DE3642073C1 - Process for etching alkali glass layers by reactive plasma etching - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen von Alkaliglasschichten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 22 24 468 ist ein Verfahren zum Ätzen von reinem Glas oder von Phossil-Glas durch reak­ tives Plasmaätzen in einer Kohlenstofftetrafluorid­ atmosphäre bekannt. Dieses Kohlenstofftetrafluorid als Reaktionsgas bildet mit den abzutragenden Glas­ bestandteilen gasförmige Reaktionsprodukte, die aus der Plasmareaktionskammer abgesaugt werden können.

Das Ätzen von Alkaliglasschichten durch reaktives Plasmaätzen in einer Fluorkohlenwasserstoffatmosphäre ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, da es keine Reaktionsgase gibt, die, dem Trägergas zugesetzt, mit den Alkali- und Erdalkalianteilen des Alkali­ glases gasförmige Reaktionsprodukte bilden, die aus der Plasmareaktionskammer abgesaugt werden können.

Alkaligläser, z. B. Floatglas oder Spiegelglas, haben etwa folgende Zusammensetzung:
SiO₂ ∼ 73%, Na₂O ∼ 17% und CaO ∼ 10%. Beim Plasma­ ätzen von Alkaliglasschichten mit Fluorkohlenwasser­ stoffen als Reaktionsgas kommt daher der Material­ abtrag des Alkaliglases bei einer Tiefe von etwa 0,05 µm zum Erliegen und die aus der Plasmareaktions­ kammer nicht in Gasform entfernbaren Alkali- und Erdalkalianteile verschmutzen die zu ätzende Alkali­ glasschicht, die Ätzmaske und die Plasmareaktions­ kammer; nur der Siliciumdioxidanteil des Alkali­ glases bildet mit dem Reaktionsgas Fluorkohlenwas­ serstoff ein gasförmiges Reaktionsprodukt, das aus der Plasmareaktionskammer abgesaugt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Ätzen von Alkaliglasschichten durch reak­ tives Plasmaätzen anzugeben, daß ein störungsfreies und effizientes Abtragen des Alkaliglases erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kenn­ zeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch das vorgeschlagene Auslaugen der zu ätzenden Oberfläche der Alkaliglas­ schicht die den Plasmaätzvorgang störenden Alkali- und Erdalkalianteile in ionogener Form entfernt werden, so daß die verbleibende reine Silicium­ dioxidmatrix (Siliciumdioxidgitter) durch den un­ mittelbar nachfolgenden Plasmaätzvorgang störungs­ frei und effizient zur Ausbildung beliebiger hochge­ nauer Strukturen abgetragen werden kann.

Vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens entnimmt man den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Erzeugung eines Phasenstufengitters in einer Alkaliglasschicht durch reaktives Plasmaätzen erläutert.

Auf die plane Oberfläche einer Alkaliglasschicht wird eine Photolackschicht aufgetragen, die durch eine die herzustellende Struktur bestimmende Be­ lichtungsmaske belichtet wird. Nach dem Entwickeln und Entfernen der belichteten Teile der Photolack­ schicht wird die Alkaliglasschicht mit den verblie­ benen Teilen der Photolackschicht in hochreines deionisiertes Wasser getaucht, dessen elektrische Leitfähigkeit kleiner als 0,1 µS ist; die Tauch­ zeit beträgt etwa 10-30 Stunden. Die störenden Alka­ lianteile in Form von Na₂O werden in Form von NaOH ausgelaugt. Die störenden Erdalkalianteile in Form von CaO werden in Form von CaCl₂ durch Zusatz von 5%iger Salzsäure ausgelaugt; es werden Auslaug­ tiefen von etwa 3 µm erreicht.

Unmittelbar nach dem Auslaugen der freien Ober­ flächenteile der Alkaliglasschicht wird die Alkali­ glasschicht mit den verbliebenen Teilen der Photo­ lackschicht in eine bekannte Plasmareaktionskammer eingebracht, die nach dem Evakuieren mit einem inaktiven Trägergas, z. B. Argon, und mit Fluor­ kohlenwasserstoff als Reaktionsgas gefüllt wird. Beim nachfolgenden Plasmaätzen der freien Ober­ flächenteile der Alkaliglasschicht bilden die nur noch abzutragenden Siliciumdioxidanteile mit dem Fluorkohlenwasserstoff ein gasförmiges Reaktions­ produkt, das aus der Plasmareaktionskammer durch Absaugen entfernt werden kann. Nach dem Erreichen der erforderlichen Stufentiefe des herzustellenden Phasenstufengitters werden die Alkaliglasschicht der Plasmareaktionskammer entnommen und die ver­ bliebenen Teile der Photolackschicht entfernt.

Ein derart hergestelltes Phasenstufengitter in einer Alkaliglasschicht kann bei inkrementalen Positionsmeßeinrichtungen als Abtastplatte für die inkrementale Meßteilung oder zum Einkoppeln von Beugungsstrahlen in einen Wellenleiter eines inte­ griert-optischen Bauelements verwendet werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Ätzen von Alkaliglasschichten durch reaktives Plasmaätzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkali- und Erdalkalioxide in der zu ätzenden Oberfläche der Alkaliglasschicht vor dem reaktiven Plasmaätzen auf naßchemischem Wege ausgelaugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Oberfläche der Alkaliglasschicht durch deionisiertes Wasser ausgelaugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß dem deionisierten Wasser Salzsäure zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß dem deionisierten Wasser etwa 5%ige Salzsäure zugesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Plasmaätzen in einer reaktiven Fluor­ kohlenwasserstoffatmosphäre erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Plasmaätzen Argon als inaktives Trägergas verwendet wird.