CZ305166B6 - Deposition method of chip microelectrodes distributed on a board using chemical solutions and apparatus for making the same - Google Patents
Deposition method of chip microelectrodes distributed on a board using chemical solutions and apparatus for making the same Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305166B6 CZ305166B6 CZ2009-740A CZ2009740A CZ305166B6 CZ 305166 B6 CZ305166 B6 CZ 305166B6 CZ 2009740 A CZ2009740 A CZ 2009740A CZ 305166 B6 CZ305166 B6 CZ 305166B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- nozzle
- deposition
- solution
- electrode
- board
- Prior art date
Links
Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká způsobu depozice mikroelektrod čipů, rozmístěných na desce, pomocí chemických roztoků, zejména depozice elektrod elektrochemických mikrosenzorů. Dále se týká zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a method for deposition of microelectrodes of chips placed on a board by means of chemical solutions, in particular electrode deposition of electrochemical microsensors. It further relates to an apparatus for carrying out this method.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Elektrochemické mikrosenzory se skládají z mikroelektrod, které jsou hlavní částí těchto senzorů a elektrochemických senzorických systémů. Nevýhodou senzorů je velmi malá odezva, nedostatečná citlivost a hlavně špatný limit detekce. Mikrosenzory se vyrábějí za pomocí tenkovrstvé i polovodičové technologie, popřípadě doplněné o procesy mikroobrábění. Polovodičová technologie slouží především k vytváření elektroniky pro zpracování signálů ze senzorů. Postupy jsou shodné nebo alespoň kompatibilní s výrobou integrovaných obvodů. Obvykle jsou čipy integrovaných obvodů a mikrosystémů vyráběny a dodávány na křemíkových deskách, nebo i jiných materiálech, většinou dielektrických, jako např. Pyrex nebo Symax. Čipy, ať už polovodičové nebo bez polovodičů, obsahují mikroelektrody, které po skončení všech procesů, ať už polovodičových procesů, či jen tenkovrstvých technologií nebo mikroobrábění, jsou holé, nepasivované, na rozdíl od zbytku systému, který je takto chráněn před okolními vlivy. Polovodičová technologie ale neumožňuje vytvářet na kovových mikroelektrodách speciální vrstvy a modifikovat je nanostrukturami z rozličných materiálů.Electrochemical microsensors consist of microelectrodes which are the main part of these sensors and electrochemical sensor systems. The disadvantages of the sensors are very low response, insufficient sensitivity and especially poor detection limit. Microsensors are produced using thin-film and semiconductor technology, possibly supplemented with micro-machining processes. Semiconductor technology is mainly used to create electronics for signal processing from sensors. The procedures are identical or at least compatible with the manufacture of integrated circuits. Typically, ICs and microsystems are manufactured and shipped on silicon wafer or other materials, mostly dielectric, such as Pyrex or Symax. Chips, whether semiconductor or semiconductor-free, contain microelectrodes which, after all processes, whether semiconductor processes, or thin-film technologies, or micro-machining, are bare, unsaturated, unlike the rest of the system, which is thus protected from environmental influences. However, semiconductor technology does not make it possible to create special layers on metallic microelectrodes and modify them with nanostructures from different materials.
Ze spisů US 6 824 666 a US 2007/111519 jsou známy způsoby depozice různých materiálů na povrch podkladové vrstvy jinými než elektrochemickými metodami. Na desce se vytvářejí vrstvy o tloušťce v řádu mikronů s vlastnostmi vodičů, polovodičů, izolantů a krycích vrstev. Nanášení vrstev se provádí zejména naparováním nebo působením tekutin, k výrobním operacím patří i mokré a mechanické čištění. Jednotlivé operace se provádějí na celém povrchu podkladové vrstvy v komorách specializovaných na jednu operaci, rozmístěných na platformě opatřené manipulátory, které přenášejí produkty z jednoho pracovního místa na druhé. Manipulátory jsou tvořeny otočnými, výsuvnými a výklopnými rameny.US 6,824,666 and US 2007/111519 disclose methods for depositing various materials on the surface of a backing layer by means other than electrochemical methods. Layers of thickness of the order of microns are formed on the board with the properties of conductors, semiconductors, insulators and cover layers. Coating is performed mainly by steaming or by the action of liquids. Wet and mechanical cleaning are also part of the manufacturing operations. The individual operations are carried out on the entire surface of the backing layer in single-operation chambers, deployed on a platform equipped with manipulators, which transfer products from one workstation to another. Manipulators consist of swivel, extendable and tilting arms.
Uvedené způsoby depozice jsou určeny ke zhotovení polovodičových desek jako celku, neumožňují bodové zásahy do jejich již hotové struktury.Said deposition methods are intended for the production of semiconductor boards as a whole, they do not allow point interventions into their already finished structure.
Byly rozvinuty techniky vytváření nanopórů, nanodrátků, nanotrubiček a nanoteček, kterými lze přetvářet povrch kovových vrstev, jež tvoří elektrody. Tyto techniky se doposud používají ojediněle v laboratorních podmínkách na jednotlivých čipech nalámaných z desky. Modifikace elektrod, jakkoli žádoucí, se však většinou vzhledem k uvedeným obtížím neprovádí. Přitom je modifikace elektrod senzorů vysoce žádoucí, protože zlepšuje vlastnosti převodu měřené veličiny, obvykle sejí zlepšuje citlivost, velikost odezvy i limit detekce.Techniques have been developed to create nanopores, nanowires, nanotubes and nanotubes, which can be used to transform the surface of the metal layers that make up the electrodes. So far, these techniques are rarely used in laboratory conditions on individual chips broken off the board. However, modification of the electrodes, however desirable, is generally not due to the difficulties mentioned. At the same time, modification of the sensor electrodes is highly desirable because it improves the conversion properties of the measured variable, usually improving sensitivity, response size and detection limit.
Vynález si proto klade za úkol navrhnout způsob umožňující modifikaci elektrod v podstatě větším měřítku a za nižších nákladů a zároveň navrhnout zařízení k provádění tohoto způsobu.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method for modifying the electrodes at a substantially larger scale and at a lower cost, while also providing an apparatus for carrying out the method.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedený úkol řeší způsob depozice mikroelektrod čipů, rozmístěných na desce, pomocí depozičních roztoků přiváděných na desku a z ní odváděných, jehož podstata spočívá v tom, že se deska upevní na stůl polohovacího zařízení opatřeného aplikační hubicí, která se zavede nad zvolenouThis object solves the method of deposition of microelectrodes of chips placed on the board by means of deposition solutions supplied to and removed from the board, which consists in that the board is fixed on the table of the positioning device equipped with the application nozzle, which is inserted above the selected
- 1 CZ 305166 B6 elektrodu prvního čipu, přitlačí se k desce, následně se do hubice přivádí depoziční roztok, který působí na zvolenou elektrodu, a průběžně se z hubice odvádí, načež po zastavení přívodu depozičního roztoku do hubice a odsátí zbytkového roztoku se hubice zvedne a přemístí nad další elektrodu sousedního čipu a postup se opakuje.The electrode of the first chip is pressed against the plate, then a deposition solution is applied to the nozzle, which acts on the selected electrode, and is continuously withdrawn from the nozzle, after which the nozzle is lifted after the deposition of the deposition solution has stopped. and replaces the next electrode of the adjacent chip and repeats the procedure.
Při praktické aplikaci se na elektrodu působí postupně několika depozičními roztoky.In practical application, the electrode is treated successively with several deposition solutions.
Na hubici a desku se může s výhodou přivést řízené elektrické napětí.Preferably, a controlled electrical voltage can be applied to the nozzle and plate.
Rovněž je výhodné během procesu depozice regulovat teplotu přiváděného chemického roztoku a/nebo teplotu desky s čipy.It is also advantageous to control the temperature of the feed chemical solution and / or the temperature of the chip board during the deposition process.
Poloha hubice, volba roztoku, jeho teplota, přívod a odvod, jakož i teplota desky a hodnota napětí nebo proudu procházejícího elektrodou se s výhodou ovládají programovatelnou řídicí jednotkou.The position of the nozzle, the selection of the solution, its temperature, the inlet and outlet as well as the temperature of the plate and the value of the voltage or current passing through the electrode are preferably controlled by a programmable control unit.
Zařízení k provádění popsaného způsobuje tvořeno polohovacím zařízením s přesností lokalizace řádově v pm, na jehož stole se nachází upínač čipových desek a na jeho rameno posuvném v osách x, y a z je upevněna hubice směřující k desce, v jejíž ose je přívod depozičního roztoku a ve stěně jeho odvod, přičemž je hubice přes čerpadlo napojena na alespoň jeden zásobník depozičního roztoku.The apparatus for carrying out the above-described method consists of a positioning device with a localization accuracy of the order of pm, on the table of which the chip plate clamp is located and on its arm movable in x, y and z axes. its discharge, wherein the nozzle is connected via a pump to at least one deposition solution reservoir.
Ve výhodném provedení je zařízení opatřeno několika zásobníky depozičních roztoků s přepínačem roztoků.In a preferred embodiment, the device is provided with several deposition solution reservoirs with a solution switch.
Zařízení může být na stole opatřeno kontaktní elektrodou.The device may be provided with a contact electrode on the table.
S výhodou je zařízení opatřeno termostatem ke kontrole teploty depozičních roztoků a desky.Preferably, the device is provided with a thermostat to control the temperature of the deposition solutions and the plate.
Ve velmi výhodném provedení jsou pohony polohovacího zařízení, čerpadlo a přepínač roztoků, elektroda a termostat napojeny na programovatelnou řídicí jednotku.In a very preferred embodiment, the actuators of the pointing device, the pump and the solution switch, the electrode and the thermostat are connected to a programmable control unit.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Vynález bude dále objasněn pomocí výkresu, na němž je schematicky znázorněno příkladné provedení zařízení určeného k depozici elektrod elektrochemických mikrosenzorů.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be further elucidated by means of a drawing, in which an exemplary embodiment of an electrode deposition apparatus for electrochemical microsensors is schematically illustrated.
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Depozice mikroelektrod čipů probíhá tak, že se na stůl polohovacího zařízení opatřeného aplikační hubicí upevní deska, na níž jsou od výrobce umístěny čipy v pravidelném rastru. Hubice se zavede nad zvolenou elektrodu prvního čipu, lehce se přitlačí k desce, následně se do hubice přivádí depoziční roztok, který působí na zvolenou elektrodu. Přitom se roztok z hubice průběžně odvádí. Načež po zastavení přívodu depozičního roztoku se zbytkový roztok z hubice odsaje, hubice se zvedne a přemístí nad další elektrodu sousedního čipu a postup se opakuje. Při praktické aplikaci se na elektrodu působí postupně několika depozičními roztoky a na hubici a desku se přivádí řízené elektrické napětí nebo proud. Rovněž se během procesu depozice reguluje teplota přiváděného depozičního roztoku a též teplota desky s čipy.Deposition of microelectrodes of the chips takes place by attaching a plate on a table of a positioning device equipped with an application nozzle, on which the chips are placed by the manufacturer in a regular grid. The nozzle is inserted over the selected electrode of the first chip, lightly pressed against the plate, then a deposition solution is applied to the nozzle, which acts on the selected electrode. The solution is continuously removed from the nozzle. After the deposition solution has been stopped, the residual solution is aspirated from the nozzle, the nozzle is lifted and moved over another electrode of the adjacent chip and the process is repeated. In practical application, the electrode is treated successively with several deposition solutions and a controlled electrical voltage or current is applied to the die and plate. Also, during the deposition process, the temperature of the supplied deposition solution and also the temperature of the chip board are controlled.
Schematický náčrt depozičního zařízení je na obr. 1. Jeho základem je polohovací zařízení i se třemi pohyblivými suporty, jejichž posuvný pohyb je řízen servomotory. Všechny tři suporty, z nichž poslední má rameno 2, zajišťují pohyb depoziční hubice 3 ve třech osách x, y, z. Osy x ay slouží k nastavení místa aplikace, tj. lokální oblasti, na které budou prováděny chemické a/nebo elektrochemické procesy. V ose z dochází ke spuštění depoziční hubice 3 na desku 4 s či-2CZ 305166 B6 py přesně na místo určené osami x a y. Rozsah os x a y musí být takový, aby pokryly celou desku 4 čipů. U popisovaného zařízení je rozsah 100 x 100 mm, což odpovídá 4 desce. Přesnost pohybu v každém směruje 1 pm. Tento souřadnicový systém umožňuje nastavit depoziční hubici 3 na požadovanou mikroelektrodu, jež je součástí čipů, a provést automatizovanou depozici složitých struktur chemickou a/nebo elektrochemickou metodou. Po dokončení procesu pak zařízení může přejít na další čip a pokračovat, dokud není provedena modifikace všech čipů na desce 4.A schematic sketch of the deposition device is shown in Fig. 1. It is based on a positioning device with three movable slides, whose sliding movement is controlled by servomotors. All three slides, the last of which has an arm 2, move the deposition nozzle 3 in three x, y, z axes. In the z-axis, the deposition nozzle 3 is lowered onto the plate 4 with the py-2 exactly at the location designated by the x and y axes. The range of the x and y axes must be such that they cover the entire board of 4 chips. In the described apparatus, the range is 100 x 100 mm, which corresponds to 4 plates. The movement accuracy in each direction is 1 pm. This coordinate system makes it possible to adjust the deposition nozzle 3 to the desired microelectrode, which is part of the chips, and to automate the deposition of complex structures by chemical and / or electrochemical methods. After the process is complete, the device can then move to the next chip and continue until all the chips on the board 4 have been modified.
Přítlak hubice 3 na desku 4 je snímán senzorem síly, který je spojen s touto hubicí 3 a zabezpečuje tak, aby roztok neunikal volně na desku 4 a zároveň nebyla deska 4 poškozena. Samotná depoziční hubice 3 je průtoková, přičemž roztok vchází přes kovovou trysku 5, která slouží zároveň jako elektroda a vychází postranním otvorem hubice 3. Roztok může být před přivedením do depoziční hubice 3 temperován termostatem 6, např. prostřednictvím cirkulující kapaliny, na požadovanou teplotu. Přívod roztoku ze zásobníků 7 je zajištěn membránovým, peristaltickým nebo lineárním čerpadlem 8, které musí být vybaveno možností řízení průtoku v rozsahu od jednotek μΐ až desítky ml. Obměnu roztoků z různých zásobníků 7 zajišťuje přepínač 9. Termostat 6 rovněž v rozsahu 0 až 90° řídí teplotu cirkulující kapaliny, která ochlazuje nebo zahřívá desku.The pressure of the nozzle 3 on the plate 4 is sensed by a force sensor that is connected to the nozzle 3 and ensures that the solution does not leak freely on the plate 4 and at the same time the plate 4 is not damaged. The deposition nozzle 3 itself is flow-through, with the solution entering through a metal nozzle 5, which also serves as an electrode and exits through the side opening of the nozzle 3. The solution can be tempered by a thermostat 6, for example by circulating liquid, to the desired temperature. The supply of the solution from the reservoirs 7 is provided by a diaphragm, peristaltic or linear pump 8, which must be equipped with the possibility of flow control ranging from μ od to tens of ml. Changeover of solutions from different containers 7 is provided by the switch 9. The thermostat 6 also controls the temperature of the circulating liquid, which cools or heats the plate, in the range of 0 to 90 °.
Napětí se na desku 4 přivádí kontaktní elektrodou 10. Zdroj pro galvanické nebo anodické depozice musí být schopen pracovat v proudovém nebo napěťovém režimu. Rozsah napětí je ovladatelný od desítek mV až po desítky voltů. Proud je nastavitelný od 100 μΑ do desítek mA.The voltage is applied to the plate 4 by a contact electrode 10. The galvanic or anodic deposition source must be capable of operating in current or voltage mode. The voltage range is controllable from tens of mV to tens of volts. The current is adjustable from 100 μΑ to tens of mA.
Všechny pohony polohovacího zařízení J_, jakož i všechna přídavná zařízení jsou ovladatelná z programovatelné řídicí jednotky 11 tak, aby mohl jeden proces za druhým probíhat bez zásahu obsluhy. Navíc k počítači je připojena kamera, která společně s horoskopem slouží k přesnému nastavení výchozích bodů souřadnicového systému.All actuators of the positioning device 11, as well as all additional devices, are controllable from the programmable control unit 11 so that one process after another can proceed without operator intervention. In addition, a computer is connected to the computer, which together with the horoscope serves to precisely set the starting points of the coordinate system.
Zařízení lze navíc využít k lokálnímu chemickému nebo galvanickému pokovování kovových vrstev jakýchkoli čipů, vytváření anodických vrstev a leptání, k funkcionalizaci vrstev různými chemickými skupinami, případně biomolekulami. Modifikace se provádí prostřednictvím roztoků, jedná se tedy o uzavřený systém, který není ovlivněn nečistotami z okolí. Výhodou zařízení je, že každý čip lze modifikovat jiným procesem a materiálem.In addition, the device can be used for local chemical or galvanic plating of metal layers of any chips, anodic layers and etching, functionalization of layers by various chemical groups or biomolecules. Modifications are carried out by means of solutions, so it is a closed system that is not affected by environmental contaminants. The advantage of the device is that each chip can be modified by a different process and material.
PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2009-740A CZ305166B6 (en) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | Deposition method of chip microelectrodes distributed on a board using chemical solutions and apparatus for making the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2009-740A CZ305166B6 (en) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | Deposition method of chip microelectrodes distributed on a board using chemical solutions and apparatus for making the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2009740A3 CZ2009740A3 (en) | 2011-05-18 |
CZ305166B6 true CZ305166B6 (en) | 2015-05-27 |
Family
ID=43989603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2009-740A CZ305166B6 (en) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | Deposition method of chip microelectrodes distributed on a board using chemical solutions and apparatus for making the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ305166B6 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030140988A1 (en) * | 2002-01-28 | 2003-07-31 | Applied Materials, Inc. | Electroless deposition method over sub-micron apertures |
US20070111519A1 (en) * | 2003-10-15 | 2007-05-17 | Applied Materials, Inc. | Integrated electroless deposition system |
-
2009
- 2009-11-09 CZ CZ2009-740A patent/CZ305166B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030140988A1 (en) * | 2002-01-28 | 2003-07-31 | Applied Materials, Inc. | Electroless deposition method over sub-micron apertures |
US20070111519A1 (en) * | 2003-10-15 | 2007-05-17 | Applied Materials, Inc. | Integrated electroless deposition system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ2009740A3 (en) | 2011-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1579926B1 (en) | Apparatus supplying liquid drops to predetermined positions on a substrate | |
KR101520982B1 (en) | Vertical system for the plating treatment of a work piece and method for conveying the work piece | |
JP5646196B2 (en) | Discharge device, liquid dispensing device, and liquid dispensing method | |
US20080047368A1 (en) | Reagent Delivery Apparatus And Methods | |
CN105487335B (en) | Method for stamping, imprinting apparatus and article manufacturing method | |
KR20180001434A (en) | Resin molding apparatus, method for manufacturing resin-molded component and method for manufacturing products | |
EP2854979A1 (en) | Magnetic particle washing apparatus and method | |
JP3299212B2 (en) | Liquid transfer member and transfer device | |
CN102540579A (en) | Coater | |
McNulty et al. | High-precision robotic microcontact printing (R-μCP) utilizing a vision guided selectively compliant articulated robotic arm | |
WO2015198185A1 (en) | Electrochemical coating stress sensor, apparatus and method for accurately monitoring and controlling electrochemical reactions and material coating | |
KR101790898B1 (en) | Loading and unloading system for plating rack | |
US11282730B2 (en) | Bridge apparatus for semiconductor die transfer | |
CZ305166B6 (en) | Deposition method of chip microelectrodes distributed on a board using chemical solutions and apparatus for making the same | |
KR20110119538A (en) | Imprint apparatus and method of manufacturing commodity | |
EP2593584B1 (en) | Device, system and method for use in machines for electrochemical pattern replication | |
CZ20398U1 (en) | Device for carrying out deposition of chip microelectrodes distributed on a board, using chemical solutions | |
CN112378972A (en) | Mark-free biosensor with high stability and manufacturing method thereof | |
US20190283256A1 (en) | Robot system and control method of robot | |
CN212498963U (en) | Preparation device of flexible electronic device | |
KR101049396B1 (en) | Apparatus and method for simulating printing process | |
US20050106621A1 (en) | Devices and methods for producing microarrays of biological samples | |
Dong et al. | Robotic prototyping of paper-based field-effect transistors with rolled-up semiconductor microtubes | |
KR101919538B1 (en) | Apparatus for manufacturing extraction replica, and method for manufacturing the same | |
JP2020534148A (en) | Rotation of supply pump array to allow simultaneous supply with multiple supply pumps on multiple electronic boards |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20211109 |