DD277455A1

DD277455A1 - Diffusionsmaske fuer den ionenaustausch in glas

Info

Publication number: DD277455A1
Application number: DD32239288A
Authority: DD
Inventors: Gerd Schreiter; Torsten Possner; Antje Wiegand; Albrecht Lerm
Original assignee: Univ Schiller Jena
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1990-04-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Diffusionsmaske fuer den Ionenaustausch in Glas. Derartige Masken werden zur Herstellung planarer Wellenleiterstrukturen benoetigt. Die Erfindung betrifft eine Ausfuehrung, die zur Anwendung in wenig saeureresistentem Glas vorgesehen ist. Sie besteht aus einer auf ein auf 200 bis 250 vorgeheiztes Glassubstrat aufgebrachten Schicht, die aus etwa gleichen Anteilen von Chrom und Nickel besteht und eine Dicke von 100 bis 300 nm aufweist.

Description

Anschließend gelangt das Glassubstrat durch Drehung des Probentellers über das Sputtertarget. Als Targetmaterial wird eine Ni-Cr-Legierujig mit einem Chromanteil von etwa 60% verwendet. Durch Sputtern wird jetzt auf die Glasoberfläche eine Ni-Cr-Schicht von etwa 250 nm Dicke aufgebracht.

2. Fotolithografische Strukturierung

Auf die Ni-Cr-Schicht wird Positivresist aufgescUeudert. Diese Fotolackschicht wird durch eine Fotomaske hindurch belichtet und anschließend entwicke't.

3. Naßchemisches Ätzen

Das Glassubstrat mit Metallschicht und aufgebrachter Lackstruktur wird etwa 150s einem Ätzbad folgender Zusammensetzung ausgesetzt:

165mg Ammoniumcer-IV-nitrat 43ml Perchlorsäure (70%ig)

(Werte beziehen sich auf 11 Prozeßlösung).

Bei diesem Ätzprozeß werden die nicht mit Fotolack bedeckten Teile der Metallschicht bis auf die Glasoberfläche abgeätzt. Ein Angriff der Glasoberfläche erfolgt nur noch mit einer Ätzrate von 0,3 μηη/min gegenüber (3 bis 4)Mm/min bei der Verwendung von Aluminium- und Titanmasken. Dieser schwache Glasangriff hat keine Auswirkungen mehr auf die Eigenschaften der hergestellten Wellenleiter

Abschließend erfolgt mittels Aceton und Äthanol die Ablösung des auf der Metallschicht verbliebenen Fotolackes.

Claims

DiffusiorTsmaske zur Anwendung beim Ionenaustausch in wenig säureresistentem Glas, bestehend aus einer auf ein auf (200 bis 25O)⁰C vorgeheiztes Glassubstrat aufgebrachten Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus etwa gleichen Anteilen von Chrom und Nickel besteht und eine Dicke von (100 bis 300)nm aufweist.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine metallische Diffusionsmaske für den Ionenaustausch in Glas zur Herstellung von planaren Welleiileiterstrukturen. Derartige Diffusionsmasken werden auf die Glasoberfläche aufgebracht, so daß beim Kontakt der Glasoberfläche mit einer Metallionen enthaltenden Schmelze ein Ionenaustausch zwischen den Netzwerkwandlerionen des Glases und den Metallionen der Schmelze nur durch die Fenster der Diffusionsmaske erfolgen kann. Durch den Ionenaustausch werden wellenleitende Strukturen im Glas erzeugt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für den Ionenaustausch in Glas wurden bisher Diffusionsmasken aus Titan, Aluminium und Chrom verwendet (Applied Optics, vol. 23, No. 11, June 1,1984, pp. 1745-1748; Electronics Letters, vol. 22, No. 17,14th August, pp. 925-926; Weiß, Th., Diplomarbeit, FSU Jena, 1984).

Bei der Herstellung von Diffusionsmasken wird eine auf ein Glassubstrat aufgebrachte Metallschicht mit einer Fotolackstrukturbedeckt und anschließend einem Ätzbad ausgesetzt. Dabei werden die nicht mit Fotolack bedeckten Stellen der Metallschicht abgeätzt. Bei der Verwendung von Titan und Aluminium als Maskenmaterial sind zum naßchemischen Ätzen der Metallschichten stark saure Ätzbäder notwendig. Diese Ätzbäder führen jedoch auch zu einer Anätzung der Glasoberfläche ar. den Stellen, an denen vorher die Metallschicht abgeätzt wurde. Angeätzte Glasoberflächen führen bei den durch Ionenaustausch hergestellten Wellenleitern zu erheblichen Transmissionsverlusten.

Um die Ätzung der Glasoberfläche zu verhindern, wurde deshalb Chrom als Maskenmateria* verwendet. Chrom läßt sich mit einem weniger sauren Ätzbad naßchemisch behandeln. Bei Verwendung dieses Chromätzbades wurde der Glasangriff stark reduziert, so daß er keinen Einfluß mehr auf die Eigenschaften der Wellenleiter hat. Während des lonenaustausches erfolgt jedoch eine Eindiffusion von Chromionen dar Diffusionsmaske in die Glasoberfläche, was zu einer Veränderung des Brechzahlprofils und somit zu erhöhten Transmissionsverlusten der hergestellten Wellenleiter führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Qualitätsverluste bei der Herstellung von wellenleitenden Strukturen zu vermeiden, die durch Anätzen der Glasoberfläche oder Eindiffusion des Maskenmaterials verursacht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Material für Diffusionsmasken für den Ionenaustausch in Glas zu entwickeln, das sich mit einem Ätzbad naßchemisch ätzen läßt, welches die Glasoberfläche nicht oder nur wenig angreift, und das während des lonenaustauschprozesses nicht in die Glasoberfläche eindiffundiert. Diese Aufgabe wird durch eine Diffusionsmaske zur Anwendung beim Ionenaustausch in wenig säureresistentem Glas, bestehend aus einer auf ein auf (200 bis 250)°C vorgeheiztes Glassubstrat aufgebrachten Schicht, dadurch gelöst, daß diese aus etwa gleichen Anteilen von Chrom und Nickel besteht und eine Dicke von (100 bis 300)nm aufweist.

Wesentlich ist also, daß die auf das Glassubstrat aufgebrachte Metallschicht etwa zu gleichen Teilen aus Chrom und Nickel besteht. Diese Schicht kann einerseits mittels eines Chromätzbades naßchemisch behandelt werden, ohne daß gleichzeitig ein starker Angriff der Glasoberfläche auftritt.

verhindert, so daß die Eigenschaften der hergestellten Wellenleiter nicht mehr durch das Maskenmaterial beeinflußt werden. Bei einem deutlich höheren Anteil von Nickel als Chrom in der Metallschicht kann diese jedoch nicht mehr mit Chromätzbad behandelt worden, was wiederum zu starkem Glasangriff führt.

Ausführungsbeispiel

Dio Erfindung soll anhand eines Ausführungsboispiels für die Herstellung uiner Diffusionsmaske erläutert werden. Dio Maskonherstellung orfolgt nach folgenden technologischen Schritten:

1. Sputtern

Das Aufbringen dor NiCr-Schicht auf ein Glassubstrat erfolgt mittels DC-Plasmatronsputtern. Hierbei ist das zu beschichtende Glassubstrat auf einem drohbnron Probenteller im Rezipienten der Sputteranlage angebracht. In der ersten Stellung des Probentellers befindet sich das Glassubstrat untor oinor Wolframlampe, die das Glas auf etwa (200 bis 25O⁰C) erhitzt.