DE19846751A1

DE19846751A1 - Glass relief structuring system using fine linear scanner to irradiate photo-structurable glass

Info

Publication number: DE19846751A1
Application number: DE19846751A
Authority: DE
Inventors: Arne Albrecht; Mathias Eccarius; Karsten Dipl Ing Feindt; Thomas Dipl Ing Frank; Alf Dipl Ing Harnisch; Dagmar Prof Dr Dr Huelsenberg; Christoph Dr Schaffel; Kristina Dipl Ing Dr Schmidt
Original assignee: POLY OPTIK GmbH
Current assignee: POLY OPTIK GmbH
Priority date: 1997-10-12
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 1999-06-02

Abstract

Photo-structurable glass is relief structured by crystallization heat treatment and then etching of glass regions which have been irradiated by a linear scanner having a line spacing width of only a fraction of the glass region width.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur gesteuerten Tiefenstrukturierung von fotostrukturierbarem Glas gemäß der Gattung der Patentansprüche und danach herstellbare Bauteile bzw. Funktionselemente. Die erfindungsgemäße Anordnung findet bspw. Anwendung bei der Herstellung von Bauteilen für die Fluidtechnik (Ventile, insbesondere Ventilsitze), von Bauteilen für die Antriebstechnik (komplizierte Spulenstrukturen, Öffnungen in Glasbauteilen), von Mikrogreifern (Deckplatten für Sauggreifer, elektrodynamische Greifer).The invention relates to an arrangement for controlled Deep structuring of photo-structurable glass according to the genre of the claims and components that can be manufactured thereafter or Functional elements. The arrangement according to the invention takes place, for example. Application in the manufacture of components for fluid technology (Valves, in particular valve seats) of components for drive technology (complicated coil structures, openings in glass components), by Micro grippers (cover plates for suction grippers, electrodynamic grippers).

Der Fotostrukturerungsprozeß für spezielle fotostrukturierbare Gläser aus dem Grundglassystem Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ ist seit langem bekannt. Im Verlauf dieses Prozesses sind in aus fotostrukturierbarem Glas bestehenden Scheiben durch die Bearbeitungsschritte Bestrahlen,
Tempern und Ätzen durchgehende Strukturen einbringbar. Die Bestrahlung erfolgt dabei maskiert mittels Strahlungsquellen, deren abgegebenes Strahlspektrum den Sensitivitätsbereich des verwendeten Glases (z. B. 300 bis 320 nm) enthält. Während des nachfolgenden Temperprozesses entsteht in den bestrahlten Bereichen eine Kristallphase, die im abschließenden Ätzprozeß selektiv gegenüber den unbestrahlten Glasbereichen geätzt werden kann.The photo structure process for special photo structure glasses from the basic glass system Li ₂ O-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ has been known for a long time. In the course of this process, the processing steps in beams made of photo-structurable glass are irradiated,
Continuous structures can be introduced for tempering and etching. The radiation is masked by means of radiation sources, the emitted beam spectrum of which contains the sensitivity range of the glass used (for example 300 to 320 nm). During the subsequent annealing process, a crystal phase arises in the irradiated areas, which can be etched selectively in relation to the unirradiated glass areas in the final etching process.

Durch einen vorzeitigen Abbruch des Ätzvorganges oder durch den Einsatz von strukturierten Ätzschutzschichten auf der tiefenzustrukturierenden Probenseite können nach einem jeweils modifizierten Verfahren auch Strukturen mit variierter Strukturtiefe hergestellt werden (siehe z. B. Dietrich T.R. e.a. "Fabrication technologies for microsystems utilizing photoetchable glass", Microelectronic Engineering 30 (1996) pp. 497-504). Der wesentliche Nachteil des Ätzabbruchverfahren ist die Begrenzung auf eine Strukturtiefe bei einem einmaligen Durchlaufen des Strukturierungsprozesses. Beim Einsatz von zusätzlichen Ätzschutzschichten sind unterschiedliche Strukturtiefen realisierbar, jedoch ist das zusätzliche Aufbringen und Strukturieren der Schutzschichten nachteilig. Kontinuierliche Tiefenübergänge können nicht realisiert werden.By a premature termination of the etching process or by the Use of structured etching protection layers on the deeply structuring sample page can be used after each modified processes also structures with varied structure depth be produced (see e.g. Dietrich T.R. e.a. "Fabrication technologies for microsystems utilizing photoetchable glass ", microelectronic Engineering 30 (1996) pp. 497-504). The main disadvantage of Etching termination method is the limitation to a structure depth at one single run through the structuring process. When using additional etch protection layers are different structure depths realizable, but the additional application and structuring of the Protective layers disadvantageous. Continuous depth transitions cannot will be realized.

Mittels Grauwertmasken können Resists definiert tiefenstrukturiert werden (z. B. Quenzer, H.J. e.a. "Fabrication of Relief - Topographic Surfaces with a One - Step UV-Litographic Process", Microsystem technologies '94, Proceedings pp. 163-172). Dieses Strukturierungsprinzip wird bislang lediglich zur Strukturierung organischer Resistmaterialien angewendet.Resists can be structured in a defined depth using gray value masks (e.g. Quenzer, H.J. e.a. "Fabrication of Relief - Topographic Surfaces with a One-Step UV Litographic Process ", microsystem technologies '94, Proceedings pp. 163-172). This The structuring principle has so far only been used for structuring organic resist materials applied.

Weiterhin sind verschiedene Methoden zur Laserbestrahlung von fotostrukturierbaren Gläsern, die variierte Strukturtiefen zulassen, bekannt (US 5,322,538; US 5,374,291; US 5,314,522). Nachteilig ist bei allen diesen Verfahren, daß ein Laser benötigt wird. Oft ist die Bestrahlung aus unterschiedlichen Richtungen erforderlich, so daß nur Einzelteile gefertigt werden können.There are also various methods for laser irradiation of photostructurable glasses that allow different structure depths (US 5,322,538; US 5,374,291; US 5,314,522). The disadvantage of all this procedure that a laser is needed. The radiation is often off different directions required, so that only individual parts are made can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem kompakten Glasteil oder Glaswafer aus fotostrukturierbarem Glas unter Anwendung von fotochemischen Prozessen Strukturen mit variierender Tiefe zu erzeugen, oline dabei zusätzlich auf die zu strukturierende Fläche aufzubringende Ätzschutzschichten einzusetzen. Im Besonderen soll durch die Anwendung dieses Verfahrens eine hinterschneidungsfreie dreidimensionale Strukturgestaltung in fotostrukturierbarem Glas möglich sein.The invention has for its object in a compact glass part or glass wafers made of photostructurable glass using create structures with varying depths in photochemical processes, oline also to be applied to the surface to be structured Use protective layers. In particular, the Applying this procedure an undercut-free three-dimensional structure possible in photo-structurable glass be.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Durch den Einsatz einer bezuglich der Transmission modifizierten Maske mit zueinander parallelen, konzentrischen bzw. sich kreuzenden Linien (Gitter) sind beliebig viele Strukturtiefenabstuflingen bzw. kontinuierliche Strukturtiefenübergänge realisierbar. Diese Lösung ist auch vorteilhaft gegenüber einer Lösung, bei der maskierte Glasteile nacheinander und zueinander justiert mit unterschiedlicher Strahlungsenergiedichte bestrahlt werden, weil dadurch nur wenige Strukturtiefenabstufungen realisierbar sind. Die Öffnungsbreiten im Linienraster können variiert sein; dadurch ist es möglich, geneigten Begrenzungsfläche zu erzeugen. Ist das Linienraster mit einer herkömmlichen Maske kombiniert, bei der also die Öffnung im wesentlichen gleich der oder proportional zur im Glas zu erzeugenden Struktur ist, so lassen sich in einem Arbeitsgang die unterschiedlichsten Strukturen erzeugen. Die Transmission in der Anordnung läßt sich auch durch eine zumindest partielle Veränderung der Energiedichte der auf die Maske bzw. das Raster auftreffenden Strahlung variieren. Vorteilhaft ist die nicht tiefenzustrukturierende Seite des Glasteils mit einer Ätzschutzschicht versehen.According to the invention, this object is achieved by the characterizing Features of the first claim solved. By using a with respect to the transmission modified mask with each other parallel, concentric or crossing lines (grid) any number of structural depth levels or continuous Structural depth transitions can be realized. This solution is also advantageous compared to a solution in which masked glass parts in succession and adjusted to each other irradiated with different radiant energy density because only a few structure depth gradations can be achieved are. The opening widths in the line grid can be varied; through that is it is possible to create inclined boundary surface. Is the line grid combined with a conventional mask, which means that the opening in the essentially the same as or proportional to that to be produced in the glass Structure is, so can be the most different in one operation Create structures. The transmission in the arrangement can also be by at least partially changing the energy density of the on the Mask or the radiation incident on the grid vary. It is advantageous the side of the glass part not to be deeply structured with a Protective layer provided.

Bei den Untersuchungen zur Erfindung wurde deutlich, daß eine Kontrolle der Strukturtiefe im Glasbauteil über die eingebrachte Belichtungs- bzw. Strahlungsenergie möglich ist. Die wirksame Belichtungsenergie kann durch eine Variation der Strahlungsenergiedichte des Strahlers von außen oder der Öffnungsverhältnisse des Maskenrasters in der Anordnung verändert und eingestellt werden. Die Strukturtiefe ist weniger von der Rasterperiode als vom Transmissionsgrad abhängig und nähert sich für längere Ätzzeiten einem Grenzwert, der vom jeweiligen Maskentransmissionsgrad bestimmt ist. Der Grenzwert liegt bei einem Transmissionsgraden von 0,2 bei 120 µm nach 10 min, 220 µm nach 20 mm, 330 µm nach 40 min, 430 µm nach 80 min, wobei eine Rasterperiode von 20 µm zugrunde liegt. Die Ätzgeschwindigkeit ist vom Transmissionsgrad der Maske und der Ätzzeit abhängig. Mit sinkendem Transmissionsgrad und steigender Ätzzeit nimmt die Ätzgeschwindigkeit stark ab. Die Begrenzung der Ätzgeschwindigkeit ist für unterschiedliche Transmissionsgrade verschieden stark. Bei einem Transmissionsgrad von 1 beträgt bspw. die mittlere Ätzgeschwindigkeit der kristallisierten Bereiche 13,1 µm/min und der unbestrahlten glasigen Bereiche 0,94 µm/min. Daraus resultiert ein mittleres Ätzratenverhältnis von 14. Strukturen geringerer Tiefe sind mit wesentlich größerer Präzision und geringerer Abhängigkeit von den konkreten Ätzbedingungen herstellbar als solche mit größerer Strukturtiefe. Im Bereich mittlerer Transmissionsgrade (0,1 bis 0,3) ist eine annähernd lineare Änderung der Strukturtiefe mit dem Transmissionsgrad gegeben. In diesem Bereich bedingt eine größere Rasterbreite auch eine größere Strukturtiefe. Das ist unerwartet, da bei einem konstanten Transmissionsgrad das betrachtete Volumen entsprechend der flächenmäßigen Definition des Transmissionsgrades auch einer konstanten Bestrahlung ausgesetzt ist. Die Abweichung von der linearen Abhängigkeit bei höheren Transmissionsgraden (<0,3) ist mit ungleichmäßigem Ätzverhalten infolge von großen Strukturtiefen zu erklären. Für niedrige Transmisionsgrade (<0,1) zeigt die Strukturtiefe einen von der Rasterperiode abhängigen nichtlinearen Zusammenhang mit dem Transmissionsgrad, der durch Beugungseffekte hervorgerufen wird. Für größer werdende Rasterperioden wird der Beugungseinfluß bei vergleichbarer Öffnungsbreite geringer, die erzeugte Oberflächenstruktur entspricht immer deutlicher der Rasterstruktur auf der Maske. Für kleiner werdende Rasterperioden und Öffnungsbreiten nimmt der Beugungseinfluß zu, die erzeugte Oberflächenstruktur wird zunehmend weniger von der konkreten Maskenstruktur beeinflußt. Die Übergänge vom transmissionsbestimmten zum beugungsbestimmten Bereich der Strukturgeometrien sind fließend und hängen von den konkreten Rastergeometrien der Maske ab. Näherungsweise kann bei Rastererioden von <20 µm und Öffnungsbreiten von <2 µm von einer vorwiegenden Transmissionsabhängigkeit der Strukturgeometrie ausgegangen werden, während bei Rasterperioden <20 µm und Öffnungsbreiten <2 µm von einer vorwiegenden Beugungsabhängigkeit der Strukturgeometrie auszugehen ist.In the investigations of the invention it became clear that a control the structure depth in the glass component via the exposure or Radiant energy is possible. The effective exposure energy can by varying the radiation energy density of the radiator from the outside or the opening ratio of the mask grid in the arrangement changed and set. The structure depth is less of that Raster period as dependent on the transmittance and approaches for longer etching times a limit that depends on the respective Mask transmittance is determined. The limit is one Transmittance of 0.2 at 120 µm after 10 min, 220 µm after 20 mm, 330 µm after 40 min, 430 µm after 80 min, one Grid period of 20 µm is based. The etching rate is from Transmittance of the mask and the etching time depend. With sinking The degree of transmission and increasing etching time decrease the etching speed strongly. The limitation of the etching speed is for different ones Different degrees of transmission. With a transmittance of 1 is, for example, the average etching rate of the crystallized Areas 13.1 microns / min and the unexposed glassy areas 0.94 µm / min. This results in an average etching rate ratio of 14. Structures of lesser depth are much more precise and less dependence on the specific etching conditions as such with greater structural depth. In the medium range Transmittance (0.1 to 0.3) is an approximately linear change in the Structure depth given with the transmittance. In this area requires a larger grid width also a greater structure depth. This is unexpected, because with a constant transmittance considered Volume according to the area definition of the Transmittance is also exposed to constant radiation. The deviation from the linear dependency at higher ones Transmittance (<0.3) results in uneven etching behavior of great structural depths. For low degrees of transmission (<0.1) shows the structure depth depending on the grid period nonlinear relationship with the transmittance caused by Diffraction effects are caused. For growing ones Raster periods the diffraction influence is comparable The opening width is smaller, which corresponds to the surface structure created the grid structure on the mask is becoming increasingly clear. For getting smaller The period of diffraction increases, the raster periods and aperture widths generated surface structure becomes increasingly less of the concrete Mask structure influenced. The transitions from the transmission-determined to the diffraction-determined area of the structural geometries are fluid and depend on the specific grid geometries of the mask. Approximately can with raster periods of <20 µm and opening widths of <2 µm from a predominant transmission dependence of the Structural geometry are assumed, while for raster periods <20 µm and opening widths <2 µm of a predominant Diffraction dependence of the structural geometry can be assumed.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind, daß
Essential features of the invention are that

- Different structure depths in a glass component or a glass wafer without an additional etch protection layer on the deep structured Surface can be produced;
- after going through the whole Photo structuring process (radiation, annealing and etching) or several further irradiation steps with subsequent tempering and etching process can be connected;
- The radiation is carried out with a mask, the transmission in the. Structural areas that are to be deeply structured, is changeable;
- by using only one mask the accuracy of the corresponding structures to each other is increased;
- Clearly lower residual crystal structures are present because of a Etching stop is not made;
- With the time of the irradiation also those that can be generated in the glass Structure depth can be set;
- In the third dimension, the etching process is free of undercuts design variable.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with the aid of the schematic drawing of four embodiments explained in more detail. Show it:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Strukturierung einer in einem Querschnitt dargestellten Glasscheibe, die durch eine Masken- Raster-Kombination mit einer geeigneten Strahlung bestrahlt wird, Fig. 1 shows the structure of the present invention a sheet of glass shown in a cross section, which is irradiated through a mask raster combination with a suitable radiation,

Fig. 2 ein entsprechend einem Bestrahlungsraster mit Kristallphasen versehenes Glasteil im Querschnitt, Fig. 2 is a corresponding to an exposure grid with crystal phases provided glass part in cross-section,

Fig. 3 das Glasteil gemäß Fig. 2 nach der Ausätzung in perspektivischer Darstellung, Fig. 3, the glass portion of FIG. 2, after the Ausätzung in perspective

Fig. 4 die Schnittdarstellung eines Glasteils, das nach Bestrahlung durch eine entsprechende Maske eine Kristallphase mit einer geneigten Begrenzungsfläche hat und Fig. 4 is a sectional view of a glass part which has a crystal phase with an inclined boundary surface after irradiation through a corresponding mask and

Fig. 5 ein rotationssymmetrisches Glasteil mit einer zugehörigen Strahlungsmaske in Schnittdarstellung. Fig. 5 is a rotationally symmetrical glass part with an associated radiation mask in a sectional view.

In Fig. 1 wird eine aus einem fotostrukturierbaren Glas bestehende Scheibe 10 durch eine Maske 11 mit einem Linienraster 112 von einer Strahlungsquelle 12 mit einer Strahlung 13 bestrahlt, deren Intensitätsverteilung über den Strahlungsbündelquerschnitt gleich ist und deren Spektrum sich im Sensivitätsbereich des Glases befindet. Die Maske 11 weist als Struktur Öffnungen mit größerer Breite 111 und Öffnungen mit geringerer Breite 112 auf. Die Breite der Öffnungen 111 ist als makroskopisch zu bezeichnen, sie liegt im 50 µm-Bereich und darüber. Die Öffnungen 112 haben eine mikroskopische Breite, die im 10 µm-Bereich und darunter liegt.In FIG. 1, a pane 10 consisting of a photo-structurable glass is irradiated through a mask 11 with a line grid 112 by a radiation source 12 with radiation 13 , the intensity distribution of which is the same over the cross-section of the radiation beam and the spectrum of which is in the sensitivity range of the glass. The mask 11 has openings with a larger width 111 and openings with a smaller width 112 as a structure. The width of the openings 111 can be described as macroscopic, it is in the 50 μm range and above. The openings 112 have a microscopic width that is in the 10 μm range and below.

Nach der Bestrahlung wird die Glasscheibe 10 bei 590°C getempert, so daß sich in ihren bestrahlten Bereichen 14 Kristallphasen ausbilden, von denen die Kristallphasen 141 unter den makroskopischen Öffnungen 111 durch die Dicke der Scheibe 10 reichen, während die Kristallphasen 142, 143 unter den mikroskopischen Öffnungen 112 nur in die Scheibe 10 eindringen. After the irradiation, the glass pane 10 is annealed at 590 ° C., so that 14 crystal phases form in its irradiated areas, of which the crystal phases 141 under the macroscopic openings 111 extend through the thickness of the pane 10 , while the crystal phases 142 , 143 under the microscopic openings 112 only penetrate the disc 10 .

Anschließend kann die Scheibe 10 an ihren nicht der Ätzung auszusetzenden Seiten mit einer Ätzschutzschicht 15 versehen werden. Die Kristallisationsbereiche 141, 142, 143 erfahren Ausätzungen, so daß in der Scheibe 10 eine Struktur von durchgehenden Löchern 101 und Ausnehmungen 102 entsteht, deren Konfiguration durch die der Öffnungen 111, 112 in der Maske 11 bedingt ist. Es ist allerdings zu beachten, daß die mikroskopischen Öffnungen 112 im rechten Teil der Maske 11 wie ein Raster wirken, das eine größerflächige Kristallisation und damit eine flächenhafte, in der Tiefe begrenzte Ausätzung ermöglicht. Während des nachfolgenden Ätzprozesses lassen sich Strukturen, die kleiner als ca. 40 µm sind, deutlich schlechter ätzen als vergleichbar behandelte Strukturen mit größeren Strukturabmessungen (Breiten, Durchmessern). Das zeigt sich besonders bei hohen Bestrahlungsenergiedichten und langen Ätzzeiten. Bei Strukturgrößen, die deutlich kleiner sind als 100 µm, sinkt also mit einer Verkleinerung der Strukturabmessungen der Maske 11 unter gleichen Bedingungen die erreichbare Belichtungstiefe sowie die Kristallisations- und Ätztiefe. Deshalb ist mit einer Maske, die ein Raster sehr feiner Kreis- oder Linienstrukturen aufweist, eine definierte Tiefenstrukturierung mit variabler Strukturtiefe möglich. Dabei werden durch Maskenstrukturen mit geringen Öffnungsabmessungen 112 in der Scheibe 10 nur Strukturen mit einer geringen, begrenzten Tiefe 102 strukturiert. Mit zunehmender Öffnungsbreite der Maskenstrukturen 113 lassen sich in der Scheibe 10 tiefer gehende Strukturen 103 erreichen. Ein vollständiges Durchstrukturieren 101 der Scheibe 10 ist gegeben, wenn von vollflächig transparenten Maskenbereichen 111 ausgegangen wird.The pane 10 can then be provided with an etching protection layer 15 on its sides which are not to be subjected to the etching. The crystallization regions 141 , 142 , 143 undergo etching, so that a structure of through holes 101 and recesses 102 is formed in the disk 10 , the configuration of which is determined by that of the openings 111 , 112 in the mask 11 . It should be noted, however, that the microscopic openings 112 in the right-hand part of the mask 11 act like a raster, which enables a larger-area crystallization and thus an extensive etching which is limited in depth. During the subsequent etching process, structures that are smaller than approx. 40 µm can be etched much worse than comparable treated structures with larger structure dimensions (widths, diameters). This is particularly evident with high radiation energy densities and long etching times. For structure sizes that are significantly smaller than 100 μm, the achievable depth of exposure and the depth of crystallization and etching decrease with a reduction in the structure dimensions of mask 11 under the same conditions. Therefore, with a mask that has a grid of very fine circular or line structures, a defined depth structuring with variable structure depth is possible. In this case, only structures with a small, limited depth 102 are structured by mask structures with small opening dimensions 112 in the pane 10 . With increasing opening width of the mask structures 113 , deeper structures 103 can be achieved in the pane 10 . A complete structuring 101 of the pane 10 is given if full-area transparent mask regions 111 are assumed.

In Fig. 2 befindet sich eine Maske 11 mit einer Linienstruktur mit seitlichen makroskopischen Öffnungen 111 und mittleren Gruppen 114 von mikroskopischen Öffnungen 112 über einem Glasbauteil 10 aus fotostrukturierbarem Glas. Entsprechend den Strukturen 111, 114 werden bei Bestrahlung des Glasbauteils 10 durch das Glasbauteil reichende Kristallisationsbereiche 141 und das Glasbauteil nur eindringende Kristallisationsbereiche 142 erzeugt die dann analog zu Fig. 1 ausgeätzt werden, so daß eine Ausnehmung in Form einer Kanalstruktur 104 im Glasbauteil 10 entsteht, wie sie Fig. 3 erkennen läßt. Während für die Kristallationsbereiche 142 erzeugt, die dann analog zu Fig. 1 ausgeätzt werden, so daß eine Ausnehmung in Form einer Kanalstruktur 104 im Glasbauteil 10 entsteht, wie sie Fig. 3 erkennen läßt. Während für die langen, zueinander parallelen Stücke 105 der Kanalstruktur 104 die voneinander getrennten Gruppen 114 ausschließlich maßgeblich sind, kommen für ihre kurzen Verbindungsstücke 106 sowohl die Enden der zwischen Linien 115 befindlichen mikroskopischen Öffnungen 112 als auch entsprechende, nicht sichtbare mikroskopische Öffnungen zwischen den Gruppen 114, die zu beiden Seiten einer zum Glasstück 10 rechtwinkligen Ebene E liegen, zur Wirkung. Die Rasterperiode ist für alle mikroskopischen Öffnungen dieselbe. Durch die makroskopischen Öffnungen 141 wird das Glasbauteil 10 von einem größeren Bauteil 20 abgetrennt.In Fig. 2 there is a mask 11 having a line structure with lateral macroscopic apertures 111 and middle groups 114 of microscopic apertures 112 over a glass member 10 of photo-glass. Corresponding to the structures 111 , 114 , when the glass component 10 is irradiated, crystallization regions 141 reaching through the glass component and only penetrating crystallization regions 142 are produced, which are then etched out analogously to FIG. 1, so that a recess in the form of a channel structure 104 is formed in the glass component 10 . as shown in Fig. 3. While produced for the crystallization regions 142 , which are then etched out analogously to FIG. 1, so that a recess in the form of a channel structure 104 is formed in the glass component 10 , as can be seen in FIG. 3. While the groups 114 separated from one another are exclusively decisive for the long, mutually parallel pieces 105 of the channel structure 104 , both the ends of the microscopic openings 112 located between lines 115 and corresponding, invisible microscopic openings between the groups 114 come for their short connecting pieces 106 , which lie on both sides of a plane E perpendicular to the glass piece 10 , to effect. The grid period is the same for all microscopic openings. The glass component 10 is separated from a larger component 20 through the macroscopic openings 141 .

Die Herstellung des Glasbauteils 10 mit der Kanalstruktur 104 kann durch eine einzige ausreichende Bestrahlung sowie nachfolgende Temperung und Ätzung erfolgen. Nach einem anderen Verfahren kann aber auch in einem ersten Schritt die maskierte Bestrahlung des größeren Bauteils 20 mit hoher Energiedichte erfolgen. Dabei werden die Außenkonturen des Glasbauteils 10 und ggf. nicht dargestellte Justiermarken abgebildet. Nach dem sich anschließenden Tempern und Ätzen liegt die rechteckige Glasstruktur 10 in einem Wafer vor, die durch Vereinzelungsstege gehalten sein kann. In einem zweiten Schritt erfolgt eine maskierte, jedoch justierte Bestrahlung des Glasbauteils, allerdings mit geringerer Energiedichte, mit einer zweiten Maske, die lediglich zweite Justiermarken und die Kanalstruktur 112, 114 enthält. Die Justiermarken des ersten und zweiten Schrittes werden vor der zweiten Bestrahlung miteinander zur Koinzidenz gebracht. Nach einem nochmaligen Tempern und Ätzen entsteht das tiefenstrukturierte Glasbauteil 10.The glass component 10 with the channel structure 104 can be produced by a single sufficient irradiation and subsequent annealing and etching. According to another method, however, the masked irradiation of the larger component 20 with a high energy density can also take place in a first step. The outer contours of the glass component 10 and possibly not shown alignment marks are shown. After the subsequent tempering and etching, the rectangular glass structure 10 is present in a wafer, which can be held by separating webs. In a second step, masked but adjusted radiation of the glass component takes place, however with a lower energy density, using a second mask which only contains second alignment marks and the channel structure 112 , 114 . The alignment marks of the first and second steps are brought into coincidence with one another before the second irradiation. After a further tempering and etching, the deeply structured glass component 10 is produced .

In Fig. 4 ist eine Maske 11 dargestellt, die makroskopische Öffnungen 111 zur Festlegung der Kontur des Glasbauteils 10 und ein Linienraster 116 mit kontinuierlich variierter Periode und/oder Öffnung, und zwar mit von links nach rechts abnehmender Periode bzw. zunehmender Öffnungserweiterung enthält. Dieses Linienraster 116 hat nach der Bestrahlung, Temperung und Ätzung in einem Arbeitsgang zur Folge, daß im Glasbauteil 10 eine trogförmige Ausnehmung mit trapezförmigem Querschnitt entsteht, die linke Begrenzungsfläche 108 des trapezförmigen Kristallisationsbereiches 107 also eine Schrägfläche ist. Die sich in der Tiefe an die Schrägfläche 108 anschließende Fläche 108' setzt voraus, daß das Linienraster 116 über ihr eine gleichbleibende Öffnungsbreite hat. Es ergibt sich ein Glasbauteil 10 mit einer definierten Außenkontur 109 sowie einer dem Kristallisationsbereich 107 entsprechenden Ausnehmung mit einer Schrägfläche 108, deren Neigungswinkel über die Gestaltung des Linienrasters 116 der Maske 11, insbesondere deren Absorberbreite, Öffnungsbreite, Gesamtlinienzahl, Öffnungserweiterungszuwachs bei kontinuierlicher Tiefenstrukturierung beliebig variiert werden kann. Darüber hinaus kann über die Anzahl der mikroskopischen Öffnungen gleicher Öffnungsbreite eine gestufte Tiefenstrukturierung erreicht werden. FIG. 4 shows a mask 11 which contains macroscopic openings 111 for defining the contour of the glass component 10 and a line grid 116 with a continuously varying period and / or opening, with a period decreasing from left to right or increasing opening enlargement. After irradiation, tempering and etching in one operation, this line grid 116 results in a trough-shaped recess with a trapezoidal cross section being formed in the glass component 10 , that is to say the left boundary surface 108 of the trapezoidal crystallization region 107 is an inclined surface. The subsequent in depth at the inclined surface 108 face 108 'assumes that the line screen 116 has a constant opening width over it. The result is a glass component 10 with a defined outer contour 109 and a recess corresponding to the crystallization region 107 with an inclined surface 108 , the angle of inclination of which can be varied as desired via the design of the line grid 116 of the mask 11 , in particular its absorber width, opening width, total number of lines, increase in opening expansion with continuous depth structuring can. In addition, a stepped depth structuring can be achieved via the number of microscopic openings of the same opening width.

In Fig. 5 ist eine Maske 11 mit transparenten Bereichen 111, gerasterten Bereichen 112 und strahlungsundurchlässigen Bereichen 117 in Strahlungsrichtung vor einer polierten Scheibe (Wafer) 20 aus fotostrukturierbarem Glas angeordnet. Die hinter dem Maskenbereich 111 befindlichen Bereiche 16 der Scheibe 20 werden bei Bestrahlung mit einer geeigneten UV-Strahlung vollständig durchstrukturiert. Die hinter dem Maskenbereich 112 befindlichen Scheibenbereiche 17 werden in der Tiefe definiert strikturiert; durch die spezielle Ausbildung des Rasters (Linienabstand, Linienstärke, Linienmuster) ist die integrale Transmission des Maskenbereiches definiert eingestellt, so daß in diesen Bereichen die Bestrahlungsintensität geschwächt wird und im Ergebnis dessen die Wirkung der Bestrahlung nur bis in die gewünschte Tiefe registriert wird. Die Dichte der Bestrahlungsenergie ist dabei so groß, daß die strahlungsinduzierte fotochemische Umwandlung im Glas hinter den transparenten Maskenbereichen 111 bis zur Bestrahlungsunterseite 19 stattfindet. Hinter den Strahlung absorbierenden Maskenbereichen 117 findet in den Bereichen 18 der Scheibe 20 keine Art von Registrierung statt.In FIG. 5, a mask 11 with transparent areas 111 , screened areas 112 and radiation-opaque areas 117 in the radiation direction is arranged in front of a polished wafer 20 made of photo-structurable glass. The areas 16 of the pane 20 located behind the mask area 111 are completely structured when irradiated with a suitable UV radiation. The disk areas 17 located behind the mask area 112 are strictly defined in depth; Due to the special design of the grid (line spacing, line width, line pattern), the integral transmission of the mask area is set in a defined manner, so that the radiation intensity is weakened in these areas and, as a result, the effect of the radiation is only registered to the desired depth. The density of the radiation energy is so great that the radiation-induced photochemical conversion takes place in the glass behind the transparent mask regions 111 to the underside 19 of the radiation. No type of registration takes place behind the radiation-absorbing mask regions 117 in the regions 18 of the pane 20 .

Die so bestrahlte Scheibe 20 wird in einem an das verwendete Glas angepaßten thermischen Prozeß derart behandelt, daß in den bestrahlten Bereichen 16, 17 eine Kristallisation eintritt. Dabei ist die Kristallisation in den Bereichen 16 über die gesamte Scheibendicke gleichmäßig vorhanden. In den Bereichen 17 erfolgt die Kristallisation bis in eine reduzierte Tiefe, jedoch nicht über die gesamte Scheibendicke. In den nicht von Strahlung getroffenen Bereichen 18 findet keine Kristallisation statt.The pane 20 irradiated in this way is treated in a thermal process adapted to the glass used in such a way that crystallization occurs in the irradiated regions 16 , 17 . The crystallization is uniformly present in the areas 16 over the entire slice thickness. In regions 17 , crystallization takes place to a reduced depth, but not over the entire disk thickness. No crystallization takes place in the areas 18 not hit by radiation.

Nach der thermischen Behandlung wird die bezüglich der jeweils erforderlichen Strukturtiefe definiert kristallisierte Glasscheibe 20 in einem geeigneten Ätzmittel, bspw. verdünnter Flußsäure, anisotrop geätzt, d. h. die kristallisierten Bereiche werden selektiv weggeätzt und die nichtkristallisierten Bereiche 10 der Glasscheibe 20 bleiben stehen. Im Ergebnis des Ätzprozesses entsteht ein aus der Scheibe 20 herausgelöstes Bauteil 10 aus fotostrukturiertem Glas, welches über
After the thermal treatment, the glass pane 20 crystallized in a defined manner with respect to the required structure depth is anisotropically etched in a suitable etchant, for example dilute hydrofluoric acid, ie the crystallized areas are selectively etched away and the non-crystallized areas 10 of the glass sheet 20 remain. As a result of the etching process, a component 10 made of photo-structured glass, which is detached from the pane 20 , is formed, which over

continuous structures 16 close to an axis XX (for example the component outer geometry, passage openings, nozzle attachment openings),
- Structures of a defined depth (depth-offset areas, Trench structures of a given depth) and
unstructured glass areas 18

verfügt.disposes.

Bei modifizierten Anwendung der Anordnung gemäß Fig. 5 auf einen Sauggreifer ergeben sich für dessen Gestaltung insbesondere folgende Vorteile:
In a modified application of the arrangement according to FIG. 5 to a suction pad, the following advantages result in particular for its design:

- Transparency at the center of the structure (to observe the Gripping object required),
- Introduction of fine nozzles with variable geometry in the suction area simultaneously with the structuring of the overall component,
- Deposition of large parts of the gripper surface simultaneously with the Structuring the overall component so that small objects are safe can be gripped.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All in the description, the following claims and the Features shown in the drawing can be used both individually and in any combination with each other be essential to the invention.

Reference list

1010th

Glasscheibe
Glass pane

1111

Maske
mask

1212th

Strahlungsquelle
Radiation source

1313

Strahlung
radiation

1414

bestrahlte Bereiche
irradiated areas

1515

Ätzschutzschicht
Corrosion protection layer

1616

, ,

1717th

, ,

1818th

Bereiche
Areas

1919th

Bestrahlungsunterseite
Irradiation underside

2020th

Glasscheibe
Glass pane

101101

durchgehende Löcher
through holes

102102

Ausnehmungen
Recesses

103103

tiefer gehende Strukturen
deeper structures

104104

Kanalstruktur
Channel structure

105105

parallele Kanalstücke
parallel channel pieces

106106

Verbindungsstücke
Connectors

107107

trapezförmiger Kristallisationsbereich
trapezoidal crystallization area

108108

Begrenzungsfläche, Schrägfläche
Boundary surface, sloping surface

108108

' anschließende Fläche
'subsequent area

109109

Außenkontur
Outer contour

111111

makroskopische Öffnungen (großer Breite)
macroscopic openings (large width)

112112

mikroskopische Öffnungen (kleiner Breite)
microscopic openings (small width)

113113

Maskenstrukturen
Mask structures

114114

Gruppen von mikroskopischen Öffnungen
Groups of microscopic openings

115115

(Raster-)Linien
(Raster) lines

116116

Linienraster
Line grid

117117

strahlungsundurchlässige Bereiche
areas impermeable to radiation

141141

, ,

142142

, ,

143143

Kristallphasen, Kristallisationsbereiche
E Ebene
X-X Achse
Crystal phases, areas of crystallization
E level
XX axis

Claims

1. Arrangement for the controlled deep structuring of photo-structurable glass, in which certain glass areas are irradiated masked with radiation, the spectrum of which contains the sensitivity range of the glass used, the glass is annealed after the irradiation and so the irradiated glass areas are converted into a crystal phase and then etched out , characterized in that the irradiation of the glass areas takes place at least in part by a line grid, the lines of which determine opening widths which are only a fraction of the width of the glass areas.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the Line grid as a grid or grid of parallel lines or as a grid concentric circles is formed.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the opening widths of a line grid are different.

4. Arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the line grid is combined with a mask, their opening shapes with the shapes corresponding to those in the glass generating structure match or are proportional.

5. Arrangement according to at least one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the energy density of the mask or Grid-striking radiation is variable.

6. Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sides not to be deeply structured of the glass are provided with an anti-corrosive layer.