DE3202447A1

DE3202447A1 - Verfahren zur galvanischen und aetztechnischen strukturierung von scheiben mit isolierenden ringzonen im muendungsbereich von bohrungen

Info

Publication number: DE3202447A1
Application number: DE19823202447
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. 8000 München Trausch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Deutschland GmbH
Priority date: 1982-01-26
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1983-07-28

Description

Verfahren zur galvanischen und ätztechnischen Struktu-
rierung von Scheiben mit isolierenden Ringzonen im Mündungsbereich von Bohrungen.
Im Hauptpatent wird ein Verfahren zur galvanischen und ätztechnischen Strukturierung von Scheiben mit isolierenden Ringzonen im Mündungsbereich von Bohrungen beschrieben und dargestellt.
Das dem Hauptpatent zugrundeliegende Problem besteht darin, derartige isolierende Ringzonen im Bereich der Bohrungsmündung sicher zu erzeugen. Dies wird dadurch erreicht, daß die gesamte Scheibenoberfläche einschließlich der Bohrungswände in an sich bekannter Weise, z. B. durch Sputtern, mit einer dünnen Metallschicht überzogen wird, anschließend die Scheibenseite, unter deren Oberfläche isolierende Ringzonen erzeugt werden sollen, mit einem Negativ-Trockenresist (Fotofolie) so kaschiert wird, daß ein Teil des Resists auch in die Bohrungen eindringt, daß ferner der Resist in den Bohrungen von der gegenüberliegenden Seite her durch die Bohrungen mit Uv-Licht bestrahlt und auf die bisher nicht kaschierte Scheibenseite ebenfalls Trockenresist aufgebracht wird, darauf zur Erzeugung der beidseitigen Elektroden beide Seiten der Scheibe durch zum Lochfeld ausgerichtete Masken mit Uv-Licht bestrahlt und die unbestrahlten Resistteile in einer Entwicklerlösung abgelöst werden und schließlich auf allen freiliegenden Metalloberflächen eine galvanische Metallabscheidung erfolgt, der Resist entfernt und die darunterliegende Metallisierung selektiv zu den Elektroden abgeätzt wird.
Eine Besonderheit dieses Verfahrens ist es, daß sich die in die Bohrungen eingebrachte Resistmenge im Lochfeld selbst gegenüber der an den Lochfeldrändern oder -ecken unterscheidet, also am Ubergang von ungelochten zu gelochten Scheibenflächen. Ursache dafür ist die Schutzfolie des Resists (z. B. Polyester), die durch ihre Steifheit einen plötzlichen Resistdickenunterschied an der Scheibenoberfläche, wie er an Lochfeldrändern auftreten müßte, verhindert.
Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent reicht der Isolatorbereich bis an die Bohrungsmündung. Die Höhe des Ringisolators wird bestimmt durch die Eindringtiefe des Resists in die Bohrungen. Da dieser Betrag auf einer Scheibe und vor allem von Scheibe zu Scheibe etwas variiert, kann es erforderlich sein, die Isolatorhöhen mit größerer Gleichmäßigkeit zu erzeugen.
Ebenso kann es erforderlich sein, daß der Ringisolator die Mündung der Bohrung nicht mehr enthält. Das ist z. B.
der Fall, wenn die Materialstege zwischen den Bohrungen so schmal sind, daß die Breite der zeilen- oder spaltenweise über die Bohrungen führenden Leiterbahnen etwa dem Bohrungsdurchmesser entspricht. Dann muß noch ein Teil der Bohrungswand zur Leiterbahn gehören, weil sonst ihr Querschnitt zu sehr eingeschnürt würde.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits die in die Bohrungen eingebrachte Resistmenge im Lochfeld und an den Lochfeldrändern gleich zu halten und andererseits den Isolierring vollständig in die Bohrung zu verlagern und seine Höhe exakt konstant zu halten. Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, daß vom Resist der kaschierten Scheibe die Schutzfolie abgezogen und anschließend die Scheibe nachgetempert wird. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß er Resist jetzt überall gleichmäßig in die Bohrungen eintreten kann. Die Gestalt seiner Oberfläche stellt sich nur noch aufgrund seiner Oberflächenspannung bei der geringsten auftretenden Viskosität ein.
Durch diese Maßnahme wird außerdem erreicht, daß der Resist, bezogen auf die Stärke an der Oberfläche, die größte mögliche Eindringtiefe in die Bohrung erreicht, denn über der Bohrung bildet sich eine konkave Resistoberfläche aus.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist ferner vorgesehen, daß die Bestrahlung des Resists in den Bohrungen nur solange erfolgt, daß der Resist an und über der Bohrungsmündung im Entwickler abgetragen wird. Konstanz der Isolatorhöhe und vollständige Verlagerung in die Bohrung wird erreicht, indem man den Resist bei der Bestrahlung mit Uv-Licht nicht in voller Stärke durchhärtet, das heißt, indem man die Belichtungszeit so wählt, daß ein Teil des Resists über der Bohrung vom Entwickler abgetragen wird.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 erläutert, wobei die Figur 1 vollkommen der Darstellung in der Hauptanmeldung entspricht.
Die Figur 2 zeigt zwei Varianten f und g in der Fortzählung der Verfahrensschritte und das Endergebnis i der vorliegenden Erfindung. Dabei ist aber zu berücksichtigen, daß der Schritt f nach der Figur 2 im Verfahrensablauf zwischen a und b der Figur 1 erfolgen muß und der Schritt g den Verfahrensschritt d der Figur 1 ersetzt.
In der Scheibe 1, die z. 3. aus Fotoformglas mit 1 mm Stärke besteht, sind eine Vielzahl durchgehender Bohrungen angeordnet. Diese Bohrungen werden auf bekannte Weise durch zweiseitiges Ätzen in das Werkstück 1 eingebracht und können im Querschnitt rund, oval oder eckig sein.
Die gesamte Werkstückoberfläche einschließlich der Bohrungswände wird zunächst in an sich bekannter Weise, z. B. durch Sputtern, mit einer dünnen Metallschicht 2 überzogen. Die Scheibenseite la, unter deren Oberfläche ein Isolierring erzeugt werden soll, wird mit einem Negativ-Trockenresist (Fotofolie) 3 so kaschiert, daß ein Teil des Resists in die Bohrungen eindringt, wie aus der Darstellung a zu ersehen ist. Auf dem Resist befindet sich eine transparente Schutzfolie 4. Die eingedrungene Resistmenge hängt von den genannten Einflußgrößen ab und kann durch sie reproduzierbar gesteuert werden. In der Regel wird die in den Bohrungsraum eindringende Resistmenge über die gewählte Kaschier- und Plattentemperatur bestimmt. Ein Vergleich der verbleibenden Resiststärke s an der Scheibenoberfläche 1a zur ursprünglichen Stärke ergibt die von den Bohrungen aufgenommene Resistmenge.
über das Verhältnis von Lochquerschnitt zu metallisierter Oberfläche läßt sich die Eindringtiefe h errechnen. Für die spätere Elektroplattierung ist es wichtig, daß die Resistschicht an den Bohrungswänden anliegt. Das wird entweder durch Aufheizen der Scheibe 1 unmittelbar vor dem Kaschieren mit Fotofolie (z. B. 1300C) oder durch Nachtempern der kaschierten Scheibe (z. B. 1300C, 1 min) erreicht. In beiden Fällen wird der Resist kurzzeitig verflüssigt, wodurch sich auch seine Oberflächenform in den Bohrungen gegenüber der auf kalt behandelten Scheiben ändert (Skizze a und b).
Zur Erzeugung des Isolierringes wird der Resist 3 in den Bohrungen von der gegenüberliegenden Seite Ib her durch die Bohrungen mit Uv-Licht 5 bestrahlt. Eine Maske ist dazu nicht notwendig, da deren Funktion die Scheibe selbst übernimmt (Skizze b).
Anschließend bringt man auf die bisher nicht kaschierte Scheibenseite 1b ebenfalls Negativ-Resist 3 auf. Dabei können die Kaschierparameter so gewählt werden, daß wenig Resist in die Bohrungen gelangt (Skizze c). Das ist jedoch nicht wesentlich, weil eingedrungener Resist beim Entwickeln wieder entfernt wird. Zur Erzeugung der beidseitigen Elektroden werden jetzt beide Seiten der Scheibe durch zum Lochfeld ausgerichtete Masken 6 mit Uv-Licht bestrahlt (Skizze c).
Soll nur die Scheibenseite über dem Ringisolator strukturiert und die Gegenseite ganzflächig metallisiert werden (Potentialebene), so entfällt das Kaschieren der Scheibenseite Ib mit Fotoresist.
Nach Entfernung der Schutzfolien 4 werden die unbestrahlten Resistteile in einer Entwicklerlösung abgelöst (Skizze d). Anschließend erfolgt auf allen freiliegenden Metalloberflächen eine galvanische Abscheidung 7. Damit der Elektrolyt in die Bohrungen eindringen kann, geschieht das Eintauchen der Scheibe 1 in einer Unterdruckkammer, aus der die Luft weitgehend evakuiert ist. Zum Schluß wird der Resist entfernt und die darunterliegende Metallisierung selektiv zu den Elektroden abgeätzt (Skizze e). In der Skizze d ist mit D der Durchmesser eines Isolierringes bezeichnet.
Nach der vorliegenden Erfindung wird demnach nach dem Verfahrensschritt a (Figur 1) die Schutzfolie 4 entfernt und die Scheibe 1 nachgetempert (Figur 2, f). Anschließend läuft das Verfahren wie nach Figur 1, b und c, beschrieben, ab. Anstelle von d in der Figur 1 ergibt sich eine Ausbildung nach Figur 2, g und das Resultat anstelle von e in der Figur 1 in der Figur 2, i. Aus der Figur 2 i ist ersichtlich, daß der Ringisolator nicht mehr bis an die Bohrungsmündung reicht, sondern vollständig in die Bohrung verlagert ist.
In den Verfahrensschritten g und i ist mit H die Höhe des Ringisolatorsbezeichnet. Sie wird nach der vorliegenden Erfindung über alle Bohrungen mit hoher Konstanz eingehalten.
Obwohl in den Figuren 1 und 2 die Bohrungen konusförmig dargestellt sind, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere Bohrungsformen, z. B. zylindrische oder doppelt konische, anwendbar.
2 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentans#rüche.

f~' W i# Verfahren zur galvanischen und ätztechnischen Strukturierung von Scheiben mit isolierenden Ringzonen im Mundungsbereich von Bohrungen, wobei die gesamte Scheibenoberfläche einschließlich der Bohrungswände in an sich bekannter Weise, z. B. durch Sputtern, mit einer dünnen Metallschicht (2) überzogen wird, anschließend die Scheibenseite (in), unter deren Oberfläche isolierende Ringzonen erzeugt werden sollen, mit einem Negativ-Trockenresist (Fotofolie) (3) so kaschiert, daß ein Teil des Resists auch in die Bohrungen eindringt und die kaschierte Scheibe nachgetempert wird, daß ferner der Resist in den Bohrungen von der gegenüberliegenden Seite (ib) her durch die Bohrungen mit UV-Licht (5) bestrahlt und auf die bisher nicht kaschierte Scheibenseite (Ib) ebenfalls Trockenresist aufgebracht wird, darauf zur Erbeugung der beidseitigen Elektroden beide Seiten der Scheibe durch zum Lochfeld ausgerichtete Masken (6) mit Uv-Licht (5) bestrahlt und die unbestrahlten Resistteile in einer Entwicklerlösung abgelöst werden und schließlich auf alle freiliegenden Metalloberflächen eine galvanische Metallabscheidung (7) erfolgt, der Resist entfernt und die darunterliegende Metallisierung selektiv zu den Elektroden abgeätzt wird, nach Patent .... (Pat. Äzim.

P 31 18 335.2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß vom Resist (3) der kaschierten Scheibe die Schutzfolie (4) abgezogen und anschließend die Scheibe (1) nachgetempert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Bestrahlung des Resists (3) in den Bohrungen nur solange erfolgt, daß der Resist an und über der Bohrungsmündung im Entwickler abgetragen wird.