CN103348361B - 用于制造单独编码的读结构的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制造单独编码的读结构(11)、尤其是共振器以便应用在RFID芯片中的装置，所述装置具有:‑结构化设备，其用于在载体衬底(3)上产生具有至少一组(2.1至2.n)单结构(4v，4e)的基础结构(2)；以及‑处理设备，其用于构造至少一个分别单独编码的读结构(11)，所述至少一个分别单独编码的读结构(11)具有来自每个组(2.1至2.n)的单结构(4v，4e)的总量中的部分数量单结构的读元件(9)。另外本发明还涉及对应方法以及根据所述方法和/或所述装置制造的读结构。

Description

用于制造单独编码的读结构的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于制造单独编码的读结构的装置、对应方法以及通过该方法制造的读结构。根据本发明的读结构尤其用作RFID-芯片的组件。

发明内容

RFID组件变得越来越有价值。与还一直广为流行的条形码(条码)相比，RFID组件的优点在于，它们可以以电子方式被读出而无需直接视线接触(Sichtkontakt)，并且可以以越来越非常节省成本的方式与越来越复杂的部件连接。因此例如第一RFID组件是针对进入信号供应应答信号的简单发射机应答器。目前，朝如下RFID构件的方向发展，所述RFID构件可以没有电流供应仅通过高频信号的电磁辐射的感应甚至与其他功能部件一起被操作。这里首先提及可以被编程和读出的存储器模块。现代RFID组件具有线圈(优选平面线圈)、用于将交流电信号转换为直流电的整流器、以及上面提及的功能部件。

在前些年中，RFID技术已经在工业中使用，以便标记生产线上的商品。半成品得到RFID“标签”并且可以在工厂中跟踪、登记并且控制，直至最终装配。此外，RFID技术也引入零售店中，其中借助于RFID保护商品免于偷窃。通过越来越微型化，这些组件不但配备有更多功能，还变得越来越小并且同时变得越来越便宜。

主要问题之一是所谓的代码-反射器(共振器)的“编码”。每个RFID组件具有可以被读出的自有“号码”(编码)。在此，该号码不是以软件方式存在于必须被读出的存储器中，而是以物理方式在代码-反射器中编码。在此，进入的电磁“读取波”在(平面)线圈中感应供给RFID电路的电流。作为应答信号，共振器“供应”回经由天线辐射的经编码模拟和/或数字信号。共振器简单来说由线结构组成。通过将线结构设置在特定位置，可以设定共振频率。问题在于，在晶片上生产更多RFID-芯片或者共振器，以便可以成本低廉地制造多个共振器。当然，每个RFID芯片必须具有自有的“标志”，即，自有的并且首先是独特的(einzigartig)代码共振器。当然，可以产生证明该情况合理的掩膜(Maske)，其方式是在每个芯片位置上在掩膜中简单设置对应的模式。然而每晶片创建一掩膜的花费是不成比例的。因为迄今为止生产“动态变化的掩膜"一直没有可能，所以，共振器的生产过程必须与芯片的其他结构分开进行。

直到今天将光刻方法应用于制造共振器，其中线结构单个地产生。由于波长与孔径的比率而成为限制因素的分辨率给出技术问题。结构越小，波长也必须越小，并且光刻设备越复杂，这导致对应成本暴涨。

因而，本发明的任务在于，简化单独编码的读结构的制造并且因此提供成本低廉的RFID-芯片以供使用。

这一任务利用如下所述的方案来解决。本发明的有利改进方案在下文中给出。由在说明书、权利要求和/或附图中给出的至少两个特征组成的全部组合也落在本发明的范围中。对于给出的值域，位于所提及边界内的值也要作为边界值公开并且在任意组合中能要求权利。

本发明的基本思想在于，首先，要简单制造的基础结构、尤其是统一的基础结构在载体衬底上构造并且随后在该基础结构的基础上通过对基础结构的处理而构造单独编码的读结构。因此，可以动用标准方法用于制造基础结构，使得尽管在制造读结构之前设置更多步骤，然而与现有技术相比更节约成本的制造仍成为可能。

因此，作为独立的发明设置用于制造单独编码的读结构、尤其是共振器的装置，其具有如下特征:

－结构化设备，尤其以光刻设备的形式，其用于在载体衬底上产生具有至少一组单结构的基础结构，以及

－处理设备，尤其是由多个设备组成的处理设备，其用于构造至少一个分别单独编码的读结构，所述单独编码的读结构具有来自每组单结构的总量中选择的或可选择的部分数量单结构的读元件。

根据本发明的有利实施方式规定，处理设备具有施加装置，其用于用液体、尤其是聚合物至少部分地覆盖每组单结构的总量中的未选择余量。因此可以通过有目的地操纵施加装置来防止在被覆盖的单结构上构造读元件或者读结构。这导致读结构的明显简化以及更低成本的制造。

只要施加装置具有至少一个分配器、尤其具有喷嘴的分配器，尤其是毫微分配器，则精确并且快速配给甚至极小的液体量是可能的。

有利地进一步规定，结构化设备、尤其是作为压印设备(Praegeeinrichtung)的结构化设备构造成产生交替地作为凹穴和突起的单结构，突起尤其是通过凹穴的构造而构成的突起。这些单结构能以这种方式特别成本低廉地制造并且制造成具有极小的尺寸。

通过在有利扩展方案中如此设立该装置，使得在每一单结构、尤其是仅仅在每一凹穴处构造每个读元件，未选择的相应单结构的覆盖能够特别简单并且可靠地实现。

此外，根据本发明可以考虑的是，处理设备具有减小设备、尤其是通过蚀刻起作用的减小设备，其用于减小基础结构的厚度D₁，尤其是均匀地减小基础结构的厚度D₁，尤其是至少减小(载体衬底的)凹穴的高度h。因此，凹穴的表面在减小/剥除(Abtragung)后由载体衬底构成，使得随后带入凹穴中的用于构造读结构的材料能直接与载体衬底连接。

在本发明的另外的有利实施方式中可以规定，处理设备具有涂敷设备，涂敷设备用于在这些组或基础结构上涂敷至少部分地构成读结构的涂敷材料、尤其是全平面涂敷至少部分地构成读结构的涂敷材料、尤其是沉积至少部分地构成读结构的涂敷材料。涂敷材料能够借此通过简单的方式全平面涂上，其中通过用液体覆盖而阻挡未选择单结构免于涂敷。未选择单结构因此不被涂敷。

有利地，处理设备具有用于从载体衬底拆开基础结构的设备，所述拆开尤其是完全拆开，基础结构尤其是通过这些减小设备减小的基础结构。因此在所选择单结构、尤其是凹穴中施加的涂层从此留在载体衬底上，使得单独读结构由所选择单结构得出，单独读结构此外还允许单个读元件之间的清晰界线并且可以构造成特别薄。

作为独立发明，用于制造单独编码读结构、尤其是共振器的方法设置有以下步骤，尤其是以下流程:

-借助于结构化设备在载体衬底上产生具有至少一组单结构的基础结构；以及

-构造至少一个分别单独编码的读结构，其具有每个组的单结构的总量中所选择部分数量单结构或可选择部分数量单结构的读元件。

到目前已描述了装置方面的特征，还应当将其作为方法方面的特征来公开。

此外，本发明涉及通过所描述的装置和所描述的方法制造的读结构。

本发明不但涉及制造RFID共振器，还一般地涉及单独编码机械-电子二进制结构的生产。RFID是本发明的优选实施方式或者优选应用。本发明的根据本发明的备选应用会是制造机械-电子结构，其给装置配备序列号码，以便于明确地表征它们。这些序列号码在现有技术中主要以电子方式存储，尤其在闪速存储器中永久或半永久地存储。然而，可以操纵、交换或改变这些存储器。因此，根据本发明的实施方式允许在大量生产过程中制造可单独编码结构。这些结构的使用可以是多种多样的，如一些优选实施方式所示的。

附图说明

从下面附图描述得出本发明的其他优点、特征和细节。这些附图在示意性并且大大放大的图示中分别示出:

图1示出具有根据本发明的基础结构的载体衬底的部分(ausschnittsweise)横截面图，

图2示出在基础结构上布置并且可定向的施加装置的示意性图示，

图3示出根据本发明将液体施加在基础结构上，

图4示出减小/剥除基础结构的厚度D₁的根据本发明的步骤，

图5示出涂覆基础结构的根据本发明的步骤；以及

图6示出拆开基础结构的根据本发明的步骤。

具体实施方式

在附图中，根据本发明的实施方式示出具有各自标识的参考标号的本发明的优点和特征，其中，具有相同功能或相同效果的功能的组件或者特征用同一参考标号示出。

在附图中，根据本发明的特征并非按比例描绘的，以便于可以完全描绘各个特征的功能。同样，各个组件的比例可以分别是不成比例的，这归因于特别大大地放大描绘的单结构4e，4v。

在图1中部分描绘了载体衬底3，尤其是以晶片形式的载体衬底3，更确切地说，至少临时固定在载体衬底的表面3o上具有单结构4v，4e的组2.1的片段。在载体衬底3上设置有多个组2.1至2.n，它们共同构成基础结构2。基础结构2还可以作为连续的基础结构2、尤其是通过毫微盖印来施加，使得组2.1至2.n起先不可在视觉上区分，而是通过稍后分离/分割才分离。

基础结构2由单结构组成，这些单结构又存在于凹穴4v以及通过构造凹穴4v形成的突起4e上。基础结构2具有尽可能均匀的平均厚度D₁。凹穴4v从载体衬底3起的高度h上延伸。凹穴4v被突起4e高出高度H并且具有宽度B，尤其是一致的宽度B。突起4e可以在深度上具有不同的长度，尤其是构造为条带。

在图2中，用于经由至少一个喷嘴7施加液体8的毫微分配器系统形式的施加装置6可与基础结构2相对布置。不仅在位置上而且在数量上精确控制地进行该施加，尤其是通过中央控制设备来控制。

在特殊实施方式中，施加装置6具有多个喷嘴7，即，由多个喷嘴7组成的一种喷嘴阵列。这些喷嘴7优选地可单个控制并且因此可以同时沉积多个液滴。这些喷嘴之间的距离尤其等于凹穴4v之间的距离，优选可单独设定，尤其是通过中央控制设备来控制。

为构造单独编码的读结构11(见图6)，通过施加装置用液体来覆盖未选择凹穴4v，尤其是以液滴形式施加的液体。液体8是聚合物，其中所施加液体的体积小于100μl，尤其是小于100nl，还优选小于10nl，优选地小于1nl。多个液滴被施加到对应的未选择凹穴4v上。未选择凹穴的分布稍后得到单独读结构11。该选择尤其可以被随机地控制。

液滴的施加尤其沿着总体基础结构2进行，即，对于多个组2.1至2.n进行，其中对于每个组2.1至2.n设置用于液滴施加的不同模式。

在图4示出的方法步骤中，通过减小设备来剥除基础结构2的暴露的外轮廓的一部分，尤其均匀地在外轮廓的整个暴露的表面上剥除，尤其通过蚀刻方法来剥除，优选地应用液体蚀刻剂剥除。

在此，基础结构2的厚度D₁被剥除至少凹穴4v的高度h，使得至少未覆盖的单结构、尤其突起4e具有新的、尤其是基本一致的厚度D₂。因此，通过减小的突起4e'以及减小的凹穴4v'、尤其完全减小的凹穴4v'来构成所选择单结构，凹穴4v'的底部由载体衬底3构成，尤其完全由载体衬底3构成。

在根据图5的紧随其后的方法步骤中，基础结构2、尤其是完全的(即所有组2.1至2.n)，即不仅所选择单结构而且未选择单结构通过涂覆设备(沉积设备)用涂覆材料10涂覆。作为涂覆材料10规定优选地是金属。涂覆从垂直于载体衬底3的表面3o的方向进行，在表面3o上设置有基础结构2。因此垂直(或者基本上垂直)于表面3o放置的面、即尤其是这些单结构的侧壁4s(其同时构成凹穴4v，4v')未涂覆有涂覆材料10，或至少可忽略地涂覆有涂覆材料10。面相对表面3o倾斜越强烈，在那里涂上越少的涂覆材料10。这可以在液体8的液滴形式涂覆上特别良好地认识到，液体8向着越来越陡向下倾斜的边缘变得越来越薄。如此确定涂覆量使得涂层的厚度d比厚度D2要小和/或比突起4e'的高度H(可能是减小的高度H')要小。因此使侧壁4s至少部分暴露。

如图6中所示，基础结构2通过用于拆开的方法(这里通过剥离方法)来拆开，使得仅直接在载体衬底3的表面3o上施加的涂覆材料10的部分留在载体衬底3上，这是因为该部分通过涂覆与表面3o相连接并且没有如涂覆材料10的剩余部分数量那样随着基础结构2或液体8拆下/剥离/移去。该拆下优选地通过化学过程发生，尤其当涂覆材料10是光致抗蚀剂时。用于拆开基础结构的设备(Mittel)选择性地拆开基础结构2并且优选地不损害涂覆材料10。

留在表面3o上的涂覆材料10对应于根据所选择凹穴4v的形状并且涂覆材料10的这部分构成读元件9。

读元件9在每个组2.1至2.n中不同地编码并且可用作用于RF1D芯片的共振器。读元件9的每个组2.1至2.n因此构成具有小厚度d的经编码读结构11。

具有分别编码的读结构11的组2.1至2.n可以分离，尤其在载体衬底3的回薄(Rückdünn)过程之后可以分离。

因此，可以以简单方法和方式制造多个不同编码的读结构11。因此，在载体衬底3上，可以制造具有不同编码的多个读结构11，其中对于每个新载体衬底，可以设置新的单独编码。

基础结构2和/或读结构11可以借助不同测量方法，例如光学显微镜、扫描隧道显微镜，扫描电子显微镜，AFM(原子力显微镜)或MFM(磁力显微镜)等-在根据本发明的方法之前、在根据发明的方法的实施期间或之后来检查。

部件列表

2 基础结构

2.1至2.n 组

3 载体衬底

3o 表面

4v，4v' 凹穴

4e，4e' 突起

4s 侧壁

6 施加装置

7 喷嘴

8 液体

9 读元件

10 涂覆材料

11 读结构

Dl 厚度

D2 厚度

d 厚度

h 高度

H，H' 高度

B 宽度

Claims (14)

1.一种用于制造单独编码的读结构的装置，所述装置具有:

结构化设备，其用于在载体衬底上产生具有至少一组结构的基础结构，所述基础结构包括多个分离的突起结构；以及

处理设备，其用于由每组结构的总量中的部分数量的结构构造至少一个具有读元件的读结构，每个读结构单独编码，所述处理设备包括：

用于在沿所述多个突起结构的预定位置处分配第一材料的分配器，以及

用于在所述载体衬底、所述多个突起结构和所述第一材料上施加第二材料的涂覆设备，其中被直接设置在所述载体衬底上的所述第二材料至少部分地限定至少一个单独编码的读结构。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述分配器被用于分配所述第一材料以至少部分地覆盖每组结构的总量中的未选择余量。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述分配器具有具有喷嘴。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述结构化设备包括用于交替地产生作为凹穴和突起的结构的压印设备，所述突起通过构造凹穴而构成。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述处理设备设立成使得每个读元件每次构造在一个单独结构上。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述处理设备具有通过蚀刻起作用的减小介质，所述减小介质用于均匀地减小所述基础结构的厚度。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述涂覆设备被用于在所述组或所述基础结构上通过沉积而全平面涂覆至少部分地构成所述至少一个读结构的涂覆材料。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述处理设备具有用于从所述载体完全拆开所述基础结构的设备，所述基础结构已通过减小介质减小。

9.一种用于制造单独编码的读结构的方法，所述方法具有：

在载体衬底上借助于结构化设备产生具有至少一组结构的基础结构，所述基础结构包括多个分离的突起结构；以及

由每组结构的总量中选择的或者可选择的部分数量的结构构造至少一个单独编码的读结构，所述至少一个单独编码的读结构具有读元件，其中构造所述至少一个单独编码的读结构包括：

通过减小介质减小所述基础结构的厚度，

通过沉积来全平面涂覆至少部分地构成所述读结构的涂覆材料，以及

从所述载体衬底拆开所述基础结构。

10.如权利要求9所述的方法，其中构造所述至少一个单独编码的读结构包括：

通过施加装置用液体至少部分地覆盖每组结构的总量中的未选择余量。

11.如权利要求9所述的方法，其中从每组每次构造一读结构并且每个读结构被不同地编码。

12.如权利要求9所述的方法，其中由所述结构化设备交替地作为凹穴和突起产生所述结构，所述突起通过构造凹穴而构成。

13.如权利要求9所述的方法，其中每个读元件每次构造在一个单独结构上。

14.一种按照如下方法制造的读结构，所述方法包括：

在载体衬底上借助于结构化设备产生具有至少一组结构的基础结构，所述基础结构包括多个分离的突起结构；以及

由每组结构的总量中选择的或者可选择的部分数量的结构构造至少一个单独编码的读结构，所述至少一个单独编码的读结构具有读元件，其中构造所述至少一个单独编码的读结构包括：

通过减小介质减小所述基础结构的厚度，

通过沉积来全平面涂覆至少部分地构成所述读结构的涂覆材料，以及

从所述载体衬底拆开所述基础结构。