herzustellen.

Als weiterer Bestandteil der Kathode 18 ist ein kreisförmiges Element 18b mit dem stabförmigen Bereich 18a über ein Teil 18c verbunden.

Der kreisförmige Bereich 18b der Kathode 18 ist innerhalb des Gehäuses 14 in einer Lage nahe dem Substrat 15, jedoch ohne dieses zu berühren, festgelegt. Die Kathode 18 kann in ihrer Lage durch jedes herkömmliche Mittel (nicht dargestellt) festgelegt sein. Es wurde festgestellt, daß durch eine Lageeinstellung des Kathodenbereichs 18b zwischen 1,9 cm (0,75 inches) und 0,0254 cm (10 mils) eine gute Beschichtung erhalten wird.

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Das Gehäuse 14, das mehrere Teile aufweisen kann, wird mit dem in seiner Lage befindlichen Substrat 15 zusammengebaut. Der eingetauchte Bereich des Gehäuses ist flüssxgkeitsdxcht. Vor dem Eintauchen wird das Gehäuse 14 über die öffnung 19 mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, die keine Galvanisierlösung enthält, gefüllt. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Kathode 18 mit dem Metall beschichtet wird. Das Gehäuse wird in die Lösung eingetaucht und das Substrat 15 in der unten beschriebenen Weise beschichtet. Das Gehäuse kann sodann herausgenommen und das Substrat 15 ausgetauscht werden.

Ein Schalter 20 verbindet während des Galvanisiervorganges eine Batterie 21 mit der Anode 12 und der Kathode 18.

Wenn der Schalter 20 geschlossen ist, fließt ein elektrischer Strom von der Kathode 18 durch die leitende Elektrolytlösung zu der Anode 12. Dieser Stromfluß ist von Ionen, die aus dem in der Lösung vorhandenen Metall gebildet sind, begleitet. Die Ionen wandern durch den Elektrolyten und schlagen sich auf der Oberfläche des Substrats 15 unter Bildung der gewünschten Schicht nieder. Die Dicke der Schicht kann durch eine Steuerung der Zeitdauer des Stromdurchgangs gesteuert werden. Beispielsweise wurden in einer praktischen Ausführungsform drei Volt Gleichspannung, die für einige Minuten zwischen den Elektroden angelegt ist, als ausreichend zur Bildung einer Schicht von 1 μπι Dicke befunden.

Auf diese Weise wird die galvanische Beschichtung ohne eine Berührung des Substrats 15 erreicht. Hierdurch werden mögliche Beschädigungen des zerbrechlichen Substrats ausgeschlossen. Darüber hinaus schafft die kreisförmige Gestalt des Bereichs 18b, der zu der kreisförmigen Gestalt des Substrats genau paßt, eine gleichmäßigere Beschichtung als sie durch die anderen Berührungsmethoden erzielt wird. Die Isolierung der Kathode 18 innerhalb des Gehäuses 14 verhindert deren Beschichtung. Die Tatsache, daß das Gehäuse 14 elektrisch nicht leitend ist, verhindert dessen Beschichtung. Diese beiden Vorteile

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haben eine Einsparung des Beschichtungsmetalls zur Folge, das insbesondere im Fall von Gold teuer ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß vor dem Galvanisieren ein Substrat mit einem nichtleitenden Material, wie Photoresist, mit einer Maske versehen sein kann. Nach einer derartigen Maskenanbringung erfolgt der Niederschlag lediglich in den Bereichen, die kein Photoresist enthalten. Hierdurch wird die Aufbringung sehr feiner Muster galvanisch aufgetragenen Metalls ermöglicht. · '

Während die Erfindung in bezug auf Maskensubsträte beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, daß die Technik auf die Beschichtung jeglicher Art von leitendem Substrat oder Gegenstand, wie Siliciumplättchen, anwendbar ist.

Andere Abwandlungen der Erfindung sind im Licht der obigen * Beschreibung möglich, die keine Einschränkung des in den

« Patentansprüchen Beanspruchten darstellen soll.

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Claims

Berührungsfreie Technik für galvanische Röntgens trahlIithographie

Vorrichtung zum galvanischen Beschichten eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch - in Kombination - einen eine Galvanisierlösung (12*) enthaltenden Tank (11), ein in die Galvanisierlösung (12') eingetauchtes elektrisch leitendes Substrat (15), eine in der Galvanisierlösung (12·) angeordnete Elektrodeneinrichtung zur Beschichtung einer Oberfläche des Substrats (15),ohne das Substrat physikalisch zu berühren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrxchtung eine gegenüber der einen Oberfläche des Substrats (15) angeordnete Anode (12) aufweist sowie eine nahe der anderen Oberfläche des Substrats (15), aber ohne diese zu berühren, angeordnete Kathode (18) und eine Einrichtung (21) zum Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen der Anode (12) und der Kathode (18) für ein Beschichten der einen Oberfläche.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Gehäuseeinrichtung (14), durch die ein Beschichten der Kathode (18) durch die Galvanisierlösung (12') verhinderbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseeinrichtung ein die Kathode (18) enthaltendes flüssigkeitsdichtes Gehäuse (14) aufweist, wobei das Substrat (15) die der Anode (12) gegenüberstehende Seite des Gehäuses (14) bildet, und das Gehäuse (14) eine elektrisch leitende Flüssigkeit enthält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch.gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (18) relativ zu dem Substrat (15) festgelegt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der anderen Oberfläche des Substrats

(15) benachbarte Kathode (18b) dieselbe Gestalt aufweist wie das Substrat (15).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (15) und die Kathode (18b) von kreisförmiger Gestalt sind.
9. Verfahren zum galvanischen Beschichten eines elektrisch leitenden Substrats, gekennzeichnet durch ein Einbringen des Substrats (15) in eine Galvanisierlösung (12') zwischen eine Anode (12) und eine Kathode (18), ein Durchleiten eines elektrischen Stroms durch die Lösung zwischen der Anode (12) und der Kathode (18), ein Abhalten der Kathode (18) von einer physikalischen Berührung des Substrats (15).

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Niederschlagen von Metall auf der Kathode (18) aus der Galvanisxerlösung (12') verhindert wird.

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