WO2004090200A1 - Alloy deposition controlled by a characteristic diagram - Google Patents

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WO2004090200A1 PCT/EP2003/010787 EP0310787W WO2004090200A1 WO 2004090200 A1 WO2004090200 A1 WO 2004090200A1 EP 0310787 W EP0310787 W EP 0310787W WO 2004090200 A1 WO2004090200 A1 WO 2004090200A1
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Wolfgang Ehrfeld
Frank Herbstritt
Elisabeth Nikolovska
Alexander Salmon
Klaus Dieter SCHRÖDER
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Ehrfeld Mikrotechnik Ag
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current

Definitions

  • the subject of the invention is the map-controlled deposition of alloys which e.g. In the field of micro electroplating, alloys can be deposited in thick layers and high aspect ratios so that the alloys have a predetermined composition. This can mean that the composition of the alloy either remains constant over the layer thickness or that the composition has a certain concentration gradient over the layer thickness.
  • the galvanic deposition of alloys is becoming increasingly important. While the chemical and physical properties of pure metal layers are largely determined, the alloy deposition by selecting the individual components and varying the composition offers the possibility to selectively set physical and chemical properties. Mechanical properties such as hardness, tensile strength or abrasion resistance and functional properties such as corrosion resistance, magnetic properties and electrical conductivity can be largely influenced by coating a surface with a suitable alloy.
  • alloy deposition One challenge in alloy deposition is to achieve the simultaneous deposition of several metals with a defined, predetermined mixture ratio.
  • the deposition of alloys with a homogeneous composition is of particular interest. According to the current state of the art, the production of thin homogeneous layers with a thickness of a few micrometers is possible without difficulty. In contrast, when thick layers are deposited, there are strong inhomogeneities in the composition of the alloy (AF Bo- genflex, U. George, galvanic alloy deposition and analysis, second edition, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1982).
  • This phenomenon is a major problem in the field of micro-electroplating, where alloys are to be deposited in structured resists. This is particularly the case if the structures to be deposited have functional properties, such as Have magnetism, because the magnetic properties of an alloy depend very much on its composition.
  • One example is the nickel-iron system, which is known to have an iron content of the deposited alloy that can vary up to 50% with increasing layer thickness (to 500 ⁇ m) depending on the deposition conditions. This means that the magnetic properties also vary greatly with the layer thickness (diploma thesis M. Nopper, Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH, Mainz, 1994).
  • a further problem with alloy deposition is that an electrolyte with a defined chemical composition can only be used to deposit systems of a certain composition with acceptable mechanical properties.
  • the composition can only be varied within a certain range by changing the deposition parameters. For example, with a NiCo electrolyte (600 g / l Ni, 1.5 g / l Co) based on sulfamate, alloys containing between 2 and 20% Co can be deposited using different current densities (E. Kranz, Galvanotechnik 89 (1998 ), 1506-1513).
  • a sulfate-based NiFe electrolyte (45g / l Ni and 3.5g / l Fe) allows the deposition of NiFe layers with iron contents of 8-27% (A.
  • alloys can also be deposited using the pulse plating technique. This method differs from conventional direct current deposition in the form of the current impressed between the electrodes. This is not constant, but consists of short pulses, which are accompanied by subsequent pulse pauses. The shape of the current pulses can be changed as desired by varying the so-called pulse parameters, which can influence the properties of the precipitation to be obtained.
  • alloy systems can be deposited that have changed mechanical properties compared to the standard process.
  • the process provides access to alloys with compositions that cannot be obtained with the direct current process (J.-C. Puippe, F. Leaman, Pulse-Plating, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1990; N. Kanani, Galvanotechnik, Carl Hanser Verlag Kunststoff Vienna 2000).
  • this object is achieved by a system for controlling the galvanic deposition of alloys, which varies the deposition parameters during the deposition process in a time-dependent and program-controlled manner on the basis of a multidimensional characteristic map in such a way that an alloy with a defined, predetermined composition is created.
  • the data of the desired alloy are entered into the electroplating system equipped with appropriate software according to the invention.
  • the optimal parameters for obtaining the desired alloy are automatically determined using a multi-dimensional map. Since the alloy can be deposited using either direct current technology or pulse-plating technology, the data that characterize each of these methods are also taken into account by the control program.
  • the prerequisite for the map-controlled deposition of alloys is the determination of the changeable deposition parameters, each parameter corresponding to a dimension of the map.
  • the deposition parameters are the current density, the bath temperature, the bath movement, the concentration of the bath components and the pH value of the electrolyte.
  • a further data set for direct current separation and a data set for pulse plating in which further parameters, the so-called pulse parameters, are required.
  • the selected parameters are controlled by the software based on the characteristic map in such a way that, even with increasing layer thickness, the alloy with the specified properties is always deposited.
  • the system according to the invention and the method carried out with it allow the user to determine the desired composition of the alloy to be deposited, the required parameters then being automatically determined by the control program of the system.
  • the software used continuously changes the deposition parameters so that the alloy with the specified properties is automatically obtained. Intervention by the user is therefore no longer necessary during the deposition process.
  • FIG. 1 shows the flow diagram of the system according to the invention. It can be seen that, on the one hand, the deposition process process is regulated and that, on the other hand, the electrolyte is monitored and influenced.
  • the central control unit uses the data from the map control, in which the parameters which are optimal for obtaining this specific alloy are stored.
  • the deposition is then started as required using the direct current method or pulse plating method.
  • the central control unit is also connected to the installed analysis devices for the different bath components (metal cations, additives and acid for pH regulation). Online monitoring of the bath components enables continuous control of the electrolyte.
  • the composition of the electrolyte can also be changed during a deposition by accessing the map control data. Manual user intervention during the process is not necessary.
  • the data for the creation of the required maps is determined by a large number of deposition experiments with variation of the deposition parameters.
  • Fig. 2 is indicated schematically how the maps are determined.
  • An alloy is first electrodeposited into a structure made of a non-conductive polymer that is applied to an electrically conductive substrate.
  • the polymer and alloy are ground as in Fig. 2, so that the alloy in different layer heights is accessible for element analysis (e.g. by EDX)
  • inhomogeneities with regard to the composition of the alloy can first be determined by deposition with constant parameters.
  • the deposition parameters are determined that are necessary for the deposition of an alloy Depositions are carried out in which exactly one parameter is varied during the process and all other parameters are kept constant.
  • the data for the creation of the characteristic maps are calculated from the data obtained from the analyzes.
  • 3-5 are exemplary diagrams showing the relationship between a deposition parameter (here current density, pulse-plating frequency and temperature) and the layer thickness of the alloy.
  • the lines contained therein show how a corresponding parameter has to be changed during the deposition in order to obtain an alloy with a constant composition.
  • the composition of an alloy depends on other parameters. The sizes influence the concentration of the electrolyte components, the pH value of the electrolyte and, in the case of pulse plating, the other pulse parameters also influence the deposition. If the diagrams indicating the dependencies between the individual deposition parameters and the layer thickness have been determined for different alloy compositions, the characteristic maps are determined and programmed from the data obtained.

Abstract

The invention relates to a device and a method for the galvanic deposition of alloys, whereby, during the deposition process, the deposition parameters are varied according to time and in a program-controlled manner, on the basis of multi-dimensional characteristic diagram, such that an alloy with a pre-determined composition is created, said alloy being either homogeneous or having a defined concentration gradient over the thickness of the layer.

Description

Kennfeldgesteuerte Abscheidung von LegierungenMap-controlled deposition of alloys
Gegenstand der Erfindung ist die kennfeldgesteuerte Abscheidung von Legierungen, die es z.B. im Bereich der Mikrogalvanoformung ermöglicht, Legierungen in dicken Schichten und hohen Aspektverhältnissen so abzuscheiden, dass die Legierungen eine vorgegebene Zusammensetzung haben. Dies kann bedeuten, dass die Legierung entweder über die Schichtdicke in ihrer Zusammen- setzung konstant bleibt oder dass die Zusammensetzung über die Schichtdicke einen bestimmten Konzentrationsgradienten aufweist.The subject of the invention is the map-controlled deposition of alloys which e.g. In the field of micro electroplating, alloys can be deposited in thick layers and high aspect ratios so that the alloys have a predetermined composition. This can mean that the composition of the alloy either remains constant over the layer thickness or that the composition has a certain concentration gradient over the layer thickness.
Die galvanische Abscheidung von Legierungen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Während bei reinen Metallschichten die chemischen und physikalischen Eigenschaften weitestgehend festgelegt sind, bietet die Legierungsabscheidung durch Auswahl der Einzelkomponenten und Variation der Zusammensetzung die Möglichkeit, physikalische als auch chemische Eigenschaften gezielt einzustellen. So können mechanische Eigenschaften wie Härte, Zugfestigkeit oder Abriebfestigkeit und funktioneile Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, magnetische Eigenschaften und elektrische Leitfähigkeit durch die Beschichtung einer Oberfläche mit einer geeigneten Legierung weitgehend beeinflusst werden.The galvanic deposition of alloys is becoming increasingly important. While the chemical and physical properties of pure metal layers are largely determined, the alloy deposition by selecting the individual components and varying the composition offers the possibility to selectively set physical and chemical properties. Mechanical properties such as hardness, tensile strength or abrasion resistance and functional properties such as corrosion resistance, magnetic properties and electrical conductivity can be largely influenced by coating a surface with a suitable alloy.
Eine Herausforderung bei der Legierungsabscheidung besteht darin, die gleich- zeitige Abscheidung von mehreren Metallen mit einem definierten, vorgegebenen Mischungsverhältnis zu erreichen. Von speziellem Interesse ist dabei die Deposition von Legierungen mit homogener Zusammensetzung. Nach dem derzeitigen Stand der Technik ist die Herstellung von dünnen homogenen Schichten mit einer Stärke von wenigen Mikrometern ohne Schwierigkeiten möglich. Bei der Abscheidung von dicken Schichten treten hingegen starke Inhomogenitäten bezüglich der Zusammensetzung der Legierung auf (A.F. Bo- genschütz, U. George, Galvanische Legierungsabscheidung und Analytik, zweite Auflage, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1982).One challenge in alloy deposition is to achieve the simultaneous deposition of several metals with a defined, predetermined mixture ratio. The deposition of alloys with a homogeneous composition is of particular interest. According to the current state of the art, the production of thin homogeneous layers with a thickness of a few micrometers is possible without difficulty. In contrast, when thick layers are deposited, there are strong inhomogeneities in the composition of the alloy (AF Bo- genschütz, U. George, galvanic alloy deposition and analysis, second edition, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1982).
Im Bereich der Mikrogalvanoformung, wo Legierungen in strukturierte Resists abgeschieden werden sollen, ist dieses Phänomen ein großes Problem. Das ist besonders dann der Fall, wenn die abzuscheidenden Strukturen funktionelle Eigenschaften, wie z.B. Magnetismus besitzen, da die magnetischen Eigenschaften einer Legierung sehr stark von deren Zusammensetzung abhängig sind. Als Beispiel sei hier das System Nickel-Eisen genannt, von dem bekannt ist, dass der Eisengehalt der abgeschiedenen Legierung mit zunehmender Schichtdicke (auf 500 μm) je nach Abscheidungsbedingungen bis zu 50% variieren kann. Dies bedeutet, dass auch die magnetischen Eigenschaften mit der Schichtdicke sehr stark variieren (Diplomarbeit M. Nopper, Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH, Mainz, 1994).This phenomenon is a major problem in the field of micro-electroplating, where alloys are to be deposited in structured resists. This is particularly the case if the structures to be deposited have functional properties, such as Have magnetism, because the magnetic properties of an alloy depend very much on its composition. One example is the nickel-iron system, which is known to have an iron content of the deposited alloy that can vary up to 50% with increasing layer thickness (to 500 μm) depending on the deposition conditions. This means that the magnetic properties also vary greatly with the layer thickness (diploma thesis M. Nopper, Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH, Mainz, 1994).
Ein weiteres Problem der Legierungsabscheidung besteht darin, dass mit einem Elektrolyten mit definierter chemischer Zusammensetzung lediglich Systeme bestimmter Zusammensetzung bei akzeptablen mechanischen Eigenschaften abgeschieden werden können. Die Zusammensetzung kann durch Veränderung der Abscheidungsparameter nur in einem gewissen Bereich variiert wer- den. Beispielsweise sind mit einem NiCo-Elektrolyten (600 g/l Ni, 1 ,5 g/l Co) auf Sulfamat-Basis bei Anwendung unterschiedlicher Stromdichten Legierungen abscheidbar, die zwischen 2 und 20% Co enthalten (E. Kranz, Galvanotechnik 89 (1998), 1506-1513). Ein NiFe-Elektrolyt auf Sulfat-Basis (45g/l Ni und 3,5g/l Fe) erlaubt bei konstanter Zusammensetzung die Abscheidung von NiFe- Schichten mit Eisengehalten von 8-27% (A. Fath, W. Leskopf, K. Bade, W. Bacher, Galvanotechnik 91 (2000), 1690-1697). Eine Abscheidung mit größerer Variationsbreite an Zusammensetzungen ist jeweils nur unter Verlust bestimmter mechanischer Eigenschaften möglich. Unter solchen Bedingungen abgeschiedene Legierungen sind so für viele Anwendungen unbrauchbar und prak- tisch ohne Wert. Neben dem etablierten Gleichstromverfahren können Legierungen auch mit Hilfe der Pulse-Plating-Technik abgeschieden werden. Dieses Verfahren unterscheidet sich von der herkömmlichen Gleichstromabscheidung in der Form des zwischen den Elektroden eingeprägten Stroms. Dieser ist nicht konstant, sondern besteht aus kurzen Pulsen, die von nachfolgenden Puls-Pausen begleitet sind. Durch Variationen der so genannten Puls-Parameter kann die Form der Strompulse beliebig verändert werden, womit die Eigenschaften des zu erhaltenden Niederschlags beeinflusst werden können. Mit Hilfe des Pulse-Plating können im Vergleich zum Standardverfahren Legierungssysteme abgeschieden werden, die veränderte mechanische Eigenschaften besitzen. Zudem eröffnet das Verfahren Zugang zu Legierungen mit Zusammensetzungen, die mit dem Gleichstromverfahren nicht erhalten werden können (J.-C. Puippe, F. Leaman, Pulse-Plating, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1990; N. Kanani, Galvanotechnik, Carl Hanser Verlag München Wien 2000).A further problem with alloy deposition is that an electrolyte with a defined chemical composition can only be used to deposit systems of a certain composition with acceptable mechanical properties. The composition can only be varied within a certain range by changing the deposition parameters. For example, with a NiCo electrolyte (600 g / l Ni, 1.5 g / l Co) based on sulfamate, alloys containing between 2 and 20% Co can be deposited using different current densities (E. Kranz, Galvanotechnik 89 (1998 ), 1506-1513). A sulfate-based NiFe electrolyte (45g / l Ni and 3.5g / l Fe) allows the deposition of NiFe layers with iron contents of 8-27% (A. Fath, W. Leskopf, K. Bade , W. Bacher, Galvanotechnik 91 (2000), 1690-1697). Deposition with a wider range of compositions is only possible if certain mechanical properties are lost. Alloys deposited under such conditions are unusable for many applications and are practically of no value. In addition to the established direct current process, alloys can also be deposited using the pulse plating technique. This method differs from conventional direct current deposition in the form of the current impressed between the electrodes. This is not constant, but consists of short pulses, which are accompanied by subsequent pulse pauses. The shape of the current pulses can be changed as desired by varying the so-called pulse parameters, which can influence the properties of the precipitation to be obtained. With the aid of pulse plating, alloy systems can be deposited that have changed mechanical properties compared to the standard process. In addition, the process provides access to alloys with compositions that cannot be obtained with the direct current process (J.-C. Puippe, F. Leaman, Pulse-Plating, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau 1990; N. Kanani, Galvanotechnik, Carl Hanser Verlag Munich Vienna 2000).
Ein Verfahren, dass gleichzeitig eine Abscheidung von Legierungen mit einer großen Bandbreite von Zusammensetzungen und mit definierter Legierungszusammensetzung über große Schichtdicken ermöglicht, ist zurzeit nicht bekannt.A method that simultaneously enables the deposition of alloys with a wide range of compositions and with a defined alloy composition over large layer thicknesses is currently not known.
Es stellte sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ab- Scheidung von Legierungen mit unterschiedlicher Zusammensetzung aus einem Elektrolyten mit geeigneter Zusammensetzung zu entwickeln. Damit soll die Zusammensetzung der Ziellegierung entsprechend den Vorgaben entweder homogen oder mit einem definiertem Gradienten bezüglich der Zusammensetzung ermöglicht werden.It was therefore the task of developing a method and a device for the deposition of alloys with different compositions from an electrolyte with a suitable composition. This is to enable the composition of the target alloy according to the specifications either homogeneous or with a defined gradient with respect to the composition.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anlage zur Steuerung der galvanischen Abscheidung von Legierungen, die während des Abschei- dungsvorgangs die Abscheidungsparameter zeitabhängig und programmgesteuert anhand eines mehrdimensionalen Kennfeldes so variiert, dass eine Le- gierung mit definierter, vorgegebener Zusammensetzung entsteht. Für die Abscheidung werden die Daten der erwünschten Legierung in die erfindungsgemäß mit einer entsprechenden Software ausgerüstete Galvanikanlage eingegeben. Die für den Erhalt der angestrebten Legierung optimalen Parameter werden dazu anhand eines mehrdimensionalen Kennfeldes automatisch ermittelt. Da die Legierungsabscheidung entweder mit der Gleichstromtechnik oder mit der Pulse-Plating-Technik erfolgen kann, werden die für jedes dieser Verfahren kennzeichnenden Daten durch das Steuerungsprogramm mit berücksichtigt.According to the invention, this object is achieved by a system for controlling the galvanic deposition of alloys, which varies the deposition parameters during the deposition process in a time-dependent and program-controlled manner on the basis of a multidimensional characteristic map in such a way that an alloy with a defined, predetermined composition is created. For the deposition, the data of the desired alloy are entered into the electroplating system equipped with appropriate software according to the invention. The optimal parameters for obtaining the desired alloy are automatically determined using a multi-dimensional map. Since the alloy can be deposited using either direct current technology or pulse-plating technology, the data that characterize each of these methods are also taken into account by the control program.
Voraussetzung für die kennfeldgesteuerte Abscheidung von Legierungen ist die Ermittlung der veränderbaren Abscheidungsparameter, wobei jeder Parameter einer Dimension des Kennfeldes entspricht. Als Abscheidungsparameter sind die Stromdichte, die Badtemperatur, die Badbewegung, die Konzentration der Badkomponenten und der pH-Wert des Elektrolyten zu nennen. Außerdem sind ein weiterer Datensatz für eine Gleichstromabscheidung und ein Datensatz für das Pulse-Plating, in dem weitere Parameter, die sog. Puls-Parameter enthalten sind, erforderlich. Während des Abscheidungsvorganges werden nun in Abhängigkeit von der Zeit die gewählten Parameter anhand des Kennfeldes durch die Software so gesteuert, dass auch bei zunehmender Schichtdicke immer die Legierung mit den vorgegebenen Eigenschaften abgeschieden wird.The prerequisite for the map-controlled deposition of alloys is the determination of the changeable deposition parameters, each parameter corresponding to a dimension of the map. The deposition parameters are the current density, the bath temperature, the bath movement, the concentration of the bath components and the pH value of the electrolyte. In addition, a further data set for direct current separation and a data set for pulse plating, in which further parameters, the so-called pulse parameters, are required. During the deposition process, depending on the time, the selected parameters are controlled by the software based on the characteristic map in such a way that, even with increasing layer thickness, the alloy with the specified properties is always deposited.
Die erfindungsgemäße Anlage und das mit ihr durchgeführte Verfahren gestattet es dem Anwender, die gewünschte Zusammensetzung der abzuscheidenden Legierung festzulegen, wobei dann die erforderlichen Parameter automatisch durch das Steuerprogramm der Anlage ermittelt werden. Während der Ab- Scheidung werden durch die eingesetzte Software die Abscheidungsparameter kontinuierlich so geändert, dass die Legierung mit den vorgegebenen Eigenschaften automatisch erhalten wird. Ein Eingreifen des Anwenders ist damit während des Abscheidungsprozesses nicht mehr erforderlich.The system according to the invention and the method carried out with it allow the user to determine the desired composition of the alloy to be deposited, the required parameters then being automatically determined by the control program of the system. During the deposition, the software used continuously changes the deposition parameters so that the alloy with the specified properties is automatically obtained. Intervention by the user is therefore no longer necessary during the deposition process.
Fig.1 zeigt das Fließschema der erfindungsgemäßen Anlage. Es ist zu erkennen, dass über eine zentrale Steuereinheit zum einen der Abscheidungspro- zess geregelt wird und dass zum anderen die Überwachung und Beeinflussung des Elektrolyten stattfindet.1 shows the flow diagram of the system according to the invention. It can be seen that, on the one hand, the deposition process process is regulated and that, on the other hand, the electrolyte is monitored and influenced.
Zur Abscheidung einer bestimmten Legierung müssen lediglich dessen gewünschte Zusammensetzung in die Anlage einprogrammiert werden. Die zent- rale Steuereinheit greift daraufhin auf die Daten der Kennfeld-Steuerung zurück, in der die zum Erhalt dieser bestimmten Legierung optimalen Parameter gespeichert sind. Darauf wird nach Bedarf mittels Gleichstromverfahren oder Pul- se-Plating-Verfahren die Abscheidung gestartet. Die zentrale Steuereinheit ist ebenfalls mit den installierten Analysevorrichtungen für die unterschiedlichen Badkomponenten (Metallkationen, Additive und Säure zur pH-Regulierung) verbunden. Eine Online-Überwachung der Badkomponenten ermöglicht eine kontinuierliche Kontrolle des Elektrolyten. Die Zusammensetzung des Elektrolyten kann auch während einer Abscheidung durch Zugriff auf die Daten der Kennfeldsteuerung verändert werden. Ein manueller Eingriff des Benutzers während des Prozesses ist nicht notwendig.To deposit a certain alloy, all you have to do is program its desired composition into the system. The central control unit then uses the data from the map control, in which the parameters which are optimal for obtaining this specific alloy are stored. The deposition is then started as required using the direct current method or pulse plating method. The central control unit is also connected to the installed analysis devices for the different bath components (metal cations, additives and acid for pH regulation). Online monitoring of the bath components enables continuous control of the electrolyte. The composition of the electrolyte can also be changed during a deposition by accessing the map control data. Manual user intervention during the process is not necessary.
Die Ermittlung der Daten zur Erstellung der benötigten Kennfelder erfolgt durch eine große Anzahl an Abscheidungsexperimenten unter Variation der Abscheidungsparameter.The data for the creation of the required maps is determined by a large number of deposition experiments with variation of the deposition parameters.
In Fig. 2 ist schematisch angedeutet, wie die Kennfelder ermittelt werden. In eine auf ein elektrisch leitfähiges Substrat aufgebrachte Struktur aus einem nichtleitfähigen Polymer wird zunächst eine Legierung galvanisch abgeschieden. Polymer und Legierung werden wie in Fig. 2 geschliffen, so dass die Le- gierung in unterschiedlichen Schichthöhen für eine Elementanalyse (z.B. durch EDX) zugänglich wirdIn Fig. 2 is indicated schematically how the maps are determined. An alloy is first electrodeposited into a structure made of a non-conductive polymer that is applied to an electrically conductive substrate. The polymer and alloy are ground as in Fig. 2, so that the alloy in different layer heights is accessible for element analysis (e.g. by EDX)
So können zunächst durch eine Abscheidung mit konstanten Parametern auftretende Inhomogenitäten bezüglich der Zusammensetzung der Legierung er- mittelt werden. In nachfolgenden Abscheidungsexperimenten werden nun die Abscheidungsparameter ermittelt, die für die Abscheidung einer Legierung mit menten werden Abscheidungen durchgeführt, bei denen während des Prozesses genau ein Parameter variiert wird und alle weiteren Parameter konstant gehalten werden. Aus den erhaltenen Daten der Analysen werden die Daten für die Erstellung der Kennfelder berechnet.In this way, inhomogeneities with regard to the composition of the alloy can first be determined by deposition with constant parameters. In subsequent deposition experiments, the deposition parameters are determined that are necessary for the deposition of an alloy Depositions are carried out in which exactly one parameter is varied during the process and all other parameters are kept constant. The data for the creation of the characteristic maps are calculated from the data obtained from the analyzes.
In Fig. 3-5 sind exemplarisch Diagramme gezeigt, die den Zusammenhang zwischen einem Abscheidungsparameter (hier Stromdichte, Pulse-Plating- Frequenz und Temperatur) und der Schichtdicke der Legierung zeigen. Die darin enthaltenen Linien zeigen, wie während der Abscheidung eine entsprechender Parameter verändert werden muss, um eine Legierung mit konstanter Zu- sammensetzung zu erhalten. In der Realität hängt die Zusammensetzung einer Legierung noch von weiteren Parametern ab. So beeinflussen die Größen Konzentrationen der Elektrolytkomponenten, ph-Wert des Elektrolyten und im Falle des Pulse-Plating auch die weiteren Puls-Parameter die Abscheidung. Sind für unterschiedliche Legierungszusammensetzungen die Diagramme, die die Ab- hängigkeiten zwischen den einzelnen Abscheidungsparametern und der Schichtdicke angeben, ermittelt, so werden aus den erhaltenen Daten die Kennfelder ermittelt und programmiert. 3-5 are exemplary diagrams showing the relationship between a deposition parameter (here current density, pulse-plating frequency and temperature) and the layer thickness of the alloy. The lines contained therein show how a corresponding parameter has to be changed during the deposition in order to obtain an alloy with a constant composition. In reality, the composition of an alloy depends on other parameters. The sizes influence the concentration of the electrolyte components, the pH value of the electrolyte and, in the case of pulse plating, the other pulse parameters also influence the deposition. If the diagrams indicating the dependencies between the individual deposition parameters and the layer thickness have been determined for different alloy compositions, the characteristic maps are determined and programmed from the data obtained.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Legierungen, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abscheidungsvorganges die Abscheidungsparameter zeitabhängig und programmgesteuert anhand eines mehrdimensionalen Kennfeldes so variiert werden, dass eine Legierung mit vorgegebener Zusammensetzung entsteht, die entweder homogen ist oder einen Kon- zentrationsgradienten über die Schichtdicke aufweist.1. A method for the galvanic deposition of alloys, characterized in that during the deposition process the deposition parameters are varied in a time-dependent and program-controlled manner on the basis of a multidimensional characteristic map in such a way that an alloy with a predetermined composition is formed which is either homogeneous or has a concentration gradient over the layer thickness ,
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine für die Gleichstromabscheidung geeignete Programmsteuerung eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a suitable program control for the DC separation is used.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine für das Pulse-Plating geeignete Programmsteuerung eingesetzt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that a program control suitable for pulse plating is used.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Abscheidungsparameter die Stromdichte, die Badtemperatur, die Bad- bewegung, die Konzentrationen der Badkomponenten, der pH-Wert des Elektrolyten und die Puls-Parameter programmgesteuert variiert werden.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the deposition parameters, the current density, the bath temperature, the bath movement, the concentrations of the bath components, the pH of the electrolyte and the pulse parameters are varied under program control.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungsparameter anhand eines mehrdimensionalen Kennfeldes automatisch ermittelt werden.5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the deposition parameters are determined automatically on the basis of a multi-dimensional map.
6. Anlage zur Steuerung der galvanischen Abscheidung von Legierungen anhand eines mehrdimensionalen Kennfeldes, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abscheidungsvorganges die Abscheidungsparameter zeitabhän- gig und programmgesteuert so variiert werden, dass eine Legierung mit vorgegebener Zusammensetzung entsteht. 6. System for controlling the galvanic deposition of alloys on the basis of a multi-dimensional characteristic map, characterized in that during the deposition process the deposition parameters are varied in a time-dependent and program-controlled manner so that an alloy with a predetermined composition is formed.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steue¬ rung für die Gleichstromabscheidung oder für die Pulse-Plating-Technik vorge¬ sehen ist.7. Plant according to claim 6, characterized in that a control ¬ tion for the direct current deposition or for the pulse-plating technique is provided ¬ .
8. Anlage nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mehrdimensionalen Kennfeld die Abscheidungsparameter der Strom¬ dichte, der Badtemperatur, der Badbewegung, der Konzentrationen der Bad¬ komponenten und der pH-Wert des Elektrolyten enthalten sind.8. Installation according to claims 6 and 7, characterized in that in the multi-dimensional map, the deposition parameters of the power ¬ density, bath temperature, the bath movement, the concentrations of the bath ¬ components and the pH of the electrolyte are contained.
9. Anlage nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Steuerungsprogramm die Abscheidungsparameter anhand eines mehrdimensionalen Kennfeldes automatisch ermittelt. 9. System according to claims 6 to 8, characterized in that the digital control program automatically determines the deposition parameters on the basis of a multi-dimensional map.
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