DE102005033515A1

DE102005033515A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten

Info

Publication number: DE102005033515A1
Application number: DE200510033515
Authority: DE
Inventors: Bert Dr. Scheffel; Ekkehart Reinhold; Johannes Dr. Strümpfel; Lars Klose; Christoph Dr. Metzner; Torsten Werner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-01-18

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung von Substraten durch plasmaaktivierte Elektronenstrahlverdampfung mit einem diffusen kathodischen Vakuumbogen, bei dem mindestens ein Elektronenstrahl abwechselnd auf mindestens zwei unterschiedliche Bereiche B¶N¶ (N = 1, 2, 3...M) mindestens eines Verdampfungsgutes gerichtet und in jedem Bereich B¶N¶ während einer vorgebbaren Verweilzeit t¶N¶ gehalten wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine gewählte Schichtdicke oder/und Schichtdickenverteilung durch Regelung der Verdampfungsrate jedes Bereichs B¶N¶ in Abhängigkeit von der Bogenspannung U¶N¶(t) oder des Bogenstroms I¶N¶(t) des Vakuumbogens erreicht wird. DOLLAR A Überraschend wurde festgestellt, dass die Bogenspannung U¶N¶(t) des diffusen kathodischen Vakuumbogens ein Maß für die Verdampfungsrate des Verdampfers ist. Dies äußert sich darin, dass sich ein Wechsel des Auftrefforts des Elektronenstrahls auf dem Verdampfungsgut zwischen zwei Bereichen B¶1¶ und B¶2¶ bei unterschiedlichen Temperaturen in diesen Bereichen als Schwankung der Bogenspannung U¶N¶(t) abbildet. Es wurde beobachtet, dass die lokale Verdampfungsrate von der Bogenspannung U¶N¶(t) abhängig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 12.

Die plasmaaktivierte Elektronenstrahlverdampfung mit einem diffusen kathodischen Vakuumbogen (Spotless Arc Deposition, SAD) dient zur Bedampfung von Substraten mit Dünnschichten aus chemischen Elementen oder zur reaktiven Abscheidung von chemischen Verbindungen. Dabei wird ein auf der Oberfläche eines Verdampfungsmaterials auftreffender hochenergetischer Elektronenstrahl derart schnell und hochfrequent periodisch abgelenkt, dass zumindest ein Teil der Oberfläche des zu verdampfenden Materials quasi gleichmäßig erhitzt und letztendlich verdampft wird. Gleichzeitig wird das zu verdampfende Material, welches sich beispielsweise in einem Tiegel befindet, als Kathode einer stromstarken Bogenentladung geschaltet. Es bildet sich ein so genannter diffuser Bogen aus, der im Wesentlichen im Bereich der vom Elektronenstrahl erhitzten Oberfläche des Verdampfungsmaterials brennt. Gegenüber einer normalen Bogenentladung, bei welcher ein Fußpunkt mit extrem hoher Stromdichte ausgebildet wird, hat eine diffuse Bogenentladung eine diffuse und flächenmäßige Ausdehnung auf dem Verdampfungsgut, welche im Wesentlichen der quasi gleichmäßig erhitzten Oberfläche des Verdampfungsgutes entspricht. Dadurch wird ein wesentlicher Anteil des erzeugten Dampfes ionisiert und somit insgesamt ein hoher Ionisierungsgrad erreicht ( DE 43 36 680 A1 ).

Für Beschichtungen, bei denen es auf eine hohe Homogenität der Schichtdicke und der Schichteigenschaften ankommt, insbesondere bei der Bandbeschichtung, beispielsweise mit transparenten Funktionsschichten, deren optische Wirkung von der Homogenität der Schicht abhängt, muss die Schichtdicke mittels einer Regelung quer und längs zur Transportrichtung über lange Zeiträume konstant gehalten werden. Dies wird herkömmlich durch die Erfassung der aktuellen Schichtdicke und die Nachführung der Leistungszufuhr und der Leistungsdichteverteilung auf dem Verdampfungsmaterial realisiert.

Die plasmaaktivierte Bedampfung durch einen diffusen kathodischen Vakuumbogen, der auf den durch den Elektronenstrahl beheizten Bereichen im Metalldampf brennt, wird beispielsweise bei hochschmelzenden Metallen wie Ti, Mo, Zr, W, Nb, Ta oder Cr als Bedampfungsmaterial eingesetzt, um die Abscheidung chemischer Verbindungen, beispielsweise Oxide, Nitride oder Carbide des Bedampfungsmaterials durch Zugabe eines Reaktivgases zu erreichen und dabei das Schichtgefüge zu beeinflussen und die Dichte des Schichtmaterials zu verbessern.

Dabei erfolgt die Einstellung der Leistungsdichteverteilung auf dem Verdampfungsmaterial durch schnelle Ablenkung und Vorgabe der Ablenkgeschwindigkeiten bzw. Verweilzeiten des Elektronenstrahls auf verschiedenen Oberflächenbereichen des Verdampfungsmaterials.

Zur Bestimmung der Schichtdicke und der Schichtdickenverteilung sind verschiedene Methoden bekannt: Die Schichtdicke kann ex-situ an Referenzproben ermittelt werden, die auch Rückschlüsse auf die Schichtdickenverteilung ermöglichen. Alternativ kann eine Online-Schichtdickenmessung mittels Messverfahren erfolgen, die den Einsatz mehrerer Messköpfe oder eine Traversierung des Messkopfes erfordern. Jedoch ist bei diesen bekannten Methoden ein hoher apparativer Aufwand nötig. Bei der ex-situ-Messung kann die Schichtdickenermittlung immer erst nach der Beschichtung erfolgen, so dass die Auswertung nur mit zeitlichem Verzug möglich ist. Bei der Online-Messung hingegen besteht die Gefahr der Kontamination der Sensoren.

Auch bei geregelten Parametern des Elektronenstrahls (Beschleunigungsspannung, Strahlstrom, Ablenkparameter) ist die lokale Verdampfungsrate zeitlich und örtlich nicht stabil und muss aufwendig abgeglichen werden. Die Ursache hierfür liegt in Unterschieden, Schwankungen oder Driften der Oberflächentemperatur bzw. der Temperaturverteilung des Verdampfungsmaterials aufgrund verschiedener Ursachen, beispielsweise Änderungen des Auftreffwinkels des Elektronenstrahls, des Wärmestroms zur Tiegelwand oder Änderungen der Umgebungstemperatur durch allmähliches Aufheizen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung dünner Schichten bei der Hochvakuumbeschichtung von Substraten anzugeben, wobei Schwankungen der mittleren Schichtdicke, der Schichtdickenverteilung und der Schichteigenschaften, die von der Plasmaeinwirkung am Substrat abhängen, möglichst gering sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung von Substraten durch plasmaaktivierte Elektronenstrahlverdampfung mit einem diffusen kathodischen Vakuumbogen, bei dem mindestens ein Elektronenstrahl abwechselnd auf mindestens zwei unterschiedliche Bereiche B_N(N = 1, 2, 3 ... M) mindestens eines Verdampfungsgutes gerichtet und in jedem Bereich B_N während einer vorgebbaren Verweilzeit t_N gehalten wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine gewählte Schichtdicke oder/und Schichtdickenverteilung durch Regelung der Verdampfungsrate jedes Bereichs B_N in Abhängigkeit von der Bogenspannung U_N(t) oder des Bogenstroms I_N(t), die während der Verweilzeit des Elektronenstrahls im Bereich B_N auftritt, erreicht wird.

Überraschend wurde festgestellt, dass die Bogenspannung U_N(t) des diffusen kathodischen Vakuumbogens ein Maß für die Verdampfungsrate des Verdampfers aus dem Bereich N ist. Dies äußert sich darin, dass sich ein Wechsel des Auftrefforts des Elektronenstrahls auf dem Target zwischen zwei Bereichen B₁ und B₂ bei unterschiedlichen Temperaturen in diesen Bereichen als Schwankung der Bogenspannung U(t) abbildet.

Dieser bisher unbekannte und überraschende Effekt ist in den 1 bis 4 dargestellt. 1 zeigt das periodisch abwechselnde Verweilen des Elektronenstrahls in zwei Bereichen B₁ und B₂ mit Verweilzeiten t₁ = 12 ms und t₂ = 8 ms. In 2 ist der zugehörige Verlauf der Bogenspannung U(t) dargestellt. Die 3 und 4 zeigen die den Bereichen 1 und 2 zugeordneten Bogenspannungen U₁(t) und U₂(t) mit einer gespreizten Zeitskala.

Es ist zu erkennen, dass die Bogenspannung im Bereich B₁ über die Verweilzeit t₁ abnimmt, während sie im Bereich B₂ während der Verweilzeit t₂ zunimmt. Durch eigene Versuche wurde festgestellt, dass die lokale Verdampfungsrate aus dem Bereich B₂, d.h. einem Bereich, in dem die Bogenspannung ansteigt, geringer ist als aus dem Bereich B₁, d.h. einem Bereich, in dem die Bogenspannung über die Zeit abfällt.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht daher darin, die Verdampfungsraten verschiedener Bereiche B_N in Abhängigkeit von der Bogenspannung U_N(t) oder des Bogenstroms I_N(t) des Vakuumbogens so zu regeln, dass eine gewählte Schichtdicke oder/und Schichtdickenverteilung erreicht und über lange Beschichtungszeiten konstant gehalten wird.

Vorteilhaft wird dies erreicht durch eine erste Regelung der Schwankungsbreite V_N der Bogenspannung U_N(t) oder des Bogenstroms I_N(t) als Regelgröße mit einem Sollwert SV_N als Führungsgröße und mindestens einem Leistungsparameter des Elektronenstrahls als Stellgröße.

Die Schwankungsbreite V_N kann berechnet werden, indem beispielsweise der Maximalwert und der Minimalwert der Bogenspannung U_N(t) bzw. des Bogenstroms I_N(t) innerhalb einer Zeitspanne (beispielsweise die gesamte Zeitspanne innerhalb der der Elektronenstrahl zwischen zwei Bereichswechseln in einem Bereich N verweilt – nachfolgend Ablenkperiode genannt) ermittelt werden und daraus die Differenz gebildet wird.

Durch eine derartige Regelung kann erreicht werden, dass sich in allen von den verschiedenen Bereichen B_N bedampften Teiloberflächen des Substrats im Wesentlichen gleich viel Verdampfungsmaterial niederschlägt. Da die Bereiche B_N im Regelfall quer zur Transportrichtung der Substrate angeordnet sind, wird so in Breitenrichtung der Substrate eine gleichmäßige Schichtdicke erzielt.

Bei Verwendung der Bogenspannung U(t) in der ersten Regelung kann die Stromstärke oder die Leistung des diffusen kathodischen Vakuumbogens konstant gehalten werden.

Bei Verwendung des Bogenstroms I(t) in der ersten Regelung kann die Spannung des diffusen kathodischen Vakuumbogens konstant gehalten werden.

Weiter wurde gefunden, dass es einen Zusammenhang zwischen der mittleren Bogenspannung U_A und der von allen verdampfenden Bereichen B_N abgegebenen mittleren Verdampfungsrate gibt. So wird die mittlere Bogenspannung U_A höher, wenn die insgesamt abgegebene mittlere Verdampfungsrate sinkt.

Die mittlere Bogenspannung U_A bzw. die mittlere Bogenstromstärke I_A ergeben sich als Mittelwert der Bogenspannung U(t) bzw. als Mittelwert der Bogenstromstärke I(t) über einen bestimmten Zeitraum (beispielsweise über den Zeitraum einer Ablenkperiode).

Daher ist es vorteilhaft, eine zweite Regelung der mittleren Bogenspannung U_A oder des mittleren Bogenstroms I_A als Regelgröße mit einem Sollwert SU_A bzw. SI_A als Führungsgröße und mindestens einem Leistungsparameter des Elektronenstrahls als Stellgröße vorzusehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Schichtdicke in der Transportrichtung der Substrate auch über längere Zeiträume konstant bleibt.

Vorteilhafter Weise stellen die Verweilzeiten t_N oder/und die Größe der bestrahlten Bereiche B_N oder/und die Beschleunigungsspannung oder/und der Strahlstrom oder/und der Fokussierungszustand des Elektronenstrahles die im Rahmen der Regelungen beeinflussten Leistungsparameter des Elektronenstrahls dar. Dabei ist unter Fokussierungszustand die momentane Leistungsdichte im Auftreffpunkt des Elektronenstrahles zu verstehen.

Weiter vorteilhaft erfolgen die Änderungen der Verweilzeiten t_N so, dass die Summe aller t_N stets gleich bleibt.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Sollwert SV_N für jeden Bereich N auf einen konstanten Wert, vorzugsweise Null, gesetzt.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Sollwert SU_A bzw. SI_A auf einen konstanten Wert gesetzt.

Vorteilhaft werden SV_N oder/und SU_A bzw. SI_A ermittelt durch Einstellung einer beabsichtigten Schichtdicke und Schichtdickenverteilung und anschließende Messung der Bogenspannung U_N(t) bzw. des Bogenstroms I_N(t) des Vakuumbogens in jedem Bereich B_N und der Bestimmung der Schwankungsbreite V_N. Wie in den 3 und 4 dargestellt, wird V_N vorteilhaft durch Differenzbildung der Bogenspannungen bzw. der Bogenströme zu Beginn und am Ende der Bestrahlung eines Bereichs N ermittelt, das heißt, V_N = U_N(t₀ + t_N) – U_N(t₀). Die ermittelten Werte von V_N sowie die mittleren Werte der Bogenspannung U_A bzw. der Bogenstromstärke I_A werden für die Regelung als Sollwerte SV_N, SU_A bzw. SI_A gespeichert.

Weiter vorteilhaft erfolgt die Einstellung der beabsichtigten Schichtdicke und Schichtdickenverteilung durch Wahl der geometrischen Parameter der Verdampfungseinrichtung, insbesondere des Abstandes zwischen den Bereichen B_N oder/und des Abstandes zwischen Verdampfer und Substrat, oder/und durch Wahl der Leistungsparameter der Bedampfungseinrichtung, insbesondere der Verweilzeiten t_N oder/und des Leistungsdichteeintrags in jedem Bereich B_N.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten durch plasmaaktivierte Elektronenstrahlverdampfung mit einem diffusen kathodischen Vakuumbogen umfasst eine Verdampfungseinrichtung mit mindestens einem elektrisch kontaktierbaren Verdampfertiegel, mindestens eine Anode mit einer Stromversorgung und mindestens eine Elektronenkanone mit einer Stromversorgung sowie mindestens eine Regeleinrichtung, wobei durch Speisung der Anode mit einem Strom ein Vakuumbogen zwischen der Anode und der Kathode herstellbar ist und mittels der Elektronenkanone bzw. Elektronenkanonen mindestens ein Elektronenstrahl auf mindestens zwei Bereiche B_N des Verdampfertiegels bzw. der Verdampfertiegel lenkbar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung einen Analysator zur Erfassung von Kennwerten jedes Vakuumbogens und von Leistungsparametern jeder Elektronenquelle und zur Berechnung abgeleiteter Kenngrößen sowie einen Regler zur Ansteuerung jeder Elektronenkanone umfasst.

Wenn mehrere Elektronenkanonen verwendet werden, jede Elektronenkanone genau einen Verdampfertiegel beheizt und jedem Verdampfertiegel genau eine Anode zugeordnet ist, kann das Regelprinzip auf einfache Weise vervielfältigt werden. Die einzelnen Verdampfungseinrichtungen können entsprechend der Erfindung einzeln geregelt werden.

Bei Verwendung mehrerer Verdampfertiegel mit einer Elektronenkanone sind die Verdampfertiegel vorteilhaft elektrisch miteinander verbunden. Die Verwendung mehrerer Anoden mit separaten Stromversorgungen ist möglich. Vorteilhafter ist jedoch die Verwendung einer gemeinsamen Anode oder mehrerer elektrisch miteinander verbundener Anoden.

Wenn mehrere Elektronenkanonen zur Beheizung eines einzelnen Verdampfertiegels verwendet werden, ist die Verwendung mehrerer nicht miteinander verbundener Anoden vorteilhaft, um eine separate Regelbarkeit jeder Elektronenkanone zu erreichen. Jede der Anoden ist dann vorzugsweise geometrisch dem Bereich oder den Bereichen zugeordnet, die von einer Elektronenkanone beheizt werden und weist eine separate Stromversorgung auf.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer dazugehörigen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
1 das periodisch abwechselnde Verweilen eines Elektronenstrahls in den Bereichen 1 und 2,
2 den zeitlichen Verlauf der Bogenspannung U(t),
3 und 4 den zeitlichen Verlauf der Bogenspannungen U₁(t) bzw. U₂(t) beim periodischen Wechsel des Elektronenstrahls zwischen zwei Bereichen B₁ und B₂ und
5 das Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Auf die 1 bis 4 wurde oben bereits ausführlich eingegangen.
Wie in 5 dargestellt, umfasst eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten durch plasmaaktivierte Elektronenstrahlverdampfung mit einem diffusen kathodischen Vakuumbogen, eine Verdampfungseinrichtung mit einem kathodisch kontaktierbaren Verdampfertiegel 3, der Verdampfungsmaterial 4 enthält, eine (nicht dargestellte) Anode mit einer Stromversorgung 7, eine Elektronenkanone 1 mit einer Stromversorgung 5 und einen Ablenkgenerator 6 sowie eine Regeleinrichtung.
Durch Speisung der Anode mit einem Strom ist ein Vakuumbogen zwischen der Anode und dem kathodisch kontaktierbaren Verdampfertiegel 3 herstellbar und mittels der Elektronenkanone 1 ist ein Elektronenstrahl 2 auf zwei beheizbare Bereiche 8, 9 des Verdampfungsmaterials 4 lenkbar.
Die Regeleinrichtung umfasst einen Analysator 10 zur Erfassung von Kennwerten des Vakuumbogens und von Leistungsparametern der Elektronenquelle 1 und zur Berechnung abgeleiteter Größen sowie einen Regler 11 zur Ansteuerung der Stromversorgung 5 oder/und des Ablenkgenerators 6 der Elektronenkanone 1.
Die in 5 schematisch dargestellte Vorrichtung ist Teil einer Einrichtung zum Beschichten von bandförmigen Substraten. Die Bereiche 1 und 2 auf dem Verdampfungsmaterial 4 sind dabei quer zur Beschichtungsrichtung angeordnet.
Erfindungsgemäß wird die Brennspannung U(t) der diffusen kathodischen Vakuumbogenentladung mit einer hohen zeitlichen Auflösung erfasst und ebenso wie die Ströme I_V(t) und I_W(t) zum Ablenken des Elektronenstrahls 2 an den Analysator 10 übermittelt. Mittels des zeitlichen Verlaufs der Ablenkströme I_V und I_W kann der Analysator 10 periodische Zeitabschnitte t₁ und t₂ ermitteln, in denen der Elektronenstrahl 2 auf der Oberfläche des Verdampfungsmaterials 4 entweder im Bereich 1 oder im Bereich 2 verweilt und dadurch jeweils den Zeitspannen t₁ und t₂ die Teilfunktionen U₁(t) bzw. U₂(t) der Brennspannung U(t) zuordnen. Daraufhin berechnet der Analysator 10 zum einen die mittlere Brennspannung U_A von einander folgenden Zeitabschnitten t₁ und t₂ und zum anderen die Schwankungsbreiten V₁ und V₂ der Brennspannungen u₁(t) bzw. U₂(t), in dem beispielsweise der erste und letzte Brennspannungswert der Zeitspannen t₁ bzw. t₂ voneinander subtrahiert werden. Alternativ können auch jeweils der Maximalwert und der Minimalwert voneinander subtrahiert werden.
Die Größen V₁ und V₂ werden einem ersten Regelkreis zugeführt und dort auf Sollwerte SV₁ und SV₂ hin ausgeregelt. Dies wird erreicht, in dem entweder mittels Stromversorgung 5 Einfluss auf die Leistung der Elektronenkanone 1 ausgeübt wird und/oder mittels Ablenkgenerator 6 die Verweildauer des Elektronenstrahls 2 und/oder die Größe des von ihm bestrahlten Bereiches in den Bereichen 1 und/oder 2 verändert wird. Mittels dieses Regelkreises ist es möglich, Ungleichmäßigkeiten in der Schichtdicke bzw. Schichtdickenverteilung quer zur Beschichtungsrichtung gezielt herbeizuführen oder aber auszugleichen. Das Regeln der Schwankungsbreiten V₁ und V₂ auf einen Wert von 0 führt zu einer gleichmäßigen Schichtdicke bzw. Schichtdickenverteilung quer zur Beschichtungsrichtung. Wird der Wert 0 für die Schwankungsbreiten V₁ und V₂ während eines gesamten Beschichtungsprozesses aufrechterhalten, resultiert daraus eine gleichmäßige Schichtdickenverteilung quer zur Transportrichtung auf dem gesamten zu beschichtenden Substrat.
In einem zweiten Regelkreis wird die mittlere U_A auf einen Sollwert SU_A hin ausgeregelt. Beeinflussbare Größen sind hierbei ebenfalls die Leistung der Elektronenkanone 1 und/oder der Fokussierungszustand des Elektronenstahls 2 in den Bereichen 1 und 2. Durch das Verändern des Sollwertes SU_A ist es möglich, die Schichtdicke quer zur Beschichtungsrichtung gleichmäßig über die gesamte Beschichtungsbreite zu vergrößern oder zu verringern.

1: Elektronenkanone
2: Elektronenstrahl
3: Verdampfertiegel
4: Verdampfungsmaterial
5: Stromversorgung
6: Ablenkgenerator
7: Stromversorgung
8: Bereich 1
9: Bereich 2
10: Analysator
11: Regler

Claims

Verfahren zur Beschichtung von Substraten durch plasmaaktivierte Elektronenstrahlverdampfung mit einem diffusen kathodischen Vakuumbogen, bei dem mindestens ein Elektronenstrahl abwechselnd auf mindestens zwei unterschiedliche Bereiche B_N(N = 1, 2, 3 ... M) mindestens eines Verdampfungsgutes gerichtet und in jedem Bereich B_N während einer vorgebbaren Verweilzeit t_N gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine gewählte Schichtdicke oder/und Schichtdickenverteilung durch Regelung der Verdampfungsrate jedes Bereichs B_N in Abhängigkeit von der Bogenspannung U_N(t) oder des Bogenstroms I_N(t) des Vakuumbogens erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Regelung der Schwankungsbreite V_N der Bogenspannung U_N(t) oder des Bogenstroms I_N(t) als Regelgröße mit einem Sollwert SV_N als Führungsgröße und mindestens einem Leistungsparameter des Elektronenstrahls als Stellgröße.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung der Bogenspannung U_N(t) in der ersten Regelung die Stromstärke oder die Leistung des diffusen kathodischen Vakuumbogens konstant gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung des Bogenstroms I_N(t) in der ersten Regelung die Spannung des diffusen kathodischen Vakuumbogens konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zweite Regelung der mittleren Bogenspannung U_A oder des mittleren Bogenstroms I_A als Regelgröße mit einem Sollwert SU_A bzw. SI_A als Führungsgröße und mindestens einem Leistungsparameter des Elektronenstrahls als Stellgröße.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsparameter des Elektronenstrahls die Verweilzeiten t_N oder/und die Größe der bestrahlten Bereiche B_N oder/und die Beschleunigungsspannung oder/und der Strahlstrom oder/und der Fokussierungszustand des Elektronenstrahles sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen der Verweilzeiten t_N so erfolgen, dass die Summe aller t_N stets gleich bleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass SV_N auf einen konstanten Wert, vorzugsweise Null, gesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass SU_A bzw. SI_A auf einen konstanten Wert gesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass SV_N oder/und SU_A bzw. SI_A ermittelt werden durch • Einstellung einer beabsichtigten Schichtdicke und Schichtdickenverteilung, • Messung der Bogenspannung U_N(t) bzw. des Bogenstroms I_N(t) des Vakuumbogens in jedem Bereich B_N zumindest zu den Zeitpunkten t = t₀ und t = t₀ + t_N, Ermittlung der Schwankungsbreite V_N = U_N(t₀ + t_N) – U_N(t₀) bzw. V_N = I_N(t₀ + t_N) – I_N(t₀) und Speicherung als Sollwert SV_N oder/und Ermittlung der mittleren Bogenspannung U_A bzw. des mittleren Bogenstroms I_A und Speicherung als Sollwert SU_A bzw. SI_A.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der beabsichtigten Schichtdicke und Schichtdickenverteilung durch Wahl der geometrischen Parameter der Verdampfungseinrichtung, insbesondere des Abstandes zwischen den Bereichen B_N oder/und des Abstandes zwischen Verdampfer und Substrat, oder/und durch Wahl der Leistungsparameter der Bedampfungseinrichtung, insbesondere der Verweilzeiten t_N oder/und des Leistungsdichteeintrags in jedem Bereich B_N, erfolgt.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten durch plasmaaktivierte Elektronenstrahlverdampfung mit einem diffusen kathodischen Vakuumbogen, umfassend eine Verdampfungseinrichtung mit einem kathodisch kontaktierbaren Verdampfertiegel (3) zur Aufnahme von Verdampfungsmaterial (4), mindestens einer Anode mit einer Stromversorgung (7), mindestens einer Elektronenkanone (1) mit einer Stromversorgung (5) und einem Ablenkgenerator (6) sowie eine Regeleinrichtung, wobei durch Speisung der Anode mit einem Strom ein Vakuumbogen zwischen der Anode und dem kathodisch kontaktierbaren Verdampfertiegel (3) herstellbar ist und mittels der Elektronenkanone (1) ein Elektronenstrahl (2) auf zwei beheizbare Bereiche (8, 9) des Verdampfungsmaterials (4) lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung einen Analysator (10) zur Erfassung von Kennwerten des Vakuumbogens und von Leistungsparametern der Elektronenquelle (1) und zur Berechnung abgeleiteter Größen sowie einen Regler (11) zur Ansteuerung der Stromversorgung (5) oder/und des Ablenkgenerators (6) der Elektronenkanone (1) umfasst.