DE102010030864A1

DE102010030864A1 - Herstellungsverfahren für eine Mikronadelanordnung und entsprechende Mikronadelanordnung und Verwendung

Info

Publication number: DE102010030864A1
Application number: DE102010030864A
Authority: DE
Inventors: Michael Stumber; Frank Schatz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-01-05
Also published as: FR2962120A1; GB201111327D0; CN102311091B; CN102311091A; FR2962120B1; GB2481901A; GB2481901B; US20120004614A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren für eine Mikronadelanordnung und eine entsprechende Mikronadelanordnung sowie eine Verwendung davon. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Bilden einer gitterförmigen Ätzmaske (10'; 10''; 10'') mit Gitterstegen (100', 110'; 100'', 110''; 100''', 110''') mit entsprechenden Gitterkreuzungsbereichen (10'a; 10''a; 10'''a) und dazwischenliegenden Gitteröffnungen (10'b; 10''b; 10'''b) auf einem Substrat (1); Durchführen eines Ätzprozesses zum Bilden der Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') auf dem Substrat (1) unter Verwendung der Ätzmaske (10'; 10''; 10'''; 11'''; 12'''; 13'''; 14''') und Entfernen der Ätzmaske (10'; 10''; 10'''; 11'''; 12'''; 13'''; 14'''). Die gitterförmige Ätzmaske (10'; 10''; 10'') weist flächige Verstärkungsbereiche (115'; 115''a, 115''b) an zumindest einem Teil der Gitterkreuzungsbereiche (10'a; 10''a; 10'''a) auf, welche sich über die Gitterstege (100', 110'; 100'', 110''; 100''', 110''') hinaus erstrecken.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Mikronadelanordnung und eine entsprechende Mikronadelanordnung sowie eine Verwendung davon.
Obwohl auf beliebige mikromechanische Bauelemente anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Hintergrund im Hinblick auf mikromechanische Bauelemente in Siliziumtechnologie erläutert.
Mikronadelanordnungen, welche beispielsweise Mikronadeln aus porösem Silizium aufweisen, werden im Bereich der ”Transdermal Drug delivery” als Erweiterung von Medikamentenpflastern, als Träger eines Impfstoffes oder auch zur Gewinnung von Körperflüssigkeit (sog. Zwischengewebsflüssigkeit – ”Transdermal fluid”) für die Diagnose und Analyse von Körperparametern (z. B. Glukose, Laktat, ...) genutzt.
Medikamentenpflaster (Transdermal patches) für kleine Moleküle (beispielsweise Nikotin) sind weitläufig bekannt. Um den Anwendungsbereich derartiger transdermaler Applikationen von Wirkstoffen zu erweitern, werden sogenannte chemische Enhancer oder verschiedene physikalische Methoden (Ultraschall, Hitzepulse) verwendet, die den Schutzmantel der Haut zu überwinden helfen.
Ein weiteres Verfahren hierzu ist das mechanische Durchdringen der äußeren Hautschichten (stratum corneum) durch feine poröse Mikronadeln kombiniert mit der Gabe eines Wirkstoffs, vorzugsweise über ein Wirkstoffpflaster, in das die Mikronadeln bereits integriert sein können, oder über eine Dosiereinrichtung, die eine gezielte Abgabe (Bolus, Pause, Anstieg, ...) von Wirkstoffen ermöglicht.
Die DE 10 2006 028 781 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von porösen, auf einem Siliziumsubstrat in einem Array angeordneten Mikronadeln zur transdermalen Verabreichung von Medikamenten. Das Verfahren umfasst das Bilden einer Mikronadelanordnung mit einer Mehrzahl von Mikronadeln auf der Vorderseite eines Halbleitersubstrats, welche sich von einem Stützbereich des Halbleitersubstrats erheben, sowie ein teilweises Porosifizieren des Halbleitersubstrats zum Bilden poröser Mikronadeln, wobei die Porosifizierung von der Vorderseite des Halbleitersubstrats ausgeht und ein poröses Reservoir gebildet wird.
Die DE 10 2006 028 914 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Mikronadeln aus porösem Material, wobei eine Lackschicht über einer Mikronadelanordnung aus Silizium aufgebracht wird, dass die Nadelspitzen unbedeckt sind, wonach ein Porosifiziervorgang der Mikronadeln durchgeführt wird.
Die DE 10 2006 040 642 A1 offenbart eine Mikronadelanordnung zur Platzierung in der Haut zwecks transdermaler Applikation von Pharmazeutika.
8a, b sind schematische Darstellungen zur Erläuterung eines beispielhaften Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 8a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 8b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A von 8a.
In 8 bezeichnet Bezugszeichen 10 eine Ätzmaske, welche auf einem Silizium-Substrat 1 aufgebracht wird. Die Ätzmaske 10 ist beispielsweise eine Oxidmaske, welche durch einen geeigneten photolithographischen Prozess auf dem Siliziumsubstrat 1 nach einer ganzflächigen Oxidation bzw. Oxidabscheidung hergestellt wird.
Die Ätzmaske 10 hat die Gestalt eines regelmäßigen quadratischen Ätzgitters mit waagrechten Gitterstegen 100 und dazu orthogonalen senkrechten Gitterstegen 110. Bezugszeichen 10a bezeichnet einen jeweiligen Gitterkreuzungsbereich zwischen den Gitterstegen 100 und 110. Bezugszeichen 10b bezeichnet eine jeweilige Gitteröffnung, durch die ein Ätzmedium beim Ätzprozess an das Siliziumsubstrat 1 gelangen kann, um dieses zu porosifizieren und so die Mikronadeln zu bilden.
Die Strukturierung einer Mikronadelanordnung 20 mit einer Mehrzahl von entsprechend dem Ätzgitter 10 matrixförmig angeordneten Mikronadeln 200 erfolgt durch einen an sich bekannten anisotropen Ätzprozess (z. B. DRIE) und einen isotropen Plasmaätzprozess. Der anisotrope und der isotrope Ätzprozess können entweder einmalig nacheinander, also zuerst anisotrop und dann isotrop, durchgeführt werden oder aber alternierend, z. B. anisotrop-isotrop-anisotrop-isotrop- ... usw.
Die Mikronadeln 200 bleiben nach dem Ätzen unter den Gitterkreuzungsbereichen 10a stehen. Bei der gemäß 8a, b verwendeten Ätzmaske 10 bleibt zudem am Fuß der Mikronadeln 200 ein Stützbereich 1a des Halbleitersubstrats 1 zurück.
Die Ätzmaske 10 überspannt nach dem Ätzen die Mikronadelanordnung 20 und ist in einem nicht dargestellten Randbereich über dem Substrat 1 aufgehängt. Das Freilegen der Mikronadelanordnung 20 durch Entfernen der Ätzmaske erfolgt durch einen Oxidätzschritt. Ein Porosifizieren kann dann, falls erwünscht, in einem weiteren bekannten Ätzschritt erfolgen.
Ein funktionaler Gesichtspunkt einer Mikronadelanordnung besteht darin, dass die Nadeln möglichst gut in die Haut einstechen sollen, d. h., sie sollten möglichst spitz sein, dürfen aber auch nicht zu dicht stehen, da es sonst zu einem unerwünschten ”Fakir-Effekt” kommt, also zu einem behinderten Eindringen der Nadeln in die Haut. Andererseits erfordert eine erwünschte Wirkung, z. B. großer Wirkstofftransfer, oft möglichst viele Nadeln entsprechend viele Durchstöße durch die Haut. Opfert man dafür aber eine große Fläche, steigen die Kosten rapide an, da diese linear mit der Waferfläche skalieren, welche man für einen ausgewählten Prozess benötigt.
Vorteile der Erfindung
Das in Anspruch 1 definierte erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für eine Mikronadelanordnung sowie die entsprechende Mikronadelanordnung nach Anspruch 6 sowie die Verwendung nach Anspruch 12 weisen den Vorteil auf, dass die Gitterkreuzungsbereiche der Ätzmaske flächenmäßig gegenüber den Gitterstegen verstärkt sind, um so dickere und stabilere Mikronadeln beim Ätzprozess zu erzeugen.
Stellt man z. B. Mikronadeln unterschiedlicher Höhen innerhalb einer Mikronadelanordnung nebeneinander, so können die längeren Mikronadeln die Haut zuerst durchdringen, und die etwas kürzeren folgen dann in die bereits penetrierte Haut nach, was den Einstechvorgang zuverlässiger, effektiver und stabiler macht. Auch lassen sich Muster generieren, welche beispielsweise zum Tätowieren verwendet werden können.
Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Ätzmasken lassen sich zum einen Inhomogenitäten an der Substratoberfläche nach den Ätzprozessen korrigieren, sodass ein gleichmäßiges Mikronadelbild über den Wafer erhalten wird, was eine gesteigerte Ausbeute mit sich bringt.
Die Erfindung ermöglicht ein gezielt anpassbares Höhenmuster der Mikronadeln innerhalb einer Mikronadelanordnung, was je nach Anwendung angepasst werden kann, und wodurch das Einstechverhalten aber auch die Stabilität der Nadeln den Erfordernissen angepasst werden können.
Die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des betreffenden Gegenstandes der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1a, b schematische Darstellungen zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 1a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 1b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A' von 1a;
2a, b schematische Darstellungen zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 2a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 2b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A von 2a;
3a, b schematische Darstellungen zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 3a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 3b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A' von 3a;
4a, b schematische Darstellungen zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 4a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 4b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A' von 4a;
5a, b schematische Darstellungen zur Erläuterung einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 5a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 5b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A' von 5a;
6 eine Draufsicht auf ein Ätzgitter zur Erläuterung einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung;
7 eine Draufsicht auf ein Ätzgitter zur Erläuterung einer siebenten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung; und
8a, b schematische Darstellungen zur Erläuterung eines beispielhaften Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 8a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 8b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A von 8a.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben bzw. funktionsgleiche Elemente.
1a, b sind schematische Darstellungen zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 1a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 1b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A von 1a.
Bei der ersten Ausführungsform bezeichnet Bezugszeichen 10' eine Ätzmaske, die wie die Ätzmaske 10 gemäß 8a, b ein regelmäßiges orthogonales Gitter aus waagrechten Gitterstegen 100' und senkrechten Gitterstegen 110' aufweist. Die Gitterkreuzungsbereiche sind mit Bezugszeichen 10'a bezeichnet und die Gitteröffnungen mit Bezugszeichen 10b.
Im Gegensatz zur oben beschriebenen Ätzmaske 10 weist die Ätzmaske 10' quadratische Verstärkungsbereiche 115' an den Gitterkreuzungsbereichen 10'a auf, welche einen größeren Querschnitt als die Gitterstege 100', 110' aufweisen und welche sich über die Gitterstege 100', 110' hinaus in die Gitteröffnungen 10'b erstrecken.
Wendet man den im Zusammenhang mit 8 bereits beschriebenen anisotropen/isotropen Ätzprozess auf ein Silizium-Substrat 1 an, welches von der Ätzmaske 10' aus Oxid bedeckt ist, so ergibt sich die in 1b dargestellte Mikronadelform, welche dickere, stabilere Mikronadeln 200' aufweist als die Mikronadeln 200 von 8b. Insbesondere ist der Stützbereich 1a gemäß 8b bei der Mikronadelanordnung 20' gemäß 1b fast vollständig verschwunden.
2a, b sind schematische Darstellungen zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 2a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 2b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A' von 2a.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß 2 bezeichnet Bezugszeichen 10'' eine Ätzmaske aus Oxid, welche ebenfalls waagrechte Gitterstege 100''' und senkrechte Gitterstege 110'', die in orthogonaler Form angeordnet sind. Bei der Ätzmaske 10'' sind die Gitterkreuzungsbereiche mit 10''a und die Gitteröffnungen mit 10''b bezeichnet.
Im Unterschied zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform variieren bei der zweiten Ausführungsform die quadratischen Verstärkungsbereiche 115''a und 115''b an den Gitterkreuzungsbereichen 10''a hinsichtlich ihrer Fläche. So weisen beim vorliegenden Beispiel die ersten Verstärkungsbereiche 115''a eine größere Fläche als die zweiten Verstärkungsbereiche 115''b auf.
Wird der oben beschriebene anisotrope/isotrope Ätzprozess bei einer derartigen Ätzmaske 10'' angewendet, so entstehen höhere dickere Mikronadeln 200''a und schlankere niedrigere Mikronadeln 200''b, wie in 2b dargestellt. Die höheren dickeren Mikronadeln 200''a bilden sich unter den größeren Verstärkungsbereichen 115''a, und die schlankeren niedrigeren Mikronadeln 200''b bilden sich unter den kleineren Verstärkungsbereichen 115''b.
Nach dem anisotropen Ätzprozess haben die schlankeren und dickeren Mikronadeln zwar noch die gleiche Höhe, aber beim isotropen Ätzprozess werden die schlankeren Mikronadeln schneller geätzt und verlieren gegenüber den dickeren Mikroadeln an Höhe, sodass es zu der in 2b gezeigten Mikronadelanordnung 20'' kommt.
Eine typische Größe für die dickeren höheren Mikronadeln 200''a ist eine Höhe h1 = 180 μm, und eine typische Größenordnung für die schlankeren niedrigeren Mikronadeln 200''b ist eine Höhe h2 = 120 μm. Versuche haben gezeigt, dass sich ein äußerst effizientes Einstechverhalten erzielen lässt, wenn der Höhenunterschied zwischen den Mikronadeln 200''a und 200''b im Bereich von 20–50% liegt.
3a, b sind schematische Darstellungen zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 3a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 3b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A von 3a.
Bei der dritten Ausführungsform weist die Ätzmaske 10''' ebenfalls waagrechte Gitterstege 100''' und senkrechte Gitterstege 110''' auf, welche in der bereits beschriebenen orthogonalen Gitterform angeordnet sind.
Bei der Ätzmaske 10''' sind an den Gitterkreuzungsbereichen 10'''a erste Verstärkungsbereiche 115'''a mit einer größeren Fläche, zweite Verstärkungsbereiche 115'''b mit einer kleineren Fläche und an bestimmten Gitterkreuzungsbereichen 10'''a überhaupt keine Verstärkungsbereiche vorgesehen. Letztere Gitterkreuzungsbereiche liegen im Innenbereich IB der Ätzmaske 10''' bzw. der resultierenden Mikronadelanordnung 20''' mit den Gitteröffnungen 10'''b.
Wie in 3b dargestellt, lassen sich mittels der Ätzmaske 10''' im bereits oben beschriebenen Ätzprozess drei verschiedene Mikronadeltypen 200'''a, 200'''b und 200'''c in der Mikronadelanordnung 20''' herstellen. Die ersten Mikronadeln 200'''a sind dickere Nadeln mit einer größeren Höhe h1 von typischerweise 180 μm, die zweiten Mikronadeln 200'''b sind schlankere niedrigere Mikronadeln mit einer Höhe h2 von typischerweise 120 μm, und die dritten Mikronadeln 200'''c sind sehr schlanke sehr niedrige Mikronadeln mit einer Höhe h3 von typischerweise 90 μm.
Wie in 3a, b gezeigt, sind die dritten Mikronadeln 200'''c nicht im Außenbereich AB der Mikronadelanordnung 200''' angeordnet, sondern in deren Innenbereich IB. Mit anderen Worten sind sie durch die ersten Mikronadeln 200'''a vom Aussenbereich AB abgeschirmt, so dass beispielsweise bei porösen Mikronadeln aus Silizium das Bruchrisiko durch Verkanten verringert bzw. vermieden werden kann.
4a, b sind schematische Darstellungen zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 4a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 4b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A' von 4a.
Bei der vierten Ausführungsform weist die Ätzmaske 11''' ebenfalls waagrechte Gitterstege 100''' und senkrechte Gitterstege 110''' auf, welche in der bereits beschriebenen orthogonalen Gitterform angeordnet sind.
Bei der Ätzmaske 11''' sind an den Gitterkreuzungsbereichen 10'''a erste Verstärkungsbereiche 115'''a mit einer größeren Fläche, zweite Verstärkungsbereiche 115'''b mit einer kleineren Fläche und an bestimmten Gitterkreuzungsbereichen 10'''a überhaupt keine Verstärkungsbereiche vorgesehen. Letztere Gitterkreuzungsbereiche liegen im Aussenbereich AB' der Ätzmaske 11''' bzw. der resultierenden Mikronadelanordnung 21''' mit den Gitteröffnungen 10'''b.
Wie in 4b dargestellt, lassen sich mittels der Ätzmaske 11''' im bereits oben beschriebenen Ätzprozess drei verschiedene Mikronadeltypen 200'''a, 200'''b und 200'''c in der Mikronadelanordnung 21''' herstellen. Die ersten Mikronadeln 200'''a sind dickere Nadeln mit einer größeren Höhe h1 von typischerweise 180 μm, die zweiten Mikronadeln 200'''b sind schlankere niedrigere Mikronadeln mit einer Höhe h2 von typischerweise 120 μm, und die dritten Mikronadeln 20'''c sind sehr schlanke sehr niedrige Mikronadeln mit einer Höhe h3 von typischerweise 90 μm.
Wie in 4a, b gezeigt, nimmt die Höhe der Mikronadeln 200'''a, 200'''b, 200'''c vom Aussenbereich AB' zum Innenbereich IB'' stufenweise zu.
5a, b sind schematische Darstellungen zur Erläuterung einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung, und zwar 5a eine Draufsicht auf ein Ätzgitter und 5b eine Querschnittsansicht des Ätzgitters und der daraus resultierenden Mikronadelanordnung entlang der Linie A-A' von 5a.
Bei der fünften Ausführungsform weist die Ätzmaske 12''' ebenfalls waagrechte Gitterstege 100''' und senkrechte Gitterstege 110''' auf, welche in der bereits beschriebenen orthogonalen Gitterform angeordnet sind.
Bei der Ätzmaske 12''' sind an den Gitterkreuzungsbereichen 10'''a erste Verstärkungsbereiche 115'''a mit einer größeren Fläche, zweite Verstärkungsbereiche 115'''b mit einer kleineren Fläche und an bestimmten Gitterkreuzungsbereichen 10'''a überhaupt keine Verstärkungsbereiche vorgesehen. Letztere Gitterkreuzungsbereiche liegen im Innenbereich IB'' der Ätzmaske 12''' bzw. der resultierenden Mikronadelanordnung 22''' mit den Gitteröffnungen 10'''b.
Wie in 5b dargestellt, lassen sich mittels der Ätzmaske 12''' im bereits oben beschriebenen Ätzprozess drei verschiedene Mikronadeltypen 200'''a, 200'''b und 200'''c in der Mikronadelanordnung 20''' herstellen. Die ersten Mikronadeln 200'''a sind dickere Nadeln mit einer größeren Höhe h1 von typischerweise 180 μm, die zweiten Mikronadeln 200'''b sind schlankere niedrigere Mikronadeln mit einer Höhe h2 von typischerweise 120 μm, und die dritten Mikronadeln 200'''c sind sehr schlanke sehr niedrige Mikronadeln mit einer Höhe h3 von typischerweise 90 μm.
Wie in 5a, b gezeigt, nimmt die Höhe der Mikronadeln 200'''a, 200'''b, 200'''c vom Aussenbereich AB' zum Innenbereich IB'' stufenweise ab.
6 ist eine Draufsicht auf ein Ätzgitter zur Erläuterung einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung.
Bei der sechsten Ausführungsform weist die Ätzmaske 13''' ebenfalls waagrechte Gitterstege 100''' und senkrechte Gitterstege 110''' auf, welche in der bereits beschriebenen orthogonalen Gitterform angeordnet sind.
Bei der Ätzmaske 13''' sind an den Gitterkreuzungsbereichen 10'''a erste Verstärkungsbereiche 115'''a und an bestimmten Gitterkreuzungsbereichen 10'''a überhaupt keine Verstärkungsbereiche vorgesehen. Die erste Verstärkungsbereiche 115'''a sind derart angeordnet, dass die Ätzmaske ein ”X”-Muster annimmt. Dieses ”X”-Muster wird beim Ätzen auf die entsprechende Mikronadelanordnung übertragen, welche sich dann beispielsweise in Verbindung mit einem Tätowierfluid zum Tätowieren eines menschlichen oder tierischen Körpers verwenden lässt.
7 ist eine Draufsicht auf ein Ätzgitter zur Erläuterung einer siebenten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Mikronadelanordnung.
Bei der siebenten Ausführungsform weist die Ätzmaske 14''' ebenfalls waagrechte Gitterstege 100''' und senkrechte Gitterstege 110''' auf, welche in der bereits beschriebenen orthogonalen Gitterform angeordnet sind.
Bei der Ätzmaske 13''' sind an den Gitterkreuzungsbereichen 10'''a erste Verstärkungsbereiche 115'''a und an bestimmten Gitterkreuzungsbereichen 10'''a überhaupt keine Verstärkungsbereiche vorgesehen. Die erste Verstärkungsbereiche 115'''a sind derart angeordnet, dass die Ätzmaske ein ”☺”-Muster annimmt. Dieses ”☺”-Muster wird beim Ätzen auf die entsprechende Mikronadelanordnung übertragen, welche sich dann ebenfalls beispielsweise zum Tätowieren verwenden lässt.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen bestimmte Materialien beschrieben wurden, beispielsweise Silizium als Substrat und Oxid für die Ätzmaske, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auf beliebige Materialien angewendet werden, welche ein entsprechendes Ätzverhalten bzw. eine entsprechende Ätzselektivität aufweisen.
Auch ist die Gitterform der Ätzmaske nicht auf die gezeigte orthogonale quadratische Form beschränkt, sondern grundsätzlich für beliebige Gitterformen anwendbar. Die Verstärkungsbereiche an den Gitterkreuzungsbereichen müssen nicht quadratisch sein, sondern können eine beliebige Geometrie annehmen, beispielsweise auch eine runde Geometrie oder eine rautenförmige Geometrie usw.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf poröse Mikronadeln aus Silizium beschränkt, sondern prinzipiell auf beliebige Mikronadeln anwendbar, die sich in einem Ätzprozess unter Verwendung einer Ätzmaske herstellen lassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006028781 A1 [0006]
DE 102006028914 A1 [0007]
DE 102006040642 A1 [0008]

Claims

Herstellungsverfahren für eine Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') mit den Schritten: Bilden einer gitterförmigen Ätzmaske (10'; 10''; 10'') mit Gitterstegen (100', 110'; 100'', 110''; 100''', 110''') mit entsprechenden Gitterkreuzungsbereichen (10'a; 10''a; 10'''a) und dazwischenliegenden Gitteröffnungen (10'b; 10''b; 10'''b) auf einem Substrat (1); Durchführen eines Ätzprozesses zum Bilden der Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') auf dem Substrat (1) unter Verwendung der Ätzmaske (10'; 10''; 10'''; 11'''; 12'''; 13'''; 14'''); und Entfernen der Ätzmaske (10'; 10''; 10'''; 11'''; 12'''; 13'''; 14'''); dadurch gekennzeichnet, dass die gitterförmige Ätzmaske (10'; 10''; 10'') flächige Verstärkungsbereiche (115'; 115''a, 115''b) an zumindest einem Teil der Gitterkreuzungsbereiche (10'a; 10''a; 10'''a) aufweist, welche sich über die Gitterstege (100', 110'; 100'', 110''; 100''', 110''') hinaus erstrecken.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die gitterförmige Ätzmaske (10'; 10''; 10'') zumindest erste und zweite flächige Verstärkungsbereiche (115''a, 115''b) unterschiedlicher Flächenausdehnung aufweist und wobei der Ätzprozess derart durchgeführt wird, dass die Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') entsprechende erste und zweite Mikronadeln (200''a, 200''b) unterschiedlicher erster und zweiter Höhe (h1, h2) aufweist.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (1) ein Siliziumsubstrat ist die gitterförmige Ätzmaske (10'; 10''; 10'') als Oxidmaske gebildet wird.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teil der Gitterkreuzungsbereiche (10'a; 10''a; 10'''a) keine flächigen Verstärkungsbereiche (115'; 115''a, 115''b) aufweist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 4 wobei der Teil der Gitterkreuzungsbereiche (10'a; 10''a; 10'''a), der keine flächigen Verstärkungsbereiche (115'; 115''a, 115''b) aufweist, in einem Innenbereich der gitterförmigen Ätzmaske (10'; 10''; 10'') liegt.
Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') mit: einer Mehrzahl von auf einem Substrat (1) gebildeten Mikronadeln (200''a, 200''b; 200''a, 200'''b, 200'''c), welche unterschiedliche Höhen (h1, h2; h1, h2, h3) aufweisen.
Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') nach Anspruch 6, welche zumindest erste und zweite Mikronadeln (200''a, 200''b) unterschiedlicher erster und zweiter Höhe (h1, h2) aufweist.
Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') nach Anspruch 7, wobei eine Höhendifferenz der ersten und zweiten Höhe (h1, h2) im Bereich 20% bis 50% liegt.
Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') nach Anspruch 6, welche erste, zweite und dritte Mikronadeln (200'''a, 200'''b, 200'''c) unterschiedlicher erster, zweiter und dritter Höhe (h1, h2, h3) aufweist.
Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') nach Anspruch 9, wobei die dritten Mikronadeln (200'''c) eine dritte Höhe (h3) aufweisen, welche die geringste Höhe ist und wobei die dritten Mikronadeln (200'''c) nur in einem Innenbereich der Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') vorgesehen sind.
Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') nach Anspruch 6, ausgestaltet zum Tätowieren eines menschlichen oder tierischen Körpers.
Verwendung einer Mikronadelanordnung (20'; 20''; 20'''; 21'''; 22''') mit einer Mehrzahl von auf einem Substrat (1) gebildeten Mikronadeln (200''a, 200''b; 200''a, 200'''b, 200'''c), welche unterschiedliche Höhen (h1, h2; h1, h2, h3) aufweisen, zum Tätowieren eines menschlichen oder tierischen Körpers.