Metallische Strukturen, insbesondere Mikrostrukturen, können hergestellt wer- den durch galvanische Abscheidung eines Metalls, beispielsweise Nickel, an ei- ner aus Epoxidharz hergestellten Mikrostruktur. In der Mikrotechnik werden verschiedene Verfahren zur Herstellung von miniaturisierten Bauteilen genutzt, die in vielen Bereichen der modernen Technik angewendet werden können. Eini- ge dieser Verfahren, beispielsweise das sogenannte LIGA-Verfahren, dessen Be- zeichnung gebildet worden ist aus den Wörtern"Lithografie-Galvanik-Abfor- mung", beruhen auf der Verwendung von lithografischen Techniken, mit denen Polymerstrukturen mit hoher Präzision bis hinab in den Submikrometerbereich hergestellt werden können. In Kombination mit galvanischen Verfahren können auf diese Weise Formeinsätze und Mikrokomponenten aus Metall hergestellt werden. Das setzt jedoch voraus, dass die Polymer-Strukturen mit vertretbare- mAufwand vollständig von den gebildeten Metallkomponenten entfernt werden können.

Ein für die LIGA-Technik sehr gut geeigneter Photolack ist der auf einem Epo- xidharz basierende SU-S. Dieser besitzt eine hohe photochemische Sensibilität und läßt sich auch in dicken Schichten auf Substrate auftragen. Für die Entfer- nung dieses Polyrners werden auf dem Markt verschiedene sogenannte Re- siststripper angeboten, die jedoch nur wirksam sind, wenn das Epoxidharz noch nicht vollständig vernetzt ist.

Bisher hat man metallische Mikrostrukturen mechanisch von dem Photolack befreit, indem man das Substrat zunächst in flüssigem Stickstoff abkühlt und dann schnell in einem warmen Wasserbad erwärmt.

Dabei nutzt man die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Polymers und des Metalls. Dieses Verfahren ist jedoch nur bei verhältnis- mäßig groben Strukturen wirksam. Alternativ kann man vernetztes Epoxidharz durch Verbrennen bzw. Veraschen zerstören.

Dazu werden jedoch Temperaturen von über 500°C benötigt. Galvanisch abge- schiedene Nickel-Strukturen unterliegen jedoch bereits bei Temperaturen um 300°C einer irreversiblen Gefügeänderung und damit einer erheblichen Verrin- gerung der Festigkeit.

Neben dem Verbrennen oder Veraschen werden in der Literatur andere Verfah- ren zum Entfernen von Epoxidharzen, etwa durch Hochdruckextraktion oder Mikrowellenbestrahlung vorgeschlagen. Keines der bekannten Verfahren hat sich jedoch bisher als praxistauglich erwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es gestatten, Polymerstrukturen von an diesen galvanisch abge- schiedenen Metallstrukturen in wirtschaftlicher Weise so zu entfernen, dass die Metallstrukturen in ihren Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der obigen Art gemäß einer ersten Aus- führungsform dadurch gelöst, dass die Metallstruktur mit anhaftender Epoxid- harz-Struktur in ein Bad einer stark oxidierenden Säure eingebracht und zu- gleich einer Megaschall-Schwingung ausgesetzt wird.

Unter Megaschall soll hier ein im nicht hörbaren Bereich befindlicher Schall mit einer Frequenz im Megahertz-Bereich verstanden werden.

Unter stark oxidierenden Säuren sollen hier Säuren wie rauchende Schwefel- säure (Oleum) oder rauchende Salpetersäure verstanden werden. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass bei der kombinierten Einwirkung von Mega- schall und einer starken Säure die Epoxidharz-Bestandteile bis in die feinsten Strukturbereiche hinein von der Metallstruktur gelöst werden. Sie können dann zusammen mit der Säure ausgetragen werden.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird das Metall-Substrat vorzugsweise in ein Säurebad eingebracht, mit dem eine Megaschall-Quelle in Verbindung steht.

Diese wird aktiviert und nach vorgegebener Behandlungszeit wieder abgeschal- tet, und anschließend wird das Säurebad abgelassen.

In vorteilhafter Weise kann die Megaschall-Energie auf die Metallstruktur über ein Wasserbad übertragen werden, in dem sich eine Behandlungskammer für die Metallstruktur mit dem Säurebad befindet.

Entsprechend einer alternativen Ausführungsform wird die Metallstruktur mit anhaftender Polymerstruktur in ein Bad einer stark oxidierenden Säure einge- bracht, und die Metallstruktur wird in dem Säurebad einer Elektrolysebehand- lung unterworfen, bei der die Metallstruktur als Kathode geschaltet und zusätz- lich im Säurebad eine Anode aus Inertmaterial vorgesehen wird, vorzugsweise eine Mischoxidelektrode wie beispielsweise Iridiumoxid auf Titan oder Platin bzw. platiniertes Titan.

Auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen die oben genannten Säuren in Betracht.

Wie bei dem ersten Verfahren, kann die Säure vor Durchführung einer Behand- lung aus einem Behälter in eine Behandlungskammer überführt und nach Durchführung des Verfahrens zurück in den Behälter geleitet werden.

Die beiden zuvor definierten Verfahren, nämlich die Behandlung der in einem Säurebad befindlichen Metallstruktur mit Megaschall sowie durch Elektrolyse lassen sich miteinander kombinieren, indem die Metallstruktur in einem Säure- bad als Kathode geschaltet, ferner im Säurebad eine Anode vorgesehen wird und zugleich eine Einwirkung durch Megaschall stattfindet.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich den Merkmalen des Anspruchs 11 entnehmen. Im weiteren Verlauf soll eine Vorrichtung beschrieben werden, die für die Durchführung der beiden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl jeweils für sich als auch in Kombination geeignet ist.

Im folgenden soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.

Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung, die zur Durchführung beider Ausfüh- rungsformen des Verfahrens geeignet ist.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen, teilweise schnittartig dargestell- ten Ansicht eine verschließbare Behandlungskammer 10 vorzugsweise aus Quarzglas, in der eine von einem Polymer zu befreiende Metallstruktur 12 fest angeordnet, z. B. eingespannt ist.

In der Behandlungskammer 10 befindet sich ein Säurebad. Wie durch die in der Zeichnung dargestellten Zeichen + und-verdeutlicht wird, wird die Metallstruk- tur 12 als Kathode geschaltet, und eine Anode 14 befindet sich innerhalb des Säurebades in Abstand gegenüber der Kathode.

Während dies die wesentlichen Elemente zur Durchführung der zweiten Ausfüh- rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, ist die Behandlungskam- mer 10 von einem Becken mit separatem Wasserbad 18 umgeben, in dem ein Megaschall-Schwinger 16 angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Megaschall- Energie direkt über das Medium Wasser auf die Behandlungskammer und durch diese auf die Metallstruktur 12 übertragen.

Über ein Leitungssystem mit Pumpe 20 und steuerbarem Ventil 22, jeweils be- stehend aus säurefesten Materialien, wie Edelstahl, ist die Behandlungskammer mit dem Vorratsbehälter 24 verbunden. In dem Vorratsbehälter 24 befindet sich eine geeignete Säure, z. B. rauchende Salpetersäure. Die Vorratsbehälter kön- nen aus Glas bestehen. Das Säurebad in der Behandlungskammer 10 wird nach Beendigung des Prozesses über ein zweites Leitungssystem mit Ventil 22 und Filter 28 in einen Entsorgungsbehälter 26 zurückgeleitet.

Alternativ kann statt der zwei Behälter 24 und 26 nur ein Behälter eingesetzt werden, in den sowohl Zu-als auch Rücklauf münden. Auf diese Weise kann die Säure mehrfach wiederverwertet werden, wobei die Qualität der Säure über ein integriertes Photometer überwacht wird.

Beide Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens können programmgesteuert ablaufen. Auf diese Weise können die einzelnen Schritte, wie Zu-und Abfuhr der Säure, Anlegen und Abschalten des Elektrolysestroms, Ein-und Ausschalten des Megaschall-Schwingers, im gewünschten Takt ablaufen.

Beispiel 1 : Entfernung des Epoxidharzes durch Exposition in Oleum und Megaschall-Ein- wirkung.

Die verwendete Probe besteht aus einer Epoxidharzstruktur aus SU-8, die galva- nisch mit einer Nickel-Eisen Legierung aufgefüllt und zu einem Formeinsatz überwachsen ist. Die SU-8-Schicht ist, 300 llm hoch und teilt sich in vielfältige Mikrostrukturen mit unterschiedlichen Abmessungen.

Die kleinsten Strukturabmessungen sind < 201lm breit, so dass Aspektverhält- nisse (Verhältnis Strukturhöhe zu-breite) oberhalb von 15 erreicht werden.

Die Probe wird in ein Prozessbecken aus Quarzglas eingehängt in das Oleum (20% S03) eingeleitet wird. Über einen Tauchschwingkopf, der in einem umge- benden Wasserbad angeordnet ist, wird Megaschallenergie (Frequenz 1 MHz, Leistung 500 W) in das Prozessbecken eingebracht.

Das SU-8 wird innerhalb einer Zeit von 60 min vollständig aus den NiFe-Struk- turen entfernt.

Die Metalloberfläche wird bei diesem Prozess nicht angegriffen. Mit dem Auge ist ein Oberflächenglanz zu sehen ; unter dem Lichtmikroskop sind ebenfalls keine Beschädigungen des Metalls zu erkennen.

Belsslel 2.

Entfernung des Epoxidharzes durch Elektrolyse in rauchender Salpetersäure Die verwendete Probe besteht aus einer Epoxidharz-Struktur aus SU-8 mit einer Kantenlänge von 500 ym, die galvanisch mit Nickel aufgefüllt ist. SU-8 und Nik-

kel befinden sich auf einer Silizium-Trägerscheibe, die mit einer Galvanikstart- schicht aus Gold versehen ist.

Zur Entfernung des Polymers wird die Probe als Kathode geschaltet und mit an- gelegtem Potential in rauchende Salpetersäure eingetaucht. Als Gegenelektrode (Anode) wird platiniertes Titan verwendet. Die Elektrolysedauer bei einer Start- stromdichte von 10 A/dm2 beträgt 10 Minuten.

Nach einer Versuchsdauer von 10 Minuten ist die Nickelstruktur vollständig vom SU-8 befreit. Dies wird mithilfe von REM-Analysen nachgewiesen. Lediglich oberflächennahe Bereiche des Nickels besitzen einen merklichen Sauerstoffan- teil aufgrund der Behandlung. Eine Beeinträchtigung der Qualität der Nickel- struktur hat nicht stattgefunden.