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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils mit zumindest einer elektrischen Kenngröße des elektrischen Bauteils, die in einem vorgegebenen Toleranzbereich ist, wobei durch Abscheiden eines Materials auf einem Substrat das elektrische Bauteil gebildet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage zur Herstellung eines elektrischen Bauteils mittels eines solchen Verfahrens sowie ein Computerprogramm zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
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Elektrische Bauteile, wie z. B. Widerstände oder Sensoren, werden bei modernen Herstellprozessen durch Abscheiden eines Materials auf einem Substrat hergestellt. Der hierfür verwendete Abscheideprozess kann z. B. ein CVD-Prozess (chemische Gasphasenabscheidung) oder PVD-Prozess (physikalische Gasphasenabscheidung) sein, wobei auch andere Verfahren der Gasphasenabscheidung oder sonstige Abscheideverfahren zum Einsatz kommen können. Auf diese Weise werden beispielsweise Dehnungsmesssensoren oder Drucksensoren hergestellt, wobei die Sensoren jeweils eine Brückenschaltung aus einzelnen elektrischen Bauteilen aufweisen. Um präzise Messvorgänge mit solchen Sensoren gewährleisten zu können, müssen die einzelnen elektrischen Bauteile, d. h. die Widerstände, bestimmte Toleranzen erfüllen. Insbesondere bei Brückenschaltungen muss die Brücke abgeglichen sein. Ein solcher Abgleichprozess erfolgt derzeit nach Herstellung des elektrischen Bauteils auf dem Substrat, d. h. nach Abschluss des Abscheideprozesses. Man bezeichnet diesen Abgleichvorgang auch als Trimmen. Das Trimmen wird z. B. manuell durch Abtrag von Oberflächenschichten der Bauteile (mechanischer Abtrag) oder durch Laserabtragung durchgeführt. Hierbei werden Oxidations- oder Schutzschichten beschädigt. Dieses Vorgehen bringt einige Nachteile mit sich. Die erzeugten elektrischen Bauteile müssen geschützt werden, z. B. vor Oxidation oder sonstigen Beschädigungen. Zudem ist ein solcher Trimmvorgang mit einem nennenswerten Zeit- und Kostenaufwand (insbesondere Personalkosten) verbunden, oder mit der Anschaffung teurer Anlagen, z. B. Laseranlagen.
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Aus der US 2008 / 0 057 687 A1 ist eine selektive Materialdeposition und damit hergestellte Bauteile bekannt. Aus der
DE 34 05 625 A1 ist ein Verfahren zur Kontrolle und Regelung des Einbaus von Dotiergasen in elektrisch leitende metallische Schichten während ihrer Herstellung bekannt. Aus der
DE 16 65 426 A1 sind ein ohmscher Widerstand und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Aus der
DE 15 90 946 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Dünnschichtkreisen bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils anzugeben, bei dem die zuvor genannten Nachteile vermieden werden. Ferner soll eine hierfür vorteilhafte Anlage sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dies beinhaltet, dass im Verlaufe des Abscheideprozesses jeweilige Werte der elektrischen Kenngröße durch Messungen kontinuierlich oder zu diskreten Zeitpunkten erfasst werden und aufgrund eines, mehrerer oder aller erfassten Werte wenigstens ein Parameter des Abscheideprozesses beeinflusst wird, z.B. indem die Abscheidung temporär unterbrochen wird , bis die elektrische Kenngröße im vorgegebenen Toleranzbereich ist. Die kann z.B. automatisch durch eine elektronische Steuereinrichtung gesteuert und/oder geregelt werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird somit die Einhaltung des vorgegebenen Toleranzbereichs gleich in den Abscheideprozess des elektrischen Bauteils integriert und nicht erst im Nachhinein durch das Trimmen durchgeführt. Auf diese Weise können die zuvor erwähnten Nachteile vermieden werden, insbesondere die Nachbearbeitung durch Personen oder spezielle Anlagen. Hierdurch wird der Herstellprozess beschleunigt, zudem werden Kosten eingespart.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren können während der Herstellung direkt schon Schutzschichten zur Kapselung des Systems ohne einen Vakuumbruch aufgebracht werden. Ferner können auch Mehrlagensysteme getrimmt werden, was mit einem Laser nicht möglich ist.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit die Sicherstellung, dass die elektrische Kenngröße des elektrischen Bauteils im vorgegebenen Toleranzbereich ist, zumindest vor Beendigung des Abscheideprozesses. Dies gelingt durch die in den Herstellprozess integrierte Rückführung der aus den gemessenen Werten, d.h. durch die Messungen, gewonnenen Erkenntnisse zur Beeinflussung des Parameters des Abscheideprozesses. In diesem Sinne kann die vorliegende Erfindung auch im Sinne einer Regelung durchgeführt werden, mit dem Regelziel, durch Beeinflussen des Abscheideprozesses das Bauteil gleich mit der gewünschten elektrischen Kenngröße zu erzeugen. In diesem Sinne erfasst der Begriff der Steuerung, soweit er in dieser Anmeldung verwendet wird, auch eine Regelung. Die erwähnte Steuereinrichtung kann dementsprechend auch als Regeleinrichtung genutzt werden. Für die Messungen kann das Bauteil permanent oder nicht permanent, d.h. intermittierend, kontaktiert werden.
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Werden in dem Abscheideprozess mehrere elektrische Bauteile hergestellt, so kann das erfindungsgemäße Verfahren für jedes elektrische Bauteil separat oder gemeinsam durchgeführt werden.
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Der Abscheideprozess kann insbesondere bei einem verringerten Druck gegenüber dem Umgebungsdruck (Atmosphärendruck) durchgeführt werden, z. B. in einem Vakuum.
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Der vorgegebene Toleranzbereich kann dabei ein Wertebereich von einem Minimalwert bis hin zu einem Maximalwert sein, der Toleranzbereich kann auch als einzelner Wert definiert sein. Die elektrische Kenngröße kann z. B. ein ohmscher Widerstandswert sein, eine Impedanz, eine Kapazität, eine Induktivität oder eine sonstige elektrische Kenngröße sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Kenngröße eine absolute Kenngröße des elektrischen Bauteils oder eine relative Kenngröße ist, die in Relation zu einer Kenngröße eines weiteren elektrischen Bauteils festgelegt ist. Insbesondere bei elektrischen Bauteilen, die Teile einer Brückenschaltung bilden, ist eine relative Kenngröße vorteilhaft, z. B. ein Widerstandsverhältnis, da es beim Abgleich einer Brückenschaltung in manchen Einsatzfällen nicht so sehr auf die exakte Einhaltung der einzelnen Werte der Bauteile ankommt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine beeinflusste Parameter des Abscheideprozesses die spezifische Abscheiderate des abzuscheidenden Materials in dem Oberflächenbereich des Substrats ist, in dem das Bauteil erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Abscheidung des einen spezifischen elektrischen Bauteils gezielt beeinflusst werden kann. Es wird somit nicht die Abscheiderate pauschal beeinflusst, sondern mit Bezug auf einen bestimmten Oberflächenbereich des Substrats, in dem das Bauteil erzeugt wird. Dies kann z. B. durch Steuerung einer Abscheidequelle, die das abzuscheidende Material bereitstellt, erfolgen, z.B. durch zeitweises Abschalten der Abscheidequelle. Die Abscheidequelle kann z. B. ein Target sein, wie es z. B. beim Sputtern eingesetzt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine beeinflusste Parameter des Abscheideprozesses durch wenigstens ein mechanisch und/oder elektrisch verstellbares Verstellteil in einer Abscheidekammer, in der der Abscheideprozess durchgeführt wird, und/oder durch Einleiten eines Trimmgases in die Abscheidekammer beeinflusst wird. Dies hat den Vorteil, dass durch das verstellbare Verstellteil der Parameter des Abscheideprozesses beeinflusst werden kann, und zwar in der Art, dass darüber auch die spezifische Abscheiderate des abzuscheidenden Materials in dem Oberflächenbereich des Substrats beeinflusst werden kann, indem das verstellbare Verstellteil derart verstellt wird, dass es bei gewünschter Verringerung der Abscheiderate das herzustellende elektrische Bauteil bzw. den hierfür vorgesehenen Oberflächenbereich des Substrats ganz oder teilweise überdeckt und bei gewünschter Erhöhung der Abscheiderate die Überdeckung verringert wird oder vollständig aufgehoben wird. Das Verstellteil hat damit die Funktion einer verstellbaren Blende. Das Verstellteil kann ein drehbeweglich und/oder linearbeweglich verstellbares Bauteil sein. Das Verstellteil kann beispielsweise ein um eine Drehachse drehbares Bauteil sein, das im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Substrats verdreht wird. Das Verstellteil weist dann eine oder mehrere Aussparungen auf, die durch Drehverstellung des Verstellteils über unterschiedlichen Oberflächenbereichen des Substrats je nach gewünschter Abscheiderate des Oberflächenbereichs platziert werden können.
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Durch eine solche rotierende Blende ist zusätzliche eine Anpassung der Schichthomogenität der abgeschiedenen Materialschicht auf dem Substrat durch gezielte Festlegung der Rotationsgeschwindigkeit der Blende möglich. Vorteilhaft ist insbesondere eine Blende mit S-förmiger Aussparung, was für eine gleichmäßige Abscheidung besondere Vorteile hat. Generell kann die Form der Blende bzw. deren Aussparung an die jeweilige Rotationsgeschwindigkeit und die geforderte Schichthomogenität angepasst werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann, z.B. gesteuert durch die Steuereinrichtung, ein Trimmgas in die Abscheidekammer eingeleitet werden und hierdurch der Abscheideprozess beeinflusst werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messung der elektrischen Kenngröße während des Abscheideprozesses ohne Unterbrechung der Abscheidung des abzuscheidenden Materials erfolgt oder die Abscheidung des abzuscheidenden Materials zur Messung der elektrischen Kenngröße zumindest temporär unterbrochen wird und danach fortgeführt wird. Bei einer Messung der elektrischen Kenngröße ohne Unterbrechung der Abscheidung ist eine besonders präzise, zumindest nahezu kontinuierliche Bestimmung der Werte der elektrischen Kenngröße möglich, so dass auch die Beeinflussung des Parameters des Abscheideprozesses sehr präzise in Echtzeit erfolgen kann.
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In bestimmten Konstellationen kann die Abscheidung des abzuscheidenden Materials aber eine Störgröße für die Messung sein, d. h. die Messung kann in unerwünschter Weise dadurch verfälscht werden. Dies kann z. B. beim HF-Sputtern oder bei Abscheideprozessen im Plasma der Fall sein. In solchen Fällen kann es vorteilhaft sein, für die Messung der elektrischen Kenngröße die Abscheidung temporär zu unterbrechen, die Messung durchzuführen und danach die Abscheidung wieder fortzusetzen.
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Insbesondere in dem Fall, dass die Messung der elektrischen Kenngröße nur zu diskreten Zeitpunkten bei Unterbrechung der Abscheidung des abzuscheidenden Materials durchgeführt werden kann, kann das erfindungsgemäße Herstellverfahren nach Art eines iterativen Prozesses durchgeführt werden, derart, dass nach einem Zeitraum der Abscheidung des abzuscheidenden Materials eine Messung durchgeführt wird, der oder die dabei festgestellten Werte der elektrischen Kenngröße dann für die Durchführung der weiteren Abscheidung herangezogen werden, und die Abscheidung dann mit solchen beeinflussten Parametern des Abscheideprozesses fortgeführt wird, bis nach einem gewissen Zeitraum eine weitere Messung durchgeführt wird und der Vorgang sich wiederholt. In einem solchen Fall kann das iterative Verfahren derart durchgeführt werden, dass das Heranführen der elektrischen Kenngröße des Bauteils an den vorgegebenen Toleranzbereich nach Art einer sukzessiven Approximation erfolgt, ähnlich wie bei Analog-Digital-Wandlern.
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Wird die Messung der elektrischen Kenngröße nur zu diskreten Zeitpunkten bei Unterbrechung der Abscheidung durchgeführt, so kann die elektrische Kontaktierung des elektrischen Bauteils für die Durchführung der Messung auch nur dann temporär durchgeführt werden und während der weiteren Abscheidung wieder unterbrochen werden.
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Für die Kontaktierung des Bauteils zur Durchführung der Messungen gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- - Bei einem Bauteil mit zwei Anschlüssen, z.B. einem Widerstand, können einfach nur zwei Messpunkte angeschlossen werden, z.B. über Messspitzen.
- - Es kann auch eine 4-Punkt-Messung erfolgen, um den Einfluss von Kontakt- und Zuleitungswiderständen zu reduzieren (z.B. van der Pauw-Verfahren).
- - 4-Leiter- oder 6 Leiter-Anschlusstechnik
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Wird für die Herstellung des elektrischen Bauteils mittels der Abscheidung eine Maske verwendet, die zwischen der Abscheidequelle des abzuscheidenden Materials und dem Substrat angeordnet ist, so können Kontakte für die Kontaktierung des elektrischen Bauteils in die Maske oder an einem Trägerbauteil der Maske angeordnet sein, z. B. indem sie darin befestigt werden oder darin direkt integriert werden.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass auf dem Substrat zunächst Anschlusskontakte des zu erzeugenden elektrischen Bauteils erzeugt werden und danach durch den Abscheideprozess das elektrische Bauteil mit elektrischer Verbindung zu den Anschlusskontakten abgeschieden wird. Dies hat den Vorteil, dass das elektrische Bauteil für die während des Abscheideprozesses durchgeführten Messungen besonders einfach elektrisch kontaktiert werden kann, insbesondere ohne Messkontakte direkt an dem Bauteil anzubringen, da hierfür bereits die Anschlusskontakte zur Verfügung stehen.
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Hierdurch kann das erfindungsgemäße Verfahren weiter verbessert werden und die Ergebnisse noch präziser gestaltet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das elektrische Bauteil gebildet wird, indem das abgeschiedene Material durch eine Maske auf das Substrat gelangt, wobei auf und/oder in der Maske elektrische Kontaktelemente und/oder elektrische Anschlussleitungen angeordnet sind und die Messung der elektrischen Kenngröße unter zumindest teilweiser Nutzung der elektrischen Kontaktelemente und/oder elektrischen Anschlussleitungen durchgeführt wird. Auf diese Weise kann das elektrische Bauteil während des Abscheideprozesses besonders einfach für die Messungen kontaktiert werden. Die elektrischen Kontaktelemente und/oder Anschlussleitungen können bspw. auf der dem Substrat zugewandten Oberflächenseite der Maske angeordnet sein, oder auf der dem Substrat abgewandten Oberflächenseite, oder in der Maske selbst angeordnet sein. Auch Kombinationen dieser Anordnungsmöglichkeiten sind vorteilhaft möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als elektrisches Bauteil ein Sensor, ein Aktor oder ein Teil davon erzeugt wird, z.B. ein kapazitiver Aktor oder dessen Funktionsschicht. Das elektrische Bauteil kann auch ein Teil eines solchen Sensors sein. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Messgenauigkeit solcher Sensoren verbessert werden. Der Sensor kann z. B. ein Dehnungsmesssensor, ein Drucksensor, ein Temperatursensor, ein AMR-Sensor oder ein Wirbelstromsensor sein. Der Sensor kann eine aus dem elektrischen Bauteil oder mehreren solcher elektrischen Bauteile gebildete Brückenschaltung aufweisen, z. B. eine Halbbrücke oder eine Vollbrücke. Die Brückenschaltung kann z. B. als Wheatstone-Brücke, als Wien-Brücke, Wien-Robinson-Brücke oder als Schering-Brücke ausgebildet sein.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Anlage zur Herstellung eines elektrischen Bauteils, wobei die Anlage geeignet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Merkmalen:
- a) eine Abscheideeinrichtung mit einer Abscheidekammer zur Durchführung des Abscheideprozesses des abzuscheidenden Materials auf dem Substrat,
- b) eine Messeinrichtung zum Messen der wenigstens einen elektrischen Kenngröße des durch den Abscheideprozess zu erzeugenden elektrischen Bauteils während des Abscheideprozesses,
- c) eine Steuereinrichtung, der die erfassten Werte der elektrischen Kenngröße von der Messeinrichtung zugeführt sind, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, aufgrund eines, mehrerer oder aller der erfassten Werte der elektrischen Kenngröße ein Steuersignal an die Abscheideeinrichtung abzugeben, um wenigstens einen Parameter des Abscheideprozesses zu beeinflussen, wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Die Anlage kann insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor erläuterten Art eingerichtet sein. Hierfür kann die Steuereinrichtung einen Rechner sowie ein Computerprogramm aufweisen, das zur Durchführung eines solchen Verfahrens eingerichtet ist, wenn das Computerprogramm auf dem Rechner der Steuereinrichtung ausgeführt wird. Durch das an die Abscheideeinrichtung abgegebene Steuersignal kann bspw. die Abscheiderate von der Abscheidequelle und/oder das nachfolgend noch erläuterte verstellbare Verstellteil und/oder das über einen Gaseinlass eingespeiste Trimmgas beeinflusst werden.
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Der Rechner kann z.B. ein Mikroprozessor, ein Microcontroller, ein FPGA oder ein vergleichbares Element, ggf. auch eine Anordnung mehrerer solcher Elemente sein. Die Steuereinrichtung kann z.B. eine speicherprogrammierbare Steuerung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann auch Teil der vorhandenen Anlage oder der Abscheideeinrichtung sein, z.B. ein PC der Beschichtungsanlage, der um das Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor erläuterten Art erweitert wird. Die Steuereinrichtung kann auch ein separates Gerät sein.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die realisierbare Baugröße des elektrischen Bauteils. Die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Anlagenteile und Teilegruppen, insbesondere die Abscheideeinrichtung mit der Abscheidekammer, können vergleichsweise klein ausgeführt werden, z. B. in Form einer mobilen Abscheideeinrichtung, so dass ein mobiler Einsatz möglich ist. Zudem ist eine Nachrüstung konventioneller Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf günstige Weise möglich. Die mobile Anlage kann z. B. entsprechend
DE 10 2014 004 323 A1 ausgebildet sein.
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In Kombination mit einer mobilen Abscheideeinrichtung können z. B. beliebig dimensionierte Gegenstände, die dann das Substrat bilden, mit einer oder mehreren elektrischen Bauteilen durch den Abscheideprozess beschichtet werden. Hierbei kann der zu beschichtende Gegenstand (Substrat) deutlich größer sein als die Abscheideeinrichtung, wenn diese über Dichtungen abgedichtet daran temporär befestigt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abscheideeinrichtung wenigstens ein mechanisch und/oder elektrisch verstellbares Verstellteil in der Abscheidekammer zur Beeinflussung des wenigstens einen Parameters des Abscheideprozesses aufweist, das durch die Steuereinrichtung steuerbar ist, und/oder wenigstens einen Gaseinlass für ein Trimmgas zur Beeinflussung des wenigstens einen Parameters des Abscheideprozesses aufweist, der durch die Steuereinrichtung steuerbar ist. Auf diese Weise können ebenfalls die zuvor erläuterten Vorteile erzielt werden, die bezüglich des mechanisch und/oder elektrisch verstellbaren Verstellteils in der Abscheidekammer erläutert wurden, z.B. in Form einer rotierenden Blende. Wird alternativ oder zusätzlich der Abscheideprozess durch ein Trimmgas beeinflusst, so kann dies über wenigstens einen Gaseinlass erfolgen, wobei das Einspeisen des Trimmgases durch die Steuereinrichtung gesteuert werden kann, z.B. durch eines oder mehrere elektrisch steuerbare Ventile. Es können z.B. verschiedene Düsen oder Gaseinlässe vorhanden sein, z.B. an der Wand der Abscheidekammer, z.B. können verschiedene Düsen oder Gaseinlässe radial um die zu beschichtende Oberfläche des Substrats herum angeordnet sein.
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Als Trimmgas kann bspw. ein Edelgas verwendet werden, z.B. Argon. Je nach durchgeführtem Abscheideprozess können auch andere Gase vorteilhaft sein, z.B. Sauerstoff.
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Die Erfindung eignet sich auch zur Nachrüstung vorhandener Anlagen bzw. Abscheideeinrichtungen. Es ist dann zumindest die Messeinrichtung zum Messen der wenigstens einen elektrischen Kenngröße sowie die Steuereinrichtung zu ergänzen. Die Steuereinrichtung kann dann insbesondere ein Computerprogramm aufweisen, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Ferner muss die Abscheidekammer entsprechend ergänzt werden, sodass der wenigstens eine Parameter des Abscheideprozesses beeinflusst werden kann, z.B. durch wenigstens ein mechanisch und/oder elektrisch verstellbares Verstellteil und/oder den wenigstens einen Gaseinlass für ein Trimmgas.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Computerprogramm eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor erläuterten Art, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird, z. B. auf einem Rechner einer Steuereinrichtung einer Anlage der zuvor genannten Art. Das Computerprogramm kann die Ansteuerung des Motors, die Auswertung der Widerstände und einen daraus aufgebauten Regelkreis umfassen, der wiederum über einen Algorithmus/Verarbeitungsvorschrift gesteuert wird und somit die Herausforderung meistert, die einzelnen Widerstände als auch die Brückenspannung einzustellen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 eine elektrische Baugruppe mit mehreren elektrischen Bauteilen in Draufsicht und
- 2 eine Ausschnittsvergrößerung der elektrischen Baugruppe gemäß 1 und
- 3 eine Anlage zur Herstellung eines elektrischen Bauteils und
- 4 einen Blenden-Mechanismus und
- 5 eine weitere Ausführungsform eines Blenden-Mechanismus und
- 6 bis 10 Varianten der elektrischen Kontaktierung des Bauteils während des Abscheideprozesses.
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In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
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Die 1 zeigt eine elektrische Baugruppe 1, die ein Substrat 2 aufweist, auf dem elektrisch leitfähige Strukturen abgeschieden sind. Die elektrisch leitfähigen Strukturen umfassen vier elektrische Bauteile 3, die hier dargestellt sind als jeweilige ohmsche Widerstände in Mäanderform. Die Bauteile 3 sind über Leiterbahnen 4 mit Kontaktpads 5 elektrisch verbunden. Die Leiterbahnen 4 bilden zusammen mit den Kontaktpads 5 Anschlusskontakte des jeweiligen elektrischen Bauteils 3. Durch entsprechende Verschaltung dieser Anschlusskontakte 4, 5 miteinander kann bspw. eine Brückenschaltung mit vier Widerständen gebildet werden, wie sie z.B. für Dehnungsmesssensoren oder Drucksensoren gebräuchlich ist.
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Die 2 zeigt den zentralen Bereich der 1 mit den vier elektrischen Bauteilen 3 in vergrößerter Darstellung. Den elektrischen Bauteilen 3 sind zusätzlich Bezeichnungen R1, R2, R3 und R4 zugeordnet, die nachfolgend in den 4 und 5 auch verwendet werden.
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Die 3 zeigt eine Anlage zur Herstellung eines elektrischen Bauteils mittels eines Abscheideprozesses, z.B. wie eingangs beschrieben. Die Anlage weist eine Abscheideeinrichtung 16 mit einer Abscheidekammer 6 auf, z.B. in Form einer Sputteranlage. In der Abscheidekammer 6 ist eine Abscheidequelle 7, z.B. ein Target, vorhanden, durch die das abgeschiedene Material, aus dem die elektrischen Bauteile 3 auf dem Substrat 2 gebildet werden, ausgeschieden wird.
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Die Abscheidequelle 7 befindet sich wie erkennbar an einem Ende der Abscheidekammer 6, z.B. oben. Am anderen Ende, z.B. unten, befindet sich das Substrat 2. Oberhalb des Substrats 2 befindet sich eine Maske 8, die die entsprechenden Aussparungen aufweist, um die elektrischen Bauteile 3 in der in 2 angegebenen Konfiguration durch den Abscheideprozess in der Abscheidekammer 6 zu erzeugen, d.h. eine Art Negativ der zu erzeugenden Bauteile. Insofern wird durch die 1 zugleich auch die Maske 8 dargestellt.
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Oberhalb der Maske 8 befindet sich ein Verstellteil in Form einer Blende 9, die somit in Bewegungsrichtung des abgeschiedenen Materials von der Abscheidequelle 7 zum Substrat 2 vor der Maske 8 angeordnet ist. Die Blende 9 schattet damit den Materialtransport von der Abscheidequelle 7 zum Substrat 2 im Hinblick auf die Maske 8 zumindest teilweise ab, sodass die Maske 8 eine Schattenmaske bildet. Die Blende 9 ist steuerbar, z.B. durch mechanische und/oder elektrische Verstellung.
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Die Abscheideeinrichtung 16 ist mit einer Messeinrichtung 10 verbunden. Über die Messeinrichtung 10 können die elektrischen Kenngrößen eines oder mehrerer der Bauteile 3 während des Abscheideprozesses erfasst werden. Die durch die Messeinrichtung erfassten Werte der elektrischen Kenngröße bzw. der Kenngrößen werden einer Steuereinrichtung 11 zugeführt. Die Steuereinrichtung 11 weist einen Rechner auf, z.B. einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller. Ferner weist die Steuereinrichtung 11 ein Computerprogramm auf, das durch den Rechner ausgeführt wird, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Hierdurch ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, aufgrund der von der Messeinrichtung 10 erfassten und zugeführten Werte der elektrischen Kenngröße ein Steuersignal an die Abscheideeinrichtung 16 abzugeben. Durch dieses Steuersignal wird wenigstens ein Parameter des Abscheideprozesses beeinflusst. So kann die Steuereinrichtung 11 bspw. die Abscheiderate an der Abscheidequelle 7 durch das Steuersignal beeinflussen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 11 über das Steuersignal die Verstellung und Position der Blende 9 steuern.
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Auf diese Weise kann durch die Steuerung der Steuereinrichtung 11 sowie durch die Messungen über die Messeinrichtung 10 der gesamte Abscheideprozess kontrolliert durchgeführt werden und die elektrischen Bauteile 3 somit zum Ende des Abscheideprozesses gleich mit den gewünschten elektrischen Kenngrößen, d.h. den Kenngrößen im vorgegebenen Toleranzbereich, bereitgestellt werden. Die Steuereinrichtung 11 kann ein Hinweissignal abgeben, wenn der Abscheideprozess beendet ist, d.h. wenn die elektrischen Bauteile 3 jeweils die gewünschte elektrische Kenngröße aufweisen. Die Steuereinrichtung 11 kann ferner dazu eingerichtet sein, am Ende des Abscheideprozesses die Abscheidung von der Abscheidequelle 7 abzuschalten.
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In der 4 ist in Draufsicht in der Abbildung a die Maske 8 mit den jeweiligen fensterartigen Aussparungen 13 für die einzelnen Bauteile R1, R2, R3, R4 dargestellt. Die Abbildungen b und c zeigen die Maske 8, die dann zum Teil durch die Blende 9 abgedeckt ist. Wie man erkennt, ist die Blende 9 mit einer etwa Viertelkreis-förmigen Aussparung versehen. Über einen elektrisch steuerbaren Aktuator 12 kann die Blende 9 gedreht werden und in eine gewünschte Position gestellt werden, z.B. in die in Abbildung c dargestellte Position. In dieser Position in Abbildung c kann Material zur Herstellung des Widerstands R3 von der Abscheidequelle 7 auf dem Substrat 2 abgeschieden werden. Dies kann z.B. gezielt dann erfolgen, wenn die Messungen durch die Messeinrichtung 10 ergeben haben, dass die Widerstände R1, R2, R4 bereits die gewünschte elektrische Kenngröße erreicht haben, d.h. den gewünschten Widerstandswert im vorgegebenen Toleranzbereich, der Widerstandswert des Widerstands R3 aber noch zu groß ist. In diesem Fall wird zusätzliches Material für das Bauteil R3 durch die Aussparung der Blende 9 und die Maske 8 auf dem Substrat 2 abgeschieden, wodurch sich durch eine Vergrößerung Schichtdicke der Widerstandswert des Widerstands R3 verringert. Dies wird solange durchgeführt, bis der Widerstandswert im vorgegebenen Toleranzbereich ist. Da durch die Abschattung mittels der Blende 9 im Wesentlichen kein Material im Bereich der Widerstände R1, R2, R4 abgeschieden wird, ändern sich deren Widerstandswerte nicht.
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Zu Beginn des Abscheideprozesses, d.h. bis eine gewisse erforderliche Mindestdicke der Schicht des abgeschiedenen Materials auf dem Substrat 2 erzeugt ist, kann die Blende 9 bspw. kontinuierlich rotiert werden, sodass zunächst alle Widerstände R1 bis R4 abgeschieden werden.
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Während anhand der 3 und 4 eine drehbare (d.h. rotierbare) Blende 9 beschrieben ist, zeigt die 5, dass eine Blendenanordnung auch durch linear verschiebliche Blendenlamellen 9 realisiert werden kann. Diese können über einen elektrischen Aktuator 12 verschoben werden, sodass wahlweise eines, mehrere oder alle der elektrischen Bauteile 3 bzw. deren Oberflächenbereiche auf dem Substrat 2 durch eine Blendenlamelle 9 abgedeckt sind oder nicht abgedeckt sind.
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Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, um die elektrische Kontaktierung des Bauteils 3 auf dem Substrat 2 für die Messungen während des Abscheideprozesses durchzuführen. Die 6 zeigt beispielhaft den Fall, dass über ausfahrbare Kontaktspitzen 14 die Anschlusskontakte 5 (oder auch Anschlusskontakte 4) elektrisch kontaktiert werden. Dies erfordert es allerdings, dass die Anschlusskontakte 4, 5 vorab hergestellt sind, d.h. bevor das eigentliche Bauteil 3 durch den Abscheideprozess erzeugt wird.
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Die 7 zeigt eine Variante der elektrischen Kontaktierung, bei der die Kontaktelemente 15 für die Messungen an der dem Substrat 2 zugewandten Oberflächenseite der Maske 8 befestigt sind. Die Kontaktelemente 15 können dann entweder die Anschlusskontakte 4, 5 oder das Bauteil 3 direkt kontaktieren. Dabei können Durchkontaktierungen 19 in der Maske 8 vorhanden sein, durch die elektrische Verbindungen zu den Kontaktelementen 15 durch die Maske 8 hindurch bereitgestellt werden.
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Die 8 zeigt eine Variante, bei der die Anschlusskontakte 15 für die Messungen direkt in die Maske 8 integriert sind, z.B. an der Innenseite der Aussparung 13. Auf diese Weise kann eine elektrische Kontaktierung des Bauteils 3 während des Abscheideprozesses auch dann erfolgen, wenn keine elektrischen Anschlusskontakte 4, 5 vorhanden sind. So kann durch die Aussparung 13 das abgeschiedene Material direkt zwischen den Kontaktelementen 15 auf dem Substrat 2 abgeschieden werden, sodass hierdurch die elektrische Kontaktierung des Bauteils 3 mit den Kontaktelementen 15 zugleich im Abscheideprozess hergestellt wird.
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Die Kontaktspitzen 14 und/oder Kontaktelemente 15 können als gefederte Kontakte ausgebildet sein.
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Anhand der 9 und 10 wird eine weitere vorteilhafte Möglichkeit der elektrischen Kontaktierung des Bauteils während des Abscheideprozesses zur Durchführung der Messungen erläutert. Die 9 zeigt eine seitliche Schnittansicht, die 10 zeigt die verwendete Maske 8 in Draufsicht. Wie erkennbar ist, weist die Maske 8 die Öffnungen 13 auf, z.B. in Mäanderform. Der Bereich der Öffnungen 13 ist jeweils über Anschlussleitungen 17 mit Kontaktflächen 18 verbunden. Die Anschlussleitungen 17 und die Kontaktflächen 18 sind direkt an der Maske 8 befestigt, z.B. auf der Oberfläche, die dem Substrat 2 abgewandt ist, aufgebracht. Die Anschlussleitungen 17 und/oder die Kontaktflächen 18 können bspw. ebenfalls durch einen Abscheideprozess auf der Maske 8 aufgebracht sein, z.B. gesputtert sein. Die elektrische Kontaktierung für die Messungen erfolgt dann durch Anschließen der Kontaktspitzen 14 an den Kontaktflächen 18. Die Kontaktspitzen 14 können insbesondere gefedert ausgebildet sein, d.h. als Federkontakte. Die Übergangsstelle zwischen den Anschlussleitungen 17 zu den Öffnungen 13 kann zusätzlich Kontaktelemente 15 im Sinne von Durchkontaktierungen, ähnlich wie bei 8, aufweisen.
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An einigen Stellen, z.B. im Bereich der Zuleitungen 17, kann zusätzlich eine Isolationsschicht aufgebracht sein, damit nur an gewünschten Stelle ein elektrischer Kontakt bereitgestellt wird.
