DE1808103A1 - Verfahren zum UEberwachen des Widerstands eines metallischen Duennfilms waehrend seiner Oxydation - Google Patents

Description

Dlpl.-Ιης. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser βοοο Mönch·)« «ο, 8.November 1968 Dlpl.-Ing. Gottfried Leiser Br».b.,..r.tr«.. i» 1808103 Patentanwälte T«!egramm»i labyrinth M0nch»n

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IIGNES !DEIEGRAPHIQUES ET TElEPHOIiI QUES

89, rue de la Eaisanderie
Paris 16^e/Prankreioh

Unser Zeichen: L 800 #

Verfahren zum Überwachen des Widerstands eines metallischen Dünnfilms während seiner Oxidation

Die Erfindung betrifft Verbesserungen der anodischen Oxidationsverfahren von Dünnschichtschaltungen und insbesondere eine verbesserte Überwachung oder Steuerung dieser Verfahren durch Messung des Widerstands der Dünnschicht während der Oxidation.

Die Erfindung kennzeichnet sich insbesondere dadurch, dass die Messung in Abwesenheit von Elektrolyt durchgeführt wird.

Die Erfindung umfasst auch als neue technische Produkte die Dünnschichtwiderstände, deren Einstellung des Widerstandswerts durch automatische oder nicht-automatische, gesteuerte anodische Oxidation unter laufender Widerstandsmessung erzielt wird.

Es ist bekannt, Schaltungen ausgehend von auf isolierenden Dr.Ha/KÜ

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Substraten niedergeschlagenen metallischen Dünnschichten herzustellen. Diese Schaltungen "besitzen Vorteile in Bezug auf Raumbedarf und Zuverlässigkeit, so dass ihre technische Entwicklung in den letzten Jahren sehr rasch verlaufen ist; sehr oft enthalten solche Schaltungen durch Yakuumaufdampfung, durch kathodische Zerstäubung oder auf andere an sich bekannte Weise erhaltene metallische Niederschläge. Diese sehr dünnen Schichten sind jedoch gegen atmosphärische Einflüsse verhältnismässig empfindlich; man verwendet daher eine Oxidschutzschicht zur Passivierung der Oberfläche. Dieser Schutz wird häufig durch anodische Oxidation erzielt. Ein einfaches Verfahren zur Überwachung des Oxidationsgrads besteht darin, den Widerstand der Schicht während der Oxidation zu messen. Wenn die Oxidation automatisch erfolgt, ermöglicht die Messung die Festsetzung der Dauer der Oxidation.

Im Falle der Herstellung von Dünnschichtwiderständen besteht der Gegenstand aus einem auf einem nicht-leitenden Träger geformten dünnen metallischen Wiederschlag. Eine Grobregulierung des Widerstandswerts wird ausgehend von den den Niederschlag definierenden Größen erhaltenσ geometrische Form, Dicke usw.... Die genaue Einstellung des Widerstandswerts erzielt man durch Oxidation der Widerstandsschicht, wie dies zum Beispiel in der französischen Patentschrift 1 445 399 und der dazugehörigen Zusatzpatentschrift Nr. 88 811 beschrieben ist.

Die vorliegende Erfindung bezweckt im wesentlichen eine Erhöhung der Genauigkeit der Steuerung der anodischen Oxidation unter Erhöhung der Genauigkeit der dynamischen Messung des Widerstands während der Oxidation. Sie

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kennzeichnet sich insbesondere dadurch, dass der auf die Anwesenheit von Elektrolyt auf der Schichtoberflache, deren Widerstand "bestimmt werden soll, zurückzuführende Meßfehler entfällt. ■

Bei den bisher bekannten Verfahren und insbesondere bei den in den vorstehend genannten Patentschriften beschriebenen erfolgt die Messung des Widerstands, indem man die beiden Klemmen des in das zur Oxidation dienende Elektrolytbad eingetauchten Widerstands an eine: Meßbrücke anschliesst. Nach den in den vorstehend genannten Patentschriften beschriebenen Verfahren wird an das Oxidationsbad eine Wechselspannung angelegt und die Messung erfolgt während der Halbperioden des Stroms, welche die Oxidation nicht erzeugen. Während der Messung ist der Widerstand der Metallschicht parallel mit dem Widerstand geschaltet, welcher durch die Elektrolytschicht gegeben ist, die aus dem Anteil des Bades besteht, welcher sich zwischen den beiden Klemmen des Widerstands befindet. Der gemessene Widerstandswert ist daher die Resultierende dieser beiden parallel geschalteten Widerstände.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Ausschaltung des Einflusses des Elektrolyts während der Messung. Sie kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, dass die zu oxidierende Schicht sich lediglich während der Oxidationsphasen mit dem Elektrolyt in Kontakt befindet, jedoch während der Meßphasen nicht mit dem Elektrolyt in Berührung kommt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, welche eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung betrifft und zwar

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die Herstellung von Dünnschichtwiderständen, besser verständlich; die Erfindung ist natürlich nicht auf diese Anwendungsform beschränkt.

Mit 1 ist der einzustellende Widerstand bezeichnet, der aus einem auf einem Träger 1' befindlichen Metallniederschlag mit gegebenem Profil besteht; die Anschlussklemmen des Metallniederschlags sind, in der Regel durch Schweißung, mit zwei Anschlüssen 2, 2' verbunden. Diese beiden Anschlüsse sind mittels eines nicht dargestellten Umschalters an die nicht dargestellte Widerstandsmeßschaltung angeschlossen, zum= Beispiel an eine Meßbrücke von an sich bekannter Bauart. Der Umschalter ermöglicht auch in einer anderen Stellung, den Anschluss 2 an eine erste Klemme einer Wechselstromquelle anzuschließen. Der Umschalter ist so gebaut, dass er den Widerstand' an diese Klemme während der Halbperioden anschliesst, während welcher diese Klemme positiv gegenüber der zweiten Klemme der gleichen Stromquelle ist. Ein mit Elektrolyt vollgesaugter Tampon 3 ist auf einem Kern 4 eines Elektromagnet« 5 montiert, der mit Wechselstrom gespeist wird, welcher mit der zur Oxidation dienenden Stromquelle synchronisiert ist. Der Tampon 3 ist an die,zweite Klemme der Stromquelle angeschlossen.

Die Wicklung des Elektromagnets ist so gewählt, dass eioh der Tampon mit der zu oxidierenden Schicht während der Halbperiode, in welcher die Oxidation erfolgt, in Berührung befindeti während der Halbperiode, in welcher die Widerstandsmessung erfolgt, befindet er sich in der in Fig. 1 dargestellten entfernten Stellung. Ifatttrlich kann die abwechselnde Verschiebung des Kerns durch eine beliebige Frequenz gesteuert werden, in dem Maße, wie die zur

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Oxidation verwendete Stromquelle und die Bewegung des Kerns synchron sind.

Die mechanische Montierung der verschiedenen Elemente der Schaltung sind in schematisoher Weise dargestellt, wobei diese Elemente natürlich in einer komplizierten Einheit untergebracht sein können, welche gleichzeitig mit einer großen Vielzahl von Widerständen 1 arbeitetj wobei die Messung dann nacheinander an den verschiedenen mittels einer geeigneten Umschaltvorrlclybung behandelten Widerständen durchgeführt wird.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht ä der !Tampon 3 aus Filz, einem Schaumkunststoff, Holundermark Fensterleder oder einem anderen porösen Material, das keine Fasern zurücklässt und mit einer wässrigen O,l#o-igen lösung von Orthophospharsäure getränkt, ist} die Erneuerung an Elektrolyt wird durch mittels eines Elektroventils gesteuerte:, alle drei Minuten erfolgende- Einspritzungen von Flüssigkeit gewährleistet. Die Wechselstromquelle hat eine Frequenz zwischen 15 und 100 Hz. Die Frequenz wird in Abhängigkeit von dem zu erzielenden Wertebereich gewählt.

Das Ergebnis der Messung kann zur Automatisierung der Operation benutzt werden. Wenn der zu erzielende Widerstandswert in einem Speicher gespeichert ist, kann der gemessene . f Wert mit dem Sollwert verglichen werden und aus diesem Vergleich erhält man ein Fehlersignal, das zur Steuerung des Stromkreises der anodischen Oxidation entweder durch Zweipunktregelung oder auf stetige Weise durch Steuerung beispielsweise der Spannung der anodischen Oxidation dient.

Die Durchführung der Erfindung ermöglicht auf einer automatischen Maschine die Erzielung von Widerstandswerten

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mit einer Genauigkeit von 0,1$.

Natürlich kann das gleiche Resultat auch erzielt werden, indem man nicht den Elektrolyt verschiebt, wie dies vorstehend "beschrieben ist, sondern die Dünnschicht schaltung, z.B. den vorstehend beschriebenen Widerstand 1«, Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann es, ebenso wie bei der vorstehend beschriebenen, nötig sein, das Elektrolythäutchen, welches sich auf der Oberfläche der Schicht während der Oxidation befindet, vollständig zu entfernen» Wenn der Elektrolyt nur wenig flüssig ist, kann das Zurückziehen des Tampons nicht ausreichen. Die Trocknung kann beispielsweise mittels eines während der Zurückziehung des Tampons auf die Oberfläche aufgeblasenen,trockenen und heißen Luftstroms erfolgen. Wenn der Gegenstand und nicht der Tampon verschoben wird, kann seine'Eigenbewegung zur Entfernung des etwa auf seiner Oberfläche verbliebenen Elektrolyts ausgenützt werden.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1, Verfahren zur Steuerung des Widerstands eines metallischen Dünnfilms während seiner anodischen Oxidation, dadurch gekennzeichnet, dass man den dünnen Metallfilm mittels eines Arms oxidiert, an dessen Ende ein mit Elektrolyt gefülltes Kissen sitzt, dass man den Oxidationsstromkreis mechanisch unterbricht, indem man das Kissen und die Oberfläche des Dünnfilms voneinander entfernt, die Filmoberfläche,während sie ausser Berührung mit dem Kissen ist,' trocknet und zwischenzeitlich durch ortsfeste, an dem Film angebrachte Kontakte den Widerstandswert misst, wenn sich das Kissen ^ und der Dünnfilm im Abstand voneinander befinden. ™

   2v Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung des Films durch einen auf die Filmoberfläche gerichteten trockenen, heissen Gasstrom erzielt wird«

   3* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der das Kissen tragende Arm abwechselnd auf die Filmoberfläche zu und von dieser wegbewegt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

   die Dünnfilmvorrichtung abwechselnd auf das den Elektrolyt | enthaltende Kissen zu und von diesem wegbewegt wird.

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