DD237526A1 - Elektronenstrahl - linienverdampfer - Google Patents

Abstract

Der Elektronenstrahl-Linienverdampfer mit Magnetfalle dient zum Bedampfen temperaturempfindlicher Baender oder Substrate. Das Ziel ist die Verhinderung unzulaessiger Erwaermung und Aufladung. Die Aufgabe ist es, den Einschusswinkel des dynamisch abgelenkten Elektronenstrahl zu beeinflussen, damit er unabhaengig von Stoerfeldern in jeder Ablenkphase mit gleichem Winkel in das horizontale Magnetfeld eintritt. Erfindungsgemaess sind zwischen dem Polschuhspalt des ueber dem Verdampfer wirkenden horizontalen Magnetfeldes Mittel angeordnet, die laengs des Polschuhes ein oertlich und zeitlich veraenderbares vertikales Magnetfeld erzeugen. Fig. 2

Description

Siektronenstrahl-Linienverdampfer Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Elektronenstrahl-Linienverdampfer zum Elektronenstrahlbedampfen temperaturempfindlicher breiter Bänder oder anosrar temperaturempfindlicher Substrate, die senkrecht zur Ausdehnung des Linienverdampfers über diesen hinwegbewegt werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Bedampfen dünner Kunststoffolien und Papiere, bei denen die rückgestreuten Elektronen zu einer unzulässig hohen Erwärmung und/oder elektrostatischen Aufladung führen können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Elektronenstrahl-Linienverdampfer bekannt, die dadurch charakterisiert sind, daS ein Elektronenstrahl längs einer Linie auf der Oberfläche eines langgestreckten Verdampfertiegels dynamisch «abgelenkt wird. Es ist weiterhin bekannt, zwischen Verdampfertiegel und Substrat eine Magnetfalle anzuordnen. Die Magnetfalle dient zum Fernhalten der am Verdampfungsgut rückgestreuten Elektronen von dem zu beschichtenden Substrat. Als Magnet falle dient im allgemeinen ein horizontales Magnetfeld, in dem sowohl der eingeschossene Elektronenstrahl als auch die rückgestreuten Elektronen umgelenkt werden. Dabei wird der Elektronenstrahl entweder annähernd senkrecht zur Richtung der magnetischen Feldlinien (DD-PS 54154, DD-PS 64107) oder schräg gegen die Feldlinien (DD-PS 204947) in das horizontale Hagnetfeld eingeschossen.

Der Einschuß annähernd senkrecht zu den Feldlinien stellt eine sehr einfache Lösung dar, bietet aber bei der Beschichtung sehr breiter Substrate keinen zuverlässigen Schutz gegen rückgestreute Elektronen. Das ist dadurch bedingt, daß nur relativ geringe Magnetfeldstärken zugelassen sind, damit der Primär-Elektronenstrahl das ausgedehnte Magnetfeld durchdringen kann.

Der Einschuß schräg zu den Feldlinien erfolgt durch einen der beiden Polschuhe des horizontalen Magnetfeldes hindurch und erlaubt dadurch die Anwendung wesentlich höherer MagnS f eider, _.so

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daß ein sicherer Schutz des Substrates vor rückgestreuten Elektronen gewährleistet ist. Das Problem bei der Realisierung einer derartigen hochwirksamen Magnetfalle mit schrägem Einschuß besteht darin, daß der Elektronenstrahl in jeder Ablenkphase des Elektronenstrahls mit dem gleichen Winkel relativ zu den Feldlinien in das horizontale Magnetfeld eintreten muß, wenn eine gerade Ablenklinie entstehen soll.

Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, zwischen Elektronenkanone und dem horizontalen Magnetfeld ein magnetisches Sektorfeld anzuordnen (DD-PS 204 947). Feldstärke ,und Lage der Eintrittskante des Sektorfeldes werden dabei so gewählt, daß der elektronenstrahl in jeder Ablenkphase mit dem gleichen Winkel aus dem Sektorfeld austritt und in das horizontale Magnetfeld eintritt. Zur Erweiterung des Einsatzgebietes dieser Magnetfalle für die Beschichtung sehr breiter Substrate wurde weiterhin vorgeschlagen, zwischen Elektronenkanone und Sektorfeld eine Abschirmkammer anzuordnen (DD-PS 208 955). Auf diese Weise sollen sowohl das Vakuum im Strahlbereich verbessert, als auch Fehlablenkungen des Elektronenstrahls durch Streufelder vermieden werden, ~ .

Diese bisher vorgeschlagenen Lösungen zur Realisierung einer hochwirksamen Magnet falle mit schrägem Einschuß des Elektronen Strahls über ein magnetisches Sektorfeld haben den Nachteil, daß für die.Erzielung einer geraden Ablenklinie auf dem Verdampfertiegel eine hohe Konstanz der Feldstärke des magnetischen Sektorfeldes erforderlich ist. Diese Forderung ist bei dar großen räumlichen Ausdehnung des Sektorfeldes nicht ausreichend erfüllbar, zumal das S_sktorfeld ca. lOmal schwächer als das benachbarte horizontale Magnetfeld ist und inhomogene Streufelder des horizontalen.Hagnetfeides das Sektorfeld beeinflussen. Die, Folge davon ist eine von den Streufeldern abhängige Verbiegung der Ablenklinie, die zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Dampfstromes über die Bandbreite führt. · · . .

Ziel dar Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes dar Technik zu vermeiden und einen Elektronenstra'nl-Linienver-

dämpfer zu schaffen, der sowohl eine hochvvirksame Magnetfalle besitzt als auch eine hohe Qualität der Ablenklinie und damit eine hohe Schichtdickengleichmäßigkeit gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektronenstrahl-Linienverdampfer mit Magnetfalle zu schaffen, bei welchem der dynamisch abgelenkte Elektronenstrahl durch einen Polschuhspalt in einem der beiden Polschuhe in das horizontale Magnetfeld der Magnet falle eingeschossen wird und bei welchem der Einschußwinkel des Elektronenstrahls so beeinflußbar ist, daß auch beim Auftreten unregelmäßiger und zeitlich veränderlicher Störfelder zwischen Elektronenkanone und horizontalem Magnetfeld der Elektronenstrahl in jeder Ablenkphase mit dem gleichen Winkel in das horizontale Magnetfeld eintritt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem langgestreckten Verdampfertiegei, einer Elektronenkanone mit dynamischer Strahlablenkung und einer über dem Verdampfertiegel angeordneten Magnetfalle mit horizontalem Magnetfeld dadurch gelöst, daß innerhalb des Polschuhspaltes, durch welchen der dynamisch abgelenkte Elektronenstrahl in das horizontale Magnetfeld eingeschossen wird, Mittel angeordnet sind, die ein örtlich und zeitlich veränderbares vertikales Magnetfeld erzeugen. Dadurch kann der Einschußvvinkel des Elektronenstrahls in das horizontale Magnetfeld längs des Verdampfertiegels beliebig beeinflußt und trotz örtlicher und zeitlicher Unregelmäßigkeiten stets so eingestellt werden, daß eine gerade Ablenklinie längs der Mittellinie des Verdampfertiegels entsteht.

Das örtlich und zeitlich veränderbare vertikale Magnetfeld in-· nerhalb des Polschuhspaltes wird zweckmäßig derart erzeugt, daß an der Oberseite und Unterseite des Polschuhspaltes je eine horizontale Polschuhplatte angeordnet ist, die jeweils über mehrere weichmagnetische Ooche mit darauf befindlichen Srreg.erspulen an den übrigen Polschuh angekoppelt sind. Die Joche für die obere und untere Polschuhplatte sind genau übereinander angeordnet. Die auf je zwei übereinanderliegenden Jochen angeordneten Erregerspulen werden in der gleichen Richtung vom glei-

chen Strom durchflossen. Überraschenderweise ist es möglich, trotz durchgehender, nicht durch Spalte unterteilter Polschuhpiatten zwischen diesen ein räumlich-unterschiedliches vertikales Magnetfeld zu erzeugen. Das wird erreicht, indem die jeweils übereinanderliegenden Spulen vom gleichen Strom, die nebeneinanderliegenden Spulen aber von unterschiedlichen Strömen durchflössen werden. Auf diese W_sise ist es sogar möglich, innerhalb der gleichen Polschuhplatten eine Umkehrung der Feldrichtung zu bewirken, Außerdem ist es möglich, beim Auftreten, zeitlich veränderlicher Störfelder durch entsprechende Veränderung der Spulenströme.dafür zu sorgen, daß stets eine gerade Ablenklinie längs der Mittellinie des Verdampfertiegels entsteht.

Für das-Vermeiden von unerwünschten Strahlablenkungen bzw. Strahlverzerrung.en beim Passieren des Polschuhspaltes- ist es vorteilhaft, wenn die Begrsnzungskante des Polschuhspaltes in Richtung der Elektronenkanone so orientiert und geformt ist', daß der Elektronenstrahl in.jeder Ablenkphase unter einem Winkel von 60 bis 90 zur Begrenzungskante in den Polschuhspalt eintritt.

Ausfüh.runqsbeispiel

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: einen horizontalen Schnitt durch einen Elektronenstrahl-Linienverdampfer mit Magnetfalle mit senkrecht zur Tiegeilängsrichtung angeordneter Elektronenkanone,,

Fig. 2: einen vertikalen Schnitt durch den Elektronenstrahl- . Linienverdampfer gemäß Fig. 1 senkrecht zur Tiegellängsrichtung,

Fig. 3: einen vertikalen Schnitt durch den Polschuh des Elek- tronenstrahl-Linienverdampfers. gemäß Fig. 1

In Fig. 1 ist der Verlauf des dynamisch abgelenkten Elektronenstrahls 1 in verschiedenen Ablenkphasen von der horizontal angeordneten Elektronenkanone 2 durch den Spalt 3 des Polschuhs 4 auf die Oberfläche des Verdampfertiegels 5 dargestellt. Auf dar gegenüberliegenden Seite des Verdampfertiegels 5 ist der zweite Polschuh 6 zur'Erzeugung des horizontalen Magnetfeldes 7 der Magnetfalle angeordnet. Die Elektronenkanone 2 ist in diesem

Beispie'l senkrecht zur Längsachse des Verdampfertiegels 5 angeordnet, kann jedoch auch schräg dazu angeordnet sein. Die Anordnung ist so gewählt, daß der Elektronenstrahl 1 unter einem Winkel ß von 60° bis 90° in den Polschuhspalt 3 eintritt.

In Fig. 2 und 3 ist die Erzeugnung des örtlich unterschiedlichen vertikalen Magnetfeldes 8 innerhalb des Polschuhspaltes 3 mit Hilfe einer oberen 9 und unteren Polschuhplatte 10, der weichmagnetischen Goche 11 und der darauf befindlichen Erregerspulen 12 gezeigt. Die Ooche 11 für die obere und untere Polschuhplatte 9; 10 sind genau übereinander angeordnet und die auf zwei übereinander liegenden Oochen 11 angeordneten Erregerspulen 12 sind elektrisch hintereinandergeschaltet und werden jeweils in der gleichen Richtung vom gleichen Strom durchflossen. Dadurch wird erreicht, daß auch ohne seitliche Unterteilung der Polschuhplatten 9, 10 im B_ereich der einzelnen übereinanderliegenden Ooche 11 mit Srregerspulen 12 unterschiedlich starke vertikale Magnetfelder 8 mit kontinuierlichem übergang der Feldstärkewerte s/on einem Bereich zum anderen eingestellt werden können. Oe zwei übereinanderliegende S^rregerspulen 12 werden durch eine separate Stromquelle so erregt, daß der Elektronenstrahl 1 im Bereich dieser Erregerspulen in der gewünschten Stärke in der horizontalen Ebene umgelenkt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Elektronenstrahl 1 in jeder Ablenkphase, d.h. im Bereich jedes Erregerspuleripaares, mit dem. gleichen Winkel sCin das horizontale Magnetfeld 7 eintritt und eine gerade Ablenkiinie 13 längs der Mittellinie des Verdampfertiegels 5 erzeugt wird. Seim Auftreten oder bei der zeitlichen Änderung von Störablenkungen durch magnetische Streufelder zwischen Elektronenkanone 2 und Verdampfertiegel 5 können dadurch bedingte Verbiegungen der Ablenklinie 13 ebenfalls durch Ändern der Spulenströme kompensiert werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche

   1. Elektronenstrahl-Linienverdampfer, ' bestehend aus einem langgestreckten Verdampfertiegel, einer Elektronenkanone mit dynamischer Strahlablenkung und einer Ober dem Verdampfertiegel angeordneten Magnet falle mit horizontalem-Magnetfeld, in welches der dynamisch abgelenkte Elektronenstrahl in jeder Ablenkphase unter gleichem Winkel schräg zu den Feldlinien durch einen Polschuhspalt eingeschossen wird,

   ' dadurch gekennzeichnet, daß in dem Polschuhspalt (3) Mittel zur Erzeugung eines längs des Polschuhes (4) örtlich- und zeitlich veränderbaren vertikalen Magnetfeldes (8) angeordnet sind.
2. 2. Slektronenstrahl-Linienverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß zur Erzeugung des veränderbaren vertikalen Magnetfeldes (8) längs des Polschuhspaltes (3) oben und unten je eine durchgehende Polschuhplatte (9; 10) angeordnet ist, wobei jede der beiden Polschuhplatten (9; 10) über

   , mehrere weichmagnetische 3oche {11) mit Erregerspulen (12) magnetisch mit dem Polschuh (4) des horizontalen Magnetfeldes (7) verbunden ist,
3. 3. Elektronenstrahl-Linienverdampfer nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetischen doche (11) < für die obere und untere Polschuhplatte (9; 10) genau übereinander angeordnet sind und daß die auf zwei übereinanderliegenden öochen (11) angeordneten Erregerspulen (12) in asr' gleichen Richtung vom gleichen Strom durchflossen sind.
4. 4. Elektronenstrahl-Linienverdampfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die längs des Polschuhspaltes (3) auf den weichmagnetischen uochen (Ii) angeordneten Erregerspulenpaare (12) so erregt sind, daß der Elektronenstrahl (1) in' jeder Ablenkphase mit dem gleichen Winkel zC aus dem Polschuhspalt

   (3) in das horizontale Magnetfeld (7) eintritt,
5. 5. Slektronenstrahl-Linienverdampfer nach Anspruch 1 bis 4, da-

   durch gekennzeichnet, daß aer Polschuhspalt (3) in Richtung zur Elektronenkanone (2) so begrenzt ist, daS der Elektronenstrahl (1) in jeder Ablenkpnase, unter einem Winkel ja von 50° bis 90° zur Segrenzungskante in den Polschuhspalt (3) eintritt,