-
Verfahren zum Herstellen von Widerständen vorgegebenen 3lächenwiderstanden
mit
hoher Genauigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Herstellen von Widetstgaden vorgegebenen Flächenwiderstandes
mit hoher Genauigkeit.
-
In der Technologie elektrotechnischer Bauelemente ist es
bekaznt, Bauelemente, z. B. Widerstände, mit einer hohen Ge-
nauigkeit
herzustellen, z. B. dadurch, daß während des Herstellungsprozesses
des Widerstanden mit Hilfe der bekannten
Aufdampftechnik
ein &eferenzwiderstand benutzt wird, wobei
dann mit Hilfe
einer elektronischen Regelungseinrichtung, wel-
che z.
B. einen VerschluB vor der Verdampfungaquelle in der
Aufdampfvorrichtung
betätigt, der gewünschte genaue Wert
des Flächenwiderstandes
hergestellt wird. Die genaue Herstel-
lung des gewünschten
Flächenwiderstandes - sein Wert ist durch die Dicke der aufgedampften
Widerstandsschicht bestimmt -hängt
also hierbei besonders
von der Genauigkeit des Referenzwiderstandes ab, der z. B. zwischen zwei auf einem
Substrat befindlichen Kontaktflächengemen wird. Die gebräuchlichen Verfahren zum
Herstellen von Flächenwiderständen nach dem Stand der Technik besitzen jedoch den
Nachteil, daß sich bei ihrer Anwendung der Referenzwiderstand nicht mit. der erforderlichen
hohen Genauigkeit messen und einstellen läßt. Dies hat seine Ursache im Flächenwiderstand
der Kontaktflächen und dem Auftreten von Übergangswiderständen zwischen Kontaktflächen
und Meßkontakten. Referenzwiderstände werden in den bekannten Einrichtungen entweder
auf dem Nutzsubstrat untergebracht (z. B. bei Maskenwechsleranordnungen) oder auf
Glasstreifen neben einer Anzahl von Nutzsubstraten. Dies hat den Nachteil, daß bei
Ausfall des Referenzwiderstandes (z. B. durch mangelhaften Kontakt) das Nutzsubstrat
oder die Charge Ausschuß wird. Außerdem ist das Verfahren umständlich, wenn mit
mehreren verschiedenen Flächenwiderständen gearbeitet werden soll. Die Referenzwiderstände
auf den Nutzsubstraten vermindern deren Flächenausnutzung, wenn die Substrate nicht
nachbearbeitet werden. Bei größerflächigen Anordnungen ist die Temperaturkontrolle
schwierig.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen
von Widerständen vorgegebenen Flächenwiderstandes
mit hoher Genauigkeit
anzugeben, welches die oben beschriebenen Nachteile vermeidet. Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein. Verfahren vorgeschlagen wird, bei welchem in
einer Verdampfungsanlage auf einem mit Kontaktflächen versehenen Substrat, sowohl
diese Widerstände als auch ein zusätzlicher Referenzwiderstand durch Aufdampfen
eines Widerstandsmaterials erzeugt werden, während dieses Aufdampero-$esses der
Widerstände der jeweilige Wert des Flächenwiderstandes durch Aufsetzen von MeBkontakten
auf die Kontaktflächen des Referenzwiderstandes mit Hilfe einer angeschlossenen
MeBeinrichtung gemessen wird und nach Erreichen eines in dieser Meßeinrichtung vorgegebenen
Sollwertes des Flächenwiderstandes die Verdampfungsquelle abgeschaltet wird, wobei
das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daB bei der Erzeugung der Widerstände
vorgegebenen Flächenwiderstandes die Übergangwiderstände und die Widerstände der
Kontaktflächen am Referenzwiderstand gemessen werden und die so ermittelten Werte
zur Korrektur des einzustellenden Sollwertes des Flächenwiderstandes benutzt werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Widerstand der Kontaktflächen
und der Übergangswiderstand Kontaktfläche/Meßkontakt der hergestellten Widerstände
erfaßt; der ermittelte Wert wird dann zur Korrektur des genau einzustellenden Referenzflächenwiderstandswertes
benutzt, so daß sich ein gewünschter Flächenwiderstand mit einer
sehr
hohen Genauigkeit herstellen läßt. In Experimenten konnte unter Zuhilfenahme eines
entsprechenden elektronischen Aufwandes eine Genauigkeit < 5 %o im Widerstandswert
erzielt werden.
-
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin,
daß die Unterlage, auf welche der Referenzwiderstand aufgebracht wird, zwar räumlich
dicht neben den Nutzsubstraten bzw. dem Substratwechsler, jedoch mechanisch von
diesem getrennt angeordnet wird und daß eine große Zahl von Referenzwiderständen
auf diese Unterlage aufgebracht werden kann, wobei diese Referenzwiderstände z.
B. durch ein Schrittschaltwerk nacheinander an eine Schaltelektronik angeschlossen
werden. Durch radiale Anordnung der Referenzwiderstände auf einer kreisförmigen
Unterlage werden kleine Abmessungen der Unterlage ermöglicht. So lassen sich beispielsweise
auf einer Unterlage 12 Referenzwiderstände unterbringen. Weist einer der aufgedampften
Referenzwiderstände einen mangelhaften Kontakt auf, so ist ohne weiteres ein schneller
Wechsel der Teststelle möglich. Im Zusammenhang hiermit steht der Vorteil der Möglichkeit
schneller Reihenuntersuchungen von aufgedampften Widerständen mit Hilfe der Erfindung.
Durch die kleine Ausbildung der Unterlage wird eine genaue Temperaturkontrolle sämtlicher
aufgebrachter Referenzwiderstände ermöglicht.
Das erfindungsgemäße
Verfahren &ei anhand der folgenden Ausführungsbeispiele erläutert,. Figur 1
zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Widerständen.
1 ist der Vakuumraum einßr Verdampfungsanlage, in dem sich eine Verdampfungsquelle
2, ein Substrat 3 zur Aufbringung des Referenzwiderstandes, ein Substrat 3' zur
Aufbringung gewünschter Widerstände mit einer hohen Genauigkeit im Flächenwiderstand
und ein z. B. magnetisch betätigter Verschluß 5 befinden. 4 stellt schematisch eine
elektronische Regelungseinrichtung dar. Im Betriebsfall treten Teilchenstrahlen
aus der Verdampfungsquelle 2 aus und kondensieren auf den Substraten 3 und 3'. Der
Flächenwiderstand dieser aufgedampften Schichten wird in der elektronischen Einrichtung
4 gemessen. Er nähert sich während des Verdampfungsvorganges von Unendlich kommend
seinem Sollwert, der ebenfalls in der Einrichtung 4 eingestellt ist; letzterer ist
in der Figur 1 durch den Pfeil 4' angedeutet. Wird dieser Sollwert erreicht, so
unterbricht die Einrichtung 4 über den magnetisch betätigten Verschluß 5 den Bedampfungsvorgang.
Die genaue Einstellung des Sollwertes des Flächenwiderstandes ist nun mit der Schwierigkeit
verbunden, daß die auf den Substraten 3 und 3' angebrachten Kontaktflächen einen
bestimmten Widerstand besitzen und außerdem bei der Messung ein Übergangswiderstand
Kontaktflächen/Meßkontakt auftritt. Erfindungsgemäß sind
daher in
einer Vorrichtung, welche das Substrat 3 enthält, zwei Kontaktfederpaare enthalten,
welche auf die Kontaktflächen auf dem Substrat aufdrücken und zur Messung des Widerstandes
und des Übergangswiderstandes der Kontaktflächen dienen.
-
Anhand der Figur la sei die Erfindung näher erläutert. Sie zeigt das
Substrat 15 in Aufsicht und die zugehörige MeB-an.ordnung zur Me$zu4g von Schichtwiderstand,
Kontaktflächen-und Übergangswiderstand.22 sind einander gegenüberliegende aufgedampfte
Kontaktflächen z. B. aus Gold auf dem Substrat 15. 23 ist die wirksame Fläche der
aufgedampften Widerstandsschicht, welche vorzugsweise quadratisch ausgebiedet ist
- der MeBwert stellt dann unmittelbar den Flächenwiderstand dar. Die genaue Messung
des Flächenwiderstandes der aufgedampften Widerstandsschicht geschieht dann auf
folgende Weise. Zwischen den Punkten A-A' bzw. B-B' wird der Widerstand der Kontaktflächen
22 und der Übergangswiderstand Kontaktflächen 22/Kontaktfedern 11 gemessen. Zwischen
1B - ÄTV wird der Wert des aufgedampften Flächenwiderstandes 23 zuzüglich des Kontaktflächen-
und Übergangswiderstandes gemessen. Auf diese Weise ist es möglich, den Flächenwiderstand
23 sehr genau zu messen bzw. den ermittelten Wert dann zur Korrektur des genau einzustellenden
Sollwertes des Flächenwiderstandes
zu benutzen. Ein Ausführungsbeispiel
einer vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist im Querschnitt in der Figur 2 dargestellt. Diese Vorrichtung ist gemäß- dem
Schema der Figur 1 - sie entspricht hier dem Kasten 3 - über eine Zwischenplatte
an der Innenwandung der Verdampfungsänlage befestigt. In der Figur 2 ist 6 ein Hubmagnet,
7 ein Zählblock, 8 eine Heizspirale, 9 eine Heizglocke, 10 ein Wälzlager; 11 sind
Kontaktfederpaare, z. B. Blattfederpaare, und 12 Aaschlußdrähte, die von einem jeden
göntaktfederpaar aus der Verdampfungsanlage herausgeführt und zur elektronischen
Einrichtung 4 der Figur 1 geführt werden. 13 ist die Trägerplatte für die Kontaktfederpaare
11, die Messer 14 dienen als Bedampfungsmaske; 15 ist das Substrat, z. B. ein kreisförmiges
Glassubstrat von 20 mm Durchmesser und 0,8 mm Dicke, 16 die Substrathalterung, 17
ein Magnet, 18 ein Schrittschaltwerk, 19 ein Federspannring und 20 eine Spiralfeder.
Die Pfeile 21 deuten die Bedampfungsrichtung im Hinblick auf das Substrat 15 an.
Das Substrat 15 ist in Form einer kreisförmigen Scheibe ausgebildet. 22 sind einander
gegenüberliegende aufgedampfte Kontaktflächen, auf die jeweils ein Widerstandsstreifen
23 in radialer Anordnung auf der Scheibe aufgedampft wird, wie dies in einem
Einzelfall
in der Figur 3 dargestellt ist. Während der Aufdampfung.der Widerstandsschicht 23
ist die Begrenzung der Fläche 23 gegeben durch die einander gegenüberliegenden niederohmigen
Kontaktflächen 22 und die rechtwinklig dazu stehende Messermaske 14, deren Kanten
schneidenförmig angeschliffen sind und die gemäß der i"igur 2 dicht unter dem Substrat
'! 5 angeordnet ist. Das kreisförmige Substrat 15 kann in einzelnen Schaltschritten,
welche äine Drehung des Substrates um je 30° bewirken, über den Kontaktfedern 11
vorbeigedreht werden., Die einzelenen Schaltschritte werden durch den Magneten 1?
ausgelöst, die 30o-Drehung erfolgt dann über das durch die Spiralfeder 20 getriebene'.
Schrittschaltwerk 18. Ein beschleunigtes Abkühlen des Heizeinsatzes 8/9 nach dem
Verdampfungsvorgang gewährleistet der Kühlblock `7, der eine kegeli.ge Ausdehnung
besitzt, gegen welche die Heizglocke 9 durch den Hubmagneten 6 gezogen wird.