DE102004020511A1 - Rapid electron beam vacuum deposition of substance onto plastic film to make barrier layer, measures thickness optically to control uniformity of deposition - Google Patents

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Abstract

Thickness is measured over the width of the film at several locations. The coating plant is controlled to hold layer thickness constant over the width. The non-absorbent coating is illuminated with a laser beam of variable wavelength, determining reflection as a function of wavelength. Maxima and minima of standing waves arising from reflection are determined. Layer thickness (d) is determined as a function of the quarter wavelength and refractive index (n). An independent claim is included for corresponding plant equipment.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.The The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1 and a device according to the preamble of claim 13.

Gläser, Folien und andere Substrate werden mit dünnen Schichten versehen, um ihnen besondere Eigenschaften zu verleihen. Beispielsweise werden solche Schichten auf Kunststofffolien aufgebracht, um diese gasdicht zu machen.Glasses, foils and other substrates are provided with thin layers to to give them special properties. For example such layers applied to plastic films to make them gas-tight close.

Für das Aufbringen dieser Schichten auf die Substrate sind verschiedene Verfahren bekannt, von denen nur das Aufsputtern und das Aufdampfen erwähnt seien. Das Aufdampfen hat gegenüber dem Sputtern den Vorteil, dass die Schichten mit 10- bis 100-facher Geschwindigkeit aufgebracht werden können.For applying of these layers on the substrates, various methods are known of which only sputtering and vapor deposition are mentioned. The vapor deposition has opposite The advantage of sputtering is that the layers move at 10 to 100 times the speed can be applied.

Es ist bereits ein Verfahren zum Verdampfen von Materialien mittels eines Elektronenstrahls bekannt ( EP 0 910 110 A2 ). Hierbei geht es jedoch um die gezielte Steuerung des Elektronenstrahls und nicht um die Messung einer aufgedampften Schicht.A method for evaporating materials by means of an electron beam is already known (US Pat. EP 0 910 110 A2 ). However, this is about the targeted control of the electron beam and not the measurement of a vapor-deposited layer.

Weiterhin ist es bekannt, die Schichtdicke dadurch zu bestimmen, dass die optische Absorption gemessen wird. Bei dickeren und schwach absorbierenden Schichten ist diese Messmethode jedoch nicht einsetzbar, weil Interferenzeffekte ein möglicherweise vorhandenes schwaches Absorptionssignal überlagern (Quality Control and Inline Optical Monitoring for Opaque Film, AIMCAL Fall Conference, October 28, 2003).Farther It is known to determine the layer thickness in that the optical absorption is measured. For thicker and weakly absorbent However, this measurement method can not be used because of interference effects maybe one superimpose existing weak absorption signal (Quality Control and Inline Optical Monitoring for Opaque Film, AIMCAL Fall Conference, October 28, 2003).

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Regelung für ein Beschichtungsverfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Dicke von weitgehend absorptionsfreien Beschichtungsmaterialien über die Breite eines Substrats konstant zu halten.Of the The invention is therefore based on the object, a scheme for a coating process to create, with which it is possible is the thickness of largely absorption-free coating materials over the Width of a substrate to keep constant.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is performed according to the characteristics of Patent claim 1 solved.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Schichtdicke eines Beschichtungsmaterials auf einem in seiner Längsrichtung bewegten Band. Hierbei wird über die Breite des Bands an mehreren Stellen die Dicke der Schicht gemessen und eine Beschichtungsanlage derart geregelt, dass die Dicke der Schicht über die Breite des Bands konstant ist. Die Dickenregelung kann dabei mittels Intensitätsveränderung von Elektronenstrahlen erreicht werden, welche ein Beschichtungsmaterial verdampfen. Es können aber auch mehrere über die Breite des Bands verteilte Verdampferschiffchen individuell so aufgeheizt werden, dass sich eine gleichmäßige Beschichtung über die Breite des Bands ergibt. Mit Hilfe eines zusätzlichen Transmissions-Messgeräts kann auch die Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials über die Breite des Bands konstant geregelt werden.The The invention thus relates to a method and a device for Control of the layer thickness of a coating material on a in its longitudinal direction moving tape. This is about the width of the tape at several points measured the thickness of the layer and a coating system regulated such that the thickness of the Layer over the width of the band is constant. The thickness control can do this by means of intensity change be achieved by electron beams, which evaporate a coating material. It can but also several over the width of the tape distributed evaporator boats individually be heated so that a uniform coating across the width of the tape. With the help of an additional transmission measuring device can also the composition of the coating material across the width of the band are constantly controlled.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass bei einer Beschichtung mittels Elektronenstrahl-Verdampfer der Elektronenstrahl über die Breite eines Substrats derart geregelt werden kann, dass sich über die gesamte Breite dieses Substrats eine gleichmäßige Verteilung des Beschichtungsmaterials ergibt.Of the obtained with the invention advantage is in particular that in a coating by means of electron beam evaporator of the electron beam over the Width of a substrate can be controlled so that over the entire width of this substrate a uniform distribution of the coating material results.

Bei der Messung der Dicke von weitgehend absorptionsfreiem Beschichtungsmaterial wird von der Eigenschaft dielektrischer Schichten Gebrauch gemacht, dass durch Interferenzeffekte im optischen Spektrum Maxima und Minima entstehen, die ein Maß für die optische Schichtdicke darstellen.at the measurement of the thickness of largely absorption-free coating material use is made of the property of dielectric layers, that by interference effects in the optical spectrum maxima and minima arise, which is a measure of the optical Layer thickness represent.

Mit der gemessenen Schichtdicke kann der Beschichtungsprozess gesteuert werden, beispielsweise die Intensität und/oder der Ablenkungswinkel eines Elektronenstrahls, der auf ein zu verdampfendes Material trifft.With the measured layer thickness can be controlled by the coating process For example, the intensity and / or the deflection angle of a Electron beam, which hits a material to be evaporated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht einer Bedampfungsanlage für Kunststofffolien; 1 a perspective view of a vapor deposition system for plastic films;

2 eine Detaildarstellung aus der 1, die eine beschichtete Folie zeigt; 2 a detailed representation of the 1 showing a coated film;

3 eine Prinzipdarstellung von Weißlichtinterferenzen; 3 a schematic representation of white light interference;

4 Interferenzen einer Lichtwelle, die an einer Oberfläche und an einer Grenzschicht reflektiert wird; 4 Interference of a light wave reflected at a surface and at a boundary layer;

5 eine Reflexionskurve einer Beschichtung in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge; 5 a reflection curve of a coating as a function of the light wavelength;

6 eine weitere Reflexionskurve einer Beschichtung in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge; 6 a further reflection curve of a coating as a function of the wavelength of light;

7 eine weitere Reflexionskurve einer Beschichtung in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge; 7 a further reflection curve of a coating as a function of the wavelength of light;

8 mehrere Reflexionskurven, von denen jede für einen anderen Ort eines beschichteten Substrats gilt. 8th several reflection curves, each of which applies to a different location of a coated substrate.

In der 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Hochraten-Bedampfungsanlage 1 gezeigt. Diese Anlage weist zwei Kammern 2, 3 auf, von denen die eine Kammer 2 eine Abwickelrolle 4 für eine unbeschichtete Kunststofffolie 5 sowie eine Aufwickelrolle 6 für eine beschichtete Kunststofffolie 7 enthält, während die andere Kammer 3 mit der eigentlichen Bedampfungsanlage 8 ausgerüstet ist. Von der zweiten Kammer 3 ist nur ein kleiner Teil zu erkennen; der größere Teil ist weggelassen, um die Bedampfungsanlage 8 besser zu erkennen. Diese Bedampfungsanlage 8 besteht im Wesentlichen aus einem Tiegel 9 mit zu verdampfendem Material 10 und zwei Elektronenstrahlkanonen 11, 12.In the 1 is a perspective view a high-rate vaporization system according to the invention 1 shown. This plant has two chambers 2 . 3 on, of which the one chamber 2 an unwinding roll 4 for an uncoated plastic film 5 and a take-up roll 6 for a coated plastic film 7 contains while the other chamber 3 with the actual vaporization system 8th equipped. From the second chamber 3 is only a small part to recognize; the larger part is omitted to the vaporization system 8th better to recognize. This steaming system 8th consists essentially of a crucible 9 with material to be evaporated 10 and two electron guns 11 . 12 ,

Die beiden Kammern 2, 3 sind durch kleine Schlitze miteinander verbunden, die notwendig sind, um die zu beschichtende Folie 5 über Umlenkwalzen 22 bis 27 von einer Kammer 2 bzw. 3 in die jeweils andere Kammer 3 bzw. 2 zu bringen. Die Druckdifferenz zwischen beiden Kammern 2, 3 beträgt etwa zwei Zehnerpotenzen.The two chambers 2 . 3 are connected by small slots that are necessary to the film to be coated 5 over deflection rollers 22 to 27 from a chamber 2 respectively. 3 in the other chamber 3 respectively. 2 bring to. The pressure difference between both chambers 2 . 3 is about two orders of magnitude.

Nicht dargestellt ist eine magnetische Ablenkeinheit, welche die waagrecht einfallenden Elektronenstrahlen 28, 29 der Elektronenstrahlkanone 11, 12 senkrecht auf das zu verdampfende Material 10 umlenkt. Mit 16 ist eine Platte bezeichnet, die Teil einer Vorrichtung ist, die mit wesentlichen Teilen der gesamten Anlage in Verbindung steht. Diese Teile können aus der Kammer 2 herausgefahren werden, sodass die Kammer leicht zu warten ist.Not shown is a magnetic deflection unit, which the horizontally incident electron beams 28 . 29 the electron gun 11 . 12 perpendicular to the material to be evaporated 10 deflects. With 16 is a plate referred to, which is part of a device that communicates with substantial parts of the entire system. These parts can come out of the chamber 2 be moved out so that the chamber is easy to maintain.

Die Beschichtung der Kunststofffolie 5 in der Anlage 1 wird im Folgenden beschrieben.The coating of the plastic film 5 in the plant 1 is described below.

Ein nicht dargestellter Antriebsmotor treibt die Aufwickelwalze 6 in Richtung des Pfeils 30 an, in welche das Ende der beschichteten Folie 7 eingehängt ist. Hierdurch wird die unbeschichtete Folie 5 von der Abwickelwalze 4 abgewickelt und über die Umlenkrollen 26, 27 auf die Beschichtungsrolle 25 gegeben. Dort wird die Folie 5 mit Materialteilchen bombardiert, die aufgrund der Erwärmung des Beschichtungsmaterials 10 durch die Elektronenstrahlen 28, 29 verdampfen und sich auf der Folie 5 niederschlagen. Die Elektronenstrahlen 28, 29 werden – was durch die Pfeile 31, 32 angedeutet ist – wenigstens in einer Richtung hin- und herbewegt, sodass das Material 10 über die ganze Länge des Tiegels 9 verdampft wird.An unillustrated drive motor drives the take-up roller 6 in the direction of the arrow 30 into which the end of the coated film 7 is mounted. This will cause the uncoated film 5 from the unwinding roll 4 unwound and over the pulleys 26 . 27 on the coating roll 25 given. There is the foil 5 bombarded with particles of material due to the heating of the coating material 10 through the electron beams 28 . 29 evaporate and get on the slide 5 knock down. The electron beams 28 . 29 be - what through the arrows 31 . 32 is hinted - at least in one direction back and forth, so that the material 10 over the whole length of the crucible 9 is evaporated.

Dadurch, dass das Beschichtungsmaterial 10 über die ganze Breite der Folie 7 vorgesehen ist, kann jedem Punkt auf der Breiten-Linie eine Verdampfungsintensität zugeordnet werden, d. h. die Verdampfungsrate des Beschichtungsmaterials ist in Richtung der Folienbreite durch eine entsprechende Beeinflussung des Ablenksystems und der Strahlintensität des Elektronenstrahls einstellbar.Due to the fact that the coating material 10 over the entire width of the film 7 is provided, an evaporation intensity can be assigned to each point on the width line, ie the evaporation rate of the coating material is adjustable in the direction of the film width by a corresponding influence on the deflection system and the beam intensity of the electron beam.

Statt eines Tiegels 9 können auch mehrere neben einander angeordnete Verdampferschiffchen vorgesehen werden, wie sie in der DE 40 27 034 beschrieben sind.Instead of a crucible 9 It is also possible to provide a plurality of evaporator boats arranged next to one another, as described in US Pat DE 40 27 034 are described.

In der 2 ist ein Teilbereich aus der 1 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Man erkennt hierbei die Walze 23 sowie die Folie 5, die durch die Walze 23 geführt wird. Die Folie 5 ist auf ihrer Unterseite bereits beschichtet. Die Dicke dieser Schicht wird mittels mehrerer Reflexionsmessgeräte 40 bis 45 gemessen. Diese weisen jeweils einen Lichtsender und einen Lichtempfänger auf. Die gemessenen reflektiven Lichtsignale werden in elektrische Signale umgewandelt und über Leitungen 46 bis 51 auf eine Auswerteschaltung 52 gegeben. Die Energieversorgungsleitungen für die Reflexionsmessgeräte 40 bis 45 sind in der 2 nicht dargestellt.In the 2 is a subsection of the 1 shown on an enlarged scale. You can see the roller here 23 as well as the foil 5 passing through the roller 23 to be led. The foil 5 is already coated on its underside. The thickness of this layer is determined by means of several reflectance measuring devices 40 to 45 measured. These each have a light transmitter and a light receiver. The measured reflective light signals are converted into electrical signals and via lines 46 to 51 to an evaluation circuit 52 given. The power supply lines for the reflectance meters 40 to 45 are in the 2 not shown.

Die Auswerteschaltung 52 steht mit einer nicht dargestellten Steuerung für die Elektronenstrahlen 28, 29 in Verbindung. Die Intensität bzw. der Ablenkwinkel dieser Elektronenstrahlen wird in Abhängigkeit von der gemessenen Schichtdicke geregelt. Ist die Schichtdicke an einer bestimmten Stelle über der Breite der Folie 5 zu gering, wird die Verdampfung unterhalb dieser Stelle erhöht, sodass die Schichtdicke dort zunimmt.The evaluation circuit 52 stands with a control, not shown, for the electron beams 28 . 29 in connection. The intensity or the deflection angle of these electron beams is regulated as a function of the measured layer thickness. Is the layer thickness at a certain point over the width of the film 5 too low, the evaporation is increased below this point, so that the layer thickness increases there.

Anstelle von Elektronenstrahlen können auch mehrere hintereinander angeordnete Verdampferschiffchen vorgesehen sein, die einzeln aufheizbar sind, sodass entlang der Breite der Folie 5 die Verdampfung variabel ist.Instead of electron beams, several evaporator boats arranged one behind the other can be provided, which can be heated individually, so that along the width of the film 5 the evaporation is variable.

Zusätzlich zu den Reflexionsmessgeräten 40 bis 45 kann noch ein Transmissionsmessgerät 53 vorgesehen sein, das einen optischen Sender 54 unterhalb der Folie 5 und einen optischen Empfänger 55 oberhalb der Folie enthält. Sender 54 und Empfänger 55 sind ebenfalls mit der Auswerteschaltung 52 verbunden, die auch als Energieversorgung dient. Mit einer zusätzlichen monochromen Transmissionsmessung im kurzwelligen Bereich (< 450 nm, typisch: Wellenlängen zwischen 350–400 nm) kann man feststellen, ob noch Restabsorption in der Schicht vorhanden ist. Dies zeigt sich durch unterschiedliche Transmissionswerte. So könnte die Schicht z. B. am linken Rand der Folie eine Transmission (gemessen bei 360 nm) von 5% haben, in der Mitte 8% und am rechten Rand der Folie 7%. Durch gezielte Zugabe von Sauerstoff kann die Transmission der Folie auf einen konstanten Wert von z. B. 8% an allen Messstellen gebracht werden. Dadurch ist gewährleistet, dass der Oxidationszustand der Schicht an allen Stellen der Folie gleich ist. Dieses Verfahren (für schwach absorbierende Schichten) setzt voraus, dass die Schichtdicke über die Folienbreite konstant ist. Es kann in Verbindung mit einer Regelung gemäß DE 197 45 771 A1 eingesetzt werden.In addition to the reflectance meters 40 to 45 can still a transmission meter 53 be provided, which is an optical transmitter 54 below the foil 5 and an optical receiver 55 contains above the film. transmitter 54 and receiver 55 are also with the evaluation circuit 52 connected, which also serves as a power supply. With an additional monochrome transmission measurement in the short-wave range (<450 nm, typically: wavelengths between 350-400 nm), one can determine whether residual absorption is still present in the layer. This is shown by different transmission values. So the layer z. B. on the left edge of the film have a transmission (measured at 360 nm) of 5%, in the middle 8% and at the right edge of the film 7%. Through targeted addition of oxygen, the transmission of the film to a constant value of z. B. 8% be brought to all measuring points. This ensures that the oxidation state of the layer is the same at all points of the film. This method (for weakly absorbing layers) presupposes that the layer thickness is constant over the width of the film. It can be used in conjunction with a scheme according to DE 197 45 771 A1 be used.

Das Reflexionsmesssystem führt eine automatische spektrale Positionsbestimmung der Extremwerte durch. Die spektralen Positionen der Extremwerte dienen als Stellgröße für die Steuerung der Elektronenstrahlen. Mittels einer zusätzlichen Transmissionsmessung, für welche das Transmissionsmessgerät 53 vorgesehen ist, können auch Informationen über eventuelle Restabsorptionen der Schicht erhalten werden. Die Absorption ergibt sich aus der Formel A = 100 – R – T, wobei R = Reflexion und T = Transmission. Der Wert der Absorption A dient als Stellgröße für den Reaktivgaseinlass des Beschichtungsprozesses, wobei der Sollwert für A typischerweise im Bereich zwischen 0% und 10% liegt. Es ist damit möglich, die Zusammensetzung der Schicht über die Breite des Bands konstant zu regeln.The reflection measuring system performs an automatic spectral position determination of the extreme values. The spectral positions of the extreme values serve as manipulated variable for the control of the electron beams. By means of an additional transmission measurement, for which the transmission measuring device 53 is provided, information about possible residual absorptions of the layer can be obtained. The absorption results from the formula A = 100 - R - T, where R = reflection and T = transmission. The value of the absorption A serves as a manipulated variable for the reactive gas inlet of the coating process, the setpoint for A typically being in the range between 0% and 10%. It is thus possible to constantly control the composition of the layer across the width of the tape.

Die 3 zeigt das Prinzip von Weißlichtinterferenzen. Hierbei ist auf einem Substrat 60 eine Schicht 61 mit der geometrischen Dicke D aufgetragen und ein Weißlicht-Strahl 62 fällt unter einem Winkel α auf die Oberfläche der Schicht 61. Ein Teil des Lichtstrahls 62 wird dabei als Lichtstrahl 63 reflektiert, während ein anderer Teil 64 des Lichtstrahls 62 die Schicht 61 durchdringt und erst an der Oberfläche des Substrats 60 als Strahl 65 reflektiert wird. Die beiden Lichtstrahlen 63, 65 sind auch als Lichtwellen 66, 67 dargestellt. Diese Lichtwellen 66, 67 sind sinusförmig und können sich auslöschen oder verstärken.The 3 shows the principle of white light interference. This is on a substrate 60 a layer 61 applied with the geometric thickness D and a white light beam 62 falls at an angle α on the surface of the layer 61 , Part of the light beam 62 is doing as a light beam 63 reflected while another part 64 of the light beam 62 the layer 61 penetrates and only at the surface of the substrate 60 as a ray 65 is reflected. The two beams of light 63 . 65 are also called light waves 66 . 67 shown. These light waves 66 . 67 are sinusoidal and can erase or amplify.

In der 4 ist das Interferenzprinzip nicht anhand eines Lichtstrahls, sondern einer Lichtwelle dargestellt, die überdies nicht in einem Winkel, sondern senkrecht auf ein reflektierendes Mittel einfällt. Auf einer Glasplatte 70 mit einem Brechungsindex von n = 1,52 ist eine Schicht 71 aus MgF2 aufgebracht, die einen Brechungsindex von n = 1,38 hat. Diese Schicht 71 hat eine Dicke von einem Viertel der Wellenlänge des auftreffenden Lichts (λ/4). Die auftreffende Lichtwelle 72 wird an der Oberfläche der Schicht 71 teilweise reflektiert. Die reflektierte Lichtwelle 73 hat eine geringere Amplitude als die einfallende Lichtwelle 72.In the 4 the interference principle is not represented by a light beam, but a light wave, which incidentally not incident at an angle, but perpendicular to a reflective medium. On a glass plate 70 with a refractive index of n = 1.52 is a layer 71 made of MgF 2 , which has a refractive index of n = 1.38. This layer 71 has a thickness of one quarter of the wavelength of the incident light (λ / 4). The incident light wave 72 becomes at the surface of the layer 71 partially reflected. The reflected light wave 73 has a lower amplitude than the incident light wave 72 ,

An der Oberfläche 74 der Glasplatte 70 wird die Lichtwelle 72 ebenfalls reflektiert und überlagert als Lichtwelle 75 die Lichtwelle 73. Da beide Lichtwellen 73, 75 um 180 Grad phasenverschoben sind, löschen sie sich bei gleicher Amplitude gegenseitig aus. Bei geringfügig abweichender Amplitude ergibt sich als Resultierende die Lichtwelle 76 mit sehr kleiner Amplitude. Man erkennt hieraus, dass eine λ/4-Schicht als Antireflexionsschicht aufgefasst werden kann.On the surface 74 the glass plate 70 becomes the light wave 72 also reflected and superimposed as a light wave 75 the light wave 73 , Because both light waves 73 . 75 180 degrees out of phase, cancel each other out at the same amplitude. If the amplitude deviates slightly, the result is the light wave 76 with very small amplitude. It can be seen from this that a λ / 4-layer can be regarded as an antireflection layer.

Die gegenseitige Auslöschung der Wellen 73 und 75 erfolgt nur, wenn die Schicht 71 eine Dicke von λ/4 hat. Hat sie eine andere Dicke, nimmt die Amplitude der resultierenden Welle 76 zu. Kennt man die Lichtwellenlänge, so kann man über die Gleichung n·d = λ/4 auf die Dicke der Schicht schließen – wobei d die geometrische Dicke und n der Brechungsindex ist, indem man das Maximum oder Minimum der Amplitude der reflektierten Lichtwelle 76 ermittelt. Stellt man beispielsweise bei λ = 480 nm ein Minimum fest, so ist die Schicht 120 nm dick. Weitere Zusammenhänge zwischen den physikalischen Größen dünner Schichten und der Lichtwellenlänge können der DE 39 36 541 C2 entnommen werden.The mutual extinction of the waves 73 and 75 only happens when the layer 71 has a thickness of λ / 4. If it has a different thickness, the amplitude of the resulting wave decreases 76 to. If the wavelength of the light is known, the thickness of the layer can be determined by the equation n · d = λ / 4 - where d is the geometric thickness and n is the refractive index, by specifying the maximum or minimum of the amplitude of the reflected light wave 76 determined. If, for example, a minimum is found at λ = 480 nm, then the layer is 120 nm thick. Further connections between the physical sizes of thin layers and the wavelength of the light can be made by the DE 39 36 541 C2 be removed.

Um feststellen zu können, bei welcher Wellenlänge die Amplitude des reflektierten Lichts ein Minimum hat, wird die Wellenlänge des auf die Schicht 71 gegebenen Lichts variiert, d. h. das Licht durchläuft die Wellenlänge des sichtbaren Bereichs von etwa 380 bis 780 nm. Mit Hilfe von Spektralfotometern lassen sich solche Wellenlängenänderungen durchführen (vgl. z. B. Naumann/Schröder: Bauelemente der Optik, 5. Auflage, 1987, 16.2, S. 483 bis 487; DE 34 06 645 C2 ).In order to determine at which wavelength the amplitude of the reflected light has a minimum, the wavelength of the layer becomes 71 varied light, that is, the light passes through the wavelength of the visible range of about 380 to 780 nm. With the help of spectrophotometers, such wavelength changes can be performed (see, for example Naumann / Schröder: Components of optics, 5th edition, 1987, 16.2, pp. 483 to 487; DE 34 06 645 C2 ).

Wenn – wie in 2 gezeigt – an mehreren Stellen über die Breite einer Folie die Reflexion gemessen wird, ist es zweckmäßig, ein Spektralfotometer mit mehreren Glasfaserleitungen vorzusehen, die alle von derselben Lichtquelle gespeist werden. Es können dann Reflexionskurven für mehrere Stellen mit nur einer Lichtquelle gemessen werden.If - as in 2 It is expedient to provide a spectrophotometer with a plurality of optical fiber lines, all of which are fed by the same light source, at several points across the width of a film. It can then be measured reflection curves for multiple sites with only one light source.

In der 5 ist der Reflexionsfaktor einer Oxidschicht, Al2O3, und einer PET-Folie in Prozent über dem Spektrum von 380 bis 780 nm aufgetragen. Man erkennt hierbei, dass das Minimum bei 500 nm liegt, woraus sich eine Schichtdicke von 125 nm errechnet.In the 5 is the reflection factor of an oxide layer, Al 2 O 3 , and a PET film in percent over the spectrum of 380 to 780 nm. It can be seen here that the minimum is 500 nm, from which a layer thickness of 125 nm is calculated.

Die 6 zeigt eine weitere Kurvendarstellung, bei welcher der Reflexionsfaktor in Prozent über der Wellenlänge gezeigt ist. Man erkennt hierbei, dass der Reflexionsfaktor etwa bei 480 nm ein Maximum besitzt. Dies bedeutet, dass bei 480 nm die reflektierten Lichtwellenlängen am wenigstens interferieren. Dieser Effekt tritt dann auf, wenn die Schichtdicke d = λ/2 ist, d. h. 240 nm.The 6 shows another graph in which the reflection factor in percent over the wavelength is shown. It can be seen here that the reflection factor has a maximum at about 480 nm. This means that at 480 nm the reflected light wavelengths at least interfere. This effect occurs when the layer thickness d = λ / 2, ie 240 nm.

In der 7 ist eine weitere Reflexionskurve dargestellt, die jedoch ein Maximum und zwei Minima aufweist. Beide Minima bzw. das Maximum können zur Schichtdickenmessung verwendet werden.In the 7 a further reflection curve is shown, which has a maximum and two minima. Both minima and the maximum can be used for coating thickness measurement.

Die 8 zeigt sechs Reflexionskurven 40' bis 45' in Abhängigkeit von den jeweiligen Wellenlängen, wobei die Reflexionskurven 40' bis 45' den jeweiligen Sensoren 40 bis 45 zugeordnet sind. Diese Kurven beziehen sich auf eine ca. 170 nm dicke Al2O3-Schicht auf PET-Folie, die durch einen Verdampfungsprozess von Aluminium mit Sauerstoff als Reaktivgas hergestellt wurde. Die Kurven liegen bereits übereinander, weil die Regelung der Elektronenstrahlverdampfer die Verdampfungsleistung entsprechend optimiert hat.The 8th shows six reflection curves 40 ' to 45 ' depending on the respective wavelengths, the reflection curves 40 ' to 45 ' the respective sensors 40 to 45 assigned. These curves refer to an about 170 nm thick Al 2 O 3 layer on PET film, which was produced by an evaporation process of aluminum with oxygen as a reactive gas. The curves are already one above the other, because the regulation of the electron beam evaporator corresponds to the evaporation performance optimized.

Claims (15)

Verfahren zur Regelung der Schichtdicke eines Beschichtungsmaterials auf einem in seiner Längsrichtung bewegten Band, dadurch gekennzeichnet, dass über die Breite des Bands an mehreren Stellen die Dicke der Schicht gemessen und eine Beschichtungsanlage derart geregelt wird, dass die Dicke der Schicht über die Breite des Bands konstant ist.Method for controlling the layer thickness of a coating material on a moving in its longitudinal direction band, characterized in that over the width of the tape at several points, the thickness of the layer measured and a coating system is controlled such that the thickness of the layer across the width of the band constant is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial weitgehend absorptionsfrei ist.Method according to claim 1, characterized in that that the coating material is largely free of absorption. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des weitgehend absorptionsfreien Beschichtungsmaterials durch folgende Schritte ermittelt wird: a) es wird ein Lichtstrahl mit variabler Lichtwellenlänge auf die Oberfläche des Beschichtungsmaterials gerichtet; b) es wird die Reflexion des Lichtstrahls von der Oberfläche des Beschichtungsmaterials in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge gemessen; c) es werden die durch Interferenzeffekte im reflektierten variablen Lichtstrahl vorhandenen, von der Lichtwellenlänge abhängigen Maxima und/oder Minima ermittelt.A method according to claim 1 and claim 2, characterized characterized in that the layer thickness of the substantially absorption-free Coating material is determined by the following steps: a) it becomes a light beam with variable wavelength of light on the surface the coating material directed; b) it becomes the reflection of the light beam from the surface the coating material measured as a function of the wavelength of light; c) they are reflected by interference effects in the variable Light beam existing, dependent on the wavelength of light maxima and / or minima determined. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Maximum oder Minimum die Schichtdicke d aus der Gleichung n·d = λ/4 errechnet wird, wobei λ die Lichtwellenlänge ist, bei welcher das Maximum oder Minimum auftritt, und n der Brechungsindex bedeutet.Method according to claim 3, characterized that at a maximum or minimum, the layer thickness d from the equation n · d = λ / 4 is calculated where λ is the Light wavelength is at which the maximum or minimum occurs, and n is the refractive index means. Verfahren nach einem oder nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Aufdampfen des Beschichtungsmaterials erfolgt.Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the coating by vapor deposition of the coating material he follows. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial durch eine ortsabhängige Aufheizung von Verdampferschiffchen verdampft wird.Method according to claim 5, characterized in that that the coating material by a location-dependent heating is vaporized by evaporator boats. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial durch Elektronenstrahlen verdampft wird und auf das zu beschichtende Band gelangt.Method according to claim 5, characterized in that that the coating material evaporates by electron beams and get on the tape to be coated. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenstrahlen aufgrund der gemessenen Schichtdicke derart beeinflusst werden, dass sich eine gleichmäßige Schichtdicke über die Breite des Bands ergibt.Method according to claim 7, characterized in that that the electron beams due to the measured layer thickness be influenced so that a uniform layer thickness across the width of the tape. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Transmission des Beschichtungsmaterials gemessen wird.Method according to claim 1, characterized in that that in addition the transmission of the coating material is measured. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der gemessenen Transmission ein Reaktivgaseinlass geregelt wird.Method according to claim 9, characterized in that that due to the measured transmission, a reactive gas inlet is regulated. Verfahren nach einem oder nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verdampfte Material Aluminium und das Reaktivgas Sauerstoff ist.Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the vaporized material is aluminum and the reactive gas is oxygen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Zusammensetzung der Schicht konstant geregelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that in addition the composition of the layer is constantly regulated. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch a) mehrere über die Breite einer zu beschichtenden Folie (5) vorgesehene Reflexionsmessgeräte (40 bis 45); b) eine Auswerteschaltung (52) zur Auswertung der von den Reflexionsmessgeräten (40 bis 45) empfangenen Signale; c) eine Schaltungsanordnung für die Steuerung der Intensität und des Ablenkungswinkels eines Elektronenstrahls (28, 29) oder der Heizleistung für Verdampferschiffchen, die zum Verdampfen eines Beschichtungsmaterials vorgesehen sind.Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by a) several over the width of a film to be coated ( 5 ) ( 40 to 45 ); b) an evaluation circuit ( 52 ) for the evaluation of the reflectance measuring devices ( 40 to 45 ) received signals; c) a circuit arrangement for controlling the intensity and the deflection angle of an electron beam ( 28 . 29 ) or the heating power for evaporator boats, which are provided for evaporating a coating material. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsmessgeräte (40 bis 45) mit einer gemeinsamen Lichtquelle über Glasfaserleitungen in Verbindung stehen.Apparatus according to claim 13, characterized in that the reflection measuring devices ( 40 to 45 ) communicate with a common light source via fiber optic lines. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transmissions-Messgerät (54, 55) vorgesehen ist, das für die Regelung der Zusammensetzung der Schicht dient.Apparatus according to claim 13, characterized in that a transmission measuring device ( 54 . 55 ), which is used to regulate the composition of the layer.
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