DE3028962C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Qualität während der Fertigung von Schichtkondensatoren, bei dem auf einer Serie von Sub­ straten abwechselnd mehr als zwei regenerierfähig dünne Metallisierungen und zwichen diesen Dielektrikumsschich­ ten erzeugt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DD 91 845 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden die einzelnen Schichten zy­ klisch in voneinander getrennten Kammern mit material- und verfahrensspezifischen Vakua wechselweise und parallel auf­ gebracht. Hierbei ist eine Meßeinrichtung vorgesehen, die das Verfahren beendet, wenn bei der Prüfung der elektrischen Daten die Sollwerte erreicht sind. Eingriffe in den Herstel­ lungsprozeß sind bei dem bekannten Verfahren nicht vorge­ sehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrich­ tung anzugeben, bei denen während des Fertigungsprozesses re­ gelnde Eingriffe bei der Herstellung der einzelnen Schichten vorgenommen werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in die Serie dieser Substrate ein Teststreifen eingeführt und zusammen mit der Serie von Substraten beschichtet wird, daß der Teststreifen nach der Erzeugung von jeweils zwei Metallschichten und einer dazwischen liegen­ den Dielektriumsschicht so weit verschoben wird, daß die Schichten auf dem Teststreifen nicht mehr im Bereich der Erzeugung weiterer Schichten liegen, und daß an den Schichten auf dem Teststreifen die Kapazität gemessen wird.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß jeweils nach der Erzeugung von zwei Metallschichten und einer dazwischen liegenden Dielektrikumsschicht die Kapazität gemessen und nötigenfalls die Einstellung für die Schichterzeu­ gung automatisch nachgeregelt werden kann. Da derartige Schichtkondensatoren aus einer großen Zahl von Schichten bestehen, können die Kondensatoren so mit sehr engen Tole­ ranzen der Kapazität hergestellt werden.

Zusätzlich ist die Überwachung der Belagstärke und damit der Regenerierfähigkeit der Kondensatoren möglich, indem der Teststreifen bereits nach dem Aufbringen einer er­ sten Metallschicht verschoben wird, indem an dieser er­ sten Metallschicht die Flächenleitfähigkeit gemessen wird, indem danach auf derselben Metallschicht eine Dielektri­ kumsschicht und eine zweite Metallschicht erzeugt werden und indem dann an dieser Schichtenfolge die Kapazität gemessen wird.

Zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens eignet sich vorteilhaft eine Vorrichtung, welche eine im wesent­ lichen kreiszylinderförmige Trommel enthält, in deren Zylindermantel Vertiefungen angebracht sind, welche durch Stege des Zylindermantels voneinander getrennt sind, wo­ bei diese Stege als Backen einer Vakuumschleuse dienen, wobei in den Vertiefungen Substrate für die Kondensatoren gehaltert sind, wobei über den Substraten Blenden ange­ ordnet sind, welche für die Bedampfung und für die Er­ zeugung der Dielektrikumsschichten jeweils gegeneinander verschobene Flächen freigeben, wobei der Zylindermantel der Trommel zwei durch Vakuumschleusen voneinander ge­ trennte Vakuumkammern nacheinander durchläuft und wobei in einer dieser Vakuumkammern die Metallschichten und in der zweiten Vakuumkammer die Dielektrikumsschichten er­ zeugt werden, und die Vorrichtung die Merkmale aufweist, daß in einer der Vertiefungen eine Meßeinrichtung für die Kapazität und/oder die Schichtdicke untergebracht ist, die einen Teststreifen enthält, daß dieser Teststreifen von einer ersten Vorratsrolle auf eine zweite Vorratsrolle umgespult wer­ den kann, daß dieser Teststreifen durch mindestens eine Blende teilweise abgedeckt ist und daß Steuerungsein­ richtungen vorgesehen sind, welche den Teststreifen wäh­ rend des Durchlaufens der Vakuumschleuse um einen defi­ nierten Betrag weitertransportieren. Auf diesem Test­ streifen werden dann aus jeweils zwei Metallschichten und einer Dielektrikumsschicht Kondensatoren gebildet und gemessen, welche jeweils einer Schichtenfolge im end­ gültigen Kondensator entsprechen. Durch den Vorschub ent­ steht eine Reihe derartiger Kondensatoren, die ein genau­ es Protokoll über die Qualität der einzelnen Schichten einer Charge von Kondensatoren darstellen.

Sollen sowohl der Flächenleitwert als auch die Kapazität der Kondensatoren überwacht werden, so ist eine Vorrich­ tung vorteilhaft, in der eine Blende mit drei Blenden­ öffnungen vorgesehen ist, in der diese Blende an dem Teststreifen federnd anliegt, in der die Blendenöffnun­ gen in Laufrichtung des Teststreifens gegeneinander zu­ nehmend seitlich versetzt angeordnet sind, in der zwi­ schen der in Laufrichtung ersten und zweiten Öffnung zwei erste Kontakte angeordnet sind, welche eine Metallschicht von der Größe der ersten Blendenöffnung kontaktieren können, in der die zweite Blendenöffnung breiter ist, als die erste und die dritte, in der hinter der dritten Blendenöffnung zwei zweite Kontakte angeordnet sind, wel­ che nur eine Metallschicht von der Lage und Größe der ersten bzw. eine Metallschicht von der Lage und Größe der dritten Blendenöffnung kontaktieren können. Die er­ sten Kontakte dienen dabei zur Messung der Flächenleit­ fähigkeit, während die zweiten Kontakte die Messung der Kapazität des gebildeten Kondensators ermöglichen.

Ein Vorschub des Teststreifens in gleichmäßigen Schritten ist ermöglicht, wenn die Abstände in Laufrichtung des Teststreifens zwischen der ersten Blendenöffnung und den ersten Kontakten, der zweiten Blendenöffnung und der drit­ ten Blendenöffnung, der dritten Blendenöffnung und den zweiten Kontakten gleich sind und wenn der Abstand zwi­ schen den ersten Kontakten und der zweiten Blendenöff­ nung doppelt so groß ist wie die übrigen Abstände. Dabei sind vorteilhaft die ersten Kontakte zumindest zeitweise mit einer Leitwertmeßeinrichtung und die zweiten Kontakte zumindest zeitweise mit einer Kapazitätsmeßeinrichtung verschaltet. Die Zeit der Verschaltung mit den Meßein­ richtungen braucht nur so groß zu sein, daß die Messung mit der erforderlichen Genauigkeit automatisch durchge­ führt werden kann. Bei den erreichbaren Fertigungsge­ schwindigkeiten reicht es aus, daß die Kontakte in einem bestimmten Winkelbereich bezogen auf die Vakuumschleusen mit den Meßgeräten verschaltet sind. Der Winkelbereich ist kleiner als der Winkelbereich bis zur nächsten Va­ kuumschleuse.

Bei der beschriebenen Vorrichtung wird der Transport des Teststreifens vorteilhaft dadurch ausgelöst, daß sie zu­ mindest eine Nockenscheibe und zwei durch die Nocken­ scheibe angetriebene Stößel enthält und daß einer dieser Stößel den Transport des Teststreifens auslöst und der zweite Stößel die Blende und die Kontakte für die Zeit des Transportes von dem Teststreifen abhebt. Dadurch wird ein Verkratzen der aufgebrachten Schichten beim Transport vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von drei Figuren näher er­ läutert.

Fig. 1 zeigt eine Trommel 1, welche um eine Achse 2 drehbar gelagert ist. In einer Ausnehmung 3 befindet sich ein Teststreifen 4, welcher von einer ersten Vorratsrolle 5 ab­ gespult und auf eine zweite Vorratsrolle 6 aufgespult werden kann. Ein Stößel 7 gleitet auf einer Nockenscheibe 8 und bewirkt jeweils beim Durchlaufen der nicht dargestellten Vakuumschleuse eine Drehung der Vorratsrolle 6 in Pfeil­ richtung C und einen Vorschub des Teststreifens 4 um einen bestimmten, stets gleichen Betrag in Pfeilrichtung A. Eine Lochblende 9 deckt den Teststreifen 4 ab. Sie ist nur in Pfeilrichtung B verschiebbar. Sie wird durch einen Stößel 10, welcher auf einer Nockenscheibe 11 gleitet, jeweils vor der Bewegung des Teststreifens 4 von dem Test­ streifen wegbewegt und nach der Bewegung des Teststrei­ fens 4 wieder an den Teststreifen 4 angelegt. Dadurch wird eine exakte Begrenzung der durch die Blendenöffnun­ gen hindurch aufgebrachten Schichten erreicht.

Fig. 2 zeigt eine Lochblende mit mehreren Blendenöffnun­ gen zum Aufbringen der verschiedenen Schichten auf den Teststreifen. Die Blendenöffnungen 12 bis 14 der Loch­ blende 9 sind gegeneinander zunehmend seitlich versetzt angeordnet. In Folienlaufrichtung A sind hinter der Blen­ denöffnung 12 Kontakte 15 angeordnet, welche Metallflec­ ken von der Größe der Blendenöffnung 12 kontaktieren können. In Laufrichtung des Teststreifens A hinter der Blende 14 sind Kontakte 16 und 17 angeordnet. Der Kontakt 16 kann eine Metallisierung von der Lage und Größe der Blendenöffnung 14 kontaktieren, der Kontakt 17 kann eine Metallisierung von der Lage und Größe der Blendenöffnung 12 kontaktieren.

Die Abstände zwischen der ersten Blendenöffnung 12 und den Kontakten 15, der zweiten Blendenöffnung 13 und der Blendenöffnung 14, der Blendenöffnung 14 und den Kontak­ ten 16 bzw. 17, jeweils in Pfeilrichtung A gemessen, sind zueinander gleich. Der Abstand zwischen den Kontak­ ten 15 und der Blendenöffnung 13 ist doppelt so groß wie die übrigen Abstände. Unter Abstand wird hier jeweils der Abstand zwischen den zur Laufrichtung des Teststreifens senkrechten Symmetrieachsen der Blenden bzw. Kontakte verstanden. Diese Dimensionierung der Abstände gewährlei­ stet es, daß durch einen Vorschub um einen konstanten Betrag nach jedem Aufbringen einer Schicht Kondensatoren entstehen, welche jeweils aus gegeneinander versetzten Belägen in der Form der Blendenöffnungen 12 und 14 und einem Dielektrikum in der Form der Blendenöffnung 13 zu­ sammengesetzt sind. Die Messung der Flächenleitfähigkeit des einzelnen Belages erfolgt über die Kontakte 15; über die Kontakte 16 und 17 erfolgt die Messung der Kapazität des Kondensators. Die kapazitiv wirksame Fläche des Test­ kondensators entspricht mit hoher Genauigkeit dem Anteil der Fläche von Blendenöffnung 14, welcher bei Verschiebung in Laufrichtung A des Teststreifens über der Blendenöffnung 12 zu liegen kommt. Die Toleranzen der Blendenöffnung 12 und ihrer Lage in Pfeilrichtung A gehen dabei nicht in die Messung ein, da die Blendenöffnung 12 an drei Seiten über die Blendenöffnung 14 übersteht.

Durch die Abstände ist gewährleistet, daß jeweils zwi­ schen den übereinander zu liegen kommenden Metallisierun­ gen, die den Blendenöffnungen 12 und 14 entsprechen, eine Dielek­ trikumsschicht durch die Blendenöffnung 13 hindurch er­ zeugt wird. Diese ist größer als der kapazitiv wirksame Bereich der durch die Blendenöffnungen 12 und 14 hindurch herge­ stellten Metallflecken, so daß die Beläge des Testkonden­ sators einwandfrei gegeneinander isoliert sind.

Die gegenseitigen Abstände der Blendenöffnungen und der Kontakte gewährleisten die gewünschte Schichtenfolge. Zwischen den auszuwertenden Testkondensatoren entstehen inverse Schich­ tenfolgen, d. h. durch die Blendenöffnungen für die Beläge hindurch werden Kunststoffschichten erzeugt und durch die Blendenöffnung für das Dielektrikum wird eine Metall­ schicht erzeugt. Diese Schichtenfolgen können durch die Kontakte nicht kontaktiert werden, sie bleiben unberück­ sichtigt und stören die Messung nicht.

Der Aufbau dieser Schichtenfolgen auf dem Teststreifen ist in Fig. 3 dargestellt, wobei die Metallschichten schraffiert gekennzeichnet sind. Man sieht, daß in der Position b die Leitfähigkeit und in der Position f die Kapazität gemessen wird. Die inversen Schichtenfolgen in den Stellungen e und g werden nicht kontaktiert und stören auch nicht. In Fig. 3 ist die Lage der Blende und der Kontakte strichpunktiert dargestellt, die Blende und die Kontakte selbst sind nicht dargestellt. Die Lage der Blendenöffnungen fällt mit den Begrenzungen der durch die jeweilige Blendenöffnung hindurch erzeugten Schicht zusammen. Der Teststreifen 4 kann später als Protokoll über die Werte der verschie­ denen Schichtenfolgen eines Kondensators bzw. einer Char­ ge von Kondensatoren ausgewertet werden.

Das vorgeschlagene Kontrollverfahren eignet sich insbe­ sondere vorteilhaft für die Kontrolle der Herstellung von Kondensatoren mit Glimmpolymerisatschichten als Dielek­ trika. Derartige Schichten entstehen durch Glimmpolymeri­ sation von gasförmigen Monomeren. Bei derartigen Schich­ ten läßt sich die Schichtdicke aufgrund der vorgeschla­ genen Messungen kurzfristig nachregeln, so daß die elek­ trischen Werte der Kondensatoren innerhalb der vorgegebe­ nen Toleranzen bleiben.

Claims (8)

1. Verfahren zur Überwachung der Qualität während einer Fertigung von Schichtkondensatoren, bei dem auf einer Serie von Substraten abwechselnd mehr als zwei regene­ rierfähig dünne Metallisierungen und zwischen diesen Dielektrikumsschichten erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Serie dieser Substrate ein Teststreifen eingeführt und zusammen mit der Serie von Substraten beschichtet wird, daß der Test­ streifen nach der Erzeugung von jeweils zwei Metallschich­ ten und einer dazwischen liegenden Dielektriumsschicht so weit verschoben wird, daß die Schichten auf den Test­ streifen nicht mehr im Bereich der Erzeugung weiterer Schichten liegen, und daß an den Schichten auf dem Test­ streifen die Kapazität gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Teststreifen bereits nach dem Aufbringen einer ersten Metallschicht verschoben wird, daß an dieser ersten Metallschicht die Flächenleit­ fähigkeit gemessen wird, daß danach auf derselben Metall­ schicht eine Dielektrikumsschicht und eine zweite Metall­ schicht erzeugt werden und daß dann an dieser Schichtenfol­ ge die Kapazität gemessen wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2, welche eine im wesentlichen zylin­ derförmige Trommel enthält, in deren Zylindermantel Ver­ tiefungen angebracht sind, welche durch Stege des Zylin­ dermantels voneinander getrennt sind, wobei diese Stege als Backen von Vakuumschleusen dienen, wobei in diesen Vertiefungen Substrate für die Kondensatoren gehaltert sind, wobei über den Substraten Blenden angeordnet sind, welche für die Bedampfung und für die Erzeugung von Die­ lektrikumsschichten jeweils gegeneinander verschobene Flächen freigeben, wobei der Zylindermantel der Trommel zwei durch Vakuumschleusen voneinander getrennte Vakuum­ kammern nacheinander durchläuft und wobei in einer dieser Vakuumkammern die Metallschichten und in der zweiten Va­ kuumkammer die Dielektrikumsschichten erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in ei­ ner der Vertiefungen eine Meßeinrichtung für die Kapazi­ tät und/oder die Schichtdicke untergebracht ist, die einen Teststreifen enthält, daß dieser Teststreifen von einer ersten Vorratsrolle auf eine zweite Vorratsrolle umge­ spult werden kann, daß dieser Teststreifen durch zumin­ dest eine Blende teilweise abgedeckt ist und daß Steu­ erungseinrichtungen vorgesehen sind, welche den Teststrei­ fen während des Durchlaufens der Vakuumschleusen um einen definierten Betrag weitertransportieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Blende mit drei Blen­ denöffnungen vorgesehen ist, daß diese Blende während der Beschichtung an dem Teststreifen federnd anliegt, daß die Blendenöffnungen in Laufrichtung des Teststreifens gegen­ einander zunehmend seitlich versetzt angeordnet sind, daß zwischen der in Laufrichtung ersten und zweiten Öffnung zwei erste Kontakte angeordnet sind, welche eine Metall­ schicht von der Größe der ersten Blendenöffnung kontak­ tieren können, daß die zweite Blendenöffnung breiter ist als die erste und die dritte, daß hinter der dritten Blendenöffnung zwei zweite Kontakte angeordnet sind, wel­ che nur eine Metallschicht von der Lage und Größe der er­ sten bzw. eine Metallschicht von der Lage und Größe der dritten Blendenöffnung kontaktieren können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abstände in Laufrich­ tung des Teststreifens zwischen der ersten Blendenöffnung und den ersten Kontakten, der zweiten Blendenöffnung und der dritten Blendenöffnung, der dritten Blendenöffnung und den zweiten Kontakten gleich sind und daß der Abstand zwischen den ersten Kontakten und der zweiten Blendenöff­ nung doppelt so groß ist wie die übrigen Abstände.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die ersten Kontakte zumindest zeitweise mit einer Leitwertmeßein­ richtung und die zweiten Kontakte zumindest zeitweise mit einer Kapazitätsmeßeinrichtung verschaltet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontakte in einem bestimmten Win­ kelbereich bezogen auf die Vakuumschleuse mit den Meßge­ räten verschaltet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß sie zumin­ dest eine Nockenscheibe und zwei durch die Nockenscheibe angetriebene Stößel enthält und daß einer dieser Stößel den Transport des Teststreifens auslöst und der zweite Stößel die Blende und die Kontakte für die Zeit des Transportes vom Teststreifen abhebt.