WO1995018991A1 - Verfahren zum stufenweisen aufbau von mikrostrukturkörpern und damit hergestellter mikrostrukturkörper - Google Patents

Verfahren zum stufenweisen aufbau von mikrostrukturkörpern und damit hergestellter mikrostrukturkörper Download PDF

Info

Publication number
WO1995018991A1
WO1995018991A1 PCT/EP1994/003746 EP9403746W WO9518991A1 WO 1995018991 A1 WO1995018991 A1 WO 1995018991A1 EP 9403746 W EP9403746 W EP 9403746W WO 9518991 A1 WO9518991 A1 WO 9518991A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
layers
radiation
sensitive
irradiated
Prior art date
Application number
PCT/EP1994/003746
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Schubert
Heike Neumann
Joachim Schulz
Wilhelm Bier
Norbert Kapitza
Original Assignee
Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh
MICROPARTS GESELLSCHAFT FüR MIKROSTRUKTURTECHNIK MBH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh, MICROPARTS GESELLSCHAFT FüR MIKROSTRUKTURTECHNIK MBH filed Critical Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh
Priority to EP95900717A priority Critical patent/EP0797790A1/de
Publication of WO1995018991A1 publication Critical patent/WO1995018991A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/188—Processes of additive manufacturing involving additional operations performed on the added layers, e.g. smoothing, grinding or thickness control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C5/00—Manufacture of fluid circuit elements; Manufacture of assemblages of such elements integrated circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0003—Constructional types of microvalves; Details of the cutting-off member
    • F16K99/0005—Lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0003—Constructional types of microvalves; Details of the cutting-off member
    • F16K99/0015—Diaphragm or membrane valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0034—Operating means specially adapted for microvalves
    • F16K99/0055—Operating means specially adapted for microvalves actuated by fluids
    • F16K99/0059—Operating means specially adapted for microvalves actuated by fluids actuated by a pilot fluid
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0035—Multiple processes, e.g. applying a further resist layer on an already in a previously step, processed pattern or textured surface
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0073—Fabrication methods specifically adapted for microvalves
    • F16K2099/0074—Fabrication methods specifically adapted for microvalves using photolithography, e.g. etching
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0073—Fabrication methods specifically adapted for microvalves
    • F16K2099/008—Multi-layer fabrications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0082—Microvalves adapted for a particular use
    • F16K2099/0086—Medical applications

Definitions

  • the invention relates to a method for the gradual construction of microstructure bodies using lithographic methods according to the preamble of claim 1 and to a microstructure body produced according to it.
  • the object of the invention is to simplify individual treatment steps in the generic method for the gradual build-up of microstructure bodies by means of lithographic methods and to enable a broad spectrum of applications for the microstructure bodies to be produced.
  • metallic barrier layers By metallizing the entire surface of a layer after each irradiation of this layer, the rays with which the next layer is irradiated are reflected or absorbed by the metal layer applied in this way. This avoids that already irradiated layers are exposed again and z. B. by beam divergences or by tolerances in mask positioning undesired areas not to be irradiated.
  • These metallic barrier layers also enable the production of microstructures with a cross section that can be changed in stages. The cross sections can also be shifted from step to step so as to overlap, so that oblique channels are formed, even in the form of branches.
  • the use of UV light from commercially available, inexpensive UV sources is made possible without having to compromise on a high aspect ratio with lateral dimensions in the ⁇ m range.
  • the metallization is carried out using known methods, e.g. B. by Auf ⁇ vaporization.
  • the layer-by-layer development and etching can be carried out simultaneously from two sides, as a result of which the production time with respect to these steps is correspondingly reduced.
  • the microstructure body consisting essentially of plastic can also be used in a known manner as a mold, the cavities of which are galvanically filled with metal using a metallic substrate plate as an electrode.
  • Figures la, lb and lc illustrate schematically and on a greatly enlarged scale the manufacturing according to the invention
  • FIG. 2 shows an SEM image of a microstructure body with a step-shaped opening
  • FIG 3 shows an example of a microstructure body produced according to the invention in the form of a pressure-controlled microvalve.
  • Figure la is on a substrate 1, z. B. a Metall ⁇ plate, a radiation-sensitive layer 2a applied.
  • This layer 2a is irradiated with UV light via a structured mask 3, which is adjusted relative to the substrate 1 (see arrows).
  • the structures 3a of the mask 3 correspond to the cross section to be produced of the microstructure body or of the microstructure body layer concerned. If UV light is used as the radiation source, the UV light-sensitive layer 2a should not be thicker than 80 ⁇ m.
  • the free surface 4a of the layer 2a facing the mask 3 is metallized. For example, a metal layer 5a, for example a few hundred nanometers thick.
  • a further radiation-sensitive layer 2b is then applied, irradiated via the mask 3 (see FIG. 1b) and metallized on the free surface 4b, with which a metal layer 5b is formed.
  • This step-by-step procedure is continued until the stacked layers 2b, c, d, e together with the metallic intermediate layers 5a, b, c, d (see FIG. 1c) have the desired height of the microstructure body to be produced.
  • the irradiated areas of the uppermost layer 2e are then dissolved and removed with a liquid developer and the areas below these areas are etched away partially exposed metal layer 5d.
  • This alternating development and etching is now continued from top to bottom in the subsequent layers 2d / 5c, 2c / 5b, 2b / 5a, 2a, so that a microstructure body 6 is formed on the base plate 1, in which the cross sections correspond to the microstructures of the lateral extent of the mask structures 3a (FIG. 1c). After each development and etching, it is rinsed with water.
  • the individual layers 2a to 2e may only be so thick that inevitable divergences of the radiation do not result in any loss of quality, i. H. exceed the specified tolerances.
  • a particular advantage of the method is that the continuous, metallic intermediate layers 5a to 5d form a barrier layer which absorbs or reflects the radiation, with respect to the radiation-sensitive layers 2a to 2d underneath. As a result, radiation divergences or deviations due to adjustment tolerances of the mask can no longer have an effect on the unirradiated areas of the radiation-sensitive layers located under the respective metallic barrier layer.
  • the metallic intermediate layers also make it possible in a particularly simple manner to use different masks to produce microstructure bodies whose microstructures have different cross sections in stages. Instead of metal, it is also possible to use other substances which absorb UV light and which can be removed selectively with respect to the radiation-sensitive plastic.
  • FIG. 2 shows an SEM image of a two-layer microstructure produced with UV radiation, for the manufacture of which two masks with different absorber structures were used.
  • the side walls of the two layers are inclined.
  • the microstructure body produced by the method according to the invention can be used directly for specific purposes, for example for B. as a microporous filter.
  • a metallic object is required as the finished microstructure body, e.g. B. a heat exchanger equipped with microtubes, the spaces between the microstructures are to be galvanically filled with metal in a known manner, the metallic base plate 1 serving as an electrode. After filling with metal, the aforementioned layers are removed.
  • Fig. 3 shows a microvalve, the manufacturing process of which is described below.
  • one or more layers 30a are irradiated for the purpose of later making an opening 30b.
  • a second layer 31a is used for later production of a cavity 31b connected to the opening 30b after the layer 30a has been metallized beforehand.
  • a metal layer 31c is applied to the layer 31a, which is so thick that, as can be seen from FIG. 3, it can take over the function of a pressure-resistant membrane.
  • the next layer 32 is irradiated from two different directions so that after the subsequent development, in addition to a cavity 32a with an opening 32b on the membrane 31c, a valve cone 32c which is made of plastic, ie the radiation-sensitive material, remains.
  • a layer 33 adjoins the layer 32, the recess 33a of which corresponds to the shape of the valve cone 32c.
  • a cover plate 34 with a valve opening 34a forms the upper end.
  • the irradiated areas 30b, 31b, or 32a, 33a, 34a are developed and the metal layers in between are etched from two opposite sides, based on FIG. 3, ie from below and from above.
  • the metallic membrane 31c is left between the cavities 31b and 32a.
  • Flowing medium entering opening 32b can be controlled.
  • a suitable plastic layer can also be left as a membrane in a corresponding manner. Micro valves of this type are required, for example, in medical technology.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stufenweisen Aufbau von Mikrostrukturkörpern sowie einen so hergestellten Mikrostrukturkörper mittels lithographischer Methoden, bei dem strahlungsempflindliche Schichten zu einem festen Stapel bis zu einer Höhe übereinander gebracht werden, wobei jede Schicht nach ihrem Aufbringen über eine strukturierte Maske bestrahlt wird, und bei dem die bestrahlten Bereiche der Schichten mittels einer Einwicklerlösung entfernt werden. Nach dem Bestrahlen je einer Schicht wird deren gesamte, freie Oberfläche metallisiert, ausgenommen die freie Oberfläche der zuletzt aufgebrachten Schicht; danach wird der Entwicklerlösung zugängliche, strahlungsempfindliche Schicht entwickelt, und die Metallschicht auf der durch das Entwickeln partiell freigelegten Oberfläche der darunterliegenden strahlungsempfindlichen Schicht weggeätzt.

Description

- 1 -
Verfahren zum stufenweisen Aufbau von Mikrostrukturkörpern und damit hergestellter Mikrostrukturkörper
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stufenweisen Aufbau von Mikrostrukturkörpern unter Verwendung lithographischer Me¬ thoden gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen danach hergestellten Mikrostrukturkörper.
Aus der DE-29 33 570 C3 ist es bekannt, auf einer elektrisch leitfähigen Grundplatte eine strahlenempfindliche Schicht, z. B. aus PMMA, aufzubringen, diese Schicht partiell über eine strukturierte Maske zu bestrahlen, das Schichtmaterial der be¬ strahlten Bereiche mit einem Lösungsmittel zu entfernen und die so entstandenen Hohlräume galvanisch mit einem Metall auf¬ zufüllen. Sodann wird die der Strahlenquelle zugewandte Ober¬ fläche so oft mit strahlenempfindlichem Material beschichtet und der sich jeweils hieran anschließende Vorgang des partiel¬ len Bestrahlens und Entfernens von Schichtmaterial sowie des Auffüllens mit Metall so oft wiederholt, bis der stufenweise aufgebaute Körper eine vorgegebene Höhe erreicht hat. Hierauf wird das restliche, unbestrahlte Schichtmaterial entfernt, so daß man einen metallischen Mikrostrukturkörper erhält. Durch diesen stufenweisen Aufbau können Aspektverhältnisse bei den MikroStrukturen erzielt werden, die um ein Vielfaches höher sind als bei den vorbekannten lithographischen Methoden. Der erforderliche Aufwand ist allerdings auch nicht unbeträcht¬ lich, da nach jedem Beschichtungs- und Bestrahlungsschritt die Behandlung mit einem Entwickler sowie das Galvanisieren durch¬ geführt werden müssen. Ein weiteres Problem besteht darin, daß bei den geforderten engen Toleranzen der MikroStrukturen prak¬ tisch nur die extrem parallele Synchrotronstrahlung als Strahlenquelle in Betracht kommt, um das Eindringen divergie¬ render Strahlung in bereits behandelte Schichten auszu¬ schließen. - 2 -
Die Erfindung hat zur Aufgabe, bei dem gattungsgemäßen Verfah¬ ren zum stufenweisen Aufbau von Mikrostrukturkörpern mittels lithographischer Methoden einzelne Behandlungsschritte zu ver¬ einfachen und ein breites Anwendungsspektrum für die herzu¬ stellenden Mikrostrukturkörper zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen der Pa¬ tentansprüche genannten Maßnahmen vorgeschlagen.
Durch das Metallisieren der gesamten Oberfläche einer Schicht jeweils nach dem Bestrahlen dieser Schicht werden die Strah¬ len, mit denen die nächste Schicht bestrahlt wird, von der so aufgebrachten Metallschicht reflektiert oder absorbiert. Man vermeidet dadurch, daß bereits bestrahlte Schichten nochmals belichtet werden und dabei z. B. durch Strahldivergenzen oder durch Toleranzen bei der Maskenpositionierung unerwünschte, nicht zu bestrahlende Bereiche erfaßt werden. Auch ermöglichen diese metallischen Sperrschichten die Herstellung von Mikro- strukturen mit stufenweise veränderlichem Querschnitt. Auch können die Querschnitte von Stufe zu Stufe überlappend ver¬ schoben werden, so daß schräg verlaufende Kanäle, auch in Ge¬ stalt von Verzweigungen, entstehen. Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung wird vor allem die Anwendung von UV-Licht aus handelsüblichen, preiswerten UV-Quellen ermöglicht, ohne daß Abstriche in Bezug auf ein hohes Aspektverhältnis bei la¬ teralen Abmessungen im μm-Bereich gemacht werden müssen. Das Metallisieren erfolgt mit bekannten Methoden, z. B. durch Auf¬ dampfen. Das schichtweise Entwickeln und Abätzen kann von zwei Seiten gleichzeitig vorgenommen werden, wodurch die Ferti¬ gungszeit bezüglich dieser Schritte entsprechend verkürzt wird. Selbstverständlich kann im Bedarfsfall der im wesentli¬ chen aus Kunststoff bestehende Mikrostrukturkörper in bekann¬ ter Weise auch als Form eingesetzt werden, wobei deren Hohl¬ räume galvanisch unter Verwendung einer metallischen Substrat¬ platte als Elektrode mit Metall aufgefüllt werden. - 3 -
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert:
Die Figuren la, lb und lc veranschaulichen schematisch und in stark vergrößertem Maßstab die erfindungsgemäße Fertigung;
die Figur 2 zeigt eine REM-Aufnahme eines Mikrostrukturkorpers mit einer stufenförmigen Öffnung;
die Fig. 3 zeigt als Beispiel einen erfindungsgemäß herge¬ stellten Mikrostrukturkörper in Gestalt eines druckgesteuerten Mikroventils.
Gemäß Figur la wird auf ein Substrat 1, z. B. eine Metall¬ platte, eine strahlenempfindliche Schicht 2a aufgebracht. Diese Schicht 2a wird über eine strukturierte, gegenüber dem Substrat 1 justierte Maske 3 mit UV-Licht bestrahlt (siehe Pfeile) .
Die Strukturen 3a der Maske 3 entsprechen dabei dem herzustel¬ lenden Querschnitt des Mikrostrukturkorpers bzw. der betref¬ fenden Mikrostrukturkörperschicht. Im Falle der Verwendung von UV-Licht als Strahlenquelle sollte die UV-lichtempfindliche Schicht 2a nicht dicker als 80 μm sein. Nach dem Bestrahlen wird die freie, der Maske 3 zugewandte Oberfläche 4a der Schicht 2a metallisiert. Z. B. wird eine einige hundert Nano- meter dicke Metallschicht 5a, z. B. aus Silber, im Vakuum auf¬ gedampft. Sodann wird eine weitere strahlenempfindliche Schicht 2b aufgebracht, über die Maske 3 bestrahlt (siehe Fig. lb) und auf der freien Oberfläche 4b metallisiert womit eine Metallschicht 5b entsteht. Dieses stufenweise Vorgehen wird so lange fortgesetzt, bis die gestapelten Schichten 2b, c, d, e zusammen mit den metallischen Zwischenschichten 5a, b, c, d (siehe Fig. lc) die gewünschte Höhe des herzustellenden Mi¬ krostrukturkorpers haben. Anschließend werden die bestrahlten Bereiche der obersten Schicht 2e mit einem flüssigen Entwick¬ ler aufgelöst und entfernt und die unter diesen Bereichen lie- gende, partiell freigelegte Metallschicht 5d weggeätzt. Dieses abwechselnde Entwickeln und Ätzen wird nun von oben nach unten bei den nachfolgenden Schichten 2d/5c, 2c/5b, 2b/5a, 2a fort¬ gesetzt, so daß ein auf der Grundplatte 1 aufgebauter Mi¬ krostrukturkörper 6 entsteht, bei dem die Querschnitte der Mi- krostrukturen der lateralen Ausdehnung der Maskenstrukturen 3a entsprechen (Fig. lc) . Nach jedem Entwickeln und Ätzen wird mit Wasser gespült.
Die einzelnen Schichten 2a bis 2e dürfen nur so dick sein, daß unvermeidliche Divergenzen der Strahlung zu keiner Qualitäts¬ einbuße, d. h. einer Überschreitung vorgegebener Toleranzen führen. Dabei besteht ein besonderer Vorteil des Verfahrens darin, daß die durchgehenden, metallischen Zwischenschichten 5a bis 5d bezüglich den jeweils darunter liegenden, strahlen¬ empfindlichen Schichten 2a bis 2d eine die Strahlung absorbie¬ rende oder reflektierende Sperrschicht bilden. Dadurch können sich Strahlungsdivergenzen oder Abweichungen infolge von Ju¬ stiertoleranzen der Maske nicht mehr auf die unter der jewei¬ ligen, metallischen Sperrschicht gelegenen, unbestrahlten Be¬ reiche der strahlenempfindlichen Schichten auswirken.
Die metallischen Zwischenschichten gestatten es auch auf be¬ sonders einfache Weise, durch Verwendung unterschiedlicher Masken Mikrostrukturkörper herzustellen, deren MikroStrukturen stufenweise unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Anstelle von Metall können auch andere UV-Licht absorbierende Stoffe verwendet werden, die sich selektiv gegenüber dem strahlen¬ empfindlichen Kunststoff entfernen lassen.
Die Figur 2 zeigt eine REM-Aufnahme einer zweischichtigen, mit UV-Strahlung hergestellten Mikrostruktur, für deren Herstel¬ lung zwei Masken mit unterschiedlichen Absorberstrukturen ver¬ wendet wurden. In dem Beispiel sind die Seitenwände der beiden Schichten geneigt. In vielen Anwendungsfallen können die nach dem erfindungsge¬ mäßen Verfahren hergestellten Mikrostrukturkörper unmittelbar für bestimmte Zwecke verwendet werden, z. B. als mikroporöse Filter. Sofern als fertiger Mikrostrukturkörper ein metalli¬ scher Gegenstand gefordert wird, z. B. ein mit Mikrorohren be¬ stückter Wärmetauscher, sind die Zwischenräume zwischen den MikroStrukturen in bekannter Weise galvanisch mit Metall auf¬ zufüllen, wobei die metallische Grundplatte 1 als Elektrode dient. Nach dem Auffüllen mit Metall werden die vorerwähnten Schichten entfernt.
Fig. 3 zeigt ein Mikroventil, dessen Herstellungsverfahren im folgenden beschrieben wird. Zunächst werden eine oder mehrere Schichten 30a bestrahlt zum Zwecke einer späteren Herstellung einer Öffnung 30b. Eine zweite Schicht 31a dient zur späteren Herstellung eines mit der Öffnung 30b verbundenen Hohlraumes 31b, nachdem die Schicht 30a zuvor metallisiert wurde. Darauf wird auf die Schicht 31a eine Metallschicht 31c aufgebracht, die so dick ist, daß sie, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die Funktion einer druckfesten Membran übernehmen kann. Nun wird die nächste Schicht 32 aus zwei unterschiedlichen Richtungen so bestrahlt, daß nach dem späteren Entwickeln außer einem Hohlraum 32a mit Öffnung 32b auf der Membran 31c ein aus Kunststoff, d. i. das strahlenempfindliche Material, bestehen¬ der Ventilkegel 32c verbleibt. An die Schicht 32 schließt sich eine Schicht 33 an, deren Aussparung 33a mit der Form des Ven¬ tilkegels 32c korrespondiert. Den oberen Abschluß bildet eine Deckplatte 34 mit einer Ventilöffnung 34a. In diesem Fall er¬ folgt das Entwickeln der bestrahlten Bereiche 30b, 31b, bzw. 32a, 33a, 34a und das Abätzen der dazwischen liegenden Metall¬ schichten von zwei gegenüberliegenden Seiten aus, bezogen auf die Fig. 3 also von unten und von oben. Belassen wird in die¬ sem Falle selbstverständlich die metallische Membrane 31c zwi¬ schen den Hohlräumen 31b und 32a. Durch Beaufschlagen des Hohlraumes 31b mit Druck oder Unterdruck wird die Membran 31c mit dem Ventilkegel 32 gegenüber der korrespondierenden Aus¬ sparung 33a in der Schicht 33 bewegt. Damit kann ein in die - 6 -
Öffnung 32b eintretendes strömendes Medium gesteuert werden. Anstelle der metallischen Membran 31c kann in entsprechender Weise auch eine geeignete KunststoffSchicht als Membran belas¬ sen werden. Mikroventile dieser Art werden beispielsweise in der Medizintechnik benötigt.
- 7 - Bezuαszeichenliste:
1 Substrat
2a Schicht
2b Schicht
2c Schicht
2d Schicht
2e Schicht
3 Maske
3a Strukturen
4a Oberfläche
4b freie Oberfläche
5a Metallschicht
5b Metallschicht
5c Metallschicht
5d Metallschicht
6 Mikrostrukturkörper
30a Schicht
30b Öffnung
31a zweite Schicht
31b Hohlraum
31c Metallschicht, Membran
32 Schicht 32a Hohlraum 32b Öffnung 32c Ventilkegel
33 Schicht 33a Aussparung
34 Deckplatte 34a Ventilöffnung

Claims

- 8 - Patentansprüche
1. Verfahren zum stufenweisen Aufbau von Mikrostrukturkörpern mittels lithographischer Methoden, bei dem strahlungs¬ empfindliche Schichten zu einem festen Stapel bis zu einer Höhe übereinander gebracht werden, die der Höhe des herzu¬ stellenden Mikrostrukturkorpers entspricht, wobei jede Schicht nach ihrem Aufbringen über eine strukturierte Maske bestrahlt wird, und bei dem die bestrahlten Bereiche der Schichten mittels einer Entwicklerlösung entfernt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) nach dem Bestrahlen je einer Schicht wird deren gesamte, freie Oberfläche metallisiert, ausgenommen die freie Oberfläche der zuletzt aufgebrachten Schicht; b) nach dem schichtweisen Bestrahlen und Metallisieren ge¬ mäß Schritt a) wird die der Entwicklerlösung zugängli¬ che, strahlungsempfindliche Schicht entwickelt, und die Metallschicht auf der durch das Entwickeln partiell freigelegten Oberfläche der darunterliegenden strah¬ lungsempfindlichen Schicht weggeätzt, c) dieses stufenweise Entwickeln und Ätzen der Schichten gemäß Schritt b) wird so lange wiederholt, bis alle zu behandelnden Schichten entwickelt und geätzt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schichtweise Entwickeln der strahlungsempfindlichen Schich¬ ten und das partielle Wegätzen der Metallschichten von bei¬ den Seiten des Stapels zur Stapelmitte hin erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das separate Bestrahlen der einzelnen Schichten unter¬ schiedliche Masken verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestrahlen UV-Licht verwendet wird. - 9 -
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der strahlungsempfindlichen Schichten durch be¬ kannte Aufdampftechniken metallisiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in¬ nerhalb des Stapels eine Metallschicht oder eine Kunst¬ stoffSchicht zur Ausbildung einer Membrane belassen wird.
7. Mikrostrukturkörper nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen als Mikroventil verwendbaren mehrschichtigen Körper mit zwei Hohlräumen, die durch eine Membran voneinander ge¬ trennt sind, wobei der eine (untere) Hohlraum eine oder meh¬ rere Öffnungen aufweist, über die auf die eine (Un-ter-) Seite der Membran ein Druck oder Unterdruck ausgeübt werden kann, und der andere (obere) Hohlraum zum Durchleiten eines strömenden Mediums ausgebildet ist, wobei die andere (Ober-) Seite der Membran einen aus dem Schichtmaterial geformten Ventilkegel trägt, dessen Mantel mit den Sitzflächen in den eine Durchflußöffnung bildenden, an den oberen Hohlraum an¬ grenzenden Schichten korrespondiert.
PCT/EP1994/003746 1994-01-07 1994-11-11 Verfahren zum stufenweisen aufbau von mikrostrukturkörpern und damit hergestellter mikrostrukturkörper WO1995018991A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP95900717A EP0797790A1 (de) 1994-01-07 1994-11-11 Verfahren zum stufenweisen aufbau von mikrostrukturkörpern und damit hergestellter mikrostrukturkörper

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP4400315.3 1994-01-07
DE4400315A DE4400315C1 (de) 1994-01-07 1994-01-07 Verfahren zum stufenweisen Aufbau von Mikrostrukturkörpern und damit hergestellter Mikrostrukturkörper

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1995018991A1 true WO1995018991A1 (de) 1995-07-13

Family

ID=6507566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1994/003746 WO1995018991A1 (de) 1994-01-07 1994-11-11 Verfahren zum stufenweisen aufbau von mikrostrukturkörpern und damit hergestellter mikrostrukturkörper

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0797790A1 (de)
DE (1) DE4400315C1 (de)
WO (1) WO1995018991A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2291207B (en) * 1994-07-14 1998-03-25 Hyundai Electronics Ind Method for forming resist patterns
CN102555217A (zh) * 2010-08-25 2012-07-11 索尼公司 结构制造方法和结构

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW374211B (en) * 1995-08-03 1999-11-11 Ibm Machine structures fabricated of multiple microstructure layers
DE19534137A1 (de) * 1995-09-14 1997-03-20 Univ Ilmenau Tech Mikro-Ventilanordnung
US5645977A (en) * 1995-09-22 1997-07-08 Industrial Technology Research Institute Method of making molds for manufacturing multiple-lead microstructures
DE19546181C2 (de) * 1995-12-11 1998-11-26 Fraunhofer Ges Forschung Mikroventil
US5783452A (en) * 1996-02-02 1998-07-21 University Of Washington Covered microchannels and the microfabrication thereof
WO1998000296A1 (de) * 1996-06-28 1998-01-08 Pelikan Produktions Ag Tintenstrahldruckkopf mit komponenten aus siliciumorganischen verbindungen
US6312085B1 (en) 1997-06-26 2001-11-06 Pelikan Produktions Ag Ink jet printing head with elements made of organosilicic compounds
DE19727552C2 (de) * 1997-06-28 2000-02-03 Festo Ag & Co Mikroventilanordnung in Mehrschichtaufbau
DE19955975A1 (de) * 1999-11-19 2001-05-23 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Lithographisches Verfahren zur Herstellung von Mikrobauteilen
DE102004008008B4 (de) * 2003-12-23 2016-02-04 Robert Bosch Gmbh Integrierter Flusssensor zum Messen eines Fluidflusses und Verfahren zum Herstellen eines Flusssensors
EP2712722A1 (de) 2012-09-28 2014-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Teil und Herstellungsverfahren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57109331A (en) * 1980-12-26 1982-07-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Formation of resist pattern
JPH0634015A (ja) * 1992-07-10 1994-02-08 Toyota Motor Corp ロックアップクラッチ付き流体伝動装置
EP0607680A2 (de) * 1992-12-22 1994-07-27 Wisconsin Alumni Research Foundation Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen unter Verwendung einer vorgefertigten Photolack-Schicht

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2933570C3 (de) * 1979-08-18 1982-02-25 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe Verfahren zum Herstellen von Trenndüsenelementen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57109331A (en) * 1980-12-26 1982-07-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Formation of resist pattern
JPH0634015A (ja) * 1992-07-10 1994-02-08 Toyota Motor Corp ロックアップクラッチ付き流体伝動装置
EP0607680A2 (de) * 1992-12-22 1994-07-27 Wisconsin Alumni Research Foundation Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen unter Verwendung einer vorgefertigten Photolack-Schicht

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 6, no. 200 (E - 135) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 9, no. 154 (E - 325) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2291207B (en) * 1994-07-14 1998-03-25 Hyundai Electronics Ind Method for forming resist patterns
US5989788A (en) * 1994-07-14 1999-11-23 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method for forming resist patterns having two photoresist layers and an intermediate layer
CN102555217A (zh) * 2010-08-25 2012-07-11 索尼公司 结构制造方法和结构

Also Published As

Publication number Publication date
DE4400315C1 (de) 1995-01-12
EP0797790A1 (de) 1997-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4309524C1 (de) Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
DE2628099C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Maske
EP0254103B1 (de) Mikrofilterfolie aus anorganischem Material, insbesondere Metall, und Verfahren zu seiner Herstellung
DE4400315C1 (de) Verfahren zum stufenweisen Aufbau von Mikrostrukturkörpern und damit hergestellter Mikrostrukturkörper
EP0547371B1 (de) Verfahren zum Herstellen gestufter Formeinsätze
WO1997032687A1 (de) Verfahren zur herstellung von mikrowärmetauschern
DE60225995T2 (de) Strippingsfolie, Verfahren zur Herstellung einer Strippingsfolie und Vorrichtung zur Herstellung einer Strippingsfolie
DE2624832A1 (de) Verfahren zum herstellen von lackmustern
WO2016169783A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts
EP3025196B1 (de) Verfahren zur herstellung einer medizinischen vorrichtung oder einer vorrichtung mit strukturelementen, verfahren zum modifizieren der oberfläche einer medizinischen vorrichtung oder einer vorrichtung mit strukturelementen, medizinische vorrichtung und schichtverbund mit einem substrat
EP0652819A1 (de) Verfahren zum herstellen von mikrostrukturierten körpern aus einem kunststoff.
DE2933570A1 (de) Verfahren zum herstellen von trennduesenelementen zur trennung gas- oder dampffoermiger gemische, insbesondere isotopengemische
DE3524196C2 (de)
DE60206012T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer T-förmigen Elektrode
EP0020986B1 (de) Verfahren zum Herstellen von Trenndüsenelementen zur Trennung gas- oder dampfförmiger Gemische, insbesondere Isotopengemische
EP0734885A2 (de) Verfahren zum Beschichten einer transparenten Trägerplatte sowie danach hergestellte beschichtete Trägerplatte
DE2528666C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Maske für Röntgenstrahl-Lithographie
EP3239362B1 (de) Verfahren zur erzeugung lichtbeugender strukturen auf einem laminierwerkzeug
DE102017205903A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils mittels Multimaterialdruck im Pulverbettverfahren
WO2004070199A1 (de) Herstellungsverfahren für eine lochscheibe zum ausstossen eines fluids
WO2019219234A1 (de) Herstellungsverfahren für ein sicherheitselement
WO1995008790A1 (de) Verfahren zur herstellung von mikrostrukturkörpern
WO2008028458A2 (de) Lithographieverfahren zur herstellung einer struktur
DE10141485A1 (de) Maske zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
DD280847A1 (de) Verfahren und formstrahl zur herstellung von mikrostrukturen

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1995900717

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1995900717

Country of ref document: EP

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: 1995900717

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1995900717

Country of ref document: EP