DE10321590B4 - Process for the microstructuring of Pd-containing functional layers - Google Patents

Process for the microstructuring of Pd-containing functional layers Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Mikrostrukturierung einer Pd-haltigen Funktionsschicht aus einem Schichtverbund, umfassend die Funktionsschicht aus Chrom, beidseitig beschichtet mit je einer Schutzschicht, sowie einem Lack in der genannten Reihenfolge, bei dem man
a) in einem ersten Schritt den Lack auf mindestens einer Seite photochemisch durch Belichtung selektiv strukturiert und die darunter liegende Schutzschicht in den belichteten Bereichen freilegt,
b) in einem zweiten Schritt die freigelegten Bereiche der Schutzschicht selektiv chemisch mit einer ersten Ätzlösung ätzt und diese damit strukturiert, wobei die darunter liegende Funktionsschicht in diesen Bereichen freigelegt wird,
c) in einem dritten Schritt die freigelegten Bereiche der Funktionsschicht chemisch selektiv ätzt und diese unter Bildung von die Funktionsschichtdicke vollständig durchdringenden Aussparungen strukturiert sowie,
d) in mindestens einem weiteren Schritt die verbleibenden Bereiche der Schutzschicht durch einen Ätzprozess mit einer weiteren Ätzlösung chemisch entfernt,
dadurch gekennzeichnet, dass
e) der dritte Schritt mehrere nasschemische Ätzschritte mit einer...A method for microstructuring a Pd-containing functional layer of a composite layer, comprising the functional layer of chromium, coated on both sides with a respective protective layer, and a lacquer in the order mentioned, in which one
a) in a first step the photoresist is selectively photochemically structured on at least one side by exposure and exposes the underlying protective layer in the exposed areas,
b) in a second step, selectively etching the exposed areas of the protective layer chemically with a first etching solution and thereby structuring them, exposing the underlying functional layer in these areas,
c) in a third step chemically selectively etches the exposed areas of the functional layer and structures them to form recesses which completely penetrate the functional layer thickness, and
d) in at least one further step, the remaining areas of the protective layer are chemically removed by an etching process with a further etching solution,
characterized in that
e) the third step involves several wet-chemical etching steps with a ...

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Mikrostrukturierung einer Pd-haltigen Funktionsschicht aus einem Schichtverbund gemäß dem Oberbegriff des ersten und des zweiten Patentanspruchs. Hierbei handelt es sich um sog. parallele Mikrostrukturierungsverfahren.The The invention relates to methods for microstructuring a Pd-containing Functional layer of a composite layer according to the preamble of the first and the second claim. These are so-called. parallel microstructuring method.

Parallele Ätzverfahren strukturieren simultan den gesamten Oberflächenbereich eines Schichtverbundes. Insbesondere als photochemische oder elektrolytische Ätzverfahren sind diese zur Strukturierung von Materialien geeignet, welche sich ausreichend chemisch ätzen lassen. Dabei dienen lithographisch strukturierte Photolacke als Ätzmaske, welche direkt auf die zu strukturierende Schicht aufgebracht wird.Parallel etching process simultaneously structure the entire surface area of a laminar structure. In particular as a photochemical or electrolytic etching process these are suitable for structuring materials which are sufficiently chemically etch to let. Lithographically structured photoresists serve as etch mask, which is applied directly to the layer to be structured.

[1] gibt einen Überblick über Photoätzverfahren unter Verwendung lithographisch strukturierter Photolacke.[1] gives an overview of photoetching using lithographically structured photoresists.

Ferner wird in [2] ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Funktionsschicht, welche auf ein Substrat aufgebracht ist, mit einem derartigen strukturierbaren Photolack als Ätzmaske überzogen ist. Zwischen Funktionsschicht und Substrat befindet sich zudem eine Opferschicht, welche nach der Strukturierung selektiv durch einen weiteren Ätzprozess aufgelöst wird und so die strukturierten Funktionsschicht freigibt.Further [2] describes a method in which a functional layer, which is applied to a substrate, with such a structurable Photoresist coated as an etching mask is. Between functional layer and substrate is also located a sacrificial layer, which after structuring selectively through another etching process disbanded and thus releases the structured functional layer.

Für Materialien mit hoher Korrosionsbeständigkeit sind jedoch sehr aggressive Ätzlösungen erforderlich, bei denen die üblicherweise verwendeten Photolacke, aber auch die chemisch resistenteren Negativlacke, schnell versagen, d.h. sich bereits nach kurzer Einwirkungszeit auf- oder ablösen. Dieser Effekt tritt insbesondere bei kleinen Strukturabmessungen im Mikrometerbereich, wie in der Mikrosystemtechnik üblich, in Erscheinung und sorgt damit für eine eingeschränkte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.For materials with high corrosion resistance However, very aggressive etching solutions are required, where usually used photoresists, but also the more chemically resistant negative varnishes, fail fast, i. already after a short reaction time up or down. This effect occurs especially with small structural dimensions in the micrometer range, as usual in microsystem technology, in Appearance and thus ensures a limited Reproducibility of the results.

In der US 3.657.029 ist ein Verfahren zur Mikrostrukturierung einer Palladiumhaltigen Funktionsschicht aus einem Schichtverbund offenbart, umfassend die Funktionsschicht aus Chrom, beschichtet mit einer Schutzschicht, sowie einem Lack in der genannten Reihenfolge. Dabei wird in einem ersten Schritt den Lack photochemisch durch Belichtung selektiv strukturiert und die darunter liegende Schutzschicht in den belichteten Bereichen freilegt. In einem zweiten Schritt werden die freigelegten Bereiche der Schutzschicht anschließend selektiv chemisch mit einer ersten Ätzlösung geätzt und damit strukturiert, wobei die darunter liegende Funktionsschicht in diesen Bereichen freigelegt wird. In einem dritten Schritt werden die freigelegten Bereiche der Funktionsschicht chemisch selektiv geätzt und diese unter Bildung von die Funktionsschichtdicke vollständig durchdringenden Aussparungen strukturiert. In mindestens einem weiteren Schritt werden dann die verbleibenden Bereiche der Schutzschicht durch einen Ätzprozess mit einer weiteren Ätzlösung chemisch entfernt.In US 3,657,029 is a method of microstructuring a Palladium-containing functional layer of a layer composite disclosed, comprising the functional layer of chromium coated with a Protective layer, as well as a paint in the order mentioned. there In a first step, the paint is photochemically exposed by exposure selectively structured and the underlying protective layer in the exposed areas. In a second step will be The exposed areas of the protective layer then selectively chemically etched with a first etching solution and structured with the underlying functional layer is exposed in these areas. In a third step will be the exposed areas of the functional layer chemically selective etched and these with the formation of the functional layer thickness completely penetrating Structured recesses. In at least one more step Then, the remaining areas of the protective layer by an etching process chemically removed with another etching solution.

Chemisch gelöstes Palladium setzt sich jedoch als Niederschlag zu einer Schutzschicht auf die zu ätzende Oberfläche wieder ab und behindert damit den weiteren Ablauf einer Ätzung. Das vorgenannte Verfahren eignet sich somit nur für eine Ätzung dünnerer Palladiumhaltiger Schichten.chemical dissolved However, palladium precipitates to form a protective layer on the one to be etched surface again and thus hinders the further course of an etching. The The aforementioned method is thus suitable only for etching thinner palladium-containing layers.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Mikrostrukturierung einer Pd-haltigen Funktionsschicht ohne die genannten Nachteile vorzuschlagen.From that Based on the invention, the object, methods for Microstructuring a Pd-containing functional layer without the to suggest mentioned disadvantages.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im ersten und zweiten Patentanspruch beschriebenen Verfahren gelöst. In den weiteren Patentansprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens beschrieben.The The object is achieved by the solved in the first and second claim described method. In the further claims preferred embodiments of the method are described.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Mikrostrukturierung einer Pd-haltigen Funktionsschicht aus einem Schichtverbund beschrieben. Der Schichtverbund umfasst dabei die Pd-haltige Funktions schicht, beschichtet beidseitig mit je einer Schutzschicht sowie einem Lack in der genannten Reihenfolge.According to the invention is a Method for microstructuring a Pd-containing functional layer a layer composite described. The layer composite comprises the Pd-containing functional layer, coated on both sides with one each Protective layer and a paint in the order mentioned.

Alternativ umfasst der Schichtverbund ein Substrat, beschichtet mit einer Zwischenschicht, einer Haftschicht, der Funktionsschicht, einer Schutzschicht sowie einem Lack in der genannten Reihenfolge. Dabei kann die Zwischenschicht und die Haftschicht auch zu einer Kombischicht zusammengefasst werden, wenn eine ausreichende Adhäsion der Funktionsschicht auf dieser gewährleistet ist. Außerdem kann die Zwischenschicht oder die Kombischicht als Abhebeschicht oder als Opferschicht gestaltet sein. Während die Opferschicht während des Verfahrens selektiv chemisch entfernt wird, ist eine Entfernung einer Abhebeschicht nicht erforderlich, wenn die Adhäsion für ein zerstörungsfreies Abheben der Funktionsschicht nicht zu groß ist. Wird eine separate Haftschicht eingesetzt, kann auch diese während des Verfahrens selektiv chemisch entfernt werden.alternative the laminate comprises a substrate coated with an intermediate layer, an adhesive layer, the functional layer, a protective layer as well a paint in the order mentioned. Here, the intermediate layer and the adhesive layer can also be combined into a combination layer, if sufficient adhesion the functional layer is guaranteed on this. In addition, can the intermediate layer or the combination layer as lift-off layer or be designed as a sacrificial layer. While the sacrificial layer during the procedure is selectively removed chemically, is a removal of a lift-off layer not required if the adhesion for a non-destructive take-off the functional layer is not too big. Will be a separate adhesive layer This can also be used during of the process are selectively removed chemically.

In einem ersten Verfahrensschritt wird die oberste Lackschicht photochemisch durch Belichtung selektiv strukturiert, womit die darunter liegende Schutzschicht nur in den belichteten Bereichen für einen chemischen Ätzprozess freigelegt wird.In a first process step, the uppermost lacquer layer is photochemically selectively structured by exposure, whereby the underlying Protective layer is exposed only in the exposed areas for a chemical etching process.

In einem zweiten Verfahrensschritt werden diese freigelegten Bereiche der Schutzschicht selektiv chemisch mit einer ersten Ätzlösung geätzt und dort das Material der Schutzschicht aufgelöst, wobei die darunter liegenden Funktionsschichtbereiche freigelegt werden.In In a second process step, these exposed areas the protective layer selectively etched chemically with a first etching solution and there the material of the protective layer dissolved, with the underlying Functional layer areas are exposed.

Bei dem Verfahren mit der Funktionsschicht, welche beidseitig mit einer Schutzschicht und einer Lackschicht versehen ist, bietet es sich an, die Lackschichten auf beiden Seiten photochemisch durch Belichtung zu strukturieren. Die darauf folgenden Ätzschritte würden so auf beiden Seiten auf den Schichtverbund einwirken, womit in vorteilhafter Weise eine Prozesszeitreduzierung der genannten Verfahrensschritte realisierbar wird.at the method with the functional layer, which on both sides with a Protective layer and a paint layer is provided, it offers on, the paint layers on both sides photochemically by exposure to structure. The subsequent etching steps would be so act on both sides of the layer composite, which in advantageous Way a process time reduction of said process steps becomes feasible.

In dem darauf folgenden dritten Schritt werden die freigelegten Bereiche der Funktionsschicht chemisch selektiv geätzt und diese damit unter Bildung von die Funktionsschichtdicke vollständig durchdringenden Aussparungen strukturiert. Pd-haltige Funktionsschichten bereiten dabei jedoch grundsätzlich Schwierigkeiten, da sich chemisch gelöstes Palladium als schwarzer Niederschlag zu einer Schutzschicht auf die zu ätzende Oberfläche wieder absetzt und eine weitere Ätzung zunehmend verhindert. Zur Vermeidung derartiger Palladiumschichten muss die Ätzlösung einen Überschuss an Liganden enthalten, welche die Bildung von stabilen Palladiumkomplexen ermöglicht; Palladium wird so gebunden und kann sich nicht mehr absetzen.In The third step that follows is the uncovered areas chemically selectively etched the functional layer and thereby forming it of the functional layer thickness completely penetrating recesses structured. However, Pd-containing functional layers are causing this in principle Difficulties since chemically dissolved palladium as black Precipitate deposited to a protective layer on the surface to be etched again and another etching increasingly prevented. To avoid such palladium layers must the etching solution a surplus containing ligands that promote the formation of stable palladium complexes permits; Palladium is bound and can no longer settle.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Zusetzung von Chlorid-Ionen, beispielsweise KCl (Kaliumchlorid) oder NaCl (Natriumchlorid) in die Ätzlösung. Die Zugabe von Chlorid-Ionen ist jedoch durch die Löslichkeit dieser in der Ätzlösung begrenzt.The inventive method includes the addition of chloride ions, for example KCl (potassium chloride) or NaCl (sodium chloride) in the etching solution. The addition of chloride ions is, however, by the solubility this limited in the etching solution.

Ergänzend zu der Zusetzung von Chlorid-Ionen werden für die Durchführung des dritten Verfahrensschritts zwei Ätzlösungen vorgeschlagen, welche im Rahmen dessen im Wechsel eingesetzt werden. Dabei dient eine, d.h. die zweite Ätzlösung der chemischen Strukturierung der Funktionsschicht und die andere, die dritte Ätzlösung der Entfernung der Palladiumschicht. Die Intervalle für jeden Wechsel der Ätzlösung richten sich nach der Geschwindigkeit, in der sich die genannte Palladiumschicht auf der zu strukturierenden Funktionsschicht auf- bzw. abbaut. Dabei wirkt sich auf die Prozesszeit ein zweiseitiger Ätzprozess, wie er in Anspruch 1 beschrieben wird, in besonders vorteilhafter Weise auf die Anzahl dieser Wechsel und damit auf die Wirtschaftlichkeit des Strukturierungsverfahrens aus.In addition to The addition of chloride ions are used for the implementation of the third method step proposed two etching solutions, which are used in the context of this in the change. It serves one, i. the second etching solution of the chemical Structuring of the functional layer and the other, the third etching solution of Removal of the palladium layer. The intervals for each Change the etching solution depending on the speed at which the mentioned palladium layer on the structured functional layer or degraded. there affects the process time a two-sided etching process, as he claims 1 is described, in a particularly advantageous manner to the number this change and thus the profitability of the structuring process out.

Schließlich werden in mindestens einem weiteren Schritt die verbleibenden Bereiche der Schutzschichten durch einen Ätzprozess mit einer dritten Ätzlösung chemisch entfernt sowie im Falle des Verfahrens nach Anspruch 2 die Abhebeschicht und die Haftschicht von der strukturierten Funktionsschicht entfernt.Finally in at least one further step, the remaining areas the protective layers by an etching process chemically with a third etching solution removed and in the case of the method according to claim 2, the lift-off and removes the adhesive layer from the structured functional layer.

Wesentlich für den Erfolg des Verfahrens ist jedoch, dass die Schutzschicht auf der Funktionsschicht aus einem Material hergestellt ist, welches sich einerseits idealer weise inert gegenüber der zweiten und dritten Ätzlösung verhält und andererseits mit einer weiteren Ätzlösung, welche wiederum die Pd-haltige Funktionsschicht nicht anätzt, entfernen lässt. Unter diesen Voraussetzungen eignet sich Chrom als Schutzschichtmaterial.Essential for the Success of the process, however, is that the protective layer on the Functional layer is made of a material which is on the one hand ideal as inert to the second and third etching solution behavior and on the other hand with another etching solution, which in turn, do not etch the Pd-containing functional layer leaves. Under these conditions, chromium is suitable as a protective layer material.

Die Chromschicht bildet nämlich eine geschlossene Oxidschicht aus, welche gegenüber Halogenid-Ionen wie Fluorid einerseits thermodynamisch sehr stabil ist, andererseits eine hohe Aktivierungsenergie besitzt, wodurch ein Ätzangriff verhindert wird.The In fact, the chrome layer forms a closed oxide layer which faces halide ions such as fluoride on the one hand thermodynamically very stable, on the other hand a high Has activation energy, whereby an etching attack is prevented.

Prinzipiell kommen für diesen Zweck auch andere passivierbare Metalle, wie z.B. Niob oder Hafnium in Frage, die eine geschlossene und thermodynamisch stabile Oxidschicht mit hoher Aktivierungsenergie ausbilden. Insofern sind derartige Oxidschichten auch gegenüber Königswasser oder anderen stark oxidierenden Lösung beständig.in principle come for For this purpose other passivatable metals, e.g. Niobium or Hafnium in question, which is a closed and thermodynamically stable Form oxide layer with high activation energy. In that sense such oxide layers also against aqua regia or other strong oxidizing solution resistant.

Chrom lässt sich mit Hexacyanoferrat, welches sich sowohl gegenüber Palladium als auch speziell gegenüber Nickel-Titan-Palladium-Formgedächtnislegierungen inert verhält, rückstandsfrei wegätzen, verhält sich aber andererseits inert gegenüber der als zweite Ätzlösung vorgeschlagenen Lösung mit Fluss- und Salpetersäure als auch gegenüber der als dritte Ätzlösung vorgeschlagenen Lösung mit Natriumchlorid und Königswasser.chrome let yourself with hexacyanoferrate, which is both palladium and special across from Nickel-titanium shape memory alloys, palladium inert behaves, remove without residue, behaves but otherwise inert proposed as the second etching solution solution with hydrofluoric and nitric acid as well as opposite proposed as the third etching solution Solution with Sodium chloride and aqua regia.

Beispielsweise wurde eine 8,5 μm starke Funktionsschicht aus Ni-TiPd (Ni: 25,5 at.%, Ti: 51,0 at.%, Pd: 23,5 at.%) auf einem keramischen Substrat mit einer zweiten Ätzlösung, bestehend aus 13 ml HF, 34 ml HNO3, 5 ml H2O und 8 g NaCl sowie einer dritten Ätzlösung und 75 ml HNO3 und 25 ml HCl innerhalb von 3 Minuten vollständig, d.h. von einer Seite her durch die gesamte Funktionsschichtdicke hindurch strukturiert. Die laterale Strukturgenauigkeit lag hierbei bei 2 μm, die Ausbeute des Verfahrens nahezu 100 %. Zur Vorbereitung wurden beide Oberflächen der Funktionsschicht mit einem PVD-Verfahren mit je einer Chromschicht (Schichtdicke 200 nm) beschichtet und anschließend der Schichtverbund mit Hilfe einer Klebeschicht auf das Substrat aufgebracht.For example, a 8.5 μm thick functional layer of Ni-TiPd (Ni: 25.5 at.%, Ti: 51.0 at.%, Pd: 23.5 at.%) On a ceramic substrate with a second etching solution, consisting of 13 ml HF, 34 ml HNO 3 , 5 ml H 2 O and 8 g NaCl and a third etching solution and 75 ml HNO 3 and 25 ml HCl within 3 minutes completely, ie structured from one side through the entire functional layer thickness , The lateral structural accuracy was 2 μm, the yield of the process nearly 100%. For preparation, both surfaces of the functional layer were coated with a PVD process, each with one chromium layer (layer thickness 200 nm), and then the layer composite was applied to the substrate with the aid of an adhesive layer introduced.

Schließlich muss die Schutzschicht sich einerseits zuverlässig haftend auf die Funktionsschicht auftragen lassen und andererseits auch für die zweite und dritte Ätzlösung eine unüberwindliche Barriere darstellen, sodass ein Angriff der Funktionsschicht unterhalb der Schutzschicht vermieden wird.Finally, must On the one hand, the protective layer reliably adheres to the functional layer and on the other hand for the second and third etching solution a insurmountable Represent a barrier, causing an attack of the functional layer below the protective layer is avoided.

Die Funktionsschicht kann insbesondere eine Schicht aus einer Formgedächtnislegierung sein. Alternativ kommen beispielsweise Funktionsschichten aus elektro- oder magnetostriktiven Materialien in Betracht. Die Funktionsschicht kann im Ausgangszustand sowohl mikrostrukturiert als auch unstrukturiert sein.The Functional layer may in particular be a layer of a shape memory alloy. Alternatively, for example, functional layers of electrochemical or magnetostrictive materials. The functional layer can be both microstructured and unstructured in the initial state be.

Das Substrat dient im Rahmen des Anspruchs 2 vor allem als Träger für die Mikrostrukturierung. Die mikrostrukturierte Funktionsschicht wird durch mechanisches Abheben vom Substrat entfernt, wobei die Haftung der direkt unter der Funktionsschicht angeordneten Schicht (Abhebe-, Kombi- oder Haftschicht) so beschaffen ist, dass dabei keine Zerstörung der mikrostrukturierten Funktionsschicht erfolgt. Alternativ wird die Funktionsschicht durch selektives chemisches Entfernen der Zwischenschicht (Opfer- oder Kombischicht) vom Substrat gelöst (vgl. [2]). Nachfolgend wird, falls vorhanden, die Haftschicht aufgelöst. In einer weiteren Variante bleibt die Zwischenschicht als Abhebeschicht erhalten und es wird nur die Haftschicht selektiv aufgelöst, thermisch zersetzt oder auf eine andere Weise entfernt. Das Substrat muss insbesondere chemisch, aber auch thermisch und/oder mechanisch ausreichend beständig sein, damit die Verfahrensschritte ohne Beschädigung des Substrats durchgeführt werden können. Als Substratmaterial eignet sich insbesondere Aluminiumoxid. Es ist für praktisch alle Anwendungsfälle ausreichend beständig gegenüber hohen Temperaturen, mechanischen Beanspruchungen und chemischen Reagenzien. Es weist einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf wie die Formgedächtnislegierung TiNi; außerdem haften zahlreiche als Zwischenschicht einsetzbare metallische oder nichtmetallische Schichten gut auf Aluminiumoxid. Alternativ können auch andere keramische Werkstoffe als Substratmaterialien herangezogen werden. Die Auswahl des Werkstoffes richtet sich insbesondere nach den erforderlichen thermischen Eigenschaften, z.B. dem thermischen Ausdehnungsverhalten der zu strukturierenden Funktionsschicht, sowie der für die Ätzvorgänge erforderlichen thermischen und chemischen Beständigkeiten.The Substrate serves in the context of claim 2 mainly as a carrier for microstructuring. The microstructured functional layer is replaced by mechanical Lift off from the substrate, taking the adhesion directly under the functional layer arranged layer (lift-off, combination or adhesive layer) is such that there is no destruction of the microstructured Functional layer takes place. Alternatively, the functional layer is through selective chemical removal of the intermediate layer (sacrificial or Combination layer) detached from the substrate (see [2]). Subsequently, if present, the adhesive layer is dissolved. In a Another variant, the intermediate layer remains as a lift layer and only the adhesive layer is selectively dissolved, thermally decomposed or removed in a different way. The substrate must be chemically, but also be thermally and / or mechanically sufficiently resistant, so that the process steps are carried out without damaging the substrate can. As a substrate material is particularly suitable alumina. It is for practically all applications are sufficient resistant across from high temperatures, mechanical stresses and chemical Reagents. It has a similar one CTE on like the shape memory alloy TiNi; Furthermore Adhere numerous usable as an intermediate layer metallic or non-metallic Lay well on alumina. Alternatively, other ceramic Materials are used as substrate materials. The selection of the material depends in particular on the required thermal properties, e.g. the thermal expansion behavior the functional layer to be structured as well as that required for the etching processes thermal and chemical resistance.

Schutzschichten aus Chrom lassen sich mittels eines PVD-Verfahren haftfest auf die Funktionsschicht auftragen und weisen bereits bei dünnsten Schichtdicken eine für das Verfahren erforderliche Dichtigkeit zumindest für das zweite Ätzmittel auf. Die hierfür erforderlichen Schichtdicken sollte so gewählt werden, dass eine vollständige Bedeckung gewährleistet ist und zugleich die Ätzzeit zu deren Entfernung minimal ist. Sie liegen je nach Oberflächenbeschaffenheit der Funktionsschicht zwischen 50 nm (polierte Oberfläche) bis maximal 200 nm (strukturierte Oberfläche).protective coatings made of chrome can be adhered to the. by a PVD method Apply functional layer and show even the thinnest layer thicknesses one for the method required tightness at least for the second etchant on. The one for this required layer thicknesses should be chosen so that complete coverage guaranteed is and at the same time the etching time is minimal to their removal. They are depending on the surface texture the functional layer between 50 nm (polished surface) to maximum 200 nm (structured surface).

Alternativ kann die Schutzschicht auch mit Hilfe von Masken bereits strukturiert aufgestäubt werden, wobei dies ein nachträgliches nasschemisches Strukturieren dieser Schicht erspart. Mit dieser Vorgehensweise, mit welcher man einzelne Verfahrensschritte einspart, sind jedoch nur Strukturierungen mit geringeren lateralen Auflösungen sowie mit einer geringeren Abbildungsschärfe zu erzielen.alternative The protective layer can also be structured with the help of masks be dusted up, this being an afterthought sparing wet-chemical structuring of this layer. With this approach, with which one saves individual process steps, however, are only structurings with lower lateral resolutions as well to achieve a lower image sharpness.

Die Zwischenschicht sowie die Haftschicht, alternativ die Kombischicht, dienen als Zwischenlagen zwischen dem Substrat und der Funktionsschicht. Sie müssen zur Durchführung des Verfahrens geeignet sein, d.h. nicht nur über ausreichende mechanische, thermische und chemische Eigenschaften verfügen, sondern auch eine ausreichende Haftung zum Substrat und zu der Funktionsschicht aufweisen. Ferner müssen sie nach der Strukturierung der Funktionsschicht zur Ablösung dieser von dem Substrat selektiv, beispielsweise durch Ätzen oder einem Lösungsprozess mit einem Lösungsmittel, von der Funktionsschicht restlos entfernbar sein.The Intermediate layer as well as the adhesive layer, alternatively the combination layer, serve as intermediate layers between the substrate and the functional layer. You need to to carry out of the method, i. not just enough mechanical, have thermal and chemical properties, but also sufficient adhesion to the substrate and to the functional layer. They also have to after structuring the functional layer to detach it from the substrate selectively, for example by etching or a dissolution process with a solvent, be completely removable from the functional layer.

Die Zwischenschicht und die Haftschicht können als separate Schichten ausgebildet oder, wie zuvor ausgeführt, zu einer Kombischicht zusammengefasst sein. Die separate Haftschicht ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Zwischenschicht (als Kombischicht) aufgrund ihrer Materialeigenschaften nicht für eine haftfeste Verbindung mit der Funktionsschicht geeignet ist.The Interlayer and the adhesive layer can be used as separate layers formed or, as stated previously, to a combination layer be summarized. The separate adhesive layer is in particular then required if the interlayer (as a combination layer) due their material properties not for a strong bond is suitable with the functional layer.

Die Funktionsschicht wird entweder als dünne gewalzte Folie auf die Haftschicht oder Kombischicht aufgebracht oder ganzflächig auf die Haftschicht oder Kombischicht beispielsweise mit einem PVD-Verfahren aufgestäubt. Besteht die Funktionsschicht beispielsweise aus der Formgedächtnislegierung TiNiPd, sollte sie nach dem Aufstäuben, sofern technisch möglich, bei erhöhter Temperatur, etwa bei 500°C, längere Zeit, z.B. etwa eine Stunde lang, getempert werden. Durch die Temperung wird die Schicht rekristallisiert und mit einer Formgedächtnisgestalt versehen.The Functional layer is applied either as a thin rolled foil on the Adhesive layer or combination layer applied or over the entire surface the adhesive layer or combination layer, for example, with a PVD process sputtered. If the functional layer consists, for example, of the shape memory alloy TiNiPd, it should be added after dusting, if technically possible increased Temperature, about 500 ° C, longer Time, e.g. tempered for about an hour. By tempering the layer is recrystallized and with a shape memory shape Mistake.

Anstelle eines planaren Substrats kann das Verfahren auch in Verbindung mit einem Substrat anderer Geometrie (gestuft, zylindrisch, gebogen, strukturiert etc.) kombiniert werden. Hierdurch lassen sich spezielle Formgedächtnisgestalten der Funktionsschichten einprägen.Instead of of a planar substrate, the method may also be used in conjunction with a substrate of different geometry (stepped, cylindrical, curved, structured etc.). This allows special shape memory shapes memorize the functional layers.

Literatur:Literature:

  • [1] Allen, D. M.: Elektrolytisches Photoätzen, Galvanotechnik 84 (1993), Nr. 6, S.1873–1878[1] Allen, D. M .: Electrolytic Photo Etching, Galvanotechnik 84 (1993), No. 6, p.1873-1878
  • [2] DE 198 21 841 C1 [2] DE 198 21 841 C1

Claims (9)

Verfahren zur Mikrostrukturierung einer Pd-haltigen Funktionsschicht aus einem Schichtverbund, umfassend die Funktionsschicht aus Chrom, beidseitig beschichtet mit je einer Schutzschicht, sowie einem Lack in der genannten Reihenfolge, bei dem man a) in einem ersten Schritt den Lack auf mindestens einer Seite photochemisch durch Belichtung selektiv strukturiert und die darunter liegende Schutzschicht in den belichteten Bereichen freilegt, b) in einem zweiten Schritt die freigelegten Bereiche der Schutzschicht selektiv chemisch mit einer ersten Ätzlösung ätzt und diese damit strukturiert, wobei die darunter liegende Funktionsschicht in diesen Bereichen freigelegt wird, c) in einem dritten Schritt die freigelegten Bereiche der Funktionsschicht chemisch selektiv ätzt und diese unter Bildung von die Funktionsschichtdicke vollständig durchdringenden Aussparungen strukturiert sowie, d) in mindestens einem weiteren Schritt die verbleibenden Bereiche der Schutzschicht durch einen Ätzprozess mit einer weiteren Ätzlösung chemisch entfernt, dadurch gekennzeichnet, dass e) der dritte Schritt mehrere nasschemische Ätzschritte mit einer zweiten und einer dritten Ätzlösung im Wechsel umfasst, welche sich gegenüber der Schutzschicht inert verhalten, wobei eine der beiden Ätzlösungen Chlorionen enthält.A method for microstructuring a Pd-containing functional layer of a composite layer comprising the functional layer of chromium, coated on both sides with a protective layer, and a lacquer in the order mentioned, in which a) in a first step, the lacquer on at least one side photochemically Selectively exposing exposure and exposing the underlying protective layer in the exposed areas, b) in a second step, selectively etching the exposed areas of the protective layer chemically with a first etch solution and patterning it to expose the underlying functional layer in those areas; in a third step chemically selectively etches the exposed regions of the functional layer and structures them to form recesses completely penetrating the functional layer thickness, and d) in at least one further step, the remaining regions of the protective layer by an etching process ss chemically removed with a further etching solution, characterized in that e) the third step comprises a plurality of wet chemical etching steps with a second and a third etching solution in alternation, which are inert to the protective layer, wherein one of the two etching solutions containing chlorine ions. Verfahren zur Mikrostrukturierung einer Pd-haltigen Funktionsschicht aus einem Schichtverbund bestehend aus einem Substrat, beschichtet mit einer Zwischenschicht, einer Haftschicht aus Chrom, der Funktionsschicht, einer Schutzschicht aus Chrom sowie einem Lack in der genannten Reihenfolge, bei dem man a) in einem ersten Schritt den Lack photochemisch durch Belichtung selektiv strukturiert und die darunter liegende Schutzschicht in den belichteten Bereichen freilegt, b) in einem zweiten Schritt die freigelegten Bereiche der Schutzschicht selektiv chemisch mit einer ersten Ätzlösung ätzt und diese damit strukturiert, wobei die darunter liegende Funktionsschicht in diesen Bereichen freigelegt wird, c) in einem dritten Schritt die freigelegten Bereiche der Funktionsschicht chemisch selektiv ätzt und diese unter Bildung von die Funktionsschichtdicke vollständig durchdringenden Aussparungen strukturiert sowie d) in mindestens einem weiteren Schritt die verbleibenden Bereiche der Schutzschicht durch einen Ätzprozess mit einer weiteren Ätzlösung chemisch entfernt und die Zwischenschicht und die Haftschicht von der strukturierten Funktionsschicht entfernt, dadurch gekennzeichnet, dass e) der dritte Schritt mehrere nasschemische Ätzschritte mit einer zweiten und einer dritten Ätzlösung im Wechsel umfasst, welche sich gegenüber der Schutzschicht inert verhalten, wobei eine der beiden Ätzlösungen Chlorionen enthält.Method for microstructuring a Pd-containing Functional layer of a layer composite consisting of a substrate, coated with an intermediate layer, an adhesive layer of chromium, the Functional layer, a protective layer of chrome and a paint in the order mentioned, in which one a) in a first Step the photochemically structured varnish selectively by exposure and expose the underlying protective layer in the exposed areas, b) in a second step, the exposed areas of the protective layer selectively etches chemically with a first etching solution and structures it with it, the underlying functional layer in these areas is exposed, c) in a third step the uncovered Areas of the functional layer chemically selectively etches and these under formation of the functional layer thickness completely penetrating recesses structured as well d) in at least one further step the remaining areas of the protective layer through an etching process chemically with another etching solution removed and the intermediate layer and the adhesive layer of the structured Functional layer removed, characterized in that e) the third step comprises several wet chemical etching steps with a second one and a third etching solution in Change, which is inert to the protective layer behave, wherein one of the two etching solutions contains chlorine ions. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Zwischenschicht entweder eine Opferschicht oder eine Abhebeschicht ist.The method of claim 2, wherein the intermediate layer either a sacrificial layer or a lift-off layer. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Keramik besteht und eine planare, strukturierte oder gebogene Oberfläche aufweist und die Haftschicht mit einem PVD-Verfahren mit einer Schichtdicke bis zu 200 nm auf die Funktionsschicht aufgetragen ist.Method according to claim 2 or 3, characterized that the substrate is made of ceramic and a planar, structured or curved surface and the adhesive layer with a PVD method with a layer thickness up to 200 nm is applied to the functional layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht aus einer Nickel-Titan- Palladium-Legierung besteht sowie die zweite Ätzlösung Flusssäure und Salpetersäure und die dritte Ätzlösung Natriumchlorid und Königswasser enthalten.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the functional layer consists of a nickel-titanium-palladium alloy and the second etching solution hydrofluoric acid and nitric acid and the third etching solution sodium chloride and aqua regia contain. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht aus einer Formgedächtnislegierung besteht, welche als gewalzte Folie oder mit einem PVD-Verfahren hergestellt ist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the functional layer consists of a shape memory alloy, which as rolled foil or produced by a PVD process. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht mit einem PVD-Verfahren mit einer Schichtdicke bis zu 200 nm auf die Funktionsschicht aufgetragen ist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the protective layer with a PVD method with a layer thickness up to 200 nm applied to the functional layer is. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ätzlösung aus einer alkalischen Hexacyanoferrat Ätzlösung besteht, welche das Chrom der Schutzschicht und Haftschicht selektiv auflöst und sich gegenüber der Formgedächtnislegierung inert verhält.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the first etching solution an alkaline hexacyanoferrate etching solution which consists of the chromium the protective layer and adhesive layer selectively dissolves and opposite to the Shape memory alloy inert behaves. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht vor den weiteren Schritten durch eine Temperung mit einer eingeprägten Gedächtnisgestalt versehen wird.Method according to one of the preceding claims 5 to 8, characterized in that the functional layer before the other Steps is provided by an annealing with an embossed memory shape.
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