DE602004006742T2 - Verfahren zur herstellung einer durch mikromaterialbearbeitung hergestellten geschichteten vorrichtung - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe, umfassend eine Membranschicht und eine an einer Seite der Membranschicht angeordnete erste Schicht, und eine an der gegenüberliegenden Seite der Membranschicht angeordnete zweite Schicht.
  • Hintergrund
  • Die Serienfertigung sehr kleiner Baugruppen, wie elektronischer Bauelemente, Sensoren und Aktuatoren, kann auf Wafer Handling Systemen basieren, wobei der Wafer als Substrat dient, auf welches die Baugruppe während der Herstellungsschritte aufgebaut wird. Die Herstellung solcher Baugruppen erfolgt meistens unter Verwendung einer Stapelbauweise. Die Baugruppe wird aufgebaut, indem Schicht auf Schicht gestapelt wird. Jede Schicht kann aus einem anderen Material bestehen, eine andere Dicke aufweisen, und kann sich durchgängig über die Baugruppe erstrecken oder in der seitlichen Ausdehnung begrenzt sein. Das Profil der Schicht kann bestimmt werden, indem ein Strukturierungsschritt basierend auf den üblichen Fotolithographie- und Mikrofabrikationstechnologien eingeschlossen ist. Bekannte Bearbeitungsschritte der Mikrofabrikation sind zum Beispiel Innendiffusion, Oxidation, Materialabscheidung, beispielsweise mittels Rotationsbeschichtung, physikalische und chemische Abscheidungsverfahren, Materialabtragung, beispielsweise mittels Nass- und Trockenätzverfahren. Als Überblick derartiger Verfahren wird auf G.T.A. Kovacs, K. Petersen und M. Albin „Silicon micromachining; Sensors to systems", Analytical chemistry, 1996, 68, Seite 407A–412A verwiesen. Im letzten Schritt kann die Baugruppe von dem Substrat entfernt werden. Bekannte Verfahren sind Schneiden und Opferschicht-Verfahren. Ein Verfahren, das „Differential-Adhäsion" genannt wird, wird ebenfalls angewendet.
  • Beim Schneiden wird die Baugruppe, beispielsweise eine integrierte Schaltung (computer chip), welche auf einer Siliziumscheibe aufgebaut worden ist, nachfolgend unter Verwendung einer Säge ausgeschnitten. In diesem Fall wird das Substrat zu einem Bestandteil des Produktes. Das kann ein Nachteil sein, da die Eigenschaften, die einen Werkstoff geeignet machen, eine Baugruppe während des Prozesses zu halten, nicht zwangsläufig mit den Eigenschaften zusammengehen, die für die endgültige Baugruppe erforderlich sind.
  • Das Opferschicht-Verfahren verwendet eine Opferschicht-Zwischenlage zwischen dem Substrat und der Baugruppe. Die Baugruppe wird auf der Opferschicht aufgebaut. Dann wird die Baugruppe von dem Substrat gelöst, indem die Opferschicht entfernt wird, beispielsweise durch Auflösen der Schicht unter Verwendung eines geeigneten Ätz- oder Lösungsmittels. Diese Ätz- oder Lösungsmittel können die Schichten der Baugruppe beschädigen. Ferner kann der Entfernungsprozess bei großflächigen Baugruppen Stunden dauern.
  • Das Differential-Adhäsion genannte Verfahren beruht auf der geringen Haftung zwischen der oberen Schicht des Substrats und der unteren Schicht der Baugruppe. Die Baugruppe wird unter Verwendung der vorstehend genannten Mikrofabrikationsschritte aufgebaut. Als letzter Schritt bei der Herstellung wird die Baugruppe von dem Substrat durch „Abziehen" entfernt. Die Technik der Differential-Adhäsion wird in der US 6 103 399 beschrieben.
  • Alle vorstehenden Herstellungsverfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Prozesse aufbauende Prozesse sind. Lediglich eine Seite steht für die Bearbeitung zur Verfügung. Die Schichten werden übereinander auf einer Seite der Baugruppe aufgebracht. Das bedeutet, dass empfindliche Werkstoffe, die an der Unterseite der Baugruppen hinzugefügt werden, durch Chemikalien während des Prozesses beschädigt werden könnten. Aufgrund des Baugruppenaufbaus können diese Schichten nicht in einer späteren Phase innerhalb des Prozesses hinzugefügt werden, was bedeutet, dass sie auf der Oberseite der Baugruppe angeordnet sein werden. Eine Umkehrung der Verfahrensschritte, das heißt beginnend mit den „oberen Schichten" auf dem Substrat, ist ebenfalls nicht immer möglich. Dies ist beispielsweise bei Verfahren wie Elektroplattierung und Elektropolymerisation der Fall, bei denen ein elektrisch leitfähiger seed layer benötigt wird. Die Baugruppe kann lediglich den Aufbau aufweisen Substrat/seed layer/durch Elektroplattierung aufgebrachte Schicht und nicht umgekehrt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen.
  • Die Probleme werden gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • a) eine Membranschicht wird auf ein Substrat aufgebracht;
    • b) ein die Membranschicht freigebendes Fenster im Substrat wird geöffnet, um ein Hinzufügen von Schichten von beiden Seiten der Membranschicht zu ermöglichen, während das Substrat rahmenartig die Membranschicht während des Prozesses hält;
    • c) zumindest eine Schicht wird entweder simultan oder jeweils einzeln an jeder Seite der Membranschicht hinzugefügt;
    • d) die Baugruppe wird ausgeschnitten und vom Substratrahmen entfernt.
  • Mit dem Begriff Membran ist ein dünner Film bestehend aus einer oder mehreren Materialschichten gemeint, der irgendwann während des Prozesses frei zwischen den Substratteilen hängt und zur Bearbeitung von beiden Seiten aus zugänglich ist.
  • Mit dem Ausdruck geschichtete Baugruppe sind nicht nur Produkte gemeint, die aus mehreren dünnen Filmschichten bestehen, sondern auch Baugruppen, die neben dünnen Filmen andere, nicht durchgängige Komponenten umfassen, wie beispielsweise profilierte Strukturen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Zugang beider Seiten der Baugruppe für die Bearbeitung. Auf diese Weise kann eine freiere Wahl der Bearbeitung erfolgen. Materialschichten, die empfindlich gegenüber Chemikalien sind, die in dem Prozess verwendet werden, können in einer späteren Phase aufgebracht werden.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Erfindung das Ausschneiden der Baugruppe ohne weitere Bearbeitung, beispielsweise mit Ätzmitteln, ermöglicht.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass das Substrat keinen Bestandteil der endgültigen Baugruppe bildet. Nach dem Verfahren wird die Baugruppe aus dem Stützrahmen herausgeschnitten. Dies ist ein Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, da eine Baugruppe, die das Substrat umfasst, im Einsatz so dick sein würde, dass die Baugruppe möglicherweise nicht funktionieren würde.
  • Noch ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass das Verfahren für die Serienherstellung fragiler Baugruppen geeignet ist.
  • Verschiedene Verfahren können zur Ausführung des Schrittes b) des Verfahrens angewendet werden, einschließlich irgendeinem der folgenden Verfahren: Laserabtragung, chemisches Nassätzen, Ablösen und Trockenätzen einschließlich reaktives Ionenätzen und Sputter-Ätzen.
  • Verschiedene Verfahren können zur Ausführung des Schrittes d) des Verfahrens angewendet werden, einschließlich irgendeinem der folgenden Verfahren: chemisches Nassätzen, Trockenätzen, einschließlich reaktives Ionenätzen und Sputter-Ätzen, Schneiden/Sägen, Schneiden mit einer Schere oder einem Messer, Laserabtragung oder Stanzen.
  • Schritt d) kann in zwei Schritte aufgeteilt sein, wobei in einem ersten Schritt die Baugruppe teilweise ausgeschnitten wird, dann aktiviert wird, gefolgt von einem Schritt, in dem die Baugruppe vollständig von dem Substrat herausgeschnitten wird.
  • Schritt d) kann auch eine Einschritt-Aktion sein, wonach die Baugruppe in einem machfolgenden Schritt e) nach dem Ausschneiden der Baugruppe aktiviert wird.
  • Das Verfahren kann zusätzlich zu den Schritten a) bis d) weitere Schritte umfassen. Zum Beispiel einen Strukturierungsschritt, um die Querabmessungen einer hinzugefügten Schicht beispielsweise mittels Fotolithographie oder Weichlithographie zu ändern.
  • Das Substrat kann aus einem Polymermaterial, einem Halbleitermaterial wie Silizium oder einem Metall bestehen, einschließlich Legierungen wie Titan, rostfreier Stahl. Andere Werkstoffe wie Glas sind ebenfalls als Substratschicht geeignet.
  • Die Baugruppenschichten, das heißt alle/irgendeine der Schichten der endgültigen Baugruppe, sowohl die Membranschicht als auch die hiernach hinzugefügten Schichten, können je nach Verwendungszeck aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Zum Beispiel können die Baugruppenschichten aus Schichten aus Metall, Metalloxiden oder einer Metalllegierung bestehen, einschließlich Gold, Platin, Titan, rostfreiem Stahl, Aluminiumoxiden und einer Nickel-Titan-Legierung. Auch Keramiken wie Hydroxylapatit können als Baugruppenschicht verwendet werden. Andere geeignete Werkstoffe für die Baugruppenschichten sind leitfähige Polymere einschließlich Pyrrol, Anilin, Thiophen, Paraphenylen, Venyl und Phenylenpolymere und deren Copolymere, einschließlich der Substitute der verschiedenen Monomere.
  • Auch Polymere wie Polymid, Polyamid, Polyurethan, Poly-(tetrafluorethylen), Poly-(dimethylsiloxan), Silikongummi, Poly-(methylmethacrylat), Polyesther, Poly-(venylchlorid) und Polyethylen, einschließlich Copolymeren und Substituten der verschiedenen Monomere hiervon, Epoxide und Harze sind geeignet als Baugruppenschichten.
  • Die Erfindung betrifft auch eine nach dem vorstehenden Verfahren hergestellte Baugruppe, wobei die Baugruppe ein Mikro-Aktuator ist. Das heißt, dass es sich um einen Aktuator handelt, der eine Querabmessung im Mikrometer bis Zentimeter Bereich und eine Dicke im Nanometer bis Millimeter Bereich besitzt.
  • Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, werden die Verfahrensschritte a) bis d) in alphabetischer Reihenfolge ausgeführt.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Membranschicht der Baugruppe auf dem Substrat aufgebracht. Danach wird das Substrat unterhalb der Membranschicht über einen Bereich, der zumindest geringfügig größer als die endgültige Baugruppengröße ist, selektiv entfernt, zum Beispiel durch chemisches Nassätzen. Nun hängt die Membran frei in dem Substratträgerrahmen und ist für die weitere Bearbeitung von beiden Seiten aus zugänglich, beispielsweise um eine oder mehrere Schichten auf einer Seite oder beiden Seiten hinzuzufügen. Im letzten Schritt wird die Baugruppe von dem Rahmen entfernt.
  • Beschreibung der Figuren
  • 1 zeigt schematisch die Herstellungsschritte nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt eine Baugruppe nachdem sie von dem Substrat entfernt wurde und die Baugruppe in einem aktivierten Zustand.
  • 3 zeigt schematisch die Herstellungsschritte nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • 1 offenbart eine Ausführungsform der Erfindung. In 1 werden die Herstellungsschritte schematisch gezeigt. Beispielhaft wird das Herstellungsverfahren eines elektro-aktiven Polymer-Aktuators gezeigt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Herstellung solcher Baugruppen beschränkt.
  • Als Substrat 1 wird ein dickes Titanblech verwendet. Das Substrat kann unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen, beispielsweise als Scheibe, Formstück, Folie und Platte, und aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen einschließlich Metallen, Halbleitern, Kunststoffen und Glas. Das Substrat kann auch in einer anderen Ausgestaltung ausgeführt werden, vorausgesetzt, dass die erforderlichen Parameter erfüllt sind. Zum Beispiel, dass auf dem Substrat ein ebener Bereich vorhanden ist, um Schichten hinzuzufügen. Das Substrat 1 weist eine erste Seite A und eine zweite gegenüberliegende Seite B auf. Auf der Seite A des Substrats 1 wird eine Membranschicht 2 aus Gold aufgebracht, beispielsweise mittels thermischer Bedampfung oder Sputtern (1A). Hiernach wird eine Schicht Fotolack 3 in konventioneller Weise auf beide Seiten des Substrats 1 aufgebracht (1B). Unter Verwendung der üblichen Fotolithographie wird auf Seite B des Substrats 1 eine Struktur geöffnet (1C). Hiernach wird das Titansubstrat 1 dem chemischen Nassätzen unterzogen. Das Substrat 1 wird geätzt bis die Goldschicht 2 erreicht ist. Nunmehr ist eine Goldmembran hergestellt worden, die auf einer oder beiden Seiten bearbeitet werden kann (1D). Um die Aktuator-Baugruppe herzustellen, wird die Baugruppen-Bearbeitung auf der Seite B des Substrates 1 fortgesetzt, wobei die schützende Fotolackschicht 3 auf Seite A nicht entfernt wird. Diese Fotolackschicht 3 soll während der Behandlung von Seite B die Seite A schützen. Eine Polypyrrolschicht 4 wird auf Seite B der Goldschicht 2 mittels Elektropolymerisation eines wässrigen, Pyrrolmonomere und Salz enthaltenden Elektrolyts aufgebracht (1E).
  • Die schützende Fotolackschicht 3 wird entfernt (1F) und eine Strukturpolymerschicht 5 wird auf Seite A aufgebracht, beispielsweise mittels Rotationsbeschichtung (1G).
  • Der Aktuator 6 ist nunmehr fertig gestellt und kann von dem Substrat 1 in seiner endgültigen Form ausgeschnitten werden (1H). Dies kann beispielsweise durch chemisches Nassätzen, reaktives Ionenätzen, Sägen, Schneiden mit einer Schere oder mit einem Messer, Laserabtragung oder Stanzen erfolgen. 1I zeigt die fertige, ausgeschnittene Baugruppe.
  • 2 zeigt wie der Aktuator 6 in Betrieb gesetzt wird, nachdem er ausgeschnitten und von dem Substrat 1 entfernt worden ist. In 2A ist der Aktuator 6 in einem nicht aktivierten, gerade fertig gestellten Zustand zu sehen. In 2B ist der Aktuator 6 in Betrieb genommen worden und befindet sich in einem gebeugten Zustand. Diese Art eines Aktuators wird elektrochemisch aktiviert. Weitere Informationen über diese elektrochemischen Polymer-Aktuatoren können in E. Smela, „Microfabrication of PPy microactuators and other conjugated polymer devices", J. Micromech. Microeng., 1999, 9 (1), Seiten 1–18 aufgefunden werden.
  • Das vorstehend beschriebene Ablaufschema stellt ein Beispiel einer Baugruppenfabrikation dar, im vorliegenden Fall eines elektrochemischen Polymer-Aktuators. Das Verfahren ist nicht beschränkt auf den Prozess zur Herstellung eines Drei-Schichten-Aktuators. Der Fachmann erkennt, dass andere Kombinationen möglich sind. Die Schichten 2, 4 und 5 können jeweils aus mehreren Schichten, Werkstoffen oder Dicken bestehen. Die Schichten 4 und 5 müssen keine durchgängigen Schichten sein, sondern können auch Strukturen einschließen, beispielsweise balken- oder stabförmige Elemente. Die Strukturen können auf einer Seite oder beiden Seiten hinzugefügt werden. 3 zeigt ein Beispiel einer solchen Baugruppe. Vier Werkstoffe werden hier verwendet, zwei sind strukturiert. Die Schritte zur Herstellung der Membran sind nicht gezeigt, sie kann jedoch in einer Weise entsprechend der in den 1A bis 1D gezeigten hergestellt werden, wonach der Fotolack entfernt worden ist. Das heißt, dass die in 1D gezeigte Struktur, allerdings ohne den Fotolack, den Ausgangspunkt in 3A darstellt. Nach Herstellung der Membran werden die Strukturen 7 aus einem vierten Material auf der Seite A der Membran aufgebracht (3A). Hiernach wird eine zweite Schicht 4 auf der Seite B aufgebracht (3B), gefolgt von einer strukturierten dritten Schicht 5 auf der Seite A (3C). Abschließend wird die Baugruppe 8 aus dem Substrat 1 geschnitten (3D). 3E zeigt die fertige Baugruppe 8, die ohne Substrat verwendet werden kann.
  • Das Hinzufügen der Werkstoffe zur Baugruppe kann auf einer Seite zu einem Zeitpunkt wie in den 1 und 3 gezeigt erfolgen, aber auch auf beiden Seiten gleichzeitig. Einige Beschichtungsverfahren, wie die elektrochemische Abscheidung auf einem leitfähigen Substrat, erfordern, dass bei der Bearbeitung lediglich einer Seite die andere Seite geschützt wird, damit diese Seite nicht auch beschichtet wird. Beispielsweise könnte eine Fotolackschicht für diesen Zweck genutzt werden, wie dies in den 1D und 1E gezeigt ist. Andere Beschichtungsverfahren, einschließlich der Rotationsbeschichtung und der physikalischen Gasphasenabscheidung, decken lediglich eine Seite ab und benötigen keine solche Schutzschicht, wie in den 1F bis 1G gezeigt. Die Reihenfolge auf welcher Seite die Werkstoffe hinzugefügt werden, ist für das Verfahren nicht von Bedeutung, sondern hängt von den Prozessparametern ab, beispielsweise dem hinzuzufügenden Werkstoff, der Baugruppe und dem Herstellungsverfahren. Möglich wäre es, zunächst alle Werkstoffe auf einer Seite aufzubringen und auf der anderen Seite abzuschließen, oder die jeweiligen Seiten abwechselnd zu beschichten. Abwechselnd bedeutet, dass eine oder mehrere Schichten auf einer Seite und dann auf der anderen Seite aufgebracht werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Baugruppe, beispielsweise ein Mikro-Aktuator, nach den Schritten a) bis c) hergestellt (1A bis 1G). Hiernach wird die Baugruppe teilweise ausgeschnitten, worauf die weitere Behandlung folgt. Als Nächstes wird die Baugruppe vollständig ausgeschnitten und dann vom Substrat entfernt. Da die Baugruppe nunmehr von seinem Stützrahmen entfernt worden ist, kann sie wie bezweckt verwendet werden, zum Beispiel als Mikro-Aktuator. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass mehrere Mikro-Aktuatoren in einer Aktion in Betrieb genommen werden können.
  • In den Figuren wird die Herstellung einer Baugruppe gezeigt. Das Verfahren schließt die gleichzeitige Serienfabrikation vieler solcher Baugruppen ein, indem viele solcher Baugruppen auf einem einzigen Substrat angeordnet werden. Die Baugruppen, die gleichzeitig hergestellt werden, können sowohl identisch, als auch unterschiedlich sein.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe, umfassend eine Membranschicht und eine an einer Seite der Membranschicht angeordnete erste Schicht, und eine an der gegenüberliegenden Seite der Membranschicht angeordnete zweite Schicht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) eine Membranschicht wird auf ein Substrat aufgebracht; b) ein die Membranschicht freigebendes Fenster im Substrat wird geöffnet, um ein Hinzufügen von Schichten von beiden Seiten der Membranschicht zur ermöglichen, während das Substrat rahmenartig die Membranschicht während des Prozesses hält; c) zumindest eine Schicht wird entweder simultan oder jeweils einzeln an jeder Seite der Membranschicht hinzugefügt; d) die Baugruppe wird ausgeschnitten und vom Substratrahmen entfernt.
  2. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikrobearbeitung geschichteten Baugruppe gemäß Anspruch 1, wobei Schritt b) ausgeführt wird durch eine der folgenden Verfahren: Laserabtragung, chemisches Nassätzen, Solvatisieren, Trockenätzen, umfassend reaktives Ionenätzen und Sputter-Ätzen.
  3. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, wobei Schritt d) durch eine der folgenden Verfahren ausgeführt: Chemisches Nassätzen, reaktives Ionenätzen, Plattieren/Sägen, Schneiden mit einer Schere oder einem Messer, Laserabtragung oder Stanzen.
  4. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe nach einer der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schritte a)–d) einen Strukturierungsschritt umfassen, um die Querabmessungen unter Nutzung von beispielsweise Fotolithografie oder Weichenlithografie zu ändern.
  5. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe gemäß einer der vorstehenden Ansprüche, wobei das Substrat aus einem Polymermaterial, einem Halbleitermaterial, wie Silizium, einem Metall, wie Titan, einer Legierung, wie rostfreier Stahl, oder Glas hergestellt wird.
  6. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Hinzufügung weiterer Schichten umfasst, wobei einige dieser Schichten, auch umfassend die Membranschicht(en) aus einer Schicht von Metall, einem Metalloxid, oder einer Legierung von Metallen, umfassend Gold, Platin, Titan, rostfreier Stahl, Aluminiumoxide und eine Nickel-Titan-Legierung, ebenso wie Keramik, wie Hydroxylapatit, umfasst.
  7. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Hinzufügung weiterer Schichten umfasst, wobei diese Schichten, auch umfassend die Membranschicht(en), aus einer Schicht aus einem leitfähigen Polymer, umfassend Pyrrol, Anilin, Thiophen, Paraphenylen, Venyl und Phenylenpolymer und deren Copolymere, umfassend Substituten von den verschiedenen Monomeren, bestehen.
  8. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Hinzufügung weiterer Schichten umfasst, wobei einer der Schichten, mit umfassend die Membranschicht(en) aus einer Schicht von Polymer, umfassend Polyimid, Polyamid, Polyurethan, Poly-(tetrafluorethylen), Poly-(dimethylsiloxan), Silikongummi, Poly-(methylmethacrylat), Polyesther, Poly-(venylchlorid), Polyethylen, umfassend Copolymere und Substituenten der verschiedenen Monomere hiervon, Epoxide, Harze und Verbundwerkstoffe, bestehen.
  9. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Schritt a) durchgeführt wird, während die erste Schicht der Baugruppe auf der Substratschicht angesetzt ist, wonach in Schritt b) das Substrat bereichsweise entfernt wird, beispielsweise durch chemisches Nassätzen, unterhalb der ersten Schicht über einen Bereich, der zumindest geringfügig größer ist als die endgültige Baugruppengröße; wonach in Schritt c) wenn die Membranschicht freihängend im Substrattragerahmen ist und von beiden Seiten her frei zugänglich für weitere Prozesse ist, wird weiterhin zumindest eine zusätzliche Schicht an jeder Seite der Membranschicht gleichzeitig oder nacheinander hinzugefügt, wonach in Schritt d) die Baugruppe aus dem Rahmen entfernt wird.
  10. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichtete Baugruppe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Schritt d) in zwei Teilschritte unterteilt ist, wobei in einem ersten Teilschritt die Baugruppe teilweise ausgeschnitten wird, und in einem weiteren Teilschritt die Baugruppe in Betrieb gesetzt komplett vom Substrat getrennt wird.
  11. Verfahren zur Herstellung einer durch Mikromaterialbearbeitung geschichteten Baugruppe gemäß einem der Ansprüche 1–9, wobei die Baugruppe ein Aktuator ist, und wobei das Verfahren einen weiteren Schritt e) umfasst, worin der Aktuator nach Schritt d) in Betrieb gesetzt wird.
  12. Baugruppe, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
  13. Baugruppe gemäß Anspruch 12, wobei die Baugruppe ein Mikro-Aktuator ist.
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Country Status (8)

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US (1) US7322100B2 (de)
EP (1) EP1620356B1 (de)
JP (1) JP2006523540A (de)
AT (1) ATE363454T1 (de)
DE (1) DE602004006742T2 (de)
ES (1) ES2287719T3 (de)
SE (1) SE526192C2 (de)
WO (1) WO2004092050A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004037128A1 (de) * 2004-07-30 2006-03-23 Robert Bosch Gmbh Laserbearbeitung von mikromechanischen Strukturen
DE102006017549A1 (de) * 2006-04-13 2007-10-18 Imi Intelligent Medical Implants Ag Verfahren zur Herstellung von Implantatstrukturen zur Kontaktierung oder Elektrostimulation von lebenden Gewebezellen oder Nerven
US9242073B2 (en) 2006-08-18 2016-01-26 Boston Scientific Scimed, Inc. Electrically actuated annelid
DE102012224284A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Heraeus Precious Metals Gmbh & Co. Kg Dünne Metallmembran mit Träger
US11615979B2 (en) * 2019-12-18 2023-03-28 Disco Corporation Method of processing wafer

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0749460A (ja) * 1993-08-06 1995-02-21 Nippondenso Co Ltd 可変焦点ミラーおよびその製造方法
SE513975C2 (sv) * 1994-08-19 2000-12-04 Telia Ab Repeterare och metod för DECT-system
SE9500849D0 (sv) * 1995-03-10 1995-03-10 Pharmacia Ab Methods for the manufacturing of micromachined structures and micromachined structures manufactured using such methods
JPH09293913A (ja) * 1996-04-25 1997-11-11 Casio Comput Co Ltd 機能性高分子素子
JPH11121900A (ja) 1997-10-15 1999-04-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 回路基板の製造方法
JPH11288863A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Mitsubishi Electric Corp X線マスクおよびその製造方法
EP1181239A1 (de) * 1999-03-31 2002-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung von freitragenden mikrostrukturen, von dünnen flachteilen oder von membranen und verwendung nach diesem verfahren hergestellter mikrostrukturen als widerstandsgitter in einer einrichtung zur messung schwacher gasströmungen
JP2004507880A (ja) * 2000-04-17 2004-03-11 ザ ペン ステイト リサーチ ファンデーション 堆積された薄膜、並びに分離及び犠牲層への適用におけるその使用

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