DE60032521T2

DE60032521T2 - Verfahren zur herstellung von mikroelektromechanische vorrichtungen enthaltenden bauelementen durch verwendung von wenigstens einem uv-härtbaren band

Info

Publication number: DE60032521T2
Application number: DE60032521T
Authority: DE
Inventors: Kia Balmain Silverbrook
Original assignee: Silverbrook Research Pty Ltd
Current assignee: Silverbrook Research Pty Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: US7465405B2; AU2000247318B2; EP1294636B1; US20090061562A1; US8070969B2; US7063993B1; IL153026A; EP1294636A1; DE60032521D1; EP1294636A4; US20120064647A1; US20060261423A1; IL153026A0; WO2001089987A1

Description

SACHGEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Vorrichtungen, die mikroelektromechanische Systeme (MEMS) einsetzen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer MEMS-Vorrichtung, die mindestens ein UV-härtbares Band verwendet. Zum Zwecke der Abkürzung wird eine Vorrichtung nachfolgend als eine MEMS-Vorrichtung bezeichnet und der Teil der Vorrichtung, der das mikroelektromechaniche System aufweist, wird als eine MEMS-Schicht bezeichnet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von MEMS-Vorrichtungen geschaffen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Substrats und einer MEMS-Schicht, wobei die MEMS-Schicht auf einer Seite des Substrats angeordnet ist;
Anbringen einer weiteren Schicht, die zum Schützen der MEMS-Schicht zu besagter einer Seite des Substrats angeordnet ist;
anschließend an den Schritt eines Aufteilens des Substrats in getrennte Teile, Anbringen eines Haltemittels an besagter entgegengesetzter Seite des Substrats;
Definieren von individuellen Chips mittels Durchführen wenigstens eines Vorgangs einschließlich eines Ätzvorgangs an der weiteren Lage, wobei jeder der besagten Chips aus einem der besagten getrennten Teile des Substrats, wenigstens einem Teil der MEMS-Schicht und einem Teil der weiteren Schicht zusammengesetzt ist; und
Veranlassen des Lösens der individuellen Chips von dem Haltemittel zum Entfernen des Haltemittels.
Vorzugsweise wird der Schritt des Definierens individueller Chips nach dem Schritt des Anbringens eines Haltemittels an dem Substrat durchgeführt.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt des Verbindens des Haltemittels an dem Substrat umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Haltemittel mittels eines Klebstoffs mit dem Substrat verbunden, und wobei der Klebstoff durch Aussetzen von diesem ultraviolettem Licht (UV-Licht) härtbar ist, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Aussetzens begrenzter Bereiche des Haltemittels UV-Licht umfasst, um jeweils einen Chip von dem Haltemittel zu lösen, um das individuelle Entfernen jedes Chips von dem Haltemittel zu ermöglichen.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt eines Anbringens eines Handhabungsmittels an dem Haltemittel, wobei das Handhabungsmittel für UV-Licht transparent ist, so dass UV-Licht durch das Handhabungsmittel übertragen wird, um den Klebstoff des Haltemittels auszuhärten.
Es ist vorteilhaft, wenn das Verfahren den Schritt des Entfernens jedes Chips von dem Haltemittel durch ein Fördermittel umfasst.
Der Schritt eines Entfernens jedes Chips von der Halteeinrichtung kann ein individuelles Hin- und Herbewegen jedes Chips über einer UV-Lichtquelle umfassen.
Das Haltemittel kann an der Schicht mittels eines Klebemittels befestigt werden, das dadurch härtbar ist, dass es ultraviolettem (UV) Licht ausgesetzt wird. Mit „härtbar" ist gemeint, dass das Klebemittel seine klebenden Eigenschaften verliert, wenn es UV-Licht ausgesetzt wird. Folglich kann das Verfahren ein Aussetzen begrenzter Bereiche des Haltemittels UV-Licht umfassen, um jeweils einen Chip von dem Haltemittel freizugeben, um zu ermöglichen, dass jeder Chip einzeln von dem Haltemittel entfernt werden kann. Es wird ersichtlich werden, dass das Handhabungsmittel für UV-Licht so transparent ist, dass UV-Licht durch das Handhabungsmittel transmittiert wird, um das Klebemittel des Haltemittels zu härten.
Das Haltemittel kann in der Form eines Glas-, Quarz-, Aluminiumdioxid- oder äquivalenten Wafers vorliegen.
Das Verfahren kann schließlich ein Entfernen jedes Chips von dem Haltemittel durch ein Fördermittel umfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 bis 8 stellen verschiedene Stufen eines Verfahrens zum Herstellen von MEMS-Vorrichtungen, entsprechend der Erfindung, dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einem Anfangsschritt, der bei 10 in 1 der Zeichnungen dargestellt ist, eines Verfahrens zum Herstellen einer MEMS-Vorrichtung, entsprechend der Erfindung, ist eine Schicht 10 vorgesehen, die auf einer ersten Fläche 12 eines Siliziumsubstrats oder Wafers 14 aufgebracht wird. Der Wafer 14 trägt eine Oberflächen-makrobearbeitete MEMS-Schicht 16 auf der ersten Fläche 12 des Wafers 14. Die MEMS-Schicht 16 weist einzelne MEMS-Elemente 18 auf.
Die Erfindung besitzt eine besondere Anwendbarkeit bei der Herstellung von Tintenstrahldruckköpfen. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf diese Anwendung beschrieben. Demzufolge ist die Schicht 10 eine Düsenschutzschicht oder ein Wafer, die auf die Oberfläche 12 des Siliziumsubstrats 14 aufgebracht ist. Jedes einzelne MEMS-Element 18 liegt in der Form einer Düsenanordnung vor. Jede Dü senanordnung 18 weist eine Tintenstrahldüse und deren zugeordneten Aktuator auf. Der Aktuator wirkt dahingehend ein, ein Ausstoßen von Tinte auf Anforderung vorzunehmen.
Der Zweck des Herstellungsverfahrens ist derjenige, einzelne MEMS-Chips 20 (8) zu bilden.
Demzufolge wird, nachdem die Düsenschutzschicht 10 auf den Wafer 14 aufgebracht worden ist, der Wafer 14 umgedreht, um eine Rückseite 22 freizulegen, wie dies in 3 in der Zeichnung dargestellt ist.
Verschiedene Vorgänge werden dann an dem Wafer 14 ausgeführt. Insbesondere wird der Wafer 14 von der Rückseite, von der Oberfläche 22 zu der Oberfläche 12 hin, geätzt, um den Siliziumwafer in einzelne Teile 24 zu trennen. Zusätzlich werden in dieser Anwendung der Erfindung Tinteneinlassöffnungen 26 durch die Teile 24 durchgeätzt. Es ist auch anzumerken, dass jedes Teil 24 eine Vielzahl von MEMS-Elementen 18 und eine Verbindungsfläche 28 aufweist. Auch besitzt, wie deutlicher in 1 der Zeichnung dargestellt ist, die Schicht 10 eine Vielzahl von Säulen 30, die einen Körper 32 der Schicht 10 in einer beabstandeten Beziehung oberhalb der Oberfläche 12 des Wafers 14 so tragen, dass die MEMS-Elemente 18 und die Verbindungsflächen 28 durch den Körper 32 geschützt sind. Die Säulen 30 definieren Kammern 34 und 36. Die Kammern 34 überlegen die Anschlussflächen 28, während die Kammern 36 das Feld der MEMS-Elemente 18 jedes Teils 24 überlegen.
Eine Halteeinrichtung in der Form eines Klebebands 38 ist an der Oberfläche 22 der Schicht 14 befestigt, wie dies in 5 der Zeichnungen dargestellt ist. Das Band 38 ist an der Schicht 14 mittels eines härtbaren Klebemittels befestigt. Das Klebemittel ist in dem Sinne härtbar, dass es seine klebenden Eigenschaften oder seine „Klebrigkeit" verliert, wenn es ultraviolettem (UV) Licht ausgesetzt wird.
In Abhängigkeit von dem Gerät, das verwendet wird, wird ein Handhabungsmittel in der Form eines Glas-, Quarz-, Aluminiumdioxid- oder eines anderen, transparenten Handbungswafers 14 an einer gegenüberliegenden Fläche des Bands 38 befestigt.
Der Wafer 40, das Band 38, der Silikonwafer 14 und die Düsenschutzschicht 10 definieren ein Laminat 42. Das Laminat 42 wird dann umgedreht, wie dies in 7 der Zeichnung dargestellt ist.
Vorgegebene Vorgänge werden in Bezug auf die Schicht 10 durchgeführt. Genauer gesagt werden Durchgänge 44 durch die Schicht 10 von einer äußeren Fläche 46 zu den Kammern 36 hin geätzt. Zusätzlich werden einzelne Düsenschutzteile 48 durch Ätzen, um Material zu entfernen, wie dies bei 50 der 7 in den Zeichnungen dargestellt ist, gebildet. Das Entfernen dieses Materials legt die Verbindungsflächen 28 jedes Chips 20 frei. Mit dem Abschluss dieses Vorgangs sind die einzelnen Chips 20 gebildet.
In dieser Ausführungsform der Erfindung besitzt jeder Chip 20 eine Vielzahl von MEMS-Elementen 18 in einem Feld, das darauf gebildet ist.
Das Laminat 42 wird auf einem xy-Wafertisch (nicht dargestellt) angeordnet, der hin und her bewegt wird, wie dies durch einen Pfeil 52 in der 8 der Zeichnungen dargestellt ist. Jeder MEMS-Chip 20 wird, wenn erwünscht ist, ihn zu entfernen, UV-Licht durch eine Maske 56 ausgesetzt, wie dies durch Pfeile 54 angegeben ist. Dies härtet das Klebemittel des Bands 40 lokal in einem Bereich unterhalb eines bestimmten MEMS-Chips jeweils zu einem Zeitpunkt, um zu ermöglichen, dass der MEMS-Chip 20 von dem Band 38 entfernt werden kann. Der MEMS-Chip 20 wird von dem Band 38 mittels einer Fördereinrichtung, die eine Vakuumaufnahme 58 umfasst, entfernt.
Demzufolge ist es ein Vorteil der Erfindung, dass ein Herstellungsverfahren vorgesehen wird, das das Durchführen verschiedener Vorgänge erleichtert, um den einzelnen MEMS-Chip 20 herzustellen, und das ein Entfernen des MEMS-Chips 20 für ein Packaging erleichtert. Es wird ersichtlich werden, dass Vorrichtungen der in Rede stehenden Art in Mikron-Dimensionen gemessen werden. Dementsprechend sind die MEMS-Elemente 18 auf solchen Vorrichtungen äußerst brüchig. Die Vorsehung der Düsenschutzschicht 10 und die Verwendung des UV-härtbaren Bands 38 erleichtert, dass die MEMS-Elemente 18 nicht durch Feststoffe oder Flüssigkeiten berührt werden, nachdem sie durch das Freigabe-Ätzen gelöst worden sind.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung von MEMS-Vorrichtungen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst des: Verschaffens eines Substrats (14) und einer MEMS-Schicht (16), wobei die MEMS-Schicht auf einer Seite des Substrats angeordnet ist; Anbringens einer weiteren Schicht (10), die zum Schützen der MEMS-Schicht zu besagter einer Seite des Substrats angeordnet ist; Aufteilens des Substrats in getrennte Teile (24) durch Durchführen wenigstens eines Vorgangs einschließlich eines rückseitigen Ätzvorgangs von einer Seite (22) des Substrats, welche der die MEMS-Schicht aufweisenden Seite entgegengesetzt ist, wobei jedes getrennte Teil wenigstens ein MEMS-Teil der MEMS-Schicht trägt; anschließend an den Schritt des Aufteilens des Substrats in getrennte Teile, Anbringens eines Haltemittels (38) an besagter entgegengesetzter Seite des Substrats; Definierens von individuellen Chips (20) mittels Durchführen wenigstens eines Vorgangs, einschließlich eines Ätzvorgangs an der weiteren Lage, wobei jeder der besagten Chips aus einem der besagten getrennten Teile des Substrats, wenigstens einem Teil der MEMS-Schicht und einem Teil der weiteren Schicht zusammengesetzt ist; und Veranlassens des Lösens der individuellen Chips von dem Haltemittel zum Entfernen von dem Haltemittel.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei der Schritt des Definierens individueller Chips nach dem Schritt des Anbringens eines Haltemittels an dem Substrat durchgeführt wird.
Das Verfahren von Anspruch 1, das weiter den Schritt des Verbindens des Haltemittels mit dem Substrat umfasst.
Das Verfahren von Anspruch 3, wobei das Haltemittel mittels eines Klebstoffs mit dem Substrat verbunden ist, welcher Klebstoff durch ultraviolettem Licht (UV-Licht) Aussetzen aushärtbar ist und wobei das Verfahren weiter den Schritt des UV-Licht Aussetzens begrenzter Bereiche des Haltemittels umfasst, um jeweils einen Chip von dem Haltemittel zu lösen, um das individuelle Entfernen jedes Chips von dem Haltemittel zu ermöglichen.
Das Verfahren von Anspruch 4, das weiter den Schritt des Anbringens eines Handhabungsmittels an dem Haltemittel umfasst, wobei das Handhabungsmittel transparent für UV-Licht ist, sodass UV-Licht durch das Handhabungsmittel übertragen wird, um den Klebstoff des Haltemittels auszuhärten.
Das Verfahren von Anspruch 5, das weiter den Schritt des Entfernens jedes Chips von dem Haltemittel durch ein Fördermittel umfasst.
Das Verfahren von Anspruch 6, wobei der Schritt des Entfernens jedes Chips von dem Haltemittel das individuelle Hin- und Herbewegen jedes Chips über einer UV-Lichtquelle umfasst.