DE3818800A1 - Verfahren zum einbringen von profilierten mustern (profil-muster) auf bzw. in oberflaechen, deren querschnitte teile eines kreises (halbkreis) oder einer anderen geometrischen figur sind, durch anwendung der photo-aetztechnik-einmalig oder mehrmalig (promus-verfahren) - Google Patents

Verfahren zum einbringen von profilierten mustern (profil-muster) auf bzw. in oberflaechen, deren querschnitte teile eines kreises (halbkreis) oder einer anderen geometrischen figur sind, durch anwendung der photo-aetztechnik-einmalig oder mehrmalig (promus-verfahren)

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profil-Mustern auf bzw. in Oberflächen nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4.
Das vorgegebene Verfahren soll durch geeignete Dimensionierung der Muster­ bahnbreiten einer Photomaske und Beschichtung des ätzbaren Substrates mit Ätz­ regulationsschichten und durch Unter- und Einätzen auf bzw. im Substrat Profil- Muster erzeugen. Die Profil-Muster sind im Querschnitt Teile eines Kreises, ins­ besondere Halbkreise (allg. geometrische Figur). Bei ausreichend kleinen (schmalen) Musterbahnbreiten im Vergleich zu den Bahnbreiten der Profil-Muster (z. B. Durch­ messer d. Halbkreise) und auch durch Ätzregulationsschichten, die ätzbar sind, wird durch genügend lange Einwirkzeit des Ätzmittels durch Unter- und Ein­ ätzen die gewünschte Querschnittsform, insbesondere Teilkreise und -ellipsen, erzeugt.
Vor Herstellung eines Musters mit Profil-Muster werden seitlich von bzw. ent­ lang von diesem Hilf-Profil-Muster erstellt. Diese werden mit einer geeigneten Füllmasse ausgefüllt, so daß nach dem Ätzen des eigentlichen Profil-Musters eine Dreipunktlagerung, besonders für Lichtwellenleitungen, entsteht (Herstellung der Hilfs-Profil-Muster gemäß Anspruch 1, 2 und auch 4).
Das beschichtete Substrat mit entwickelter Photolackschicht wird durch eine Schutzmaske (gleiches Muster wie Photomaske) abgedeckt, so daß Wärmestrahlen (Infrarotstrahlen) nur den Bereich der unter und ein zu ätzenden Musterbahnen erwärmen. Die Schutzmaske ist reflektierend und ätzfest.
Stand der Technik: Bekannt ist, daß bei Anwendung der Photo-Ätztechnik (z. B. zur Herstellung von Leiterplatten oder Halbleiterschaltkreisen) beim Ätzvorgang das unerwünschte "Unterätzen" auftritt.
Nicht bekannt ist, daß dieses Unterätzen gezielt genutzt wird durch die beschriebene Verfahrensweise um Profil-Muster herzustellen. Es ist des­ halb davon auszugehen, daß dieses Verfahren neu ist, besonders hinsichtlich der Applikation zur Herstellung genannter Produkte.
Literatur hierzu wurde nicht ausfindig gemacht.
Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels Photo-Ätztechnik als geeignet erkannte Technik, profilierte Muster (Profil-Muster) auf bzw. in eine Oberfläche eines ätzbaren Substrates zu bringen, so daß besonders (zylindrische) Lichtwellenleitungen miteinander oder mit anderen Kompo­ nenten ge- und/oder angekoppelt werden können, wobei besonders Koppelverluste durch axialen Versatz, Kippwinkelfehler und Stirnabstandsfehler eliminiert bzw. minimiert werden sollen. Die bekannten Verbindungstechniken wie Schweißen und Kleben etc. sollen angewendet werden können. Darüber hinaus sollen Mikrowellenleitungen und -komponenten sowie Funktionsbauteile für die Ver- und Bearbeitung von Stoffen entwickelt und hergestellt werden können, durch Abdecken der Profil-Muster oder Aufeinanderlegen von gleichen Profil-Mustern. Die so gewonnenen Halbleitungen und Hohlräume sollen auch als Gießformen verwendet werden können. Abmaße der Profil-Muster: Bahnbreiten (Durchmesser der Querchnitte) vorwiegend im Mikrometer­ bereich (µm) und Bahnlängen, je nach Produkt, bis über Dezimeterbereich (dm).
Lösung: Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Anspruch 1, 2, eine Photomaske hergestellt wird, deren Musterbahnen kleiner (schmäler) sind als die zu ätzenden Bahnbreiten (z. B. Durchmesser) Profil-Muster. Dies wird erreicht durch eine Maskenvorlage (Film) die geeignet dimensioniert ist und dann durch Verkleinern auf die geforderte Größe gebracht wird.
Das zu ätzende Substrat wird mit einer oder mehreren Ätzregulationsschichten be­ schichtet (z. B. ätzbare Oxidationsschicht) und dann mit einer Photolackschicht überzogen. Gegebenenfalls sind die nicht zu ätzenden Oberflächen des Substrates durch eine ätzfeste Schicht zu schützen. Die Oberfläche des Substrats und auch die verschiedenen Beschichtungen müssen der geforderten Genauigkeit entsprechend vorbehandelt sein, damit die Profil-Muster die gewünschte Güte aufweisen. Außer einwandfreien Oberflächen darf das Material keine inneren Fehlstellen haben, die durch das Ätzen die Güte der Profil-Muster beeinflussen könnten.
Das Muster der Photomaske wird durch Belichten aufgebracht. Entwickelt und somit freigelegt werden die zu ätzenden, schmalen Musterbahnen. Durch Einbringen des Teiles (Substrat) in das Ätzbad für eine bestimmte Zeit wird durch Unter- und Einätzen ein Profil-Muster erzeugt, dessen Quer­ schnitt ein Teilkreis, z. B. Halbkreis, ist. Durch nebeneinanderliegende oder sich kreuzende Musterbahnen und/oder Variation der Ätzzeit können andere Querschnittsformen (z. B. aneinander berührende Halbkreise) erzeugt werden.
Damit Lichtwellenleiter durch zusätzliche Lagerpunkte, besser -streifen, erhalten werden, werden seitlich entlang der Profil-Muster zuvor Hilfs-Profil-Muster erstellt, die mit einer ätzfesten, haftenden und elastischen Masse (z. B. Silikon) ausgefüllt werden. Danach wird gemäß Anspruch 3 das eigentliche Profil- Muster erstellt nach Anspruch 1 und 2. Die Füllmasse verbleibt nach dem Ätzen der Profil-Muster und dient als Lagerpunkt (-streifen) für den Lichtwellen­ leiter.
Durch Wärmezufuhr an die zu ätzenden Musterbahnen auf dem Substrat wird eine kürzere Ätzzeit und eine tiefere (vertikale) Einätzung erzielt. Die Wärmezufuhr erfolgt vorzugsweise durch Infrarotstrahlen. Ätzbad und/ oder Substrat müssen so reguliert sein, daß ihre Temperatur niedriger ist als die der zugeführten Wärme.
Vorteile: Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile ergeben:
  • a) präzise Positionierung und Kopplung von Lichtwellenleitungen und anderen Komponenten besonders durch Vermeidung von axialen Versatz, Kipp­ winkel und auch Stirnflächenabstand,
  • b) Herstellung von Profil-Mustern auch für kleinste LWL-Durchmesser und Bauteile,
  • c) weniger Einzelteile für komplette Bauteile,
  • d) einheitliche Fertigungstechnik für verschiedene Bauteile,
  • e) Sandwichtechnik (Aufeinanderlegung von Profil-Mustern),
    • - damit hoher Schutz gegen Umgebungsbelastung (Feuchte, Schwingungen etc.)
    • - dadurch geschlossene Hohlleitungen (und -räume) mit bekannten Abmaßen für andere Applikationsbereiche wie Mikrowellentechnik und zur Ver- und Bearbeitung von Stoffen
    • - Gewinnung von Formen
  • f) hohe Präzision durch Photo-Ätztechnik und Einsatz der hierfür bereits verfügbaren Geräte und Anlagen,
  • e) genaue, hohe Multiplikation für Großserienfertigung,
  • f) Anwendung der SMD-Technik (Surface-Mounted-Devices-Technik) für optoelektronische Schaltkreise.

Claims (5)

1. Verfahren zum Einbringen von profilierten Mustern (Profil-Muster) auf bzw. in Oberflächen, deren Querschnitte Teile eines Kreises (z. B. Halbkreise) oder einer anderen geometrischen Figur sind, durch Anwendung der Photo-Ätztechnik - einmalig oder mehrmalig. Insbesondere:
  • - für die Verbindung, Einbettung, Lagerung, Kopplung und Positionierung von Licht­ wellenleitungen bzw. lichtwellenleitende Bauteile durch Schweißen, Kleben, Kollabieren, Pressen und Stecken,
  • - für die Gewinnung von (Gieß-)Formen zur Herstellung von Bauteilen zur Lichtstrahl- und Lichtwellenmanipulation (z. B. Verteiler, Teiler, Linsen, Koppler oder Sammler),
  • - für die Herstellung von Hohlleitungen zur Ver- und Bearbeitung von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen (z. B. Mischen, Trennen, Dosieren, Regulieren und Messen),
  • - für die Herstellung von Leitungen und Bauteile der Mikrowellentechnik be­ sonders der Millimeterwellen-Optik.
Kennzeichnend für das Verfahren ist das gezielte Nutzen des Unterätzens und von Photomasken, deren Musterbahnbreiten mindestens gleich breit, in der Regel jedoch stets kleiner (schmäler) sind als Bahnbreiten (z. B. Durchmesser bzw. Radius eines Halbkreises) der Profil-Muster. Das Verhältnis Bahnbreite zu Musterbahnbreite (in der Regel stets größer 1) und die Ätzzeit bestimmen die Form des Querschnittes der Profil-Muster, dies besonders für Querschnitte in der Form von Teilkreisen und -ellipsen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, erweitert durch eine oder mehrere "Ätz­ regulationsschichten" auf der Substratoberfläche und unter der Photolackschicht zur Erhaltung der Randkonturen und zur Regulierung des Unter- bzw. Ein­ ätzens.
Kennzeichnend für die Ätzregulationsschicht (bzw. -schichten) ist, daß sie vom Ätzmittel weniger stark (schnell), aber auch stärker (schneller), abgetragen werden als das Material des Substrates. Durch geeignete Kombination der Schichten, auch in Verbindung mit mehrmaliger Photomaskierung, wird die Richtung des Unter- bzw. Einätzens beeinflußt. Die Randkonturen der Muster­ bahnen bleiben erhalten bzw. werden originalgetreu übertragen. Außerdem wird die übrige Oberfläche des Substrates gegen Einwirkungen des Ätzmittels zusätzlich geschützt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, ergänzt durch An- und Einbringen von Hilfs-Profil-Mustern mit Ätzstopfüllung seitlich vom Profil-Muster besonders für die Dreipunktlagerung von Lichtwellenleitungen.
Kennzeichnend ist die Anbringung von Hilfs-Profil-Mustern (Herstellung nach Anspruch 1 und 2) die seitlich von den eigentlichen Musterbahnen liegen. Der Abstand dieser Hilfs-Profil-Muster ist so, daß ein Steg verbleibt für die eigent­ lichen Musterbahnen. Die Breite des Steges ist gleich, kleiner oder größer als die Breite der Musterbahn. Die Hilfs-Profil-Muster werden mit einer oder mehreren Ätzregulationsschichten versehen und anschließend mit einer ätz­ festen, haftenden und elastischen Masse (z. B. Silikon) ausgefüllt. Nunmehr werden die Musterbahnen aufgebracht und das eigentliche Profil-Muster her­ gestellt. Die dabei verbleibende Masse sind zwei Lagerpunkte für Lichtwellen­ leitungen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, ergänzt durch Zufuhr von Wärme, insbesondere mittels Infrarotstrahlen, an die zu ätzenden Musterbahnen auf dem beschichteten Substrat zur Erreichung tieferer (vertikaler) Einätzung in das Substrat und zur Verkürzung der Ätzzeit, d. h. Erhöhung der Ätz­ geschwindigkeit durch Erwärmung des Ätzmittels besonders im Bereich der zu ätzenden Musterbahnen.
Kennzeichnend ist die Zufuhr von Wärme im Bereich der zu ätzenden Muster­ bahnen (Profil-Muster) insbesondere durch Strahlen deren Wellenlänge im Infrarot­ bereich liegen. Das erfolgt durch eine ätzfeste, reflektierende Schutzmaske, die vor dem Ätzen auf die belichtete und entwickelte Photolackschicht deckungsgleich aufgebracht wird. Die Schutzmaske hat das gleiche Muster wie die Photomaske, so daß nur die Musterbahnen freigelegt sind zum Bestrahlen und Ätzen.
DE19883818800 1988-06-03 1988-06-03 Verfahren zum einbringen von profilierten mustern (profil-muster) auf bzw. in oberflaechen, deren querschnitte teile eines kreises (halbkreis) oder einer anderen geometrischen figur sind, durch anwendung der photo-aetztechnik-einmalig oder mehrmalig (promus-verfahren) Ceased DE3818800A1 (de)

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