-
Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur dynamischen Beschichtung von kontinuierlich transportierten Substraten mittels Verdampfung. Sie betrifft insbesondere ein solches Verfahren, bei dem Verdampfungsgut von unten in einen Verdampfer der Verdampfungseinrichtung nachgeführt wird und in der dem Substrat gegenüber liegenden Oberfläche des Verdampfungsguts zumindest eine Dampfquelle ausgebildet wird, so dass sich der Dampf auf einem in die von der Dampfquelle aufsteigende Dampfwolke gebrachtem Substrat als Schicht niederschlägt. Dabei wird der Abstand zwischen der Verdampfungsoberfläche und dem Substrat, d. h. dessen der Verdampfungsoberfläche gegenüber liegende Oberfläche, eingestellt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
-
Die Beschichtung mittels Verdampfung ist ein etabliertes Verfahren, bei dem, häufig innerhalb einer einstellbaren Prozessatmosphäre, auf der Oberfläche von Verdampfungsgut punkt-, flächen- oder linienförmige Dampfquellen des auf dem Substrat abzuscheidenden Dampfes erzeugt wird. Eine Dampfquelle ist der sublimierende Teil des Verdampfungsguts oder der Bereich des geschmolzenen Verdampfungsguts, von dem eine zur Substratbeschichtung dienende Dampfwolke aufsteigt. Ein Substrat wird in die von einer oder mehr Dampfquellen aufsteigende Dampfwolke gebracht, so dass sich der Dampf als Schicht auf dem Substrat niederschlägt. Bei der Verwendung mehrerer Dampfquellen sind diese derart angeordnet, dass sie sich überlagern und eine zusammenhängende Dampfwolke bilden mit einer z. B. über die Dampfquellen beeinflussbaren räumlichen Dampfdichteverteilung.
-
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens umfasst eine Substrathalterung zur Halterung und Positionierung des Substrats über den Dampfquellen und zum Transport des zu beschichtenden Substrats, eine Verdampfungseinrichtung zur Verdampfung des Verdampfungsguts. Die Verdampfungseinrichtung weist zumindest einen Verdampfer mit Haltemitteln zur Halterung und Nachführung von Verdampfungsgut von unten in den Verdampfer und eine Energiequelle zur Ausbildung einer Dampfquelle in der Oberfläche des Verdampfungsguts auf, wobei die Verdampfungsoberfläche dem Substrat gegenüber liegend angeordnet ist.
-
Als Verdampfungseinrichtung sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die unter Vakuum oder Umgebungsdruck arbeiten. Bei der Elektronenstrahlverdampfung beispielsweise wird das Verdampfungsgut infolge einer definierten Ablenkung eines Elektronenstrahls auf dessen Oberfläche unter Vakuum verdampft. Auch thermische Verdampfer sind bekannt, in welchen das Verdampfungsgut mittels Widerstandsheizer verdampft wird.
-
In industriellen Anlagen ist eine hohe Beschichtungsrate gefordert, mit der im kontinuierlichen Beschichtungsverfahren, beispielsweise in Inline-Anlagen, eine effektive und dabei homogene Beschichtung erzielbar ist. Im kontinuierlichen Beschichtungsverfahren werden Substrate mit diskretem oder geschlossenem Substratfluss, zum Teil auch in geeigneten Trägern, kontinuierlich durch die Dampfwolke transportiert und dabei beschichtet (dynamische Bedampfung). Mittels der Elektronenstrahlverdampfung beispielsweise werden gegenwärtig Beschichtungsraten im Bereich von 0,5 bis 50 µm*m/min erzielt.
-
Bei großflächigen Beschichtungen im dynamischen Verfahren wird in der Regel mit mehr als einer Dampfquelle gearbeitet, um quer zur Substrattransportrichtung eine homogene Dampfdichteverteilung zu erzeugen, die zu einer homogenen Schichtdickenverteilung auf dem Substrat führt. Die Längsverteilung der Schichtdicke hängt von der Konstanz der Transportgeschwindigkeit des Substrats ab, wie auch von der zeitlichen Konstanz der erzeugten Verdampfungsrate.
-
Häufig ist es wichtig, wenn sich die Oberfläche des Verdampfungsguts mit den Dampfquellen, nachfolgend wird diese Oberfläche auch als Verdampfungsoberfläche bezeichnet, nur in einem sehr begrenzten Rahmen infolge des Verbrauchs des Verdampfungsguts absenkt, so dass der Abstand zwischen Verdampfungsoberfläche und Substrat möglichst konstant bleibt. Mit der Erhöhung des Abstandes zwischen Substrat und Verdampfungsoberfläche ändert sich auch die Verteilung der Dampfquellen in der Oberfläche des Verdampfungsguts, was wiederum Änderungen hinsichtlich der Verdampfungs- und Beschichtungsrate sowie der Dampfdichte- und folglich der Schichtdickenverteilung auf dem Substrat verursacht. Dies ist insbesondere für mehrschichtige optische Schichtsysteme zu vermeiden, bei denen die Funktionalität an die mitunter sehr geringen Schichtdicken der Einzelschichten geknüpft ist. Auch bei der Elektronenstrahlverdampfung führt die Absenkung der Schmelzseeoberfläche aufgrund der damit einhergehenden Änderung der Geometrie Auftreffpunktes des Elektronenstrahls zu nachteiligen Effekten.
-
Um das Absenken der Schmelzseeoberfläche einzudämmen oder zu vermeiden, erfolgt in verschiedenen Vorrichtungen ein Nachführen des Verdampfungsguts während der Verdampfung.
-
Beispielsweise wird stangenförmiges Verdampfungsmaterial, dem verdampften Material angepasst, von unten in den Verdampfer nachgeführt. Der Begriff „unten“ ist dabei, unabhängig von der Lage der Verdampfungsoberfläche, als eine der Verdampfungsoberfläche abgewendete Seite zu verstehen und bezieht sich nicht zwangsläufig auf die mit der Schwerkraft verknüpften Begriffe „oben“ und „unten“.
-
Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise als Ringtiegel oder Stabverdampfer bekannt. Dabei handelt es sich zum einen um wassergekühlte Ringtiegel, die das obere Stabende mit der Verdampfungsoberfläche umschließen und so eine Materialzufuhr von unten zulassen. Zum anderen werden auch tiegelfreie Stabverdampfer verwendet und zwar in den Fällen, in denen das feste Verdampfungsgut selbst den Schmelzsee umgrenzt oder bei sublimierenden Materialien. Derartige Verdampfer werden gegenwärtig jedoch nur bei langandauernden quasistationären Beschichtungen verwendet, bei denen das Substrat während der Beschichtung angehalten wird, so dass sich Schwankungen in der Verdampfungsrate während der Beschichtung des über dem Verdampfer positionierten Substrats nicht auf die erzielte Schichtdicke auswirken, wenn die Beschichtung zum richtigen Zeitpunkt beendet wird.
-
Bei einer dynamischen Beschichtung hingegen erfordern Rateschwankungen ein Eingreifen in das Nachfütterungsregime, um die geforderte Schichtdickenhomogenität in Substrattransportrichtung zu erzielen. Insbesondere Stöße zwischen aufeinanderfolgenden Stäben führen zu Rateschwankungen. In den bekannten Verfahren werden Verdampfungsparameter, z.B. die Elektronenstrahlfiguren, fortlaufend angeglichen, um eine homogene Beschichtungsrate zu erzielen. In Abständen muss dann die Höhe oder die Geschwindigkeit eines oder aller Stäbe wieder so korrigiert werden, dass mit den Verdampfungsparametern die prozessbedingten Schwankungen wieder ausgleichbar sind.
-
Hinzu kommt, dass bei der Verwendung von mehreren Dampfquellen nebeneinander quer zur Substrattransportrichtung häufig die äußeren Dampfquellen am Substratrand mit einer anderen, meist höheren, Verdampfungsrate betrieben werden müssen als die inneren Dampfquellen. Hieraus ergeben sich weitere Schwierigkeiten für die Konstanz der am Substrat erzeugten Beschichtungsrate.
-
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dazu verwendbare Vorrichtung anzugeben, die es für von unten in einen Verdampfer nachführbares Verdampfungsgut gestatten, den Verdampfungsabstand zwischen Substrat und Verdampfungsoberfläche und die geometrische und zeitliche Verteilung der Beschichtungsrate auch für die dynamische Bedampfung mit hoher Beschichtungsrate und für lange Prozesszyklen sowie großflächige Substrate konstant zu halten.
-
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine dafür verwendbare Vorrichtung nach Anspruch 9 beschrieben. Die jeweils darauf bezogenen abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
-
Das nachfolgend beschriebene Verfahren und die dazu verwendete Vorrichtung gestatten es, eine bestimmte homogene Beschichtungsrate mit einem im Zeitverlauf konstanten Abstand zwischen der Verdampfungsoberfläche und dem Substrat (Bedampfungsabstand) zu verknüpfen, so dass regelmäßige Nachkorrekturen der Lage der Verdampfungsoberfläche und damit verbunden sprunghafte Ratenänderungen vermieden werden können. Damit kann einerseits der Verlust aufgrund von in Transportrichtung inhomogener Beschichtungen, die durch zeitliche Schwankungen der Verdampfung bedingt sind, vermindert und andererseits höhere, den Leistungsvermögen der Beschichtungsanlage entsprechende Beschichtungsraten gefahren werden. Beides verbessert die Effektivität des Verfahrens und die Auslastung der Beschichtungsanlage.
-
Insbesondere ist es möglich, Beschichtungsraten vorzugeben, die anhand der zu realisierenden Substratgeschwindigkeit und der Leistungsparameter der Beschichtungsanlage auf die konstant gehaltene Nachführgeschwindigkeit des Verdampfungsguts umgerechnet und mithilfe der beanspruchten Regelung kontinuierlich erzielt wird. Die Einstellung der Verteilung der Beschichtungsrate quer zur Substrattransportrichtung erfolgt dabei mit den bekannten Mitteln.
-
Erfindungsgemäß wird mit der Nachführgeschwindigkeit ein für die Effektivität und die Homogenität wesentlicher Prozessparameter als konstant vorgegeben und auf dieser Grundlage mittels einer Regelung, bei welcher die Höhe der Verdampfungsoberfläche relativ zum Substrat die Regelgröße darstellt, zumindest ein Verdampfungsparameter, mit welchem die Verdampfungsrate beeinflusst werden kann, als Stellgröße der Regelstrecke variiert. Als Regelgröße wird die Größe der Regelstrecke angesehen, die zum Regeln erfasst wird. Die Stellgröße dient der Beeinflussung der Regelstrecke, um die Regelgröße mit der zulässigen Toleranz auf den Sollwert einzustellen. Die hier beschriebene Regelung soll neben einer vollständig automatisierten Betriebsweise auch solche einschließen, bei denen Elemente manuell ausgeführt werden, wie beispielsweise die Erfassung der Regelgröße, Vergleiche von Werten oder die Auswahl und/oder Änderung der Stellgröße.
-
Die erfindungsgemäße, dazu verwendbare Vorrichtung weist solche Haltemittel auf, mit denen das Verdampfungsgut mit einer konstanten Geschwindigkeit nachführbar ist. Die dazu geeigneten Mittel hängen wesentlich von der Art des Verdampfungsguts und der Art des Verdampfers ab. Wird festes Verdampfungsgut, z.B. bei Stabverdampfern, von unten in den Verdampfer nachgeführt, können das Vortriebe sein. Bei der Nachführung von flüssigem Verdampfungsgut, beispielsweise aus einem Reservoir- oder Schmelzbehälter, wird der Zufluss von flüssigem Schmelzgut auf einen konstanten Wert gesteuert. Die Konstanz der Werte wird von den für die realisierte Anwendung des beschichteten Substrats zulässigen Toleranzen der Beschichtungsrate und Schichtdicke bestimmt.
-
Die Vorrichtung weist weiter eine Regeleinrichtung auf, mit einer Messeinrichtung zur Messung der Höhe der Verdampfungsoberfläche relativ zum Substrat, mit einem Vergleichsglied zur Feststellung einer Abweichung gemessenen Höhe von einem Sollwert als Führungsgröße und mit einem Stellglied zum Variieren zumindest eines solchen Verdampfungsparameters, welcher geeignet ist die Verdampfungsrate zu beeinflussen.
-
Die Höhe der Verdampfungsoberfläche relativ zum Substrat kann direkt zwischen beiden sich gegenüber liegenden Flächen ermittelt werden oder indirekt über geeignete Fixpunkte an der Beschichtungsvorrichtung oder deren Umgebung.
-
Die Anpassung erfolgt aufgrund der festgestellten Position der Verdampfungsoberfläche in Bezug auf das Substrat, da eine Änderung dieser Position bei konstanter Materialnachführung auf Schwankungen in der Verdampfung schließen lässt. Als geeignete Verdampfungsparameter sind verschiedene Parameter bekannt, mit denen der Energieeintrag in das Verdampfungsgut variiert werden kann. Bei einer thermischen Verdampfungseinrichtung ist das die Heizleistung, bei einer Elektronenstrahlverdampfung sind das Elektronenstrahlparameter, wie Leistung, Leistungsdichte, Strahlfokus oder Form der Elektronenstrahlfigur(en). Stellglieder zur Änderung dieser Parameter hängen von der Konfiguration der Anlage ab und sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Gleiches trifft auch auf das Vergleichsglied der Regeleinrichtung zu.
-
Wird entsprechend einer Ausgestaltung des Verfahrens eine Verdampfungseinrichtung mit zwei oder mehr Verdampfern mit von unten nachgeführtem Verdampfungsgut verwendet, wird auch deren Verdampfungsgut mit einer konstanten Geschwindigkeit nachgeführt. Das umfasst nicht zwangsläufig, dass die Nachführgeschwindigkeiten in allen Verdampfern gleich sind. Bei der Anordnung der Verdampfer quer zur Substrattransportrichtung kann es, wie unten näher dargelegt, zur Anpassung der Beschichtungsrate quer zum Substrat erforderlich sein, unterschiedliche Nachführungsgeschwindigkeiten zu fahren.
-
Von den bekannten Verdampfern, die eine Materialnachführung von unten in den Tiegel und damit ohne Störung der Verdampfungsoberfläche vornehmen, kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft auf stabförmiges Verdampfungsgut angewendet werden. Dies gestattet es, durch die Verwendung von Stäben mit unterschiedlicher Dicke oder unterschiedlicher Stablänge oder einer Kombination von beidem über den einzelnen Verdampfern unterschiedliche Verdampfungsraten zu erzielen, beispielsweise, um die Verteilung der Beschichtungsrate und damit der Schichtdicke quer zur Substrattransportrichtung zu modifizieren.
-
Alternativ oder ergänzend zu solch einer langzeitlichen, während der Verwendung des jeweiligen Stabes dauernden, Modifizierung können in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens die Verdampfer mit unterschiedlicher Verdampfungsrate betrieben werden, die über die oben beschriebenen Verdampfungsparameter eingestellt werden. Auch damit ist eine langandauernde Anpassung der Verdampfungsraten von zwei oder mehr Verdampfern möglich. Diese würde durch Änderungen der Parameter zur Ausregelung der Höhe der Verdampfungsoberfläche überlagert werden.
-
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Nachführung in zumindest zwei Verdampfern miteinander gekoppelt, so dass beide mit der gleichen oder um einen konstanten Faktor geänderten Nachführgeschwindigkeit betrieben werden und gezielt eine homogene oder an den Bedampfungsprozess oder die gewünschte Schichtdickenverteilung angepasste Beschichtungsratenverteilung eingestellt werden kann.
-
Von Vorteil erweist es sich weiter, dass die Nachführung von Verdampfungsgut in zwei Verdampfern derart erfolgt, dass in beiden Verdampfern das Ende des Vorrats von Verdampfungsgut gleichzeitig die Verdampfungsoberfläche erreicht. Die zuvor beschriebenen, verschieden kombinierbaren Konfigurationen gestatten eine solche Ausgestaltung. Damit kann erreicht werden, dass die mit einem Stoß von aufeinanderfolgenden Partien, beispielsweise Stäben, von Verdampfungsgut verknüpften Inhomogenitäten sich entweder ausgleichen oder ein nur begrenzter Substratabschnitt verworfen werden muss, der entsprechend markiert werden kann.
-
Auf die Stabform angewendet, kann, je nach verwendeter Geometrie der Stäbe des Verdampfungsmaterials, ein gleichzeitiges Eintreffen der Stoßposition der Stäbe an der Verdampfungsoberfläche auf verschiedene Weise realisiert werden. Bei Stäben mit gleicher Rate, was bei gleicher oder auch abweichender Geometrie möglich ist, Letzteres beispielsweise bei unterschiedlichen Materialien oder unterschiedlichen Verdampfungsparametern, werden die Stäbe identisch bewegt. Bei Stäben mit unterschiedlicher Rate können zwei Betriebsweisen gefahren werden. Zum einen können unterschiedliche Stabquerschnitte mit gleicher Nachführgeschwindigkeit, beispielsweise mit einem gemeinsamen Vorschub, verwendet werden. Zum anderen kann bei gleichem Stabquerschnitt durch unterschiedliche Stablängen und unterschiedliche Nachführgeschwindigkeiten das Erreichen der Stabenden synchronisiert werden.
-
Die Überwachung der Höhe der Verdampfungsoberfläche relativ zum Substrat und damit auch die Art der Regelung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Geeignet ist beispielweise eine visuelle Beobachtung oder mit Vorrichtungen, welche die Position der Oberfläche bestimmen. Beispielsweise kann die Position anhand des Reflexionswinkels eines von der Verdampfungsoberfläche reflektierten Licht- oder Laserstrahls detektiert werden.
-
Die Positionsbestimmung kann alternativ auch indirekt mittels einer Temperatur- oder Wärmeleistungsmessung am Verdampfer, insbesondere dessen Haltemitteln, oder, bei Verdampfung mittels Elektronenstrahl, an geeigneten, beispielsweise plattenförmigen, und durch das Verdampfungsgut nur teilweise verdeckten Auffängern unter Berücksichtigung des Energieeintrags in das Verdampfungsgut erfolgen. Eine Veränderung der Verdampfungsoberfläche in Relation zum Auffänger ist in dieser Ausgestaltung durch die Messung des Elektronenstroms detektierbar. Auch die Positionsbestimmung aus der in-situ-Schichtdickenmessung der abgeschiedenen Schicht ist geeignet. Bei der Elektronenstrahlverdampfung sind auch Parameter des Elektronenstrahls verwendbar, um auf die Position zu schließen. Beispielsweise kann der Strahlstrom auf dem Verdampfungsgut oder auf Auffängerplatten gemessen werden.
-
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
-
1 eine Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Beschichtung mittels Elektronenstrahlverdampfung von stabförmigen Verdampfungsgut mit unterschiedlichem Stabdurchmesser,
-
2 eine weitere Ausgestaltung Vorrichtung zur Beschichtung mittels Elektronenstrahlverdampfung von stabförmigen Verdampfungsgut mit unterschiedlicher Stablänge und
-
3 eine weitere Ausgestaltung Vorrichtung zur Beschichtung mittels Elektronenstrahlverdampfung von stabförmigen Verdampfungsgut im Ringtiegel.
-
1 und 2 zeigen die wesentlichen Komponenten einer Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten 1 mittels Verdampfung. Eine solche Verdampfungsvorrichtung kann in einer Verdampfungskammer (nicht dargestellt) mit vor- und nachgelagerten Abschnitten einer im Durchlaufprinzip arbeitenden Inline-Beschichtungsanlage angeordnet sein, die unter Vakuum oder unter Umgebungsdruck arbeitet. Die dargestellte Beschichtungsvorrichtung dient beispielhaft der Vakuumbeschichtung von Substraten 1 im kontinuierlichen Verfahren mittels Elektronenstrahlverdampfen. Grundsätzlich sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere Verdampfungsverfahren anwendbar.
-
Eine Beschichtungsvorrichtung umfasst ein übliches Transportsystem, welches beispielsweise rotierende Rollen 2 für plattenförmige Substrate (1) oder eine oder mehr rotierende Walzen 2 für bandförmige Substrate 1 (2) umfasst, zum Halten und Transportieren der in der bzw. durch die Verdampfungskammer transportierten Substrate 1. Die Substrattransportrichtung 3 verläuft im Ausführungsbeispiel senkrecht zur Zeichnungsebene in Blickrichtung. Die Substrattypen sollen lediglich beispielhaft dargestellt sein und weder beschränkend auf die in der jeweiligen Figur dargestellte Verdampfungsvorrichtung noch auf das Verfahren verstanden sein.
-
Unterhalb der Substrate 1 ist eine Verdampfungseinrichtung 10 mit drei tiegelfreien Verdampfern 19 angeordnet, die Verdampfungsgut 20 in Stabform verwenden. Derartige Verdampfer werden auch als Stabverdampfer bezeichnet. Das stabförmige Verdampfungsgut 20 ist ein sublimierendes, keinen Schmelzsee ausbildendes Material, wie zum Beispiel Graphit, Zirkonoxid und andere, auch nichtmetallische Materialien. Es wird von geeigneten Haltemitteln 17 in der gewünschten Position und Lage, hier mit gleichem Bedampfungsabstand 22 und mit einer Neigung zur Verdampfungsoberfläche 21, gehalten und von der dem Substrat 1 abgewendeten Seite, im Ausführungsbeispiel gemäß Darstellung in Stabrichtung von schräg unten, mit zunehmendem Verbrauch infolge der Verdampfung kontinuierlich nachgeführt. Die Nachführung ist durch einen Pfeil am Ende jedes Stabes dargestellt, wobei die Pfeillänge vergleichsweise die Nachführgeschwindigkeiten darstellen soll.
-
Mittels einer Elektronenstrahleinrichtung 26, alternativ auch mehrerer, werden Elektronenstrahlen 25 auf die einzelnen Verdampfer 19 gerichtet und unter Zeichnung von Elektronenstrahlfiguren Dampfquellen (beides nicht dargestellt) in der dem Substrat 1 gegenüber liegenden Oberfläche des Verdampfungsguts 20 erzeugt. Diese Oberfläche ist hier zur eindeutigen Kennzeichnung als Verdampfungsoberfläche 21 benannt. Durch Überlagerung des von den drei Dampfquellen aufsteigenden Dampfes entsteht eine Dampfwolke 10, die sich zum Substrat 1 hin ausbreitet. Im Randbereich des Substrats 1 wird von der Dampfwolke 10 regelmäßig jener Teil mittels Blenden 4 abgeschirmt, dessen Dampfdichte für die Beschichtung nicht ausreichend ist.
-
Insoweit stimmen die Vorrichtungen beider Figuren überein. Die 1 und 2 unterscheiden sich neben der Substratform auch durch Konfiguration und Betrieb der Verdampfungseinrichtung sowie die Art der Ermittlung der Position der Verdampfungsoberfläche 21.
-
In 1 sind die drei Verdampfer 19 quer zur Substrattransportrichtung 3 angeordnet, wobei die beiden äußeren Verdampfer mit einer höheren Verdampfungsrate betrieben werden. Die Verdampfungsrate ist im Vergleich zwischen den einzelnen Verdampfern 19 lediglich zur Darstellung der Verhältnisse durch eine breitere Dampfwolke 10 dargestellt. In allen drei Verdampfern 19 wird das Verdampfungsgut 20 mit konstanter und gleicher Geschwindigkeit nachgeführt. Um unter diesen Umständen den Bedampfungsabstand 22 für alle drei Verdampfer 19 konstant zu halten, weisen die einen größeren Stabdurchmesser auf. Das Verhältnis der Stabdurchmesser ist aus dem Verhältnis der Verdampfungsraten ermittelbar.
-
Die Höhe aller drei Verdampfungsoberflächen 21 wird mittels eines optischen Elements 7 überwacht. Dieses umfasst drei Detektoren, die auf die Auftreffbereiche des Elektronenstrahls 25 aller drei, in einer Ebene liegenden Stabenden gerichtet sind und die von den Dampfquellen ausgehende und von der Höhenposition der Dampfquelle abhängende Lichtintensität misst. Eine Änderung der Lichtintensität lässt auf eine Änderung Höhenposition schließen, worauf ein geeigneter Parameter des Elektronenstrahls derart variiert wird, dass die Höhenposition wieder auf den erforderlichen Wert korrigiert wird.
-
Auch andere Verfahren zur Ermittlung der Höhenposition jeder Dampfquelle und damit des Bedampfungsabstandes 22 sind möglich. Beispielsweise kann ein Lichtstrahl über die Oberkante des Stabes geführt werden, so dass er direkt auf einen Detektor oder ein Detektorarray trifft. Bei einer Änderung des Bedampfungsabstandes 22 wird der Strahl durch den Stab ausgeblendet oder dessen Auftreffort verschoben, was wiederum zur Variation eines geeigneten Strahlparameters führt.
-
In 2 erfolgt der im Wesentlichen homogene Abtrag der stabförmigen Verdampfer 19 aufgrund unterschiedlicher Nachführgeschwindigkeiten bei gleichem Stabdurchmesser aller drei Verdampfer 19. Schwankungen im Bedampfungsabstand 22, die in dieser Konfiguration auftreten, werden mittels Auffängerplatten 8 festgestellt und wie oben beschrieben ausgeregelt. Dazu ist jedem Verdampfer 19 eine Auffängerplatte 8 derart zugeordnet, dass der Elektronenstrahl 25 in Abwesenheit des Verdampfungsguts 20 dort auftreffen würde. Die meist gekühlte Auffängerplatte 8 ist so bemessen, dass sie die Elektronenstrahlleistung aufnehmen kann, die nicht vom Stab umgesetzt wird. Damit ist es möglich, an der Auffängerplatte 8 Temperatur- bzw. Wärmeleistungsmessungen oder Strommessungen ausgeführt, die unter Bezug auf die primär eingestrahlte Leistung bzw. den Primärstrom auf die Stabposition schließen lassen, so dass auch hier wieder die beschriebene Regelung ausführbar ist.
-
In der Beschichtungsvorrichtung gemäß 3 wird ein Verdampfer 19 mit wassergekühltem Ringtiegel 18 als Haltemittel 17 verwendet, der unterhalb eines auf Rollen 2 in Substrattransportrichtung 3 transportierten Substrats 1 angeordnet ist. Der Ringtiegel 18 umschließt den Stab mantelflächenseitig zumindest über eine bestimmte Länge und führt und hält das stabförmige Verdampfungsgut 20. Die Oberflächen des Verdampfungsguts 20 und des Ringtiegels 18 schließen im Ausführungsbeispiel in gleicher Höhe ab.
-
Am oberen, dem Substrat zugewendeten Stabende des Verdampfungsguts 20 wird das Verdampfungsgut 20 mittels Elektronenstrahl 25 zur Verdampfung gebracht, wobei es zum Beispiel oberflächlich komplett erschmolzen sein kann. Auch hier wird das Verdampfungsgut 20 mit konstanter Geschwindigkeit von unten in den Ringtiegel 18 nachgeführt und die Höhenposition der Bedampfungsoberfläche 21 mittels optischer Elemente 7 überwacht, um den Bedampfungsabstand 22 auf einen konstanten Wert auszuregeln. Die optischen Elemente 7 können beispielsweise einen Lichtsender und einen Lichtempfänger umfassen, der auf die Bedampfungsoberfläche 21 gerichtet ist und dessen Reflexionswinkel durch den Lichtempfänger ermittelt wird. Aus dem Reflexionswinkel kann auf die Höhenposition der Verdampfungsoberfläche 21 geschlossen werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Substrat
- 2
- Rollen, Walzen, Führungsrollen
- 3
- Substrattransportrichtung
- 4
- Blende
- 7
- optisches Element
- 8
- Auffängerplatte
- 10
- Dampfwolke
- 17
- Haltemittel
- 18
- Ringtiegel
- 19
- Verdampfer
- 20
- Verdampfungsgut
- 21
- Verdampfungsoberfläche
- 22
- Bedampfungsabstand
- 25
- Elektronenstrahl
- 26
- Elektronenstrahleinrichtung
