DE10007425A1 - Production of tubular micromechanical component, e.g. stents, comprises coating a tube with a photolacquer, forming a pattern, simultaneously inserting figures, removing the exposed regions and etching the tube - Google Patents
Production of tubular micromechanical component, e.g. stents, comprises coating a tube with a photolacquer, forming a pattern, simultaneously inserting figures, removing the exposed regions and etching the tubeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zum Herstellen von röhrchenförmigen mikromechani schen Komponenten, insbesondere Gefäßprothesen, sogenannten Stents.The invention relates to a method and a front device for the production of tubular micromechanics components, especially vascular prostheses, so-called Stents.
Derartige Komponenten werden aus einem röhrchenförmigen Körper, z. B. aus Stahl hergestellt und dienen z. B. als Mi krofilter, Mikrodüsen, flexible Antriebselemente, Implanta te oder wie genannt als Gefäßprothesen. Im folgenden wird weiterhin nur von Gefäßprothesen bzw. Stents gesprochen, ohne dass dadurch die weiteren bereits genannten Möglich keiten ausgeschlossen sein sollen.Such components are made from a tubular Body, e.g. B. made of steel and serve z. B. as Mi crofilter, micro nozzles, flexible drive elements, implanta te or as mentioned as vascular prostheses. The following will continue to speak only of vascular prostheses or stents, without the other options already mentioned should be excluded.
Zur Herstellung von Stents wird ein beidseitig offenes Röhrchen aus einem biokompatiblen Material mit einer Viel zahl von feinen Öffnungen versehen, die durch Stege vonein ander getrennt sind. Diese Öffnungen werden z. B. mit einem fokussierten Laserstrahl in das Röhrchen geschnitten, wie dies aus der EP-A1-0790041 bekannt ist.For the production of stents, an open on both sides is used Tubes made of a biocompatible material with a lot number of fine openings provided by webs of one are separated. These openings are z. B. with a focused laser beam cut into the tube, like this is known from EP-A1-0790041.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass bei komplizierte ren und feineren Mustern, bei denen die Abmessungen der Öffnungen im Bereich von einigen Mikrometern, etwa zwischen 10 bis 200 Mikrometern liegen, die erforderliche Laserbear beitungszeit drastisch ansteigt, sodass hohe Herstellungs kosten die Folge sind. Auch ist bei solchen Verfahren eine intensive und teure Nachbehandlung der durch die Laser strahlung erzeugten scharfen Kanten erforderlich.The disadvantage of this procedure is that when complicated and finer patterns where the dimensions of the Openings in the range of a few micrometers, approximately between 10 to 200 micrometers are the required laserbear processing time increases dramatically, so high manufacturing costs are the result. There is also a such method intensive and expensive post-treatment by the laser Radiation generated sharp edges required.
Um das Herstellungsverfahren zu vereinfachen, ist mehrfach vorgeschlagen worden, derartige Gefäßprothesen mit Hilfe der Ätztechnik herzustellen; vergleiche unter anderem die EP 0 540 291 A1, EP 0 807 424 A1, EP 0 734 699 A1, EP 0 712 943 A1 oder US 5,421,955 A1. In diesen Dokumenten wird vor geschlagen, auf das zu strukturierende Röhrchen eine ätzre sistente Schicht aufzubringen und diese dort, wo die späte ren Öffnungen in dem Röhrchen liegen sollen, mit Hilfe ei nes Lasers lokal zu entfernen. Das auf diese Weise erzeugte bestimmte Muster dient als Ätzmaske in einer nachfolgenden naßchemischen oder gaschemischen (EP 0 712 943 A1) Ätzung. Da das bestimmte Muster mit Hilfe eines fokussierten und entsprechend dieses bestimmten Musters geführten Laser strahles erzeugt wird, ist auch dieses Verfahren insbeson dere bei den immer komplizierter werdenden Designs der Stents zeitaufwendig und teuer. Bei dem chemischen Ätzpro zeß tritt darüber hinaus das Problem auf, dass die Struk turkanten aufgrund der bekannten Unterätzung nur ungenau definiert werden.To simplify the manufacturing process, there are several have been proposed using such vascular grafts to produce the etching technique; compare among other things the EP 0 540 291 A1, EP 0 807 424 A1, EP 0 734 699 A1, EP 0 712 943 A1 or US 5,421,955 A1. In these documents is before beaten, an etch on the tube to be structured to apply a resistant layer where it is late Ren openings in the tube should be, with the help of egg remove the laser locally. The generated in this way certain pattern serves as an etching mask in a subsequent one wet chemical or gas chemical (EP 0 712 943 A1) etching. Because the particular pattern is focused and guided laser according to this particular pattern is generated, this method is in particular the more and more complicated designs of the Stents are time consuming and expensive. With the chemical etching pro In addition, the problem arises that the structure Turquoise edges only imprecise due to the known undercut To be defined.
Bei Stents mit komplizierter Struktur führen auf diese Wei se lokale Unterschiede in den Ätzraten dazu, dass z. B. schmale Stege aufgrund der isotropen Ätzwirkung häufig be reits durchtrennt werden, während breitere Strukturen noch nicht vollständig freigeätzt sind. Bei der Ätzung von Mi kromustern in Röhrchen taucht wegen der einseitigen Maskie rung auch das Problem auf, dass eine ungeschützte innere Oberfläche isotrop abgetragen wird. Da die innere Oberflä che häufig aufgrund der Herstellungsverfahren mit unter schiedlichen Kontaminationen versehen ist, wird auch bei einer Versiegelung der inneren Oberfläche ein unterschiedlicher Ätzangriff immer dann beobachtet, wenn die Ätzung von außen bis auf diese innere Kontaminationsschicht fort geschritten ist. Hierdurch ergeben sich in der Regel schar fe Kantensäume, die der Anwendung der Gefäßprothesen entge genstehen.This leads to stents with a complicated structure se local differences in the etching rates that z. B. Narrow bars are often due to the isotropic etching effect are already severed while wider structures still are not completely etched free. When etching Mi chrome patterns appear in tubes because of the one-sided maskie problem also arises that an unprotected inner Surface is removed isotropically. Since the inner surface often due to the manufacturing process with under various contaminants is also included sealing the inner surface a different Etching attack always observed when the etching from the outside to this inner contamination layer has stepped. This usually results in sharp Fe edge seams that counter the use of vascular prostheses are.
In der Praxis existiert heute noch keine Methode, in spezi elle, tief zu ätzende Materialien, z. B. Stahl mit nicht ebenen Grundkörperflächen eine Strukturierung hineinzuät zen. Auch das elektrolytische Ätzverfahren eignet sich praktisch nicht für tief zu ätzende, feine Strukturen in beliebig dreidimensional geformten Grundkörpern, wie z. B. die hier in Rede stehenden. Röhrchen. Die bekannte ECM- Technik (electrochemical machining technique), die z. B. bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, in der Automo biltechnik und auch in der Medizintechnik verwendet wird, eignet sich lediglich für ebene Oberflächen und ist sehr aufwendig und unflexibel, wenn Strukturvarianten erwünscht sind. Eine Übertragung dieser Technik auf die Herstellung dreidimensionaler Strukturen ist praktisch nicht möglich.In practice there is still no method, in particular all deeply etching materials, e.g. B. steel with not flat structure surfaces Zen. The electrolytic etching process is also suitable practically not for deeply etching, fine structures in arbitrarily three-dimensionally shaped base bodies, such as. B. the ones in question here. Tube. The well-known ECM Technique (electrochemical machining technique) z. B. at the production of semiconductor components in the automo biltechnik and also used in medical technology, is only suitable for flat surfaces and is very complex and inflexible if structural variations are desired are. A transfer of this technique to production three-dimensional structures are practically impossible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mikromechanische Bauteile auf kostengünstige Weise herzustellen und auch die Herstellung größerer Stückzahlen zu ermöglichen. Außerdem soll es möglich sein, auch komplizierte Muster in den Röhr chen genau herzustellen, wobei die Nachbearbeitung mög lichst gering gehalten werden soll. Außerdem soll eine hierfür geeignete Vorrichtung angegeben werden.The invention is based, micromechanical the task Manufacture components in a cost-effective manner and also the To enable production of larger quantities. Moreover it should be possible to get even complicated patterns in the tube Chen exactly to manufacture, with the post-processing possible should be kept as low as possible. In addition, a suitable device can be specified.
Diese Aufgaben sind gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebene Merkmale gelöst.These objects are according to the invention by the in the Features specified independent claims solved.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den abhän gigen Unteransprüchen hervor. Further refinements of the invention result from the depend from subclaims.
Demgemäß wird eine Ätztechnik verwendet, indem das Röhrchen mit Fotolack beschichtet und in dem Fotolack das bestimmte Muster durch eine großflächig arbeitende fotolithographi sche Technik erzeugt wird. Im Falle von positiv arbeitendem Fotolack bzw. Fotoresist wird nach Lösen der belichteten Stellen in einem Entwickler und Anbringen einer Passivie rung auf der Innenseite des Röhrchens dieses geätzt.Accordingly, an etching technique is used by the tube coated with photoresist and the specific in the photoresist Pattern by a large-scale photolithography cal technology is generated. In the case of positive working Photoresist or photoresist is removed after the exposed Job in a developer and attaching a liability tion on the inside of the tube is etched.
Gemäß der Erfindung wird bevorzugt eine Belichtungstechnik verwendet, indem das Röhrchen durch eine konventionelle ebene Glas/Cr-Maske hindurch belichtet wird, wobei dies entweder streifenförmig durch einen scannenden fokussierten Laserstrahl erfolgen kann oder durch eine flächige UV- Quelle, die z. B. mit Hilfe einer Blende den noch zu tole rierenden Tiefenschärfenbereich umfasst. Die Maske enthält bei diesen direkt abbildenden Verfahren das gewünschte Mu ster im Maßstab 1 : 1, modifiziert um eventuelle Vorhaltmaße. Alternativ können auch projizierende Belichtungsverfahren angewandt werden, wobei z. B. eine vergrößerte Maske verwen det wird, die somit das bestimmte Muster in vergrößertem Maßstab aufweist und die mit Hilfe geeigneter Optiken im steifenförmigen Belichtungsbereich auf die gewünschte Di mension verkleinert wird.According to the invention, an exposure technique is preferred used by the tube through a conventional flat glass / Cr mask is exposed through, this either striped by a scanning focused one Laser beam can take place or by a flat UV Source z. B. with the help of an aperture to still tole depth of field. The mask contains the desired mu in these direct imaging processes ster on a scale of 1: 1, modified by possible reserve dimensions. Alternatively, projection exposure methods can also be used are applied, z. B. use an enlarged mask det, which is thus the particular pattern in enlarged Has scale and with the help of suitable optics in stiff exposure area to the desired Di dimension is reduced.
Bei der streifenförmigen Belichtung, die z. B. auch mit Hil fe eines hin- und hergeschwenkten scharfen Lichtstrahles, etwa eines Laserstrahles im Ultraviolettbereich erfolgt, wird während des Belichtens des Fotolackes die ebene Maske mit einer bestimmten Lineargeschwindigkeit vor dem Röhrchen vorbei bewegt, wobei dieses Röhrchen mit einer auf diese Lineargeschwindigkeit synchronisierten Drehgeschwindigkeit um die Längsachse gedreht wird, sodass das bestimmte Muster nach Ende des Belichtungsvorgangs über den gesamten Umfang des Röhrchens aufgetragen ist. In the striped exposure, the z. B. also with Hil fe of a back and forth swung sharp light beam, such as a laser beam in the ultraviolet range, becomes the flat mask during the exposure of the photoresist with a certain linear velocity in front of the tube moved past, this tube with one on top of this Linear speed synchronized speed of rotation is rotated about the longitudinal axis so that the particular pattern after the end of the exposure process over the entire circumference of the tube is applied.
Bei dieser Art der Belichtung des Fotolackes ist es mög lich, auch eine Vielzahl derartiger Röhrchen zu belichten, indem diese parallel zueinander angeordnet und sämtlich mit der auf die Lineargeschwindigkeit der Maske abgestimmten Drehgeschwindigkeit um ihre Längsachse gedreht werden. Die Maske enthält in diesem Falle eine entsprechende Anzahl von Teilfeldern jeweils mit dem abgerollten Muster.It is possible with this type of exposure of the photoresist Lich also expose a large number of such tubes, by placing them parallel to each other and all with that matched to the linear velocity of the mask Speed of rotation about its longitudinal axis. The In this case, the mask contains a corresponding number of Subfields each with the rolled pattern.
Gemäß der Erfindung werden bei der Erzeugung des bestimmten Musters in dem Fotolack, der auf das Röhrchen aufgetragen wurde, zusätzliche geometrische Muster erzeugt, und zwar derart, dass lokale Unterschiede in der Ätzgeschwindigkeit kompensiert werden und eine gleichmäßig geätzte Gesamt struktur entsprechend der gewünschten Muster der Öffnungen entsteht. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die transparenten Stellen in dem bestimmten Muster, an denen später die Öffnungen im Röhrchen erscheinen, noch mit Zu satzstrukturen versehen werden.According to the invention, the generation of the particular Pattern in the photoresist applied to the tube additional geometric patterns have been created such that local differences in the etching rate be compensated for and an evenly etched total structure according to the desired pattern of the openings arises. This takes place according to the invention in that the transparent places in the particular pattern where later the openings in the tube appear, still with Zu sentence structures are provided.
Bei nasschemischen Ätzungen hatte sich nämlich gezeigt, dass die Ätzgeschwindigkeit in den transparenten, d. h. un maskierten Bereichen sehr unterschiedlich ist und in kom plexer Weise von der Form und Größe der transparenten Be reiche abhängt. Ein gleichmäßiges Ätzen mit im wesentlichen gleichmäßiger Ätzgeschwindigkeit wird zudem durch die Röhr chenform erschwert, da bei diesem dreidimensionalen Körper im Ätzbad, das ja ständig umgewälzt wird, in der Nähe des Röhrchens nicht zu beherrschende Strömungs- und Potential verhätnisse vorliegen. Größere transparente Bereiche werden sehr viel schneller geätzt als kleine unmaskierte Flächen.Wet chemical etching had shown that that the etch rate in the transparent, i.e. H. un masked areas is very different and in com plexer way of the shape and size of the transparent Be rich depends. A uniform etch with essentially the tube also ensures a uniform etching speed chenform difficult because of this three-dimensional body in the etching bath, which is constantly being circulated, near the Flow and potential that cannot be mastered conditions exist. Become larger transparent areas etched much faster than small unmasked areas.
Dies führt dazu, dass z. B. Stege des Stents, die zwischen einem großflächigen und einem kleinflächigen Gebiet geätzt werden sollen durch die bei insbesondere naßchemichen Ät zungen auftretende Unterätzung aufgrund der isotropen Ät zeigenschaft bereits durchtrennt werden, ehe die kleinere Fläche überhaupt freigeätzt wurde.This means that e.g. B. Stent webs between etched a large area and a small area are said to be particularly wet chemical undercut due to the isotropic etching property are already severed before the smaller one Surface was etched free at all.
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass eine gezielte Gestaltung und Maskierung der bei üblichen Ätzverfahren frei gelassenen transparenten Flächen zu einer wirkungsvollen Steuerung der lokalen Ätzraten herangezogen werden kann. Durch solche Maßnahme, z. B. die Erzeugung einer inselförmigen Abdeckung des Fotoresists in einem transparenten Bereich mit unterschiedlicher Abstandsbreite zu den Kanten des bestimmten Musters, wird der Ätzprozeß lokal beeinflußt. Hierdurch ist es möglich, über die Dicke des Ätzobjektes, und zwar auch bei dreidimensionalen Ätzobjekten, wie den erwähnten Stents, Ät zungen zu erreichen, die über die gesamte Dicke des Ätzobjek tes mit den bestimmten und gewünschten Mustern übereinstim men. Mit dem gemäß der Erfindung vorgestellten fotolithogra phischen Verfahren, das eine Mustererzeugung auch auf tubus- oder röhrchenförmigen Oberflächen erlaubt, ist es möglich, derartige geätzte Strukturen bis in eine Größenordnung von einem Mikrometer zu erzeugen.Surprisingly, it has now been shown that a targeted Design and masking of the usual etching processes free left transparent surfaces to an effective Control of the local etching rates can be used. By such measure, e.g. B. the creation of an island-shaped Cover the photoresist in a transparent area with different distance width to the edges of the particular Pattern, the etching process is influenced locally. This is it is possible to determine the thickness of the etched object, including at three-dimensional etching objects, such as the stents mentioned, et tongues to achieve the entire thickness of the Ätzobjek tes with the specific and desired patterns men. With the photolithogra presented according to the invention phical process, which also generates a pattern on tube or tubular surfaces, it is possible to such etched structures down to an order of magnitude of to produce a micrometer.
Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dann angewandt werden, wenn der Ätzprozeß auch gegenüber dem maskierenden Material des Photolackes bzw. Fotoresists wirkt, d. h. auch dort einen Ätzangriff aufweist. In diesem Falle können entsprechende Zusatz- bzw. Hilfsmuster auch so hergestellt werden, dass diese eine unterschiedliche Dicke oder entsprechend der Geometrie des Ätzobjektes eine gradier te, d. h. nach einer bestimmten Funktion zu- oder abnehmende Dicke aufweisen. Eine solche gradierte Dicke kann gemäß der Erfindung durch eine lokale Steuerung der Belichtungsdosis bei der Blichtung des Fotolackes bzw. des Fotoresists erreicht werden, z. B. mit Hilfe einer Chrom (Cr)-Maske mit lo kal unterschiedlicher Adsorption.Another embodiment of the method according to the invention can be used if the etching process is also opposite the masking material of the photoresist or photoresist works, d. H. also has an etching attack there. In this Corresponding additional or auxiliary patterns can also be used in this way that these are of a different thickness or a grading according to the geometry of the etched object te, d. H. increasing or decreasing according to a certain function Have thickness. Such a graded thickness can according to the Invention by local control of the exposure dose achieved in the bleaching of the photoresist or photoresist be, e.g. B. using a chrome (Cr) mask with lo cal different adsorption.
Das geschilderte Verfahren zur Vergleichmäßigung des Ätzvor ganges kann auch bei der Trockenätzung, z. B. bei der Ionen- Ätzung, Plasma-Ätzung und/oder Sauerstoff-Ätzung von anderen Materialen, z. B. Kunststoffröhrchen eingesetzt werden.The described method for the equalization of the etching process ganges can also be used for dry etching, e.g. B. in ion Etching, plasma etching and / or oxygen etching from others Materials, e.g. B. plastic tubes can be used.
Diese zusätzlichen Muster können entweder durch die das be stimmte Muster aufweisende Grundmaske vorgegeben werden, indem diese Zusatzmuster in die Belichtungsmaske integriert werden. Es ist aber auch möglich, diese zusätzlichen Muster in einem zweiten fotolithographischen Verfahren aufzubrin gen.These additional patterns can be either by the be a basic mask with a correct pattern can be specified, by integrating these additional patterns into the exposure mask become. But it is also possible to use these additional patterns in a second photolithographic process gene.
Mit einem Ätzverfahren gemäß der Erfindung wird ein sehr hohes Auflösungsvermögen bis in den unteren Mikrometerbe reich erreicht. Bei typischen Abmessungen der Ätzmuster von mikromechanischen Komponenten, Gefäßprothesen oder anderen medizinischen Implantaten von einigen 10 Mikrometern bis zu etwa 1000 Mikrometern lateraler Ausdehnung, können masken transparente Flächen ohne zusätzliche Aufwendungen einfach mit geeigneten zusätzlichen Strukturen belegt werden, wo durch die lokalen chemischen bzw. elektrochemischen Ätzra ten zuverlässig gesteuert werden.With an etching method according to the invention, a very high resolution down to the micrometer scale richly achieved. With typical dimensions of the etching pattern of micromechanical components, vascular prostheses or others medical implants from a few 10 micrometers up to about 1000 micrometers lateral expansion, can mask transparent surfaces without any additional effort with suitable additional structures where through the local chemical or electrochemical caustic can be reliably controlled.
Diese Vorteile beruhen auf der überraschenden Erkenntnis, dass bei einer chemischen bzw. elektrochemischen Ätzung von röhrchenförmigen Proben die lokale Ätzrate erheblich von der Geometrie des zu ätzenden Musters abhängig ist, wenn das zu ätzende Muster laterale Ausdehnungen von einigen 10 Mikrometern besitzt. Die Folge davon ist, dass größere un maskierte Strukturen bereits entfernt waren, während klei nere Strukturen noch unvollständig geätzt waren. These advantages are based on the surprising finding that with chemical or electrochemical etching of tubular samples significantly decrease the local etch rate depends on the geometry of the pattern to be etched if the pattern to be etched has lateral extensions of some 10 Owns micrometers. The consequence of this is that larger un masked structures were already removed while small structures were still incompletely etched.
Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung kann dieses zuverläs sig verhindert und eine homogene, von der Mustergeometrie unabhängige Ätzung ermöglicht werden.With the method according to the invention this can be reliable prevents sig and a homogeneous, from the sample geometry independent etching are made possible.
Es hat sich zudem als vorteilhaft erwiesen, bei einigen zu ätzenden Materialien eine Hilfs- bzw. Zwischenschicht zu verwenden, dergestalt, dass auf den Grundkörper des Ätzob jektes zunächst eine ätzresistente Schicht, z. B. mit Hilfe des chemischen Abscheidens aus der Dampfphase, der PVD- Technik, z. B. sputtern, aufgebracht wird, wonach anschlie ßend die oben beschriebene Belackung mit einem Photolack bzw. Photoresist vorgenommen wird. Die erzeugte Photomaske wird dann in einem geeigneten Ätzmittel unter Verwendung der Photomaske geätzt. Anschließend kann dann die ätzresi stente Zwischenmaske zur Ätzung des Ätzobjektes, insbeson dere des Röhrchens eines Stents verwendet werden.It has also proven to be beneficial to some an auxiliary or intermediate layer use, in such a way that on the main body of the etch jektes first an etch-resistant layer, z. B. with help chemical vapor deposition, PVD Technology, e.g. B. sputter, is applied, then connect ßend the above-described coating with a photoresist or photoresist is made. The generated photomask is then used in a suitable etchant the photomask is etched. Then the ätzresi Stent intermediate mask for etching the etched object, in particular of the tube of a stent can be used.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann als Zwischenschichtmaterial ein biokompatibles Material verwendet werden, welches nach der Ätzung als remanente Schicht auf dem Ätzobjekt, d. h. dem Stent verbleibt. Vor teilhafterweise ist dieses ein Material mit hohem Röntgen kontrast, z. B. Gold.According to an advantageous embodiment of the invention a biocompatible material as interlayer material can be used, which after the etching as remanent Layer on the etch object, d. H. the stent remains. Before some of it is a high x-ray material contrast, e.g. B. Gold.
Für die Herstellung von Stents werden z. B. Röhrchen aus Edelstahl bzw. medizinischem Stahl mit einem Durchmesser von 0,5 bis 3,5 Millimetern und einer Wanddicke von 20 Mi krometern bis 500 Mikrometern und einer Länge von mehreren Zentimetern, in der Regel bis zu 10 Zentimetern. Diese wer den mit Hilfe eines elektrisch leitfähigen Lackes im Inne ren geschützt, wobei in den Innenraum des Röhrchens als Schutzpassivierung der inneren Oberfläche gegenüber dem Ätzmittel ein Stab, z. B. aus Keramik eingeführt wird und der Lack in den Zwischenraum eingebracht wird. Der Stab, der auch aus Metall bestehen kann, ist so geformt, dass er auf beiden Seiten etwa 15 mm aus dem Röhrchen herausragt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, einen mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehenen Stab aus z. B. einer Nickel/Goldlegierung, Titan oder Keramik zu ver wenden. Da die freistehenden Enden des Röhrchens mit dem später angewandten chemischen Ätzmittel zum Teil in Kontakt stehen, ist auch hier eine Passivierung mit Hilfe eines ge eigneten Schutzlackes erforderlich, wenn das verwendete Ma terial keine ausreichenden Ätzresistenz aufweist. Über die Länge des Röhrchens von z. B. 10 cm können dann mehrere Stents mit dem geschilderten Belichtungs- und Ätzverfahren hergestellt werden, wobei zwischen den einzelnen Stents. Verbindungselemente durch ein geeignetes Ätzmuster einge führt werden, die eine gleichmäßige Ätzung der Stents über deren gesamten Länge des Röhrchens ermöglichen. Die Verbin dungsstrukturen sind dabei vorzugsweise so gestaltet, dass nach dem Durchätzen in den Stentbereichen auch eine Tren nung der einzelnen Stents erfolgt. Bei einem elektrolyti schen Ätzverfahren wird die elektrische Ankopplung des als Kathode wirkenden Röhrchens während des darauffolgenden elektrochemischen Polierverfahrens über den innen einge brachten Leitlack und den jeweiligen, in diesem Fall elek trisch leitenden Stab sichergestellt.For the production of stents z. B. tubes Stainless steel or medical steel with a diameter from 0.5 to 3.5 millimeters and a wall thickness of 20 Mi micrometers to 500 micrometers and a length of several Centimeters, usually up to 10 centimeters. This who inside with the help of an electrically conductive varnish ren protected, being in the interior of the tube as Protection passivation of the inner surface against the Etchant a rod, e.g. B. is introduced from ceramic and the paint is placed in the space. The rod, which can also be made of metal is shaped so that it protrudes about 15 mm from the tube on both sides. It has proven to be particularly advantageous to use one an electrically conductive layer e.g. B. a nickel / gold alloy, titanium or ceramic to ver turn. Since the free-standing ends of the tube with the chemical etchant used later in contact are passivated using a ge suitable protective varnish required if the Ma material does not have sufficient etch resistance. About the Length of the tube from z. B. 10 cm can then several Stents with the described exposure and etching process are produced, being between the individual stents. Connection elements inserted by a suitable etching pattern leads to a uniform etching of the stents allow the entire length of the tube. The verb Extension structures are preferably designed in such a way that after the etching in the stent areas also a door of the individual stents. With an electrolytic etching process is the electrical coupling of the as Cathode acting tube during the following electrochemical polishing process over the inside brought conductive varnish and the respective, in this case elek trically conductive rod ensured.
Die auf die Stangen aufgesteckten Röhrchen verbleiben wäh rend der gesamten Bearbeitung der Stents in dem Röhrchen bzw. den vereinzelten Stents, sodass diese auf dem Stab ge reinigt, belackt, gebacken, belichtet, entwickelt und nach gebacken sowie geätzt, elektropoliert und vereinzelt wer den. Ebenso verbleiben die Stents auch noch während der Qualitätskontrolle auf den Stäben.The tubes attached to the rods remain the same all processing of the stents in the tube or the isolated stents, so that they are on the rod cleans, lacquered, baked, exposed, developed and after baked as well as etched, electropolished and isolated the. The stents also remain during the Quality control on the bars.
Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:The invention is in exemplary embodiments based on the Drawing explained in more detail. In this represent:
Fig. 1 eine teilweise geschnitte Darstellung eines Ätzobjektes zur Herstellung von Stents; Fig. 1 is a partial view of a geschnitte Ätzobjektes for the manufacture of stents;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Belich tungseinrichtung zum Belichten eines mit einem Fotolack versehenen Stents; Fig. 2 is a schematic representation of an exposure device for exposing a stent provided with a photoresist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Belichten des Fotolackes mehrerer parallel angeordneter Stents; Fig. 3 is a schematic representation of a means for exposing the photoresist several parallel arranged stent;
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung einer Ät zeinrichtung zum Ätzen eines Ätzobjektes, in diesem Falle eines Stents; Fig. 4 is a schematic sectional view of an etching device for etching an etching object, in this case a stent;
Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen bestimmter Muster für die Öffnungen und diese trennenden Stege von Stents mit zusätzlichen lokalen Hilfsmu stern zur Vergleichmäßigung des Ätzvorganges; Figures 5 and 6 are schematic representations of certain patterns for the openings and these separating webs of stents with additional local Hilfmu star to even out the etching process.
Fig. 7 bis 16 weitere Darstellungen bestimmter Muster für die Öffnungen und diese trennenden Stege mit ver schiedenen lokalen Hilfsmustern zur Vergleich mäßigung des Ätzvorganges; Fig. 7 to 16 further representations of certain patterns for the openings and these separating webs with different local auxiliary patterns for comparison moderation of the etching process;
Fig. 17a bis 17e verschiedene Darstellungen von Hilfsmustern für die Vergleichmäßigung des Ätzvorganges; FIG. 17a to 17e different representations of auxiliary patterns for the homogenization of the etching process;
Fig. 18 eine schematische Darstellung eines Stentsmit einem projizierten Muster gemäß Fig. 11, herge stellt mit einer Belichtungseinrichtung gemäß Fig. 2; Fig. 18 is a schematic illustration of a stent with a projected pattern according to Fig. 11, manufactured with an exposure device according to Fig. 2;
Fig. 19 bis 21 schematische Darstellungen von geätzten Stents, die mit Hilfe einer Ätzeinrichtung gemäß Fig. 4 hergestellt wurden.Were prepared Fig. 19 to 21 are schematic representations of etched stents with the aid of an etching apparatus in accordance with Fig. 4.
In Fig. 1 ist ein Ätzobjekt 1 zur Herstellung eines Stents dargestellt. Das Ätzobjekt weist ein Röhrchen 2 mit einem Durchmesser von in der Regel 0,5 mm bis 3,0 mm und einer Wandstärke zwischen im allgemeinen 20 Mikrometern bis 500 Mikrometern aus medizinischem Stahl auf. Das Röhrchen ist auf der Innenseite mit einem elektrisch leitfähigen Lack 3 beschichtet, wodurch die innere Oberfläche gegenüber dem später anzuwendenden Ätzmittel passiviert wird. Das Röhr chen 2 wird auf der Außenseite durch Tauchbelackung mit ei nem Fotolack 4 beschichtet. Hierbei wird das Röhrchen be wegt, sodass sich eine gleichmäßige Lackschicht während des Trocknungsprozesses einstellt. Die Dicke der Lackschicht wird durch entsprechende Einstellung der Viskosität des Fo tolackes auf ca. 1 Mikrometer bis 6 Mikrometer eingestellt. Der Fotolack wird anschließend in einem sogenannten Pre backing in bekannter Weise über etwa 5 bis 30 Minuten wär mebehandelt. In das Innere des Röhrchens ist noch ein Stab 5 aus Keramik oder einer Gold-Platin-Legierung eingeführt. Durch die Beschichtung 3 und den Stab 5 ist das Innere des Röhrchens 2 vollständig ausgefüllt, sodass ein späteres Ätzmittel nicht in das Innere eindringen kann.In Fig. 1, an etching object 1 is shown for producing a stent. The etched object has a tube 2 with a diameter of usually 0.5 mm to 3.0 mm and a wall thickness between generally 20 micrometers to 500 micrometers made of medical steel. The tube is coated on the inside with an electrically conductive lacquer 3 , whereby the inner surface is passivated with respect to the etchant to be used later. The tube chen 2 is coated on the outside by dip coating with egg nem 4 . The tube is moved so that a uniform layer of lacquer is created during the drying process. The thickness of the lacquer layer is adjusted to approximately 1 micrometer to 6 micrometers by appropriately adjusting the viscosity of the photoresist. The photoresist is then heat-treated in a so-called pre-backing in a known manner for about 5 to 30 minutes. A rod 5 made of ceramic or a gold-platinum alloy is inserted into the interior of the tube. The coating 3 and the rod 5 completely fill the interior of the tube 2 , so that a later etchant cannot penetrate into the interior.
Auf den Fotolack wird nun in einer in den Fig. 2 bzw. 3 gezeigten Belichtungseinrichtung 7 ein bestimmtes, in Fig. 1 schematisch angedeutetes bestimmtes Muster 6 projiziert, das den späteren Öffnungen und den diese trennenden Stegen eines Stents entspricht.A specific pattern 6 , indicated schematically in FIG. 1, is now projected onto the photoresist in an exposure device 7 shown in FIGS. 2 and 3, which pattern corresponds to the later openings and the webs separating them from a stent.
Die Belichtungseinrichtung 7 gemäß Fig. 2 weist eine Lichtquelle 8, z. B. einen Laser auf, dessen scharfer Strahl über einen Umlenkspiegel 9 auf einen schnell drehenden Po lygonspiegel 10 gelenkt wird. Laser 8, Umlenkspiegel 9 und der schnell drehenden Polygonspiegel 10 sind in Fig. 2 um 90° versetzt gezeichnet, sodass in praxi der Lichtstrahl 11 senkrecht zur Zeichenebene hin- und hergeschwenkt wird. Der Lichtstrahl 11 fällt durch eine schmale Blendenöffnung 12 einer Blendenmaske 13, durchstrahlt eine transparente Maske 14, die jedoch mit einem dem oben erwähnten Muster 6 korre spondierenden im wesentlichen lichtundurchlässigen. Muster 6' versehen ist und fällt schließlich auf den Fotolack 4 des unmittelbar unterhalb der Maske 14 angeordneten Röhr chens 2 des Ätzobjektes 1. Damit dieses Muster 6' als Mu ster 6 auf dem Fotolack im richtigen Maßstab und vollstän dig abgebildet wird, wird das Röhrchen mit einer auf die Lineargeschwindigkeit V synchronisierten Drehgeschwindig keit R in der angegebenen Pfeilrichtung um die Längsachse gedreht.The exposure device 7 according to FIG. 2 has a light source 8 , e.g. B. a laser, the sharp beam of which is directed via a deflecting mirror 9 to a rapidly rotating po lygon mirror 10 . Laser 8 , deflection mirror 9 and the rapidly rotating polygon mirror 10 are shown offset by 90 ° in FIG. 2, so that in practice the light beam 11 is pivoted back and forth perpendicular to the plane of the drawing. The light beam 11 falls through a narrow aperture 12 of an aperture mask 13 , shines through a transparent mask 14 which, however, is essentially opaque with a pattern 6 that corresponds to the above-mentioned pattern 6 . Pattern 6 'is provided and finally falls onto the photoresist 4 of the tube 2 of the etching object 1 arranged immediately below the mask 14 . Thus, this pattern 6 'art as Mu is imaged on the photoresist in the correct scale and completeness, dig 6, the tube is filled with a synchronized to the linear velocity V R Drehgeschwindig ness in the indicated arrow direction about the longitudinal axis.
Um ein Ätzobjekt mit mehreren längs des Röhrchens 2 ange ordneten Mustern 6 entsprechend Fig. 1 zu versehen, hat die Maske natürlich entsprechend ebenfalls mehrere parallel angeordnete korrespondierende bestimmte Muster 6'.In order to provide an etching object with a plurality of patterns 6 arranged along the tube 2 according to FIG. 1, the mask naturally also has a plurality of corresponding specific patterns 6 ′ arranged in parallel.
Das Ätzobjekt 1 wird auf einer glatten harten oder elasti schen Unterlage 15 so geführt, dass etwaige Unebenheiten der Röhrchenoberfläche in Bezug auf die Maske 14 oder einer anderen Bezugsebene bei anderen projizierenden Verfahren ausgeglichen werden. The etching object 1 is guided on a smooth hard or elastic base 15 such that any unevenness in the tube surface with respect to the mask 14 or another reference plane is compensated for in other projecting methods.
Die Belichtung erfolgt mit einer ultravioletten Strahlung im Bereich von 200 Nanometer bis 430 Nanometer unter Ver wendung von üblichen Fotomasken. Es ist selbstverständlich, dass anstelle der schematischen Darstellung in Fig. 2 der Belichtungsbereich durch entsprechende optische Einrichtun gen gestaltet werden kann. Hiermit ist es auch möglich, die beiden Muster 6' und 6 in unterschiedlichen Maßstäben aus zuführen. Die Breite des linienförmigen Belichtungsstrei fens hängt vom Krümmungsradius des Röhrchens und von der gewünschten Auflösung ab. Für Muster im Bereich von etwa 100 Mikrometern und Röhrchen mit einem Durchmesser von etwa 1,5 mm lateraler Abmessungen hat sich herausgestellt, dass die Streifenbreite auf maximal 300 Mikrometer begrenzt wer den muss.The exposure is carried out with ultraviolet radiation in the range from 200 nanometers to 430 nanometers using conventional photomasks. It goes without saying that instead of the schematic illustration in FIG. 2, the exposure area can be designed by appropriate optical devices. This also makes it possible to carry out the two patterns 6 'and 6 on different scales. The width of the line-shaped exposure strip depends on the radius of curvature of the tube and on the desired resolution. For samples in the range of approximately 100 micrometers and tubes with a diameter of approximately 1.5 mm lateral dimensions, it has been found that the strip width must be limited to a maximum of 300 micrometers.
In Fig. 3 ist eine Belichtungseinrichtung 7 dargestellt, mit dem mehrere parallel zueinander angeordnete Ätzobjekte 1 durch eine Maske 14 belichtet werden können. Die Belich tungseinrichtung 7 weist z. B. wiederum mehrere Laser auf, deren scharfer Lichtstrahl über einen Polygonspiegel abge lenkt wird. Natürlich sind auch andere Lichtquellen mög lich. Die Maske 14 wird wiederum mit einer bestimmten Line argeschwindigkeit V über die Ätzobjekte 1 hinwegbewegt, die sämtlich um ihre Längsachse wiederum mit einer auf die Li neargeschwindigkeit V synchronisierten Drehgeschwindigkeit R gedreht werden. Auf diese Weise kann in einem Belich tungsvorgang eine Vielzahl von Ätzobjekten 1 behandelt und letztendlich eine Vielzahl von einzelnen Stents hergestellt werden.In Fig. 3, an exposure device 7 is shown, can be exposed to the plurality of parallel arranged Ätzobjekte 1 through a mask 14. The exposure device 7 has z. B. in turn several lasers whose sharp light beam is deflected by a polygon mirror. Of course, other light sources are also possible. The mask 14 is in turn moved at a certain linear speed V over the etching objects 1 , which are all rotated about their longitudinal axis at a rotational speed R synchronized with the linear speed V. In this way, a multiplicity of etching objects 1 can be treated in one exposure process and ultimately a multiplicity of individual stents can be produced.
Natürlich sind auch bei dieser Belichtungseinrichtung 7 an dere Projektionseinrichtungen und Optiken einsetzbar; eben so muss die Belichtung nicht durch einen kontinuierlich ab gelenkten Lichtstrahl 11 erfolgen; dieser kann auch intermittierend, z. B. schrittweise, geführt werden; wesentlich ist nur, dass auf dem Fotolack des Ätzobjektes das ge wünschte bestimmte Muster 6 gebildet wird. Es ist auch mög lich, das zwischen einer Maskenplatte und einer Basisplatte liegende Röhrchen unter der Maskenplatte abzurollen, indem die Basisplatte entlang einer Achse relativ zur Maske be wegt wird. Bei angepassten Reibungskoeffizienten der Ober flächen von Maskenplatte und Basenplatte wird dann das Röhrchen in einer Drehbewegung auf der Maske abgerollt und das auf der ebenen Maske befindliche Muster auf den Umfang des Röhrchens übertragen.Of course, projection devices and optics can also be used with this exposure device 7 ; just as the exposure does not have to be carried out by a continuously deflected light beam 11 ; this can also be intermittent, e.g. B. step by step; it is only essential that the desired ge pattern 6 is formed on the photoresist of the etched object. It is also possible to roll the tube lying between a mask plate and a base plate under the mask plate by moving the base plate along an axis relative to the mask. With adapted coefficients of friction of the upper surfaces of the mask plate and base plate, the tube is then rolled on the mask in a rotational movement and the pattern on the flat mask is transferred to the circumference of the tube.
Nach der Belichtung werden die Ätzobjekte 1 mit einem Ent wickler behandelt, d. h. entwickelt, sodass die belichteten Bereiche des bestimmten Musters 6 ausgewaschen werden und nur die unbelichteten Bereiche des Fotolackes stehenblei ben. Bei Verwendung von negativ arbeitendem Fotoresist wer den die Flächen entsprechend invertiert. Das derart behan delte Ätzobjekt 1 wird noch einer Wärmebehandlung, einem sogenannten Post-backing unterzogen, um die übergebliebenen Lackbereiche weiter zu härten.After the exposure, the etched objects 1 are treated with a developer, ie developed so that the exposed areas of the specific pattern 6 are washed out and only the unexposed areas of the photoresist remain. When using negative working photoresist who inverted the areas accordingly. The etched object 1 treated in this way is subjected to a heat treatment, a so-called post-backing, in order to further harden the remaining lacquer areas.
Das Ätzobjekt 1 wird anschließend in eine in Fig. 4 ge zeigte Ätzeinrichtung 21 eingesetzt. Die Ätzeinrichtung 21 weist einen Behälter 22, z. B. in Form eines Becherglases auf, in dem eine zylinderförmige Kathode 23 beispielsweise aus einem Edelstahlgitter aufgenommen ist. Die Kathode 23 ruht auf einem Sockel 24 aus einem elektrisch isolierendem Material, z. B. Teflon oder Keramik, am Boden des Bechergla ses 22. Der Sockel 4 kann noch mit einer hier nicht gezeig ten Verstelleinrichtung zur Einstellung des Durchmessers der zylindrischen Kathode 23 versehen sein. Das Ätzobjekt 1 ist zentrisch in dem Sockel 24 gelagert und mittig in dem Becherglas 22 durch einen Deckel 25 am oberen Rand des Be cherglases 22 gehalten.The etching object 1 is then inserted into an etching device 21 shown in FIG. 4. The etching device 21 has a container 22 , for. B. in the form of a beaker in which a cylindrical cathode 23 is received for example from a stainless steel grid. The cathode 23 rests on a base 24 made of an electrically insulating material, e.g. B. Teflon or ceramic, at the bottom of Bechergla ses 22nd The base 4 can also be provided with an adjusting device (not shown here) for adjusting the diameter of the cylindrical cathode 23 . The etched object 1 is mounted centrally in the base 24 and held in the center in the beaker 22 by a cover 25 at the upper edge of the loading glass 22 .
In das Becherglas ist ein Ätzmittel 26 gefüllt. In dem vor liegenden Fall ist eine elektrolytische Ätzeinrichtung ge wählt, sodass das Ätzobjekt 1 mit einem leitenden Stab 5 (Fig. 1) als Anode an den Pluspol 27 und die Kathode 23 an den Minuspol 28 einer Gleichspannungsquelle geschaltet ist.An etchant 26 is filled in the beaker. In the present case, an electrolytic etching device is selected so that the etching object 1 is connected to the positive pole 27 with a conductive rod 5 ( FIG. 1) and the cathode 23 to the negative pole 28 of a DC voltage source.
In Fig. 4 ist noch das bestimmte Muster 6 auf der entwic kelten Fotolackschicht des Ätzobjektes 1 schematisch darge stellt.In Fig. 4, the particular pattern 6 on the developed photoresist layer of the etched object 1 is still schematically Darge.
Der Ätzprozeß wird durch mehrere Parameter bestimmt, z. B. durch den Durchmesser der Kathode, durch die Zusammenset zung, die Temperatur oder die Strömungsverhältnisse etwa durch die Bewegung des Ätzbades bzw. ggf. des Ätzobjektes und schließlich durch die zu ätzenden Muster beeinflussende Parameter.The etching process is determined by several parameters, e.g. B. by the diameter of the cathode, by the assembly tion, the temperature or the flow conditions by the movement of the etching bath or possibly the etching object and finally by the patterns to be etched Parameter.
In den Fig. 5 und 6 sind zwei unterschiedliche bestimmte Muster 6 dargestellt, wobei diese Muster dunkel gezeichne te, mit Fotolack versehene Bereiche 30 und transparente Be reiche 31 aufweisen. Die transparenten Bereiche 31 entspre chen den späteren Öffnungen des Stents in dem Röhrchen 2, die Bereiche 30 entsprechen den die Öffnungen voneinander trennenden Stege des Stents. Das in Fig. 5 gezeigte Muster entspricht dem in der deutschen Patentanmeldung 198 34 711.1 beschriebenen Muster, das Muster gemäß der Fig. 6 entspricht dem Muster der Stege und Öffnungen eines Stents gemäß der deutschen Patentanmeldung 195 37 872. In den transparenten Bereichen 31 sind noch zusätzliche Hilfsmu ster 32 vorgesehen, mit denen eine lokale Vergleichmäßigung des Ätzprozesses erreicht wird. Two different specific patterns 6 shown in Figs. 5 and 6 are shown, this pattern dark gezeichne te provided with photoresist regions 30 have large and transparent Be 31st The transparent areas 31 correspond to the later openings of the stent in the tube 2 , the areas 30 correspond to the webs separating the openings from the stent. The pattern shown in FIG. 5 corresponds to the pattern described in the German patent application 198 34 711.1, the pattern according to FIG. 6 corresponds to the pattern of the webs and openings of a stent according to the German patent application 195 37 872. In the transparent areas 31 are still additional auxiliary pattern 32 is provided, with which local equalization of the etching process is achieved.
Die Fig. 7 bis 16 zeigen weitere schematische Darstel lungen bestimmter Muster 6 für die Öffnungen und die diese trennenden Stege von Stents mit verschiedenen zusätzlichen lokalen Hilfsmustern 32 zur Vergleichmäßigung des Ätzvor ganges. Auch in diesen Ausführungen weisen die Muster 6 dunkel gezeichnete ausgehärtete Bereiche 30 und transparen te Bereiche 31 auf. Die Fig. 7 bis 16 lassen deutlich die verschieden ausgeführten Hilfsmuster 32 erkennen. Jedem Material des Ätzobjektes 1, der Dicke des Ätzobjektes und dem zu ätzenden Muster 30 werden die Hilfsmuster 32 festge legt. Sie können unterschiedliches Design aufweisen, bei spielsweise eine quadratische Gitterstruktur oder eine Lochgitterstruktur bzw. eine invertierte Form, und unter schiedliche Flächendeckung innerhalb des transparenten Be reiches aufweisen. Sie können in vielfältiger Form ausge staltet sein, beispielsweise als homogenes Hilfsmuster oder aber als Muster mit Gradientenbildung im Hinblick auf die optische Dichte oder die Dicke des Photoresists, welche in Abhängigkeit der Flächenverhältnisse von ausgehärteten Be reichen 30 zu transparenten Bereichen 31 festgelegt wird. Eine bedeutende Rolle spielen hierbei die Strömungsverhält nisse des Ätzmittels 26 in Bezug zu dem Ätzobjekt 1. Die Hilfsmuster 32 in Form einer Ausgestaltung "Inselchen", wie sie z. B. in den Fig. 13 bis 16 zu erkennen sind, nehmen direkten Einfluß auf die Strömungsverhältnisse des Ätzmit tels 26.FIGS . 7 to 16 show further schematic representations of certain patterns 6 for the openings and the separating webs of stents with various additional local auxiliary patterns 32 to smooth out the etching process. In these versions too, the patterns 6 have darkened, hardened regions 30 and transparent regions 31 . FIGS. 7 to 16 show clearly the different auxiliary pattern 32 being executed. Each material of the etching object 1 , the thickness of the etching object and the pattern 30 to be etched, the auxiliary patterns 32 are set. They can have different designs, for example a square lattice structure or a perforated lattice structure or an inverted shape, and have different area coverage within the transparent area. They can be designed in a variety of forms, for example as a homogeneous auxiliary pattern or as a pattern with gradient formation with regard to the optical density or the thickness of the photoresist, which ranges from hardened areas 30 to transparent areas 31, depending on the area ratios. The flow conditions of the etchant 26 in relation to the etched object 1 play an important role here. The auxiliary pattern 32 in the form of an embodiment "islet" as z. Example, in Fig. 13 can be seen to 16, have a direct influence on the flow conditions of the Ätzmit means of 26th
Das in Fig. 13 dargestellte Hilfsmuster 32 stellt ein be vorzugtes Ausführungsbeispiel dar. The auxiliary pattern 32 shown in FIG. 13 represents a preferred embodiment.
Alle in den Ausführungsbeispielen dargestellten Hilfsmuster bestimmen während der Ätzung die sich lokal ändernden Flä chenverhältnisse zwischen transparenten Bereichen 31 und ausgehärteten Bereichen 30 und somit die sich während des Ätzvorganges stets ändernde Stromdichte.All of the auxiliary patterns shown in the exemplary embodiments determine the locally changing area ratios between transparent regions 31 and hardened regions 30 during the etching and thus the current density that constantly changes during the etching process.
In den Fig. 17a bis 17b sind schematisch derartige zu sätzliche Hilfsmuster 32 innerhalb transparenter Bereiche 31 dargestellt, die von belackten opaken Bereichen 30 umge ben sind. Die entsprechende Konfiguration des zusätzlichen Hilfsmusters 32 hängt u. a. von der Komplexität der zu ät zenden Struktur ab.In FIGS. 17a to 17b schematically such are shown to additional auxiliary pattern 32 within transparent areas 31, which are ben 30 converted from belackten opaque regions. The corresponding configuration of the additional auxiliary pattern 32 depends, among other things, on the complexity of the structure to be etched.
In Fig. 17a ist z. B. der gesamte transparente Bereich 31 mit einem in der Lackschicht gradierten Bereich 32 des Fo tolackes versehen, sodass hier der Ätzprozeß entsprechend der jeweiligen Lackdicke verlangsamt wird.In Fig. 17a z. B. the entire transparent region 31 is provided with a graded in the lacquer layer 32 of the photoresist, so that here the etching process is slowed down according to the respective lacquer thickness.
In Fig. 17b ist nur ein Teil des transparenten Bereiches 31 durch ein kreisförmiges Hilfsmuster 32 abgedeckt.In FIG. 17b, only a part of the transparent area 31 is covered by a circular auxiliary pattern 32 .
In Fig. 17c sind zwei zusätzliche Hilfsmuster 32 jeweils in Form eines Halbmondes vorgesehen, die in dem transparen ten Bereich 31 gelegen sind.In Fig. 17c, two additional auxiliary patterns 32 are each provided in the form of a crescent, which are located in the transparen th region 31.
In Fig. 17d ist ein im wesentlichen ätzresistenter Bereich 32 innerhalb des transparenten Bereiches 31 vorgesehen, während gemäß Fig. 17e zwei gitterförmige zusätzliche Hilfsmuster mit einem dazwischen liegenden halbtransparen ten Bereich als Hilfsmuster 32 vorgesehen sind.In FIG. 17d, an essentially etch-resistant area 32 is provided within the transparent area 31 , while according to FIG. 17e two grid-shaped additional auxiliary patterns with an intermediate semi-transparent area are provided as auxiliary patterns 32 .
Die in den Fig. 17a bis 17e dargestellten zusätzlichen Muster 32 werden je nach Material, Dicke des Ätzobjektes und dem zu ätzenden Muster festgelegt. Sie können in unterschiedlichem Design, z. B. der gezeigten quadratischen Git terstruktur oder einer Lochgitterstruktur bzw. einer inver tierten Form und einer unterschiedlichen Flächendeckung in nerhalb der transparenten Fläche 31 vorliegen. Sie können als homogenes Muster oder als Muster mit einer Gradienten bildung, d. h. im wesentlichen unterschiedlicher Dicke oder Transparenz, in Abhängigkeit z. B. der Flächenverhältnisse von undurchsichtiger opaker Struktur 30 zu transparenter Struktur 31 ausgestaltet werden. Die opaken Bereiche 30 de finieren das entstehende Ätzmuster; die transparenten Be reiche 31 werden geätzt, die sich in den transparenten Be reichen befindlichen zusätzlichen Hilfsmuster 32 werden ebenfalls als Ätzmaske verwendet und dienen der lokalen Steuerung der Ätzrate, die in komplexer Weise vom Ätzbad, der Konzentration, der Temperatur sowie Zusetzen der Visko sität etc. sowie der sehr unterschiedlichen lokalen Strö mungssituation abhängig ist. Bei der elektrolytischen Ät zung ist darüber hinaus auch der lokale Feldverlauf ein wichtiger Parameter. Bei geeineter Festlegung der zusätzli chen Hilfsmuster sind am Abschluß des Ätzprozesses die durch die transparenten Bereiche 31 und die zusätzlichen Hilfsmuster 32 vorgegebenen Regionen des Ätzobjektes in gleicher Form homogen geätzt.The additional patterns 32 shown in FIGS . 17a to 17e are determined depending on the material, thickness of the etched object and the pattern to be etched. They can be of different designs, e.g. B. the square grid structure shown or a perforated grid structure or an inverted shape and a different area coverage within the transparent surface 31 are present. You can as a homogeneous pattern or as a pattern with a gradient formation, ie essentially different thickness or transparency, depending on z. B. the area ratios of opaque structure 30 to transparent structure 31 can be configured. The opaque areas 30 define the resulting etching pattern; The transparent areas 31 are etched, the additional auxiliary patterns 32 located in the transparent areas are also used as an etching mask and are used for local control of the etching rate, which in a complex manner depends on the etching bath, the concentration, the temperature and clogging of the viscosity, etc. as well as the very different local flow situation. The local field profile is also an important parameter in electrolytic etching. If the additional auxiliary patterns are defined in a unified manner, the regions of the etching object predetermined by the transparent regions 31 and the additional auxiliary patterns 32 are homogeneously etched in the same form at the end of the etching process.
Ein besonderer Vorteil der zusätzlichen Hilfsmuster 32 be steht in einer direkten Steuerung der Ätzstruktur. So kann beispielsweise durch Steuerung der angewandten zusätzlichen Hilfsmuster in Design und Flächenbedeckung direkt auf die Ätzung des Ätzobjektes mit z. B. unterschiedlicher Material dicke und geometrischer Form Einfluß genommen werden.A particular advantage of the additional auxiliary patterns 32 is the direct control of the etching structure. For example, by controlling the additional auxiliary patterns used in design and surface coverage, the etching of the etching object with e.g. B. different material thickness and geometric shape can be influenced.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, ein Software-Programm zur Bestimmung des optimalen Designs für die zusätzlichen Hilfsmuster in Abhängigkeit des zu ätzenden Bereiches entsprechend dem bestimmten Muster auf dem Ätzobjekt vorzuse hen. Hierzu müssen Materialeigenschaften des Röhrchens, die geometrische Form des Röhrchens sowie das Design der opaken Bereiche bzw. der schließlich resultierenden Struktur sowie Eigenschaften des Materiales hinsichtlich Unterätzungsgrad in Abhängigkeit des Ätzbades mit einbezogen werden. Auch die oben genannten Parameter, wie Bewegung des Ätzbades, dessen Temperatur und Zusammensetzung etc. wirken sich auf das endgültige Muster aus.There is also the option of a software program to determine the optimal design for the additional Auxiliary pattern depending on the area to be etched accordingly the specific pattern on the etched object hen. For this, the material properties of the tube, the geometric shape of the tube and the design of the opaque Areas or the ultimately resulting structure as well Properties of the material with regard to the degree of undercut depending on the etching bath. Also the above parameters, such as movement of the etching bath, its temperature and composition etc. affect the final pattern.
Vorteilhaft wird das Röhrchen vor der Innenpassivierung noch mit einer Schicht aus einem anorganischen Material be legt, die im weiteren Herstellungsverfahren als Ätzmaskie rung dient. In diesem Falle wird nach der Herstellung des bestimmten Musters mit dem fotolithographischen Verfahren zunächst eine naßchemische Ätzung der Hilfsschicht vorge nommen. In der Praxis hat sich bei der Strukturierung von. Röhrchen aus Edelstahl bzw. Medizinstahl eine Beschichtung aus Titan vorteilhaft herausgestellt. Die Titan-Hilfs schicht hat hierbei eine Dicke im Bereich zwischen 0,2 Mi krometern bis 10 Mikrometern. Vorteilhafte Ergebnisse wur den auch bei Anwendung oxidischer, nitridischer und auf Kohlenstoff basierender Schichten, insbesondere plasmapoly merisierender Schichten, erzielt.The tube is advantageous before the inner passivation still be with a layer of an inorganic material sets that in the further manufacturing process as an etching mask tion serves. In this case, after the production of the certain pattern with the photolithographic process first a wet chemical etching of the auxiliary layer is provided taken. In practice, the structuring of. Tubes made of stainless steel or medical steel have a coating made of titanium. The Titan auxiliary Layer has a thickness in the range between 0.2 Mi micrometers to 10 micrometers. Favorable results were also when using oxidic, nitridic and Carbon-based layers, especially plasmapoly merizing layers.
Die Ätzung der Titan-Hilfsschicht erfolgt in einem naßche
mischen Prozeß, z. B. mit einem Ätzmittel der folgenden Zu
sammensetzung:
100 ml H2O
2 ml H2SO4
0,5 ml HF,
die Ätzzeit liegt zwischen fünf bis zehn Minuten.
The etching of the titanium auxiliary layer is carried out in a wet mixing process, e.g. B. with an etchant of the following composition:
100 ml H 2 O
2 ml H 2 SO 4
0.5 ml HF,
the etching time is between five and ten minutes.
Für die Ätzung des Röhrchens aus Edel- bzw. Medizinstahl
wird bei einem elektrochemischen Ätzprozeß z. B. folgender
Elektrolyt verwendet:
12 ml HCl,
die Ätzzeit beträgt hierbei etwa drei bis fünf Minuten.For the etching of the tube made of stainless steel or medical steel in an electrochemical etching process, for. B. the following electrolyte is used:
12 ml HCl,
the etching time is about three to five minutes.
Fig. 18 stellt eine schematische Darstellung eines Ätzob jektes mit projiziertem Muster 6 dar. Das aus Photolack 4 bestehende Muster 6 wurde mit einer Belichtungseinrichtung gemäß Fig. 2 hergestellt. In diesem Beispiel wurde das Mu ster 6 mit Hilfsmustern 32 gemäß Fig. 11 verwendet. Fig. 18 illustrates a schematic representation of a Ätzob jektes with projected pattern 6. The existing photoresist 4 Sample 6 was prepared with an exposure device according to FIG. 2. In this example, the pattern 6 with auxiliary patterns 32 according to FIG. 11 was used.
Fig. 19 bis 21 stellen schematische Darstellungen von geätzten Stents dar. Sie wurden mit einer Ätzeinrichtung gemäß Fig. 4 hergestellt. Sämtliche zuvor transparente Be reiche 31 sowie Hilfsmuster 32 wurden abgeätzt. Es bleibt lediglich das gewünschte Muster 6 für den Stent mit dem zu vor aus Fotolack gebildeten ausgehärteten Bereichen 30 üb rig. Fig. 19 to 21 are schematic representations of the etched stent. They were prepared with an etching device of FIG. 4. All previously transparent areas 31 and auxiliary patterns 32 were etched away. All that remains is the desired pattern 6 for the stent with the hardened regions 30 which are formed from photoresist 30 .
Das angegebene Verfahren zum Aufbringen von zusätzlichen Hilfsmustern, um den Ätzprozess zu vergleichmäßigen, ist im übrigen auch bei der Ätzung von ebenen Ätzobjekten möglich, z. B. bei der Herstellung von Halbleiterobjekten oder in der Medizintechnik.The specified procedure for applying additional Auxiliary patterns to even out the etching process is in others also possible when etching flat etching objects, e.g. B. in the manufacture of semiconductor objects or in the Medical technology.
Claims (15)
- a) das Röhrchen wird mit einem Fotolack beschichtet;
- b) auf den auf der Außenseite des Röhrchens vorhandenen Fotolack wird das bestimmte Muster mit Hilfe fotoli thographische Methoden hergestellt;
- c) dass bestimmte Muster mit zusätzlich in die transpa renten Bereiche eingebrachte Figuren (Hilfsmuster) eingebracht wird, wobei die Figuren gleichzeitig in einem Belichtungsschritt oder nacheinander fotolitho graphisch erzeugt werden;
- d) die belichteten Bereiche des Musters auf dem Röhrchen entsprechend den späteren Öffnungen werden durch Aus waschen entfernt;
- e) das Innere des Röhrchens wird zumindest auf der inne ren Oberfläche mit einem ätzresistiven Passivierungs material versehen;
- f) das derart präparierte Röhrchen wird geätzt, wobei der Schritt e) auch an anderer Stelle, etwa vor oder nach dem Schritt a) ausgeführt werden kann.
- a) the tube is coated with a photoresist;
- b) on the photoresist present on the outside of the tube, the specific pattern is produced using photolithographic methods;
- c) that certain patterns are introduced with figures additionally introduced into the transparent areas (auxiliary patterns), the figures being generated photolithographically simultaneously in one exposure step or in succession;
- d) the exposed areas of the pattern on the tube corresponding to the later openings are removed by washing;
- e) the inside of the tube is provided with an etch-resistive passivation material at least on the inner surface;
- f) the tube prepared in this way is etched, step e) also being able to be carried out elsewhere, for example before or after step a).
- - eine Belichtungseinrichtung (7) zum Belichten eines bestimmten Musters (6) auf den Fotolack (4) des Röhr chens (2);
- - eine Halteeinrichtung zum Halten des Röhrchens (2) in einer definierten Lage relativ zu der Belichtungsein richtung (7);
- - eine Einrichtung zum Ätzen (21) des derart präparier ten Röhrchens.
- - An exposure device ( 7 ) for exposing a specific pattern ( 6 ) on the photoresist ( 4 ) of the Röhr chens ( 2 );
- - A holding device for holding the tube ( 2 ) in a defined position relative to the exposure device ( 7 );
- - A device for etching ( 21 ) of the thus prepared tube.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000107425 DE10007425A1 (en) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Production of tubular micromechanical component, e.g. stents, comprises coating a tube with a photolacquer, forming a pattern, simultaneously inserting figures, removing the exposed regions and etching the tube |
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| DE2000107425 DE10007425A1 (en) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Production of tubular micromechanical component, e.g. stents, comprises coating a tube with a photolacquer, forming a pattern, simultaneously inserting figures, removing the exposed regions and etching the tube |
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| DE10007425A1 true DE10007425A1 (en) | 2001-09-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2000107425 Withdrawn DE10007425A1 (en) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Production of tubular micromechanical component, e.g. stents, comprises coating a tube with a photolacquer, forming a pattern, simultaneously inserting figures, removing the exposed regions and etching the tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10007425A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021204312A2 (en) | 2020-04-09 | 2021-10-14 | aixtent GmbH | Method for producing an implant for inserting into an eye, in particular for inserting into the schlemm's canal of an eye |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5458731A (en) * | 1994-02-04 | 1995-10-17 | Fujitsu Limited | Method for fast and non-destructive examination of etched features |
| WO1999061261A1 (en) * | 1998-05-22 | 1999-12-02 | Bmc Industries, Inc. | Method and apparatus for manufacturing cylindrical articles |
-
2000
- 2000-02-18 DE DE2000107425 patent/DE10007425A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5458731A (en) * | 1994-02-04 | 1995-10-17 | Fujitsu Limited | Method for fast and non-destructive examination of etched features |
| WO1999061261A1 (en) * | 1998-05-22 | 1999-12-02 | Bmc Industries, Inc. | Method and apparatus for manufacturing cylindrical articles |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP 1-59832 A. In: Patent Abstracts of Japan * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021204312A2 (en) | 2020-04-09 | 2021-10-14 | aixtent GmbH | Method for producing an implant for inserting into an eye, in particular for inserting into the schlemm's canal of an eye |
| DE102020002231A1 (en) | 2020-04-09 | 2021-10-14 | aixtent GmbH | Method for producing an implant for insertion into an eye, in particular for insertion into Schlemm's canal of an eye |
| DE102020002231B4 (en) | 2020-04-09 | 2022-02-17 | aixtent GmbH | Method of manufacturing an implant for insertion into Schlemm's canal of an eye, implant and arrangement with an implant |
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