CH663801A5 - Verfahren zum einstellen der oertlichen verdampfungsleistung an verdampfern in vakuumaufdampfprozessen. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der örtlichen Verdampfungsleistung an Verdampfern bei der Herstellung dünner Schichten in Vakuumaufdampfprozessen auf Substraten, die relativ und quer zu einer langgestreckten Anordnung einzeln regelbarer Dampfquellen für das Schichtmaterial bewegt werden, wobei die Dicke der niedergeschlagenen Schichten in Laufrichtung der Substrate hinter mindestens einem Teil der Dampfquellen gemessen und die einzelnen Schichten zur Anzeige gebracht werden.

Mit dem Ausdruck «örtliche Verdampfungsleistung» ist die örtlich zugeführte Leistung, definiert als Energie pro Flächeneinheit und pro Zeiteinheit gemeint, d.h. die sogenannte Leistungsdichte der zugeführten, in der Regel elektrischen Energie. Die sogenannte Verdampfungsrate, d.h. die pro Zeiteinheit freigesetzte Dampfmenge, ist in der Regel der zugeführten Leistung proportional, wobei die Verluste durch Wärmestrahlung und Wärmeleitung (insbesondere an das Kühlwasser eines wassergekühlten Verdampfertiegels) zu berücksichtigen sind.

Unter dem Ausdruck «Dampfquellen» werden in sehr allgemeiner Form örtlich begrenzte Zonen verstanden, in der Regel Oberflächenteile des Verdampfers, von denen räumlich begrenzte Dampfströme aufsteigen.

Für langgestreckte Anordnungen einzeln regelbarer Dampfquellen, auf die die Erfindung anwendbar ist, gibt es folgende Beispiele:

Durch die DE-PS 24 02 111 ist ein Reihenverdampfer bekannt, der aus einer ganzen Reihe parallel zueinander ausgerichteter Verdampferschiffchen besteht, die direkt vom Heizstrom durchflössen werden und einzeln in der Leistung regelbar sind. Jeder Verdampfer stellt eine eigene Dampfquelle dar, und die örtliche Verdampfungsleistung ist der Heizleistung eines jeden einzelnen Verdampferschiffchens proportional. In analoger Weise können natürlich auch mehrere wassergekühlte Verdampfertiegel in einer Reihe aufgestellt werden, die durch eine jedem Tiegel zugeordnete Elek-tronenstrahlkanone beheizbar sind.

Durch die DE-OS 28 12 285 ist es bekannt, mehrere Dampfquellen auf der Oberfläche des Inhalts eines einzigen Verdampfertiegels dadurch auszubilden, dass man einen Elektronenstrahl in bestimmten Flächemustern auf die Oberfläche des Tiegelinhalts schiesst. Das Flächenmuster besteht aus einzelnen, aneinandergereihten Feldern, wobei durch die Grösse dieser Felder und die Verweilzeit des Elektronenstrahls in den einzelnen Feldern eine örtlich unterschiedliche Leistungszufuhr und damit eine örtlich unterschiedliche Verdampfungsleistung bewirkt werden kann. Von jedem dieser Felder bzw. Dampfquellen geht ein räumlicher definierter Dampfstrom aus, der, ähnlich wie bei den vorstehend beschriebenen thermischen Verdampfern, auf den oberhalb angeordneten bzw. vorbeigeführten Substraten kondensiert.

Im allgemeinen handelt es sich dabei um einen inhomogenen Dampfstrom bzw. eine Reihe von inhomogenen Dampfströmen, die ein entsprechendes Kondensationsmuster auf den Substraten erzeugen. Bewegt man hierbei die Substrate quer zur Achse der langgestreckten Verdampferanordnung, so lässt sich mittels eines stark inhomogenen Dampfstroms sogar ein sogenanntes «Streifenmuster» erzeugen, das für zahlreiche Anwendungsfälle völlig unbrauchbar ist. Zu denken ist hierbei beispielsweise an die Beschichtung laufender Bänder oder Folien, die quer zur Reihenanordnung der Dampfquelle umgewickelt werden, oder an die Beschichtung von grossflächigen Glasscheiben, beispielsweise für die Gebäudeverglasung.

Die Inhomogenität der Dampfströme ist dabei nicht nur auf eine unbewusst unterschiedliche Einstellung der örtlichen Verdampfungsleistung bzw. Leistungszufuhr zurückzuführen, sondern auch auf geometrisch bedingte örtlich unterschiedliche Energiebilanzen. Hier ist beispielsweise darauf abzuheben, dass thermische Verdampfer am Ende einer Reihenanordnung Wärmeverlusten nach drei Seiten unterliegen, während in der Mitte Wärmeverluste nur nach zwei Seiten möglich sind. Durch die Überlappung von Dampfströmen, sogenannten Dampfkeulen, in der Mitte einer Reihenanordnung stellen sich höhere Niederschlagsraten ein, als beispielsweise an den beiden Rändern einer zu bedampfenden Folie, da dort die Dampfstromdichte allmählich abnimmt. Eine Kompensa5

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tion dieses Effekts wäre zwar dadurch möglich, dass man die Reihenanordnung wesentlich länger macht als die Breite der Folie, jedoch führt dies zu entsprechenden Materialverlusten und eine Verunreinigung der Vakuumanlage durch Bedampfen von deren Wandflächen.

Die vorstehenden Ursachenzusammenhänge sowie Massnahmen zur Kompensation der Auswirkungen beim Beschichten laufender Bänder sind sehr anschaulich in der US-PS 3 432 335 beschrieben.

Die Ausbildung unterschiedlicher Niederschlagsraten bzw. einer Streifenbildung bei der Bandbedampfung hat nun bei elektrisch leitfähigen Schichten örtlich unterschiedliche Flächenwiderstände zur Folge, bei der Erzeugung optisch wirksamer Dünnschichten ein unterschiedliches Transmissions- bzw. Reflexionsverhalten.

Man hat nun keineswegs die Schichtdickenverteilung quer zur Laufrichtung des Bandes sich selbst überlassen. In der DE-GbmS 1 978 459 ist eine Möglichkeit angegeben, die Schichtdickenverteilung dadurch kontinuierlich visuell zu bestimmen, dass man in Blickrichtung hinter der zu bedampfenden Folie eine Leuchtstoffröhre angeordnet hat. Bei Abweichungen der Schichtdicke war es alsdann möglich, an der Stelle zu grosser oder zu kleiner Transmission die Verdampfungsleistung des Reihenverdampfers örtlich entsprechend zu korrigieren, bis eine gleichförmige Schichtdickenverteilung erzielt wurde, jedenfalls soweit dies visuell erkennbar war.

Die vorstehend beschriebene Massnahme ist jedoch nur für Transmissionsmessungen brauchbar, nicht jedoch für optisch dichte Schichten, wie beispielsweise Metallbeläge merklicher Dicke, sie ist auch im Hinblick auf die erzielbare Mess- und Regelgenauigkeit den heutigen Anforderungen an die Schichtdickengleichmässigkeit entsprechend zu ungenau.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei dem eine Messung bzw. Regelung (manuell oder automatisch) der Schichtdickenverteilung innerhalb nahezu beliebig eng einstellbarer Toleranzen möglich ist, und zwar ohne Rücksicht auf die Transparenz des Endproduktes.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsge-mäss dadurch, dass man a) die Leistungszufuhr zu mindestens einem Teil der Dampfquellen in Form eines ersten Balkendiagramms auf einem Bildschirm darstellt,

b) die den Dampfquellen zugeordneten Schichtdicken in Form eines zweiten Balkendiagramms in räumlicher Korrelation auf dem gleichen Bildschirm darstellt und c) das erste Balkendiagramm für die Leistungszufuhr verändert, bis das zweite Balkendiagramm für die Schichtdickenverteilung dem gewünschten Schichtdickenprofil entspricht.

Ein solches Einstell- oder Regelverfahren ist zunächst nicht an die Gewinnung von Messsignalen für die einzelnen Schichtdicken auf optischem Wege (Transparenz- und/oder Reflexionsmessung) gebunden, vielmehr sind auch andere Schichtdickenmessverfahren brauchbar, wie beispielsweise die Messung von Flächenwiderständen auf kapazitivem oder induktivem Wege. Induktive Messverfahren werden bevorzugt für dicke bzw. optisch «dichte» Schichten, kapazitive Messverfahren werden bevorzugt für dünne, hochohmige und optisch kaum messbare Schichtdicken angewandt. Jedem Schichtsystem bzw. jeder Schichtdicke ist also ein spezifisches Messverfahren zuzuordnen, wobei die Transparenzmessung etwa den mittleren Dickenbereich bestreicht.

Durch die Darstellung der Leistungszufuhr zu den Dampfquellen, beispielsweise der Stromzufuhr zu einzelnen thermischen Verdampfern oder der Verweilzeit eines Elektronenstrahls auf einzelnen Oberflächenteilen des Verdampfungsgutes in einem einzigen Verdampfer, lässt sich sehr gut in erster Näherung eine Verteilung der örtlichen Dampfstromdichte einstellen. Hier lässt sich beispielsweise der weiter oben beschriebene Einfluss von Wärmeverlusten an den beiden Enden der Reihenanordnung durch empirisch gefundene Werte bereits durch eine grobe Voreinstellung kompensieren.

Das zweite Balkendiagramm gibt nunmehr unmittelbar mit der Genauigkeit der Messeinrichtungen die Schichtdik-kenverteilung wieder, und zwar ist hierbei eine möglichst dichte Aneinanderreihung einzelner Dampfquellen ebenso wünschenswert wie eine möglichst dichte Aneinanderreihung der einzelnen Messeinrichtungen. Im Idealfall ist anzustreben, dass jeder einzelnen Dampfquelle in Laufrichtung des Bandes eine Messeinrichtung nachgeschaltet ist.

Ergibt sich nunmehr eine ungewünschte Schichtdickenverteilung bzw. ein unerwünschtes Schichtdickenprofil, so wird das erste Balkendiagramm für die Leistungszufuhr gezielt so verändert, dass das zweite Balkendiagramm für die Schichtdickenverteilung dem gewünschten Schichtdickenprofil entspricht. Da das erste Balkendiagramm in der Regel die einstellbaren Sollwerte für die Regelung der Leistungszufuhr zu den einzelnen Dampfquellen repräsentiert, genügt es, die betreffenden Sollwerte zurückzunehmen bzw. zu vergrössern, bis der zugehörige, darunter oder darüber liegende Balken für die örtliche Schichtdicke den gewünschten Pegel erreicht hat. Dieser Pegel kann beispielsweise durch eine Linie parallel zur Abszisse des zweiten Balkendiagramms vorgegeben werden oder durch zwei Linien, die ein Toleranzfeld einschliessen. Das Schichtdickenprofil kann auf diese Weise durch gezielte Veränderung des jedem Balken zugeordneten Sollwerts so gezielt beeinflusst werden, dass alle Balken, ausgehend von der Abszisse, die gleiche Länge haben, wodurch eine absolut homogene Schichtdickenverteilung angezeigt wird. Das erste Balkendiagramm für die Leistungszufuhr kann dabei ohne weiteres Stufen enthalten, da es weniger auf gleichförmige Bedingungen auf der Verdampfungsseite als vielmehr auf gleichförmige Bedingungen auf der Kondensationsseite des Dampfstroms ankommt. In der Regel werden aber überdurchschnittlich starke Abweichungen innerhalb des ersten Balkendiagramms für die Leistungszufuhr ein Signal dafür sein, dass an einer Dampfquelle eine Störung vorliegt, die beispielsweise durch ungenügende Materialzufuhr bei automatischer Beschickung eines Verdampfers oder aber auch auf die Bildung von Schlackenfeldern auf schmelzflüssigem Verdampfungsgut zurückzuführen sein kann. In solchen Fällen würde auch eine starke Erhöhung der örtlich zugeführten elektrischen Leistung keine entsprechende Erhöhung der Kondensationsrate mit sich bringen, vielmehr wäre eine Zerstörung oder eine Beschädigung der Dampfquelle zu erwarten. Auch für diesen Fall gibt ein Vergleich zwischen den beiden Balkendiagrammen einen sehr guten Überblick über den Betriebszustand und das Betriebsverhalten der einzelnen Dampfquellen.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens mit einer langgestreckten Anordnung von einzeln regelbaren Dampfquellen, einem einstellbaren Sollwertgeber für jede Dampfquelle, mit einer Bewegungseinrichtung für die Bewegung der Substrate quer zur Dampfquellen-Anordnung, mit mehreren in Bewegungsrichtung hinter den Dampfquellen angeordneten Schichtdickenmesseinrichtungen und mit mehreren Anzeigeeinheiten für die Schichtdickenmesswerte.

Eine derartige Anordnung ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch a) ein Bildschirmgerät,

b) eine Recheneinheit mit Sollwertspeichern für die Speicherung und Ausgabe der veränderbaren Sollwerte für mindestens einen Regler für die Dampfquellen und für die Umset5

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zung der Sollwerte in Videosignale für die Anzeige des ersten Balkendiagramms auf dem Bildschirmgerät und für die Umsetzung der Schichtdickenmesswerte in Videosignale für die Anzeige des zweiten Balkendiagramms auf dem gleichen Bildschirmgerät und c) eine Eingabeeinheit für die Eingabe und Veränderung der Sollwerte.

Einzelheiten dieser Anordnung, ihre Wirkungsweise und Vorteile werden nachfolgend in der Detailbeschreibung noch näher erläutert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand sehr schematischer Darstellungen in den Figuren 1 bis 4 näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf die Bedampfungszone in einer Vakuum-Bandbedampfungsanlage,

Figur 2 die Darstellung der Balkendiagramme auf einem Bildschirm,

Figur 3 eine Anordnung zur Durchführung des erfin-dungsgemässen Verfahrens unter Schliessung des Regelkreises durch eine Bedienungsperson und

Figur 4 eine modifizierte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem in sich geschlossenen Regelkreis.

In Figur 1 ist eine langgestreckte Anordnung 1 mit mehreren einzeln regelbaren Dampfquellen la bis lf dargestellt. Es handelt sich um einen rechteckigen, wassergekühlten Verdampfertiegel 2, in dem sich ein schmelzflüssiger Inhalt aus Verdampfungsmaterial 3 befindet. Der Verdampfertiegel hat eine längste Achse A-A.

Die Beheizung des Verdampfungsmaterials 3 erfolgt durch eine Elektronenstrahlkanone 4, die seitlich neben dem Verdampfertiegel 2 und im Bereich der Mitte der Achse A-A angeordnet ist. Die Elektronenstrahlkanone 4 besitzt eine Ablenkeinheit 4a, mittels welcher ein Elektronenstrahl 5 mit vorgegebenem Fokussierungszustand alternierend und mit hoher Geschwindigkeit auf die einzelnen Dampfquellen la bis lf gelenkt werden kann. Im vorliegenden Fall beaufschlagt der Elektronenstrahl 5 gerade die Dampfquelle le. Der Auftreffbereich ist schraffiert.

Die Lage der Dampfquellen la bis lf wird durch die Strahlenparameter bestimmt und ist an keine Konstruktionsmerkmale des Verdampfertiegels 2 gebunden. Im vorliegenden Fall sei angenommen, dass die einzelnen Dampfquellen äquidistant verteilt innerhalb der Gesamtlänge des Verdampfertiegels 2 angeordnet sind. Gleiche Flächengrösse der einzelnen Dampfquellen vorausgesetzt, wäre alsdann die Energiezufuhr (einschliesslich der Leistungsdichte) im Bereich einer jeden Dampfquelle gleich, gleiche Verweilzeiten auf jeder Dampfquelle vorausgesetzt. Man hat es nun durch Änderung der relativen Verweilzeiten im Bereich einer jeden Dampfquelle in der Hand, die eine oder die andere Dampfquelle im zeitlichen Mittel mit mehr oder weniger Energie zu beaufschlagen, so dass die Dampffreisetzung pro Zeiteinheit (Verdampfungsrate) entsprechend beeinflussbar ist. Insbesondere im Bereich der beiden an den Tiegelenden befindlichen Dampfquellen 1 a und lf ist eine höhere Energiezufuhr zum Ausgleich der dort stärkeren Wärmeabfuhr an den Verdampfertiegel 2 erforderlich. Es ist hierbei erwähnenswert, dass die Dampffreisetzung trotz des rasch oszillierenden Elektronenstrahls praktisch kontinuierlich erfolgt, da das Verdampfungsmaterial 3 naturgemäss eine gewisse Wärmeträgheit besitzt. Ausserdem geschieht die Oszillation so schnell, dass zwischendurch keine merkliche Abkühlung erfolgen kann.

Die Elektronenstrahlkanone 4 erhält ebenso wie die

Ablenkeinheit 4a ihre Leistung und die Steuerbefehle für die Strahlablenkung von einem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Regler 6, der sämtliche Strahlparameter einschliesslich der Koordinaten für die Strahlablenkung in X- und Y-Richtung in Form elektrischer Signale liefert und daher über ein Mehrfachkabel 7 mit der Elektronenstrahlkanone 4 verbunden ist. Die Ablenkeinheit 4a erhält ihre Signale in Form diskreter Signal-Pegel, die für die Lage der Auftreff-Flächen des Elektronenstrahls 5 in der in Figur 1 gezeigten Weise massgebend sind.

Derartige Verdampferanordnungen sind einschliesslich der Elektronenstrahlkanone 4 und ihrer Betriebsweise Stand der Technik, so dass sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt.

Oberhalb der Anordnung 1 befindet sich das zu bedampfende Substrat 8, welches kontinuierlich, d.h. mit gleichförmiger Geschwindigkeit, in Richtung des Pfeils 9 bewegt wird, d.h. die Laufrichtung des Substrats ist quer zur Achse A-A aller Dampfquellen. In Laufrichtung hinter den Dampfquellen ist dem Substrat 8 eine gleiche Anzahl von Sensoren 10a bis lOf zugeordnet, durch welche die Dicke des kondensierten Schichtmaterials in einem begrenzten Bereich erfassbar ist. Sensoren für die verschiedenen physikalischen Messmethoden befinden sich auf dem Markt, nur beispielhaft sei daher die Messmethode der optischen Transparenz-Messung erwähnt, die anhand der Figuren 3 und 4 noch etwas im Detail dargestellt ist. Dort ist einem Sensor 10a, der als Fotodiode ausgeführt ist, auf der anderen Seite des Substrats 8 gegenüberliegend eine Lichtquelle 11 zugeordnet, die durch eine spannungsstabilisierte Stromquelle 12 versorgt wird. Die Sensoren sind mit eigenen Anschlüssen versehen, die zu einem Mehrfachkabel 13 zusammengefasst sind.

Bei dem Substrat 8 kann es sich um eine laufende, d.h. von einer Vorratsrolle auf eine Aufwickelrolle umgespulte Folie, oder aber auch um eine Glasscheibe für Gebäudever-glasungen handeln, die beispielsweise mit einer infrarotreflektierenden Schicht bedampft wird. Speziell bei derartigen Schichten oder Schichtsystemen kommt es darauf an,

eine möglichst gleichförmige Schichtdickenverteilung zu erhalten, weil ansonsten der Eindruck von Wolken oder Streifen am fertigen Gebäude entsteht.

Beim Aufdampfen von Mehrfachschichtsystemen können auch mehrere Anordnungen gemäss Figur 1 in Laufrichtung (Pfeil 9) hintereinander angeordnet sein, wobei vorzugsweise zur Überwachung jeder einzelnen Verdampferanordnung auch eine Reihenanordnung von Sensoren vorgesehen ist.

Sämtliche in Figur 1 dargestellten Elemente befinden sich in einer entsprechend dimensionierten Vakuumkammer, die jedoch der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.

Die Anzahl der Dampfquellen kann bei gleicher Länge des Verdampfertiegels durch entsprechende Änderung des Fokussierungs- und Ablenkmusters auch noch wesentlich erhöht werden. Beispielsweise können innerhalb des Verdampfertiegels auch zwölf oder achtzehn Dampfquellen (oder jede andere Zahl) erzeugt werden, wobei die Regelbarkeit der Schichtdickenverteilung mit der Zahl der Dampfquellen erleichtert wird, allerdings bei entsprechend gesteigertem Aufwand.

In Figur 2 ist eine Vorderansicht eines Bildschirmgerätes 14 mit einer Kathodenstrahlröhre 15 (Fernsehbildschirm) gezeigt. Auf dem Bildschirm wird ein erstes Balkendiagramm 16 dargestellt, dessen Balkenlänge (in vertikaler Richtung) der Leistungszufuhr zu einer jeden Dampfquelle entspricht. Darüber ist ein zweites Balkendiagramm 17 dargestellt, dessen Balken die gleiche Zählung von eins bis zwölf aufweisen, wie die des Balkendiagramms 16. Die Balkenlänge des Diagramms 17 entspricht den gemessenen Schichtdicken, wie sie von der jeweils zugeordneten Dampfquelle erzeugt

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werden. Die Darstellung entspricht (in Erweiterung von Figur 1) einer Reihenanordnung von insgesamt zwölf Dampfquel-len und zwölf Sensoren. Im Bereich des Balkendiagramms 17 sind noch zwei Toleranzgrenzen 18 und 19 in Form horizontaler Linien dargestellt, die einen Toleranzbereich 20 zwischen sich einschliessen. Dieser Toleranzbereich kennzeichnet die jeweils minimal und maximal zulässige Schichtdicke. Im vorliegenden Fall wurde eine Transmissionsmessung gemäss den Figuren 3 und 4 angewandt, d.h. das Messsignal ist um so kleiner, je dicker die aufgedampfte Schicht ist. Es ist erkennbar, dass die Balken Nr. 6 und 7 eine zu grosse Schichtdicke und der Balken Nr. 9 eine zu geringe Schichtdicke signalisieren. Es gilt, diesen Betriebszustand an den jeweils zugehörigen Dampfquellen auszuregeln. Anhand des Balkendiagramms 16 ist erkennbar, dass die Balken Nr. 6 und 7 eine zu grosse und der Balken Nr. 9 eine zu geringe Leistungszufuhr signàlisieren. Beim Balkendiagramm 16 ist die Leistungszufuhr durch die Sollwerte der jeweiligen Verdampfungsleistung dargestellt. Zur Ausregelung der sehr ungleichförmigen Schichtdickenverteilung gemäss dem Balkendiagramm 17 ist es nunmehr erforderlich, die Sollwerte gemäss dem Balkendiagramm 16 an den betreffenden Stellen zu verändern. Im vorliegenden Fall werden die Sollwerte entsprechend den Balken Nr. 6 und Nr. 7 zurückgenommen, womit auch die pro Zeiteinheit freigesetzte Dampfmenge verringert wird und damit die Schichtdicke im Bereich dieser Dampfquellen. Die Folge ist ein entsprechendes Längerwerden der Balken Nr. 6 und 7 im Balkendiagramm 17. Analog wird der Sollwert gemäss dem Balken Nr. 9 im Balkendiagramm 16 entsprechend angehoben und damit die Verdampfungsleistung gleitend nachgeregelt, so dass die Schichtdicke vergrös-sert und damit die Transmission verringert wird. Der Balken Nr. 9 im Balkendiagramm 17 wird dadurch verkürzt und insbesondere wieder in das Toleranzfeld 20 verlegt. Im Hinblick auf die Feinfühligkeit der Regelung ist ersichtlich, dass die Toleranzgrenzen 18 und 19 unter Schrumpfung des Toleranzfeldes 20 auch sehr dicht nebeneinander gelegt werden können, so dass sich ein sehr homogenes Schichtdickenprofil erzielen lässt.

In Figur 3 sind - soweit erforderlich - die bisher beschriebenen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Elektronenstrahlkanone 4 ist der Einfachheit halber fortgelassen, und der Regler 6 ist unmittelbar über das Mehrfachkabel 7 mit der Verdampferanordnung 1 verbunden. Es kann sich alternativ auch um eine Reihenanordnung von thermischen Verdampfern handeln. Der in Richtung auf das Substrat 8 aufsteigende Dampfstrom ist durch gestrichelte Linien angedeutet.

In Figur 3 ist zusätzlich folgendes dargestellt:

Eine Rechnereinheit 21 ist mit Sollwertspeichern 22 und Istwertspeichern 23 sowie mit einem Tastenfeld 24 für die Eingabe von Daten und Rechenprogrammen sowie für die Auslösung von Rechenoperationen einschliesslich einer Beeinflussung der Bildschirmanzeigen versehen. Den Sollwertspeichern 22 ist eine Eingabeeinheit 25 für die Eingabe und Veränderung der Sollwerte vorgeschaltet. Es handelt sich also, vereinfacht ausgedrückt, um einen einstellbaren Sollwertgeber. Die betreffenden Sollwerte werden in den Sollwertspeichern 22. abgespeichert, zyklisch abgefragt und einem Regler 6 zugeführt, der seinerseits die Energieverteilung an den einzelnen Dampfquellen gemäss den obigen Ausführungen beeinflusst. Bei einem Elektronenstrahlverdampfer gemäss Figur 1 würden beispielsweise lediglich die Verweilzeiten verändert, und die Balkenlänge im ersten Balkendiagramm 16 ist ein unmittelbares Mass für die jeweilige Verweilzeit. Der Regler 6 kann natürlich auch die Regelung der gesamten Strahlparameter übernehmen, wie Strahlstrom, •Strahlspannung, Strahlfokussierung und Strahlablenkung.

Entsprechende Vorgabewerte können über das Tastenfeld 24 eingegeben werden.

Die Sensoren 10a bis lOf übermitteln die Messwerte (Transmissionsmessung) über das Mehrfachkabel 13 zu den Istwertspeichern 23. Die Inhalte der Sollwert- und Istwertspeicher werden nach Umsetzung in entsprechende Videosignale einschliesslich einer Adressenkodierung für die Plazierung auf dem Bildschirm in diesen eingegeben, so dass eine Anzeige gemäss Figur 2 erscheint. Wird nun eine unzulässige Abweichung am oberen Balkendiagramm 17 beobachtet, so wird eine Sollwertverstellung mittels der Eingabeeinheit 25 vorgenommen, worauf extrem kurzfristig eine entsprechende Veränderung an dem ersten Balkendiagramm 16 wahrnehmbar ist.

Recheneinheiten der in Figur 3 dargestellten Art sind im Handel erhältlich, und ihre Schaltung bzw. Verdrahtung mit Peripheriegeräten ergibt sich für den Fachmann aufgrund der vorstehenden Erläuterungen.

Figur 3 zeigt noch eine zusätzliche Möglichkeit zur besonders einfachen Beeinflussung der Eingabeeinheit 25. Zu diesem Zweck ist die Eingabeeinheit 25 über eine flexible Leitung 26 mit einem sogenannten «Lichtgriffel» 27 verbunden, der gleichfalls im Handel erhältlich ist. Ein solcher Lichtgriffel besitzt an seinem vorderen Ende einen Lichtsensor 27a, mit dem Hell-Dunkel-Übergänge erfasst werden können. Die Schaltung erfolgt nun in der Weise, dass folgende Funktion eintritt: Wird der Lichtgriffel 27 über die Oberkante eines Balkens des ersten Balkendiagramms geführt (Sollwerte für die Leistungsverteilung), so wird mit dem Lichtgriffel die Hell-Dunkel-Grenze an der Oberkante des betreffenden Balkens und damit verzögerungsfrei auch der Sollwert verschoben. Es entsteht optisch der Eindruck, dass der Lichtgriffel den Balken in die Länge zieht oder ihn staucht, wobei jeweils der zugehörige Balken des zweiten Balkendiagramms (Schichtdickenverteilung) eine entsprechende Verkürzung oder Verlängerung ausführt. Die Lichtgriffelabfrage und die Videosignale der betreffenden Balkendarstellung sind dabei synchronisiert, so dass jeweils nur der Balken verschoben werden kann, mit dessen Hell-Dunkel-Grenze der Lichtgriffel unmittelbar in Sichtverbindung steht.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 3 wird also der Regelkreis durch die Bedienungsperson geschlossen, insbesondere durch die manuelle Betätigung des Lichtgriffels 27.

In Figur 4 sind gleiche Elemente wie in Figur 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sich Wiederholungen erübrigen. In diesem Fall ist die Rechnereinheit 21 zusätzlich mit Toleranzwertspeichern 28 ausgestattet, in denen für jeden Balken des zweiten Balkendiagramms 17 ein oberer und ein unterer Toleranzwert abspeicherbar sind. Diese Toleranzwerte werden über eine Leitung 29 dem Bildschirmgerät 14 zugeführt und dort als Toleranzgrenzen 18 und 19 bzw. Toleranzfeld 20 dargestellt (siehe Figur 2). Die Toleranzwerte werden aber ausserdem einem Rechner 30 zugeführt, indem sie mit den einzelnen Istwerten des Istwertspeichers 23 verglichen werden. Erfolgt eine Über- oder Unterschreitung der Toleranzgrenzen, so erhält die Eingabeeinheit 25 vom Rechner 30 ein Signal, den zugehörigen Sollwert für den Regler 6 entweder zurückzunehmen oder zu erhöhen, so dass die örtliche Verdampfungsrate entsprechend korrigiert und der zugehörige Istwert wieder in die Toleranzgrenzen zurückgeführt wird.

Im Falle der Figur 4 ist der Regelkreis durch den Rechner 30 geschlossen, und die Korrektur einer Schichtdickenverteilung ist ausserordentlich rasch möglich; sie hängt praktisch nur vom Zeitverhalten der Verdampferanordnung, von der Laufgeschwindigkeit des Substrats sowie vom Abstand der Sensoren 10 von der Verdampferanordnung ab. Hieraus ergibt sich, dass die Sensoren möglichst dicht an der Ver5

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dampferanordnung angeordnet werden sollten, wobei jedoch ein Sicherheitsabstand im Hinblick auf die Wärmebelastung einerseits und die Gefahr eines Bedampfens andererseits eingehalten werden muss. Gegebenenfalls ist zwischen der Verdampferanordnung 1 und den Sensoren 10 eine Abschirmung 31 anzuordnen (Figur 4).

Bei Vorrichtungen für Mehrfachschichten und mit mehreren Reihenverdampfern können entweder mehrere Bildschirmgeräte vorgesehen sein, oder die Bildschirmanzeige ist umschaltbar. Die zuletzt genannte Möglichkeit wird bevorzugt bei der Automatik-Version angewandt, weil dort die Regelung unabhängig von der Anzeige fortgesetzt werden 5 kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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1. Verfahren zum Einstellen der örtlichen Verdampfungsleistung an Verdampfern bei der Herstellung dünner Schichten in Vakuumaufdampfprozessen auf Substraten, die relativ und quer zu einer langgestreckten Anordnung einzeln regelbarer Dampfquellen für das Schichtmaterial bewegt werden, wobei die Dicke der niedergeschlagenen Schichten in Laufrichtung der Substrate hinter mindestens einem Teil der Dampfquellen gemessen und die einzelnen Schichtdicken zur Anzeige gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass man a) die Leistungszufuhr zu mindestens einem Teil der Dampfquellen in Form eines ersten Balkendiagramms auf einem Bildschirm darstellt,

b) die den Dampfquellen zugeordneten Schichtdicken in Form eines zweiten Balkendiagramms in räumlicher Korrelation auf dem gleichen Bildschirm darstellt und c) das erste Balkendiagramm für die Leistungszufuhr verändert, bis das zweite Balkendiagramm für die Schichtdickenverteilung dem gewünschten Schichtdickenprofil entspricht.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer langgestreckten Anordnung von einzeln regelbaren Dampfquellen, einem einstellbaren Sollwertgeber für jede Dampfquelle, mit einer Bewegungseinrichtung für die Bewegung der Substrate quer zur Dampfquellen-Anordnung, mit mehreren in Bewegungsrichtung hinter den Dampfquellen angeordneten Schichtdickenmesseinrichtungen und mit mehreren Anzeigeeinheiten für die Schichtdickenmess-werte, gekennzeichnet durch a) ein Bildschirmgerät (14),

b) eine Rechnereinheit (21) mit Sollwertspeichern (22) für die Speicherung und Ausgabe der veränderbaren Sollwerte für mindestens einen Regler (6) für die Dampfquellen (1) und für die Umsetzung der Sollwerte in Videosignale für die Anzeige des ersten Balkendiagramms (16) auf dem Bildschirmgerät und für die Umsetzung der Schichtdickenmess-werte in Videosignale für die Anzeige des zweiten Balkendiagramms (17) auf dem gleichen Bildschirmgerät und c) eine Eingabeeinheit (25) für die Eingabe und Veränderung der Sollwerte.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Lichtgriffel 1 (27), der mit der Rechnereinheit (21) derart verbunden ist, dass bei einer Bewegung des Lichtgriffels in Längsrichtung eines jeden Balkens des ersten Balkendiagramms die Oberkante dieses Balkens mit dem Lichtgriffel verschiebbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dasss die Rechnereinheit (21) mit Toleranzwertspeichern (28) versehen ist, in denen für jeden Balken des zweiten Balkendiagramms ein oberer und ein unterer Toleranzwert abspeicherbar sind, und dass die Rechnereinheit eine solche Programmierung aufweist, dass jeder Balken beim Über- oder Unterschreiten der Toleranzgrenzen durch Verstellung des zugehörigen ersten Sollwerts für die Leistungszufuhr in den Toleranzbereich zurückführbar ist.