Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung

B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Methode beziehungsweise ein Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung, insbesondere eines Verzögerungsfeldanalysators.

In der Industrie ist es von großer Bedeutung, das Energiespektrum eines Ionengases, insbesondere eines Plasmas, zu analysieren. Unter dem Energiespektrum versteht man dabei die die Verteilung der Ionenanzahl als Funktion der Energie. Die Vermessung des Spektrums erfolgt meistens durch Analysevorrichtungen, insbesondere sogenannte

Verzögerungsfeldanalysatoren. Bei einem Verzögerungsfeldanalysator handelt es sich insbesondere um eine Messvorrichtung, die insbesondere aus mehreren Gittern besteht welche gezielt auf ein bestimmtes elektrisches Potential gesetzt werden können. Dadurch werden die Gitter in Bezug zur Masse positiv oder negativ geladen und wirken somit insbesondere als Beschleunigungs- oder Bremsgitter für die positiven oder negativen Ionen. Am Ende der Gitterstruktur befindet sich vorzugsweise ein Kollektor, mit dessen Hilfe ein Strom und damit die Anzahl der Ionen vermessen werden kann, die die Gitter passieren konnten. Durch eine gezielte Durchsteuerung der Gitter kann ein Spektrum vermessen werden, bei dem die Stromgröße beziehungsweise die Teilchenzahl als Funktion des Potentials beziehungsweise der Energie erhalten wird. Ein Beispiel für einen Verzögerungsfeldanalysator findet man in der Druckschrift Baloniak et al, J. Phys. D: Appl. Phys. 53 (2010). Auf die genaue Funktionsweise eines Verzögerungsfeldanalysators wird in der Druckschrift kaum eingegangen werden, da diese dem Fachmann auf dem Gebiet sehr gut bekannt ist.

Das Problem im Stand der Technik besteht unter anderem darin, dass die einzelnen, insbesondere sehr feinen und dünnen, Metallgitter mechanisch zueinander ausgerichtet und fixiert werden müssen. Durch diese mechanische Ausrichtung und Fixierung erhält man nur ein Gittersystem minderer Qualität, das sich dementsprechend negativ auf die Qualität des vermessenen Spektrums auswirkt. Die ungenaue Anordnung der jeweiligen Gitter führt zu einem ungünstigen Signal-zu-Rauschen Verhältnis. Dies schränkt die Verwendbarkeit solcher Messvorrichtungen, insbesondere von Verzögerungsfeldanalysatoren, auf Plasmaanalysen mit mittleren bis hohen Ionendichten ein. Zusätzlich gilt, dass je höher der Druck in einer Plasmakammer einer solchen Messvorrichtung ist, desto kleiner muss der Abstand zwischen den Gittern sein, da sonst Stöße von Ionen mit anderen Teilchen, insbesondere Hintergrundgasen innerhalb der Messvorrichtung, die Messung verfälschen. Des Weiteren ist die Herstellung eines Verzögerungsfeldanalysators durch die komplizierte und aufwendige Ausrichtung und Fixierung der Gitter sehr teuer. Zudem beschränkt die gängige Fertigungsmethode die praktisch erreichbaren Dimensionen einer solchen Messvorrichtung.

Es ist daher ein Aspekt der Erfindung eine Analysevorrichtung, insbesom einen Verzögerungsfeldanalysator, auf Waferebene (engl.: wafer level) z konstruieren und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass mindestens ein Gitter pro Substrat durch Prozesse der Halbleiterindustrie erzeugt wird und man danach die einzelnen Substrate zueinander ausrichtet und bonded. Das Gitter wird mit Hilfe von Planartechniken auf beziehungsweise in einem Substrat erzeugt. Das Substrat selbst dient als Stabilisator.

Daher ist es nicht mehr notwendig, feine, filigrane, leicht brechbare oder verbiegbare Metallgitter herzustellen, die dann auch noch über relativ große Flächen zueinander, insbesondere von Hand, ausgerichtet werden müssen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung und eine Analysevorrichtung aufzuzeigen, welche die im Stand der Technik aufgeführten Nachteile zumindest zum Teil beseitigen, insbesondere vollständig beseitigen. Insbesondere soll ein Verfahren aufgezeigt werden mit dessen Hilfe eine Analysevorrichtung, insbesondere ein Verzögerungsfeldanalysator, hergestellt werden kann, welche Gitter aufweist, die mit Verfahren der Halbleiterindustrie hergestellt wurden und genauer übereinander ausgerichtet sind, als bisher im Stand der Technik üblich. Daher kann die Messgenauigkeit solcher Analysevorrichtungen erhöht werden. Weiterhin können die Ausmaße des entstehenden Sensors/der entstehenden Sonde verringert werden und somit in immer kleineren Einheiten gebaut werden, insbesondere in immer kleineren Bauteilen eingebaut werden. Zusätzlich können die Kosten für die Herstellung durch den vorteilhaften hohen Automatisierungsgrad der Halbleiterindustrie reduziert werden, da Ausrichtung der Gitter mit Hilfe von Pinzetten per Hand mehr notwendig ist.

Die vorliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in de Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei in der Beschreibung, in den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmalen. Bei angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.

Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung zum Analysieren von Ladungen, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist, insbesondere in der folgenden Reihenfolge: i. Erzeugen mindestens eines ersten Gitters in einem ersten Substrat und/oder auf einer ersten Substratoberfläche des ersten Substrates, ii. Erzeugen mindestens eines zweiten Gitters in einem zweiten Substrat und/oder auf einer zweiten Substratoberfläche des zweiten Substrates, iii. Ausrichten des ersten Substrates und des zweiten Substrates zueinander, iv. Verbonden des ersten Substrates und des zweiten Substrates, so dass das mindestens erste Gitter und das mindestens zweite Gitter übereinander liegen.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Analysevorrichtung zum Analysieren von Ladungen, insbesondere zum Vermessen einer Ionenverteilung, hergestellt nach dem zuvor genannten Verfahren zur Herstellung der Analyse Vorrichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein weiteres Substrat mit dem aus dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat gebildeten Substratstapel ausgerichtet und verbondet wird, wobei in oder auf dem mindestens einen weiteren Substrat ebenfalls ein Gitter erzeugt wurde, wobei das Gitter des mindestens einen weiteren Substrates nach dem Verbonden über oder unter den Gittern des mindestens einen ersten Substrates und des mindestens einen zweiten Substrates liegt. Die weiteren Substrate können auch in einem Herstellungsschritt mit dem ersten und/oder dem zweiten Substrat ausgerichtet und verbondet werden. Dabei ist insbesondere eine exakte Ausrichtung der Gitter von maßgeblicher Bedeutung für eine hohe Qualität der Messungen, welche mit der Analysevorrichtung durchgeführt werden. Durch ein Ausrichten und ein Verbonden der Substrate kann ein Erzeugen, insbesondere der Gitter und weiterer Strukturen auf den Substraten, automatisiert, kostengünstig und effizient erfolgen. Insbesondere müssen die durch die Substrate fixierten Gitter nicht von Hand ausgerichtet werden und können daher genauer, insbesondere exakt, ausgerichtet werden. Eine hohe Messgenauigkeit ist insbesondere für das Vermessen von Teilchen mit geringer Ladung oder für eine hohe Auflösung beim Vermessen einer Ladungsverteilung vorteilhaft.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Substrate Wafer sind und/oder zumindest zum Teil aus einem Isolator und/oder einem Halbleiter, insbesondere zum Teil aus Silizium ausgebildet sind. Die für die Gitterherstellung auf einem Substrat notwendigen Einzelschritte sind insbesondere für die Halbleiterindustrie bekannt. Die Verwendung von Halbleiterfertigungstechnologien zur Herstellung der Analysevorrichtung ist insbesondere kostengünstig und effizient. Vorzugsweise sind die auf diese Weise erzeugten Gitter deutlich kleiner als bei gattungsähnlichen Analysevorrichtungen, insbesondere Verzögerungsfeldanalysatoren. Zudem können durch die Verwendung der den Substraten, insbesondere in Wafern, erzeugten Gittern diese in geringerem Abstand zueinander positioniert werden. Wodurch insbesondere bei einem Analysieren von Ladungen differenziertere Messungen durchgeführt werden können. Durch das Verwenden eines Isolators und/oder eines Halbleiters können zudem insbesondere die Gitter voneinander elektrisch isoliert werden.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gitter aus einer Gittermaterialschicht erzeugt werden, welche aus einem Leiter und/oder einem Halbleiter ausgebildet sind. Durch die Verwendung eines Gittermaterials auf Basis eines Leiters beziehungsweise eines Halbleiters können die Gitter auf ein elektrisches Potential gesetzt werden. Dabei kann durch Stromfluss insbesondere ein elektrisches Feld erzeugt werden. Bei einer Messung mit einer Analysevorrichtung, hergestellt nach dem beschriebenen Verfahren, können insbesondere Teilchen mit bestimmter elektrischer Ladung beschleunigt und/oder gebremst werden.

In einer anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erzeugten Gitter jeweils mindestens vier, vorzugsweise mehr als acht, insbesondere regelmäßig angeordnete Durchgänge aufweisen, so dass Teilchen, insbesondere Ionen, die Gitter passieren können. Die Durchgänge sind dabei vorzugsweise senkrecht zu der Substratoberfläche ausgebildet. Dabei können die Durchgänge der Gitter durch Verwendung der Halbleitertechnologie insbesondere äußerst genau erzeugt und angeordnet werden. Bei einer Analyse von elektrisch geladenen Teilchen kann vorteilhaft durch besonders kleine Durchgänge die Messgenauigkeit erhöht werden. Vorzugsweise sind die Durchgänge regelmäßig angeordnet und weisen eine für den jeweiligen Anwendungsfall vorteilhafte Form, insbesondere runde oder eckige Form, auf. In einer anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Maschenweite, eine Maschenbreite und/oder ein Maschendurchmesser des mindestens ersten und des mindestens zweiten erzeugten Gitters zwischen 0.1 μm. und 10000μm., vorzugsweise zwischen 0.5μm. und 1000μm., noch bevorzugter zwischen 1 μm. und 100 μ.m, am bevorzugtesten zwischen 5μm. und 75μm., am allerbevorzugtesten zwischen 10μm. und 50μm. liegt. Durch die Maschenweite, die Maschenbreite und/oder den Maschendurchmesser kann eine insbesondere für die Messqualität der Analysevorrichtung vorteilhafte Gitterstruktur vorgegeben werden. Dabei kann bei dem Erzeugen der Gitter vorteilhaft der Abstand zwischen zwei Durchgängen vorgegeben werden.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Gitterdicke des mindestens ersten und mindestens zweiten Gitters zwischen 10μm. und 750μm., vorzugsweise zwischen 10 μm. und 500μm., noch bevorzugter zwischen 10μm. und 250μm., am bevorzugteste zwischen 10 μm. und 150μm., am allerbevorzugtesten zwischen 10μm. und 50mm liegt. Durch eine geringere Gitterdicke kann insbesondere auch der Abstand zwischen zwei Gittern verringert werden, wodurch die Messgenauigkeit der Analysevorrichtung erhöht wird. Zusätzlich erlaubt eine geringe Gitterdicke eine Miniaturisierung der Analysevorrichtung, wodurch neue Einsatzgebiete, insbesondere ein Einbau in eine Plasmaelektrode, erschlossen werden. Dabei ist die Gitterdicke der unterschiedlichen Gitter in einem Substratstapel insbesondere gleich groß.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem mindestens einen ersten Gitter und dem mindestens einen zweiten Gitter, insbesondere zwischen zwei unterschiedlichen und zueinander benachbarten Gittern in dem Substratstapel, zwischen 100 μ.m 1000μm, vorzugsweise zwischen 100 μ.m und 900μm, noch bevorzugter zwischen 100μm und 800μm, am bevorzugtesten zwischen l00μm und 700μm, am allerbevorzugtesten zwischen l00μm und 500μm liegt. Durch eine Reduzierung des Abstandes zwischen zwei Gittern kann die Messgenauigkeit der Analysevorrichtung erhöht werden, insbesondere die Messgenauigkeit eines Verzögerungsfeldanalysators. Bei einer Messung von Plasma gilt, je größer der Druck in einer Plasmakammer ist, desto kleiner muss der Abstand zwischen zwei Gittern sein, da sonst Stöße von Ionen mit einem Hintergrundgas innerhalb der Analysevorrichtung eine Messung verfälschen. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Gittern kleiner, da so kontrollierter beziehungsweise differenzierterer Einfluss auf die Teilchen genommen werden kann.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass auf und/oder in dem ersten Substrat, dem zweiten Substrat und/oder dem mindestens einen weiteren Substrat, insbesondere pro Gitter, mindestens eine Kontaktstelle erzeugt wird oder mit dem jeweiligen Gitter zusammen erzeugt wird, so dass insbesondere eine Steuerleitung angeschlossen werden kann, welche mit dem jeweiligen Gitter elektrisch leitend verbunden wird, so dass die Gitter auf ein elektrisches Potential gesetzt werden können. Dabei ist eine mittels der Halbleitertechnik erzeugte Kontaktstelle ebenfalls für eine Miniaturisierung der Analysevorrichtung von Vorteil, da keine zusätzlichen Bauteile an dem jeweiligen Substrat angebracht werden müssen. Insbesondere ist keine Anbringung von Hand nötig. Insgesamt ist dieses Vorgehen genauer und reduziert Fehler, welche später die Messgenauigkeit oder die Funktionalität der Analysevorrichtung negativ beeinflussen können.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Analysevorrichtung ferner mindestens einen Detektor, insbesondere eine Kollektor, umfasst, wobei der mindestens eine Detektor in einem weitere Substrat und/oder einer Substratoberfläche des weiteren Substrates erzeu wird und mit dem mindestens ersten Substrat und dem mindestens zweiten Substrat, insbesondere mit dem Substratstapel, ausgerichtet und verbondet wird. Der mindestens eine Detektor ist für das Messen einer Größe, insbesondere einer Ladung und/oder einer Ladungsänderung, in der Analysevorrichtung vorgesehen. Dadurch dass der Detektor vorzugsweise auch durch Halbleitertechnik auf einem Substrat erzeugt wird, ist dieser klein und der vorteilhaften Miniaturisierung der Analysevorrichtung, insbesondere für einen Verzögerungsfeldanalysator, dienlich. Zusätzlich kann das Substrat, auf welchem der Detektor erzeugt wird, sehr genau zu den Gittern ausgerichtet und verbondet werden, was wiederum die Messgenauigkeit erhöht und weniger Fehlerquellen bei der Fertigung zulässt, als bei einem Verbinden solcher Bauteile von Hand.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in und/oder auf dem mindestens einen ersten Substrat, dem mindestens einen zweiten Substrat und dem weiteren Substrat, in welchem der mindestens eine Detektor erzeugt wurde, jeweils mindestens eine Ausrichtungsmarke erzeugt wird oder mit den Gittern beziehungsweise dem Detektor zusammen erzeugt wird, so dass die Gitter und die Detektoren anhand der mindestens einen Ausrichtungsmarke vor dem Verbünden, insbesondere optisch, zueinander ausgerichtet werden können. Mithilfe der mindestens einen Ausrichtungsmarke wird ein besonders genaues Ausrichten der einzelnen Substrate zueinander ermöglicht, was sich insbesondere vorteilhaft auf die Messgenauigkeit der Analysevorrichtung auswirkt. Auf diese Weise kann ein Verhältnis, insbesondere ein Signal-zu-Rauschen Verhältnis, einer Anzahl der in die Analysevorrichtung eintretenden Teilchen zu einer Anzahl der detektierten/gemessenen Teilchen verbessert werden, dadurch dass insbesondere die Gitter genauer zueinander ausgerichtet sind. Zusätzlich kann durch die Ausrichtungsmarken ein optisches Ausrichten, insbesondere automatisiertes Ausrichten durch eine entsprechende Vorrichtung, erleid werden beziehungsweise genauer erfolgen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass auf oder in dem Substrat, in welchem der mindestens eine Detektor erzeugt wird, jeweils pro Detektor mindestens eine Anschlussstelle, insbesondere zum Anschließen einer Signalleitung, erzeugt wird oder mit dem Detektor zusammen erzeugt wird, welche mit dem jeweiligen Detektor elektrisch leitend verbunden ist, so dass der Detektor einen Wert, insbesondere eine Anzahl von Teilchen mit bestimmter Energie oder eine Ladungsänderung, vermessen kann und/oder ein Signal, insbesondere über die Signalleitung, weiterleiten kann, so dass damit insbesondere eine Verteilung bestimmt werden kann. Die Herstellung einer Anschlussstelle mittels der Halbleitertechnik ist ebenfalls für die Miniaturisierung vorteilhaft. Eine Elektronik für ein Auslesen und/oder ein Weiterleiten eines Signals kann dabei vorteilhaft ebenfalls auf dem Substrat, auf welchem der Detektor erzeugt wird, erzeugt werden.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass weitere Schaltkreise und/oder Mikroelektronische Systeme, auf und/oder in dem ersten Substrat, dem zweiten Substrat und/oder dem weiteren Substrat, in welchem der mindestens eine Detektor erzeugt wird, erzeugt werden und/oder verbündet werden. Ein direktes Erzeugen und/oder Verbünden stellt die Funktionalität und die Messgenauigkeit der Analysevorrichtung sicher. Außerdem können durch weitere Schaltkreise und/oder Mikroelektronische Systeme insbesondere die Funktionen der Analysevorrichtung erweitert werden.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass daf mindestens eine erste Gitter, das mindestens eine zweite Gitter, der Dete die weiteren Schaltkreise und/oder die Mikroelektronischer Systeme mit Dünnschichttechnik, bevorzugt mit einem Galvanischen Verfahren, bevorzugter mit einem Sol-Gelverfahren, besonders bevorzugt durch chemische Gasphasenabscheidung oder durch physikalische Gasphasenabscheidung, erzeugt werden, wobei insbesondere eine photolithographische Maske oder ein Imprintstempel verwendet wird. Ein Erzeugen mittels solcher Dünnschichttechniken ist vorteilhaft für die Miniaturisierung der Analysevorrichtung. Zusätzlich können Arbeitsschritte, welche im Stand der Technik von Hand durchgeführt werden, durch automatisierte, insbesondere weniger Fehler anfällige, Verfahrensschritte ersetzt werden, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten, auf die Messqualität und auf eine Fehleranfälligkeit bei der Fertigung auswirkt.

Im folgenden Paragraphen werden wichtige Begriffe erläutert.

Substrat

Auf einem Substrat, insbesondere auf einem Wafer, werden funktionale Strukturen erzeugt. Das Substrat verfügt über eine erste und eine zweite Substratoberfläche. Die funktionalen Strukturen können auf einer der beiden Substratoberflächen oder auf beiden Substratoberflächen erzeugt werden. Insbesondere wird auch ein spezieller Prozessfluss erläutert werden, mit dessen Hilfe man Strukturen in ein Substrat einbringen kann. Das Substrat kann insbesondere über eine Verbindungsschicht verfügen, welche den Bondvorgang unterstützt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Verbindungsschicht um ein Oxid. Denkbar ist auch, dass es sich bei der Verbindungsschicht um einen Kleber, insbesondere ein Bondingadhäsiv handelt. In diesem Fall würde die Verbindung der Substrate einen Temporärbond darstellen.

Die Substrate können jede beliebige Form besitzen, sind aber bevorzugt i Der Durchmesser der Substrate ist insbesondere industriell genormt. Für Wafer sind die industrieüblichen Durchmesser, 1 Zoll, 2 Zoll, 3 Zoll, 4 Zoll, 5 Zoll, 6 Zoll, 8 Zoll, 12 Zoll und 18 Zoll. Grundsätzlich kann ein Substrat, auf dem die Gitter oder sonstige funktionale Strukturen erstellt werden aber unterschiedliche Formen und Maße aufweisen. Die erzeugte Analysevorrichtung ist bevorzugt ein Verzögerungsfeldanalysator und somit insbesondere eine Sonde, die kleine Maße besitzt. Vorzugsweise werden mehrere Analysevorrichtungen auf einem Substrat erzeugt. Dabei können insbesondere mehrere Analysevorrichtungen in einem Bondvorgang erzeugt werden. Vorzugsweise werden die einzelnen Analysevorrichtungen anschließend voneinander getrennt, insbesondere ausgeschnitten und/oder nachbearbeitet. Es ist jedoch auch denkbar, dass mehrere auf einem Substrat hergestellte Gitter zuerst voneinander getrennt werden und anschließend zu einer Analysevorrichtung verbündet werden.

Funktionale Strukturen

Die funktionalen Strukturen sind insbesondere die Menge aller Elemente, die auf oder in einem Substrat hergestellt, angebracht oder angeschlossen werden, um die Analysevorrichtung betreiben zu können. Zu den funktionalen Strukturen gehören insbesondere Gitter und Ausrichtungsmarken. Die funktionalen Strukturen werden vorzugsweise entweder auf einer Substratoberfläche aufgebracht und von einer Verbindungsschicht umgeben oder sie werden in eine Verbindungsschicht oder im Substrat erzeugt. Vorzugsweise werden zumindest einige funktionalen Einheiten, insbesondere die Gitter in das Substrat eingebaut. Vorzugsweise liegen die Oberflächen der funktionalen Strukturen unterhalb der Oberfläche, die im Prozess zum Bonden verwendet wird. Sollten die funktionalen Strukturen über eine sehr geringe Höhe verfügen, wäre es auch denkbar, sie auf einem Substrat aufzubringen und ein weiteres Substrat direkt mit ihnen zu verbonden. Vorzugsweise werden die funktionalen Strukturen allerdings in einem Oxid, das auf der Substratoberfläche abgeschieden wurde, oder im Substrat selbst erzeugt. Oxid kann insbesondere für einen Fusionsprozess verwendet werden. Bei den funktionalen Strukturen handelt es sich insbesondere um folgende Elemente.

Ausrichtungsmarken

Die Ausrichtungsmarken werden insbesondere benötigt um mehrere erfindungsgemäße Substrate zueinander auszurichten, sodass die Gitter, insbesondere die geätzten Durchgänge zwischen den Gitterlinien kongruent zueinander sind, das heißt insbesondere fluchten oder nahtlos ineinander übergehen. Es handelt sich um Strukturen im Millimeter, vorzugsweise Mikrometer, noch bevorzugter Nanometerbereich.

Gitter

Ein geeignetes Gitter wird als leitende oder halbleitende strukturierte Schicht auf einer Substratoberfläche, vorzugsweise im Substrat erzeugt.

In einer beispielhaften Ausführungsform besteht das Gitter vorzugsweise aus symmetrischen, zueinander orthogonalen, sich schneidenden Gitterlinien. Das Gitter verfügt über eine Maschenweite W und eine Maschenbreite B. Vorzugsweise sind die Maschenweite W und die Maschenbreite B identisch. In diesem Fall wird im Folgenden nur die Maschenweite W angegeben.

Die Maschenweite W liegt zwischen 0.1 μm. und 10000μm., vorzugsweise zwischen 0.5 μm. und 1000μm., noch bevorzugter zwischen I μm und 100 μm., am bevorzugtesten zwischen 5μm. und 75μm., am allerbevorzugtesten zwischen 10μm. und 50 m.,.

Die Maschenbreite B liegt zwischen 0.1 μm und 10000μm, vorzugsweise zwischen 0.5μm und 1000μm, noch bevorzugter zwischen 1 μm und 100pi am bevorzugtesten zwischen 5 μm und 75 μm, am allerbevorzugtesten zwischen 10μm und 50μm.

Sind die Maschen kreisförmig, kann man von einem Maschendurchmesser sprechen.

Der Maschendurchmesser liegt zwischen 0.1 μm und 10000μm, vorzugsweise zwischen 0.5μm und 1000μm, noch bevorzugter zwischen 1 μm und 100μm, am bevorzugtesten zwischen 5μm und 75μm, am allerbevorzugtesten zwischen 10μm und 50μm.

In einer anderen beispielhaften Ausführungsform weist das Gitter eine radialsymmetrische Gestalt auf. In diesem Fall sind die Gitterlinien kreis förmig ausgebildet. Das Gitter verfügt dann über eine Maschenwinkeldifferenz W und eine Maschenradiusdifferenz B.

Die Maschenwinkeldifferenz W liegt zwischen 20° und 0.001°, vorzugsweise zwischen 10° und 0.005°, noch bevorzugter zwischen 5° und 0.01 °, am bevorzugtesten zwischen 1 ° und 0.05°, am allerbevorzugtesten zwischen 0.1 ° und 0.01 °.

Die Maschenradiusdifferenz B liegt zwischen 1cm und lnm, vorzugsweise zwischen 1mm und l0nm, noch bevorzugter zwischen 100μm und 100nm, am bevorzugtesten zwischen l0μm und1 μm , am allerbevorzugtesten zwischen

5 μm und 1 μm. Vorzugsweise verfügt das Gitter über mindestens eine Kontaktstelle, an der elektrische Mittel, insbesondere Drähte, Klemmen oder Stifte angebracht werden um das Gitter auf Potential setzen zu können. Die Kontaktstelle kann auch auf dem Substrat angeordnet sein, ist dann aber vorzugsweise mit dem Gitter elektrisch leitend verbunden.

Der Abstand zweier Gitter auf zwei unterschiedlichen, zueinander benachbarten Substraten liegt zwischen 500 und 1000μmh, vorzugsweise zwischen 400μm. und 900μm., noch bevorzugter zwischen 300μm. und 800 μm. am bevorzugtesten zwischen 200μm. und 700μm., am allerbevorzugtesten zwischen 100μm. und 500μm..

Die Dicke eines Gitters liegt zwischen 500μm., und 750μm., vorzugsweise zwischen 250μm. und 500μm., noch bevorzugter zwischen 50μm. und 250μm., am bevorzugteste zwischen 25μm. und 150μm., am allerbevorzugtesten zwischen 10μm., und 50μm..

Das Gitter besteht vorzugsweise aus einem der folgenden Materialien:

• Metall, insbesondere o Ni, Cu, Ag, Au, Al

• Halbleiter, insbesondere o Si (n-dotiert)

• Metalllegierung

• Keramik, insbesondere o SiC (n-dotiert).

Verbindungs Schicht

Im Gegensatz zum Stand der Technik dient die Verbindungsschicht nicht nur der elektrischen Isolierung einzelner Gitter, sondern vorzugsweise auch der Unterstützung des Bondvorgangs.

Das Abstandsmaterial besteht vorzugsweise aus einem der folgenden Materialien:

• Halbleiter, insbesondere o Si

• Glas, insbesondere o Si02, insbesondere Quartz o Sapphir

• Polymer, insbesondere o BCB.

Kontaktstellen

Kontaktstellen dienen der leichteren elektrischen Kontaktierung des Gitters. Sie sind insbesondere mit dem Gitter elektrisch leitend verbunden. Integrierte Schaltkreise (ICs)

Denkbar wäre auch, dass direkt am Substrat unterschiedliche Schaltkreise, insbesondere Mikrochips oder Speicher hergestellt werden. Die Schaltkreise könnten beispielsweise für die Potentialsteuerung oder Potentialstabilisierung des Gitters dienen.

Mikroelektronische Systeme (MEMS)

Denkbar wäre auch, dass direkt am Substrat unterschiedliche MEMS, insbesondere hergestellt werden.

Verfahren zur Gitterherstellung

Bei dem Gitter handelt es sich insbesondere um ein durch Planartechniken hergestelltes Gitter. Exemplarisch werden mehrere Methoden aufgezeigt, um ein solches Gitter herzustellen. Der tatsächliche Prozessfluss kann dagegen durch einige Prozessschritte vom offenbarten Prozessfluss abweichen, insbesondere wenn bessere, schnelle, effizientere und vor allem billigere Methoden zur Verfügung stehen um das erfindungsgemäße Gitter herzustellen. Das insbesondere geeignetste Verfahren wird zuletzt angegeben und insbesondere mit allen mindestens notwendigen Prozessschritten offenbart.

Erstes Verfahren

In einem ersten beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahren wird ein erfindungsgemäßes Gitter auf einer Substratoberfläche erzeugt.

In einem ersten Prozessschritt wird ein Substrat bereitgestellt. In einem zweiten Prozessschritt wird ein Substrat mit einem Fotolack, insbesondere vollflächig, beschichtet.

In einem dritten Prozessschritt wird der Fotolack mit Hilfe einer photolithographischen Maske und einer entsprechende Lichtquelle photolithographisch belichtet. Die photolithographische Maske enthält insbesondere die Strukturen des zu erzeugenden Gitters in positiver oder negativer Form. Denkbar wäre auch die Strukturierung mit Hilfe einer Imprinttechnologie.

In einem vierten Prozessschritt wird der Fotolack entwickelt.

In einem fünften Prozessschritt wird das Substrat insbesondere mit einem entsprechenden Metall beschichtet

In einem sechsten Prozessschritt wird insbesondere der Fotolack entfernt

In einem siebten Prozessschritt wird insbesondere das Metall als Ätzstopp verwendet und eine Ätzung des Substrats vorgenommen. Die Ätzung erfolgt dabei bis auf die Rückseite des Substrats. Die entsprechenden Löcher beziehungsweise Durchgänge dienen insbesondere den Ionen dazu das Gitter passieren zu können. Zu diesem Zeitpunkt stellt das Gitter insbesondere eine erhöhte Struktur in Bezug zur Substratoberfläche dar. Zweites Verfahren

In einem zweiten beispielhaften erfindungsgemäßen vorteilhaften Verfahren werden insbesondere alle Prozessschritte des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens bis inklusive dem sechsten Prozessschritt durchgeführt.

In einem siebten Prozessschritt wird dann insbesondere ein Oxid abgeschieden, das bis auf die Höhe der Gittermaterialschicht rückgedünnt wird.

In einem achten Prozessschritt wird dann auf dem Oxid eine Maske aufgebracht, mit deren Hilfe insbesondere die Ätzung der Durchgänge ermöglicht wird.

In einem neunten Prozessschritt wird dann diese insbesondere Maske zum Ätzen der Durchgänge verwendet. Die Ätzung erfolgt dabei wiederum bis auf die Rückseite des Substrats. Die Löcher beziehungsweise die Durchgänge dienen insbesondere den Ionen dazu das Gitter passieren zu können. Zu diesem Zeitpunkt sind die Gitteroberfläche und die Oxidoberfläche insbesondere kongruent, was den Bondvorgang vereinfacht.

Drittes Verfahren

In einem dritten beispielhaften erfindungsgemäßen besonders vorteilhaften Verfahren werden die funktionalen Einheiten, insbesondere das Gitter direkt in das Substrat eingebaut. Entsprechend komplizierter und aufwendiger i das Verfahren. In einem ersten Prozessschritt wird ein Substrat bereitgestellt.

In einem zweiten Prozessschritt, wird auf dem Substrat eine Maskenmaterialschicht abgeschieden. Die Maskenmaterialschicht kann insbesondere durch jeden bekannten chemischen und/oder physikalischen Prozess abgeschieden werden, vorzugsweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder einen Sol-Gel Prozess.

In einem dritten Prozessschritt, wird die Maskenmaterialschicht strukturiert, sodass insbesondere eine Apertur entsteht. Die Strukturierung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Foto- und/oder Imprintlithographie.

In einem vierten Prozessschritt, wird das Substrat geätzt, sodass insbesondere eine Vertiefung im Substrat entsteht. Die Maskenmaterialschicht schützt dabei den restlichen Teil des Substrats vor der Ätzchemikalie.

In einem fünften Prozessschritt, wird die Maskenmaterialschicht insbesondere entfernt.

In einem sechsten Prozessschritt, wird die Gittermaterialschicht abgeschieden. Die Gittermaterialschicht kann durch jeden bekannten chemischen und/oder physikalischen Prozess abgeschieden werden. Vorzugsweise aber durch Elektrodeposition, weniger bevorzugt durch PVD oder CVD. In einem siebten Prozessschritt, wird ein chemi sch- mechanischer Polierprozess (engl.: CMP, Chemical mechanical polishing) durchgeführt. Durch den CMP Prozess wird die Gittermaterialschicht, sowie ein Teil der Substratoberfläche abgetragen, bis sich die Gittermaterialschichtoberfläche und die Substratoberfläche angeglichen haben.

In einem achten Prozessschritt, wird eine Maskenmaterialschicht abgeschieden. Die Maskenmaterialschicht kann durch jeden bekannten chemischen und/oder physikalischen Prozess abgeschieden werden, vorzugsweise durch PVD, CVD oder einen Sol-Gel Prozess.

In einem neunten Prozessschritt, wird die Maskenmaterialschicht strukturiert. Die Strukturierung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Foto- und/oder Imprintlithographie. Die Strukturierung umfasst insbesondere die funktionalen Merkmale beziehungsweise Strukturen, die am Ende des Prozessflusses erzeugt werden sollen.

In einem zehnten Prozessschritt, wird eine Ätzung der Gittermaterialschicht und damit deren Strukturierung durchgeführt.

In einem elften Prozessschritt, wird das Substrat insbesondere umgedreht und an der Rückseite mit einer weiteren Maskenmaterialschicht beschichtet. Die Maskenmaterialschicht kann durch jeden bekannten chemischen und/oder physikalischen Prozess abgeschieden werden, vorzugsweise durch PVD, CVD oder einen Sol-Gel Prozess. In einem zwölften Prozessschritt, wird die rückseitig aufgebrachte Maskenmaterialschicht strukturiert, sodass insbesondere eine Apertur entsteht. Die Strukturierung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Foto- und/oder Imprintlithographie.

In einem dreizehnten Prozessschritt, wird das Substrat insbesondere rückseitig geätzt, sodass eine rückseitige Vertiefung entsteht, die bis zur Gittermaterialschicht reicht. Die Maskenmaterialschicht schützt dabei den restlichen Teil des Substrats vor der Ätzchemikalie.

In einem vierzehnten Prozessschritt, wird die Maskenmaterialschichten vorder- und rückseitig entfernt werden. Das Resultat ist insbesondere ein einziges Substrat, mit einem eingebauten Gitter.

Dem Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass man in allen genannten Verfahren zusätzliche Prozessschritte vorsehen kann oder sogar vorsehen muss um zu den gewünschten Ergebnissen zu kommen. Denkbar wäre auch dass die Reihenfolge der Prozessschritte zur Herstellung des Gitters unterschiedlich ist.

Verfahren zum Bonden

Die erzeugten Substrate mit den Gittern werden nun in einer technisch sinnvollen Reihenfolge miteinander verbündet. Dazu erfolgt eine, insbesondere mit Hilfe optischer Mittel durchgeführte, Ausrichtung der Substrate zueinander. Vorzugsweise werden die Substrate in einer Ausrichtungsanlage (engl. : Bonder), vorzugsweise einem Fusionbonder ausgerichtet und miteinander verbondet. Die erfindungsgemäß benötigten Ausrichtungsmarken wurden vorzugsweise bereits mit den anderen funktionalen Einheiten, insbesondere dem Gitter, erzeugt.

Neben den erzeugten Substraten mit den Gittern wird mindestens noch ein Substrat, auf dem sich ein Detektor, insbesondere ein Kollektor für die Ionen, befindet für den Aufbau der Analysevorrichtung, insbesondere des Verzögerungsfeldanalysators, verwendet. Dabei kann es auch sein, dass zu nächst verschiedene Substrate mit insbesondere ausgerichteten Gittern zu einem Substratstapel verbündet werden und anschließend ein Detektor mit dem Substratstapel verbondet wird. Denkbar ist auch, dass insbesondere nur ein Bondvorgang durchgeführt wird, um eine entsprechende Analysevorrichtung zu erzeugen.

Denkbar ist auch, dass insbesondere an die Substratoberfläche des obersten Substrats ein Schutzsubstrat gebondet wird.

Analysevorrichtung

Eine Analysevorrichtung, insbesondere ein Verzögerungsfeldanalysator, ist vorzugsweise wie folgt aufgebaut.

Eine erste, insbesondere unterste Ebene der Analysevorrichtung besteht aus einem Substrat, welches einen Detektor enthält. Der Detektor verfügt vorzugsweise bereits über eine entsprechende Elektronik um insbesondere den gemessenen Ionenstrom zu vermessen. Der Ionenstrom kann als digitales und/oder analoges Signal über eine Signalleitung ausgelesen werden. Eine weitere, insbesondere zweite Ebene des Verzögerungsfeldanalysators besteht aus einem Substrat mit einem Gitter, und wird vorzugsweise zur Unterdrückung von sekundären Elektronen verwendet.

Eine weitere, insbesondere dritte Ebene des Verzögerungsfeldanalysators besteht aus einem Substrat mit einem Gitter und wird vorzugsweise als Diskriminator verwendet.

Eine weitere, insbesondere vierte Ebene des Verzögerungsfeldanalysators besteht aus einem Substrat mit einem Gitter und wird vorzugsweise zur Unterdrückung von Plasmaelektronen verwendet.

Eine weitere, insbesondere fünfte, vorzugsweise letzte obere Ebene des Verzögerungsfeldanalysators besteht aus einem Substrat mit einem Gitter und wird vorzugsweise als Potentialelektrode verwendet.

Auf der obersten Ebene kann eine Schutzschicht, insbesondere aus Aluminium abgeschieden werden. Die Schutzschicht muss dann durch entsprechende Verfahren zumindest teilweise geöffnet werden um insbesondere den Ionen den Zugang zu den Gittern zu gestatten. Denkbar ist auch, dass eine Schutzplatte aufgebracht oder ein Schutzsubstrat gebondet wird. Die Schutzplatte beziehungsweise das Schutzsubstrat müssen dann ebenfalls Durchgänge besitzen um den Ionen den ungehinderten Zugang zu den Gittern zu gestatten.

Die Analyse Vorrichtung, insbesondere der Verzögerungsfeldanalysators, über weitere Ebenen, bestehend aus unterschiedlichen funktionalen Einhe insbesondere Gittern bestehen. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die zeigen schematisch in:

Figur 1 eine photolithographische Maske,

Figur 2a eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes beispielhaftes Substrat, Figur 2b eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen beispielhaftes Substrats,

Figur 3 einen erfindungsgemäßen beispielhaften Substratstapel, Figur 4a einen ersten Prozessschritt eines dritten Verfahrens, Figur 4b einen zweiten Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4c einen dritten Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4d einen vierten Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4e einen fünften Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4f einen sechsten Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4g einen siebten Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4h einen achten Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4i einen neunten Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4j einen zehnten Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4k einen elften Prozessschritt des dritten Verfahrens,

Figur 41 einen zwölften Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4m einen dreizehnten Prozessschritt des dritten Verfahrens, Figur 4n einen vierzehnten Prozessschritt des dritten Verfahrens und Figur 5 einen erfindungsgemäßen Verzögerungsfeldanalysator.

In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Figur 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer beispielhaften photolithographischen Maske 1 , die zur Herstellung von funktionalen Strukturen verwendet werden kann. Im Allgemeinen wird man mehrere photolithographische Masken 1 benötigen, insbesondere für die unterschiedlich komplizierten Verfahrensschritte des Verfahrens, dass durch die Figuren 4a-4n beschrieben wird. Denkbar wäre auch, dass die funktionalen Strukturen auch durch andere lithographische Prozesse, insbesondere durch die Imprintlithographie hergestellt werden. In diesem Fall wird die photolithographische Maske 1 durch einen entsprechenden Imprintstempel ersetzt. Im vorliegenden Fall sind in der Maske 1 die Negative für die funktionalen Elemente eines Gitters 3 und den Ausrichtungsmarken 5 dargestellt.

Die Figur 2 zeigt im oberen Teil eine Aufsicht auf ein Substrat 2, das über eine Verbindungsschicht 7o, insbesondere ein Oxid, verfügt. Im vorliegenden Fall wird ein Substrat 2 mit 22 x 22 Durchgängen 6 dargestellt. Die Verbindungsschicht 7 besitzt eine Verbindungsschichtoberfläche 7o, die insbesondere mit der Gitteroberfläche 3o fluchtet beziehungsweise lotrecht ausgebildet ist. Das Gitter 3, eine Kontaktstelle 4, sowie die Ausrichtungsmarken 5 bilden die wesentlichen funktionalen Strukturen d Substrats. Die Durchgänge 6 verbinden die Gitteroberfläche 3o beziehungsweise die Substratoberfläche 2o mit der Substratrückseite 2r. Durch diese Durchgänge 6 bewegen sich in der fertigen Analysevorrichtung 8, insbesondere im Verzögerungsfeldanalysator, vorzugsweise die Ionen. Das Gitter 3 ist mit der Kontaktstelle 4 elektrisch leitend verbunden. Die Kontaktstelle 4 dient insbesondere dazu, dass Gitter 3 leichter elektrisch kontaktieren zu können. Denkbar wäre natürlich auch eine direkte Kontaktierung des Gitters 3 über beispielsweise Elektroden.

Der untere Teil der Figur 2 zeigt die Seitenansicht auf ein Substrat 2. Erkennbar ist, dass die Gitteroberfläche 3o des Gitters 3 vorzugsweise mit der Verbindungsschichtoberfläche 7o fluchtet ausgebildet wird. Denkbar ist auch, dass die Gitteroberfläche 3o in Bezug zur Verbindungsschichtoberfläche 7o zurückgesetzt wird. Die Verbindungsschichtoberfläche 7o erleichtert und verbessert beim Bonden die Kontaktierung zu einem weiteren Substrat 2. Bei der Verbindungsschicht 7 kann es sich grundsätzlich um ein Polymer, bevorzugter um eine Oxidschicht handeln. Im ersten Fall wäre der der Bondprozess zwischen mehreren Substraten 2 dann ein Temporärbond, im zweiten Fall ein Fusionsbondprozess.

Die Figur 3 zeigt eine Seitenansicht einer Analysevorrichtung 8, insbesondere einen Verzögerungsfeldanalysators die Analysevorrichtung 8 besteht aus mehreren, zueinander mit Hilfe der Ausrichtungsmarken 5 (nicht eingezeichnet), hochpräzise ausgerichteten und gebondeten Substraten 2. Die hohe Ausrichtungsgenauigkeit bewirkt, dass die einzelnen Durchgänge 6 sehr genau zueinander ausgerichtet sind. Des Weiteren wirken die Substrate 2 als Stabilisatoren für die Gitter 3, sodass ein Durchhängen der Gitter 3 wie im Stand der Technik verhindert wird. Durch das Ausrichten und Verbünden der Gitter wird daher eine nicht gewollte Verschiebung innerhalb der Ebene, sowie ein Durchhängen der Gitter aus der Ebene verhindert beziehungsw« gänzlich unterbunden. In der Analysevorrichtung 8 befindet sich, vorzugsweise am Ende, mindestens ein Detektor-Substrat 2‘, auf dem ein Detektor 9 vorhanden ist, mit dessen Hilfe insbesondere die Ionen, welche die Gitter 3 in einem bestimmten Analysevorgang passieren konnten, detektiert werden. Auf die Funktionsweise dieses Detektors 9 wird hier nicht näher eingegangen, da sie für die generelle Funktionsweise der Analysevorrichtung von untergeordneter Relevanz ist. Vorzugsweise ist der Detektor 9 allerdings in der Lage, insbesondere die Menge der Ionen in einen, vorzugsweise proportionalen, elektrischen Strom umzuwandeln. Der Strom kann dann in ein entsprechendes Messsignal, insbesondere in einen Wert für die Ionendichte umgewandelt werden. Die Gitter 3 können über entsprechende elektrische Steuerleitungen 10 auf Potential, insbesondere ein bestimmtes elektrisches Potential, gesetzt werden. Das Detektorsignal wird insbesondere über eine Signalleitung 1 1 abgenommen. Die Analysevorrichtung 8 kann an einer Oberseite durch eine Schutzschicht, insbesondere aber durch ein ebenfalls verbündetes Schutzsubstrat 2“ abgeschlossen bedeckt werden. Das Schutzsubstrat 2“ verfügt dabei über besonders große Durchgänge 6‘, die den ungehinderten Zugang der Ionen zu den darunterliegenden Durchgängen 6 erlauben.

Die Figuren eines dritten Fierstellprozesses der Gitter in den Substraten sind in den Figuren 4a bis 4n vereinfacht schematisch dargestellt. Dabei wird das Gitter 3 im Querschnitt nur mit vier Durchgängen 6 dargestellt und nimmt im Querschnitt ca. 1/3 der Fläche ein. Des Weiteren sind die Dicken nicht verhältnismäßig korrekt dargestellt. Der Fachmann auf dem Gebiet verwendet derartige Flussdiagramme nur um die wesentlichen Merkmale und Prozessschritte darzustellen, die man für das Verständnis benötigt.

Die Figur 4a zeigt einen ersten Prozessschritt zur Erzeugung einer Analysevorrichtung 8, bei dem ein Substrat 2 bereitgestellt wird. Die Figur 4b zeigt einen zweiten Prozessschritt, bei dem auf dem Substrat 2 eine Maskenmaterialschicht 12 abgeschieden wird. Die

Maskenmaterialschicht 12 kann durch jeden bekannten chemischen und/oder physikalischen Prozess abgeschieden werden, vorzugsweise durch PVD, CVD oder einen Sol-Gel Prozess.

Die Figur 4c zeigt einen dritten Prozessschritt, bei dem die Maskenmaterialschicht 12 strukturiert wird, sodass eine Apertur 13 entsteht. Die Strukturierung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Foto- und/oder Imprintlithographie.

Die Figur 4d zeigt einen vierten Prozessschritt, bei dem das Substrat 2 geätzt wird, sodass eine Vertiefung 14 entsteht. Die Maskenmaterialschicht 12 schützt dabei den restlichen Teil des Substrats vor der Ätzchemikalie.

Die Figur 4e zeigt einen fünften Prozessschritt, bei dem die Maskenmaterialschicht 12 (nicht mehr eingezeichnet) entfernt wird.

Die Figur 4f zeigt einen sechsten Prozessschritt, bei dem eine Gittermaterialschicht 15 abgeschieden wird. Die Gittermaterialschicht kann durch jeden bekannten chemischen und/oder physikalischen Prozess abgeschieden werden, vorzugsweise aber durch Elektrodeposition, weniger bevorzugt durch PVD, CVD.

Die Figur 4g zeigt einen siebten Prozessschritt, bei dem ein chemisch- mechanischer Polierprozess (engl.: CMP, Chemical mechanical polishing ^' durchgeführt wird. Durch den CMP Prozess wird die Gittermaterialschicl sowie ein Teil der Substratoberfläche 2o abgetragen, bis sich die Gittermaterialschichtoberfläche 15o und die Substratoberfläche 2o angeglichen haben.

Die Figur 4h zeigt einen achten Prozessschritt, bei dem erneut eine Maskenmaterialschicht 12 abgeschieden wird. Die Maskenmaterialschicht 12 kann durch jeden bekannten chemischen und/oder physikalischen Prozess abgeschieden werden, vorzugsweise durch PVD, CYD oder einen Sol-Gel Prozess.

Die Figur 4i zeigt einen neunten Prozessschritt, bei dem die Maskenmaterialschicht 12 strukturiert wird. Die Strukturierung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Foto- und/oder Imprintlithographie. Die Strukturierung umfasst die funktionalen Merkmale, die am Ende des Prozesses erzeugt werden sollen.

Die Figur 4j zeigt einen zehnten Prozessschritt, bei dem eine Ätzung der Gittermaterialschicht 15 und damit deren Strukturierung erfolgt.

Die Figur 4k zeigt einen elften Prozessschritt, bei dem das Substrat 2 umgedreht und anschließend an der Rückseite mit einer weiteren Maskenmaterialschicht 12 beschichtet wird. Die Maskenmaterialschicht 12 kann durch jeden bekannten chemischen und/oder physikalischen Prozess abgeschieden werden, vorzugsweise durch PVD, CVD oder einen Sol-Gel Prozess.

Die Figur 41 zeigt einen zwölften Prozessschritt, bei dem die rückseitig aufgebrachte Maskenmaterialschicht 12 strukturiert wird, sodass eine Ap 13 entsteht. Die Strukturierung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Foto- und/oder Imprintlithographie.

Die Figur 4m zeigt einen dreizehnten Prozessschritt, bei dem das Substrat 2 rückseitig geätzt wird, sodass eine rückseitige Vertiefung 14 entsteht, die bis zur Gittermaterialschicht 15 reicht. Die Maskenmaterialschicht 12 schützt dabei den restlichen Teil des Substrats vor der Ätzchemikalie.

Die Figur 4n zeigt einen vierzehnten Prozessschritt, bei dem das die Maskenmaterialschichten 12 (nicht mehr eingezeichnet) vorder- und rückseitig entfernt werden. Das Resultat ist ein einziges Substrat, mit einem eingebauten Gitter 3. Mehrerer dieser Substrate 2 können nun über die Substratoberflächen 2o miteinander verbondet werden. Denkbar ist, dass auf den Substratoberflächen 2o noch eine Verbindungsschicht 7 (nicht eingezeichnet), insbesondere ein Oxid aufgebracht wird um den Bondvorgang zu verbessern.

Die Figur 5 zeigt eine Analysevorrichtung 8, insbesondere einen Verzögerungsfeldanalysator, die mit dem dritten Verfahren hergestellt wurde.

Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung

Bezugszeichenliste