DE3337227A1 - Verfahren zum bestimmen des durchmessers von mikroloechern - Google Patents
Verfahren zum bestimmen des durchmessers von mikroloechernInfo
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Description
Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH
ANR: 1 078 259
Darmstadt, den 12.10.1983 PLA 83 49 Sdt/wk
Verfahren zum Bestimmen des Durchmessers von Mikrolöchern
Verfahren zum Bestimmen des Durchmessers von Mikrolöchern
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen des Durchmessers von Mikrolöchern, die
aus der Ätzung vdn Kernspuren hervorgehen bei dem Ätzvorgang, wobei die Kernspuren bzw. Mikrolöcher zu
mehreren gleichzeitig, z.B. in einer bandförmigen Matrix bzw. Folie erzeugt werden.
In der DE-PS 29 51 376 ist ein Verfahren zur Erzeugung eines aus einer Kernspur durch Ätzung hervorgehenden
einzelnen Mikroloches beschrieben. Dabei ist es ziemlich zeitraubend, die einzeln liegenden Löcher mit einem
Durchmesser von < 1 /um bei einer Serienfertigung auf einer bandförmigen Folie licht- oder elektronenmikroskopisch
zu lokalisieren, um beim Ätzprozeß das Maß des Durchmessers überwachen und diesen beim Erreichen des
Sollmaßes abbrechen zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Meßverfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, diese
Zeit zu verkürzen und gleichzeitig eine Vielzahl von einzelnen Mikrolöchern bei der Herstellung bzw. beim
Ätzprozeß bezüglich ihres Durchmessers zu überwachen. Danach soll der Ätzprozeß genau bei dem gewünschten
Durchmesser abgebrochen werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfindung die Verfahrensschritte vor, die in den
Patentansprüchen in den Kennzeichen aufgeführt sind.
Ein Verfahren dieser Art ermöglicht es nun auf einfache Weise, den Ätzvorgang genau zu dem Zeitpunkt zu beenden,
an welchem die Mirkolöcher den gewünschten Durchmesser erreicht haben, ohne dieselben einzeln kontrollieren
bzw. überwachen zu müssen.
Das auf den statistischen Eigenschaften geätzter Kernspuren beruhende.neue Verfahren macht sich die Erkenntnis
zu nutze, daß homogen mit Schwerionen bestrahlte Proben im Kernspurätzprozeß einen abrupten Übergang
ihrer optischen Eigenschaften zeigen, der visuell direkt beoabachtbar ist. Auch können perforierte Proben
plötzlich durchbrechen. Der optische Übergang erfolgt bei einer Porosität P ~ 0,7 (ein Durchbrechen bei
P ^ 1,0 für durchgehende Kernspurlöcher), wobei die Porosität P der Quotient aus dem Produkt der Zahl der
Löcher und der Fläche des Einzelloches und der Gesamtfläche des unbearbeiteten Materiales ist:
_ Zahl der Löcher χ Fläche des Einzelloches ~ Gesamtfläche des unbearbeiteten Materiales
Die Fläche des Einzelloches ist die theoretische Oberfläche eines nach dem Ätzen entstandenen Loches bzw.
der Öffnung eines einzelnen Ätzkanales auf einer ungestörten bzw. großen Fläche. Die Porosität P kann grundsätzlich
größer als auch kleiner 1 sein.
Der bei einer Porosität von 0,7 visuell beobachtbare Übergang beruht offenbar auf dem Auftreten von Loch-
ringen, die, vergleichbar einem Phasenübergang, die Kontinuität des MaterialsZusammenhanges auflösen. Das
Auftreten von diskreten Inseln führt bei dünnen Proben auf der bestrahlten Fläche zu einem Zusammenbruch der
mechanischen Eigenschaften und bei dicken Proben zu einem starken Anstieg der Isolationseigenschaften. Diese,
makroskopisch beobachtbaren oder mittels elektrischer Meßmethoden überwachbaren Übergänge werden nun
dazu benutzt, den Ätzprozeß bei einer genau definierten Porengröße der geätzten Kernspuren abzubrechen.
Zu diesem Zweck wird die Testfläche auf dieselbe Folie
bzw. Matrix gelegt, auf der die Einzellöcher erzielt werden sollen. Darauf erfolgt die Bestrahlung des
Folienteils, auf welchem die Einzellöcher liegen sollen gleichzeitig mit der Bestrahlung der Testfläche. Dabei
ist es wichtig, daß dieselbe Matrix, dieselbe Ionenart und dieselbe Energie für beide verwendet werden.
Lediglich die Dosis, d.h. die Teilchendichte soll für die Testfläche wesentlich höher sein, z.B. 10 Ionen
pro cm eines vollen Strahls von Argon- oder Uranionen
oder irgend ein anderer geeichter Wert für die Strahldichte. Anschließend werden beide Flächen unter denselben
Ätzbedingungen geätzt, so lange bis eine signifikante Änderung der optischen oder elektrischen Eigenschaften
der oben beschriebenen Art auftritt. Vorher wurde nun so geeicht, daß bei diesem Ereignis zu diesem
Zeitpunkt durch bestimmte Auswahl von Ätzparametern und Strahldichte ein bestimmter Lochdurchmesser der
Mikrolöcher erreicht war, die nicht auf der Testfläche gelegen sind bzw. die zu erzeugen waren.
Das Signal bzw. Ereignis wird nun benutzt, um den Prozeß zu beenden, nachdem ja der gewünschte Lochdurchmesser
erreicht ist. Wichtig bei dem Verfahren ist, daß auf der Testfläche sowie auf der normalen Fläche mit
den Einzellöchern gleiche Ätz- bzw. Entwicklungsbedingungen herrschen, und daß die Testfläche mit einer
definierten Dosis bestrahlt wurde.
7 -
Claims (3)
1.) Verfahren zum Bestimmen des Durchmessers von Mikrolöchern,
die aus der Ätzung von Kernspuren hervorgehen bei dem Ätzvorgang, wobei die Kernspuren bzw.
Mikrolöcher zu mehreren gleichzeitig, z.3. in einer bandförmigen Folie, bzw. Matrix erzeugt werden, gekennzeichnet
durch die folgenden Verfahrensschrxtte:
a) Bestrahlen der Matrix mit schweren Ionen in der für die Erzeugung von einzelnen Kernspuren gewünschten
und notwendigen Dosis mit entsprechendem Abschalten des Strahles,
b) gleichzeitig dazu Bestrahlen eines getrennten Testbereiches bzw. -fläche der gleichen Matrix
mit einer höheren Dosis bzw. Dichte desselben Strahles bzw. derselben Ionen und Energie über
denselben Zeitraum,
c) gemeinsames Ätzen der einzelnen Kernspuren sowie des Kernspurenbündels im Testbereich unter denselben
Ätz- bzw. Entwicklungsbedingungen für beide,
d) Abbrechen des Ätzvorganges bei einer signifikanten Änderung der Testfläche, z.B. bei der visuel-
len Beobachtung bestimmter optischer Veränderungen oder bei elektrischer Überwachung einer Änderung
der Isolationseigenschaften, wobei diese Änderung vorher auf einen bestimmten Durchmesser
der aus den Kernspuren auf den übrigen Teil der Matrix durch die Ätzung hervorgehenden Mikrolöcher
geeicht war.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
das weitere Merkmal:
e) das Abbrechen des ÄtzVorganges erfolgt bei einer
Porosität P ~ 0,7 der Testfläche, wobei der Ätzprozeß und die Ioner.dichte auf der Testfläche bezüglich
ihrer Parameter so abgestimmt sind, daß bei dieser Porosität der Testfläche genau der
gewünschte Durchmesser der Einzellöcher erzielt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
die weiteren Merkmale:
f) die Testfläche weist kreisringförmigen Querschnitt
auf,
g) der Ätzvorgang wird bei einer Porosität P ~ 1 abgebrochen.
Priority Applications (3)
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