DE10353767B4

DE10353767B4 - Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE10353767B4
Application number: DE10353767A
Authority: DE
Inventors: Martin Franosch; Andreas Meckes; Klaus-Günter Oppermann
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2023-11-18
Also published as: CN1305752C; US7692317B2; US7300823B2; DE10353767A1; CN1618723A; US20080017974A1; US20050146022A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur, mit folgenden Schritten:
a) Bereitstellen eines Substrats (10) mit einer Hauptseite (12), an der die mikromechanische Struktur (14) gebildet ist;
b) Aufbringen von Photoresistmaterial auf der Hauptseite (12) des Substrats (10);
c) Bestrahlen des Photoresistmaterials, wobei das Photoresistmaterial ein Negativresist ist, und die Bestrahlung in Schritt c) derart stattfindet, daß
in einer ersten Region (22), die eine zweite Region (28), in der sich die mikromechanische Struktur (14) befindet, umgibt, der Negativresist über eine vollständige Dicke des Photoresistmaterials bis zur Hauptseite (12) des Substrates (10) vernetzt wird,
wohingegen in der zweiten Region (28) mit Ausnahme eines Ausschnitts (30) der zweiten Region (28) der Negativresist nur bis zu einer vorbestimmten Tiefe von einer der Hauptseite (12) des Substrats 10) abgewandten Seite des Negativresists aus vernetzt wird, während der Negativresist unterhalb der vorbestimmten Tiefe nicht vernetzt wird, und...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Häusung von mikromechanischen Strukturen, wie z.B. von Volumenakustowellen- (BAW; BAW = Bulk-Acoustic-Wave) Filtern, Akustooberflächenwellen- (SAW; SAW = Surface-Acoustic-Wave) Filtern, Resonatoren, Sensoren, wie z.B. Gyroskopen, oder Aktoren, wie z.B. Mikropumpen oder dergleichen.
Chips mit mikromechanischen Strukturen bzw. sogenannte mikromechanische Schaltungen haben einen zunehmend größeren Marktanteil bei Hochfrequenz-Schaltern und Frequenz-Filtern. Eine der Hauptmärkte für derartige Chips mit mikromechanischen Strukturen ist der Mobilfunkmarkt. Ein Chip mit einer mikromechanischen Struktur, der auch als mikromechanische Schaltung bezeichnet wird, ist eine Halbleitervorrichtung, an deren Oberfläche eine mikromechanische Struktur ausgebildet ist. Für derartige Schaltungen werden eigene Gehäusungstechniken benötigt, wobei das Gehäuse einen Hohlraum um die mikromechanische Struktur herum festlegen muss.
Eine im Stand der Technik übliche Vorgehensweise für die Häusung eines Chips mit einer mikromechanischen Struktur besteht darin, aus Keramik bestehende Gehäusungselemente mit einem Hohlraum einzusetzen. Diese Keramikgehäusestrukturen sind für die sich heute ergebenden Technikanforderungen sowohl zu teuer als auch zu groß. Typische Dimensionen derartiger Keramikgehäuse für einen Chip mit einer mikromechanischen Struktur liegen bei etwa 3 mm × 3 mm × 1,3 mm. Diese Abmessungen können mit den üblichen Keramikgehäusetechnologien nicht weiter reduziert werden.
Eine alternative Vorgehensweise sieht es deshalb vor, Wafer mit mikromechanischen Strukturen, sogenannte Systemwafer, aus denen die Chips mit mikromechanischen Strukturen dann vereinzelt werden, mit einem zweiten Wafer, dem sogenannten Deckelwafer, in den Gruben und Löcher geätzt sind, zu bonden, so dass die Gruben des zweiten Wafers Hohlräume über den empfindlichen Strukturen des ersten Wafers bilden, und die Löcher im zweiten Wafer die Kontaktpads bzw. Kontaktanschlussflächen des ersten Wafers zugänglich machen. Dadurch werden die empfindlichen Strukturen geschützt. Mit dieser Technik lassen sich Gehäuse mit bedeutend kleineren Abmessungen als den vorerwähnten Keramikgehäusen erzielen. Nachteilhaft ist jedoch der relativ aufwendige Herstellungsprozess, der Opferschichtprozessschritte und Bondprozessschritte umfasst.
Es wäre deshalb wünschenswert, eine Möglichkeit zu besitzen, mikromechanische Strukturen mit einem Hohlraum zu versehen bzw. zu häusen, der ebenfalls kleine Abmessungen ermöglicht, dabei jedoch den Herstellungsaufwand verringert.

Die US 2002/0006588 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von 3D-Strukturen mit sich kontinuierlich variierenden topographischen Merkmalen in photoempfindlichen Epoxidresists. Insbesondere beschreibt dieselbe die Möglichkeit unter Verwendung eines Negativresists, nämlich des SU-8, 3DStrukturen auf einer ersten Hauptseite eines Substrates zu erhalten, indem der Negativresist durch das Substrat hindurch von einer der ersten Hauptseite gegenüberliegenden zweiten Hauptseite des Substrats her belichtet wird. Hierdurch würde, so die Aussage der US 2002/0006588 A1, das Problem gelöst werden, dass bei einer Belichtung des Negativresists von der anderen Seite aus, nämlich unmittelbar und nicht durch das Substrat hindurch, die Polymerisierung des Negativresists zunächst an der dem Substrat abgewandten Seite des Negativresists beginnen würde, da das Licht von dort aus durch den Polymerisierungsprozess mit zunehmender Eindringtiefe zunehmend geschwächt würde, so dass sich beim Entwickeln der vernetzte bzw. polymerisierte Negativresistfilm von dem Substrat lösen würde. Zur Erzeugung der sich kontinuierlich verändernden 3D-Strukturen schlägt das Dokument vor, das Negativresist durch das Substrat hindurch mit einem modulierten Lichtstrahl abzutasten oder eine Grautonmaske zu verwenden.

In F.G. Tseng, Y.J. Chuang, W.K. Lin: A novel fabrication method of embedded micro channels employing simple UV dosage control and antireflection coating, IEEE, 02/2002, wird die Verwendung einer zeitgesteuerten UV-Belichtung an dicken SU-8-Resists kombiniert mit einer Anti-Reflex-Beschichtung auf der unteren Oberfläche des Resists vorgeschlagen, um eine Mehrschichtanordnung aus eingebetteten mikrofluidischen Kanälen herzustellen. Der Artikel schlägt vor, auf einem Substrat zunächst eine Antireflexbeschichtung und daraufhin eine SU-8-Resistschicht aufzubringen. In zwei Belichtungsschritten werden daraufhin die Teile außerhalb der erwünschten Kanäle belichtet, und zwar die Kanalwände mit einer hohen Dosis, um sie durchgehend zu vernetzen, und der Kanalbereich mit einer geringeren Dosis, wodurch sich je nach Dosis eine bestimmte Kanaldeckendicke ergibt. Ein Öffnungsbereich im Kanalbereich wird bei dem zweiten Belichtungsschritt abgedeckt, um denselben nicht zu vernetzen, so dass sich beim letztendlichen Entwicklungsschritt eine Öffnung in der Kanaldecke ergibt. Weitere Mikrokanalschichten werden auf dieselbe Weise erzeugt, d.h. durch Aufbringen einer Antireflexbeschichtung und anschließendes Aufbringen des Negativresists, Belichten mit unterschiedlichen Dosis-Werten, Aufbringen einer nächsten Antireflexbeschichtung. usw.. Alle Mikrokanalschichten werden daraufhin in einem gemeinsamen Entwicklungsschritt entwickelt, indem die Öffnung der zuletzt hergestellten Mikrokanalschicht verwendet wird, wobei darauf acht gegeben werden müsse, dass auch die Antireflexbeschichtungen zwischen benachbarten Negativresistschichten den Entwicklungspfad für die unteren Kanäle freigeben.

Die DE 10200869 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen einer Schutzabdeckung für ein Bauelement. Bei dem dort gezeigten Verfahren wird zunächst eine Opferstruktur auf einem Substrat aufgebracht, woraufhin wiederum eine Polymerschicht auf die so vorbereitete Oberfläche aufgeschleudert wird. Die Polymerschicht wird selektiv belichtet, so dass nach dem Entwickeln Löcher verbleiben, durch welche das Opfermaterial entfernt werden kann. Diese Löcher werden dann durch ein Material verschlossen. Als Polymerschichtmaterial wird SU-8 vorgeschlagen.

Die DE 10206919 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erzeugen einer Abdeckung für einen Bereich eines Substrats, bei dem zunächst eine Rahmenstruktur in dem Bereich des Substrats erzeugt wird, woraufhin eine Deckelstruktur auf der Rahmenstruktur angebracht wird, indem die Deckelstruktur vorher auf einem Trägersubstrat mit einer dazwischen befindlichen Opferschicht vorbereitet wird. Zur Befestigung der Rahmenstruktur mit der Deckelstruktur wird ein Bondprozess oder ein Klebeprozess mittels einer Klebeschicht verwendet.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung zu schaffen, so dass die Herstellung von kleinen Gehäusen für Chips mit mikromechanischen Strukturen mit geringerem Aufwand ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 und ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 5 gelöst.

Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass zur notwendigen Häusung bzw. Schaffung eines Hohlraumes um die mikromechanische Struktur auf einem Substrat, wie z.B. einem Wafer, um dasselbe anschließend in einem Gehäuse zu verpacken, durch beispielsweise einen Molding- bzw. Verguss-Prozess, auch eine Photoresistmaterialstruktur verwendet werden kann, zu deren Herstellung keine Opferschicht- oder Waferbond-Prozesse notwendig sind. Die Überlegung bestand auch darin, dass es mit selektivem Belichten allein zwar nicht möglich ist einen geschlossenen Hohlraum herzustellen, da ja in dem Fall der Verwendung eines Negativresists der nicht vernetzte (not cross-linked) und in dem Fall eines Positivresists der ausgeblichene (bleached) Photoresist aus dem später das Hohlrauminnere darstellenden Bereich beim Entwicklungsschritt irgendwie entfernbar sein muss, dass es aber ohne weiteres möglich ist, diese für den Entwicklungsschritt notwendige Öffnung später zu schließen, um einen abgeschlossenen Hohlraum zu erhalten.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die den Hohlraum definierende Photoresistmaterialstruktur aus nur einer einzigen Negativresistschicht gebildet. In einem Wandbereich wird die Negativresistschicht mit einer höheren Dosis belichtet als in einem durch den Wandbereich umgebenden Deckelbereich, wobei ein Öffnungsbereich innerhalb des Deckelbereiches überhaupt nicht belichtet wird. Ein späterer Entwicklungsschritt ergibt dadurch eine Photoresistmaterialstruktur mit einem Deckelabschnitt bzw. -bauglied und einem Wandabschnitt bzw. Wandbauglied, die die mikromechanische Struktur auf dem Substrat umgeben.

Um das Prozessfenster für die Belichtungsdosis der Deckelschicht bzw. des Deckelabschnitts zu erweitern bzw, die Genauigkeit zu erhöhen, mit welcher die Dicke des Deckelabschnitts eingestellt werden kann, wird gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Photoresistmaterialstruktuktur zwei Negativresistschichten gebildet, die übereinanderliegend auf dem Substrat aufgebracht werden, wobei die von dem Substrat weiter entfernt liegende Negativresistschicht eine höhere Resistempfindlichkeit aufweist als die sich auf dem Substrat befindliche Negativresistschicht.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Photoresistmaterialstruktur aus zwei Positivresistschichten gebildet, wovon die von dem Substrat weiter weg liegende Positivresistschicht eine geringere Resistempfindlichkeit aufweist als die dazwischen angeordnete Positivresistschicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Öffnungsbereich mit einer ersten Dosis und der Deckelbereich mit einer zweiten, niedrigeren Dosis belichtet. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht in der hohen Anzahl an zur Verfügung stehenden Positivresistmaterialien und der Möglichkeit wegen des gegenüber Negativresists zumeist besseren Kontrasts und ihrer geringeren Neigung zum Quellen, kleinere laterale Strukturen herstellen zu können.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird zum Abdecken der Öffnung, um den Hohlraum abzuschließen, ein aushärtbares Polymer verwendet, dessen Viskosität in einem noch nicht ausgehärteten Zustand größer als 0,002 m²/s, um ein Hineinfließen des Polymers in den Hohlraum beim Aufbringen desselben noch vor dem Aushärtevorgang zu verhindern.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a-e schematische Schnittansichten, wie sie sich im Laufe der Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ergeben, um die einzelnen Verfahrensschritte zu veranschaulichen bzw. die Zustände, die sich nach den einzelnen Verfahrensschritten ergeben;
2a eine Draufsicht auf die Maske, die bei dem Verfahrensschritt von 1a verwendet wird;
2b eine Draufsicht der Maske, die bei dem Verfahrensschritt nach 1c verwendet wird;
2c eine Draufsicht auf die Negativresistschicht., in der die Bereiche, die mit unterschiedlicher Dosis in den Schritten von 1a und 1b belichtet worden sind, veranschaulicht sind;
3a -c schematische Schnittansichten, wie sie sich im Laufe der Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ergeben, um die einzelnen Verfahrensschritte zu veranschaulichen bzw. die Zustände, die sich nach den einzelnen Verfahrensschritten ergeben;
4a, b schematische Schnittansichten, wie sie sich im Laufe der Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung ergeben, um die einzelnen Verfahrensschritte zu veranschaulichen bzw. die Zustände, die sich nach den einzelnen Verfahrensschritten ergeben;
5 eine Draufsicht auf die Maske, die bei dem Verfahrensschritt von 4a verwendet wird;
6a, b schematische Schnittansichten, wie sie sich im Laufe der Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ergeben, um die einzelnen Verfahrensschritte zu veranschaulichen bzw. die Zustände, die sich nach den einzelnen Verfahrensschritten ergeben;
7a-e schematische Schnittansichten, wie sie sich im Laufe der Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ergeben, um die einzelnen Verfahrensschritte zu veranschaulichen bzw. die Zustände, die sich nach den einzelnen Verfahrensschritten ergeben;
8a eine Draufsicht auf die Maske, die bei dem Verfahrensschritt von 7a verwendet wird;
8b eine Draufsicht auf die Maske, die bei dem Verfahrensschritt von 7b verwendet wird;
8c eine Draufsicht auf die Positivresistschicht, in der die Regionen, die mit unterschiedlicher Dosis in den Schritten von 7a und 7b belichtet worden sind, angezeigt sind;
9a, b schematische Schnittansichten, wie sie sich im Laufe der Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ergeben; und um die einzelnen Verfahrensschritte zu veranschaulichen bzw. die Zustände, die sich nach den einzelnen Verfahrensschritten ergeben;
10a-e schematische Schnittansichten, wie sie sich im Laufe der Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ergeben; und um die einzelnen Verfahrensschritte zu veranschaulichen bzw. die Zustände, die sich nach den einzelnen Verfahrensschritten ergeben;
11 einen Graphen, bei dem die Absorption von Licht in SU-8 in Abhängigkeit von der Wellenlänge für verschiedene Eindringtiefen bzw. für verschiedene Schichtdicken aufgetragen ist;
12 einen Graphen, bei dem die Absorption in SU-8 in Abhängigkeit von der SU-8-Schichtdicke für verschiedene Lichtwellenlängen aufgetragen ist; und
13 Ansicht eine eines nach dem Verfahren von 10a-10e hergestellten Hohlraums in einem Verfahrensstadium nach 10d.
Bevor Bezug nehmend auf die nachfolgenden Figuren die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass gleiche oder entsprechende Elemente in den Figuren mit gleichen oder ähnli chen Bezugszeichen versehen sind, und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
Bezug nehmend auf die 1a-1e wird zunächst ein Ausführungsbeispiel für die Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur beschrieben, bei der zur Häusung eine Photoresistmaterialstruktur aus Negativresist verwendet wird, die aus nur einer einzigen Negativresistschicht gebildet ist.
Wie es in 1a gezeigt ist, wird zunächst das Substrat 10 bereitgestellt, an dessen Hauptseite bzw. Oberseite 12 die zu häusende mikromechanische Struktur 14 gebildet ist. Das Substrat ist beispielsweise ein Wafer, in welchem neben der in 1a gezeigten mikromechanischen Struktur 14 noch weitere mikromechanische Strukturen 14 gebildet sind, und welcher nach Durchführung der folgenden Verfahrensschritte vereinzelt wird, um aus dem Substrat 10 mehrere Chips mit On-Chip-Hohlräumen um die mikromechanischen Strukturen zu bilden. Unter dem Begriff „Chip" wird jegliche Halbleitervorrichtung verstanden, an der eine mikromechanische Struktur ausgebildet ist. Als mikromechanische Struktur ist beispielsweise ein BAW-Filter denkbar. Das Substrat könnte aber freilich auch aus anderen Materialien als Halbleitermaterialien bestehen. Zudem könnte das Substrat als Systemwafer gebildet sein, bei dem an der Oberfläche 12 des Substrats 14 noch andere, nicht gezeigte Strukturen gebildet sind, wie z.B. eine integrierte Schaltung, und insbesondere noch Kontaktanschlusspads, auf die im folgenden noch eingegangen wird.
Auf das so bereitgestellte Substrat 10 wird eine Resistschicht 16 aus Negativresist aufgebracht. Als Negativresist kann beispielsweise der Negativresist SU-8 verwendet werden. Die Aufbringung erfolgt beispielsweise über eine Schleuderbeschichtung. Diese Schleuderbeschichtung kann zum Aufbau einer gewünschten Schichtdicke, die die Höhe der später zu realisierenden Photoresistmaterialstruktur festlegt, mehrfach wiederholt werden. Zur besseren Haftung kann vor dem Aufschleudern ein Haftvermittler auf der Oberfläche 12 des Substrates 10 aus der Gasphase abgeschieden oder in gelöster Form auf dieselbe getropft und dann abgeschleudert worden sein. Der Zustand, der sich nach der Aufbringung der Negativresistschicht 16 einstellt, ist in 1a zu sehen.
1a stellt einen Moment bei der Herstellung während des darauffolgenden Verfahrensschrittes dar. Bei diesem Verfahrensschritt wird die Negativresistschicht 16 mittels einer ersten Maske 18 selektiv belichtet, wie es durch Pfeile 20 dargestellt ist. Die Belichtung wird bei einer Wellenlänge vorgenommen, bei der der Negativresist der Schicht 16 empfindlich ist, d.h. sich vernetzt. Die belichteten bzw. vernetzten Stellen bleiben bei einem Negativresist im Unterschied zu den unbelichteten Stellen desselben bei einem nachfolgend durchgeführten und im folgenden noch beschriebenen Entwicklungsschritt stehen, während die unbelichteten Stellen beim Entwicklungsschritt herausgelöst werden. Ob ein bestimmter Teil des Negativresists 16 beim Entwickeln stehen bleibt oder nicht, hängt davon ab, ob er ausreichend belichtet worden ist, d.h. ob er mit einer ausreichend hohen Dosis belichtet worden ist. Da die Dosis die Belichtungsenergie pro Flächeneinheit angibt, mit der eine bestimmte Stelle belichtet wird, und die Energie aufgrund der Absorption des Lichts bei den Vernetzungsprozessen mit zunehmender Eindringtiefe abnimmt, reduziert sich die Belichtungsdosis, die der Negativresist in der Schicht 16 erfährt, mit zunehmender Eindringtiefe. Mit fortschreitender Belichtungszeit nimmt die Lichtabsorption jedoch ab, da der nicht vernetzte Anteil des Negativresists in der Schicht 16 ständig abnimmt. Bei dem Schritt von 1a ist die Belichtungsdosis, die das Produkt aus Lichtintensität des Lichts 20 und der Belichtungszeit ist, nun derart gewählt, dass die Resistschicht 16 an den belichteten Stellen über die gesamte Schichtdicke hinweg ausreichend belichtet wird, um sich zu vernetzen und beim Entwikkeln stehen zu bleiben. Diese Mindestdosis zur vollständigen Vernetzung über die gesamte Schichtdicke hinweg hängt von der Resistempfindlichkeit des Negativresistmaterials der Schicht 16 ab und ist um so kleiner, je höher die Empfindlichkeit ist.
Die Maske 18 schränkt die Belichtung von Schritt 1a lateral, d.h. in Ausdehnungsrichtung der Resistschicht 16, auf einen Rahmenbereich 22 ein. Der Rahmenbereich 22 umgibt die Stelle, an der die mikromechanische Struktur 14 gebildet ist lateral in Form eines geschlossenen Streifens. Hierzu ist die Maske 18 bis auf einen dem Rahmenbereich 22 entsprechenden streifenförmigen Bereich lichtundurchlässig, wobei in 1a der lichtundurchlässige Teil der Maske 18, der das Belichtungslicht 20 blockiert, mit 18a und der lichtdurchlässige Teil, der das Belichtungslicht 20 durchlässt, mit 18b angezeigt ist.
In 2a ist ein Ausführungsbeispiel für die Maske 18 in Draufsicht gezeigt. Der lichtundurchlässige Teil 18a ist schraffiert gezeichnet, während der lichtdurchlässige nicht schraffiert ist. Lediglich exemplarisch bildet die geschlossene Kurve bzw. der geschlossene Streifen 18b vorliegend ein Viereck bzw. Quadrat. Wie es zu sehen ist, wird der lichtundurchlässige Teil 18a der Maske durch den lichtdurchlässigen Teil 18b in einen äußeren, den Bereich 18b umgebenden Teil 18a1 und einen inneren, durch den Bereich 18b umgebenen Teil 18a2 aufgeteilt.
Nach der vorgenannten Belichtung von 1a findet eine weitere Belichtung statt, die in 1b veranschaulicht ist. Die Belichtung von 1b wird mit einer zweiten Maske 24 durchgeführt. Die Maske 24 dient zur selektiven Belichtung des Negativresists der Schicht 16 nur an Stellen in dem Rahmenbereich 22 und in dem Bereich, der durch den Rahmenbereich 22 umschlossen wird, nämlich dem im folgenden als Deckelbereich bezeichneten Bereich 28. Zusätzlich blockiert die Maske 24 das Belichtungslicht 26 an einem Ausschnitt 30 innerhalb des Deckelbereiches 28, der im folgenden als Öffnungsbereich 28 bezeichnet wird.
Der lichtundurchlässige Teil der Maske 24 ist mit 24a der lichtdurchlässige mit 24b in 1b angezeigt. 2b zeigt die zweite Maske 24 in Draufsicht. Wie es zu sehen, ist, zerfällt der lichtundurchlässige Teil 24a in zwei Teile, nämlich einen den lichtdurchlässigen Teil 24b umgebenden äußeren Teil 24a1 und einen von demselben umschlossenen inneren Teil 24a2. Bei dem Ausführungsbeispiel von 2a und 2b ist der äußere Umfang des lichtdurchlässigen Teils 24b deckungsgleich mit dem äußeren Umfang des lichtdurchlässigen Teils 18b der ersten Maske. In den beiden Belichtungsschritten 1a und 1b werden diese beiden Masken derart justiert, dass diese Umfangslinien zu der Resistschicht 16 in den aufeinanderfolgenden Belichtungsschritten von 1a und 1b gleich ausgerichtet sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass, da ja der Randbereich 22 bereits in Schritt 1a belichtet worden ist, der lichtdurchlässige Teil der zweiten Maske auch kleiner sein könnte, allerdings mindestens so groß sein muss wie der lichtundurchlässige innere Teil 18a2 der ersten Maske. In diesem Fall werden in den beiden Belichtungsschritten von 1a und 1b die beiden Masken 18 und 24 derart zu der Resistschicht 16 justiert, dass sich der äußere Umfang des lichtdurchlässigen Teils 24b der zweiten Maske vollständig im durch die erste Maske definierten Randbereich 22 befindet.
Die Belichtung von 1b dient der Vorbereitung des Deckels der erwünschten Photoresistmaterialstruktur. Bei diesem Belichtungsschritt wird dementsprechend die Belichtungsdosis kleiner gewählt als bei dem Schritt 1a. Hierzu wird im Vergleich zu der Belichtung nach 1a beispielsweise die Belichtungszeit verkürzt, die Belichtungsintensität verringert oder die Lichtdurchlässigkeit des lichtdurchlässigen Bereiches 24b der Maske 24 relativ zu derjenigen der Bereiche 18a in der ersten Maske verringert. Die Belichtungsdosis bei dem Schritt von 1b wird so klein gewählt, dass die Nega tivresistschicht 16 sich nicht über die volle Schichtdicke vernetzt sondern nur bis zu einer gewissen gewünschten Dekkeldicke von der freiliegenden Seite 32 der Resistschicht 16 aus.
In 1c ist das Ergebnis der beiden Belichtungsschritte von 1a und 1b gezeigt. Dort sind nämlich innerhalb der Negativresistschicht 16 diejenigen Bereiche gepunktet angezeigt, welche durch die Belichtungsvorgänge in den 1a und 1b ausreichend belichtet sind, um bei anschließender Entwicklung stehen zu bleiben und nicht herausgelöst zu werden. 2c zeigt die Draufsicht auf die freiliegende Seite 32 der Resistschicht 16 nach den Schritten 1a und 1b, um anzuzeigen, welche lateralen Bereiche der Schicht 16 welche Dosis erfahren haben. Zusätzlich ist in 2c die Schnittebene I-I angezeigt, entlang welcher der Schnitt von 1c verläuft.
Wie es 2c zu entnehmen ist, kann die Schicht 16 je nach der empfangenen Dosis in vier Bereiche gegliedert werden. Der Öffnungsbereich 30 ist unbelichtet. Der Negativresist in diesem Bereich 30 wird folglich vollständig über die gesamte Schichtdicke hinweg beim Entwicklungsschritt herausgelöst werden. Der Restbereich des Deckelbereiches 28 ist mit einer Dosis belichtet worden, die ausreicht, um den Photoresist der Schicht 16 von der freiliegenden Seite 32 der Schicht 16 aus bis zu einer Tiefe d, der späteren Deckeldicke, zu vernetzen bzw. zu belichten. In dem Randbereich 22 ist der Negativresist der Schicht 16 über die vollständige Schichtdicke D hinweg vernetzt worden. In der Seitenansicht von 1c ergibt sich deshalb der gepunktete Bereich 34.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bereich außerhalb des Rahmenbereiches 22, der in 1c und 2c mit 36 angezeigt ist, ebenfalls unbelichtet geblieben, wie auch der Öffnungsbereich 30. Obwohl dies zur Erzeugung des später erwünschten Hohlraumes um die mikromechanische Struktur 14 nicht notwendig ist, ermöglicht das Nichtbelichten des Bereiches 36, dass später bei der Entwicklung des Negativresists Anschlussflächen auf der Oberfläche 12 des Substrates 10 freigelegt werden können, wobei diese Anschlussflächen der Übersichtlichkeit halber jedoch nicht gezeigt sind. Diese Anschlussflächen können beispielsweise zur direkten Kontaktierung der mikromechanischen Struktur 34 oder zu einer indirekten Ansteuerung derselben dienen.
Nach den beiden Belichtungsschritten von 1a und 1b wird die Photoresistschicht 16 entwickelt, wodurch die unbelichteten Teile der Negativresistschicht 16 entfernt werden und lediglich die belichteten Teile auf dem Substrat 10 verbleiben. Sie bilden somit eine Photoresistmaterialstruktur um die mikromechanische Struktur 14 herum. Genauer ausgedrückt bildet die Struktur 34 einen Hohlraum 38, der die Struktur 34 von der mikromechanischen Struktur 14 trennt, so dass dieselbe in ihren mechanischen Eigenschaften nicht gestört wird. Insbesondere besteht die Struktur 34 aus einem auf der Oberfläche 12 fußenden Rahmen 40, der von der Oberfläche 12 vorsteht und die mikromechanische Struktur 14 lateral umgibt, und einem Deckel 42, der ausgehend von dem freien Ende des Rahmens 40 die mikromechanische Struktur 14 unter Beabstandung überspannt und dabei eine Öffnung 44 in dem Öffnungsbereich aufweist.
Der Entwicklungsschritt von 1d kann auf jegliche geeignete Art und Weise durchgeführt werden. In jedem Fall dient die Öffnung 44 dazu, den unbelichteten Resist aus dem Hohlraum 38 zu entfernen. Der unbelichtete Resist kann beispielsweise mittels Entwicklerflüssigkeit entfernt werden, die auf die Resistoberfläche 32 aufgesprüht und einfach bis zur vollständigen Bedeckung der Oberfläche 32 aufgetropft wird, und anschließend mit beispielsweise Wasser oder Isopropanol weggespült wird, welches wiederum durch Zentrifugieren abgeschleudert wird.
Zur Fertigstellung der Häusung für die mikromechanische Struktur wird nach dem Entwicklungsschritt noch die Öffnung 44 verschlossen bzw. abgedeckt. Als Verschluss wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Oberfläche 12 des Substrats 10 eine weitere Negativresistschicht der Dicke d2 aufgebracht, die größer als die Schichtdicke d der Schicht 16 ist, und zumindest der Bereich 44 und der Bereich darum herum, in dem vorliegenden Fall sogar etwas über den Rahmenbereich 22 hinaus, belichtet, um dieselbe über die gesamte Schichtdicke D₂ hinweg zu belichten bzw. zu vernetzen. Diese Vorgehensweise ergibt nach anschließender Entwicklung dieser zweiten Negativresistschicht eine Verschlussschicht 46, wie sie in 1b gezeigt ist, die die Öffnung 44 und darüber hinaus auch die gesamte freiliegende Oberfläche der Struktur 34 umgibt, um auf der Oberfläche 12 zu fußen. Der Verschluss muss aber nicht über die Struktur hinausreichen, er könnte auch nur einen Stopfen in der oder, falls mehrere vorgesehen sind, den freibleibenden Öffnungen 44 bilden.
Das Material für die Verschlussschicht 46 kann beispielsweise dasselbe Material sein wie dasjenige, welches für die Struktur 34 verwendet worden ist, wie z.B. SU-8. Darüber hinaus können freilich auch andere Materialien verwendet werden. Der Verschluss der Löcher im Deckelbereich kann beispielsweise mit einem beliebigen Polymer erfolgen, wobei jedoch photoempfindliche bzw. photosensitive Polymere bevorzugt sind, die zudem umweltresistent sein können. Um zu verhindern, dass das Polymer beim Aufbringen nicht in dem Hohlraum 38 fließt, sollten die Polymereigenschaften so gewählt sein, dass die Viskosität des Polymers während des Aufbringens, d.h. im noch nicht ausgehärteten Zustand, eine Viskosität von größer als 2000cST aufweist. Es kann beispielsweise SU-8 mit ausreichend hoher Viskosität verwendet werden, wie z.B. SU-8 50 mit 12250cST.
Das Ergebnis des Herstellungsverfahrens, das im Vorhergehenden Bezug nehmend auf die 1a-1e beschrieben worden ist und in 1e gezeigt ist, ist folglich eine Vorrichtung zur Häusung der mikromechanischen Struktur 14. Sie umfasst neben dem Substrat 10 eine aus einer Negativresistschicht 16 gebildeten Struktur 34 mit einem geschlossenen Rahmen 40, einem Deckel 42 und einer Öffnung 44 in dem Deckel, wobei der Hohlraum 38 in derselben durch die Schicht 46 verschlossen ist. In dem Fall, dass das Substrat 12 beispielsweise ein Wafer war, wird in den gezeigten Verfahrensschritten eine Struktur, wie sie in 1e gezeigt ist, an vielen Stellen des Wafers gleichzeitig gebildet. Durch anschließendes Dicen bzw. Vereinzeln des Wafers werden dann Chips mit einem On-Chip-Hohlraum und einer mikromechanischen Struktur in demselben erzielt. Diese können dann beispielsweise durch Moulden bzw. Vergießen abgeschlossen werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur wird im folgenden Bezug nehmend auf die 3a und 3b erörtert. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen von 1a-1e dadurch, dass anstelle einer einzigen Negativresistschicht eine zweilagige Anordnung bzw. ein Sandwich 16 aus zwei Negativresistschichten 16a und 16b verwendet wird, von denen die eine aus einem weniger und die andere aus einem höher empfindlichen Negativresist besteht. Im Unterschied zu dem Verfahren nach 1a-1e wird folglich nach Bereitstellung des Substrates 10 zunächst die Negativresistschicht 16b aus weniger empfindlichem Negativresist und dann die zweite Negativresistschicht 16a aus dem empfindlicheren Negativresist aufgebracht, so dass sich die zweite Negativresistschicht 16b zwischen der Negativresistschicht 16a und dem Substrat 10 befindet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Resist „weniger empfindlich" als ein anderer, wenn er eine geringere Resistempfindlichkeit aufweist. Die Resistempfindlichkeit ist ein Maß dafür, wie hoch die Dosis sein muss, um eine entsprechende photochemische Umwandlung, wie z.B. die Vernetzung in dem Fall von Negativresist oder das Ausbleichen in dem Fall von Positivresist zu erreichen.
Abgesehen von dieser Veränderung, entspricht das Verfahren aus den 3a-3c dem Verfahren aus 1a-1e, wobei 3b dem Verfahrensschritt von 1b und die 3c dem Stadium von 1c entspricht.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 3a-3c wird die Schichtdicke der oberen Negativresistschicht 16a in etwa auf die gewünschte Schichtdicke der späteren Deckschicht bzw. des späteren Deckels eingestellt, oder genauer auf einen Wert, der etwas unterhalb der gewünschten Schichtdicke liegt. Der Vorteil an der Vorgehensweise nach 3a-3c besteht darin, dass einerseits aufgrund der höheren Resistempfindlichkeit der oberen Negativresistschicht 16a bei der zweiten Belichtung, wie sie in 3b dargestellt ist, die minimale Belichtungsdosis, die notwendig ist, um die obere Negativresistschicht 16a vollständig zu polymerisieren bzw. zu vernetzen, sehr klein ist. Auf der anderen Seite ist aufgrund der niedrigeren Resistempfindlichkeit der darunter befindlichen Negativresistschicht 16b die Belichtungsdosis, die notwendig ist, um auch die untere Photoresistschicht 16b vollständig zu vernetzen, sehr hoch, zumal diese Schicht ja von der sehr empfindlichen und damit hoch absorbierenden Schicht 16a abgedeckt ist. Damit ergibt sich ein sehr großer Bereich an Belichtungsdosiswerten, die dazu führen, dass die Doppelschicht 16 nicht über ihre gesamte Dicke, d.h. der Dicke der Schicht 16a plus der Dicke der Schicht 16b, hinweg aber zumindest über die gesamte Dicke der Teilschicht 16a hinweg vernetzt. Anders ausgedrückt wird hierdurch das Prozessfenster für die Belichtungsdosis der Deckelschicht im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel von 1a-1e erweitert.
Eine weitere Alternative zu dem Verfahren nach 1a-1e wird im Folgenden Bezug nehmend auf die 4a-4b erläutert. Nach dieser Alternative werden die beiden Belichtungsschritte von 1a und 1b zu einem Belichtungsschritt zusammengefasst. Erzielt wird dies durch die Verwendung einer Maske 50, die sich von der Maske 18 von 1a dadurch unterscheidet, dass sie im inneren lichtundurchlässigen Teil 18a nicht völlig lichtundurchlässig sondern nur lichtabschwächend wirkt, mit Ausnahme des mit dem Öffnungsbereich korrespondierenden Teils der Maske, der lichtundurchlässig bleibt. Dementsprechend umfasst die Maske 50 einen lichtundurchlässigen Teil 50a, einen lichtdurchlässigen Teil 50b und einen semilichtdurchlässigen Teil bzw. semitransparenten Teil 50c, der einen höheren Absorptionskoeffizienten an der Belichtungswellenlänge aufweist als der Teil 50a.
Eine Draufsicht der Maske 50 ist in 5 gezeigt. In 5 ist der lichtundurchlässige Teil schraffiert und der semitransparente Teil 50c gepunktet gezeichnet. Wie es zu erkennen ist, zergliedert sich der lichtundurchlässige Teil in einen äußeren lichtundurchlässigen Teil 50a1, der mit dem lichtundurchlässigen Teil 18a1 der ersten Maske des Verfahrens von 1a-1e korrespondiert, und einen zweiten inneren lichtundurchlässigen Teil 50a2, der mit dem inneren lichtundurchlässigen Teil 24a2 der zweiten Maske des Verfahrens nach 1a-1e korrespondiert. Der lichtdurchlässige Teil 50b korrespondiert mit dem lichtdurchlässigen Teil 18b der ersten Maske des Verfahrens nach 1a-1e. Der semitransparente Bereich 50c korrespondiert flächenmäßig mit dem Teil 24b der zweiten Maske nach dem Verfahren von 1a-1e.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 4a-4b sind die Lichtdurchlässigkeit des Bereiches 50c sowie die Belichtungsdosis bei der Belichtung in 4a derart zu wählen, dass einerseits die Belichtungsdosis im Rahmenbereich 22 ausreicht, um den Negativresist in der Schicht 16 vollständig zur Vernetzung zu bringen, und dieselbe andererseits in dem Deckelbereich 28 derart abgeschwächt wird, dass sie dort von der Oberfläche 32 aus nur bis zu der gewünschten Schichtdicke des Deckels zur Vernetzung des Negativresists führt. Die aufgrund der Lichtschwächung geringere bzw. abgeschwächte Lichtdosis des Belichtungslichtes 22 im Bereich 28 bzw. 50c gegenüber derjenigen in den restlichen Bereichen 22 ist in 4a durch die verschieden langen Pfeile 20 angedeutet.
Bis auf die Zusammenfassung der beiden Belichtungsschritte stimmt das Ausführungsbeispiel von 4a-4b mit dem Verfahren von 1a-1e überein, wobei 4b 1c entspricht. Nach dem Ausführungsbeispiel von 4a-4b lässt sich der Hohlraum 38 folglich mit einer Maske bzw. einem Lithographieschritt weniger erzeugen. Die Maske 50 kann in dem abschwächenden Teil 50c beispielsweise aus opakem Material oder aus einem feinen Chromraster zur Reduzierung der Dosis bestehen.
6a-6b zeigen zu den 4a und 4b korrespondierende bzw. entsprechende Verfahrensstadien gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das von dem Verfahren nach 4a-4b dadurch abweicht, dass anstelle einer einschichtigen Negativresistschicht ein Sandwich 16 aus, den Negativresistschichten 16a-16b wie bei dem Ausführungsbeispiel von 3a-3c verwendet wird.
Im folgenden werden Bezug nehmend auf die 7a-9b Ausführungsbeispiele beschrieben, die sich auf die Herstellung einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur beziehen, bei der die Photoresistmaterialstruktur nicht aus einer Negativresistschicht bzw. einem Sandwich aus Negativresistschichten gebildet ist, sondern vielmehr aus einem Sandwich aus Positivresistschichten.
Im Unterschied zu Negativresist, bei dem beim Entwickeln die nicht belichteten Stellen entfernt werden und nur die belichteten Resistteile bestehen bleiben, weist Positivresist die umgekehrte Eigenschaft auf, dass bei Entwicklung desselben die belichteten Teile entfernt und die unbelichteten stehen bleiben. Aufgrund dieser Tatsache ist die Vorgehensweise bei der Herstellung etwas anders als bei den vorhergehenden Aus führungsbeispielen. Nachfolgendes Ausführungsbeispiel mit Positivresist bezieht sich auf ein Zweischichtsystem bzw. eine Sandwichanordnung, wie es auch bei den Ausführungsbeispielen von 3a-3c und 6a-6b der Fall war.
Das Ausführungsbeispiel von 7a-7e beginnt, wie die vorhergehenden Ausführungsbeispiele mit Negativresist auch, mit der Bereitstellung des Substrates 10, das an seiner Hauptseite 12 die mikromechanische Struktur 14 aufweist. Danach werden auf der Oberfläche 12 des Substrates 10 zunächst eine erste Positivresistschicht 116b und dann eine zweite Positivresistschicht 116a aufgebracht. Die Aufbringung der Positivresistschichten kann wie Bezug nehmend auf 1a im Hinblick auf Negativresistschichten beschrieben vorgenommen werden. Lediglich das aufgebrachte Material unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch, dass es Positivresisteigenschaften aufweist.
Die beiden Positivresistschichten 116a und 116b weisen unterschiedliche Resistempfindlichkeit auf. Und zwar weist insbesondere die obere Positivresistschicht 116a eine geringere Resistempfindlichkeit auf als die von derselben abgedeckte Positivresistschicht 116b. Der Grund für diese Wahl der Resistempfindlichkeitsverhältnisse wird noch aus der folgenden Beschreibung insbesondere im Hinblick auf den zweiten Belichtungsschritt nach 7b deutlich werden.
Nach der Aufbringung der Positivresistschichten 116a-116b erfolgt der erste Belichtungsschritt. Der erste Belichtungsschritt wird mittels einer ersten Maske 118 durchgeführt, die lichtundurchlässige Abschnitte 118a und lichtdurchlässige Abschnitte 118b aufweist, derart, dass eine Belichtung mittels des Belichtungslichtes 20 lateral nur an dem Öffnungsbereich 30 und dem Außenbereich 36 stattfindet und das Belichtungslicht an den anderen lateralen Stellen blockiert wird. Eine Draufsicht der ersten Maske 118 ist in 8a dargestellt. Insbesondere ist das lichtundurchlässige Gebiet 118a schraf fiert dargestellt, während hingegen nicht schraffierte Gebiete lichtdurchlässig sind. Wie es zu erkennen ist, ist das lichtdurchlässige Gebiet in zwei Teile aufgespalten, nämlich einen äußeren, das Gebiet 118a umgebenden Teil 118b1 und einen inneren, von dem lichtundurchlässigen Gebiet 118b umgebenen Teil 118b2. Wie es später noch herauskommen wird, korrespondiert die Ausdehnung des lichtundurchlässigen Bereiches 118a mit der Größe des Deckelbereiches 28 und des Wandbereiches 22 zusammengenommen.
Die Belichtungswellenlänge ist wiederum derart gewählt, dass der Positivresist der Schichten 116a und 116b auf dieser Wellenlänge photoempfindlich reagiert, so dass es anschließend durch einen Entwickler entfernbar ist.
Die Beleuchtungsdosis im ersten Beleuchtungsschritt von 7a ist ausreichend hoch gewählt, so dass sowohl die erste Photoresistschicht 116a als auch die untere Photoresistschicht 116b über ihre gesamte Dicke hinweg an den belichteten Bereichen 30 und 36 ausreichend belichtet sind, so dass sie an diesen Stellen am Entwickeln über die gesamte Dicke hinweg vollständig entfernt werden.
7b zeigt den zweiten Belichtungsschritt, der auf den ersten Belichtungsschritt von 7a folgt. Der zweite Belichtungsschritt von 7b wird mittels einer zweiten Maske 124 durchgeführt. Die zweite Maske umfasst einen lichtundurchlässigen Teil 124a und einen lichtdurchlässigen Teil 124b, derart, dass das Belichtungslicht 126 bei der Belichtung von 7b nur im Deckelbereich 28 auf die freiliegende Oberfläche 36 der oberen Positivresistschicht 116a trifft.
Bei diesem Belichtungsvorgang ist die Belichtungsdosis niedriger gewählt als bei dem ersten Belichtungsschritt von 7a. Zum einen ist die Belichtungsdauer niedriger gewählt als die Belichtungsdauer, die notwendig wäre, um die obere Positivresistschicht 116a in ihrer vollständigen Dicke zu belich ten bzw. auszubleichen. Die Belichtungsdauer, die hierzu notwendig wäre, ist jedoch auch relativ hoch, da ja die obere Positivresistschicht 116a eine relativ zu der unteren Positivresistschicht 116b niedrige Resistempfindlichkeit aufweist. Folglich kann die Belichtungsdosis bei dem Belichtungsschritt von 7b immer noch recht hoch gewählt werden, ohne dass die obere Positivresistschicht 116a durchgeblichen wird. Zudem, da die obere Positivresistschicht 116a eine niedrige Resistempfindlichkeit aufweist, wird von dem einfallenden Belichtungslicht 126 durch die obere Positivresistschicht 116a auch nur wenig Licht absorbiert, so dass über die Belichtungszeit hinweg von Beginn an ein hoher Anteil des einfallenden Belichtungslichtes auch in die von der oberen Positivresistschicht 116a abgedeckte untere Positivresistschicht 116b eindringt. Diese untere Positivresistschicht 116b weist nun aber eine relativ höhere Resistempfindlichkeit auf, so dass eine relativ geringe Belichtungsdosis an der Grenzfläche zwischen den Positivresistschichten 116a-116b ausreicht, um die untere Positivresistschicht 116b über ihre vollständige Dicke hinweg auszubleichen. Insgesamt ist es deshalb möglich, die Belichtungsdosis derart einzustellen, dass einerseits die obere Photoresistschicht 116a nicht über ihre gesamte Dicke umgewandelt aber die darunter befindliche eigentlich abgedeckte Positivresistschicht 116b über ihre gesamte Dicke hinweg umgewandelt wird. Je höher der Unterschied der Empfindlichkeiten der beiden Schichten ist, desto größer ist das Prozessfenster für die Belichtungsdosis der durch den Belichtungsschritt von 7b zu erzeugenden Deckelschicht.
8b zeigt eine Draufsicht der zweiten Maske 124, wobei wiederum der lichtundurchlässige Teil 124a schraffiert und der lichtdurchlässige Teil 124b nicht schraffiert dargestellt ist. Der lichtundurchlässige Teil 124b erstreckt sich lateral über eine dem Deckelbereich 28 entsprechende Fläche.
7c zeigt den Zustand an, der sich nach den beiden Belichtungsschritten von 7a und 7b ergibt. In 7c ist der unbelichtete Teil des Positivresistschichtensandwich 116 gepunktet und mit dem Bezugszeichen 134 dargestellt. Wie es zu sehen ist, ist in dem Rahmenbereich bzw. Wandbereich 22, der ja lateral die mikromechanische Struktur 14 vollständig umläuft, das Positivresistsandwich 116 über die ganze Dicke hinweg unbelichtet. Im Deckelbereich 28 ist die Photoresistdoppelschicht 116 lediglich im oberen Teil, der der Höhe nach in etwa der Dicke der oberen Photoresistschicht 116a entspricht, unbelichtet. Darunter ist der Positivresist im Deckelbereich 28 bis hinab zur Oberfläche 12 des Substrates 10 belichtet. Lediglich im Öffnungsbereich 30 erstreckt sich der belichtete Teil des Positivresists in der Doppelschicht 116 über die gesamte Dicke hinweg von der Oberfläche 12 des Substrates 10 bis zur freiliegenden Seite 32.
Die weiteren Verfahrensschritte von 7d und 7e entsprechend dann weitestgehend den Verfahrensschritten von 1d und 1e. Bei dem Verfahrensschritt, der auf die beiden Belichtungsschritte von 7a und 7b erfolgt, findet die Entwicklung des Positivresistes statt, wie z.B. durch die oben beschriebene Aufbringung eines geeigneten Entwicklers, mit anschließender Abspülung des Entwicklers mit Wasser oder anderen Lösungsmitteln, wie z.B. Isopropanol, und Entfernen derselben durch Zentrifugieren.
Die entstehende Photoresistmaterialstruktur 134 entspricht in ihrer Form derjenigen von 1c und in ihrem Aufbau derjenigen von 3c, d.h. sie ist auch aus zwei Photoresistschichten aufgebaut, mit dem Unterschied, dass die Struktur 134 von 7d aus Positivresist besteht.
Im nachfolgenden Verfahrensschritt wird dann wieder eine die Öffnung 44 in dem Deckel 42 abdeckende Schicht 146 aufgebracht, die beispielsweise ebenfalls aus Positivresist bestehen kann.
Ebenso wie das Ausführungsbeispiel von 3a-3c im Hinblick auf die Zusammenfassung der Belichtungsschritte variiert werden konnte, kann auch das Ausführungsbeispiel von 7a-7e darin variiert werden, dass die beiden Belichtungsschritte von 7a und 7b durch einen einzigen Belichtungsschritt mittels einer einzigen Maske 150 ersetzt werden. Die Maske 150 umfasst einen lichtundurchlässigen Teil 150a, einen lichtdurchlässigen Teil 150b und einen semitransparenten Teil 150c, der verglichen zu dem lichtdurchlässigen Teil 150b eine höhere Absorption aufweist. Die Maske von 9a entspricht im wesentlichen dem Inversen der Maske von 4a. Anders ausgedrückt gelangt man ausgehend von der Maske von 4a zu der Maske von 9a wenn man die lichtundurchlässigen und die lichtdurchlässigen Teile vertauscht.
Wie es in 9b gezeigt ist, die den Zustand nach der Belichtung von 9a zeigt, entspricht die Form des belichteten Teils des Positivresists der Doppelschicht 116 derjenigen, wie sie sich bei dem Ausführungsbeispiel von 7a-7e ergeben hat, weshalb die nachfolgenden Verfahrensschritte nach dem Ausführungsbeispiel von 9a-9b zu denjenigen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels von 7a-7e auch identisch sind.
Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen wurde die Erzeugung eines Hohlraums in entweder Negativresist oder Positivresist dadurch erzielt, dass unterschiedliche Dosen der gleichen Wellenlänge auf unterschiedliche laterale Bereiche angewendet wurden. Das Prozessfenster für die Einstellung der Dosen, insbesondere der Dosis für die Erzeugung des Deckels, konnte bei Negativresist dadurch erhöht werden, dass eine Sandwichstruktur aus unterschiedlich empfindlichen Resistschichten verwendet wurde. Gemäß dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird das Prozessfenster dadurch erhöht, dass bei der Belichtung für den Deckel der zu erzeugenden Photoresisthohlraumstruktur ein anderer spektraler Bereich verwendet wird als bei der durchgängigen Vernetzung der Rahmenstruktur, nämlich ein spektraler Bereich oder eine spektrale Wellenlänge, bei dem bzw. der das Photoresist, hier ein Negativresist, empfindlicher ist bzw. eine höhere Absorption aufweist als in einem spektralen Bereich bzw. an einer Wellenlänge, das bzw. die zur Belichtung des Rahmenbereiches verwendet wird, bei der ja das Negativresist vollständig über die gesamte Dicke hinweg vernetzen soll, so dass letztgenannter Belichtung eine zu hohe Absorption hinderlich wäre.
Das Herstellungsverfahren nach 10a-e beginnt, wie das Verfahren nach 1a-e auch, mit der Bereitstellung eines Substrates 10, an dessen Hauptseite 12 eine mikromechanische Struktur 14 vorgesehen ist, und auf der eine Negativresistschicht 16 aufgebracht ist, von der wiederum exemplarisch davon ausgegangen wird, dass sie aus SU-8-Negativresistmaterial besteht. Daraufhin wird eine Belichtung mittels einer Maske 18 durchgeführt, die lichtundurchlässige Teile 18a und lichtdurchlässige Teile 18b derart aufweist, dass sie eingestrahltes Belichtungslicht 20 lateral nur an einer Rahmenregion 22 auf das Negativresist 16 treffen lässt. Belichtungswellenlänge und Belichtungsdosis sind wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1a derart gewählt, dass das Negativresist über die gesamte Schichtdicke hinweg vernetzt wird. Die Belichtung kann beispielsweise mit einer Wellenlänge von 365 nm oder in einem spektralen Bereich durchgeführt werden, der sich von längeren Wellenlängen bis zu 365 nm erstreckt, wobei der Grund für diesen Bereich noch aus den nachfolgend erläuterten Graphen deutlich werden wird.
In einem nachfolgenden Schritt wird die Belichtung für den Deckel mit der Öffnung durchgeführt. Dieser Verfahrenschritt ist in 10b veranschaulicht. Das Negativresist 16, das am Rahmenbereich 22 bereits durchgängig belichtet worden ist, wird bei diesem Schritt mittels einer Maske 24 belichtet, wie sie auch im Schritt 1b verwendet wird, d.h. einer Maske 24, die lichtundurchlässige Teile 24a und lichtdurchlässige Teile 24b lateral derart angeordnet aufweist, dass Belich tungslicht 26 lateral nur im Deckelbereich 28 und dort unter Ausnahme des Öffnungsbereiches 30 durchgelassen wird, um auf das Negativresist 16 aufzutreffen. Vorliegend ist die Maske 24 zudem derart beschaffen, dass das Belichtungslicht 26, wie wohl nicht unbedingt notwendig, da dort bereits ja das Resist schon durchgängig über die gesamte Dicke vernetzt ist, auch im Rahmenbereich 22 auftrifft.
Als Belichtungslicht 26 wird jedoch Licht anderer Wellenlänge verwendet als das Belichtungslicht 20 beim ersten Belichtungsschritt von 10a. Genauer ausgedrückt, ist das Spektrum des Belichtungslichtes 26 derart ausgewählt, dass das Negativresist der Negativresistschicht 16 bei dem spektralen Bereich bzw. der Wellenlänge dieses Spektrums eine bedeutend höhere Absorption bzw. eine höhere Empfindlichkeit aufweist als bei dem spektralen Bereich bzw. der Wellenlänge des Belichtungslichtes 20 des ersten Belichtungsschrittes. Vorzugsweise weist das Negativresist bei dem spektralen Bereich der zweiten Belichtung von 10b eine um den Faktor 10 oder. mehr höhere Absorption auf als bei dem spektralen Bereich der ersten Belichtung von 10a. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Belichtungslicht 26, das die Maske 24 passiert, mit der erwünschten Wellenlänge bzw. dem Wellenlängenbereich dadurch erzeugt, dass breitbandiges Licht 160 durch ein optisches Filter 162 mit geeigneten Filtereigenschaften geleitet wird, um nur Licht der erwünschten Wellenlänge durchzulassen. Das Filter 162 ist beispielsweise das Filter UV 300 der Firma Süss Microtec, um als Belichtungslicht 26 Licht mit einer Wellenlänge von ca. 313-335 nm zu erzielen, wobei als Lichtquelle beispielsweise eine Quecksilberdampflampe verwendet wird. Eine abtastende Belichtung mittels eines Laserstrahls ist jedoch ebenfalls möglich, ebenso wie die Verwendung anderer Lichtquellen-Filter-Paare oder monochromatisches Laserlicht.
Der Effekt des Auswählens der Wellenlänge der Belichtung im Schritt von 10b derart, dass die Absorption des Negati vresists 16 für diese Wellenlänge bedeutend größer als bei der Belichtung von 10a ist, ist, dass dadurch das Prozessfenster für die Einstellung der Belichtungsdosis größer ist und somit die Dicke der Vernetzungsschicht innerhalb der Negativresistschicht 16 genauer eingestellt werden kann. Dies wird im folgenden anhand der 11-12 erläutert, wobei davon ausgegangen wird, dass als Negativresist SU-8 verwendet wird.
Die Absorption von SU-8 ist in 11 als Graph aufgetragen über die Wellenlänge für verschiedene Eindringtiefen bzw. Schichtdicken gezeigt. Wie es zu sehen ist, steigt die Absorption von SU-8 bei kürzeren Wellenlängen als der i-Linie (365 nm) einer Quecksilberdampflampe sehr stark an. Verwendet man nun Licht mit Wellenlängen kürzer als die i-Linie, so wird das Licht in den oberen Lackschichten der Negativresistschicht 16 so stark absorbiert, dass nur die oberen Bereiche des Resists 16 belichtet werden. Die Dicke dieses durchbelichteten Bereiches kann bei ansonsten gleichen Bedingungen, wie z.B. gleichbleibender Belichtungsdosis, aufgrund der Abhängigkeit der Absorption von der Belichtungswellenlänge durch die Wahl einer geeigneten Belichtungswellenlänge oder Wählen eines geeigneten Belichtungswellenlängenbereiches variiert werden, wie z.B. einer geeigneten Kantenlage eines Kantenfilters, eines geeigneten Bandpassfilters, durch Wahl eines geeigneten Laserlichtes.
Die Einstellung der Deckendicke, die erzeugt wird, ist bei hoher Absorption aber auch sehr unempfindlich gegen Dosisvariationen. Man erhält folglich ein großes Prozessfenster, da die Dicke unempfindlich gegenüber Dosisschwankungen wird.
12 zeigt noch in einem Graphen die Absorption von SU-8 aufgetragen über die Eindringtiefe bzw. SU-8-Schichtdicke für verschiedene Lichtwellenlängen, wobei die Graphen durch einen Least-Square-Fit durch Messpunkte erhalten wurden. Wie es zu sehen ist, ist die Belichtungsdosis bei 365 nm in einer Ein dringtiefe von 100 nm durch eine 16 mal geringere Absorption geschwächt worden als in dem Fall der Verwendung von Belichtungslicht der Wellenlänge 335 nm. Dies ist der Grund, wieso gleiche Beleuchtungsenergie bei unterschiedlicher Belichtungswellenlänge zu unterschiedlichen Vernetzungsschichtdikken führt. Im zweiten Belichtungsschritt ist folglich die Eindringtiefe verglichen zum ersten Belichtungsschritt reduziert und somit auch die belichtete Schichtdicke.
Die Belichtungsdosis wird im zweiten Belichtungsschritt derart eingestellt, dass sich bei der ausgesuchten Wellenlänge die geeignete Schichtdicke ergibt.
Die Anordnung der belichteten Teile der Negativresistschicht 16, wie sie durch die Belichtungsschritte 10a und 10b gezeigt worden sind, sind in 10c gezeigt. Wie es zu sehen ist, entspricht die Anordnung der Anordnung von 1c. Dementsprechend entspricht auch im weiteren Verlauf das Herstellungsverfahren nach 10a-10e demjenigen von 1a-1e., Das heißt, in einem nachfolgenden Entwicklungsschritt wird das Resist der Negativresistschicht 16, das nicht belichtet worden ist, herausgelöst, wodurch der Hohlraum 38 erzeugt wird, der von der Photoresisthohlraumstruktur 34 umgeben wird, wie es in 10d gezeigt ist. Anschließend erfolgt das Verschließen des Hohlraums 38, wobei dies im vorliegenden Fall nach 10e auf die selbe Weise wie in 1e geschieht, nämlich durch Aufbringen einer weiteren Resistschicht 46 aus Negativresist, Belichtung und anschließender Entwicklung.
13 zeigt abschließend noch eine Aufnahme eines Querschnitts eines Hohlraums, der durch die Schritte nach 1a-1d erzeugt worden ist, wobei im zweiten Belichtungsschritt eine Quecksilberdampflampe in Verbindung mit einem Bandpassfilter UV300 und als Negativresist das SU-8 verwendet wurde. Die Größenverhältnisse sind in 13 oben links angedeutet.
Die im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglichten folglich eine technisch unaufwendigere und kostengünstigere Häusung einer mechanischen Struktur dadurch, dass ein photostrukturierbarer Resist auf einem Substrat bzw. Wafer aufgetragen und strukturiert wurde, bzw. die Erzeugung eines Hohlraumes für Bauelemente, die Bereiche enthalten, deren Funktion ohne Hohlraum durch ein Mouldgehäuse beeinträchtigt werden würde. In dem Fall eines Negativresists wurde dieser Resist gemäß einem Ausführungsbeispiel in zwei Belichtungen mit zwei unterschiedlichen Belichtungsdosen und unterschiedlichen Masken strukturiert. Hierbei wurde mit einer ersten Belichtung ein Rahmen belichtet, der die zu schützenden Strukturen umschließt und die gesamte Restdicke belichtet. In einer direkt anschließenden zweiten Belichtung wurde mit einer zweiten Maske und einer geringeren Belichtungsdosis der Resist über dem zu schützenden Bauteil bis zu einer durch die Dosis definierten Dicke belichtet. Diese zweite Belichtung definierte das Dach des zu verschließenden Hohlraums. Das Dach wurde gleichzeitig im zweiten Belichtungsschritt mit Löchern versehen. Im anschließenden Entwicklungsschritt wurde der unbelichtete Resist unterhalb des Daches durch die Löcher im Dach herausgelöst. Die Löcher im Dach wurden durch eine zweite zu strukturierende Resistschicht verschlossen.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wurden die ersten zwei Belichtungsschritte zu einem Schritt zusammengefasst, indem eine entsprechende Maske verwendet wurde. Die Maske durfte im Rahmenbereich der Struktur die Belichtungsdosis nicht reduzieren. Im gesamten Dachbereich, je nach gewünschter Dachdicke, wurde die Dosis entsprechend abgeschwächt. Im Bereich der Löcher fand keine Belichtung statt. Eine solche Maske, nämlich wie die Maske 50, aber auch die Maske 150, ließe sich entweder durch opake Materialien im Deckelbereich oder durch feine Rasterung der Metallschicht der Maske erzeugen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wurde ein fotostrukturierbarer Negativ resist mit einer speziellen Wellenlänge bzw. einem speziellen Wellenlängenbereich, dort exemplarisch eine Hg-Dampf-Lampe mit speziellem Filter, belichtet. Ausgenutzt wurde dabei die wellenlängenabhängige Absorption des Resists. Die Absorption von SU-8-Resist steigt bei kürzeren Wellenlängen als der i-Linie sehr stark an. Verwendet man nun Licht mit Wellenlängen kürzer als die i-Linie, so wird das Licht in den oberen Lackschichten so stark absorbiert, dass nur die oberen Bereiche des Resists belichtet werden. Die Dicke dieses durchbelichteten Bereichs kann somit durch die Wahl einer geeigneten Wellenlänge oder Wellenlängenbereichs variiert werden und wird sehr unempfindlich gegen Dosisvariationen. Man erhält dadurch ein großes Prozessfenster, da die Dicke unempfindlich gegen Überbelichtung wird. Belichtet man nach dieser Vorgehensweise eine 100 μm dicke SU-8-Schicht mit 335 nm statt mit 365 nm, so hat man eine um Faktor 16 höhere Absorption. Die Eindringtiefe reduziert sich entsprechend und somit die belichtete Schichtdicke. Mit einer ersten Maske mit einer Dosis 1, die ausreichend ist, um die gesamte Resistschicht zu belichten, wird nun ein Rahmen belichtet. In einer zweiten Belichtung wird mit einer Dosis 2 der Deckelbereich belichtet. Dabei wird Licht einer Wellenlänge oder Wellenlängenbereichs verwendet, bei der der Resist stark absorbiert. In dem Deckelbereich befinden sich unbelichtete Teile, die Löcher im Deckel bilden. Bei der Entwicklung des Resists löst man den unbelichteten Resist heraus und es entsteht ein Hohlraum. Mit einer zweiten Resistschicht und 3. Belichtung mit anschließender Entwicklung werden die Löcher im Deckel verschlossen und Kontaktpads geöffnet.
Ferner wurden Ausführungsbeispiele unter Verwendung von Positivresist beschrieben. Hier wurde mit einem Zweischichtsystem gearbeitet. Unempfindlicherer Resist war über empfindlicherem Resist angeordnet. Belichteter Positivresist wurde bei der Entwicklung entfernt.
Alle Ausführungsbeispiele können auch zur Erzeugung bzw. Häusung von frei schwingenden Platten, Schwungmassen oder dergleichen verwendet werden.
Im folgenden wird noch auf verschiedene Variationsmöglichkeiten der vorhergehenden Ausführungsbeispiele hingewiesen. Beispielsweise war die oben beschriebene Form des Rahmens der Photoresistmaterialstruktur, die ja in der Draufsicht quadratisch war, lediglich exemplarischer Natur und kann jegliche andere Form mit einer geschlossenen Kurve auf der Oberfläche 12 aufweisen. Ferner kann die Lage und die Anzahl der Öffnung bzw. Öffnungen in dem Deckel bzw, der Deckelschicht variiert werden. Ferner wird darauf hingewiesen, dass obwohl im vorhergehenden von Belichtungsschritten die Rede war, ferner auch jegliche Strahlung verwendet werden könnte außer Licht, wie z.B. α-Strahlung. Auch die im vorhergehenden gelieferten Beispiele für Verschlüsse des Öffnung in der Photoresistmaterialstruktur, die eine Photoresistschicht vorsahen, können beliebig abgeändert werden. Insbesondere wäre es grundsätzlich denkbar mit einem geeigneten Vergussmaterial mit den geeigneten Materialeigenschaften, insbesondere mit der ausreichend hohen Viskosität, die Öffnung durch Moulden zu schließen, und dabei gleichzeitig die gesamte Oberfläche 12 zu abzuschließen.
Ferner wird darauf hingewiesen, dass das Ausführungsbeispiel von 10a-10e natürlich ebenfalls in Verbindung mit einer Doppelstruktur bzw. Sandwichstruktur durchgeführt werden kann und/oder mit nur einer Maske. Die einzelne Maske könnte lateral wie die Maske von 5 aufgebaut sein, nämlich mit einem Bereich 50a1, 50a2, der ein breitbandiges einfallendes Licht lateral selektiv nicht hindurchlässt bzw. blockiert, nämlich insbesondere an dem Öffnungsbereich, einem Bereich 50b, der Licht nur in einem ersten Spektralbereich durchlässt, nämlich für die durchgängige Vernetzung im Rahmenbereich, und einem Bereich 50c, der Licht nur in einem zweiten Spektralbereich durchlässt, nämlich für die teilweise Vernet zung im Deckelbereich ausgenommen des Öffnungsbereiches. Das Dosisverhältnis für die belichteten Bereiche könnte über das Verhältnis der Filterstärken an den lichtdurchlässigen Bereichen 50b, 50c mit unterschiedlicher Filterfunktion eingestellt werden.

10: Substrat
12: Hauptseite
14: mikromechanische Struktur
16: Negativresistschicht
18: Maske
18a: lichtundurchlässiger Teil
18b: lichtdurchlässiger Teil
20: Belichtungslicht
22: Rahmenbereich
24: Maske
24a: lichtundurchlässiger Teil
24b: lichtdurchlässiger Teil
26: Belichtungslicht
28: Deckelbereich
30: Öffnungsbereich
32: freiliegende Seite
34: Photoresistmaterialstruktur
36: Außenbereich
38: Hohlraum
40: Rahmenabschnitt
42: Deckelabschnitt
44: Öffnung
46: Verschlussschicht
50: Maske
50a: lichtundurchlässiger Teil
50b: lichtdurchlässiger Teil
50c: semitransparenter Teil
116: Positivresistschicht
118: Maske
118a: lichtundurchlässiger Teil
118b: lichtdurchlässiger Teil
124: Maske
124a: lichtundurchlässiger Teil
124b: lichtdurchlässiger Teil
126: Belichtungslicht
134: Photoresistmaterialstruktur
146: Verschlussschicht
150: Maske
150a: lichtundurchlässiger Teil
150b: lichtdurchlässiger Teil
150c: semitransparenter Teil
160: Licht
162: Filter

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Substrats (10) mit einer Hauptseite (12), an der die mikromechanische Struktur (14) gebildet ist; b) Aufbringen von Photoresistmaterial auf der Hauptseite (12) des Substrats (10); c) Bestrahlen des Photoresistmaterials, wobei das Photoresistmaterial ein Negativresist ist, und die Bestrahlung in Schritt c) derart stattfindet, daß in einer ersten Region (22), die eine zweite Region (28), in der sich die mikromechanische Struktur (14) befindet, umgibt, der Negativresist über eine vollständige Dicke des Photoresistmaterials bis zur Hauptseite (12) des Substrates (10) vernetzt wird, wohingegen in der zweiten Region (28) mit Ausnahme eines Ausschnitts (30) der zweiten Region (28) der Negativresist nur bis zu einer vorbestimmten Tiefe von einer der Hauptseite (12) des Substrats 10) abgewandten Seite des Negativresists aus vernetzt wird, während der Negativresist unterhalb der vorbestimmten Tiefe nicht vernetzt wird, und der Negativresist in dem Ausschnitt (30) der zweiten Region (28) nicht vernetzt wird, so dass eine Photoresistmaterialstruktur (34; 134) aus dem Photoresistmaterial erhalten wird, die die mikromechanische Struktur (14) umgibt, um zusammen mit dem Substrat (10) einen Hohlraumbereich (38) zwischen Substrat (10) und der Photoresistmaterialstruktur (34; 134) zu bilden, der die mikromechanische Struktur (14) und die Photoresistmate rialstruktur (34; 134) trennt, und in dem sich nichtvernetzter Negativresist des Photoresistmaterials befindet, und die eine Öffnung (44) aufweist; und d) anschließendes Entwickeln des Photoresistmaterials, um den sich in dem Hohlraumbereich befindlichen Negativresist des Photoresistmaterials über die Öffnung (44) zu entfernen, so dass sich aus dem Hohlraumbereich ein Hohlraum (38) ergibt; und e) Verschließen der Öffnung (44), um den Hohlraum (38) abzuschließen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt b) das Aufbringen einer ersten und einer zweiten Photoresistschicht (16a, 16b) auf der Hauptseite (12) aufweist, derart, dass die zweite Photoresistschicht (16b) zwischen der ersten Photoresistschicht (16a) und dem Substrat (10) gebildet ist, wobei die erste Photoresistschicht (16a) aus einem ersten Photoresistmaterial und die zweite Photoresistschicht (16b) aus einem, zweiten Photoresistmaterial gebildet ist, das erste Photoresistmaterial und das zweite Photoresistmaterial ein Negativresist sind, und das erste Photoresistmaterial eine höhere Resistempfindlichkeit aufweist als das zweite Resistmaterial, und bei dem Schritt c) folgende Schritte aufweist: c1) selektives Bestrahlen der ersten und der zweiten Photoresistschicht (16a, 16b) in einer ersten Region (22), die eine zweite Region (28), in der sich die mikromechanische Struktur (14) befindet, umgibt, mit einer ersten Dosis; und c2) selektives Bestrahlen der ersten und der zweiten Photoresistschicht (16a, 16b) in der zweiten Region (28) mit einer zweiten Dosis, die niedriger als die erste Dosis ist, mit Ausnahme eines Ausschnitts (30) der zweiten Region (28), wobei der Schritt d) das Entwickeln des ersten und des zweiten Photoresistmaterials aufweist, um in der ersten Photoresistschicht (16a) einen Deckelabschnitt (42) und in der zweiten Photoresistschicht einen Rahmenabschnitt (40) zu bilden, wobei der Rahmenabschnitt auf der Hauptseite (12) des Substrats (10) um die mikromechanische Struktur (14) herum verläuft, und der Deckelabschnitt (42) die mechanische Struktur (14) von dem Rahmenabschnitt (40) unter Beabstandung zu der mikromechanischen Struktur (14) überspannt und die Öffnung (44) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem Schritt c) folgende Schritte aufweist: c1) Selektives Bestrahlen des Negativresists in einer ersten Region (22), die eine zweite Region (28), in der sich die mikromechanische Struktur (14) befindet, umgibt, mit einem ersten Bestrahlungsspektrum; und c2) Selektives Bestrahlen des Negativresists in der zweiten Region (28) mit einem zweiten Bestrahlungsspektrum, wobei das erste und das zweite Bestrahlungsspektrum derart ausgewählt sind, dass das Negativresist in dem zweiten Bestrahlungsspektrum eine höhere Absorption aufweist als im ersten Bestrahlungsspektrum.
Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem das erste und das zweite Bestrahlungsspektrum derart ausgewählt sind, dass das Negativresist in dem zweiten Bestrahlungsspektrum eine um mindestens den Faktor 10 größere Absorption aufweist als in dem ersten Bestrahlungsspektrum.
Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Substrats (10) mit einer Hauptseite (12), an der die mikromechanische Struktur (14) gebildet ist; b) Aufbringen einer ersten und einer zweiten Photoresistschicht (116a, 116b) auf der Hauptseite (12), derart, dass die zweite Photoresistschicht (116b) zwischen der ersten Photoresistschicht (116a) und dem Substrat (10) gebildet ist, wobei die erste Photoresistschicht (116a) aus einem ersten Photoresistmaterial und die zweite Photoresistschicht (116b) aus einem zweiten Photoresistmaterial gebildet ist, das erste Photoresistmaterial und das zweite Photoresistmaterial ein Positivresist sind, und das erste Photoresistmaterial eine niedrigere Resistempfindlichkeit aufweist als das zweite Photoresistmaterial, c) Bestrahlen und anschließendes Entwickeln des Photoresistmaterials durch c1) selektives Bestrahlen der ersten und der zweiten Photoresistschicht (116a, 116b) an einer Öffnungsregion (30) mit einer ersten Dosis; c2) selektives Bestrahlen der ersten und der zweiten Photoresistschicht ( 116a, 116b) an einer Deckelregion (28) mit einer zweiten Dosis, die niedriger als die erste Dosis ist; und c3) Entwickeln der ersten und der zweiten Photoresistschicht, um in der ersten Photoresistschicht (16a) einen Deckelabschnitt (42} und in der zweiten Photoresistschicht einen Rahmenabschnitt (40) zu bilden, wobei der Rahmenabschnitt auf der Hauptseite (12) des Substrats (10) um die mikromechanische Struktur (14) herum verläuft, und der Deckelabschnitt (42) die mechanische Struktur (14) von dem Rahmenabschnitt (40) unter Beabstandung zu der mikromechanischen Struktur (14) überspannt und die Öffnung (44) aufweist; und e) Verschließen der Öffnung (44), um den Hohlraum (38) abzuschließen.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem die Schritte c1) und c2) mittels einer einzigen Maske (50) durchgeführt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schritt e) das Aufbringen eines Polymers aufweist, dessen Viskosität in einem noch nicht ausgehärteten Zustand größer als 0,002 m²/s ist.
Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur (14), mit einem Substrat (10) mit einer Hauptseite (12), an der die mikromechanische Struktur (14) gebildet ist; einer Photoresistmaterialstruktur (34; 134), die die mikromechanische Struktur (14) umgibt, um zusammen mit dem Substrat (10) einen Hohlraum (38) zwischen Substrat (10) und der Photoresistmaterialstruktur (34; 134) zu bilden, der die mikromechanische Struktur (14) und die Photoresistmaterialstruktur (34; 134} trennt, und die eine Öffnung (44) aufweist; und einem Verschluss (46) zum Verschließen der Öffnung (44), um den Hohlraum (38) abzuschließen, wobei die Photoresistmaterialstruktur (34; 134) folgende Merkmale aufweist: einen auf der Hauptseite (12) des Substrat (10) um die mikromechanische Struktur (14) herum gebildeten Rahmenabschnitt (40); einen Deckelabschnitt (42), der die mikromechanische Struktur (14) von dem Rahmen (40) her unter Beabstandung zur mikromechanischen Struktur (14) überspannt und die Öffnung (44) aufweist, und wobei die Photoresistmaterialstruktur (34) aus einer ersten Photoresistschicht (16a) und einer zweiten Photoresistschicht (16b) gebildet ist, wobei der Deckelabschnitt (42) in der ersten Photoresistschicht (16a) und der Rahmenabschnitt in der zweiten Photoresistschicht (16b) gebildet ist, und die erste Photoresistschicht (16a) aus einem ersten Photoresistmaterial und die zweite Photoresistschicht (16b) aus einem zweiten Photoresistmaterial besteht, das erste Photoresistmaterial und das zweite Photoresistmaterial ein Negativresist sind, und das erste Photoresistmaterial eine höhere Resistempfindlichkeit aufweist als das zweite Photoresistmaterial.
Vorrichtung zur Häusung einer mikromechanischen Struktur (14), mit einem Substrat (10) mit einer Hauptseite (12), an der die mikromechanische Struktur (14) gebildet ist; einer Photoresistmaterialstruktur (34; 134), die die mikromechanische Struktur (14) umgibt, um zusammen mit dem Substrat (10) einen Hohlraum {38) zwischen Substrat (10) und der Photoresistmaterialstruktur (34; 134) zu bilden, der die mikromechanische Struktur (14) und die Photoresistmaterialstruktur (34; 134) trennt, und die eine Öffnung (44) aufweist; und einem Verschluss (46) zum Verschließen der Öffnung (44), um den Hohlraum (38) abzuschließen, wobei die Photoresistmaterialstruktur (34; 134) folgende Merkmale aufweist: einen auf der Hauptseite (12) des Substrat {10) um die mikromechanische Struktur (14) herum gebildeten Rahmenabschnitt (40); einen Deckelabschnitt (42), der die mikromechanische Struktur (14) von dem Rahmen (40) her unter Beabstandung zur mikrome chanischen Struktur (14) überspannt und die Öffnung (44) aufweist, und wobei die Photoresistmaterialstruktur (134) aus einer ersten Photoresistschicht (116a) und einer zweiten Photoresistschicht (116b) gebildet ist, wobei der Deckelabschnitt (42) in der ersten Photoresistschicht (116a) und der Rahmenabschnitt (40) in der zweiten Photoresistschicht (116b) gebildet ist, die erste Photoresistschicht (116a) aus einem ersten Photoresistmaterial und die zweite Photoresistschicht (116b) aus einem zweiten Photoresistmaterial besteht, das erste Photoresistmaterial und das zweite Photoresistmaterial ein Positivresist sind, und das erste Photoresistmaterial eine niedrigere Resistempfindlichkeit aufweist als das zweite Photoresistmaterial.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei der der Hohlraum (38) gegenüber dem Äußeren hermetisch abgeschlossen ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Verschluss (46; 146) aus einem aushärtbaren Polymer gebildet ist, dessen Viskosität in einem noch nicht ausgehärteten Zustand größer als 0,002 m²/s ist.