DE102007008674A1 - Verfahren und Vorrichtung zur langzeitstabilen Beschichtung flächiger Substrate - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten, indem mit Hilfe eines Elektronenstrahls auf die Oberfläche des Verdampfungsguts infolge einer definierten Ablenkung eine flächen- oder linienförmige Dampfquelle des auf dem Substrat abzuscheidenden Dampfes erzeugt und das Verdampfungsgut relativ zur Dampfquelle bewegt wird. Die zugrunde liegende Aufgabenstellung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art anzugeben, so dass auch für sublimierende und semischmelzende Materialien eine zeitlich gleichmäßige Dampfdichte- und Schichtdickenverteilung bei maximaler Ausnutzung des Verdampfungsguts erzielbar ist, wird dadurch gelöst, dass das Tiegelsystem mit dem Verdampfungsgut in der Weise beweglich ist, dass die Relativgeschwindigkeit des Verdampfungsguts für alle Punkte der Dampfquelle während eines Beschichtungsprozesses stets größer Null ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten mittels Elektronenstrahlverdampfung. Auf der Oberfläche des Verdampfungsguts wird infolge einer definierten Ablenkung des Elektronenstrahls eine flächen- oder linienförmige Dampfquelle des auf dem Substrat abzuscheidenden Dampfes erzeugt und dabei das Verdampfungsgut relativ zur Dampfquelle innerhalb der Ebene bewegt, in welcher die Oberfläche des Verdampfungsgutes liegt.
• Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens. Sie umfasst eine Elektronenstrahleinrichtung und ein bewegliches Tiegelsystem zur Aufnahme von Verdampfungsgut, welches dem Substrat gegenüber liegend angeordnet ist und auf das der mittels der Elektronenstrahleinrichtung erzeugte und abgelenkte Elektronenstrahl zur Bildung einer flächen- oder linienförmigen Dampfquelle gerichtet ist.
• Das Verfahren und die Vorrichtung dienen dazu, auf großflächigen Substraten Schichten von Elementen und Verbindungen mit gleichmäßiger Schichtdicke aufzubringen. Z.B. kann es sich um bandförmige Materialien großer Breite handeln, die kontinuierlich bzw. quasikontinuierlich an der Beschichtungsquelle vorbei bewegt werden.
• Für die Beschichtung großflächiger Substrate, insbesondere im bis zu einige Tage dauernden kontinuierlichen Betrieb, werden bisher Vielquellensysteme, Linienquellen oder Flächenquellen als Verdampfer eingesetzt, mit denen unter Verwendung eines Elektronenstrahls als Energiequelle zur Verdampfung des Verdampfungsguts eine gleichmäßige Schichtdickenverteilung bei einem vorgegebenen Verhältnis von Bedampfungsabstand zu Substratbreite durch Verteilung der Dampfquellen hinsichtlich deren Position und Intensität erreicht wird. Diese Verteilung wird durch entsprechende Programmierung der Ablenkung des Elektronenstrahles eingestellt.
• In der DD 64 635 wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum langzeitstabilen Verdampfen großer Flächen beschrieben. Darin wird ein bandförmiges Substrat in einer Vakuumkammer mit einer Bandgeschwindigkeit in einer Bandbewegungsrichtung bewegt. Unter dem Band befindet sich Verdampfungsgut, auf das ein Elektronenstrahl gerichtet wird. Am Auftreffpunkt des Elektronenstrahls auf der Oberfläche des Verdampfungsguts entsteht eine Dampfquelle, aus der das Verdampfungsgut dampfförmig austritt, wodurch das Substrat an der Unterseite bedampft wird. Die Gestalt, welche durch den abgelenkten Elektronenstrahl auf der Oberfläche des Verdampfungsguts erzeugt wird, ist allgemein als Elektronenstrahlfigur bezeichnet.
• Zur Erreichung von Verdampfungsraten, die über lange Zeiten hinweg konstant bleiben, wird vorgeschlagen, das Verdampfungsgut während des Verdampfungsprozesses in einer Richtung oder in mehreren Richtungen zu bewegen. Dies erfolgt nach einem der Schichtverteilung angepassten Programm.
• Um zu einer möglichst großen Flächenausnutzung des Verdampfungsgutes zu gelangen, wird auch eine Auslenkung des Elektronenstrahles vorgeschlagen. Damit kann erreicht werden, dass das Verdampfungsgut möglichst gleichmäßig ausgenutzt wird. Insbesondere bei Substratbreiten größer als ein Meter ist zwar eine gleichmäßige Verdampfungsgutausnutzung erreichbar, jedoch sind einer Optimierung der Schichtdickenverteilung über die Fläche Grenzen gesetzt.
• Aus der DE 44 44 538 C2 ist ein Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung großflächiger Substrate bekannt, in welchem die flächen- oder linienförmigen Dampfquellen auf dem Verdampfungsgut durch zur Bewegungsrichtung des Substrats parallele oder antiparallele Oszillation des Elektronenstrahls erzeugt werden und auf diese Oszillation zeitlich abgestimmt das Verdampfungsgut selbst, jedoch quer zur Substratbewegung oszilliert. Zur Erzielung konstanter Verdampfungsraten sind die Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen innerhalb einer Oszillationsperiode des Elektronenstrahls längs der Bandbewegungsrichtung auf die Bandgeschwindigkeit abgestimmt.
• Bei sublimierenden oder nur am Auftreffpunkt des Elektronenstrahls schmelzenden (semischmelzenden) Materialien führt das Bewegungsmuster des Verdampfungsguts infolge der durch die Umkehrpunkte in einer Oszillationsperiode bedingten Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen zu periodischen Änderungen der thermischen Verhältnisse im Bereich der Dampfquelle, die durch die Wärmeleitung innerhalb dieser Materialien nicht hinreichend ausgeglichen werden. Hinzu treten störende Deformationen der Quellflächen infolge ungleichmäßigen Abtrags. Insbesondere führt die einheitliche Bewegungsrichtung des Verdampfungsgutes infolge des Materialabtrags zur Ausbildung einer Böschung auf dem Verdampfungsmaterial. Bei Vielquellensystemen und der in der DE 44 44 538 C2 beschriebenen Bewegung des Verdampfungsgutes ist eine aus der Böschung resultierende Schrägstellung der räumlichen Dampfdichteverteilung, auch als Dampfkeule bezeichnet, für alle Quellen in dieselbe Richtung festzustellen, was zu einer Unsymmetrie der durch Superposition entstehenden Dampfdichteverteilung und infolge dessen zu Unsymmetrien in der Schichtdickenverteilung führt.
• Der Erfindung liegt somit die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur langzeitstabilen Beschichtung großflächiger Substrate anzugeben, so dass auch für sublimierende und semischmelzende Materialien eine zeitlich gleichmäßige Dampfdichte- und Schichtdickenverteilung bei maximaler Ausnutzung des Verdampfungsgutes erzielbar ist.
• Die Aufgabenstellung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche stellen besonders günstige Ausgestaltungen dar.
• Mit dem erfindungsgemäßen Bewegungsablauf des Verdampfungsgutes werden Beschleunigungs- und Verzögerungsabläufe in der Bewegung des Verdampfungsgutes vermieden, wie sie zwangsläufig an den Umkehrpunkten von translatorischen Bewegungen sowie in deren Umgebung auftreten. Eine Bewegung des Verdampfungsguts relativ zur Dampfquelle mit einer Geschwindigkeit von stets größer Null, wobei hier der Betrag der Geschwindigkeit zu verstehen ist, gewährleistet somit, dass der Dampfquelle kontinuierlich neues, festes Beschichtungsmaterials zugeführt wird, in welchem ungefähr vergleichbare Temperaturverhältnisse vorliegen. Eine solche Bewegung ist durch eine homogene Geschwindigkeitsfunktion charakterisiert.
• Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Relativbewegung, den physikalischen Eigenschaften des Verdampfungsguts und dem Energieeintrag durch den Elektronenstrahl. Weist das Verdampfungsgut z.B. eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, so führt eine hohe Relativgeschwindigkeit dazu, dass zur Aufrechterhaltung einer konstanten Quelltemperatur und somit einer konstanten Verdampfungsrate eine Anpassung des Energieeintrags durch den Elektronenstrahl erforderlich ist. Auch das Schmelzverhalten des Verdampfungsguts ist zur Ermittlung der Prozessparameter heranzuziehen. Diese Prozessparameter sind die Elektronenstrahlleistung, der Fokus des Elektronenstrahls, die Flächenausdehnung der Elektronenstrahlfigur und die Relativbewegung.
• Ein Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Möglichkeit, eine gleichmäßige Verdampfungsrate über den gesamten Beschichtungsablauf selbst bei Langzeitbeschichtungen und gleichzeitig eine maximale Ausnutzung des Verdampfungsgutes zu gewährleistet, welches dem Prozess kontinuierlich zugeführt wird.
• Neben den Materialeigenschaften beeinflussen auch solche Parameter wie die geometrischen Verhältnisse des Substrats, des für die großflächige Beschichtung vorzuhaltenden Verdampfungsguts sowie die zu erzielende Schichtdicke oder Schichtdickenverteilung die mögliche Relativbewegung. Anhand der Faktoren, welche im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens variierbar sind, kann die Relativbewegung auf die genannten Parameter abgestimmt werden. Diese Faktoren sind z.B. die Lage des Verdampfungsguts relativ zum Substrat sowie die Größe des Verdampfungsgutreservoirs, die Lage sowie die Flächenausdehnung der Dampfquelle im Verdampfungsgut und relativ zum Substrat, die Einzelbewegungen von Verdampfungsgut und/oder Dampfquelle hinsichtlich Betrag und Richtung und der Energieeintrag in das Verdampfungsgut durch den Elektronenstrahl. Durch eine Optimierung der einzelnen Faktoren, welche im Rahmen von Simulationen oder Probebeschichtungen vorgenommen werden können, ist das gewünschte Schichtdickenprofil bei gleichmäßigem Abtrag des Verdampfungsguts auch bei Langzeitbeschichtungen zu erzielen.
• Da die Bewegung des Verdampfungsguts relativ zur Dampfquelle der Zufuhr neuen Verdampfungsguts zur Dampfquelle dient, ist es nicht erheblich, ob die Dampfquelle oder das Verdampfungsgut oder beide die Bewegung ausführen, sofern die resultierende Bewegung eine Bewegung des Verdampfungsguts relativ zur Dampfquelle ergibt, welche die Bedingung hinsichtlich deren Relativgeschwindigkeit zueinander erfüllt. Somit ist die gewünschte thermische Stabilität der Verdampfungsquelle zu erzielen.
• Eine Vorrichtung, mit der dieses Verfahren auszuführen ist, weist ein solches Tiegelsystem auf, mit dem eine Bewegungsbahn ohne Umkehrpunkt abfahrbar ist. Indem das Tiegelsystem mittels einer geeigneten Bewegungsvorrichtung entlang einer solchen Bewegungsbahn innerhalb der Beschichtungsvorrichtung zu bewegen ist, sind die verschiedensten Relativbewegungen zwischen der Dampfquelle und dem Verdampfungsgut zu realisieren. Denn der Ort der Dampfquelle wird durch die Auslenkung des Elektronenstrahls mittels der Elektronenstrahlvorrichtung und somit unabhängig von einer Bewegung des Verdampfungsguts be stimmt, was unabhängige Bewegungsabläufe von Dampfquelle und/oder Verdampfungsgut zulässt.
• Es ist selbstverständlich, dass die Bewegung des Tiegelsystems so auszuführen ist, dass die Ebene, in welcher das Substrat angeordnet ist (Substratebene), während der Beschichtung stets dem Verdampfungsgut gegenüber liegt. Derartige Bewegungen sind z.B. die entlang einer Kreis- oder elliptischen Bahn mit außerhalb des Verdampfungsguts liegender Achse oder Rotationsbewegungen mit einer innerhalb des Verdampfungsguts liegenden Achse. Sie hängen in besonderem Maße von der Anlagengröße und der Tiegelgröße ab und können aber dennoch durch die Überlagerung mit der Bewegung der Dampfquelle mittels entsprechender Elektronenstrahlauslenkung zu komplexen Bewegungsabläufen führen.
• Entsprechend einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zu diesem Zweck die Relativgeschwindigkeit des Verdampfungsgutes für alle Punkte der flächen- oder linienförmigen Dampfquelle annähernd gleich. Hierbei hängen die möglichen Bewegungsabläufe auch von der Größe der Dampfquelle ab. Während z.B. eine kleine Dampfquelle auf einem großflächigen Verdampfungsgut auch spiral- oder mäanderförmige Bewegungen zulassen, ohne dass sich die Relativgeschwindigkeit der einzelnen Punkte der Dampfquelle im Vergleich zum Geschwindigkeitsbetrag deutlich unterscheiden, ist diese Bedingung z.B. bei einer linearen Dampfquelle, die sich in Längsausdehnung nahezu über das gesamte Verdampfungsgut erstreckt, bei einer Relativbewegung des Verdampfungsguts rechtwinklig zur Längsausdehnung der Dampfquelle erfüllt.
• Sofern einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend das Verdampfungsgut relativ zur Dampfquelle rotiert, kann die Rotationsbewegung sowohl vom Verdampfungsguts selbst ausgeführt werden als auch durch eine Überlagerung der Bewegung beider Komponenten erfolgen.
• Auch diese Bewegung weist keinen Umkehrpunkt auf, jedoch ist es für eine Geschwindigkeit größer Null wesentlich, dass die Rotationsachse außerhalb der Dampfquelle liegt. Z.B. kann die Rotationsachse in der Verlängerung einer Achse der Dampfquelle liegen, wobei hier als Achse eine solche zu verstehen ist, die sich auf die geometrische Figur der Dampfquelle bezieht. Bei einer linearen Dampfquelle ist das deren Längsausdehnung, bei einer 2-dimensional ausgedehnten Dampfquelle kann das eine beliebige der durch die Geometrie der Dampfquelle gebildeten Achsen sein, d.h. eine Symmetrieachse. Da sich die Dampfquelle ein- oder zweidimensional in der Oberfläche des Verdampfungsguts erstreckt, liegt die hier bezeichnete Achse der Dampfquelle in der Ebene, welche durch die Oberfläche definiert ist.
• Die Geometrie der Dampfquelle wird durch die Elektronenstrahlfigur und durch die Temperaturverteilung im Verdampfungsgut in der Umgebung der Elektronenstrahlfigur definiert. Denn auch einige sublimierende Verdampfungsmaterialien bilden in der Umgebung des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls und bei einer entsprechend schnellen Auslenkung des Elektronenstrahls in der Umgebung der Elektronenstrahlfigur einen begrenzten Bereich geschmolzenen Materials.
• Die Rotation des Verdampfungsguts ermöglicht es, auch auf kleinem Raum der Dampfquelle kontinuierlich neues Verdampfungsgut mit definiertem, vergleichbarem und nahezu kontinuierlich gleichartigem thermischen Zustand zuzuführen. Mittels geeigneter Auslenkung des Elektronenstrahls ist bei einer, im Vergleich zur Oberfläche des Verdampfungsgutes, kleinen Dampfquelle auch eine solche Relativbewegung möglich, mit der Verdampfungsgut entlang eines spiralförmigen Pfades verdampft wird.
• Bei einer linearen, sich radial erstreckenden Dampfquelle ist zu berücksichtigen, dass mit zunehmendem Abstand eines Punktes der Dampfquelle von der Rotationsachse die Richtungsgeschwindigkeit des Verdampfungsguts relativ zur Dampfquelle zunimmt, so dass eine radiale Temperaturverteilung der Quelltemperatur erzeugt wird. Deshalb hängt es wiederum von den physikalischen Eigenschaften des Materials des Verdamp fungsguts ab, in welchem Abstand die Rotationsachse von der Dampfquelle entfernt ist, um die gewünschte Verteilung des thermischen Zustands des zugeführten Verdampfungsguts über der Fläche der Dampfquelle zu erzielen.
• Darüber hinaus kann der Temperaturverteilung im Verdampfungsgut durch verschiedene Maßnahmen begegnet werden. Eine Maßnahme ist die die Anpassung des Energieeintrags mittels Elektronenstrahl. Die Anpassung ist mittels Leistungsverteilung und Leistungsdichteverteilung des Elektronenstrahls möglich. Die Änderung der Leistungsverteilung erfolgt durch die Gestaltung der Flächenform der Verdampfungsquelle. Z.B. kann die oben beschriebene radiale Temperaturverteilung kompensiert werden, wenn die Elektronenstrahlfigur ein Kreisringausschnitt ist.
• Ein Ausgleich der Temperaturverteilung innerhalb der Dampfquelle mittels Leistungsdichteverteilung ist die Regelung des Energieeintrags pro Flächenelement. Eine örtliche Abhängigkeit der Leistungsdichte des Elektronenstrahls in der Dampfquelle ist durch eine Änderung der Dichte der bestrahlten Flächenelemente oder durch eine Änderung der Verweilzeit pro Flächenelement möglich. Diese Leistungsdichteverteilung kann stets zusätzlich zu den bisher beschriebenen Maßnahmen erfolgen. Damit ist z.B. die oben genannte Verteilung der Quelltemperatur zu kompensieren, die bei rotierendem Verdampfungsgut auf dem unterschiedlichen Abstand zum Rotationspunkt beruhen. Darüber hinaus ist die größere Erwärmung des Verdampfungsgutes in der Umgebung des Umkehrpunkt der oszillierenden Elektronenstrahls durch eine geringere Leistungsdichte in diesem Bereich ausgleichbar.
• Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Verdampfungsgut in einem Paar voneinander getrennter Portionen angeordnet. In jeder der Portionen wird eine Dampfquelle erzeugt, wobei beide Dampfquellen hinsichtlich ihrer Lage, ihrer Geometrie und ihrer Leistung symmetrisch zu einer Symmetrieachse des Substrats sind. Eine mögliche Unsymmetrie einer Dampfkeule wird in diesem Fall durch die zweite, symmetrisch zu einer Symmetrieachse des Substrats angeordnete zweite Dampfkeule weitestgehend in der Richtung kompensiert, in welcher das Paar angeordnet ist. Die Kompenstion in einer weiteren Richtung würde ein weiteres, symmetrisch in dieser weiteren Richtung angeordnetes Paar von Dampfquellen erfordern. Die gegenläufige Bewegung beider Portionen eines Paares gleicht darüber hinaus die Schrägstellung der Dampfkeulen infolge der sich an jeder Quelle bildenden Böschung aus, indem beide Böschungen symmetrisch zum Substrat liegen.
• Feinanpassungen an die Verteilungscharakteristik der Verdampfungsmaterialien können bei symmetrisch zum Substrat angeordneten linearen Dampfquellen durch deren symmetrische Schrägstellung vorgenommen werden, d.h. die Längsachse der Dampfquelle und die Symmetrieachse des Substrats schließen einen Winkel zwischen 0 und 90° ein. Durch die Schrägstellung ist eine mögliche Schwankung der Dampfausbreitung in der Richtung ausgleichbar, in welcher die symmetrischen Dampfquellen angeordnet sind, d.h. senkrecht zur Symmetrieachse.
• Sofern das Substrat entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung an der Dampfquelle in einer Substrattransportrichtung vorbei bewegt wird, sind alle oben beschriebenen Ausgleichsmaßnahmen zur Erzielung einer homogenen Schichtdickenverteilung nur quer zur Substrattransportrichtung erforderlich. In Substrattransportrichtung durchfährt jedes Flächenelement des Substrats längs der Substrattransportrichtung die gleiche Dampfdichteverteilung. Dies hat zur Folge, dass bei einem bewegten Substrat im Grunde nur ein Paar symmetrischer Dampfquellen erforderlich wäre.
• Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
• 1 die schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung und
• 2 das Tiegelsystem der Beschichtungsvorrichtung gemäß 1 in schematischer Darstellung.
• Die Beschichtungsvorrichtung gemäß 1 umfasst eine Vakuumkammer 12, die mit einem Vakuumerzeuger 13 verbunden ist, um das für die Beschichtung mittels Verdampfung erforderliche Vakuum herzustellen. Ein plattenförmiges Substrat 1 wird mittels eines Transportsystems 14 in einer Richtung, nachfolgend als Substrattransportrichtung 7 bezeichnet, durch die Vakuumkammer 12 und an einer Quelle des Dampfes des abzuscheidenden Materials vorbei bewegt. Die Ebene, in welcher das Substrat angeordnet ist, wird allgemein als Substratebene bezeichnet.
• Die Quelle ist durch das Verdampfungsgut 3 gebildet, auf welches der Elektronenstrahl 18 einer Elektronenstrahleinrichtung 17 gerichtet ist und das infolge der damit erzielten Erwärmung am Auftreffort des Elektronenstrahls 18 verdampft. Die Quelle ist unterhalb der Substratebene angeordnet, so dass sich über der Quelle eine von der Temperatur des Verdampfungsguts 3 am Auftreffort, dem Vakuum und der Quellgeometrie abhängige Dampfkeule 19 ausbildet. Das Substrat 1 wird durch diese Dampfkeule 19 hindurch bewegt und liegt dabei der Quelle des Dampfs gegenüber.
• Zwei rotationssymmetrische Tiegelsysteme 2, jeweils einen Tiegel 15 und eine Bewegungseinrichtung 16 umfassend, nehmen jeweils das feste Verdampfungsgut 3 auf. Die Tiegel 15 sind in 1 in der Betrachtungsrichtung hintereinander und somit bezüglich der Substrattransportrichtung 7 betrachtet nebeneinander angeordnet. Sie sind mittels der Bewegungseinrichtung 16 um eine Rotationsachse 10 rotierbar, welche im Mittelpunkt des Tiegels 15 und senkrecht zum Substrat 1 steht.
• 2 zeigt ein Substrat 1, das in diesem Ausführungsbeispiel bandförmig ist und im Folgenden als Band bezeichnet sein soll.
• Das Verdampfungsgut 3 ist in zwei kreisrunden Tiegelsystemen 2 eingebracht, wobei ein Randbereich 4 und ein zentraler Bereich 5 jedes Tiegelsystems 2 kein Verdampfungsgut 3 enthält. Mittels der in 2 nicht näher dargestellten Elekt ronenstrahleinrichtung 17 wird in jedem Tiegel 15 infolge oszillierender Auslenkung des jeweiligen Elektronenstrahls 18 in radialer Richtung in dem kreisringförmigen Verdampfungsgut 3 eine linienförmige Dampfquelle 6 erzeugt. Beide Dampfquellen 6 sind parallel zur Substrattransportrichtung 7 ausgerichtet. Die Tiegelsysteme 2 und die Dampfquellen 6 sind symmetrisch zur Symmetrieachse des Bandes 8 mit einem solchen Abstand zueinander angeordnet, dass je eine Dampfquelle 6 unterhalb eines Randbereiches des Bandes 1 liegt und sich die von den Dampfquellen 6 ausbreitenden Dampfdichteverteilungen über der gesamten Substratbreite addieren (Superpositionsprinzip). Durch diese Anordnung und Ausrichtung beider Dampfquellen 6 ist eine nahezu gleichmäßige Schichtdickenverteilung quer zur Substrattransportrichtung 7 gewährleistet. Zum einen führt die Superposition der räumlichen Dampfdichteverteilungen (Dampfkeulen 19) beider Dampfquellen 6 zur erforderlichen Homogenität der resultierenden Dampfkeule 19 über die Substratbreite. Zum anderen wirken sich thermische Unstetigkeiten an den Umkehrpunkten der Elektronenstrahlfiguren nicht auf begrenzte Substratstreifen aus.
• Beide Tiegelsysteme 2 rotieren mit zueinander gegenläufigem Drehsinn um ihren Mittelpunkt 10 innerhalb der Zeichnungsebene, welche parallel zum Band 1 und parallel zur Oberfläche des Verdampfungsgutes 3 liegt. Die Relativgeschwindigkeit des Verdampfungsguts 3, im Ausführungsbeispiel die Winkelgeschwindigkeit ist durch eine gleichmäßige Rotation um den Mittelpunkt des Tiegelsystems 10, der außerhalb der Dampfquelle 6 liegt, stets gleichmäßig und größer Null.
• An jeder der beiden Dampfquellen 6 entsteht durch den Materialabtrag während des sich gleichmäßig drehenden Verdampfungsgutes 3 eine Böschung 11 vor dem Dampfquelle 6, in Bewegungsrichtung des Verdampfungsgutes 9 betrachtet. Diese Böschungen 11 bewirken ein Kippen der Dampfkeulen 19 gegenüber der Flächennormalen der Oberfläche des Verdampfungsgutes 3, was jedoch infolge der gegenläufigen Drehbewegungen und somit infolge des gegeneinander ausgerichteten Kippens kompensiert wird.
• Anstelle der Rotation der kreisrunden Tiegelsysteme 2 ist auch eine andere Bewegungsbahn möglich, solange diese keinen Umkehrpunkt enthält. Entsprechend dieser Bewegungsbahn können die Tiegelsysteme 2 und die Dampfquellen 6 anders gestaltet sein. Es versteht sich auch, dass anstelle der zwei Tiegelsysteme 2 eine größere Anzahl mit anderen Geometrien angeordnet sein kann, solange sich diese an einer Symmetrieachse des Substrats 8 paarweise gegenüberstehen und der Ausgleich des Kippens durch gegenläufige Bewegung erfolgt.
• Zusätzlich zu den beschriebenen Ausgleichsmaßnahmen können auch Feinanpassungen an die Verteilungscharakteristik der Verdampfungsmaterialien durch eine symmetrische Schrägstellung der symmetrischen Dampfquellen 6 vorgenommen werden, wobei sich die Schrägstellung auf den Winkel bezieht, den die linienförmige Dampfquelle 6 oder eine Achse eine flächenförmigen Dampfquelle 6 und die Symmetrieachse des Bandes 8 oder eines anders gestalteten Substrats 8 einschließen.
• Ein wichtiger Aspekt zur Erzielung einer gleichmäßigen Dampfdichteverteilung bei maximaler Ausnutzung des Verdampfungsgutes 3 ist dessen nahezu ebener Abtrag mittels der Elektronenstrahlfiguren. Dies kann dadurch unterstützt werden, dass die Elektronenstrahlfigur eine auf ein gleichmäßige Verdampfungstemperatur in der Dampfquelle abgestimmte Leistungsverteilung oder Leistungsdichteverteilung aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel, in welchem die Dampfquelle 6 und die damit übereinstimmende Elektronenstrahlfigur radial in Substrattransportrichtung 7 ausgerichtet ist, erfolgt der Leistungseintrag durch den Elektronenstrahl in das Verdampfungsgut 3 bzw. der Leistungseintrag je Flächeneinheit mit einer radialen Verteilung. Dies ist beispielsweise durch die flächenbezogene Verweilzeit des Elektronenstrahls möglich.

1

Substrat, Band

2

Tiegelsystem

3

Verdampfungsgut

4

Randbereich

5

zentraler Bereich

6

Dampfquelle

7

Substrattransportrichtung

8

Symmetrieachse des Substrats oder des Bandes

9

Bewegungsrichtung des Verdampfungsguts, Drehsinn des Tiegels

10

Rotationsachse, Mittelpunkt des Tiegels

11

Böschung

12

Vakuumkammer

13

Vakuumerzeuger

14

Transportsystem

15

Tiegel

16

Bewegungseinrichtung

17

Elektronenstrahleinrichtung

18

Elektronenstrahl

19

Dampfkeule

Claims (12)

1. Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1), indem Verdampfungsgut (3) mittels eines Elektronenstrahls (18) verdampft und auf dem Substrat (1) abgeschieden wird, wobei der Elektronenstrahl (18) auf der Oberfläche des Verdampfungsguts (3) infolge einer definierten Ablenkung des Elektronenstrahls (18) eine flächen- oder linienförmige Dampfquelle (6) des auf dem Substrat (1) abzuscheidenden Dampfes erzeugt und das Verdampfungsgut (3) relativ zur Dampfquelle (6) innerhalb der Ebene bewegt wird, in welcher die Oberfläche des Verdampfungsgutes (3) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit des Verdampfungsguts (3) relativ zu allen Punkten der Dampfquelle (6) während eines Beschichtungsprozesses stets größer Null ist.
2. Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit des Verdampfungsguts (3) relativ zu allen Punkten der Dampfquelle (6) annähernd die gleiche ist.
3. Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Verdampfungsguts (3) eine Rotations bewegung ist.
4. Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgut (3) um eine Rotationsachse (10) rotiert, welche auf der Verlängerung einer Symmetrieachse der Dampfquelle (6) liegt.
5. Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgut (3) in einer geraden Anzahl voneinander getrennter Portionen angeordnet wird und in beiden Portion eines Paares je eine gleichartige Dampfquelle (6) erzeugt wird, welche symmetrisch zu einer Symmetrieachse des Substrats (8) liegen und dass sich die beiden Portionen eines Paares gegenläufig bewegen.
6. Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar linienförmiger Dampfquellen (6) erzeugt wird, deren Längsachsen jeweils mit der Symmetrieachse des Substrats (8) einen Winkel im Bereich von 0 bis 90° einschließen.
7. Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampfquelle (6) mit einem Elektronenstrahl (18) erzeugt wird, welcher eine vom Auftreffpunkt abhängige Leistungsdichteverteilung aufweist.
8. Verfahren zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, das Substrat (1) in einer Substrattransportrichtung (7) an der Dampfquelle (6) vorbeibewegt wird.
9. Vorrichtung zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1), bestehend aus einer Elektronenstrahleinrichtung (17) und einem beweglichen Tiegelsystem (2) zur Aufnahme von Verdampfungsgut (3), welches dem Substrat (1) gegenüber liegend angeordnet ist und auf das der mittels der Elektronenstrahleinrichtung (17) erzeugte und abgelenkte Elektronenstrahl (18) zur Bildung einer flächen- oder linienförmigen Dampfquelle (6) gerichtet ist dadurch gekennzeichnet, dass das Tiegelsystem (2) entlang einer Bewegungsbahn beweglich ist, die keinen Umkehrpunkt enthält.
10. Vorrichtung zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiegelsystem (2) rotierbar ist um eine Rotationsachse (10), die senkrecht zur Oberfläche des Verdampfungsguts (3) außerhalb des Bereichs der Dampfquelle (6) steht.
11. Vorrichtung zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine gerade Anzahl von Tiegelsystemen (2) angeordnet ist, die paarweise und das Paar symmetrisch zu einer Symmetrieachse des Substrats (8) angeordnet sind.
12. Vorrichtung zur langzeitstabilen Beschichtung von Substraten (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenstrahl (18) bezogen auf die Auftrefffläche des Elektronenstrahls (18) auf dem Verdampfungsgut (3) (Elektronenstrahlfigur) eine Leistungsdichteverteilung aufweist.