DE102015107430A1

DE102015107430A1 - Elektronenstrahlprozessanordnung und Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung

Info

Publication number: DE102015107430A1
Application number: DE102015107430.3A
Authority: DE
Inventors: Jörg Faber; Ekkehart Reinhold
Original assignee: Von Ardenne GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2016-11-17

Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer (102), in welcher mehrere Auftreffbereiche (108a, 108b) angeordnet sind; mindestens eine Elektronenstrahlquelle, welche eingerichtet ist einen Elektronenstrahl mit mehr als 10 kW bereitzustellen; eine Ablenkanordnung (106) zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls in die mehreren Auftreffbereiche (108a, 108b); mindestens einen Elektronendetektor (110), welcher in einem Auftreffbereich (108b) der mehreren Auftreffbereiche (108a, 108b) angeordnet ist und eingerichtet ist in Antwort auf ein Bestrahlen des Elektronendetektors (110) mittels des Elektronenstrahls ein elektrisches Signal zu erzeugen, wobei das elektrische Signal mindestens einen Leistungswert des Elektronenstrahls repräsentiert; und eine Messeinheit (116), welche mit dem Elektronendetektor (110) gekoppelt ist zum Erfassen des elektrischen Signals.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlprozessanordnung und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung.
Im Allgemeinen können Substrate prozessiert oder behandelt, z.B. bearbeitet, erwärmt und/oder strukturell verändert werden. Ein Verfahren zum Beschichten (Beschichtungsverfahren) eines Substrats ist die physikalische Dampfabscheidung (PVD), welche auch als physikalische Gasphasenabscheidung bezeichnet wird. Dabei wird mittels einer Materialdampfquelle ein zu verdampfendes Material (das sogenannte Verdampfungsgut oder Targetmaterial) mithilfe physikalischer Verfahren in die Dampfphase (Gasphase) übergeführt, z.B. mittels einer so genannten Elektronenstrahlverdampfung (EB-PVD – electron beam physical vapor deposition).
Das verdampfte Material kann anschließend zu einem Substrat gebracht werden, an dem es sich anlagern und eine Schicht bilden kann. Beispielsweise kann das zu beschichtende Substrat in oder durch den erzeugten Materialdampf (anschaulich eine Dampfwolke) bewegt werden. Die Elektronenstrahlverdampfung ist für eine breite Palette von Materialien, welche verdampft werden sollen, und eine breite Palette an Substraten geeignet.
Im Allgemeinen kann mittels einer Elektronenstrahlquelle ein Elektronenstrahl in einer Vakuumprozessanlage bereitgestellt werden. Dabei kann der Elektronenstrahl eine ausreichend große Leistung aufweisen, beispielweise mit einem Strahl-Elektronenstrom von mehreren Ampere bei einer Beschleunigungsspannungen von mehreren zehn Kilovolt (kV), wobei die Elektronenstrahlquelle eine Leistung von bis zu mehreren hunderten Kilowatt (kW) aufnehmen kann. Daher kann eine Elektronenstrahlquelle in einer Elektronenstrahlprozessanordnung dazu genutzt werden, ein Material mittels des Elektronenstrahls zu schmelzen, zu verdampfen und/oder zu sublimieren. Eine Elektronenstrahlquelle kann beispielsweise in einer Beschichtungsanlage eingesetzt werden, einer sogenannten Elektronenstrahlverdampferanlage oder einem sogenannten Elektronenstrahlverdampfer, um beispielsweise Schichten auf entsprechenden Substraten abzuscheiden, z.B. um ein Substrat (z.B. Glas, Folie, Metallband) zu beschichten. Ferner kann eine Elektronenstrahlquelle zum Elektronenstrahlschmelzen eingesetzt werden, wobei beispielsweise ein Material mittels des Elektronenstrahls aufgeschmolzen wird.
Zum Schmelzen, Verdampfen oder Sublimieren werden Elektronenstrahlquellen eingesetzt, deren Strahl mit bestimmten Bestrahlungsmustern über das Verdampfungsgut (kann auch als Schmelzgut bezeichnet werden) geführt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden eine Elektronenstrahlprozessanordnung und ein Verfahren bereitgestellt, welche die Reproduzierbarkeit der Auftrefforte des Elektronenstrahls auf ein Verdampfungsgut erhöhen. Mit anderen Worten können Bestrahlungsfiguren, z.B. Bestrahlungsmuster, für spezielle Anwendungen exakt auf das Verdampfungsgut abgebildet werden. Anschaulich kann die Auftreffposition des Elektronenstrahls (z.B. automatisch) korrigiert werden, wenn sich die äußeren Bedingungen, in denen die Elektronenstrahlkanone betrieben wird, verändern.
Insbesondere kann die Reproduzierbarkeit der Auftrefforte (auch Auftreffbereich bezeichnet) erschwert sein, wenn der Strahl auf seinem Weg zum Auftreffpunkt z.B. durch äußere Störfelder beeinflusst, z.B. abgelenkt, wird, oder sich die Kathode einer Elektronenstrahlkanone durch thermische Einflüsse, z.B. thermische Spannungen, verschiebt, z.B. im Verlauf des Betriebs der Elektronenstrahlkanone, oder wenn die Kathode nach einem Kathodenwechsel eine veränderte Position aufweist. Diese Einflüsse können gemäß verschiedenen Ausführungsformen kompensiert werden.
Alternativ oder zusätzlich können Änderungen der Linsenparameter (z.B. des Fokus) oder der Strahlleistung, welche zu Verschiebungen des Elektronenstrahls führen können, kompensiert werden. Alternativ oder zusätzlich können thermische Veränderungen, welche sich die Elektronenstrahlquelle auswirken und welche während des Betriebs der Elektronenstrahlquelle eine Verschiebung des Elektronenstrahls bewirken, oder thermische Veränderungen, welche sich auf das Targetmaterial auswirken und welche während des Betriebs der Elektronenstrahlquelle (z.B. während des Bestrahlens des Targetmaterials) eine Verschiebung des Targetmaterials bewirken, kompensiert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Änderungen eines Auftreffbereichs (auch als Zielbereich bezeichnet), z.B. räumliche oder zeitliche Veränderungen, kompensiert werden. Beispielsweise kann ein sich relativ zum Strahlauftreffbereich bewegender oder verschiebender Auftreffbereich ein entsprechendes Kalibrieren des Elektronenstrahls erfordern, z.B. wenn das Verdampfungsgut (wird auch als Targetmaterial bezeichnet) verbraucht wird oder wenn das Verdampfungsgut bewegt wird, z.B. wenn das Verdampfungsgut in den Auftreffbereich hinein zugeführt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können definierte Leistungseinträge realisiert werden, z.B. langzeitstabile Leistungseinträge, welche zum Prozessieren (z.B. zum Erwärmen, zum Schmelzen, zum Sublimieren und/oder zum Verdampfen) von Material verwendet werden können und so einen stabilen Prozess ermöglichen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer (auch als Vakuumprozesskammer bezeichnet), in welcher mehrere Auftreffbereiche angeordnet sind; mindestens eine Elektronenstrahlquelle, welche eingerichtet ist einen Elektronenstrahl mit mehr als 5 kW (z.B. mehr als 10 kW) bereitzustellen; eine Ablenkanordnung zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls in die mehreren Auftreffbereiche; mindestens einen Elektronendetektor, welcher in einem Auftreffbereich der mehreren Auftreffbereiche angeordnet ist und eingerichtet ist in Antwort auf ein Bestrahlen des Elektronendetektors mittels des Elektronenstrahls ein elektrisches Signal zu erzeugen, wobei das elektrische Signal mindestens einen Leistungswert des Elektronenstrahls repräsentiert; und eine Messeinheit (oder eine Auswerteeinheit, welche die Messeinheit aufweist), welche mit dem Elektronendetektor gekoppelt ist zum Erfassen des elektrischen Signals.
Anschaulich kann das elektrische Signal mindestens einen elektrischen Wert (d.h. einen oder mehrere elektrische Werte), z.B. eine physikalische Größe, aufweisen, welcher den mindestens einen Leistungswert charakterisiert, z.B. mindestens eine elektrische Stromstärke, mindestens einen elektrischer Fluss, mindestens ein elektrisches Potential, mindestens eine elektrische Leistung und/oder mindestens eine mindestens elektrische Spannung, z.B. mindestens einen zeitlichen Verlauf des mindestens einen elektrischen Werts.
Das elektrische Signal kann z.B. auf Grundlage eines elektrischen Prinzips und/oder eines thermischen (kalorimetrischen) Prinzips erzeugt werden.
Der Leistungswert kann z.B. einen Stromwert (z.B. einen Strahlstrom) und/oder einen Spannungswert aufweisen. Wenn die Spannung an dem Elektronendetektor z.B. konstant ist (z.B. wenn ein Gleichgewicht erreicht ist), repräsentiert ein Stromwert, welcher z.B. von dem Elektronendetektor gegen Masse abfließt, einen Leistungswert des Elektronenstrahls.
Anschaulich kann z.B. zumindest ein Teil des Strahlstromes (als Stromwert) erfasst werden, z.B. gemessen werden. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine Spannung (als Spannungswert) an dem Elektronendetektor erfasst werden, z.B. gemessen werden, z.B. ein Potentialunterschied an dem Elektronendetektor bezüglich eines Referenzpotentials, z.B. bezüglich elektrischer Masse. Die Spannungswert und/oder der Stromwert können dann den Leistungswert definieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlquelle eine Elektronenquelle aufweisen zum Erzeugen von Elektronen. Die Elektronenquelle kann beispielsweise eine Kathode (z.B. aus Wolfram oder einem anderen temperaturfestem Metall) aufweisen, aus welcher die Elektronen (in den freien Raum hinaus, d.h. in ein Vakuum) austreten.
Ferner kann die Elektronenstrahlquelle eine Strahlführungseinheit (wird auch als Strahlbündler bezeichnet) aufweisen, welcher die (von der Elektronenquelle) erzeugten Elektronen zu einem Strahl bündelt. Die Strahlführungseinheit kann beispielsweise ein elektrisches Feld erzeugen, welches die erzeugten Elektronen beschleunigt und zu einem Strahl konzentriert (d.h. z.B. kollimiert).
Die Elektronenstrahlquelle kann zusammen mit der Ablenkanordnung Teil einer Elektronenstrahlkanone sein, welche es ermöglicht einen Elektronenstrahl in einen definierten Raumbereich (z.B. mit einem definierten Emissionswinkel) zu emittieren. Anschaulich kann die Ablenkanordnung die Richtung, bzw. den Verlauf, steuern und/oder regeln, mit der die Elektronenstrahlkanone den Elektronenstrahl emittiert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlquelle (z.B. wenn diese in einem Hochleistungsmodus betrieben wird) einen Elektronenstrahl mit mehr als 5 kW bereitstellen, z.B. mit mehr als ungefähr 10 kW, z.B. mit mehr als ungefähr 20 kW, z.B. mit mehr als ungefähr 50 kW, z.B. mit mehr als ungefähr 100 kW, z.B. von mehr als ungefähr 200 kW, z.B. von mehr als ungefähr 300 kW, z.B. von mehr als ungefähr 400 kW, z.B. von mehr als ungefähr 500 kW, z.B. von mehr als ungefähr 600 kW, z.B. von mehr als ungefähr 700 kW, z.B. von mehr als ungefähr 800 kW, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 kW bis ungefähr 1000 kW, z.B. in einem Bereich von ungefähr 500 kW bis ungefähr 1000 kW.
Je größer die Leistung des Elektronenstrahls ist, desto größer kann die Beschichtungsrate sein. Beispielsweise kann für eine niedrige Beschichtungsrate ein Elektronenstrahl mit einer Leistung in einem Bereich von ungefähr 5 kW bis ungefähr 10 kW bereitgestellt sein oder werden. Alternativ kann für eine hohe Beschichtungsrate ein Elektronenstrahl mit einer Leistung in einem Bereich von ungefähr 100 kW bis ungefähr 1000 kW bereitgestellt sein oder werden.
Dazu kann die Elektronenstrahlprozessanordnung, bzw. die Elektronenstrahlkanone, eine Energieversorgung aufweisen, welche mit der Elektronenstrahlquelle gekoppelt ist. Die Energieversorgung kann der Elektronenstrahlquelle elektrische Energie zuführen. Beispielsweise kann die Energieversorgung eingerichtet sein einen elektrischen Strom mit mehreren Ampere (A) bereitzustellen und der Elektronenstrahlquelle, bzw. der Elektronenquelle, zuzuführen, z.B. einen elektrischen Strom mit mehr als ungefähr 0,1 A, z.B. mit mehr als ungefähr 0,5 A, z.B. mit mehr als ungefähr 1 A, z.B. mit mehr als ungefähr 2 A, z.B. mit mehr als ungefähr 5 A, z.B. mit mehr als ungefähr 10 A, z.B. mit mehr als ungefähr 20 A, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10 A bis ungefähr 25 A. Alternativ oder zusätzlich kann die Energieversorgung eingerichtet sein eine elektrische Spannung (Beschleunigungsspannung) mit mehreren tausend V (Volt), d.h. im kV Bereich, bereitzustellen und der Elektronenstrahlquelle, bzw. der Strahlführungseinheit, zuzuführen zum Beschleunigen der Elektronen, z.B. eine elektrische Spannung mit mehr als ungefähr 5 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 10 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 20 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 30 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 40 kV, z.B. mit mehr als ungefähr 50 kV, z.B. in einem Bereich von ungefähr 25 kV bis ungefähr 60 kV.
Der elektrische Strom und/oder die elektrische Spannung, welche von der Energieversorgung bereitgestellt werden/wird, können eine elektrische Leistung definieren, welche die Energieversorgung der Elektronenstrahlquelle zuführt, bzw. welche die Elektronenstrahlquelle aufnimmt. Beispielsweise kann die Energieversorgung eingerichtet sein eine elektrische Leistung im kW (Kilowatt) Bereich bereitzustellen und der Elektronenstrahlquelle zuzuführen, z.B. eine elektrische Leistung von mehr als ungefähr 5 kW, z.B. von mehr als ungefähr 10 kW, z.B. von mehr als ungefähr 50 kW, z.B. von mehr als ungefähr 100 kW, z.B. von mehr als ungefähr 200 kW, z.B. von mehr als ungefähr 300 kW, z.B. von mehr als ungefähr 400 kW, z.B. von mehr als ungefähr 500 kW, z.B. von mehr als ungefähr 600 kW, z.B. von mehr als ungefähr 700 kW, z.B. von mehr als ungefähr 800 kW, z.B. in einem Bereich von ungefähr 500 kW bis ungefähr 1000 kW.
Mit anderen Worten kann die Elektronenstrahlquelle die von der Energieversorgung bereitgestellte elektrische Leistung (oder zumindest einen Teil davon) in einen Elektronenstrahl umwandeln, welcher dann eine entsprechende elektrische Leistung aufweist. Die Leistung des Elektronenstrahls kann von der elektrischen Ladung definiert sein, welche der Elektronenstrahl in einer bestimmten Zeit über eine bestimmte Strecke transportiert. Mit anderen Worten kann die Leistung des Elektronenstrahls von der Menge der Elektronen und deren Geschwindigkeit definiert sein, welche den Elektronenstrahl bilden. Die Menge an Elektronen, welche der Elektronenstrahl pro Zeit transportiert, kann einen elektrischen Strom des Elektronenstrahls definieren, d.h. einen Elektronenstrahlstrom. Der Elektronenstrahlstrom kann mehr als ungefähr 0,1 A aufweisen, z.B. mit mehr als ungefähr 0,5 A, z.B. mit mehr als ungefähr 1 A, z.B. mit mehr als ungefähr 2 A, z.B. mit mehr als ungefähr 5 A, z.B. mehr als ungefähr 10 A, z.B. mehr als ungefähr 20 A, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10 A bis ungefähr 25 A.
Beispielsweise ergibt sich bei einer Leistung von ungefähr 5 kW und einer Spannung von 50 kV ein Elektronenstrahlstrom von 0,1 A.
Um einen Elektronenstrahl mit mehr als ungefähr 5 kW erzeugen und emittieren zu können, kann die Kathode der Elektronenquelle an einen hohen Elektronenstrahlstrom angepasst sein, bzw. ausgebildet sein einen hohen Elektronenstrahlstrom zu erzeugen. Beispielsweise kann die Leistung, welche eine Elektronenquelle erzeugen kann durch die Form der Kathode definiert sein oder werden, bzw. begrenzt werden. Eine Elektronenquelle gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise eine Kathode in Form einer Flachkathode (z.B. in Form eines Kegelstumpfes oder ein Form eines anderen stumpfen Körpers) aufweisen. Eine Flachkathode kann im Gegensatz zu einer angespitzten Kathode (im Fall von herkömmlichen Schweißkanonen) eine flache Emissionsfläche aufweisen, aus welcher die Elektronen austreten, aus denen nachfolgend ein Elektronenstrahl gebildet wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenquelle eine Kathodenheizung aufweisen, welche die Kathode erhitzt, z.B. eine resistive Kathodenheizung oder eine Strahlung-Kathodenheizung (z.B. eine Elektronenstrahl-Kathodenheizung). Eine Strahlung-Kathodenheizung kann beispielsweise eingerichtet sein eine Strahlung, z.B. eine Elektronenstrahlung, zu erzeugen, welche der Kathode zugeführt wird und die Kathode erhitzt (d.h. die Kathode wird mittels der Elektronenstrahl-Kathodenheizung bestrahlt). Durch das Erhitzen kann die Kathode Elektronen emittieren, so genannte thermische Elektronen. Je mehr Elektronen die Kathode emittiert, umso größer können der Elektronenstrahlstrom und damit die Leistung des Elektronenstrahls sein, welcher aus den Elektronen gebildet wird (z.B. mittels der Strahlführungseinheit).
Bei einer Elektronenstrahl-Kathodenheizung kann die Energiezufuhr zur Kathode (z.B. einer Blockkathode) mittels der Energie der auf die Kathode beschleunigten Elektronen erfolgen, d.h. mittels der Spannung, mit der die auf die Kathode gerichteten Elektronen beschleunigt werden. Hierzu kann die Spannung zwischen einem thermisch geheizten Filament (Heizung zur Erzeugung thermischer Elektronen) und der Kathode von etwa 1000 V angelegt werden.
Beispielsweise kann eine Flachkathode (z.B. einer Blockkathode) zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls mit umso größerer Leistung, bzw. mit umso größeren Elektronenstrahlstrom, geeignet sein, je größer die Emissionsfläche der Flachkathode ist. Beispielsweise kann eine Flachkathode eine Emissionsfläche mit einem Durchmesser von mehr als ungefähr 4 mm aufweisen, z.B. von mehr als ungefähr 5 mm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 25 mm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 5 mm bis ungefähr 16 mm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 5 mm bis ungefähr 16 mm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 5 mm bis ungefähr 6 mm.
Die Elektronenstrahlquelle kann derart eingerichtet sein, dass diese einen Elektronenstrahl mit einem Durchmesser (Strahldurchmesser) in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 6 mm erzeugt, z.B. in einem Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 5 mm oder alternativ in einem Bereich von ungefähr 0,25 cm bis ungefähr 3 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,5 cm bis ungefähr 2 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,75 cm bis ungefähr 1,5 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 cm bis ungefähr 1,5 cm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Elektronendetektor Folgendes aufweisen: eine elektrisch leitfähige Detektoroberfläche (z.B. eine metallische Detektoroberfläche), welche beim Bestrahlen (der Detektoroberfläche), d.h. beim bestrahlt werden, das elektrische Signal erzeugt; und eine Anschlussstruktur welche mit der Messeinheit gekoppelt ist, wobei die Anschlussstruktur elektrisch leitend mit der Detektoroberfläche verbunden ist zum Übertragen des elektrischen Signals zu der Messeinheit.
Die Anschlussstruktur kann beispielsweise eingerichtet sein zum Einstecken in einen Anschluss-Sockel, welcher ferner mittels einer elektrischen Leitung mit der Messeinheit gekoppelt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Elektronendetektor eine Kühlstruktur aufweisen, welche eingerichtet ist thermische Energie, z.B. von der Detektoroberfläche und/oder von einem Grundkörper des Elektronendetektors, an ein Kühlmedium abzugeben.
Das Kühlmedium kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein flüssiges Kühlmedium (ein so genanntes Wärmeträgermedium) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. Wasser, Öl (z.B. Thermoöl) oder ein Salz (z.B. Nitratsalz). Alternativ oder zusätzlich kann das Kühlmedium ein gasförmiges Kühlmedium aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. Wasserdampf oder ein Gas, z.B. Stickstoff oder Luft. In dem Fall eines flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmediums kann die Kühlstruktur eine Wärmesenke aufweisen, welche von dem Kühlmedium durchströmt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlmedium eingerichtet sein seinen Aggregatszustand zu ändern, während es z.B. durch die Wärmesenke strömt, z.B. von flüssig zu gasförmig (und dadurch anschaulich mehr Wärmeenergie aufzunehmen).
Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlstruktur eingerichtet sein thermische Energie an ein festes Kühlmedium abzugeben, z.B. einen Kühlkörper oder eine feste Kühlleitung. Beispielsweise kann die Kühlstruktur eine feste Wärmekopplung (z.B. einen Wärmekontakt) aufweisen, welche thermische Energie zu einem Massivkörper (z.B. einer Kammerwand der Vakuumkammer) oder zu einem Hohlkörper (z.B. einer Wärmesenke) transportiert. Der Hohlkörper kann z.B. von einem Wärmeträgermedium durchströmt werden und die thermische Energie an das Wärmeträgermedium übertragen. Beispielsweise kann die Kühlstruktur mit der Detektoroberfläche gekoppelt sein, z.B. mittels der Wärmekopplung.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung eine Versorgungsstruktur zum Zuführen eines flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmediums zu der Kühlstruktur, z.B. zu dem Hohlraum, und/oder zum Abführen des Kühlmediums aus dem Hohlraum aufweisen.
Die Versorgungsstruktur kann eine Kühlmediumleitung aufweisen, durch welche hindurch das Kühlmittel zugeführt wird, und eine Kühlmediumpumpe, welche das Kühlmedium in die und/oder durch die Kühlmediumleitung hindurch pumpt. Ferner kann die Versorgungsstruktur eine Kühlmittelkupplung aufweisen, an welche die Kühlstruktur des Elektronendetektors angeschlossen werden kann, so dass die Kühlstruktur mit der Kühlmediumleitung gekoppelt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Hohlraum in dem Grundkörper des Elektronendetektors gebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Elektronendetektor, z.B. die Detektoroberfläche, ein Material (auch als hochtemperaturfestes Material bezeichnet) mit einer Aggregatzustand-Übergangstemperatur, z.B. einer Schmelztemperatur (Fest-Flüssig-Übergangstemperatur) oder Sublimationstemperatur (Fest-Gasförmig-Übergangstemperatur), von mehr als ungefähr 1500°C (bei Normaldruck von ungefähr 1 bar) aufweisen, z.B. von mehr als ungefähr 1750°C, z.B. von mehr als ungefähr 2000°C, z.B. von mehr als ungefähr 2500°C, z.B. von mehr als ungefähr 3000°C, z.B. von mehr als ungefähr 3500°C, z.B. von mehr als ungefähr 4000°C, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1500°C bis ungefähr 4500°C, z.B. in einem Bereich von ungefähr 2000°C bis ungefähr 4000°C, z.B. in einem Bereich von ungefähr 3000°C bis ungefähr 4000°C. Die Aggregatzustand-Übergangstemperatur (auch als Temperaturfestigkeit, Thermostabilität oder molekulare Hitzebeständigkeit bezeichnet) kann beschreiben, bis zu welcher Temperatur das Material seinen Aggregatszustand (z.B. fest) beibehält.
Ein hochtemperaturfestes Material kann ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. ein metallisches Element, wie Eisen (Fe), Titan (Ti), Platin (Pt), Chrom (Cr), Hafnium (Hf), Niob (Nb), Molybdän (Mo), Tantal (Ta) oder Wolfram (W). Alternativ oder zusätzlich kann das Metall eine Metallverbindung (z.B. eine intermetallische Verbindung oder eine Legierung) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine Verbindung aus zumindest zwei metallischen Elementen, wie z.B. eine Titanlegierung, oder z.B. eine Verbindung aus zumindest einem metallischen Element und mindestens einem nichtmetallischen Element, wie z.B. ein Carbit (z.B. Hafniumcarbid, Tantalcarbid, Tantalhafniumcarbid und/oder Wolframcarbit), ein Nitrid (z.B. Titannitrid) oder eine Eisenlegierung (z.B. Stahl, z.B. Molybdänstahl oder Vanadiumstahl).
Mit anderen Worten kann die Detektoroberfläche metallisch sein. Beispielsweise kann der Elektronendetektor einen Grundkörper aufweisen, welcher mit dem hochtemperaturfesten Material beschichtet ist, welches z.B. die Detektoroberfläche bildet.
Alternativ oder zusätzlich kann das hochtemperaturfeste Material Kohlenstoff aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. in Form von Graphit, Kohlenstofffaser und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff (auch als CFC bezeichnet).
Mit anderen Worten kann der Elektronendetektor, z.B. die elektrisch leitfähige Detektoroberfläche, Kohlenstoff aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. in Form von Graphit, Kohlenstofffaser und/oder CFC. Alternativ oder zusätzlich kann der Elektronendetektor, z.B. die elektrisch leitfähige Detektoroberfläche, ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein (z.B. im Fall einer metallischen Detektoroberfläche), z.B. ein hochtemperaturfestes Metall (auch als hochschmelzendes Metall bezeichnet).
Der Grundkörper kann beispielsweise ein anderes Material (auch als Wärmeleitungsmaterial bezeichnet) aufweisen oder daraus gebildet sein, welches eine hohe Wärmeleitung ermöglicht. Ein Wärmeleitungsmaterial kann ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. ein metallisches Element, wie Aluminium (Al), Kupfer (Cu) oder Eisen (Fe). Alternativ oder zusätzlich kann das Metall eine Metallverbindung (z.B. eine intermetallische Verbindung oder eine Legierung) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine Verbindung aus zumindest zwei metallischen Elementen, wie z.B. Messing oder Bronze, oder z.B. eine Verbindung aus zumindest einem metallischen Element und mindestens einem nichtmetallischen Element, wie z.B. Stahl.
Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlstruktur, z.B. deren Wärmesenke, ein Wärmeleitungsmaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann der Grundkörper Teil der Kühlstruktur sein, z.B. wenn dieser als Wärmesenke eingerichtet ist, z.B. wenn dieser als Hohlkörper ausgebildet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Detektoroberfläche mehrere elektrisch voneinander isolierte Segmente aufweisen, wobei die Anschlussstruktur mehrere elektrisch voneinander isolierte elektrische Anschlüsse aufweist, und wobei jedes Segment der mehreren Segmente mit einem Anschluss der mehreren Anschlüsse elektrisch leitend verbunden sein kann. Jedes Segment der mehreren Segmente kann zum Erzeugen eines elektrischen Signals eingerichtet sein, welches mittels des jeweiligen Anschlusses zu der Messeinheit übertragen werden kann. Somit kann anschaulich ermittelt werden, welcher Teil des Elektronendetektors (d.h. welches Segment) mittels des Elektronenstrahls bestrahlt wird.
Alternativ kann die Detektoroberfläche zusammenhängend ausgebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung ferner mindestens einen Targethalter (d.h. einen oder mehrere Targethalter) zum Halten eines Targetmaterials (auch als Verdampfungsgut bezeichnet) in einem anderen Auftreffbereich der mehreren Auftreffbereiche aufweisen.
Beispielsweise kann das Targetmaterial in Form eines drahtförmigen, bzw. stabförmigen, Targets eingerichtet sein. In diesem Fall kann der Auftreffbereich, in den der Elektronenstrahl gerichtet wird, um das Targetmaterial zu bestrahlen, anschaulich sehr klein sein. Daher kann ein präzises Ablenken des Elektronenstrahls erforderlich sein, um das Targetmaterial effizient zu bestrahlen, d.h. anschaulich möglichst viel Leistung mittels des Elektronenstrahls auf das Targetmaterial zu übertragen.
Alternativ oder zusätzlich kann der Targethalter eingerichtet sein das Targetmaterial, bzw. das Target, basierend auf mehreren Bewegungsparametern zu bewegen. Dazu kann der Targethalter eine Transportvorrichtung (z.B. eine Target-Transportvorrichtung und/oder eine Targetaufnahme-Transportvorrichtung) aufweisen zum Bewegen des Targetmaterials, bzw. des Targets, in den und/oder in dem anderen Auftreffbereich der mehreren Auftreffbereiche. Die mehreren Bewegungsparameter können z.B. eine Transportrichtung, eine Transportgeschwindigkeit und/oder einen Transportzeitpunkt repräsentieren und/oder definieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Bewegungsparameter angepasst sein oder werden, gemäß dessen das Targetmaterial bewegt wird. Somit kann gewährleistet werden, dass das Targetmaterial nachgeführt und/oder ausgerichtet/positioniert wird, z.B. wenn sich der Elektronenstrahl verschiebt.
Anschaulich kann die Target-Transportvorrichtung einen Vorschub des Targets bereitstellen, so dass entsprechend dem verdampften Targetmaterial ausreichend weiteres Targetmaterial nachgeliefert wird. Anschaulich kann die Targetaufnahme-Transportvorrichtung eine Bewegung des Targets bereitstellen, so dass das Target in der Vakuumkammer bewegt werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können eine Target-Transportvorrichtung und eine Targetaufnahme-Transportvorrichtung miteinander kombiniert werden. Die Targetaufnahme-Transportvorrichtung kann dann zum Positionieren des Targets in der Vakuumkammer dienen und die Target-Transportvorrichtung kann zum Nachliefern von Targetmaterial dienen (beispielsweise kann auch einem Tiegel Targetmaterial mittels der Target-Transportvorrichtung zugeführt werden).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung ferner eine Auswerteeinheit aufweisen, welche mit der Messeinheit gekoppelt ist. Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein die mehreren Bewegungsparameter mit einem von der Messeinheit erfassten elektrischen Signal zu korrelieren zum Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters der mehreren Bewegungsparametern.
Alternativ kann die Messeinheit (auch als Messgerät bezeichnet) Teil der Auswerteeinheit sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Ablenkanordnung eingerichtet sein den mindestens einen Elektronenstrahl basierend auf mehreren Ablenkparametern abzulenken, zumindest in den Auftreffbereich, in dem der Elektronendetektor angeordnet ist, z.B. zusätzlich in den Auftreffbereich, in dem das Targetmaterial angeordnet ist, z.B. in jeden Auftreffbereich der mehreren Auftreffbereiche. Mittels der Ablenkanordnung kann der Elektronenstrahl anschaulich auf die Auftreffbereich gerichtet werden.
In diesem Fall kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein die mehreren Ablenkparameter mit einem von der Messeinheit erfassten elektrischen Signal zu korrelieren zum Anpassen mindestens eines Ablenkparameters der mehreren Ablenkparameter.
Die Messeinheit kann beispielsweise eingerichtet sein das elektrische Signal zu verarbeiten, und dieses z.B. in Daten (Messdaten) umzuwandeln. Beispielsweise kann die Messeinheit das elektrische Signal abtasten, z.B. gemäß eines Zeitrasters (welches z.B. mehrere diskrete, z.B. äquidistante Zeitpunkte aufweist), und jedem Zeitpunkt, zu dem das elektrische Signal abgetastet wird, einen Messwert zuordnen. Aus den Messwerten können dann Messdaten gebildet werden. Mit anderen Worten kann die Messeinheit eine Messgröße, z.B. das elektrische Signal, in einem Messwert umwandeln. Dazu kann die Messeinheit einen elektrischen Schaltkreis und/oder einen Prozessor aufweisen, welcher das Umwandeln des elektrischen Signals in die Daten ermöglicht. Ferner kann der elektrische Schaltkreis und/oder Prozessor die Messeinheit eingerichtet sein, die Messdaten, bzw. Messwerte, auszugeben und z.B. zu der Auswerteeinheit zu übermitteln.
Zusätzlich kann die Messeinheit einen Eingang zum Empfangen eines Zeitsignals aufweisen, wobei die Messeinheit eingerichtet sein kann das Zeitsignal den gebildeten Daten, bzw. einem Messwert, hinzuzufügen, z.B. in Form einer Zeitsignatur, welche angibt, wann das entsprechende elektrische Signal erfasst wurde, aus dem die Daten, bzw. der Messwert, gebildet sind. Alternativ können der Zeitstempelgenerator und/oder der Zeitsignalgenerator Teil der Messeinheit sein, so dass die Messeinheit die Zeitsignatur selbstständig erzeugen kann. Anschaulich können die Messdaten in diesen Fällen zumindest Messwerte und Messzeiten aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Messeinheit einen Eingang zum Empfangen eines Zeitsignals aufweisen, wobei die Messeinheit eingerichtet sein kann auf Grundlage des Zeitsignals das elektrische Signal zu erfassen, z.B. nur dann, wenn diese ein Zeitsignal empfängt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit einen elektrischen Schaltkreis und/oder einen Prozessor (z.B. einen digitalen Signalprozessor) aufweisen, welcher einen Eingang zum Aufnehmen von ersten Daten (z.B. Messdaten) von der Messeinheit eingerichtet ist, und einen Ausgang zum Übertragen von zweiten Daten (z.B. Ablenkparametern) zu der Ablenkanordnung und/oder zum Übertragen von zweiten Daten (z.B. Bewegungsparametern) zu der Transportvorrichtung des Targethalters eingerichtet ist. Der elektrische Schaltkreis und/oder der Prozessor der Auswerteeinheit können zum Verarbeiten der ersten Daten (welche von der Messeinheit zu der Auswerteeinheit übertragen werden) eingerichtet sein, und z.B. auf Grundlage der ersten Daten zweite Daten zu bilden. Ferner können der elektrische Schaltkreis und/oder der Prozessor der Auswerteeinheit zum Ausgeben der zweiten Daten eingerichtet sein, welche z.B. auf Grundlage der ersten Daten gebildet werden.
Beispielsweise kann ein Signalprozessor (z.B. ein DSP) verwendet werden, welcher Eingangsdaten von einem Strahlführungsrecheneinheit (auch als Strahlführungsrechner bezeichnet, z.B. in Form eines Mikrocomputers, z.B. eines PCs) erhält. Die Eingangsdaten können einen oder mehrere Datensätze von Ablenkparametern (Ablenkparametersätze) aufweisen oder daraus gebildet sein, die mit einer vorzugebenden Taktzeit (z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 µs bis ungefähr 100 µs) zyklisch (d.h. immer wieder) verarbeitet (d.h. abgearbeitet) werden. Der Signalprozessor kann auf Grundlage der Eingangsdaten entsprechende Steuersignale für die Ablenkanordnung (z.B. deren Ablenkverstärker) ausgeben. Alternativ oder zusätzlich zu den Steuersignalen für die Ablenkanordnung können auch andere Steuersignale ausgegeben (gesendet) und übertragen werden, z.B. um die Messung an einem Elektronendetektor mit einem bestimmten Ablenkparametersatz zu synchronisieren. Die Datensätze können im Strahlführungsrecheneinheit erstellt und bearbeitet werden (z.B. gemäß und/oder auf Grundlage eines Messsignals modifiziert, d.h. angepasst und/oder verändert, werden) und dann zu dem Signalprozessor übertragen werden (anschaulich auf den Signalprozessor geladen werden).
Ein Ablenkparameter kann einen (gekrümmten oder linearen) Pfad definieren, entlang dessen der Elektronenstrahl verläuft, wenn dieser gemäß dem Ablenkparameter abgelenkt wird. Beispielsweise kann ein Ablenkparameter einen Punkt innerhalb eines Auftreffbereichs definieren, auf welche der Elektronenstrahl gerichtet wird, wenn dieser gemäß dem Ablenkparameter abgelenkt wird.
Ein Ablenkparameter kann einen Ablenkwert (z.B. eine Raumkoordinate) aufweisen, welcher ein Maß (z.B. einen Winkel, eine Strecke, eine Krümmung oder eine Kraft) repräsentiert, um welches der Elektronenstrahl abgelenkt wird. Beispielsweise kann der Ablenkwert einen Winkel oder eine Strecke definieren, um den der Elektronenstrahl abgelenkt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Ablenkwert eine Krümmung definieren um den der Elektronenstrahl abgelenkt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Ablenkwert eine Kraft (Lorenzkraft) definieren mit welcher der Elektronenstrahl abgelenkt wird.
Zusätzlich kann ein Ablenkparameter einen Zeitparameter (z.B. eine Zeitkoordinate t) aufweisen, z.B. einen Zeitpunkt, zu dem auf einen anderen Ablenkparameter gewechselt wird, oder eine Zeitdauer (auch als Punktverweilzeit bezeichnet), während der Elektronenstrahl gemäß dem Ablenkwert abgelenkt wird. Der Zeitparameter kann anschaulich definieren, wie lange ein bestimmter Punkt im Raum bestrahlt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung Folgendes aufweisen: Bestrahlen eines Elektronendetektors (kann auch als Elektronensensor bezeichnet werden) mittels eines Elektronenstrahls (z.B. zumindest teilweises Bestrahlen, d.h. dass der Elektronenstrahl vollständig oder teilweise zum Bestrahlen des Elektronendetektors verwendet wird), der eine Leistung von mindestens ungefähr 5 kW (z.B. von mindestens ungefähr 10 kW) aufweist; Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen des Elektronendetektors mittels des Elektronenstrahls, wobei das elektrische Signal mindestens einen Leistungswert des von dem Elektronendetektor aufgenommenen Elektronenstrahls repräsentiert; und Anpassen mindestens eines Ablenkparameters, gemäß dem der Elektronenstrahl abgelenkt wird, und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters, gemäß dem ein Targetmaterial bewegt wird; wobei das Anpassen unter Berücksichtigung des elektrischen Signals erfolgt (wird auch als Verfahrensschritt "Anpassen mindestens eines Ablenkparameters und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters" bezeichnet).
Das Bestrahlen eines Elektronendetektors kann zumindest teilweise erfolgen, d.h. dass zumindest ein Teil des Elektronenstrahls (d.h. ein Teil des Elektronenstrahls oder der Elektronenstrahl vollständig) zum Bestrahlen des Elektronendetektors verwendet wird und/oder dass der Elektronendetektor zumindest teilweise (d.h. teilweise oder vollständig) mittels des Elektronenstrahls bestrahlt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bestrahlen des Elektronendetektors (wird auch als Verfahrensschritt "Bestrahlen des Elektronendetektors" bezeichnet) mittels eines Elektronenstrahls erfolgen, der eine Leistung von mindestens ungefähr 5 kW (z.B. von mindestens ungefähr 10 kW) aufweist, z.B. von mindestens ungefähr 20 kW, z.B. von mindestens ungefähr 50 kW, z.B. von mindestens ungefähr 100 kW, z.B. von mindestens ungefähr 200 kW, z.B. von mindestens ungefähr 300 kW, z.B. von mindestens ungefähr 400 kW, z.B. von mindestens ungefähr 500 kW, z.B. von mindestens ungefähr 600 kW, z.B. von mindestens ungefähr 700 kW, z.B. von mindestens ungefähr 800 kW, z.B. in einem Bereich von ungefähr 5 kW bis ungefähr 100 kW, oder z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 kW bis ungefähr 1000 kW, z.B. in einem Bereich von ungefähr 500 kW bis ungefähr 1000 kW.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Ablenken des Elektronenstrahls (z.B. in einem Hochleistungsmodus) gemäß mehreren Ablenkparametern, wobei zumindest ein erster Ablenkparameter (d.h. ein erster Ablenkparameter oder mehrere erste Ablenkparameter) der mehreren Ablenkparameter den Elektronenstrahl auf einen ersten Auftreffbereich richtet, in welchem das Targetmaterial angeordnet ist (wird auch als Verfahrensschritt "Bestrahlen des Targets" bezeichnet), und wobei zumindest ein zweiter Ablenkparameter (d.h. ein zweiter Ablenkparameter oder mehrere zweite Ablenkparameter) der mehreren Ablenkparameter den Elektronenstrahl auf einen zweiten Auftreffbereich richtet, in welchem der Elektronendetektor angeordnet ist, so dass das Bestrahlen des Elektronendetektors erfolgt (wird auch als Verfahrensschritt "Bestrahlen des Elektronendetektors" bezeichnet). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elektrische Signal mindestens einen Leistungswert des von dem Elektronendetektor aufgenommenen Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ablenkparameter repräsentieren. Anders ausgedrückt kann das elektrische Signal mindestens einen Leistungswert des von dem Elektronendetektor aufgenommenen und gemäß dem zweiten Ablenkparameter abgelenkten Elektronenstrahls repräsentieren, d.h. wenn der Elektronenstrahl auf den Elektronendetektor gerichtet ist.
Anschaulich kann das Targetmaterial, bzw. das Target, bestrahlt werden, wenn der Elektronenstrahl gemäß dem ersten Ablenkparameter abgelenkt wird, d.h. dann ist der Elektronenstrahl auf das Targetmaterial gerichtet. Analog kann der Elektronendetektor bestrahlt werden, wenn der Elektronenstrahl gemäß dem zweiten Ablenkparameter abgelenkt wird, d.h. dann ist der Elektronenstrahl auf den Elektronendetektor gerichtet.
Somit kann anschaulich ein Kalibrieren (z.B. Ausrichten und Positionieren) des Elektronenstrahls mittels der Detektorposition erfolgen (vergleiche 7)
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest der erste Ablenkparameter Teil einer Ablenkfigur zum Abfahren (z.B. Abrastern) des ersten Auftreffbereichs sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Ablenkfigur mehrere erste Ablenkparameter aufweisen, wobei jeder erste Ablenkparameter einen Punkt im Raum definiert (z.B. innerhalb des ersten Auftreffbereichs), auf welche der Elektronenstrahl gerichtet wird oder ist, wenn der Elektronenstrahl gemäß dem entsprechenden ersten Ablenkparameter abgelenkt wird oder ist. Die erste Ablenkfigur kann anschaulich eine erste Bestrahlungsfigur, z.B. ein erstes Bestrahlungsmuster, definieren (z.B. ein Raster) gemäß dem der erste Auftreffbereich abgefahren, z.B. abgerastert, wird.
Mit anderen Worten kann die Ablenkfigur einen Pfad in Form der Bestrahlungsfigur definieren, entlang dessen der Elektronenstrahl über einen Auftreffbereich oder durch einen über einen Auftreffbereich hindurch geführt wird. Die Ablenkfigur, bzw. ein Ablenkparameter, kann den Entstehungsort des Elektronenstrahls auf einen Punkt im Raum oder auf mehrere Punkte im Raum abbilden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner ein Erzeugen eines Zeitstempels aufweisen, welcher das Ablenken gemäß den mehreren Ablenkparametern repräsentiert (wird auch als Verfahrensschritt "Erzeugen eines Zeitstempels" bezeichnet). Das Erfassen des elektrischen Signals kann unter Berücksichtigung des Zeitstempels erfolgen. Der Zeitstempel kann mehrere Zeitparameter (auch als Zeitintervallparameter oder Zeitdauerparameter bezeichnet) aufweisen, wobei jeder Zeitparameter einem Zeitintervall entspricht, während dessen (d.h. in welchem) der Elektronenstrahl gemäß einem Ablenkparameter der mehreren Ablenkparameter abgelenkt ist oder wird (Ablenk-Zeitdauer). Alternativ oder zusätzlich kann der Zeitstempel mehrere Zeitparameter (auch als Zeitpunktparameter bezeichnet) aufweisen, wobei jeder Zeitparameter einem Zeitpunkt entspricht, zu dem ein Wechsel von einem Ablenkparameter der mehreren Ablenkparameter auf einen anderen Ablenkparameter der mehreren Ablenkparameter erfolgt (Wechsel-Zeitpunkt), mit denen der Elektronenstrahl abgelenkt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Ablenkanordnung und/oder die Auswerteeinheit zum Erzeugen des Zeitstempels eingerichtet sein. Dazu können die Ablenkanordnung und/oder die Auswerteeinheit einen Zeitstempelgenerator aufweisen, welcher zum Erzeugen des Zeitstempels eingerichtet ist.
Alternativ oder zusätzlich können die Ablenkanordnung und/oder die Auswerteeinheit zum Erzeugen des Zeitsignals eingerichtet sein. Dazu können die Ablenkanordnung und/oder die Auswerteeinheit einen Zeitsignalgenerator aufweisen, welcher zum Erzeugen des Zeitsignals auf Grundlage eines Zeitparameters eingerichtet ist.
Beispielsweise kann die Ablenkanordnung ein elektrisches Signal (z.B. ein Zeitsignal) ausgeben, welches einen Zeitparameter repräsentiert, z.B. einen Wechsel-Zeitpunkt oder eine Ablenk-Zeitdauer. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit das elektrische Signal (z.B. ein Zeitsignal) ausgeben.
Das Zeitsignal kann beispielsweise an die Messeinheit übermittelt werden, und diese zum Erfassen eines elektrischen Signals von dem Elektronendetektor (zum Bilden eines Messwerts) veranlassen. Mit anderen Worten kann mittels des Zeitsignals die Messeinheit gesteuert werden.
Beispielsweise kann ein jeder Zeitparameter des Zeitstempels einem Zeitparameter eines Ablenkparameters der mehreren Ablenkparameter zugeordnet sein und z.B. mit dem zugeordneten Zeitparameter eines Ablenkparameters identisch sein. Beispielsweise kann der Zeitstempel die Zeitparameter der mehreren Ablenkparameter aufweisen, welche ein Bestrahlen des Elektronendetektors repräsentieren und/oder charakterisieren. Somit kann der Zeitstempel anschaulich die Zeitparameter aufweisen, zu denen der Elektronendetektor bestrahlt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest der zweite Ablenkparameter Teil einer Ablenkfigur zum Abtasten des zweiten Auftreffbereichs sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Ablenkfigur mehrere zweite Ablenkparametern aufweisen, wobei jeder zweite Ablenkparameter einen Punkt im Raum definiert (z.B. innerhalb des zweiten Auftreffbereichs), auf welche der Elektronenstrahl gerichtet wird oder ist, wenn der Elektronenstrahl gemäß dem entsprechenden zweiten Ablenkparameter abgelenkt wird oder ist. Die zweite Ablenkfigur kann anschaulich eine zweite Bestrahlungsfigur, z.B. ein zweites Bestrahlungsmuster (z.B. ein Raster), definieren gemäß dem der zweite Auftreffbereich abgefahren, z.B. abgerastert, wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Folgendes aufweisen: Bewegen eines Abschattungskörpers in den Elektronenstrahl während der Elektronendetektor bestrahlt wird; und Erfassen eines Leistungswertereignisses auf Grundlage des elektrischen Signals; wobei das Anpassen aufweist das Bewegen des Abschattungskörpers mit dem Leistungswertereignis zu korrelieren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bewegen des Abschattungskörpers derart erfolgen, dass eine Kontur des Abschattungskörpers ermittelt wird und das Anpassen auf Grundlage der Kontur des Abschattungskörpers erfolgt.
Wenn der Abschattungskörper in den Elektronenstrahl gelangt, kann der Abschattungskörper einen Teil des Elektronenstrahls aufnehmen, d.h. abschatten. Dies kann von dem Elektronendetektor registriert werden, z.B. anhand der Leistung, mit der der Elektronendetektor bestrahlt wird. Beispielsweise kann das elektrische Signal, welches der Elektronendetektor erzeugt, verändert werden, wenn der Abschattungskörper in den Elektronenstrahl gelangt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Leistungswertereignis einen oder mehrere Zeitparameter (auch als Zeitpunktparameter bezeichnet) aufweisen, zu dem sich das elektrische Signal, welches der Elektronendetektor erzeugt, verändert, beispielsweise wenn das elektrische Signal einen vordefinierten Wert und/oder einen vordefinierten Wertebereich erreicht, verlässt, überschreitet und/oder unterschreitet.
Alternativ oder zusätzlich kann das Leistungswertereignis einen oder mehrere Zeitparameter (auch als Zeitintervallparameter oder Zeitdauerparameter bezeichnet) aufweisen, innerhalb der das elektrische Signal einen vordefinierten Wert aufweist, größer als ein vordefinierter Wert ist oder kleiner als ein vordefinierter Wert ist, und/oder eine Zeitdauer, innerhalb der das elektrische Signal in einem vordefinierten Wertebereich liegt oder außerhalb eines vordefinierten Wertebereichs liegt.
Alternativ oder zusätzlich kann das Leistungswertereignis einen Leistungswert und/oder Leistungswertebereich aufweisen, um den sich die von dem Elektronendetektor aufgenommene Leistung ändert. Beispielsweise kann der Leistungswert einem Zeitparameter des Leistungswertereignisses zugeordnet sein oder werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Leistungswertereignis einen Signalwert und/oder Signalwertebereich aufweisen, um den sich das von dem Elektronendetektor erzeugte elektrische Signal ändert. Beispielsweise kann der Signalwert einem Zeitparameter des Leistungswertereignisses und/oder einem Leistungswert zugeordnet sein oder werden.
Beispielsweise kann ein Zeitparameter des Leistungswertereignisses mit dem Bewegen des Abschattungskörpers korreliert werden. Mit anderen Worten kann anschaulich der Zeitpunkt, zu dem eine vordefinierte Änderung der von dem Elektronendetektor aufgenommenen Leistung (Leistungswert), bzw. eine Änderung des von dem Elektronendetektor erzeugten elektrischen Signals (Signalwert), erfolgt, mit einer Position korreliert werden, an der sich der Abschattungskörper zu dem Zeitpunkt befand/befindet.
Mit anderen Worten kann mittels des Abschattungskörpers die Position des Elektronenstrahls und/oder mittels des Elektronenstrahls die Position des Abschattungskörpers ermittelt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Abschattungskörper als Target ausgebildet sein, welches das Targetmaterial aufweist. In diesem Fall kann anschaulich das in dem Targethalter aufgenommene Targetmaterial verwendet werden, um den Elektronenstrahl abzuschatten.
Alternativ oder zusätzlich kann der Abschattungskörper als Targethalter ausgebildet sein, welcher das Target hält. In diesem Fall kann anschaulich der Targethalter verwendet werden, um den Elektronenstrahl abzuschatten.
Somit kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen mittels des Kalibrierens eine Positionierung/Ausrichtung von Elektronenstrahl, Substrat oder/und Verdampfungsgut erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann der Abschattungskörper als Substrat ausgebildet sein, z.B. das Substrat, welches zum Beschichten vorgesehen ist.
Dazu kann die Detektoroberfläche freiliegen zum Aufnehmen von Elektronen aus dem Elektronenstrahl und kann ferner in Richtung der Elektronenstrahlquelle ausgerichtet sein. Das von dem Elektronendetektor, bzw. der Detektoroberfläche, erzeugte elektrische Signal kann eine Eigenschaft des Elektronenstrahls repräsentieren, z.B. dessen Leistung, dessen Position auf dem Elektronendetektor, bzw. der Detektoroberfläche, oder dessen Bestrahlungsquerschnitt, d.h. den Anteil, mit dem der Elektronenstrahl den Elektronendetektor bestrahlt (z.B. wenn der Elektronendetektor streifend getroffen wird).
Beispielsweise kann das elektrische Signal angeben wie viel Leistung der Elektronendetektor, bzw. die Detektoroberfläche, aufnimmt und anhand der Leistung auf den Anteil des Elektronenstrahls geschlossen werden, welcher auf den Elektronendetektor, bzw. die Detektoroberfläche, trifft. Damit kann auf Grundlage der Position, der Ausrichtung und/oder der Größe des Elektronendetektors, bzw. der Detektoroberfläche, ermittelt werden auf welchen Bereich oder in welchen Punkt, z.B. im Raum oder auf dem Elektronendetektor, bzw. der Detektoroberfläche, der Elektronenstrahl ausgerichtet ist. Beispielsweise kann so die Position oder die Lage, bzw. die Ausrichtung des Elektronenstrahls, ermittelt werden.
Der Elektronendetektor, bzw. dessen Grundkörper, kann die Form eines Block, eines Stabs, eines Bolzens, eines Quaders, eines Zylinders oder einer Platte, optional in Form eines Hohlkörpers, aufweisen. Der Elektronendetektor kann optional ringförmig ausgebildet sein, bzw. mindestens eine oder mehrere Durchgangsöffnungen (z.B. in Form von Bohrungen) aufweisen. Anschaulich kann es eine Durchgangsöffnung ermöglichen durch den Elektronendetektor hindurch zu "schießen", d.h. den Elektronenstrahl derart auszurichten, dass dieser sich durch die Durchgangsöffnungen hindurch ausbreitet. Wird der Elektronenstrahl dann gemäß mindestens eines Ablenkparameters abgelenkt, z.B. kann der Elektronenstrahl ein Pendelbewegung ausführen (z.B. durch Pendeln in X und/oder Y-Richtung), kann dieser den Rand der Durchgangsöffnung bestrahlen, was das Erzeugen eines elektrischen Signals bewirken kann oder zumindest anhand des elektrischen Signals erfasst werden kann. Damit kann das Auffinden einer Referenzposition auf dem Elektronendetektor, z.B. einer symmetrischen Lage, erleichtert werden.
Die Detektoroberfläche kann eine Oberfläche des Elektronendetektors, bzw. dessen Grundkörpers, bilden oder ein Teil derer sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung Folgendes aufweisen: Erzeugen eines Elektronenstrahls in einem Hochleistungsmodus, welcher eingerichtet ist ein Targetmaterial zu schmelzen, zu verdampfen und/oder zu sublimieren, oder Erzeugen des Elektronenstrahls in einem in einem Niedrigleistungsmodus welcher eine Leistung geringer als der Hochleistungsmodus aufweist; Bestrahlen eines Elektronendetektors mittels des Elektronenstrahls (z.B. in dem Hochleistungsmodus) zum Erzeugen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen.
Zusätzlich kann das Verfahren Folgendes aufweisen: Bewegen eines Abschattungskörpers in eine Richtung hin zu dem Elektronenstrahl; Erfassen eines Leistungswertereignisses auf Grundlage eines von dem Elektronendetektor erzeugten elektrischen Signals; und Korrelieren des Leistungswertereignisses mit dem Bewegen des Abschattungskörpers.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Anpassen von Ablenkparametern, bzw. einer Ablenkfigur, und/oder das Anpassen von Bewegungsparametern, bzw. einer Bewegungsfigur, das Anwenden, bzw. Durchführen, mindestens einer Transformation der Gruppe an Transformation aufweisen: Skalierung (Streckung, bzw. Dehnung, und/oder Stauchung), Translation (Verschiebung), Rotation (Drehung) oder Scherung (Transvektion). Die Transformationen können miteinander kombiniert und/oder hintereinander ausgeführt werden zum Anpassen von Ablenkparametern, bzw. einer Ablenkfigur, und/oder zum Anpassen von Bewegungsparametern, bzw. einer Bewegungsfigur.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Ablenkparameter aus einem Quellparameter (Ablenk-Quellparameter) gebildet sein oder werden. Der Quellparameter kann eine Rauminformation repräsentieren, z.B. eine Lage, Strecke, einen Winkel, und/oder Richtung in einem Koordinatensystem, z.B. einen Vektor. Alternativ oder zusätzlich kann der Quellparameter eine Zeitinformation repräsentieren, z.B. einen Zeitpunkt oder eine Zeitdauer.
Das Bilden des Ablenkparameters aus dem Quellparameter kann gemäß einer Bildungsvorschrift erfolgen, welche die Geometrie und Eigenschaften der Elektronenstrahlprozessanordnung berücksichtigt, d.h. z.B. die relative Lage, Ausrichtung und Größe der Elemente der Elektronenstrahlprozessanordnung zueinander, wie z.B. der Elektronenstrahlquelle, der Ablenkanordnung und der Auftreffbereiche, bzw. des Targethalters und/oder des Elektronendetektors. Ferner kann die Bildungsvorschrift die Eigenschaften der Elektronenstrahlquelle und der Ablenkanordnung berücksichtigen. Gemäß der Bildungsvorschrift wird der Ablenkparameter derart erzeugt, dass dieser den Quellparameter auf einen Punkt in der Vakuumkammer (z.B. auf ein Targetmaterial) abbildet, welcher vorgesehen ist mit dem Elektronenstrahl bestrahlt zu werden. Mit anderen Worten kann jeder Quellparameter einen Punkt in der Vakuumkammer zugeordnet sein oder werden.
Analog dazu kann aus einer Quellfigur (Ablenk-Quellfigur), z.B. einem Quellmuster, aufweisend mehrere Quellparameter eine Ablenkfigur gebildet werden, z.B. gemäß einer gemeinsamen Bildungsvorschrift, wobei jedem Quellparameter der Quellfigur ein Ablenkparameter der Ablenkfigur zugeordnet ist oder wird.
Die Quellfigur kann beispielsweise eine räumliche Beziehung von Punkten im Raum definieren, welche vorgesehen sind mit dem Elektronenstrahl bestrahlt zu werden. Zusätzlich kann die Quellfigur eine Reihenfolge definieren, in der die Punkte im Raum bestrahlt werden. Zusätzlich kann die Quellfigur eine Zeitdauer definieren, mit der die Punkte im Raum bestrahlt werden. Mit anderen Worten kann die Quellfigur, bzw. ein Quellparameter eine oder mehrere räumliche Koordinaten (z.B. in Kugelkoordinaten, eines Zylinderkoordinaten, oder in kartesischen Koordinaten) und eine oder mehrere zeitliche Koordinaten aufweisen.
Anschaulich kann die Quellfigur eine Systematik oder eine Vorschrift definieren, mit der das Abrastern, bzw. Abtasten, erfolgt, z.B. von innen nach außen oder z.B. zeilenweise, d.h. anschaulich mit der der Elektronenstrahl über den Auftreffbereich geführt werden soll. Die Systematik der Quellfigur kann auf die Ablenkfigur und/oder auf die Bestrahlungsfigur abgebildet werden.
Gemäß der Bildungsvorschrift wird die Ablenkfigur derart erzeugt, dass diese die Quellfigur auf eine Bestrahlungsfigur in der Vakuumkammer (z.B. auf ein Targetmaterial) abbildet, welches vorgesehen ist mit dem Elektronenstrahl bestrahlt zu werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transformation auf einen oder mehrere Ablenkparameter angewendet werden, z.B. wenn die Ablenkparameter einmalig zu Beginn eines Prozesses aus den Quellparametern gebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Transformation auf einen oder mehrere Quellparameter angewandt werden, z.B. wenn die Ablenkparameter mehrmals, z.B. fortlaufend, während eines Prozesses aus den Quellparametern gebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Transformation auf die Bildungsvorschrift angewandt werden, z.B. wenn die Ablenkparameter mehrmals, z.B. fortlaufend, während eines Prozesses aus den Quellparametern gebildet werden.
Anschaulich kann z.B. die Quellfigur verzerrt werden, um die Bestrahlungsfigur zu entzerren, oder/oder es kann die Ablenkfigur verzerrt werden, um die Bestrahlungsfigur zu entzerren. Mit anderen Worten kann beispielsweise eine Quellfigur in Form einer Ellipse verwendet werden, um eine Bestrahlungsfigur auf dem Target in Form eines Kreises zu erzeugen (dabei wird mit dem Anpassen der Quellfigur auch mindestens ein Ablenkparameter angepasst).
Mit anderen Worten kann das Anpassen eines Ablenkparameters mindestens eines aus Folgendem aufweisen: Anpassen der Quellparameter, Anpassen der Bildungsvorschrift, Transformieren des Ablenkparameters, Transformieren der Bildungsvorschrift, Transformieren der Quellparameter.
Analog kann das Anpassen der Bewegungsparameter, bzw. einer Bewegungsfigur, erfolgen, welche aus einem Bewegungs-Quellparameter, bzw. einer Bewegungs-Quellfigur, gebildet werden.
Die Bildungsvorschrift und/oder die Transformation können z.B. auf Grundlage einer oder mehrerer Koordinaten eines Koordinatensystems (z.B. in Kugelkoordinatensystems, eines Zylinderkoordinatensystems, oder eines kartesischen Koordinatensystems) erfolgen. Beispielsweise kann eine Koordinate (z.B. ein Winkel, eine Zeitdauer und/oder eine Länge) eines Quellparameters und/oder eines Ablenkparameters gestreckt oder gestaucht werden.
Es versteht sich daher, dass sich das hierein Beschriebene nicht auf rechtwinklige kartesische Koordinaten beschränkt ist, da in äquivalenter oder ähnlicher Weise auch jedes andere geeignete Koordinatensystem genutzt werden kann, welches sich beispielsweise aus einer Ähnlichkeitstransformation oder Koordinatentransformation ergibt. Im Folgenden werden im Sinne der besseren Verständlichkeit die geläufigen und anschaulichen kartesischen Koordinaten verwendet.
Das Targetmaterial, d.h. das zu verdampfende Material (Verdampfungsgut), kann z.B. ein Metall (z.B. eine Legierung), ein organisches Material, einen Kunststoff, Graphit oder eine Keramik aufweisen.
Der Abstand der Elektronenstrahlquelle zu dem Targetmaterial kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Bereich von ungefähr 0,5 m bis ungefähr 5 m liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 2 m.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung eine Elektronenstrahlverdampferanordnung, eine Elektronenstrahlbeschichtungsanordnung, oder eine Elektronenstrahlschmelzanordnung sein. Ferner kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung optional mehrere Elektronendetektoren, mehrere Targethalter und/oder mehrere Elektronenstrahlquellen aufweisen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht;
2A und 2B jeweils einen Elektronendetektor gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht;
3A und 3B jeweils einen Elektronendetektor gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht;
4 eine Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht;
5 eine Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht;
6A und 6B jeweils eine Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht;
7 eine Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung;
8 eine Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung;
9 eine Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung;
10 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung in einem schematischen Ablaufdiagram;
11 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung in einem schematischen Ablaufdiagram;
12 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung in einem schematischen Ablaufdiagram;
13 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung in einem schematischen Ablaufdiagram;
14A einen Targethalter gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Perspektivansicht; und
14B einen Targethalter gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlquelle zum Verdampfen (Elektronenstrahlverdampfen) von geometrisch kleinen Materialquellen (Targets) verwendet werden, z.B. als so genannter Stabverdampfer (zum Verdampfen von stabförmigen Materialquellen). Die geometrisch kleinen Materialquellen können eine exakte Positionierung des Elektronenstrahls erfordern, z.B. wenn diese eine Ausdehnung (z.B. Durchmesser und/oder Querschnitt) in der Größenordnung des Durchmessers, bzw. des Querschnitts, des Elektronenstrahls aufweisen, z.B. maximal zehnmal so groß wie der Durchmesser, bzw. des Querschnitts, des Elektronenstrahls.
Die Kalibrierung (Justage) der Elektronenstrahlquelle kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen zusätzlich auf Sicht (d.h. visuell) erfolgen. Beispielsweise kann optisch beobachtet werden, wie die Materialquelle erwärmt wird (z.B. glüht) oder wie das Material verdampft wird (z.B. anhand der Korona). Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung eine Elektronenstrahlauffängerplatte (wird auch als Absorberplatte bezeichnet) oder mehrere Elektronenstrahlauffängerplatten aufweisen, welche hinter/unter (entlang des Elektronenstrahls betrachtet) dem Targetmaterial, bzw. dem Target, angeordnet ist. Mittels der Absorberplatte kann während des Bestrahlens des Targetmaterials, bzw. des Targets, zusätzlich ermittelt werden, welcher Anteil des Elektronenstrahls das Targetmaterial, bzw. das Target, trifft und welcher Anteil des Elektronenstrahls an dem Targetmaterial, bzw. dem Target, vorbei geht (d.h. das Targetmaterial passiert). Alternativ oder zusätzlich kann die Absorberplatte andere Einbauten in der Vakuumkammer schützen, z.B. davor mit dem Elektronenstrahl bestrahlt zu werden.
Der Elektronenstrahl kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen mit einer festen Leistung (abgesehen von notwendigen Leistungskorrekturen) betrieben werden, z.B. mit einer Leistung innerhalb eines Leistungsbereichs, wobei der Leistungsbereich eine Abweichung (von einer vorgegebenen Leistung) von kleiner als ungefähr 5 % der vorgegebenen Leistung definiert, z.B. von kleiner als ungefähr 3 %, z.B. von kleiner als ungefähr 2 %, z.B. von kleiner als ungefähr 1 %. Die vorgegebene Leistung kann der Leistung entsprechen, mit der der Elektronenstrahl erzeugt wird, bzw. der Leistung des Elektronenstrahls mit dem der Elektronendetektor bestrahlt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Punktverweilzeit vorgegeben sein oder werden und durch die Punktdichte (d.h. die Dichte von Punkten im Raum, welche mit dem Elektronenstrahl bestrahlt werden, d.h. von Punkten der Bestrahlungsfigur) eine bestimmte Leistungsdichteverteilung eingestellt sein oder werden. Mit anderen Worten können die mehreren Ablenkparameter eine (räumliche und zeitliche) Leistungsdichteverteilung (auch als Leistungsverteilung bezeichnet) definieren, mit der bestrahlt wird, z.B. einen Unterschied in der Leistungsdichte mit der jeweils der erste Auftreffbereich und der zweite Auftreffbereich bestrahlt werden.
Mittels des Anpassens mindestens eines Ablenkparameters kann somit ein Anpassen einer Leistungsdichteverteilung erfolgen, welche in ein Target eingebracht wird, d.h. die räumliche Verteilung der in das Target eingebrachten Leistung. Anschaulich kann die Leistungsverteilung größer sein, je dichter die Elemente, bzw. die Punkte, einer Bestrahlungsfigur liegen, d.h. je größer deren Anzahl pro Fläche, bzw. Volumen, ist.
Somit kann z.B. ein erster Bereich, z.B. der erste Auftreffbereich, z.B. eine Stabspitze eines stabförmigen Targets (kann auch als Ingot oder Stabtarget bezeichnet werden), mit einer ersten Leistungsdichte (anschaulich hoher Leistungsdichte) bestrahlt werden, wohingegen ein zweiter Bereich, z.B. der zweite Auftreffbereich, mit einer zweiten Leistungsdichte (anschaulich niedriger Leistungsdichte bestrahlt werden kann (z.B. zum Erfassen der Position an einem Elektronendetektor).
Alternativ oder zusätzlich kann ein Unterschied in der Leistungsdichte (Leistungsdichteunterschied) erreicht werden, indem ein bestimmter Bereich, z.B. der erste Auftreffbereich oder der zweite Auftreffbereich, mehrfach bestrahlt werden, z.B. in zeitlichen Abständen zueinander. Beispielsweise kann der erste Auftreffbereich häufiger und/oder länger als der zweite Auftreffbereich bestrahlt werden. Ein Durchgang, in dem ein Auftreffbereich bestrahlt wird, z.B. gemäß einem oder mehrerer Ablenkparameter, kann als Überlauf bezeichnet werden. Mit anderen Worten kann die Leistungsdichte, mit der ein Auftreffbereich bestrahlt wird, durch Mehrfachüberlauf (Punktfolgen) eingestellt werden.
Bereiche oder Einbauten in der Vakuumkammer (abgesehen vom Target), welche vorgesehen sind mittels des Elektronenstrahls bestrahlt zu werden (d.h. vom Strahl zu beaufschlagende Bereiche), können z.B. aus (so genannten hochtemperaturfesten) Materialien gebildet sein, die bei hohen Temperaturen entsprechend stabil sind (d.h. beim bestrahlt werden nicht sublimieren oder verdampfen) oder können mit einer Wasserkühlung versehen sein, welche entsprechen thermische Energie abführt und so deren Temperatur beim bestrahlt werden verringert.
Damit ergeben sich bestimmte Grenzwerte für die jeweils maximale Leistungsdichte, mit welcher ein Bereich und/oder Einbauten in der Vakuumkammer (z.B. der Elektronendetektor) bestrahlt werden können, ohne dass diese beschädigt werden. Wird der Elektronenstrahl (z.B. dauerhaft) in einem Hochleistungsmodus betrieben, kann daher ein Abscannen (Abtasten oder Abfahren) der Vakuumkammer zum Kalibrieren des Elektronenstrahls erschwert sein, wenn verhindert werden soll, dass Beschädigungen erfolgen. Ein Abscannen der Kammer(einbauten) kann daher lediglich mit stark verringerter Leistung (z.B. in einem Niedrigleistungsmodus) erfolgen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Elektronendetektor zum direkten Erfassen des Elektronenstrahls eingerichtet sein, d.h. dass dieser das Auftreffen der Strahlelektronen (d.h. der Elektronen des Elektronenstrahls) direkt erfassen kann. Somit kann der Elektronendetektor direkt mittels des Elektronenstrahls bestrahlt werden, d.h. der Elektronendetektor kann als Direktstrahl-Elektronendetektor (auch als Primärelektronendetektor bezeichnet) eingerichtet sein. Mit anderen Worten kann der Elektronendetektor die Elektronen des Elektronenstrahls, welche von dem Elektronendetektor aufgenommenen werden, zum Bilden des elektrischen Signals verwenden (d.h. ein elektrisches Prinzip verwenden). Das elektrische Signal kann z.B. einen Wert aufweisen, welcher charakterisiert, wie viel Strom von dem Elektronendetektor abfließt, z.B. eine elektrische Stromstärke. Beispielsweise kann mittels der Messeinheit der gegen elektrische Masse abfließende Elektronenstrom gemessen werden.
Beispielsweise kann es bei einer plasmafreien Verdampfung ausreichen, dass der Elektronendetektor, bzw. dessen Grundköper, eine gekühlte Metallplatte, einen gekühlten Metallbolzen (oder einen anders geformten gekühlten Körper, z.B. einen ringförmigen Körper) aufweisen oder daraus gebildet ist. Der Elektronendetektor, bzw. dessen Grundköper, kann auf ein elektrisch negatives Potential gebracht werden, um thermische Elektronen abzuhalten, den Elektronendetektor, bzw. dessen Grundköper, zu treffen. Dazu kann das Messgerät eine Spannungsversorgung aufweisen zum Erzeugen des negativen Potentials.
Alternativ kann der Elektronendetektor eingerichtet sein den Leistungswert des von dem Elektronendetektor aufgenommenen Elektronenstrahls auf Grundlage eines thermischen (kalorimetrischen) Prinzips zu erzeugen. Mit anderen Worten kann der Elektronendetektor thermische Energie, welche beim bestrahlt werden von dem Elektronendetektor aufgenommenen wird, zum Bilden des elektrischen Signals verwenden (d.h. ein kalorisches Prinzip verwenden). Beispielsweise kann ein Temperaturunterschied oder ein Wärmefluss zum Bilden des elektrischen Signals mittels des Elektronendetektors verwendet werden. Eine thermisches Prinzip kann einen größeren zeitlich Verzug aufweisen (d.h. anschaulich träger sein) als ein elektrisches Prinzip.
Herkömmliche Verfahren, wie z.B. beim Elektronenstrahlschweißen, können eine indirekte Erfassung der Strahllage erfordern zur Positionierung, Korrektur und/oder Ausrichtung von Elektronenstrahl, Substrat oder/und Verdampfungsgut (auch als Target bezeichnet). Herkömmlicherweise sind dafür besondere Einstellungen erforderlich, um mit einem entsprechend kleinen Strahlquerschnitt, bzw. Strahldurchmesser, hohe Abbildungsgenauigkeiten zu erreichen, wie sie für die Strahlpositionierung notwendig sind. Elektronenstrahlkanonen zum Schweißen (so genannte Schweißkanonen) haben dafür die zusätzliche Möglichkeit durch die Wehnelt Steuerelektrode den Elektronenstrahlstrom (und damit die Leistung des Elektronenstrahls) sehr schnell zu variieren (im Millisekundenbereich), so dass deren Kalibrieren zyklisch während des Schweißens erfolgen kann, ohne das Werkstück zu schädigen. Typische Strahldurchmesser beim Schweißen liegen in einem Bereich von ungefähr 200 µm bis ungefähr 300 µm.
Im Gegensatz dazu kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen, z.B. beim Schmelzen, Sublimieren und/oder Verdampfen eines Targetmaterials der Strahldurchmesser größer sein als beim Schweißen und/oder die Leistung des Elektronenstrahl kann größer sein als beim Schweißen, wie vorangehend beschrieben ist. Daraus kann eine Adaption des Kalibrierprozesses vom Schweißen auf das Schmelzen, Sublimieren und/oder Verdampfen erschwert oder unmöglich sein, wie im Folgenden beschrieben ist.
Aufgrund des vergrößerten Strahldurchmesser, bzw. Strahlquerschnitts, ist die Ausrichtung und Positionierung eines solchen Elektronenstrahls anhand definierter Strukturen nur grob möglich. Ferner kann eine Reduktion der Strahlleistung (der Leistung des Elektronenstrahls) benötigt werden oder die Strukturen, welche vorgesehen sind zum Kalibrieren bestrahlt zu werden, sollten für die entsprechend große Leistungsbeaufschlagung geeignet sein, um deren Beschädigung zu vermeiden. D.h. die Elektronenstrahlquelle müsste zum Kalibrieren von dem Hochleistungsmodus in einen Niedrigleistungsmodus geschaltet werden, so dass diese einen Elektronenstrahl mit geringerer Leistung als im Hochleistungsmodus erzeugt. Meist ist ein solcher Wechsel zwischen Hochleistungsmodus und Niedrigleistungsmodus (d.h. eine Änderung des Leistungsmodus) nur eingeschränkt möglich. Beispielsweise kann im Normalprozess (d.h. während ein Material im Hochleistungsmodus verdampft wird, mit anderen Worten während eines Verdampfungsprozesses) die Frequenz, mit der der Leistungsmodus geändert werden kann, auf wenige Herz (Hz) begrenzt sein, oder sogar geringer als ungefähr 1 Hz sein. Somit würde ein ständiges Kalibrieren während des Normalprozesses das Verdampfen beeinträchtigen, z.B. verlangsamen.
Soll das Targetmaterial (z.B. die Stabspitze eines Stabtargets) beim Verdampfen reproduzierbar getroffen werden, kann eine Positioniergenauigkeit im Millimeterbereich (mm-Bereich) erforderlich sein. Mit anderen Worten kann erforderlich sein, den Elektronenstrahl mit einer Genauigkeit von weniger als ungefähr 10 mm zu positionieren (z.B. auf dem Targetmaterial), z.B. von weniger als ungefähr 8 mm, z.B. von weniger als ungefähr 5 mm, z.B. von weniger als ungefähr 2 mm, z.B. von weniger als ungefähr 1 mm, in einem Bereich von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 5 mm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Kalibrierung der Auftreffposition des Elektronenstrahls (d.h. z.B. der räumlichen Lage der Bestrahlungsfigur) in einem Bereich (z.B. einem Auftreffbereich) und/oder auf einem Targetmaterial während des Normalbetriebs ermöglicht. Beispielsweise kann es notwendig sein, eine hohe Genauigkeit bei der Kalibrierung (Justage) während des Normalbetriebs bereitzustellen, um z.B. Verschiebungen, die von den konkreten Strahlparametern (d.h. Elektronenstrahlleistung, Elektronenstrahlstrom, Elektronenstrahl-Beschleunigungsspannung, Fokus und/oder Blende) abhängen, berücksichtigen (z.B. korrigieren) zu können. Dabei kann es erschwert sein, eine Veränderung der Elektronenstrahlleistung für einen kurzen Zeitraum (z.B. im Millisekundenbereich) einzustellen und/oder eine Veränderung von Punktverweilzeiten einzustellen, oder kann aufgrund der verwendeten Elektronenstrahlkanone, bzw. Elektronenstrahlquelle, ausgeschlossen sein.
Eine Elektronenstrahlkanone, bzw. eine Elektronenstrahlquelle, zum Verdampfen (eine so genannte Verdampferkanone) kann vordergründig zur Erzeugung besonders hoher Elektronenstrahlleistungen eingerichtet und/oder optimiert sein. Beispielsweise kann die Leistung des Elektronenstrahls, z.B. der Elektronenstrahlstrom, über den Abstand Anode/Kathode (zwischen denen die Beschleunigungsspannung angelegt wird), und/oder mittels der Kathodenheizung, eingestellt werden, was schnelle Leistungswechsel, wie sie für ein Kalibrieren während des Normalbetriebs notwendig wären, nicht erlaubt. Optional kann eine Leistungsänderung, d.h. eine Änderung der Leistung des Elektronenstrahls, mittels einer Änderung der Beschleunigungsspannung erfolgen. Alle Leistungsänderungen führen parasitär zu (wenn auch kleinen) Änderungen der Strahlposition, die eine Übertragung der Positionierung (d.h. der Positionierungsdaten) bei einer Änderung der Leistung des Elektronenstrahls (z.B. von niedriger Leistung zu hoher Leistung) nur eingeschränkt erlauben.
Eine Änderung der Punktverweilzeit müsste in die Ablenkanordnung, z.B. in deren digitalen Signalprozessor (DSP), geladen werden, was aber im kontinuierlichen Prozess eine Zeit benötigen kann, welche die benötigte Geschwindigkeit, mit der der Leistungswechsel erfolgen soll, überschreitet, d.h. anschaulich dass dies zu lange dauert.
Das bedeutet, dass es notwendig sein kann, ein sehr kurzes elektrisches Signal, z.B. im Bereich einiger Mikrosekunden (µs), zu erfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Erzeugung des elektrischen Signals (und anschließend dessen Messung) direkt am Kalibierpunkt (Justagepunkt) ermöglicht. Dies ermöglicht es gegenüber einer indirekten Messung (bei der vom Kalibierpunkt emittierte Sekundärelektronen erfasst werden) ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis bereitzustellen, z.B. aufgrund der Geometrie der Messanordnung (Elektronendetektor und Elektronenstrahlquelle). Somit kann ein Einfluss von weiteren Faktoren, z.B. sich im Zeitverlauf ändernde Faktoren, welche ein Messen, bzw. ein Kalibrieren, stören können, reduziert sein oder werden, so dass diese kaum oder gar nicht berücksichtigt werden müssen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann dafür eine Zuordnung des elektrischen Signals zu dem Ereignis mit einem weiteren elektrischen Signal des DSP vorgesehen sein, wie nachfolgend näher beschrieben wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können anschaulich kleine Mengen an Targetmaterial (z.B. bei Verwendung von Stabtargets oder kleiner Tiegel) besonders effizient bestrahlt und erwärmt werden.
1 veranschaulicht eine Elektronenstrahlprozessanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 eine Vakuumkammer 102, bzw. eine Vakuumprozesskammer 102, aufweisen, in welcher mehrere Auftreffbereiche 108a, 108b angeordnet sind. Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 mindestens eine Elektronenstrahlquelle 104 (z.B. eine Elektronenstrahlquelle oder z.B. mehrere Elektronenstrahlquellen) aufweisen, welche eingerichtet ist ein Targetmaterial zu verdampfen, zu schmelzen und/oder zu sublimieren. Dafür kann die Elektronenstrahlquelle 104 in einem Hochleistungsmodus betrieben werden, in welchem diese einen Elektronenstrahl 114a, 114b mit mehr als ungefähr 10 kW bereitzustellt.
Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 eine Ablenkanordnung 106 aufweisen, welche mit der Elektronenstrahlquelle 104 gekoppelt sein kann. Die Elektronenstrahlquelle 104 und die Ablenkanordnung 106 können derart eingerichtet sein, dass der Elektronenstrahl 114a, 114b in verschiedene Bereiche 108a, 108b (Auftreffbereiche) in der Vakuumkammer 102 abgelenkt werden kann.
Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 mindestens einen Elektronendetektor 110 (einen Elektronendetektor oder mehrere Elektronendetektoren) aufweisen, welcher in einem Auftreffbereich 108b (wird auch als zweiter Auftreffbereich 108b bezeichnet) angeordnet ist. Der Elektronendetektor 110 kann derart eingerichtet sein, dass dieser ein elektrisches Signal erzeugt, wenn dieser mit dem Elektronenstrahl 114b bestrahlt wird, mit anderen Worten wenn der Elektronenstrahl 114b auf den Elektronendetektor 110 gerichtet ist oder wird. Dabei kann der Elektronendetektor 110 die Elektronenemission erfassen, welche die Elektronenstrahlquelle in Richtung des zweiten Auftreffbereichs 108b bereitstellt und auf Grundlage der Elektronenemission das elektrische Signal erzeugen. Dies ermöglicht beispielsweise ein vereinfachtes Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung.
Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 eine Messeinheit 116 aufweisen, welche mit dem Elektronendetektor 110 gekoppelt ist. Die Messeinheit 116 kann eingerichtet sein das elektrische Signal zu erfassen. Zusätzlich kann die Messeinheit 116 eingerichtet sein das elektrische Signal zu verarbeiten, z.B. indem die Messeinheit 116 Daten auf Grundlage des elektrischen Signals erzeugt, z.B. Messdaten, welche zumindest einen oder mehrere Messwerte aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in der Vakuumkammer 102 ein Vakuum 112b im Bereich des Hochvakuums oder des Ultrahochvakuums bereitgestellt sein oder werden. Dabei kann das Vakuum mittels einer Vakuumpumpenanordnung bereitgestellt werden (nicht dargestellt), wobei die Vakuumpumpenanordnung beispielsweise mindestens eine Turbomolekularpumpe aufweisen kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlquelle 104 eine Elektronenquelle (z.B. eine Lanthanhexaborid-Kathode oder Ceriumhexaborid-Kathode, oder ein andere Glühkathode, z.B. eine Wolfram-Kathode, oder eine Feldemissions-Kathode) aufweisen, zum Bereitstellen einer Vielzahl von Elektronen, und eine Strahlführungseinheit (z.B. aufweisend eine elektrische und/oder magnetische Linse, Anoden, Gitter und Ähnliches) zum Bündeln und/oder Beschleunigen der erzeugten Elektronen zu einem Elektronenstrahl.
Ferner kann die Ablenkanordnung 106 eine Ablenkeinheit mit einer oder mehrerer Spulen zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweisen (zum Ablenken des Elektronenstrahls) und kann zusätzlich ein computergestütztes oder computerbasiertes Strahlführungssystem aufweisen, wobei das computergestützte oder computerbasierte Strahlführungssystem beispielsweise Ablenksignale für die Ablenkeinheit zum Ablenken des Elektronenstrahls bereitstellen kann, so dass mittels der Ablenkeinheit der Elektronenstrahl entsprechend in der Vakuumkammer 102 abgelenkt werden kann. Beispielsweise kann der Elektronenstrahl entlang einer Richtung 101 oder entlang einer Richtung quer zur Richtung 101 senkrecht zur Richtung 103 abgelenkt werden, typischerweise als x-y-Ablenkung bezeichnet, wobei die Richtung 103 die z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems repräsentiert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strahlführungssystem derart eingerichtet sein, dass diese beispielsweise Ablenksignale für eine Ablenkeinheit der Ablenkanordnung 106 basierend auf einem Satz Ablenkparameter S(P(x,)P(y)) (Ablenkparametersatz), z.B. aufweisend mehreren Ablenkparameter P(x), P(y), bereitstellt, wobei die jeweiligen Ablenkparameterwerte (x), (y) die Vorgabe für die entsprechende x-y-Ablenkung des Elektronenstrahls repräsentieren. Ferner kann die Ablenkanordnung einen oder mehrere Verstärker (Ablenkverstärker) aufweisen, so dass ein ausreichend hoher Strom und/oder eine ausreichend hohe Spannung zum Ablenken des Elektronenstrahls bereitgestellt werden können.
Anschaulich gesehen kann das Ablenken des Elektronenstrahls mittels der Ablenkeinheit 106 spannungsbasiert und/oder strombasiert erfolgen, wobei die Ablenksignale beispielsweise mit einem Ablenkparametersatz (z.B. mehreren Ablenkparametern) korreliert sein können. Beispielsweise kann ein erster Ablenkparameter P(x) des Ablenkparametersatzes S(P(x)P(y)) die Ablenkung des Elektronenstrahls in x-Richtung repräsentieren, wobei die x-Parameterwerte (x) des ersten Ablenkparameters P(x) die Stärke der x-Ablenkung und/oder den Ablenkwinkel für die x-Ablenkung repräsentieren. Ferner kann beispielsweise ein zweiter Ablenkparameter P(y) des Ablenkparametersatzes S(P(x)P(y)) die Ablenkung des Elektronenstrahls in y-Richtung repräsentieren, wobei die y-Parameterwerte (y) des zweiten Ablenkparameters P(y) die Stärke der y-Ablenkung oder den Ablenkwinkel für die y-Ablenkung repräsentieren.
Dabei kann die Ablenkanordnung derart eingerichtet sein, dass entsprechend dem jeweiligen Parameterwert (x) des ersten Ablenkparameters P(x) eine Spannung und/oder ein Strom für eine x-Ablenkungsspule der Ablenkanordnung 106 bereitgestellt wird oder bereitgestellt werden kann, und entsprechend dem jeweiligen y-Parameterwert (y) des zweiten Ablenkparameters P(y) eine Spannung und/oder ein Strom für eine y-Ablenkungsspule der Ablenkanordnung 106 bereitgestellt wird oder bereitgestellt werden kann.
Ferner kann für eine erste Elektronenstrahlquelle 104 ein erster Ablenkparametersatzes S₁(P(x)P(y)) und für eine zweite Elektronenstrahlquelle (nicht dargestellt) ein zweiter Ablenkparametersatzes S₂(P(x)P(y)) bereitgestellt sein oder werden, bzw. für jede Elektronenstrahlquelle der Elektronenstrahlprozessanordnung 100 ein eigener Ablenkparametersatz. Dazu kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 für jede Elektronenstrahlquelle der Elektronenstrahlprozessanordnung 100 eine entsprechende Ablenkanordnung 106 aufweisen, welche mit jeweils einer Elektronenstrahlquelle der Elektronenstrahlprozessanordnung 100 gekoppelt sein kann.
Wie in 1 veranschaulicht ist, kann der Elektronenstrahl 114a in einen ersten Bereich 108a (erster Auftreffbereich 108a) in der Vakuumkammer 102 abgelenkt sein (auftreffen) oder werden, wobei der Elektronenstrahl 114a entsprechend einem ersten x-Parameterwert und einem ersten y-Parameterwert, z.B. (x₁, y₁), abgelenkt wird. Ferner kann der Elektronenstrahl 114b in einen zweiten Bereich 108b (zweiter Auftreffbereich 108b) in der Vakuumkammer 102 abgelenkt sein (auftreffen) oder werden, wobei der Elektronenstrahl 114b entsprechend einem zweiten x-Parameterwert und einem zweiten y-Parameterwert, z.B. (x₂, y₂), abgelenkt wird. Dabei kann der Elektronenstrahl zu einem ersten Zeitpunkt (t₁) oder während einer ersten Zeitdauer (t₁) in den ersten Bereich 108a in der Vakuumkammer 102 abgelenkt sein (auftreffen), und zu einem zweiten Zeitpunkt (t₂) oder während einer zweiten Zeitdauer (t₂) in den zweiten Bereich 108b in der Vakuumkammer 102 abgelenkt sein (auftreffen). Wird beispielsweise zwischen dem ersten Bereich 108a und dem zweiten Bereich 108b gewechselt, kann die Differenz des ersten Zeitpunkts zu dem zweiten Zeitpunkt die Zeitdauer definieren, während dieser der Elektronenstrahl auf einen der Bereiche 108a, 108b gerichtet ist.
Nach diesem anschaulichen Prinzip kann auch ein Bereich (z.B. der erste Auftreffbereich 108a oder der zweite Auftreffbereich 108b) zumindest teilweise mit dem Elektronenstrahl abgerastert werden, wobei das Raster mittels entsprechender x-Parameterwert (kann auch als x-Parameterkoordinate bezeichnet werden) und y-Parameterwert (kann auch als y-Parameterkoordinate bezeichnet werden) vorgegeben sein kann oder werden kann. Mit anderen Worten kann das Abrastern basierend auf dem Ablenkparametersatz erfolgen. Der Teil eines Ablenkparametersatzes, welcher das Abrastern eines Bereichs nach einer vorgegebenen Figur (auch als Bestrahlungsfigur bezeichnet), z.B. einem vorgegebenen Muster (auch als Bestrahlungsmuster bezeichnet), definiert, wird auch als Ablenkfigur bezeichnet. Mit anderen Worten kann ein Ablenkparametersatz mindestens eine Ablenkfigur aufweisen, z.B. eine erste Ablenkfigur und/oder eine zweite Ablenkfigur und/oder weitere Ablenkfiguren.
Analog zu diesem anschaulichen Prinzip kann ein Ablenkparameter P(x, y) mehrere Parameterwerte (können auch als Koordinaten verstanden werden) aufweisen, z.B. einen x-Parameterwert und einen y-Parameterwert. Zusätzlich kann ein Ablenkparameter P(x, y, t) einen Zeit-Parameterwert (t) aufweisen.
Die Bestrahlungsfigur kann mehrere Punkte im Raum (Raumpunkte) und/oder mehrere Punkte auf einer Oberfläche (z.B. eines Targetmaterials) definieren, auf welche der Elektronenstrahl gerichtet wird. Jeder Punkt der Bestrahlungsfigur ist einem Ablenkparameter eines Ablenkparametersatzes, bzw. einer Ablenkfigur, zugeordnet, wobei der Ablenkparameter den Elektronenstrahl auf den zugeordneten Punkt der Bestrahlungsfigur richtet, bzw. ablenkt.
2A und 2B veranschaulichen jeweils einen Elektronendetektor 110 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
Der Elektronendetektor 110 kann eine elektrisch leitfähige Detektoroberfläche (z.B. eine metallische Detektoroberfläche) 110o aufweisen, welche beim Bestrahlen mit dem Elektronenstrahl (nicht dargestellt) das elektrische Signal erzeugt. Beispielsweise kann die Detektoroberfläche 110o Elektronen aus dem Elektronenstrahl aufnehmen und aus diesen das elektrische Signal bilden, z.B. indem die aus dem Elektronenstrahl aufgenommenen Elektronen gegen elektrische Masse oder ein anderes Potential abgeführt werden, wodurch ein elektrischer Strom gebildet wird, welcher von der Messeinheit erfasst werden kann.
Ferner kann der Elektronendetektor 110 eine Anschlussstruktur 110a aufweisen. Die Anschlussstruktur 110a kann elektrisch leitend mit der Detektoroberfläche 110o verbunden sein, so dass die Anschlussstruktur 110a das elektrische Signal einer Messeinheit (nicht dargestellt) zuführt, welche mit der Anschlussstruktur 110a gekoppelt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Detektoroberfläche 110o Teil eines elektrisch leitfähigen Grundkörpers (z.B. eine metallischen Grundkörpers) 110g sein (vergleiche 2A), welcher dasselbe Material aufweist wie die Detektoroberfläche 110o.
Alternativ kann die Detektoroberfläche 110o Teil einer elektrisch leitfähigen (z.B. metallischen) Beschichtung sein, welche auf einen Grundkörper 110g aufgebracht ist (vergleiche 2B). In diesem Fall kann der Grundkörper 110g ein anderes Material aufweisen als die Detektoroberfläche 110o. Beispielsweise kann der Grundkörper 110g Kupfer und/oder Aluminium aufweisen oder daraus gebildet sein und die Detektoroberfläche 110o kann Wolfram aufweisen oder daraus gebildet sein.
Somit kann der Grundkörper 110g anschaulich ein kostengünstiges zu bearbeitendem Material aufweisen oder daraus gebildet sein und/oder ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. mit einer Wärmeleitfähigkeit, welche mehr als ungefähr zweimal größer ist als eine Wärmeleitfähigkeit der Detektoroberfläche 110o, z.B. mehr als ungefähr dreimal, z.B. mehr als ungefähr viermal, z.B. mehr als ungefähr fünfmal, z.B. mehr als ungefähr zehnmal.
Die Detektoroberfläche 110o kann ein hochtemperaturfestes Material aufweisen oder daraus gebildet sein, welches anschaulich dem Bestrahlen standhält, d.h. eine große Schmelztemperatur aufweist. Die Schmelztemperatur der Detektoroberfläche 110o kann dann z.B. größer sein als die Schmelztemperatur des Grundkörpers 110g, beispielsweise ungefähr 500°C größer, z.B. ungefähr 1000°C größer, z.B. ungefähr 1500°C größer, z.B. ungefähr 2000°C größer, z.B. ungefähr 2500°C größer.
Beispielsweise kann der Elektronendetektor 110 ein mit Wolfram beschichtetes (Detektoroberfläche 110o) Kupferrohr (Grundkörper 110g) aufweisen oder daraus gebildet sein, welches von dem Kühlmedium durchströmt wird.
3A veranschaulicht einen Elektronendetektor 110 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Detektoroberfläche mehrere (z.B. zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn) elektrisch voneinander isolierte Segmente 210a, 210b (in 3A sind zu besseren Übersicht lediglich zwei Segmente dargestellt) aufweisen. Analog kann die Anschlussstruktur mehrere elektrisch voneinander isolierte elektrische Anschlüsse 310a, 310b (auch als Anschlusssegmente bezeichnet) aufweisen. Jedes Segment der mehreren Segmente 210a, 210b kann mit einem Anschluss der mehreren Anschlüsse 310a, 310b elektrisch leitend verbunden sein. Mit anderen Worten kann jedes Segment der mehreren Segmente 210a, 210b mit einem Anschluss der mehreren Anschlüsse 310a, 310b ein Detektorsegment 110s bilden.
Das Segment eines Detektorsegments 110s und der Anschluss des Detektorsegments 110s können elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Die Detektorsegmente 110s des Elektronendetektors 110 können mittels eines Trägers 110i miteinander verbunden sein. Der Träger 110i kann ein isolierenden Materials (z.B. eine Keramik oder ein Oxid) aufweisen oder daraus gebildet sein, so dass die Detektorsegmente 110s des Elektronendetektors 110 elektrisch voneinander isoliert sind.
Jedes Detektorsegment 110s kann ein elektrisches Signal erzeugen und einer Messeinheit (nicht dargestellt) zuführen, wenn das Detektorsegment 110s mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird. Mittels der Detektorsegmente 110s kann ein Ermitteln der Richtung, in welche ein Elektronenstrahl von einem vorgegebenen Auftreffpunkt abweicht, erleichtert sein oder werden.
3B veranschaulicht einen Elektronendetektor 110, bzw. ein Detektorsegment 110s, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
Der Elektronendetektor 110, bzw. das Detektorsegment 110s, kann eine Kühlstruktur 310k aufweisen, z.B. in Form eines Hohlraums, welcher in dem Grundkörper 110g, bzw. einem entsprechenden Grundkörpersegment, gebildet ist. Die Anschlussstruktur 110a, bzw. zumindest ein Anschluss 310a, kann einen Kühlmittelanschluss 312 aufweisen, welcher mit einer Kühlmittelkupplung (nicht dargestellt) verbunden sein oder werden kann. Durch den Kühlmittelanschluss 312 hindurch kann dem Elektronendetektor 110, bzw. dem Detektorsegment 110s, ein Kühlmedium, z.B. Kühlwasser, zugeführt werden (und dieses auch wieder abgeführt werden). Somit kann thermische Energie, welche beim Bestrahlen des Elektrondetektors 110s, bzw. der Detektoroberfläche 110o, eingetragen wird, auf das Kühlmedium übertragen und mit dem Kühlmedium abgeführt werden. Anschaulich kann verhindert somit werden, dass die Detektoroberfläche 110o übermäßig erwärmt wird und dadurch beschädigt wird.
4 eine Elektronenstrahlprozessanordnung 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 400 eine Auswerteeinheit 216 aufweisen, welche mit der Messeinheit (nicht dargestellt) gekoppelt ist. Die Messeinheit kann beispielsweise Teil der Auswerteeinheit 216 sein.
Die Ablenkanordnung 106 kann eingerichtet sein, den Elektronenstrahl 114a, 114b basierend auf mehreren Ablenkparametern abzulenken. Die Auswerteeinheit 216 kann eingerichtet sein, die mehreren Ablenkparameter mit einem elektrischen Signal, welches von dem Elektronendetektor 110 erzeugt wird und von der Messeinheit erfasst wird, zu korrelieren und darauf basierend mindestens einen Ablenkparameters der mehreren Ablenkparameter anzupassen.
Dazu können die Auswerteeinheit 216 und die Ablenkanordnung 106 miteinander kommunizieren 206, und beispielsweise Daten (oder Signale) 206 zumindest einseitig (d.h. einseitig oder beidseitig (bidirektional)) übertragen und/oder austauschen. Mit anderen Worten können die Auswerteeinheit 216 und die Ablenkanordnung 106 zum Kommunizieren 206 miteinander eingerichtet sein (und dazu z.B. miteinander gekoppelt sein), wobei das Kommunizieren 206 aufweisen kann Daten und/oder Signale zumindest einseitig übertragen und/oder austauschen. Ist die Messeinheit Teil der Auswerteeinheit 216 kann der Elektronendetektor 110 mit der Auswerteeinheit 216 gekoppelt sein. Mit anderen Worten können die Auswerteeinheit 216 und der Elektronendetektor 110 miteinander kommunizieren, beispielsweise elektrische Signale 210 einseitig oder beidseitig übertragen und/oder austauschen.
Ist die Messeinheit 116 (dieser Fall ist gestrichelt dargestellt) nicht Teil der Auswerteeinheit 216, d.h. z.B. zwischen die Auswerteeinheit 216 und den Elektronendetektor 110 geschaltet (nicht dargestellt), können die Messeinheit 116 und der Elektronendetektor 110 miteinander kommunizieren 210a, beispielsweise die elektrischen Signale 210a einseitig oder beidseitig übertragen und/oder austauschen. Mit anderen Worten können die Messeinheit 116 und der Elektronendetektor 110 zum Kommunizieren 210a miteinander eingerichtet sein (und dazu z.B. miteinander gekoppelt sein), wobei das Kommunizieren 210a aufweisen kann elektrische Signale zumindest einseitig übertragen und/oder austauschen. Die Messeinheit 116 kann die elektrischen Signale verarbeiten und aus diesen Daten bilden, d.h. in Daten umwandeln, und die Daten an die Auswerteeinheit 216 übertragen 210b. Dazu können die Auswerteeinheit 216 und die Messeinheit 116 miteinander kommunizieren 210b, und die Daten zumindest einseitig (d.h. einseitig oder beidseitig (bidirektional)) übertragen und/oder austauschen. Mit anderen Worten können die Messeinheit 116 und die Auswerteeinheit 216 zum Kommunizieren 210b miteinander eingerichtet sein (und dazu z.B. miteinander gekoppelt sein), wobei das Kommunizieren 210b aufweisen kann elektrische Signale und/oder Daten zumindest einseitig übertragen und/oder austauschen.
Der Elektronendetektor 110 kann zumindest teilweise in der Vakuumkammer 102 angeordnet sein oder mit der Vakuumkammer 102 gekoppelt sein, zumindest für den Zeitraum in dem der Elektronendetektor 110 zum Erfassen eines Elektronenstrahls bereitgestellt sein kann.
Wie in 4 veranschaulicht ist, können beispielsweise die Bereiche 108a, 108b in der Vakuumkammer 102 verschiedene Bereiche sein; z.B. kann der Bereich 108a Teil eines Körpers sein (welcher z.B. Targetmaterial aufweisen kann), und der Bereich 108b kann neben dem Körper angeordnet sein. In dem Bereich 108b kann der Elektronendetektor 110 angeordnet sein.
Der Elektronenstrahl 114a kann beispielsweise zu einem ersten Zeitpunkt t₁ basierend auf einem ersten Ablenkparameter P(x₁, y₁, t₁) in den ersten Bereich 108a abgelenkt werden, beispielsweise auf den Körper. Der Elektronenstrahl 114b kann beispielsweise zu einem zweiten Zeitpunkt t₂ basierend auf einem zweiten Ablenkparameter P(x₂, y₂, t₂) in den zweiten Bereich 108b abgelenkt werden, beispielsweise auf den Elektronendetektor 110, bzw. ein Detektorsegment 110s.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit 216 derart eingerichtet sein, dass diese Ablenkparameter P(x, y, t), welche die jeweilige x-y-Ablenkung des Elektronenstrahls 114a, 114b zu einem Zeitpunkt t oder während einer Zeitdauer t repräsentieren können, mit einem vom Elektronendetektor 110 erfassten Elektronenstrahl 114b korrelieren kann. Dabei kann die Korrelation über die Zeit erfolgen, wobei dem zweiten Ablenkparameter P(x₂, y₂, t₂), welches zu einem bestimmten Zeitpunkt t₂ oder während einer Zeitdauer t₂ die Ablenkung des Elektronenstrahls 114b definiert, mit einer vom Elektronendetektor 110 zum gleichen Zeitpunkt t₂ während der gleichen Zeitdauer t₂ erfassten Emission des Elektronenstrahls 114b (beispielsweise eine Intensität von emittierten Elektronen, d.h. einen Leistungswert) korreliert werden kann. Mit anderen Worten kann der Elektronendetektor 110 auf Grundlage der Leistung (Emissionsleistung), welcher der Elektronendetektor 110 von dem Elektronenstrahl 114b aufnimmt, das elektrische Signal erzeugen.
Mittels einer Verknüpfung des vom Elektronendetektor 110 zum Zeitpunkt t oder während der Zeitdauer t erzeugten elektrischen Signals mit einer Position des Elektronendetektors 110, bzw. eines Detektorsegmentes 110s, können zu dem jeweiligen Ablenkparameter P(x, y, t) weitere Informationen gewonnen werden, so dass damit der Ablenkparameter und/oder die Ablenkanordnung kalibriert werden kann.
Somit kann beispielsweise der zweite Ablenkparameter P(x₂, y₂, t₂) mittels des Elektronendetektors 110 als ein Ablenkparameter identifiziert werden, welches den Elektronenstrahl 114b auf einen Punkt in dem Bereich 108b ablenkt. Mit anderen Worten kann der Punkt, in welchen der Elektronenstrahl 114b abgelenkt wird, anhand des elektrischen Signals ermittelt werden. Je kleiner die von dem Elektronendetektor 110 aufgenommen Leistung des Elektronenstrahls 114b ist, desto größer kann die Abweichung des Elektronenstrahls 114b von der Position des Elektronendetektors 110 sein, d.h. desto geringer kann der Teil des Elektronenstrahl 114b sein, welcher auf den Elektronendetektor 110 trifft. Je kleiner die von dem Elektronendetektor 110 aufgenommen Leistung des Elektronenstrahls 114b ist, desto kleiner kann das von dem Elektronendetektor 110 erzeugte elektrische Signal sein. Je kleiner die von dem Elektronendetektor 110 aufgenommen Leistung des Elektronenstrahls 114b ist, desto größer kann Abstand zwischen dem Punkt, welcher von dem Elektronenstrahl 114b bestrahlt wird (Auftreffpunkt), und einem Referenzpunkt auf dem Elektronendetektor 110, bzw. einem Detektorsegment 110s, sein.
Beispielsweise können die Geometrie (d.h. die Form, die Position, die Ausrichtung, und Ähnliches) des Elektronendetektors 110, bzw. eines Detektorsegments 110s, bekannt oder vorgegeben sein, so dass die Ablenkparameter P(x, y, t) zu jeweils den tatsächlichen Auftreffpunkt in dem Auftreffbereich 108b zugeordnet werden können. Somit können beispielsweise Abweichungen zwischen dem theoretischen Auftreffpunkt des abgelenkten Elektronenstrahls 114b ausgehend von dem jeweiligen (beispielsweise unkalibrierten) Ablenkparameter P(x, y, t) und dem tatsächlichen Auftreffbereich/Auftreffpunkt des Elektronenstrahls 114b (z.B. auf dem Elektronendetektor 110) erfasst und/oder ermittelt werden.
Mittels der von dem Elektronendetektor 110 gewonnenen Informationen kann somit ein sehr einfaches Einrichten und/oder Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung 400 ermöglicht sein oder werden, z.B. zyklisch (d.h. mehrmals hintereinander), z.B. während ein Targetmaterial verdampft wird, z.B. fortlaufend während ein Targetmaterial verdampft wird.
Basierend auf den Informationen über die Abweichung des Elektronenstrahls 114b kann eine Transformation für die Ablenkparameter (und/oder für die Quellparameter) ermittelt werden, z.B. mittels der Auswerteeinheit 216, so dass das Bestrahlen, welches mittels der transformierten Ablenkparameter erzeugt wird, gemäß einem Vorgabe-Bestrahlen erfolgt oder zumindest dem Vorgabe-Bestrahlen ähnlich ist.
Mit anderen Worten kann beispielsweise aus dem Unterschied zwischen dem Vorgabe-Bestrahlen und dem tatsächlich erzeugten Bestrahlen des Elektronendetektors 110 eine Transformation ermittelt werden (z.B. von oder mittels der Auswerteeinheit 216). Anschaulich kann mittels der Transformation beispielsweise eine Bestrahlungsfigur entzerrt oder verschoben werden, so dass der Elektronenstrahl 114b ein Targetmaterial möglichst vollständig abrastert und/oder möglichst effizient erwärmt.
Beispielsweise kann mittels der Transformation eine Bestrahlungsfigur in Form einer Ellipse in eine Bestrahlungsfigur in Form eines Kreises transformiert werden.
5 eine Elektronenstrahlprozessanordnung 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 500 mehrere Elektronenstrahlquellen 104a, 104b, 104c und mehrere Ablenkanordnungen 106a, 106b, 106c aufweisen, wobei jede Ablenkanordnung der mehreren Ablenkanordnungen 106a, 106b, 106c mit einer Elektronenstrahlquelle der mehreren Elektronenstrahlquellen 104a, 104b, 104c und gekoppelt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit 216 zum Anpassen der Ablenkparameter eingerichtet sein, mit der jede Ablenkanordnung der mehreren Ablenkanordnungen 106a, 106b, 106c den von der entsprechenden Elektronenstrahlquelle der mehreren Elektronenstrahlquellen 104a, 104b, 104c erzeugten Elektronenstrahl ablenkt.
Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 500 mindestens einen Targethalter 502 (z.B. einen Targethalter 502, oder zwei Targethalter, wie in 5 exemplarisch veranschaulicht ist, oder mehr als zwei Targethalter) aufweisen, welcher zum Halten eines Targetmaterials in einem Auftreffbereich 108a, 108c der mehreren Auftreffbereiche eingerichtet ist. Beispielsweise kann der Targethalter 502 in Form eines Tiegels ausgebildet sein, welcher zum Aufnehmen eines Targetmaterials (nicht dargestellt) eingerichtet ist. Beispielsweise kann ein erster Targethalter 502 in einem ersten Auftreffbereich 108a angeordnet sein und ein zweiter Targethalter 502 kann in einem dritten Auftreffbereich 108c angeordnet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest ein Bereich (z.B. der zweite Auftreffbereich 108b) ein Referenzbereich mit bekannter Position in der Vakuumkammer 102 sein, in welchem der Elektronendetektor 110 angeordnet sein oder werden kann, z.B. mit bekannter Form, Position und/oder Ausrichtung. Der Referenzbereich kann einen Referenzpunkt (auch als Referenzposition bezeichnet) aufweisen, welcher von der Form, Position und/oder Ausrichtung des Elektronendetektors 110, bzw. dessen Detektorsegmenten 110s, definiert ist.
Somit kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 500 mittels des Elektronendetektors 110 anhand dessen bekannter Form, Position und/oder Ausrichtung kalibriert werden. Beispielsweise kann eine eindeutige Zuordnung des x-Parameterwertes und des y-Parameterwertes der Ablenkparameter P(x), P(y), der Ablenkparameter P(x, y) und/oder der Ablenkparameter P(x, y, t) der zu der bekannten Form, Position und/oder Ausrichtung in der Vakuumkammer 102 erfolgen, so dass eine Referenzpunkt für das Vorgabe-Bestrahlen bereitgestellt sein kann oder werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest eine Elektronenstrahlquelle (z.B. eine, zwei, drei Elektronenstrahlquellen oder jede Elektronenstrahlquelle) der mehreren Elektronenstrahlquellen 104a, 104b, 104c eine Leistung oder maximale Leistungsaufnahme von beispielsweise mehr als ungefähr 5 kW (z.B. mehr als ungefähr 10 kW) aufweisen, z.B. eine Leistung oder eine maximale Leistungsaufnahme in einem Bereich von ungefähr 10 kW bis ungefähr 1000 kW, so dass beispielsweise ein Targetmaterial (welches in einem der Targethalter 502 angeordnet sein oder werden kann) mittels der Elektronenstrahlquelle 104 aufgeschmolzen, verdampft und/oder sublimiert werden kann.
6A veranschaulicht eine Elektronenstrahlprozessanordnung 600a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein erster Elektronenstrahl 114a mittels einer ersten Elektronenstrahlkanone 604a (aufweisend eine erste Elektronenstrahlquelle und eine erste Ablenkanordnung) erzeugt werden. Mittels des ersten Elektronenstrahls 114a kann ein erstes Targetmaterial 512t in einem ersten Tiegel 502 bestrahlt werden, wodurch das erste Targetmaterial 512t in einen gasförmigen Zustand überführt werden kann (d.h. verdampft oder sublimiert werden kann). Beispielsweise kann das erste Targetmaterial 512t mittels des ersten Elektronenstrahls 114a erwärmt werden (und dabei schmelzen, wenn es z.B. nicht sublimiert). Das in den gasförmigen Zustand überführte erste Targetmaterial 512t kann ersten Materialdampf 601 bilden, welcher zu einem Substrat 602 gebracht werden kann, an welchem sich der erste Materialdampf 601 anlagern und eine erste Schicht auf dem Substrat 602 bilden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein zweiter Elektronenstrahl 114b mittels einer zweiten Elektronenstrahlkanone 604b (aufweisend eine zweite Elektronenstrahlquelle und eine zweite Ablenkanordnung) erzeugt werden. Mittels des zweiten Elektronenstrahls 114b kann ein zweites Targetmaterial 512t' in einem zweiten Tiegel 502' bestrahlt werden, wodurch das zweite Targetmaterial 512t' in einen gasförmigen Zustand überführt werden kann (d.h. verdampft oder sublimiert werden kann). Beispielsweise kann das zweite Targetmaterial 512t' mittels des zweiten Elektronenstrahls 114b erwärmt werden (und dabei schmelzen). Das in den gasförmigen Zustand überführte zweite Targetmaterial 512t' kann zweiten Materialdampf 603 bilden, welcher zu dem Substrat 602 gebracht werden kann, an welchem sich der zweite Materialdampf 603 anlagern und eine zweite Schicht auf dem Substrat 602 bilden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der erste Materialdampf 601 und der zweite Materialdampf 603 gleichzeitig gebildet werden, so dass sich diese miteinander vermischen und/oder miteinander reagieren und gemeinsam eine Schicht auf dem Substrat 602 bilden.
Mittels des Elektronendetektors 110 kann ein Kalibieren der ersten Elektronenstrahlkanone 604a und der zweiten Elektronenstrahlkanone 604b erfolgen, z.B. während des Verdampfens (d.h. während des Verdampfungsprozesses). Der Elektronendetektors 110 kann z.B. zwischen den Tiegeln 502, 502' angeordnet sein, z.B. außerhalb des Dampfausbreitungsbereichs, in welchen sich Materialdampf 601, 603 ausbreitet.
Der Abstand des Substrats 602 zu dem Targetmaterial 512, 512t kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Bereich von ungefähr 0,2 m bis ungefähr 2 m liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,2 m bis ungefähr 1,6 m, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,4 m bis ungefähr 0,8 m. Beispielsweise kann der Abstand des Substrats 602 zu dem Targetmaterial 512, 512t, z.B. für einen linearen (geraden) Einschuss am Substrat vorbei (vergleiche 6A), einen Wert aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,6 m bis ungefähr 1,6 m. Beispielsweise kann der Abstand des Substrats 602 zu dem Targetmaterial 512, 512t, z.B. für den Einschuss unter dem Substrat (vergleiche 6B), einen Wert aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,5 m bis ungefähr 1,8 m.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine oder jede Elektronenstrahlkanone 604a, 604b der Elektronenstrahlprozessanordnung 600a in Form einer so genannten Axialkanone ausgebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Zeitstempel erzeugt sein oder werden, welcher mindestens einen Zeitpunkt oder mindestens eine Zeitdauer aufweisen, zu welcher oder mit welcher der Elektronendetektor 110 mittels des ersten Elektronenstrahls 114a bestrahlt wird, und welcher mindestens einen Zeitpunkt oder mindestens eine Zeitdauer aufweisen, zu welcher der Elektronendetektor 110 mittels des zweiten Elektronenstrahls 114b bestrahlt wird. Mittels des Zeitstempels kann das von dem Elektronendetektor 110 erzeugte elektrische Signal, bzw. können mittels der Messeinheit (nicht dargestellt) daraus gebildete Messwerte, dem jeweiligen Bestrahlen, bzw. dem jeweiligen Elektronenstrahl, zugeordnet sein oder werden.
6B veranschaulicht eine Elektronenstrahlprozessanordnung 600b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht, z.B. die in 6A veranschaulichte Elektronenstrahlprozessanordnung 600a in einer Detailansicht oder eine andere der hierin beschriebenen Elektronenstrahlprozessanordnungen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Elektronenstrahl 114a, welcher von der ersten Elektronenstrahlquelle 104a erzeugt wird, mittels der ersten Ablenkanordnung 106a abgelenkt werden. Somit kann der erste Elektronenstrahl 114a über das erste Targetmaterial 512t geführt werden.
Beispielsweise kann das erste Targetmaterial 512t mittels des ersten Elektronenstrahls 114a abgerastert werden, z.B. gemäß einer Figur (einer Bestrahlungsfigur und/oder einer Quellfigur), z.B. gemäß einem Muster (einem Bestrahlungsmuster und/oder einem Quellmuster). Die Figur kann derart bereitgestellt sein oder werden, dass das erste Targetmaterial 512t gleichmäßig erwärmt werden kann.
Analog dazu kann ein optional erzeugter anderer Elektronenstrahl (nicht dargestellt), z.B. der zweite Elektronenstrahl 114b, über ein anderes Targetmaterial (nicht dargestellt), z.B. das zweite Targetmaterial, geführt werden.
Das Substrat 602 kann während des Bestrahlens des Targetmaterials 512t, d.h. während Materialdampf 601, gebildet wird, transportiert werden, z.B. durch den Dampfausbreitungsbereich hindurch, beispielsweise entlang einer Transportrichtung 602r, bzw. entlang einer Transportebene.
Im Allgemeinen kann das Substrat 602 z.B. Glas, Kunstsoff oder ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. in Form einer Folie, eine Platte oder eines Bandes (z.B. eines Metallbandes). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung eine Substrat-Transportvorrichtung (nicht dargestellt) zum Transportieren des Substrats 602 aufweisen. Die Transportrichtung 602r, bzw. die Transportebene, entlang der das Substrat 602 transportiert wird, kann von der Substrat-Transportvorrichtung definiert sein. Die Substrat-Transportvorrichtung kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein oder mehrere Transportrollen und einen Transportantrieb zum Antreiben der Transportrollen aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 600b eine Substrat-Heizvorrichtung (nicht dargestellt) aufweisen, welche zum Vorheizen eines Substrats 602 eingerichtet ist, z.B. eines schnellbewegten Substrats (z.B. eines Metallband oder eines Stahlbands). Die Substrat-Heizvorrichtung kann beispielsweise in Form einer Strahlung-Heizvorrichtung ausgebildet sein. Die Substrat-Heizvorrichtung kann auf der dem Targethalter 502 gegenüberliegenden Seite des Substrats 602, bzw. der Transportebene, angeordnet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können zum Beschichten eines Substrats 602 ein oder mehrere Targethalter 502 verwendet werden, z.B. zwei, drei oder vier, oder mehr als vier.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können pro Targethalter 502 eine oder mehrere Elektronenstrahlenkanonen verwendet werden, z.B. zwei Elektronenstrahlenkanonen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ablenkanordnung 106a derart eingerichtet sein, dass der Elektronenstrahl 114a gekrümmt verläuft, wie in 6B veranschaulich ist. Dazu kann die Ablenkanordnung 106a weitere Spulen aufweisen, welche z.B. ein Magnetfeld erzeugen, das einen Bereich in der Vakuumkammer durchdringt, welchen der Elektronenstrahl 114a durchquert.
7 veranschaulicht eine Elektronenstrahlprozessanordnung 700 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung.
Wie vorangehend beschrieben ist, kann ein Elektronenstrahl, z.B. der erste Elektronenstrahl 114a, gemäß mehreren Ablenkparametern abgelenkt werden. Beispielsweise können erste Ablenkparameter der mehreren Ablenkparameter eine erste Ablenkfigur 704a und zweite Ablenkparameter der mehreren Ablenkparameter eine zweite Ablenkfigur 704b bilden.
Die erste Ablenkfigur 704a kann eine erste Bestrahlungsfigur definieren, gemäß dem der Elektronenstrahl 114a über ein erstes Targetmaterial, bzw. durch den ersten Auftreffbereich 108a hindurch, geführt wird. Das Targetmaterial kann in einem Targethalter 502 angeordnet sein, bzw. von diesen gehalten werden. Analog dazu kann die zweite Ablenkfigur 704b eine zweite Bestrahlungsfigur definieren, gemäß dem der Elektronenstrahl über den Elektrondetektor 110, bzw. durch den zweiten Auftreffbereich 108b hindurch, geführt wird.
Das Ablenken des Elektronenstrahls 114a gemäß der ersten Ablenkfigur 704b kann auch als Erzeugen eines Hauptstrahls bezeichnet werden. Das Ablenken des Elektronenstrahls 114a gemäß der zweiten Ablenkfigur 704b kann auch als Erzeugen eines Hilfsstrahls bezeichnet werden. Hauptstrahl und Hilfsstrahl können in dem Hochleistungsmodus erzeugt werden.
Eine Ablenkfigur, z.B. die erste Ablenkfigur 704a, kann eine Vielzahl von Ablenkparameter aufweisen, z.B. drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn, z.B. zwanzig, z.B. mehr als zwanzig, z.B. dreißig, z.B. mehr als dreißig, z.B. mehr als ungefähr 100, z.B. mehr als ungefähr 256, z.B. mehr als ungefähr 1000 Ablenkparameter.
Die erste Ablenkfigur 704a kann mehr Ablenkparameter als die zweite Ablenkfigur 704b aufweisen, z.B. mehr als ungefähr zehnmal mehr, z.B. mehr als ungefähr zwanzigmal mehr, z.B. mehr als ungefähr fünfzigmal mehr, z.B. mehr als ungefähr hundertmal mehr. Die erste Ablenkfigur 704a und die zweite Ablenkfigur 704b können Teil eines ersten Ablenkparametersatzes sein, welcher der ersten Elektronenstrahlkanone 604a zugeordnet ist. Der erste Elektronenstrahl 114a kann während des Prozessierens zyklisch, z.B. sich wiederholend, gemäß dem ersten Ablenkparametersatz abgelenkt sein oder werden. Mit anderen Worten kann der erste Ablenkparametersatz zyklisch abgefahren werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in jedem Zyklus mindestens ein Anpassen von Parametern (z.B. Ablenkparametern oder Bewegungsparametern) erfolgen.
In einem ersten Beispiel kann die erste Ablenkfigur 704a genau neun Ablenkparameter die zweite Ablenkfigur 704b genau einen Ablenkparameter (welcher den Elektronenstrahl auf einen so genannten Kalibierpunkt richtet) aufweisen. Die erste Ablenkfigur 704a und die zweite Ablenkfigur 704b können während des Prozessierens nacheinander abgefahren werden, z.B. abwechselnd. Anschaulich kann diesem Beispiel jeder zehnte Ablenkparameter (des Ablenkparametersatzes, welcher der Elektronenstrahlkanone 604a zugeordnet ist) den Elektronenstrahl 114a auf den Elektrondetektor 110 richten, sodass der Elektrondetektor 110 mit dem Elektronenstrahl 114a bestrahlt wird.
In einem zweiten Beispiel kann die erste Ablenkfigur 704a genau 255 Ablenkparameter die zweite Ablenkfigur 704b genau einen Ablenkparameter aufweisen. Anschaulich kann diesem Beispiel jeder 256te Ablenkparameter (des Ablenkparametersatzes, welcher der Elektronenstrahlkanone 604a zugeordnet ist) den Elektronenstrahl 114a auf den Elektrondetektor 110 richten, sodass der Elektrondetektor 110 mit dem Elektronenstrahl 114a bestrahlt wird.
Während der Elektronenstrahl 114a gemäß der zweiten Ablenkfigur 704b über den Elektrondetektor 110 geführt wird, bzw. während der Elektrondetektor 110 mittels des Elektronenstrahls 114a gemäß der zweiten Ablenkfigur 704b bestrahlt wird, kann der Elektrondetektor 110 ein (z.B. zeitabhängiges) elektrisches Signal erzeugen, welches z.B. eine (z.B. zeitabhängige) Leistung repräsentiert, welche der Elektrondetektor 110 aufnimmt. Anhand des elektrischen Signals kann auf die reale Position der zweiten Bestrahlungsfigur, bzw. die Abweichung (wird auch als Strahlversatz bezeichnet) des Elektronenstrahls 114a, relativ zu dem Elektrondetektor 110, bzw. relativ zu dem Referenzpunkt, geschlossen werden.
Mit anderen Worten erfolgt die Erfassung und Korrektur des Strahlversatzes anhand der Positionserfassung des Hilfsstrahls.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die zweite Bestrahlungsfigur mindestens einen Kalibierpunkt (ein oder mehrere Kalibierpunkte, können auch als Justagepunkte bezeichnet werden) auf, welcher zur Signalerzeugung (d.h. zur Erzeugung des elektrischen Signals) geeignet ist, welcher z.B. auf dem mindestens einen Elektronendetektor (Sensor) liegt. Dementsprechend weist die erste Ablenkfigur 704a zumindest einen Ablenkparameter (Kalibier-Ablenkparameter), auf, welcher den Elektronenstrahl 114a auf den Kalibierpunkt richtet. Der Kalibier-Ablenkparameter kann z.B. der zweite Ablenkparameter sein.
Beispielsweise kann am Kalibierpunkt (d.h. am Auftreffort des Elektronenstrahls, welcher gemäß einem Kalibier-Ablenkparameter abgelenkt wird) der Elektronendetektor 110 angeordnet sein. Der Elektronendetektor 110 kann ein elektrisches Signal erzeugen, anhand dessen eine räumliche Abweichung des Elektronenstrahls (z.B. in x-Richtung und/oder in y-Richtung) von einem vorgegebenen Auftreffpunkt (z.B. dem Referenzpunkt) ermittelt werden kann, wenn der Elektronenstrahl 114a gemäß dem Kalibier-Ablenkparameter abgelenkt ist oder wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können gemäß verschiedenen Ausführungsformen Abweichungen in x und y-Richtung gemeinsam erfasst werden, so dass der Elektronenstrahl 114a entsprechend korrigiert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann optional mindestens ein indirekter Detektor (z.B. ein Röntgendetektor oder ein optische Detektor) und/oder eine Absorberplatte verwendet werden, welche in einiger Entfernung von dem Kalibierpunkt angeordnet sind, und charakteristische Emissionen (z.B. Sekundärelektronenstrahlung) erfassen, die von den Kalibierpunkt ausgehen (indirekte Erfassung des Elektronenstrahls 114).
Die Informationen, welche durch das indirekte Erfassen des Elektronenstrahls 114 gewonnen werden, können mit den Informationen, welche durch das direkte Erfassen des Elektronenstrahls 114 mittels des Elektrondetektors 110 gewonnen werden, kombiniert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Kalibierpunkte verwendet werden, wobei jeder Kalibierpunkt auf einem Elektrondetektor 110 angeordnet sein kann. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Kalibierpunkte gemeinsam auf einem Elektrondetektor 110 angeordnet sein oder werden.
Beispielsweise können anhand einer optimierten Position und/oder anhand einer genügend großen Anzahl von Kalibierpunkten die real erzeugten Bestrahlungsfiguren korrigiert werden, z.B. verschoben, gedreht oder entzerrt werden.
Damit Ereignisse, die mit dem Ablenken des Elektronenstrahl 114a auf die Kalibierpunkte (mit anderen Worten das Anfahren der Kalibierpunkte) korrelieren, eindeutig identifiziert werden können, kann optional ein Zeitstempel erzeugt werden. Der Zeitstempel kann ein oder mehrere Zeitsignale aufweisen, welche Zeitparameter (d.h. Zeitpunkte oder Zeitdauern) repräsentieren, zu welchen die von dem Elektronendetektor 110 erzeugten elektrischen Signale erfasst werden sollen. Die erfassten elektrischen Signale können anschließend verarbeitet werden.
Beispielsweise kann der Zeitstempel auf Grundlage der Zeitparameter der zweiten Ablenkfigur, bzw. derer Ablenkparameter, erzeugt werden, wobei die zweite Ablenkfigur 704b zum Bestrahlen des Elektrondetektors 110 verwendet wird.
Anschaulich kann der Zeitstempel als Trigger wirken, welcher das Erfassen des elektrischen Signals oder eines daraus gebildeten Datenstroms auslöst, z.B. wenn der Elektrondetektor 110 bestrahlt wird, oder welches ein Filtern der Messwerte ermöglicht. Der Zeitstempel kann mittels eines Zeitstempelgenerators erzeugt werden. Der Zeitstempel kann der Messeinheit und/oder der Auswerteeinheit zugeführt werden. Optional kann anhand des Zeitstempels ein Zeitsignal erzeugt werden (z.B. von dem Zeitsignalgenerator), welches der Messeinheit und/oder der Auswerteeinheit zugeführt wird.
Der Zeitstempel, bzw. das Zeitsignal, kann das Erfassen des elektrischen Signals (d.h. das Messen) mittels der Messeinheit steuern und oder regeln. Alternativ oder zusätzlich kann anhand des Zeitstempels, bzw. des Zeitsignals, ein Messwert mit einer Signatur (z.B. einer Zeitsignatur) versehen werden (z.B. von der Messeinheit und/oder von der Auswerteeinheit), welche ein Herausfiltern oder Verarbeiten relevanter Messwerte anhand der Signatur ermöglicht.
Somit werden zusätzlich zu den elektrischen Signalen von dem Elektronendetektor 110 für die jeweilige Ablenkung in x- und y-Richtung ein oder mehrere Zeitparameter, bzw. Zeitsignale, zeitsynchron bereitgestellt, die eine Zuordnung des elektrischen Signals zu dem Kalibierpunkt, welcher bestrahlt wird, bzw. dem Kaliber-Ablenkparameter, welcher zum Bestrahlen des Kalibierpunkts verwendet wird, ermöglichen.
Dies ermöglicht es genau die Messwerte, bzw. elektrischen Signale, herauszufiltern, die im Moment des Strahlauftreffens (d.h. des Bestrahlens) des Kalibierpunkts erfasst, bzw. erzeugt, werden.
Die Kalibierpunkte können mittels eines Strahlführungsprozessors (welcher z.B. eine Strahlführungssoftware ausführt) der Strahlführungseinheit definiert sein oder werden und z.B. über einen separaten Ausgang der Ablenkanordnung, bzw. deren DSP (Digitaler Signal Prozessor), bereitgestellt sein oder werden.
8 veranschaulicht eine Elektronenstrahlprozessanordnung 800 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Ablenkfigur 704b mehrere zweite Ablenkparameter aufweisen. Die zweite Ablenkfigur 704b kann anschaulich ein Schwenken (oder Pendeln) des Elektronenstrahls 114 um einen Kalibierpunkt bewirken. Beispielsweise die zweite Ablenkfigur 704b eine kreuzförmige oder sternförmige zweite Bestrahlungsfigur definieren, welches zum Kalibrieren abgefahren wird. Das Ablenken des Elektronenstrahls gemäß einer zweiten Ablenkfigur 704b welche mehrere zweite Ablenkparameter aufweist kann auch als Verfahrensschritt "Schwenken des Elektronenstrahls" bezeichnet werden.
Anschaulich kann der Elektronenstrahl 114a mittels kleiner Auslenkung in x- und y-Richtung um den Elektronendetektor 110, bzw. den Kalibrierpunkt, kalibriert werden. Dadurch kann der zweite Auftreffbereich 108b abgetastet werden.
Dies ermöglichte eine genauere und schnellere Ermittlung der Elektronenstrahlposition. Beispielsweise kann die Richtung, in welche der Elektronenstrahl gemäß der zweiten Ablenkfigur 704b abgelenkt wird, mit einer Änderung des von dem Elektrondetektor 110 erzeugten elektrischen Signals korreliert werden. Anhand dessen kann auf die relative Lage der zweiten Bestrahlungsfigur relativ zu dem Elektrondetektor 110, bzw. dem Referenzpunkt, geschlossen werden.
Somit erfolgt eine Ausrichtung des Elektronenstrahls durch kleine Auslenkungen, z.B. in x und y-Richtung, an einem Elektronendetektor 110 oder durch direkte Erfassung der Position des Elektronenstrahls (Strahllage) mit dem Elektronendetektor 110.
Optional kann der Elektrondetektor 110 mehrere Detektorsegmente (z.B. je eine Platte pro Quadrant) aufweisen.
Optional können eine indirekte Erfassung des Elektronenstrahls 114a mittels eines indirekten Detektors und/oder einer Absorberplatte erfolgen. Die Informationen, welche durch das indirekte Erfassen des Elektronenstrahls 114a gewonnen werden, können mit den Informationen, welche durch das direkte Erfassen des Elektronenstrahls 114 mittels des Elektrondetektors 110 gewonnen werden, kombiniert und/oder korreliert werden.
9 veranschaulicht eine Elektronenstrahlprozessanordnung 900 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 900 einen Abschattungskörper 902 aufweisen. Der Abschattungskörper 702 kann in den Elektronenstrahl 114a bewegt werden während der Elektronendetektor 110 mit dem Elektronenstrahl 114a bestrahlt wird. Beispielsweise kann der Abschattungskörper 702 in den Elektronenstrahl 114a bewegt werden während der Elektronenstrahl 114a gemäß der zweiten Ablenkfigur 704b abgelenkt wird (kann auch als Verfahrensschritt "Bewegen eines Abschattungskörpers in den Elektronenstrahl" bezeichnet werden).
Die zweite Ablenkfigur 704b kann den Elektronenstrahl 114a auf einen festen Punkt (Kalibierpunkt) auf dem Elektrondetektor 110 richten. Alternativ kann die zweite Ablenkfigur ein Schwenken des Elektronenstrahls 114a um den Elektrondetektor 110, bzw. um den Kalibierpunkt, bewirken (analog zum vorangehend beschriebenen).
Gelangt der Abschattungskörper 702 in den Elektronenstrahl 114a, wird der Leistungswert des von dem Elektronendetektor 110 aufgenommenen Elektronenstrahls 114a verändert, z.B. verringert. Dies kann eine Änderung des elektrischen Signals bewirken, welches der Elektronendetektor 110 erzeugt. Anhand des elektrischen Signals kann somit ein Leistungswertereignis erfasst werden. Anschaulich repräsentiert das Leistungswertereignis das Abschatten des Elektronenstrahls 114a (Strahlausblendung) durch den Abschattungskörper 702.
Anhand des Leistungswertereignisses und der Position des Abschattungskörpers 702 kann auf die Lage des Elektronenstrahls 114a geschlossen werden. Mit anderen Worten kann das Bewegen des Abschattungskörpers 702 mit dem Leistungswertereignis korreliert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Abschattungskörper 702 als Targetmaterial (z.B. Verdampfungs- bzw. Schmelzgut) ausgebildet sein, d.h. in Form eines Targets, welches das Targetmaterial aufweist. Alternativ kann der Abschattungskörper 702 als Substrat (auch als Werkstück bezeichnet) ausgebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Positionierung des Abschattungskörpers 702 durch Markierung eines Punktes oder einer Kante mit Hilfe entsprechender Kalibierpunkte erfolgen. Optional kann zusätzlich ein Zeitstempel erzeugt werden, welcher eine eindeutige Zuordnung des elektrischen Signals, bzw. der Messwerte, ermöglicht, z.B. wenn der Abschattungskörper 702 bewegt wird, z.B. schrittweise.
Alternativ oder zusätzlich kann anhand des Leistungswertereignisses von einer bekannten Position (d.h. einer reproduzierbar genauen Positionierung) der zweiten Bestrahlungsfigur, auf eine Position des Abschattungskörpers 702 geschlossen werden. Somit kann eine Position oder ein Bewegungsparameter, mit dem der Abschattungskörper 702 bewegt wird, angepasst werden.
Beispielsweise kann in diesem Fall nicht nur die Strahlposition korrigiert werden, sondern gleichzeitig das Substrat, das Targetmaterial und/oder der Targethalter positioniert werden.
Optional kann das Bewegen des Abschattungskörpers derart erfolgen, dass eine Kontur des Abschattungskörpers ermittelt wird und das Anpassen auf Grundlage der Kontur des Abschattungskörpers erfolgt. Anschaulich kann die Form des Abschattungskörpers ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Erfassen der Kontur des Abschattungskörpers durch Abtasten des Rands des Abschattungskörpers erfolgen. Beispielsweise können die Ablenkparameter (und damit die Leistungsdichteverteilung) anhand der Kontur angepasst werden. Mit anderen Worten kann ein Einstellen einer gewünschten Kontur beim Abdampfen erfolgen, so dass das Ablenken des Elektronenstrahls auf Grundlage der Kontur erfolgt, z.B. können die Ablenkparameter ein Ablenken des Elektronenstrahls entlang und/oder innerhalb der Kontur bewirken. Dabei können mehrere Leistungswertereignisse erfasst werden, wobei jedes Leistungswertereignis der mehreren Leistungswertereignisse zumindest einem Konturelement, z.B. einem Punkt auf dem Rand, des Abschattungskörpers zugeordnet ist. Aus den mehreren Leistungswertereignissen kann dann auf die Form des Abschattungskörpers geschlossen werden. Beispielsweise kann der Abschattungskörper entlang eines Pfads bewegt werden, dessen Verlauf periodisch pendelt, z.B. um einen linearen Verlauf herum, z.B. entlang eines sinusförmigen Verlaufs oder entlang eines rechteckförmigen oder dreieckförmigen Verlaufs oder einer Überlagerung davon (mit anderen Worten kann der Abschattungskörper entlang einer Pendelbewegung bewegt werden, welche mit einer anderen, z.B. linearen Bewegung überlagert wird).
Ist der Abschattungskörper als Target ausgebildet kann somit die Kontur des Targets, bzw. dessen Form, ermittelt werden. Anschaulich kann so die Kontur des Targets, bzw. dessen Form, in Abhängigkeit des Fortschritts des Verdampfens ermittelt werden, z.B. wie oder wie stark das Target verdampft wird. Anschaulich wird durch das Verdampfen des Targets die Kontur des Targets, bzw. dessen Form, verändert. Beispielsweise kann die ursprüngliche Form des Targets durch das Verdampfen abgerundet oder geglättet werden. Damit ändert sich während des Verdampfens des Targets auch die zu bestrahlende Fläche des Targets. Die durch das Verdampfen hervorgerufene Kontur des Targets wird auch als Abdampfkontur bezeichnet.
Optional kann das Anpassen aufweisen, die Ablenkparameter derart anzupassen, dass die Ablenkfigur, bzw. Bestrahlungsfigur, an die Kontur des Targets angepasst wird, z.B. an dessen Abdampfkontur.
Durch Abtasten der Kontur (z.B. der Spitze eines zu verdampfenden Stabes) des Verdampfungsmaterials (Targets) mit einer entsprechenden Abtastfigur können Informationen zur Korrektur der Leistungseinträge in die Verdampfungsfigur gewonnen werden. Somit kann ein Anpassen der Leistungsanteile innerhalb der Verdampfungsfigur erfolgen, z.B. auf Grundlage der Abdampfkontur.
Auf diese Weise kann die Kontur des Targets, z.B. dessen Form, durch das Verdampfen angepasst und/oder geregelt werden. Die Kontur des Targets, z.B. dessen Form, kann beispielsweise die Richtung und/oder die räumliche Verteilung beeinflussen, in welche sich der Materialdampf ausbreitet. Anschaulich kann eine gewünschte Kontur der zu verdampfenden Stabspitze (und damit eine bestimmte Dampfrichtungsausbreitung) erzeugt werden. Optional kann ein Anpassen der Verdampfungsrate erfolgen, indem geeignete Parameter (z.B. Verdampfungsleistung oder Elektronenstrahlleistung) mittels eines weiteren Regelkreises derart angepasst werden, dass die gewünschte Schichtdicke auf dem Substrat erreicht wird. Der weitere Regelkreis kann Teil der Auswerteeinheit 216 sein.
Überlagert zu dem Anpassen der Ablenkungsparameter (und damit einer Korrektur der Strahlposition und/oder einer Korrektur der Leistungsdichteverteilung) kann optional ein Anpassen der Beschichtungsrate (z.B. eine Reglung der Beschichtungsrate) erfolgen (d.h. ein Anpassen oder Regeln der Menge an Material, welche auf einem Substrat abgeschieden wird) durch ein Anpassen geeigneter Beschichtungsparameter, z.B. mittels einem Anpassen der Elektronenstrahlleistung. Ein Anpassen der Elektronenstrahlleistung (Leistungsanpassungen) kann die Signale an der einen oder den mehreren Elektronenstrahlauffängerplatte beeinflussen und diese können dadurch entsprechend berücksichtigt werden. Dieses Anpassen/Regeln geeigneter Parameter (z.B. Verdampfungsleistung) kann in dem einen weiteren Regelkreis erfolgen, z.B. anschaulich so, dass eine gewünschte oder vordefinierte Beschichtungsrate erreicht und/oder eingestellt wird.
10 veranschaulicht ein Verfahren 1000 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung in einem schematischen Ablaufdiagram.
Das Verfahren 1000 weist in 1002 auf einen Elektronendetektor mittels eines Elektronenstrahls zu bestrahlen, wobei der Elektronenstrahl eine Leistung von mindestens ungefähr 5 kW (z.B. mindestens ungefähr 10 kW) aufweist (auch als Verfahrensschritt "Bestrahlen des Elektronendetektors" bezeichnet). Ferner weist das Verfahren 1000 in 1004 auf ein elektrisches Signal in Antwort auf das Bestrahlen des Elektronendetektors mittels des Elektronenstrahls zu erfassen, wobei das elektrische Signal mindestens einen Leistungswert des von dem Elektronendetektor aufgenommenen Elektronenstrahls repräsentiert (auch als Verfahrensschritt "Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen" bezeichnet). Ferner weist das Verfahren 1000 in 1006 auf mindestens einen Ablenkparameter anzupassen, gemäß dem der Elektronenstrahl abgelenkt wird, und/oder mindestens einen Bewegungsparameter anzupassen, gemäß dem ein Targetmaterial bewegt wird. Das Anpassen kann unter Berücksichtigung des elektrischen Signals erfolgen.
Optional weist das Verfahren ferner auf einen anderen Elektronendetektor zu bestrahlen. Das Bestrahlen eines anderen Elektronendetektors kann analog zu dem Bestrahlen des Elektronendetektors 110 erfolgen, wie hierin beschrieben ist. In diesem Fall kann das Verfahren aufweisen ein anderes elektrisches Signal in Antwort auf das Bestrahlen des anderen Elektronendetektors zu erfassen und ferner mindestens einen Ablenkparameter und/oder mindestens einen Bewegungsparameter auf Grundlage des anderen elektrischen Signals anzupassen.
Nach diesem Schema kann jeder Elektronendetektor von mehreren Elektronendetektoren bestrahlt werden und ein Anpassen mindestens eines Ablenkparameters und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters auf Grundlage eines von dem jeweils bestrahlten Elektronendetektor der mehreren Elektronendetektoren erzeugten elektrischen Signals und/oder auf Grundlage mehrerer von den jeweils bestrahlten Elektronendetektor der mehreren Elektronendetektoren erzeugten elektrischen Signalen, z.B. aller elektrischer Signale, erfolgen.
Beispielsweise kann jedem Targethalter zumindest ein Elektronendetektor (z.B. ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn Elektronendetektoren) zugeordnet sein. Beispielseise kann nach jedem Bestrahlen des Tagesmaterials, welches in einem Targethalter angeordnet ist, gemäß einer Ablenkfigur das Bestrahlen jedes Elektrondetektors der mehreren Elektrondetektoren erfolgen, welche dem Targethalter zugeordnet sind.
Alternativ oder zusätzlich zu dem "Bestrahlen eines anderen Elektronendetektors" weist das Verfahren auf den Elektronendetektor zu bestrahlen, welcher in 1002 bestrahlt wird.
In diesem Fall kann das Verfahren aufweisen ein anderes elektrisches Signal in Antwort auf das Bestrahlen des Elektronendetektors zu erfassen und ferner mindestens einen Ablenkparameter und/oder mindestens einen Bewegungsparameter auf Grundlage des anderen elektrischen Signals anzupassen.
Nach diesem Schema kann der Elektronendetektor nach jedem Anpassen mindestens eines Ablenkparameters und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters bestrahlt werden und ein Anpassen mindestens eines Ablenkparameters und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters auf Grundlage eines von dem bestrahlten Elektronendetektor erzeugten weiteren elektrischen Signals erfolgen.
Dieses Schema "Bestrahlen des Elektronendetektors" und/oder "Bestrahlen des weiteren Elektronendetektors" kann iterativ fortgesetzt werden. Zwischen zwei iterativen Schritten (z.B. Durchgängen, bzw. Überläufen), in denen jeweils ein Elektrondetektor bestrahlt wird, kann das Bestrahlen mindestens eines Targetmaterials (z.B. desselben Targetmaterials oder eines anderen Targetmaterials oder mehreren Targetmaterialien) erfolgen, z.B. zumindest des Targetmaterials, welches in dem Targethalter oder in den Targethaltern angeordnet ist, der/die dem Elektrondetektor zugeordnet ist/sind. Beispielsweise kann zwischen zwei iterativen Schritten ein Targetmaterial gemäß der ersten Ablenkfigur bestrahlt werden. Jeder der iterativen Schritte kann aufweisen einen Ablenkparameter und oder einen Bewegungsparameter anzupassen, z.B. auf Grundlage einer oder mehrerer elektrischer Signale, welche von einem oder mehreren Elektrondetektoren erzeugt werden.
Beispielsweise kann eine Vielzahl von iterativen Schritten durchgeführt werden, z.B. drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn, z.B. zwanzig, z.B. mehr als zwanzig, z.B. dreißig, z.B. mehr als dreißig, z.B. mehr als 100, z.B. mehr als 1000 iterative Schritte, z.B. solange das Prozessieren andauert. Beispielsweise kann das Kalibrieren (z.B. in iterativen Schritten) während des gesamten Verdampfungsprozesses erfolgen.
Somit kann das Kalibrieren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zyklisch während des Verdampfens erfolgen, z.B. in einem Hochleistungsmodus, z.B. bei im Wesentlichen konstanter Leistung des Elektronenstrahls (d.h. mit Schwankungen der Leistung des Elektronenstrahls, welche im Bereich der Leistungsanpassungen liegen, z.B. Schwankungen der Leistung von kleiner als ungefähr 10 % der Leistung des Elektronenstrahls, von kleiner als ungefähr 5 %, z.B. von kleiner als ungefähr 2 %, z.B. von kleiner als ungefähr 1 %, z.B. innerhalb einer Zeit, welche größer ist, als die Zeit zwischen zwei Messzyklen), d.h. im Wesentlichen ohne die Leistung des Elektronenstrahls reduzieren zu müssen.
Anpassungen der Leistung des Elektronenstrahls können, wie oben beschrieben, erfolgen sein, um z.B. entsprechende Vorgaben bezüglich der abgeschiedenen Schichtdicke (d.h. die Beschichtungsrate) zu erfüllen. Es kann z.B. erforderlich sein, dass Messungen (d.h. z.B. ein Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen des Elektronendetektors) aussetzt werden, um ein Kalibrieren vorzunehmen, d.h. wenn gerade Leistungsanpassungen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können diese Leistungsanpassungen entsprechend berücksichtigt werden, z.B. indem das elektrische Signal, welches in Antwort auf das Bestrahlen des Elektronendetektors erfasst wird (z.B. der gemessene Elektronenstrom), und die Leistung, mit welcher der Elektronenstrahl erzeugt wird (beispielsweise der aktuelle Elektronenstrahlstrom), miteinander korreliert werden. Beispielsweise kann der der gemessene Elektronenstrom zum aktuellen Elektronenstrahlstrom ins Verhältnis gesetzt werden. Mit anderen Worten kann ein Anpassen (z.B. mindestens eines Ablenkparameters und/oder mindestens eines Bewegungsparameters) unter Berücksichtigung der Leistung erfolgen, mit welcher der Elektronenstrahl erzeugt wird und/oder welcher der Elektronenstrahl aufweist, mit dem der Elektronendetektor bestrahlt wird.
Die Punktverweilzeit, d.h. die Zeitdauer, mit welcher der Elektronenstrahl gemäß eines Ablenkparameters der mehreren Ablenkparameter, bzw. der Ablenkfigur, abgelenkt wird, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen für jeden Ablenkparameter ungefähr gleich groß sein. Die Punktverweilzeit kann zum Beispiel im Mikrosekundenbereich liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,01 µs bis ungefähr 100 µs. Beispielsweise können mehrere hundert, z.B. ungefähr 256, Ablenkparameter in weniger als ungefähr 10 µs, z.B. in weniger als ungefähr 1 µs, durchgefahren werden.
Alternativ können auch größere Verweilzeiten verwendet werden, zum Beispiel mehr als ungefähr 1 µs, z.B. mehr als ungefähr 10 µ, zum Beispiel mehr als ungefähr 0,1 ms, zum Beispiel mehr als ungefähr 1 ms.
Jeder Ablenkparameter kann einem Punkt im Raum zugeordnet sein, auf welchen der Elektronenstrahl gerichtet ist, wenn dieser gemäß dem Ablenkparameter ausgelenkt ist oder wird.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Anpassen mindestens eines Ablenkparameters kann das Verfahren aufweisen mindestens eine Ablenkfigur anzupassen, zum Beispiel mittels einer Transformation, wie vorangehend beschrieben ist. Alternativ oder zusätzlich zu dem Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters kann das Verfahren aufweisen mindestens einen Bewegungsparameter-Satz anzupassen, zum Beispiel mittels einer Transformation, wie vorangehend beschrieben ist.
11 veranschaulicht ein Verfahren 1100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung in einem schematischen Ablaufdiagram.
Das Verfahren 1100 weist in 1102 den Verfahrensschritt "Bestrahlen des Elektronendetektors" auf. Ferner weist das Verfahren in 1104 den Verfahrensschritt "Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen" auf.
Optional weist das Verfahren in 1106 den Verfahrensschritt "Erzeugen eines Zeitstempels auf". Wird der Zeitstempel erzeugt, kann das "Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen" unter Berücksichtigung des Zeitstempels erfolgen.
Das Verfahren 1100 weist in 1108 den Verfahrensschritt "Anpassen mindestens eines Ablenkparameters und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters" auf.
Optional weist das Verfahren in 1110 den Verfahrensschritt "Bestrahlen des Targets" auf.
Das Bestrahlen des Targets kann erfolgen, indem der Elektronenstrahl gemäß zumindest einem ersten Ablenkparameter (welcher z.B. Teil einer ersten Ablenkfigur sein kann) abgelenkt wird. Der erste Ablenkparameter, welcher zum "Bestrahlen des Targets" verwendet wird, kann gemäß 1108 angepasst sein oder werden, zum Beispiel mittels einer Transformation, wie vorangehenden beschrieben ist. Mit anderen Worten kann das "Bestrahlen des Targets" unter Verwendung eines angepassten, bzw. transformierten, (ersten) Ablenkparameters erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Bestrahlen des Targets erfolgen, indem das Target gemäß zumindest einem ersten Bewegungsparameter (welcher z.B. Teil eines ersten Bewegungsparameter-Satzes sein kann) bewegt wird, z.B. in Richtung des Elektronenstrahls. Der erste Bewegungsparameter, welcher zum "Bestrahlen des Targets" verwendet wird, kann gemäß 1108 angepasst sein. Mit anderen Worten kann das "Bestrahlen des Targets" unter Verwendung eines angepassten, bzw. transformierten, (ersten) Bewegungsparameters erfolgen.
Optional weist das Verfahren in 1012 den Verfahrensschritt "Bestrahlen eines anderen Elektronendetektors" auf. Das Bestrahlen eines anderen Elektronendetektors kann analog zu dem Bestrahlen des Elektronendetektors 110 erfolgen, wie hierin beschrieben ist.
Nach diesem Schema können ein oder mehrere Elektronendetektoren bestrahlt werden, z.B. jeder Elektronendetektor der mehreren Elektronendetektoren, und ein Anpassen mindestens eines Ablenkparameters und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters auf Grundlage eines von dem bestrahlten Elektronendetektor der mehreren Elektronendetektoren erzeugten elektrischen Signals erfolgen.
12 veranschaulicht ein Verfahren 1200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung in einem schematischen Ablaufdiagram.
Das Verfahren 1200 weist in 1202 den Verfahrensschritt "Bestrahlen des Elektronendetektors" auf. Ferner weist das Verfahren in 1204 den Verfahrensschritt "Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen" auf.
Optional weist das Verfahren 1200 in 1206 den Verfahrensschritt "Schwenken des Elektronenstrahls". Weist das Verfahren das schwenken des Elektronenstrahls auf, kann das "Schwenken des Elektronenstrahls" zeitgleich zum "Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen" erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das "Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen" unter Berücksichtigung des "Schwenken des Elektronenstrahls" erfolgen. Beispielsweise kann immer dann ein elektrisches Signal erfasst werden, wenn der Elektronenstrahl über den Elektronendetektor geführt wird. Dazu kann optional ein Zeitstempel erzeugt werden, welcher das Ablenken gemäß den mehreren ersten Ablenkparametern repräsentiert, wobei das Erfassen des elektrischen Signals unter Berücksichtigung des Zeitstempels erfolgt.
Das Verfahren 1200 weist in 1208 den Verfahrensschritt "Anpassen mindestens eines Ablenkparameters und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters" auf.
Optional weist das Verfahren 1200 in 1210 den Verfahrensschritt "Bestrahlen des Targets" auf.
Analog zum vorangehend Beschriebenen, kann das Bestrahlen des Targets erfolgen, indem ein angepasster Ablenkparameter, bzw. eine angepasste Ablenkfigur, und/oder ein angepasster Bewegungsparameter, bzw. ein angepasster Bewegungsparameter-Satz, verwendet werden.
13 veranschaulicht ein Verfahren 1300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung in einem schematischen Ablaufdiagram.
Das Verfahren 1300 weist in 1302 den Verfahrensschritt "Bestrahlen des Elektronendetektors" auf. Ferner weist das Verfahren in 1304 den Verfahrensschritt "Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen" auf.
Optional weist das Verfahren 1300 in 1206 den Verfahrensschritt "Bewegen eines Abschattungskörpers in den Elektronenstrahl" auf. Weist das Verfahren das "Bewegen eines Abschattungskörper in den Elektronenstrahl" auf, kann das "Bewegen eines Abschattungskörpers in den Elektronenstrahl" zeitgleich zum "Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen" erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das "Erfassen eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen" unter Berücksichtigung des "Bewegen eines Abschattungskörpers in den Elektronenstrahl" erfolgen. Beispielsweise kann immer dann ein elektrisches Signal erfasst werden, wenn der Abschattungskörper in den Elektronenstrahl bewegt wird.
Dazu kann optional ein Zeitstempel erzeugt werden, welcher das Bewegen des Abschattungskörpers in den Elektronenstrahl repräsentiert, wobei das Erfassen des elektrischen Signals unter Berücksichtigung des Zeitstempels erfolgt.
Das Verfahren 1300 weist in 1308 den Verfahrensschritt "Anpassen mindestens eines Ablenkparameters und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters" auf.
Optional weist das Verfahren 1300 in 1310 den Verfahrensschritt "Bestrahlen des Targets" auf.
Analog zu vorangehend beschriebenen kann das Bestrahlen des Targets erfolgen, indem ein angepasster Ablenkparameter, bzw. eine angepasste Ablenkfigur, und/oder ein angepasster Bewegungsparameter, bzw. ein angepasster Bewertungsparameter-Satz, verwendet werden.
Optional kann zumindest der Abschattungskörper als Target ausgebildet sein, welches das Targetmaterial aufweist. Der Abschattungskörper kann dann gemäß den/dem Bewegungsparameter/n bewegt werden.
14A veranschaulicht einen Targethalter 502 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Perspektivansicht.
Der Targethalter 502 kann einen Targetaufnahme 512 in Form eines Behälters (auch als Tiegel bezeichnet) aufweisen, in welchem eine Vertiefung 502b (Materialaufnahmebereich) gebildet ist zum Aufnehmen eines zu verdampfenden Materials in der Vertiefung 502b. Mit anderen Worten kann ein Material, welches zum Erzeugen eines Materialdampfstroms vorgesehen ist, d.h. ein zu verdampfendes Material (Targetmaterial) in dem Materialaufnahmebereich 502b angeordnet sein (nicht dargestellt).
Ferner kann der Materialaufnahmebereich 502b geöffnet 502o sein, z.B. zu einer Oberseite des Behälters 512 hin. Mit anderen Worten kann der Behälter 512 eine Öffnung 502o aufweisen, welche den Materialaufnahmebereich 502b freilegt. Wird ein in dem Materialaufnahmebereich 502b aufgenommenes Material verdampft kann das verdampfte Material (d.h. der Materialdampf) durch die Öffnung 502o hindurch austreten, d.h. den Behälter 512 verlassen. Durch die Öffnung 502o hindurch kann ein Targetmaterial, welches in dem Behälter 512, bzw. in dem Materialaufnahmebereich 502b, angeordnet ist, bestrahlt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Targethalter 502 eine Transportvorrichtung 512b (Targetaufnahme-Transportvorrichtung) aufweisen, welche den Behälter 512, bzw. das in dem Behälter 512 angeordnet Targetmaterial, basierend auf Bewegungsparametern bewegt.
Der Behälter 512 kann derart bewegt werden, dass das Targetmaterial, welches in dem Behälter 512 angeordnet ist, innerhalb des zweiten Auftreffbereichs positioniert wird, so dass das Targetmaterial mittels eines Elektronenstrahls (nicht dargestellt) bestrahlt sein oder werden kann. Beispielsweise kann alternativ oder zusätzlich zu dem Ablenken des Elektronenstrahls ein Bewegen des Behälters 512 gemäß den/dem Bewegungsparameter/n relativ zu der Elektronenstrahlquelle erfolgen.
14B veranschaulicht einen Targethalter 502 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
Der Targethalter 502 kann eine Targetaufnahme 512 aufweisen, z.B. in Form eines Rohres, in welcher eine Führung 512o (eine so genannte Targetführung), z.B. in Form einer Durchgangsöffnung oder zum Beispiel in Form einer Nut, gebildet ist zum Aufnehmen eines zu verdampfenden Materials in der Führung 512o. Das zu verdampfende Material 512t (Targetmaterial) kann beispielsweise in Form eines Stabs (Stabtarget 512t) ausgebildet sein, welcher in der Führung 512o aufgenommen ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Targethalter 502 eine Transportvorrichtung 512b (Target-Transportvorrichtung) aufweisen, welche das Stabtarget 512t basierend auf Bewegungsparametern bewegt (z.B. entlang dessen Längserstreckung). Mittels der Transportvorrichtung 512b kann das Stabtarget 512t in den ersten Auftreffbereich 108a bewegt werden (Vorschubbewegung). Alternativ oder zusätzlich kann die Transportvorrichtung 512b eingerichtet sein das Stabtarget 512t zu rotieren (um dessen Längserstreckung). Beispielsweise kann eine Vorschubbewegung mit einem Rotieren des Stabtargets 512t überlagert sein oder werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vorschubbewegung des Targetmaterials mit einer Geschwindigkeit in einem Bereich von ungefähr 0,01 mm/min bis ungefähr 10 mm/min erfolgen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,1 mm/min bis ungefähr 5 mm/min, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm/min bis ungefähr 2 mm/min.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Rotieren des Tagmaterials mit einer Geschwindigkeit in einem Bereich von ungefähr 0,1 Umdrehung/Minute (U/min) bis ungefähr 100 U/min erfolgen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 U/min bis ungefähr 20 U/min.
In dem ersten Auftreffbereich 108a kann ein Endabschnitt des Stabtargets 512t (anschaulich die Stabspitze) angeordnet sein, welche mittels eines Elektronenstrahls (nicht dargestellt) bestrahlt sein oder werden kann.
Die Richtung mit der Materialdampf in den Dampfausbreitungsbereich hineinströmt, kann von der Form, bzw. der Geometrie, des Endabschnitts des Stabtargets 512t beeinflusst sein oder werden. Durch das Rotieren des Targetmaterials kann anschaulich eine besonders gleichförmige Dampfausbreitung erreicht werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann durch das Kalibrieren des Elektronenstrahls zusätzlich ein möglichst gleichförmiges Verdampfen von Targetmaterial von dem Endabschnitt des Stabtargets 512t, und somit eine möglichst gleichförmige Dampfausbreitung, erreicht werden.
Das Stabtarget 512t kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen einen Durchmesser, quer zu dessen Längserstreckung, entlang der das Stabtarget 512t transportiert wird, in einem Bereich von ungefähr 10 mm bis ungefähr 50 mm aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung mehrere Targethalter 502 aufweisen, in denen jeweils ein Targetmaterial, z.B. ein Stabtarget 512t angeordnet ist. Beispielsweise können sich die Targetmaterialien, welche in jedem Targethalter der mehreren Targethalter 502 angeordnet sind, voneinander unterscheiden.
Durch das Anpassen der Bewegungsparameter und/oder der Ablenkparameter kann anschaulich verhindert werden, dass das Targetmaterial 512t unvollständig oder streifend getroffen wird, d.h. dass ein Teil des Elektronenstrahls das Targetmaterial verfehlt. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn sich ein Punkt der Bestrahlungsfigur neben dem Targetmaterial befindet. Dies kann durch das Kalibrieren gemäß verschiedenen Ausführungsformen kompensiert werden.
Beispielsweise kann somit erreicht werden dass das Stabtarget 512t mit einer konstanten Geschwindigkeit in den zweiten Auftragsbereich hinein zugeführt werden kann.

Claims

Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) aufweisend: • eine Vakuumkammer (102), in welcher mehrere Auftreffbereiche (108a, 108b) angeordnet sind; • mindestens eine Elektronenstrahlquelle, welche eingerichtet ist einen Elektronenstrahl mit mehr als 5 kW bereitzustellen; • eine Ablenkanordnung (106) zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls in die mehreren Auftreffbereiche (108a, 108b); • mindestens einen Elektronendetektor (110), welcher in einem Auftreffbereich (108b) der mehreren Auftreffbereiche (108a, 108b) angeordnet ist und eingerichtet ist in Antwort auf ein Bestrahlen mit dem Elektronenstrahl ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches mindestens einen Leistungswert des Elektronenstrahls repräsentiert; und • eine Messeinheit (116), welche mit dem Elektronendetektor (110) gekoppelt ist zum Erfassen des elektrischen Signals.
Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) gemäß Anspruch 1, der Elektronendetektor (110) aufweisend: • eine elektrisch leitfähige Detektoroberfläche (110o), welche beim bestrahlt werden mit dem Elektronenstrahl das elektrische Signal erzeugt; und • eine Anschlussstruktur (110a) welche mit der (116) Messeinheit (116) gekoppelt ist, wobei die Anschlussstruktur (110a) elektrisch leitend mit der Detektoroberfläche (110o) verbunden ist zum Übertragen des elektrischen Signals zu der Messeinheit (116).
Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Elektronendetektor (110) eine Kühlstruktur (312k) aufweist, welche eingerichtet ist thermische Energie an ein Kühlmedium abzugeben.
Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Elektronendetektor (110) ein Material mit einer Aggregatzustand-Übergangstemperatur von mehr als 1500°C aufweist.
Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Detektoroberfläche (110o) mehrere elektrisch voneinander isolierte Segmente aufweist, und wobei die Anschlussstruktur (110a) mehrere elektrisch voneinander isolierte elektrische Anschlüsse aufweist, wobei jedes Segment der mehreren Segmente mit einem Anschluss der mehreren Anschlüsse elektrisch leitend verbunden ist.
Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) ferner aufweisend: mindestens einen Targethalter (502) zum Halten eines Targetmaterials in einem anderen Auftreffbereich (108a) der mehreren Auftreffbereiche (108a, 108b).
Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b) ferner aufweisend: • eine Auswerteeinheit (216), welche mit der Messeinheit (116) gekoppelt ist; • wobei die Ablenkanordnung (106) eingerichtet ist den mindestens einen Elektronenstrahl basierend auf mehreren Ablenkparametern abzulenken und wobei die Auswerteeinheit (216) eingerichtet ist die mehreren Ablenkparameter mit einem von der Messeinheit (116) erfassten elektrischen Signal zu korrelieren zum Anpassen mindestens eines Ablenkparameters der mehreren Ablenkparameter und/oder • wobei der Targethalter (502) eingerichtet ist das Targetmaterial basierend auf mehreren Bewegungsparametern zu bewegen und wobei die Auswerteeinheit eingerichtet ist die mehreren Bewegungsparameter mit einem von der Messeinheit (116) erfassten elektrischen Signal zu korrelieren zum Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters der mehreren Bewegungsparametern.
Verfahren (1000, 1100, 1200, 1300) zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung (100, 400, 500, 600a, 600b), das Verfahren aufweisend: • Bestrahlen (1002) eines Elektronendetektors (110) mittels eines Elektronenstrahls, der eine Leistung von mindestens 5 kW aufweist; • Erfassen (1004) eines elektrischen Signals in Antwort auf das Bestrahlen des Elektronendetektors (110) mittels des Elektronenstrahls, wobei das elektrische Signal mindestens einen Leistungswert des von dem Elektronendetektor (110) aufgenommenen Elektronenstrahls repräsentiert; und • Anpassen (1006) mindestens eines Ablenkparameters, gemäß dem der Elektronenstrahl abgelenkt wird, und/oder Anpassen mindestens eines Bewegungsparameters, gemäß dem ein Targetmaterial bewegt wird; • wobei das Anpassen (1006) unter Berücksichtigung des elektrischen Signals erfolgt.
Verfahren (1000, 1100, 1200, 1300) gemäß Anspruch 8, das Verfahren ferner aufweisend: • Ablenken des Elektronenstrahls gemäß mehreren Ablenkparametern, wobei zumindest ein erster Ablenkparameter der mehreren Ablenkparameter den Elektronenstrahl auf einen ersten Auftreffbereich (108a) richtet, in welchem das Targetmaterial angeordnet ist, und wobei zumindest ein zweiter Ablenkparameter der mehreren Ablenkparameter den Elektronenstrahl auf einen zweiten Auftreffbereich (108b) richtet, in welchem der Elektronendetektor (110) angeordnet ist, so dass das Bestrahlen des Elektronendetektors (110) erfolgt; • wobei das elektrische Signal mindestens einen Leistungswert des von dem Elektronendetektor (110) aufgenommenen Elektronenstrahls gemäß dem zweiten Ablenkparameter repräsentiert.
Verfahren (1000, 1100, 1200, 1300) gemäß Anspruch 9, wobei zumindest der erste Ablenkparameter Teil einer Ablenkfigur zum Abfahren des ersten Auftreffbereichs (108a) ist.
Verfahren (1000, 1100, 1200, 1300) gemäß Anspruch 9 oder 10, ferner aufweisend: Erzeugen (1106) eines Zeitstempels, welcher das Ablenken gemäß den mehreren Ablenkparametern repräsentiert, wobei das Erfassen des elektrischen Signals unter Berücksichtigung des Zeitstempels erfolgt.
Verfahren (1000, 1100, 1200, 1300) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei zumindest der zweite Ablenkparameter Teil einer Ablenkfigur zum Abtasten des zweiten Auftreffbereichs (108b) ist.
Verfahren (1000, 1100, 1200, 1300) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, das Verfahren (1000, 1100, 1200, 1300) ferner aufweisend: • Bewegen (1308) eines Abschattungskörpers (902) in den Elektronenstrahl während der Elektronendetektor (110) bestrahlt wird; und • Erfassen eines Leistungswertereignisses auf Grundlage des elektrischen Signals; • wobei das Anpassen (1006) aufweist das Bewegen (1308) des Abschattungskörpers mit dem Leistungswertereignis zu korrelieren.
Verfahren (1000, 1100, 1200, 1300) gemäß Anspruch 13, wobei das Bewegen (1308) des Abschattungskörpers (902) derart erfolgt, dass eine Kontur des Abschattungskörpers (902) ermittelt wird; und wobei das Anpassen auf Grundlage der Kontur des Abschattungskörpers erfolgt.
Verfahren (1000, 1100, 1200, 1300) gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der Abschattungskörper (902) als Target (512t) ausgebildet ist, welches das Targetmaterial aufweist, und/oder wobei der Abschattungskörper (902) als Targethalter (502) ausgebildet ist, welcher das Target (512t) hält, und/oder wobei der Abschattungskörper (902) als Substrat (602) ausgebildet ist.