DE1771430A1

DE1771430A1 - AEtzen von Siliciumdioxyd durch lichtempfindliche Loesungen

Info

Publication number: DE1771430A1
Application number: DE19681771430
Authority: DE
Inventors: Schaefer Donald Louis
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-05-29
Filing date: 1968-05-24
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR1569168A; US3520687A; GB1220366A

Description

Μί-W

^Pr" Horst Schüler

Patentanwalt

β Frankfurt/Main 1

»ω«*.» Poetfach 3011

η _CL 1721*39

Dr. Erhart Ziegler

Patentanwalt 6 Frankfurt/Main 1 ^- Pottfoch3011

351-BDCD-1O28

Electric Company, 1 River Road, Scheneetady, N.Y, OSA

Ätzen von Siliciumöioxyd durch lichtempfindliche Lösungen

pie Erfindung feezieht sich auf ein photochemisehes Verfahren zum 'A$ze* von Flächen aus Siliciumdioxyd.

Zusammenfassend gesprochen, beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum selel^rti%^ren Ktzen von Flächen, die voiniiegend

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auü SiliaiumdioEyd bestehen. Das Verfahrsn besteh« darin, daü diese Flächen mit einer dünnen Schicht ainer Flüssigkeit üboraogan werden, die eins Quelle für Wasaeretoffionen enthält, photochemisch sersetabar ist und Stoffe bildet, die mit diesen Flächen chemisch reagieren, so daß sich dadurch «vine Zwischenschicht zwischen der Fläche und der Flüssig·* keitsschicht bildet, daß die Zwischenschicht aktivierender

»Strahlung durch die F3,ü83igkeitsschioht hinduroh ausgesetzt wird; daß die P .üssigkeitßschicht yerdampft and die in der Flüssigkeiteschicl^ gebildeten chemisch reagierenden Stoffe an den belichteten Stellen auf der Zwischenschicht konzentriert werden, mit der zu ätsenden Fläche reagieren und das gewünschte Muster in die Fläche einätssen, wobei dia ReaktionEgepcbKinäigkoia wenigstens teilweise yon der Konzentration der reagierenden Stoffe abhängt, die wiederum teilweise von der Strahlungsintensität an irgendeine» gegebjnan Funkt dnr Zwisohensohtcht abhängig ist.

Di-- folgenden ^iopiale aollen nun zeigen, wie die

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Erfindung durchgeführt vri;r»cl.

Ein SilioiuraplUfct(ii:-3n in Halblsätefqualitär,

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Abmessungen ungefähr 25 mm · 25 ram · 1,5 am (1Ί* 0,060 inch) betrugen und dessen Oberfläche oxydiert worden war, so daß eine Silieiumdioxydschicht von ungefähr 6000 % Dicke vorhanden war, wurde in einem oben offenen Behälter so angeordnet, daä die oxydierte Fläche oben lag und waagerecht ausgerichtet war. Die Oberfläche des Plättchens wurde in eine aus 1-Fluordecan bestehenden Flüssigkeit eingetaucht und durch öie Flüssigkeit hindurch mit einer I5o W Hochdruchxenonlampe mehrere Stunden lang mit einem bestimmten Muster bestrahlt; es wurde keinerlei Ätzwirkung beobachtet. Dann wurde eine 1000 W Pö-Queckailberlampe als Lichtquelle benutzt, dabei ließ man die Flüssigkeit während der Belichtung vollständig verdampfen. Nach vierstündiger Belichtung unter diesen Bedingungen wurde keinerlei Ätzwirkung beobachtet. Das reine i-Fluordecan wurde dann durch eine Flüssigkeit aus l~Fluordecan mit ungefähr 5o % konzentrierter Salzsäure ersetzt, und man ließ die Flüssigkeit während der Belichtung wieder verdampfen. Es wurde festgestellt, daß die Siliciumdioxydschicht durch ungefähr 6000 $ hindurch an den Stellen geätzt worden war, die der aktivierenden Strahlung aus·»· gesetzt gewesen waren.

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Daraus vruröe clie Folgerung gesogen, daft «ine Quelle für Wasserstoffionen vorhanden sein muß, die auf bestimmte Art rci'; dem durch Photolyse erhaltenen Stoff reagieren, der durch Bestrahlung tier Fluorverbindungen erzeugt wird, ura eine beträchtliche Ätzwirkung zu erzielen. Als ds& oben beschriebene Verfahren init den nachstehend aufgeführten Ätzmitteln wiederholt i.-urde,d.h. bei Belichtung nit einer .;0(-0 V! Q';£ci-3ilberla^pe und gieichzeitipew Verdampfen dös f.i.iii.u-j.^«n AtEr:;:lc'oels, v/urde beträchtlichse Xtaen jener VsMste .-los 3iliciun;dioxydüberzug8 eines ähnliehen Plätthens bfcCibaürtiet. Xn den nachstehenden B^ispirjlen lag die Fl υ or ν.? Ji:vinaunp, vfenn ein LfJsungsmittel benutzt wurde, iri Menp-en bic zu der Grenze der Löslichkeit vor»

Flüssiges Ätzmittel

Fl uo τ; ve i.y in 6 unjg

Fluorsulfcny3benzol-Fulfony.!chlor id

Monc fluorazeton

^ , ■>' Pluorbenzophenon Methsnsulfonylfluorid 1-Pluor-2-prcpanol

Kexafluorbenzol

Trityldifluoranin

Pluoranil

Lösungsmittel Methanol

Wasser

Methanol

Wasser

Methanol Methanol

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Quelle für WaeseretoffIonen

koms. HCl (10*)

konE. HCl
konz. HCl (10%) kone. HCl (10*) 2-Propanol (50*) Cyölohexan (50*) konr. HCl (10*) konz. HCl (10*)

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Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß die Quelle für Wasserstoffionen eine Säure oder eine organische Verbindung sein kann. Außerdem ist für eine gute Ätawlrkung die Dicke der Flüssigkeitsschieht wichtig, durch die die aktivierende Strahlung hindurchgeht. Es sei bemerkt, daß, wenn diejSchicht des flüssigen Ätzmittels stärker als ungefähr 2 mm ist, die durch die Strahlung erzeugten, ehemisch reagierenden Stoffe entweder rekombinieren, bevor sie die Zwischenschicht zwischen der Flüssigkeitsschicht undjder Siliciumdioxyd-fläche erreichen können, oder durch gleichzeitige Nebenreaktionen verbraucht we 'den und keine Ätswirkung haben. Obwohl die oben beschriebene Erfindung auf ein Verfahren angewendet worden ist, bei dem die Ätzflüssigkeit während der Belichtung vollkommen verdampft ist, geschieht das Ätzen im wesentlichen bevor die Fläche vollkommen trocken geworden ist. Weiterhin sollte die Dissoziationsenergie der Fluorbindung der photocheraisch zersetsbaren Fluorverbindung geringer als ungefähr 125 kcal pro Mol sein, um eine gute Ätzwirkung zu gewährleisten.

Wenn eine größere Ätztiefe gewünscht wird als mit einer einzigen Belichtung und einer einzigen Verdampfungsstufe erreicht werden kann, können nacheinander mehrere Ätz-

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flüsalgkeitsschichten auf die Fläche aufgebracht werden, ohne daß das Verhältnis der Fläche zu den Beliehtungemuster gestört wird, so daß die Xtζtiefe progressiv größer wird.

Die erwähnten verschiedenen Xtsflfissigkeiten, dl· photoohemisch sersetzbar sind und dabei chemisch reaktive Stoff» bilden, die Siliciumdioxyd ät«en, sind nur als Beispiel zu betrachten und beschränken die Erfindung in keiner Velse.

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Claims

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- 7 PatentansjrarOche

i, Verfahren zum photochemiachen Ätzen einer überviiegend aus Siliclumdioxyd bestehenden Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flache mit einer dünnen Schicht einer Ätzflüssigkeit in Berührung gebracht it-;, die eine Verbindung mit dissoziierbarem Fluor- sowie eine Quelle für \^Ja3serstoffionen enthält, daß die» P.fczflüsGl;^· keit photochemisch zersetzbar ist und dadurch sum Ätzen dee Siliciumdioxyds chemisch reagierende ZersetBungsprodukte bildet, und daß die Flüssigkeitsschicht zur Bildung der chemisch reagierenden Zeraetzungsprodukte an der Grenrfläche zwischen Flüssigkeit und festem Stoff in einem Huster bestrahlt wird, so daß dieses Muster in den festen Stoff eingeätzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Flüosigkeitsschicht während der Bestrahlung vermindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Flüseigkeitsschicht durch

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Verdampfen vermindert wird.

H. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Flüssigkeitsschicht weniger als ungefähr 2 mm beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung eine photochemisch ^ersetzbare Verbindung aufweist, bei der die Pluorbindung eine Dissossiationsenergle von höchstens 125 kcal Je Mol besitzt.

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