DE102016122671A1 - Verfahren und Elektronenstrahlkanone - Google Patents

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Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren (900) zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls Folgendes aufweisen: Erfassen (901, 201), zu einem ersten Zeitpunkt, einer Größe, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert; Ermitteln (903, 203) einer Vorhersage, welche die kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von dem Sollwert zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt repräsentiert, auf Grundlage der Größe; Ermitteln (905, 205) einer Signalstärke, mittels welcher der Elektronenstrahl zu dem zweiten Zeitpunkt abgelenkt werden soll, auf Grundlage der Vorhersage.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Elektronenstrahlkanone.
  • 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).
  • 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 Beschleunigungsspannung 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, 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. Das Bestrahlungsmuster wird durch die Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit elektromagnetischen Feldern in einem Ablenksystem erzeugt. Dabei kann die Reproduzierbarkeit der Auftrefforte erschwert sein, wenn der Elektronenstrahl auf seinem Weg zum Auftreffpunkt oder bereits bei seiner Erzeugung durch eine äußere Störung beeinflusst, z.B. abgelenkt und/oder moduliert, wird, oder sich die Kathodencharakteristik durch thermische Einflüsse, z.B. thermische Ausdehnung, verschiebt, z.B. im Verlauf des Betriebs der Elektronenstrahlkanone, oder wenn die Kathode nach einem Kathodenwechsel eine veränderte Position aufweist.
  • Damit das entsprechend verwendete Bestrahlungsmuster beispielsweise stabil gegenüber einer Störung der Beschleunigungsspannung Ub ist, wird herkömmlicherweise eine Ablenkkorrektur, z.B. die sogenannte Wurzel-Ub-Korrektur, verwendet, welche die Stärke des Ablenkens mit der Beschleunigungsspannung verknüpft.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde anschaulich erkannt, dass eine Störung auf die Erzeugung des Elektronenstrahls im Wesentlichen unverzögert auf diesen Einfluss nimmt, wohingegen das Ablenken des Elektronenstrahls verzögert erfolgt, beispielsweise aufgrund des Zusammenspiels von Impedanzen und Signallaufwegen des Ablenksystems. Dadurch wirkt die herkömmliche Ablenkkorrektur anschaulich immer verzögert auf den Elektronenstrahl, selbst wenn die Signallaufwege minimiert werden. Dies hat zur Folge, dass die herkömmliche Ablenkkorrektur lediglich in der Lage ist, eine langsame und stetige Störung zu kompensieren, beispielsweise ein Abdriften oder ein Nachjustieren der Beschleunigungsspannung, welche beispielsweise über mehrere tausend Taktzyklen des Bestrahlungsmusters erstreckt ist. Eine Störung auf kürzeren Zeitskalen wird hingegen trotz der Ablenkkorrektur auf das Bestrahlungsmuster übertragen (d.h. diesem aufmoduliert), was insbesondere bei großen Ablenkwinkeln und Strahllängen zu merklichen Verschiebungen des Bestrahlungsmusters am Prozessort führt und somit Einfluss auf den Prozess hat.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden eine Elektronenstrahlkanone und ein Verfahren bereitgestellt, welche anschaulich in der Lage sind, eine schnelle und/oder unstetige Störung der Erzeugung des Elektronenstrahls, z.B. eine Variation der Beschleunigungsspannung, zu kompensieren. Dadurch wird der Prozess, welcher mittels des Elektronenstrahls erfolgt, stabilisiert.
  • Anschaulich wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Vorhersage dafür erstellt, wie stark die kinetische Energie des Elektronenstrahls (z.B. repräsentiert durch die Beschleunigungsspannung) von ihrem Sollwert abweichen wird, und eine Korrektur des Ablenkens auf Grundlage der Vorhersage vorgenommen. Beispielsweise wird zur Vorhersage ausgenutzt, dass äußere Störungen der Beschleunigungsspannung häufig einen periodischen Anteil aufweisen. Alternativ oder zusätzlich wird zur Vorhersage gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Modell verwendet. Die kinetische Energie des Elektronenstrahls kann als kinetische Energie der einzelnen Elektronen des Strahls verstanden werden (d.h. als kinetische Elektronenenergie des Elektronenstrahls).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls Folgendes aufweisen: Erfassen, zu einem ersten Zeitpunkt, einer Größe (auch als Strahlgröße bezeichnet, z.B. einer Beschleunigungsspannung, mittels welcher der Elektronenstrahl erzeugt wird), welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert; Ermitteln einer Vorhersage, welche die kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von dem Sollwert zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt repräsentiert, auf Grundlage der Größe; Ermitteln einer Signalstärke (z.B. einer Ablenkspannung oder eines Ablenkstroms), mittels welcher der Elektronenstrahl zu dem zweiten Zeitpunkt abgelenkt werden soll, auf Grundlage der Vorhersage. Optional kann das Verfahren ferner aufweisen: Ablenken des Elektronenstrahls unter Verwendung der ermittelten Signalstärke, z.B. unter Verwendung eines Ablenksignals gemäß der Signalstärke.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Anpassen eines Ablenksignals, mittels dessen der Elektronenstrahl abgelenkt wird, gemäß der Signalstärke; wobei das Anpassen des Ablenksignals (zu einem Anpassungszeitpunkt) zu oder vor dem zweiten Zeitpunkt erfolgt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Ablenken des Elektronenstrahls mittels des angepassten Ablenksignals.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Anpassen des Ablenksignals versetzt vor dem zweiten Zeitpunkt erfolgen um zumindest eine zeitliche Differenz zwischen einer Reaktionszeit des Elektronenstrahls auf eine Veränderung der Größe und einer Reaktionszeit des Elektronenstrahls auf eine Veränderung der Signalstärke.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Ermitteln einer zeitlichen Differenz (Reaktionszeit-Differenz) zwischen einer Reaktionszeit des Elektronenstrahls auf eine Veränderung der Größe und einer Reaktionszeit des Elektronenstrahls auf eine Veränderung der Signalstärke; und wobei das Anpassen des Ablenksignals (zu einem Anpassungszeitpunkt) um zumindest die zeitliche Differenz versetzt vor dem zweiten Zeitpunkt erfolgt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Ermitteln eines periodischen Anteils an der zeitlichen Veränderung der Größe; und Ermitteln einer Periodendauer des periodischen Anteils; wobei der zweite Zeitpunkt um die Periodendauer oder deren Vielfaches nach dem ersten Zeitpunkt ist und/oder wobei das Ermitteln der Vorhersage und/oder der Signalstärke (und/oder das Anpassen des Ablenksignals) mehrmals pro halber Periodendauer erfolgt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vorhersage gleich zu der Größe zu dem ersten Zeitpunkt sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalstärke ferner auf Grundlage mindestens eines Ablenkparameters gebildet werden, welcher einen Ort oder einen Winkel repräsentiert, gemäß dem der Elektronenstrahl abgelenkt werden soll. Alternativ oder zusätzlich kann die ermittelte Signalstärke verstärkt (auch als verstärkte Signalstärke bezeichnet) und ferner mittels der verstärkten Signalstärke ein magnetisches und/oder elektrisches Feld gebildet werden, auf welches der Elektronenstrahl gerichtet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Ermitteln eines Synchronisationssignals, welches eine Versorgungsspannung oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert, mittels welcher der Elektronenstrahl elektrisch versorgt wird (z.B. die Beschleunigungsspannung erzeugt wird); wobei das Anpassen des Ablenksignals mittels des Synchronisationssignals synchronisiert wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Synchronisationssignal einen Takt vorgeben, gemäß dem das Anpassen des Ablenksignals erfolgt und/oder gemäß dem das Ermitteln der Vorhersage erfolgt. Anschaulich kann die Ablenkkorrektur getaktet erfolgen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ermitteln der Vorhersage unter Verwendung eines vordefinierten Modells erfolgen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ermitteln der Vorhersage aufweisen: Auswählen des Modells aus mehreren vordefinierten Modellen auf Grundlage eines Vergleichens jedes Modells der mehreren vordefinierten Modelle mit der Größe (d.h. der Strahlgröße) und/oder mit einem Arbeitspunkt, in dem der Elektronenstrahl erzeugt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das oder jedes Modell der mehreren vordefinierten Modelle die Größe als Funktion der Zeit beschreiben (als ein Signalverlauf).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Modell ein Systemmodell aufweisen, welches ein physikalisches System (z.B. eine Elektronenstrahlkanone) repräsentiert, mittels welchem der Elektronenstrahl erzeugt und/oder abgelenkt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Ermitteln eines Arbeitspunkts und/oder Zustandes des physikalischen Systems (z.B. zu dem ersten Zeitpunkt und/oder einer Vorhersage zu dem zweiten Zeitpunkt); und Aktualisieren des Systemmodells auf Grundlage des Arbeitspunkts und/oder Zustandes. Der Arbeitspunkt zu dem ersten Zeitpunkt kann beispielsweise mittels eines Arbeitspunkt-Signals (auch als Zustandssignal bezeichnet) übertragen werden, welches beispielsweise Daten über den Zustand oder die Zustände der Elektronenstrahlkanone aufweist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ermitteln der Vorhersage auf Grundlage des aktualisierten Modells erfolgen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlkanone Folgendes aufweisen: eine Elektronenstrahlquelle zum Erzeugen eines Elektronenstrahls; ein Ablenksystem zum Ablenken des Elektronenstrahls mittels eines Ablenksignals, einen Vorhersage-Signal-Schaltkreis, welcher eingerichtet ist zum: Erfassen, zu einem ersten Zeitpunkt, einer Größe (z.B. der Beschleunigungsspannung), welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert; Ermitteln einer Vorhersage, welche die kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von dem Sollwert zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt repräsentiert, auf Grundlage der Größe; Ermitteln einer Signalstärke (z.B. einer Ablenkspannung oder eines Ablenkstroms) für das Ablenksignal, mittels welcher der Elektronenstrahl zu dem zweiten Zeitpunkt abgelenkt werden soll, auf Grundlage der Vorhersage.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls Folgendes aufweisen: Erzeugen eines Elektronenstrahls; Ablenken des Elektronenstahls mittels eines Ablenksignals; Anpassen einer Signalstärke des Ablenksignals auf Grundlage einer Größe, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert; und Verzögern des Anpassens unter Berücksichtigung einer Periodizität der Größe (und optional einer Reaktionszeit des Ablenkens und/oder des Erzeugens).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlkanone Folgendes aufweisen: eine Elektronenstrahlquelle zum Erzeugen eines Elektronenstrahls; ein Ablenksystem zum Ablenken des Elektronenstrahls mittels eines Ablenksignals; einen Anpassungsschaltkreis zum Anpassen einer Signalstärke des Ablenksignals auf Grundlage einer Größe, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert; einen Verzögerungsschaltkreis, welcher zum Verzögern des Anpassens eingerichtet ist unter Berücksichtigung einer Periodizität der Größe (und optional einer Reaktionszeit/Signallaufzeit der Elektronenstrahlquelle und/oder des Ablenksystems).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Vorhersagemechanismus zum Kompensieren von Störungen einer Größe, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert, bereitgestellt sein oder werden. Das Kompensieren kann mittels des Anpassens des Ablenksignals erfolgen. Mit anderen Worten kann die Änderung des Ablenksignals, welche durch das Anpassen des Ablenksignals bewirkt wird, der Abweichung der Strahlgröße von dem Sollwert entgegenwirken.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Vorhersagemechanismus einen Verzögerungsmechanismus aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer (auch als Vakuumprozesskammer bezeichnet), in welcher mehrere Auftreffbereiche angeordnet sind; mindestens eine Elektronenstrahlkanone, welche eine Elektronenstrahlquelle und ein Ablenksystem zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls in die mehreren Auftreffbereiche aufweist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlquelle eine Elektronenquelle aufweisen zum Erzeugen von Elektronen. Die Elektronenquelle, z.B. eine thermische Elektronenquelle, kann beispielsweise eine Kathode (z.B. aus Wolfram oder einem anderen temperaturfesten Metall) aufweisen, aus welcher die Elektronen (in den freien Raum hinaus, d.h. in ein Vakuum) austreten.
  • Ferner kann die Elektronenstrahlquelle eine Strahlformungseinheit (wird auch als Strahlbündler bezeichnet) aufweisen, welcher die (von der Elektronenquelle) erzeugten Elektronen zu einem Strahl bündelt. Die Strahlformungseinheit (z.B. aufweisend eine Ringanode) kann beispielsweise ein elektrisches Feld (auch als Beschleunigungsfeld bezeichnet) erzeugen, welches die erzeugten Elektronen beschleunigt und/oder zu einem Strahl konzentriert (d.h. z.B. kollimiert).
  • Die Elektronenstrahlquelle kann zusammen mit dem Ablenksystem Teil einer Elektronenstrahlkanone sein, welche es ermöglicht einen Elektronenstrahl in einen definierten Raumbereich (z.B. mit einem definierten Emissionswinkel) zu emittieren. Anschaulich kann das Ablenksystem 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 50 kW, z.B. mit mehr als ungefähr 100 kW, z.B. von mehr als ungefähr 500 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 Rate an gasförmigem Beschichtungsmaterial sein, welches mittels des Elektronenstrahls erzeugt wird, z.B. kann damit die Beschichtungsrate ansteigen. 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 0,1A, 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 Hochspannung (Beschleunigungsspannung) mit mehreren tausend V (Volt), d.h. im kV-Bereich, bereitzustellen und der Elektronenstrahlquelle, z.B. der Strahlformungseinheit, zuzuführen zum Beschleunigen der Elektronen, z.B. eine elektrische Hochspannung 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 bereitzustellen und der Elektronenstrahlquelle zuzuführen, welche gleich oder größer zu der Leistung des Elektronenstrahls ist.
  • 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 (auch als Hochstrom-Kathode bezeichnet). Eine Elektronenquelle gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise eine Hochstrom-Kathode in Form einer Flachkathode (z.B. in Form eines Kegelstumpfes oder in Form eines anderen stumpfen Körpers) oder Hohlkathode 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 (z.B. wird die Kathode mittels einer 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 Strahlformungseinheit).
  • 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 oder weniger angelegt werden.
  • Beispielsweise kann eine Flachkathode (z.B. eine Blockkathode) zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls mit umso größerer Leistung, bzw. mit umso größerem 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 die Elektronenstrahlprozessanordnung mindestens einen Targethalter (d.h. einen oder mehrere Targethalter) zum Halten eines Targetmaterials (auch als Verdampfungsgut oder Beschichtungsmaterial bezeichnet) in einem oder mehr als einem Auftreffbereich der mehreren Auftreffbereiche aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Vorhersage-Signal-Schaltkreis einen Vorhersageschaltkreis aufweisen. Der Vorhersageschaltkreis kann beispielsweise den Verzögerungsschaltkreis aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Vorhersageschaltkreis kann auf den Anpassungsschaltkreis Einfluss nehmen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlkanone (z.B. der Vorhersage-Signal-Schaltkreis) eine Messeinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, die Größe (d.h. die Strahlgröße) und/oder die Versorgungsspannung (z.B. deren Wert) zu erfassen, beispielsweise mittels eines Sensors (z.B. eines Stromsensor oder eines Spannungssensor) zu messen oder anderweitig abzugreifen und/oder abzuteilen.
  • Die Messeinheit kann beispielsweise eingerichtet sein, ein elektrisches Signal (z.B. eine elektrische Spannung und/oder einen elektrischen Strom) zu erfassen, und dieses beispielsweise in Daten (Messdaten) umzuwandeln oder analog zu übertragen. Die Messdaten können beispielsweise mittels des Zustandssignals übertragen werden.
  • Beispielsweise kann die Messeinheit das elektrische Signal abtasten, z.B. gemäß einem Zeitraster (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 den Messwert umwandeln. Dazu kann die Messeinheit einen Wandler aufweisen, welcher das Umwandeln des elektrischen Signals in die Daten ermöglicht. Ferner kann der Wandler eingerichtet sein, die Messdaten, bzw. Messwerte, auszugeben und/oder z.B. zu dem Vorhersageschaltkreis zu übermitteln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Anpassungsschaltkreis einen Eingang zum Empfangen des Synchronisationssignals aufweisen, wobei die Messeinheit eingerichtet sein kann eine Zeitinformation zu erfassen und/oder 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/oder Messzeiten aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein getaktetes Signal zum Übertragen der Zeitinformation des Messwerts verwendet werden, z.B. das Synchronisationssignal.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ablenksystem einen Ablenksignal-Generator aufweisen, z.B. aufweisend einen digitalen Signalprozessor (DSP) und/oder einen Digital-Analog-Umsetzer. Der Ablenksignal-Generator kann eingerichtet sein, das Ablenksignal bereitzustellen, z.B. auf Grundlage mindesten eines Ablenkparameters. Der Ablenksignal-Generator kann beispielsweise computergestützt oder computerbasiert sein.
  • Beispielsweise kann ein Signalprozessor (z.B. ein DSP) verwendet werden, welcher Eingangsdaten von einer 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 ein entsprechendes Ablenksignal erzeugen. Die Datensätze können in der Strahlführungsrecheneinheit erstellt und bearbeitet werden (z.B. gemäß und/oder auf Grundlage eines Messsignals oder einer Vorgabe modifiziert, d.h. angepasst und/oder verändert werden) und dann zu dem Signalprozessor übertragen werden (anschaulich können diese auf den Signalprozessor geladen werden).
  • Ein Ablenkparameter kann einen 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 welchen der Elektronenstrahl gerichtet wird, wenn dieser gemäß dem Ablenkparameter abgelenkt wird.
  • Ein Ablenkparameter kann einen Ablenkwert (z.B. eine Raumkoordinate x oder y) 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 (z.B. 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 das Ablenksystem mehrere Ablenkeinheiten aufweisen, z.B. eine erste Ablenkeinheit zum Ablenken des Elektronenstrahls entlang einer ersten Achse (z.B. x-Achse) und eine zweite Ablenkeinheit zum Ablenken des Elektronenstrahls entlang einer zweiten Achse (z.B. y-Achse). Die zweite Achse kann beispielsweise senkrecht zur ersten Achse sein. Die Elektronenstrahlquelle kann den Elektronenstrahl entlang einer dritten Achse (z.B. z-Achse, auch als Strahlachse bezeichnet), senkrecht zur ersten Achse und zur zweiten Achse, emittieren in Richtung des Ablenksystems.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ablenksignal mehrere Komponenten aufweisen, z.B. eine erste Komponente zum Ablenken des Elektronenstrahls entlang der ersten Achse und eine zweite Komponente zum Ablenken des Elektronenstrahls entlang der zweiten Achse aufweisen. In Analogie kann der Ablenkparameter und/oder kann die Signalstärke mehrere entsprechende Komponenten aufweisen.
  • Der oder die Ablenkparameter, Ablenksignal(e), Signalstärke(n), Bildungsvorschrift(en) und/oder die Transformation(en) können z.B. auf Grundlage einer oder mehrerer Koordinaten eines Koordinatensystems (z.B. eines Kugelkoordinatensystems, eines Zylinderkoordinatensystems, oder eines kartesischen Koordinatensystems) erfolgen. Beispielsweise kann eine Koordinate (z.B. ein Winkel, eine Zeitdauer und/oder eine Länge) 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 Verdampfungsgut 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 der Anpassungsschaltkreis einen Multiplizierer (z.B. einen Digitalmultiplizierer und/oder einen Analogmultiplizierer) aufweisen oder daraus gebildet sein, welcher die Anpassungsvorschrift implementiert. Mittels des Multiplizierers kann eine eingehende Signalstärke gemäß der Anpassungsvorschrift mit einem Korrekturfaktor multipliziert und das Produkt als angepasste Signalstärke ausgegeben (z.B. zu dem Ablenkverstärker) werden. Der Korrekturfaktor kann beispielsweise eine Funktion der Strahlgröße sein, z.B. proportional zur Wurzel der Strahlgröße. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Anpassungsvorschrift mittels anderer Schaltkreis-Typen implementiert sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Strahlgröße zumindest eine von folgenden Größen aufweisen: eine Beschleunigungsspannung (mittels welcher der Elektronenstrahl erzeugt wird); einen Transformator-Arbeitspunkt, eine Versorgungsspannung (z.B. die Transformator-Primärspannung oder eine Netzspannung), ein Hochspannungserzeugung-Steuersignal, ein Anodenpotential, ein Kathodenpotential und/oder einen Elektronenimpuls (d.h. ein mechanischer Impuls der Elektronen, z.B. gemittelt). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können auch andere Größen verwendet werden, welche auf die Eigenschaften des Elektronenstrahls einen Einfluss haben. Beispielsweise kann die Strahlgröße und/oder eine Feldgröße eine elektrische Größe sein.
  • Die Strahlgröße kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen einen Soll-Wert und/oder einen Ist-Wert (und/oder die Differenz dazwischen) aufweisen. Die Differenz kann beispielsweise eine Störung der Strahlgröße repräsentieren.
  • Der Mechanismus (z.B. implementiert mittels Software oder einem Schaltkreis) zum Ermitteln der Vorhersage kann allgemein als Vorhersagemechanismus bezeichnet sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ermitteln der Vorhersage mittels einer Vorhersagefunktion (z.B. eine Smith-Vorhersagefunktion), z.B. extrapolativ und/oder iterativ, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein selbstlernender Vorhersagemechanismus verwendet werden, welcher beispielsweise das oder jedes Modell anpasst. Im einfachsten Fall kann das Ermitteln der Vorhersage beispielsweise mittels einer Extrapolation der Strahlgröße erfolgen, z.B. unter Verwendung einer Reihenentwicklung oder Ähnlichem. Alternativ oder zusätzlich können andere geeignete Vorhersagemechanismen verwendet werden.
  • 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;
    • 2 eine Elektronenstrahlkanone gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht;
    • 3 und 4 jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Diagrammen;
    • 5A und 5B jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Diagrammen;
    • 6 bis 8 jeweils ein Elektronenstrahlsystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm; und
    • 9 bis 11 jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • 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 (z.B. ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. einer elektrisch leitfähigen 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 als Größe eine physikalische Größe verstanden werden, welche eine quantitativ erfassbare Eigenschaft eines physikalischen Objektes, Vorgangs oder Zustands repräsentiert (z.B. beschreibt). Ihr Wert (Größenwert) kann optional von der Zeit abhängen. Optional kann die physikalische Größe eine Orientierung im physikalischen Raum und/oder in der Zeit aufweisen, d.h. der Größenwert hängt von der Messrichtung ab.
  • Im Allgemeinen können verschiedene (physikalische) Größen verwendet werden, um dieselbe Eigenschaft zu repräsentieren. Die verschiedenen physikalischen Größen können miteinander verknüpft sein, so dass diese unter Berücksichtigung der Verknüpfung (z.B. eine Funktion oder Abhängigkeit untereinander) ineinander überführt werden können. So sind beispielsweise Impuls und kinetische Energie eine Funktion der Masse und der Geschwindigkeit, d.h. mittels der Masse und der Geschwindigkeit untereinander verknüpft, und können beispielsweise bei Kenntnis der Masse beide die Geschwindigkeit repräsentieren. Mit anderen Worten können die untereinander verknüpften (physikalische) Größen ineinander umgewandelt werden, ohne auf eine andere Eigenschaft, welche von den Größen repräsentiert wird, Bezug zu nehmen, d.h. diese repräsentieren auch einander.
  • Die kinetische Energie des Elektronenstrahls (d.h. seiner Elektronen) lässt sich unter Verwendung der entsprechenden Verknüpfung (z.B. der Elektronenladung und/oder der Elektronenmasse) ebenso durch die Beschleunigungsspannung (auch als Hochspannung bezeichnet), das elektrische Beschleunigungsfeld, durch die Geschwindigkeit der Elektronen oder deren Impuls ausdrücken. Die kinetische Energie des Elektronenstrahls kann von der Beschleunigungsspannung definiert sein, mit welcher der Elektronenstrahl erzeugt wird, d.h. mittels welcher die Elektronen des Elektronenstrahls beschleunigt werden. Je größer die Beschleunigungsspannung ist, desto größer kann die kinetische Energie der Elektronen des Elektronenstrahls sein, und damit deren Geschwindigkeit. Die Summe der kinetischen Energie aller Elektronen des Elektronenstrahls (d.h. der kinetischen Elektronenenergie des Elektronenstrahls), kann die Gesamtenergie bzw. Leistung des Elektronenstrahls definieren.
  • Das Steuern kann verstanden werden als eine beabsichtigte Beeinflussung eines Systems. Dabei kann der Zustand des Systems gemäß einer Vorgabe verändert werden. Regeln kann als Steuern verstanden werden, wobei zusätzlich einer Zustandsänderung des Systems durch Störungen entgegengewirkt wird. Anschaulich kann die Steuerung eine nach vorn gerichtete Steuerstrecke aufweisen und somit anschaulich eine Ablaufsteuerung implementieren, welche eine Eingangsgröße in eine Ausgangsgröße umsetzt. Die Steuerstrecke kann aber auch Teil eines Regelkreises sein, so dass eine Regelung implementiert wird. Die Regelung weist im Gegensatz zu der reinen Vorwärts-Steuerung eine fortlaufende Einflussnahme der Ausgangsgröße auf die Eingangsgröße auf, welche durch den Regelkreis bewirkt wird (Rückführung). Mit anderen Worten kann alternativ oder zusätzlich zu der Steuerung eine Regelung verwendet werden bzw. alternativ oder zusätzlich zu dem Steuern ein Regeln erfolgen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalstärke allgemein eine elektrische Größe eines Signals (z.B. des Ablenksignals) repräsentieren, z.B. dessen Strom, Spannung, Leistung usw. Anschaulich kann die Signalstärke mindestens einen elektrischen Wert (d.h. einen oder mehrere elektrische Werte) aufweisen, welcher mindestens einen Leistungswert des Signals (z.B. des Ablenksignals) charakterisiert, z.B. mindestens eine elektrische Stromstärke, mindestens einen elektrischen Fluss, mindestens ein elektrisches Potential, mindestens eine elektrische Leistung und/oder mindestens eine elektrische Spannung, z.B. mindestens einen zeitlichen Verlauf des mindestens einen elektrischen Werts. Die Signalstärke kann beispielsweise zu einem elektrischen und/oder magnetischen Feld korrelieren, mittels welchem der Elektronenstrahl abgelenkt wird.
  • Bei der Verwendung von Elektronenstrahlen zum Prozessieren, z.B. zum Heizen, Schmelzen und/oder Verdampfen, kann es technologisch angestrebt werden, den Elektronenstrahl nach entsprechenden Mustern (auch als Bestrahlungsmuster bezeichnet) anschaulich möglichst unabhängig von der aktuellen Beschleunigungsspannung Ub, auf die zugehörigen Prozessorte abzulenken. Herkömmlicherweise werden die Sollwerte für den Ablenkstrom über Analog- oder Digitalmultiplizierer mit der Wurzel des Soll- oder Istwertes der Beschleunigungsspannung Ub verknüpft, so dass sich ein von Ub unabhängiger Ablenkwinkel ergibt: Ikorr=I0*WURZEL (Ub/U0), wobei I den Strom und U die Spannung bezeichnet.
  • Für die statische Kompensation kann diese sogenannte Wurzel-Ub-Korrektur ausreichend sein. Jedoch bei der Erzeugung von Ub ist in Abhängigkeit von den Glättungsmaßnahmen die Gleichspannung häufig von einer Rippelspannung überlagert (d.h. gestört), so dass besonders bei großen Ablenkwinkeln und Zeigerlängen eine Änderung des Auftreffpunktes am Prozessort im Takt der Rippelspannung sichtbar wird. Diese Ub-Rippelspannung (allgemeiner: Ub-Störung) kann mit der Wurzel-Ub-Korrektur nur unzureichend kompensiert werden, da die Änderung von Ub unmittelbar auf den Ablenkwinkel wirken - die Korrektur des Ablenkfeldes dagegen auf Grund der Laufzeiten des Signalweges, insbesondere durch die Frequenzgangeigenschaften des Ablenkverstärkers und der Elektronenstrahlkanone, verzögert erfolgen kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird durch eine Änderung des Kompensationsweges die Auswirkung der Ub-Störung derart reduziert (d.h. zumindest teilweise kompensiert), dass diese technologisch weniger oder nicht mehr stört.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Berücksichtigung des Ist-Wertes der Beschleunigungsspannung Ub (allgemeiner: der Strahlgröße Ub) in die Korrektur des Ablenksignales auf verschiedene Weisen erfolgen, wie nachfolgend anhand beispielhafter und optional miteinander kombinierbarer Varianten A und B beschrieben wird:
  • Gemäß Variante A erfolgt anschaulich eine Vorhersage des aktuellen, zu korrigierenden Ub-Wertes (Strahlgrößenwertes) mittels eines Verzögerungsschaltkreises.
  • Gemäß Variante B erfolgt anschaulich eine Vorhersage des aktuellen zu korrigierenden Ub-Wertes (Strahlgrößenwertes) auf Grundlage fest vordefinierter Signalverläufe (z.B. modellierte oder aufgezeichnete Signalverläufe), von Zustandssignalen der Hochspannungserzeugung (zur Erzeugung der Beschleunigungsspannung) und/oder eines Systemmodells.
  • Beispiel gemäß Variante A: Wenn es sich beim Rippel der Beschleunigungsspannung Ub um ein periodisches Signal oder ein Signal mit periodischem Anteil handelt, kann dieses über eine Verzögerungseinrichtung phasenrichtig mit dem Ablenksignal derart verknüpft werden, dass die Signallaufzeiten in dem Ablenkverstärker und der Elektronenstrahlkanone entsprechend kompensiert werden. Um das Ub-Signal phasenrichtig mit dem Ablenksignal verknüpfen zu können, kann optional ein Synchronisationssignal aus der Versorgungsspannung des Hochspannungstransformators abgeleitet werden. Das Synchronisationssignal kann als Trigger für die (verzögerte) Ausgabe der Ub-Werte zur Korrektur dienen, mittels derer das Ablenksignal angepasst werden kann. Alternativ kann ein vordefinierter Trigger und/oder eine vordefinierte Signalverzögerungszeit verwendet werden.
  • Detailliertes Beispiel gemäß Variante A: Beim n-ten Synchronisationssignal (zum Anpassungszeitpunkt) werden die abgetasteten Ub-Werte (Abtastwerte) zum Anpassen (z.B. Wurzel-Ub-Korrektur) der aktuellen Soll-Signalstärke des Ablenksignals herangezogen, die (zum ersten Zeitpunkt) beginnend ab dem (n-2)ten Synchronisationssignals zuzüglich einer experimentell ermittelten Signalverzögerungszeit eingelesen wurden. Alternativ kann die Signalverzögerungszeit berücksichtigt werden, indem das Anpassen der aktuellen Soll-Signalstärke (zum Anpassungszeitpunkt) um die Signalverzögerungszeit zeitlich vor dem n-ten Synchronisationssignal (zweiter Zeitpunkt) erfolgt, wenn die Abtastwerte herangezogen werden, die (zum ersten Zeitpunkt) beginnend ab dem (n-2)ten Synchronisationssignals eingelesen wurden. Mit anderen Worten kann der Abstand des ersten Zeitpunkts und des zweiten Zeitpunkts dem zeitlichen Abstand übernächster Synchronisationssignale (z.B. Triggersignale) zueinander entsprechen, oder alternativ einem Vielfachen davon. Alternativ kann der Abstand des ersten Zeitpunkts und des zweiten Zeitpunkts einem zeitlichen Abstand aufeinanderfolgender Synchronisationssignale (oder ein Vielfachs davon) entsprechen.
  • Zahlenbeispiel gemäß Variante A: Die Abtastfrequenz (Frequenz mit der die Strahlgröße abgetastet wird) beträgt ungefähr 1 Megahertz (entspricht einer Taktzeit von 1 Mikrosekunde). Zwischen dem n-ten und dem (n-2)ten Synchronisationssignal werden 20000 Takte gezählt, was ungefähr 20 Millisekunden (ms) entspricht. Die experimentell ermittelte Signallaufzeit betrage 1 ms. Zum Anpassen (z.B. mittels der Wurzel-Ub-Korrektur) kann diejenige Strahlgröße (z.B. derjenige Ub-Wert) mit dem aktuellen Ablenksignal verknüpft werden, der vor 19 ms, d.h. vor 19000 Takten, eingelesen wurde, usw. fortlaufend bis zum nächsten Synchronisationssignal.
  • Beispiel gemäß Variante B: mittels Simulation des Gesamtsystems (z.B. unter Berücksichtigung der Versorgungsspannung, der Hochspannungsanlage, der Signalprozessierung, des Ablenkverstärkers bzw. des Ablenksystems) der Elektronenstrahlkanone, d.h. unter Verwendung eines Systemmodells der Elektronenstrahlkanone, kann die zum zweiten Zeitpunkt zu korrigierende Strahlgröße (z.B. Beschleunigungsspannung Ub) ermittelt, z.B. berechnet, werden. Die zeitrichtige Korrektur des Ablenksignals in der Strahlablenkung kann optional mittels eines Synchronisationssignals gesteuert werden, welches beispielsweise aus der Versorgungsspannung des Hochspannungstransformators (auch als Primärspannung oder Transformator-Primärspannung bezeichnet) abgeleitet (z.B. ausgekoppelt) wird. Zum Anpassen kann mittels des Systemmodells ein Korrektursignal (welche beispielsweise die berechnete Strahlgröße repräsentiert) erzeugt werden, welche zum Anpassen verwendet wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Korrektursignal bereitgestellt sein oder werden, welches die Vorhersage repräsentiert. Das Korrektursignal kann beispielsweise dem Anpassungsschaltkreis zugeführt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Bereitstellung des Korrektursignals, welches unter Berücksichtigung einer Verzögerung im Signalweg des Ablenksystems eine zeitrichtige Korrektur der Ablenkung bereitstellt, erfolgen, wobei voreilend auf der Basis des zu erwartenden Signalverlaufs
    1. (a) das Korrektursignal periodisch bereitgestellt wird:
      • - mittels eines Verzögerungsschaltkreises und/oder aus der Beschleunigungsspannung gebildet wird;
      • - aus einem gespeicherten, fest vordefinierten Signalverlauf gebildet wird; und/oder
      • - aus Zustandssignalen der Hochspannungserzeugung und/oder eines Systemmodells
    2. (b) und/oder ein nichtperiodisches Signal bereitgestellt wird
      • - aus Zustandssignalen der Hochspannungserzeugung und aus gespeichertem fest vordefinierten Signalverlauf und/oder
      • - aus Zustandssignalen der Hochspannungserzeugung und einem Systemmodell.
  • 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 eine Elektronenstrahlkanone 152 aufweisen.
  • Die Elektronenstrahlkanone 152 kann 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 mit mehr als ungefähr 10 kW bereitstellt.
  • Die Elektronenstrahlkanone 152 kann ferner ein Ablenksystem 106 aufweisen, welches mit der Elektronenstrahlquelle 104 gekoppelt sein kann. Die Elektronenstrahlquelle 104 und das Ablenksystem 106 können derart eingerichtet sein, dass der Elektronenstrahl 114a in verschiedene Bereiche 108a, 108b (Auftreffbereiche 108a, 108b) in der Vakuumkammer 102 abgelenkt werden kann. Beispielsweise kann der Elektronenstrahl quer zur dritten Richtung 13 aus seiner Strahlachse 114 abgelenkt sein oder werden, z.B. entlang einer ersten Richtung 11 oder entlang einer zweiten Richtung quer zur ersten Richtung 11, typischerweise als x-y-Ablenkung bezeichnet, wobei die dritte Richtung 13 die z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems repräsentieren kann.
  • Ferner kann die Elektronenstrahlkanone 152 einen Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 aufweisen, welcher mit der Elektronenstrahlquelle 104 und/oder dem Ablenksystem 106 gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozesskammer 102 mittels eines Kammergehäuses bereitgestellt sein oder werden, in dem eine Kammer oder mehrere Kammern bereitgestellt sein oder werden können. Das Kammergehäuse kann beispielsweise zum Bereitstellen eines Unterdrucks oder eines Vakuums (Vakuumkammergehäuse) mit einer Pumpenanordnung 804, z.B. einer Vakuumpumpenanordnung, (z.B. gasleitend) gekoppelt sein und derart stabil eingerichtet sein, dass diese dem Einwirken des Luftdrucks im abgepumpten Zustand standhält. Die Pumpenanordnung 804 (aufweisend zumindest eine Vakuumpumpe, z.B. eine Hochvakuumpumpe, z.B. eine Turbomolekularpumpe) kann es ermöglichen, einen Teil des Gases aus dem Inneren der Vakuumprozesskammer 102, z.B. aus dem Prozessierraum, abzupumpen. Dementsprechend kann eine Vakuumprozesskammer oder können mehrere Vakuumprozesskammern in einem Kammergehäuse bereitgestellt sein. Mit anderen Worten kann das Kammergehäuse als Vakuumkammergehäuse eingerichtet sein bzw. kann eine Vakuumprozesskammer als eine Vakuumkammer eingerichtet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Kammergehäuse, z.B. eine darin bereitgestellte Vakuumprozesskammer 102, derart eingerichtet sein, dass darin ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10 mbar bis ungefähr 1 mbar (mit anderen Worten Grobvakuum) bereitgestellt werden kann, und/oder ein Druck in einem Bereich von ungefähr 1 mbar bis ungefähr 10-3 mbar (mit anderen Worten Feinvakuum), und/oder ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10-3 mbar bis ungefähr 10-7 mbar (mit anderen Worten Hochvakuum) und/oder ein Druck von kleiner als Hochvakuum, z.B. kleiner als ungefähr 10-7 mbar. Alternativ kann eine Vakuumprozesskammer 102 auch als Atmosphärendruckkammer eingerichtet sein.
  • Die Elektronenstrahlkanone 152 kann auch ohne die Vakuumprozesskammer 102 bereitgestellt sein oder werden.
  • 2 veranschaulicht eine Elektronenstrahlkanone 152 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder schematischen Seitenansicht.
  • Optional kann die Elektronenstrahlquelle 104 eine Elektronenquelle (z.B. eine Lanthanhexaborid-Kathode oder Ceriumhexaborid-Kathode, oder eine andere Glühkathode, z.B. eine Wolfram-Kathode, oder eine Feldemissions-Kathode) aufweisen, zum Bereitstellen einer Vielzahl von Elektronen, und eine Strahlformungseinheit (z.B. aufweisend eine elektrische und/oder magnetische Linse(n), Anode(n), Gitter und Ähnliches) zum Bündeln und/oder Beschleunigen der erzeugten Elektronen zu einem Elektronenstrahl 114a.
  • Ferner kann das Ablenksystem 106 eine Ablenkeinheit oder mehrere Ablenkeinheiten, z.B. mit jeweils einer oder mehrerer Spulen 618s (vergleiche 6) zum Erzeugen eines Magnetfeldes, aufweisen (zum Ablenken des Elektronenstrahls 114a).
  • Ferner kann die Elektronenstrahlkanone 152 einen, z.B. computergestützten oder computerbasierten, Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 aufweisen, welcher mit der Elektronenstrahlquelle 104 und/oder dem Ablenksystem 106 gekoppelt ist.
  • Zusätzlich kann das Ablenksystem 106 ein computergestütztes oder computerbasiertes Strahlführungssystem aufweisen, welches einen Ablenksignal-Generator aufweist. Das computergestützte oder computerbasierte Strahlführungssystem kann beispielsweise Ablenksignale für eine Ablenkeinheit zum Ablenken des Elektronenstrahls bereitstellen, so dass mittels der Ablenkeinheit der Elektronenstrahl entsprechend in der Vakuumkammer 102 abgelenkt werden kann.
  • Der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 kann eingerichtet sein zum Erfassen 201, zu einem ersten Zeitpunkt t1 (oder in einem Zeitraum davor), einer Größe 105 (auch als Strahlgröße bezeichnet), welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls 114a und/oder deren Abweichung von einem Sollwert 105s repräsentiert. Beispielsweise kann der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 die Strahlgröße 105, z.B. deren zeitlichen Verlauf 105a, abtasten und/oder auslesen (z.B. mittels einer Messeinheit 602s) und/oder fortlaufend aufzeichnen (z.B. mittels einer Speichereinheit).
  • Beispielsweise kann der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 mittels der Messeinheit 602s ermitteln, welcher Störung 105d (von äußerer Einwirkung verursachte Schwankung) die Strahlgröße 105, z.B. in Abhängigkeit der Zeit 101, unterworfen ist.
  • Die Strahlgröße 105 kann eine physikalische Größe sein, z.B. von der Zeit 101 abhängig, welche das Erzeugen des Elektronenstrahls 114a (in der Elektronenstrahlquelle 104) repräsentiert, z.B. die Beschleunigungsspannung 105.
  • Der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 kann ferner eingerichtet sein zum Ermitteln 203 einer Vorhersage 105b (z.B. für die Strahlgröße 105) zu einem zweiten Zeitpunkt t2 (oder einem Zeitraum) nach dem ersten Zeitpunkt t1. Beispielsweise kann der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 anhand des zeitlichen Verlaufs 105a der Strahlgröße 105 auf deren weiteren, in der Zukunft liegenden Verlauf 105b schließen.
  • Der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 kann ferner eingerichtet sein zum Ermitteln 205 einer Signalstärke (z.B. einer Ablenkspannung oder eines Ablenkstroms I0) für das Ablenksignal, mittels welcher der Elektronenstrahl 114a zu dem zweiten Zeitpunkt t2 abgelenkt werden soll, auf Grundlage der Vorhersage 105b. Anschaulich kann der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 eine Zukunftsprognose erstellen, welche Signalstärke benötigt wird, um die Störung 105d der Strahlgröße 105 zu kompensieren.
  • Ferner kann der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 zum Anpassen 207 des Ablenksignals, mittels dessen der Elektronenstrahl 114a abgelenkt wird, gemäß der ermittelten Signalstärke eingerichtet sein, z.B. zu einem Anpassungszeitpunk t*. Beispielsweise kann der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 eingerichtet sein, die Signalstärke und/oder ein entsprechendes Korrektursignal dem Ablenksystem 106 einzukoppeln, z.B. zu dem Anpassungszeitpunk t*.
  • Mittels des angepassten Ablenksignals kann der Elektronenstrahl 114a abgelenkt 209 werden, z.B. zu dem zweiten Zeitpunkt t2, d.h. dass sein Verlauf geändert, z.B. gekrümmt, wird.
  • Das Anpassen 207 des Ablenksignals kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeitrichtig erfolgen, d.h. derart, dass dessen Auswirkung 209 des Anpassens 207 auf den Elektronenstrahl 114a und die Störung 105d der Strahlgröße 105, welche kompensiert werden soll, zeitlich zusammenfallen, z.B. zum Zeitpunkt t2. Beispielsweise kann das Anpassen 207 des Ablenksignals versetzt vor dem zweiten Zeitpunkt t2 und/oder verzögert nach dem ersten Zeitpunkt t1 erfolgen, z.B. um eine zeitliche Differenz, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird.
  • 3 veranschaulicht ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in schematischen Diagrammen, in welchen die Signalstärke 305 über der Zeit 101 veranschaulicht ist.
  • In 300a ist das Zusammenwirken einer zeitlich invarianten (mit anderen Worten unveränderlichen) Strahlgröße 105 und eines zeitlich invarianten Ablenksignals 305y (z.B. dessen zweiter Komponente 305y) veranschaulicht. Der Auftreffort des abgelenkten Elektronenstrahls 114a (z.B. mit Blickrichtung entlang der Strahlachse 114) kann daher zeitlich invariant sein, wenn keine Störung auf diesen einwirkt.
  • In 300b ist eine zeitlich veränderliche Störung 105d (z.B. ein aufmoduliertes Dreiecksignal zur besseren Veranschaulichung) veranschaulicht, welche lediglich auf die Strahlgröße 105 einwirkt (z.B. dieses moduliert), so dass diese zeitlich schwankt und damit auch die kinetische Energie der Elektronen des Elektronenstrahls. Der Auftreffort des Elektronenstrahls 114a kann daher gemäß der Störung 105d der Strahlgröße 105 (auch als gestörte Strahlgröße 105 bezeichnet) um eine Strecke 301 schwanken, z.B. um einen Ruheort. Anschaulich können die Elektronen aufgrund ihrer veränderten kinetischen Energie eine zeitlich veränderte Ablenkung erfahren.
  • In 300c ist ein angepasstes (ein zeitlich veränderliches) Ablenksignal 315y veranschaulicht, welches der Störung 105d entgegenwirken soll. Das angepasste Ablenksignal 315y kann beispielsweise einer Modulation des vorherigen Ablenksignals 305y aus 300b entsprechen. Fallen der zweite Zeitpunkt t2, zu dem die Störung 105d kompensiert werden soll, und der Anpassungszeitpunkt t* zusammen, tritt aufgrund der Reaktionszeit 31 des Ablenksystems die Wirkung 311 des angepassten Ablenksignals 315y auf den Elektronenstrahl 114a (Korrekturwirkung) allerdings verspätet 31 ein, was zur Folge hat, dass die Strecke 301y, um welche der Elektronenstrahl 114a schwankt, reduziert wird aber nicht verschwindet, d.h. dass die Störung 105d unvollständig kompensiert wird. Wird die Phase des angepassten Ablenksignals 315y zeitlich zu der Störung 105d versetzt (z.B. verzögert), können die Korrekturwirkung 311 und Störung 105d zeitlich zusammenrücken, so dass eine Verbesserung der Kompensation erreicht wird (selbst bei einem geringeren zeitlichen Versatz).
  • Das zeitliche Versetzen kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf Grundlage der Vorhersage erfolgen, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Damit wird erreicht, dass das angepasste Ablenksignal 315y zum richtigen Zeitpunkt (zeitrichtig) seine Wirkung entfaltet.
  • 4 veranschaulicht das Ablenken eines Elektronenstrahls gemäß verschiedenen Ausführungsformen in schematischen Diagrammen, in welchen die Signalstärke 305 über der Zeit 101 veranschaulicht ist, ähnlich zu 3.
  • In 400a ist das Ablenken des Elektronenstrahls 114a gemäß einer eindimensionalen Bestrahlungsfigur veranschaulicht bei einer zeitlich invarianten (mit anderen Worten unveränderlichen) Strahlgröße 105. Die Bestrahlungsfigur kann beispielsweise mittels eines Ablenksignals bereitgestellt sein oder werden, welches eine zeitlich variable ersten Komponente 305x und eine zeitlich invariante zweite Komponente 305y aufweist. Der Auftreffort des Elektronenstrahls 114a (z.B. mit Blickrichtung entlang der Strahlachse 114) kann gemäß der ersten Komponente 305x zeitlich verändert werden um die Strecke 301x.
  • In 400b ist die Auswirkung einer zeitlich veränderlichen Störung 105d veranschaulicht, welche auf die Strahlgröße 105 einwirkt (z.B. dieses moduliert), so dass diese zeitlich schwankt. Die Bestrahlungsfigur kann aufgrund der Störung der Strahlgröße 105 (auch als gestörte Strahlgröße 105 bezeichnet) auf eine Fläche 401 vergrößert und/oder verschwommen sein, z.B. kann die Bestrahlungsfigur um die Strecke 301y schwanken.
  • In 400c ist ein angepasstes (ein zeitlich veränderliches) Ablenksignal 315x veranschaulicht, welches der Störung 105d entgegenwirken soll. Das angepasste Ablenksignal 315x kann beispielsweise einer Modulation des vorherigen Ablenksignals 305x aus 400b entsprechen. Fallen der zweite Zeitpunkt t2, zu dem die Störung 105d kompensiert werden soll, und der Anpassungszeitpunkt t* zusammen, tritt aufgrund der Reaktionszeit 31 des Ablenksystems die Korrekturwirkung 311 des angepassten Ablenksignals 315x verspätet ein, was zur Folge hat, dass die Strecke 301y, um welche der Elektronenstrahl 114a schwankt, reduziert wird, aber nicht verschwindet. Wird die Phase des angepassten Ablenksignals 315x relativ zu der Störung 105d zeitlich versetzt (z.B. verzögert), können die Korrekturwirkung und Störung zeitlich zusammenrücken, so dass eine Verbesserung der Kompensation erreicht wird (selbst bei einem geringen zeitlichen Versatz).
  • Das zeitliche Versetzen kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf Grundlage der Vorhersage erfolgen, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Damit wird erreicht, dass das angepasste Ablenksignal 315x zum richtigen Zeitpunkt seine Wirkung entfaltet.
  • 5A und 5B veranschaulichen jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in schematischen Diagrammen 500a, 500b, in welchen die Signalstärke 305 über der Zeit 101 veranschaulicht ist, ähnlich zu 3 und 4.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, z.B. mittels des Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116, eine Vorhersage 105b (für die Strahlgröße 105) ermittelt werden, z.B. auf Grundlage des zeitlichen Verlaufs 105a der Strahlgröße 105 vor und/oder zum ersten Zeitpunkt t1. Die Vorhersage 105b kann für einen zweiten Zeitpunkt t2 oder einen Zeitraum danach erfolgen (welcher anschaulich zum Zeitpunkt des Ermittelns in der Zukunft liegt).
  • Ferner kann zu einem Anpassungszeitpunk t* nach dem ersten Zeitpunkt t1 ein angepasstes Ablenksignal 315x, 315y bereitgestellt, z.B. in das Ablenksystem eingekoppelt, sein oder werden, welches den Elektronenstrahl zu und/oder nach dem zweiten Zeitpunkt t2 ablenken soll. Der Anpassungszeitpunk t* kann vor dem zweiten Zeitpunkt t2 liegen, so dass die Korrekturwirkung 311 und der zweite Zeitpunkt t2 anschaulich möglichst nah beieinander liegen. Beispielsweise kann der zeitliche Abstand zwischen der Korrekturwirkung 311 und dem zweiten Zeitpunkt t2 kleiner sein als der zeitliche Abstand zwischen dem Anpassungszeitpunk t* und dem zweiten Zeitpunkt t2.
  • Das angepasste Ablenksignal 315x, 315y kann eine erste Komponente 305x und/oder eine zweite Komponente 305y aufweisen, wie vorangehend beschrieben ist.
  • Wie vorangehend beschrieben, kann die Reaktionszeit 31 der Elektronenstrahlkanone optional berücksichtigt werden und das angepasste Ablenksignal 315x, 315y um die Reaktionszeit 31 oder zumindest einen Teil davon versetzt vor dem zweiten Zeitpunkt t2 eingekoppelt werden. Mit anderen Worten kann der Anpassungszeitpunk t* im Wesentlichen um die Reaktionszeit 31 oder zumindest einen Teil davon versetzt vor dem zweiten Zeitpunkt t2 liegen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Reaktionszeit 31 einer zeitlichen Differenz (auch als Reaktionszeit-Differenz bezeichnet) entsprechen, zwischen einer Reaktionszeit des Elektronenstrahls auf eine Veränderung der Strahlgröße 105 und einer Reaktionszeit des Elektronenstrahls auf eine Veränderung des Ablenksignals 305x, 305y (z.B. der ersten Komponente 305x und/oder der zweiten Komponente 305y). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Reaktionszeit 31 auch nur Reaktionszeit des Elektronenstrahls auf eine Veränderung des Ablenksignals 305x, 305y berücksichtigen. Die Reaktionszeit 31 kann anschaulich Signallaufzeiten berücksichtigen.
  • Die zeitliche Differenz zwischen dem Anpassungszeitpunk t* und dem zweiten Zeitpunkt t2 muss nicht notwendig vollständig die Reaktionszeit 31 kompensieren, d.h. diese können beispielsweise voneinander abweichen, z.B. weniger als ungefähr 50%, z.B. weniger als ungefähr 25% (auch als im Wesentlichen bezeichnet), z.B. weniger als ungefähr 10%.
  • Weist die Strahlgröße 105 einen periodischen Anteil auf oder ist periodisch, kann der Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 ungefähr der Periodendauer 71 der Strahlgröße 105 oder einem Vielfachen davon entsprechen. Alternativ oder zusätzlich können die Reaktionszeit 31 und die zeitliche Verzögerung 51, mit der das Ablenksignal 305x, 305y angepasst wird, in Summe im Wesentlichen einer Periodendauer 71 der Strahlgröße 105 entsprechen oder einem Vielfachen davon. Damit wird erreicht, dass das Vorhersagen vereinfacht wird. Das Anpassen kann beispielsweise auf Grundlage des Werts der Strahlgröße 105 zu dem ersten Zeitpunkt t1 erfolgen, so dass dieses anschaulich zeitlich verzögert 51 zu dem ersten Zeitpunkt t1 erfolgt. Mit anderen Worten kann die Vorhersage 105b zu dem zweiten Zeitpunkt t2 dem Wert der Strahlgröße 105 zu dem ersten Zeitpunkt t1 entsprechen.
  • Die zeitliche Verzögerung 51 muss nicht notwendig vollständig die Reaktionszeit 31 kompensieren, d.h. deren Summe kann von der Periodendauer 71 oder deren Vielfachen abweichen, z.B. weniger als ungefähr 50%, z.B. weniger als ungefähr 25%, z.B. weniger als ungefähr 10%.
  • Weist die Strahlgröße 105 keinen periodischen Anteil auf, kann die Vorhersage 105b und/oder die Wahl des zweiten Zeitpunktes t2 anhand eines Modells erfolgen, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Das Anpassen des Ablenksignals 305x, 305y kann auch in diesem Fall um im Wesentlichen die Reaktionszeit 31 vor dem zweiten Zeitpunkt t2 erfolgen.
  • Die zeitliche Verzögerung 51 und/oder Reaktionszeit 31 können beispielsweise ermittelt sein oder werden, z.B. indem der zeitliche Versatz zwischen Ablenksignal 305x, 305y und Strahlgröße variiert (z.B. gestellt und/oder experimentell ermittelt) wird, bis die größte Kompensation erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann die Reaktionszeit 31 gemessen und zur Verwendung in dem Anpassen (z.B. mittels eines DSP) gespeichert und/oder von einem Speicher ausgelesen werden.
  • 6 veranschaulicht ein Elektronenstrahlsystem 1152 mit einer Elektronenstrahlkanone 152 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm. Das Elektronenstrahlsystem 1152 kann eine Energieversorgung 602 (z.B. eine Hochspannungsanlage 602t aufweisend), zumindest eine Ablenkeinheit 618 und die Elektronenstrahlquelle 104 (vergleiche 1) aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Energieversorgung 602 des Elektronenstrahlsystems 1152 zum Bereitstellen der Strahlgröße 105, z.B. der Beschleunigungsspannung 105, eingerichtet sein. Der Energieversorgung 602 kann eine Versorgungsspannung 602p (z.B. eine Versorgungsnetzspannung) eingekoppelt werden, mittels welcher die Strahlgröße 105 bereitgestellt werden kann. Die Strahlgröße 105 kann beispielsweise an der Elektronenstrahlquelle 104 (vergleiche 1) anliegen, z.B. an deren Strahlformungseinheit. Die Energieversorgung 602 kann eine Hochspannungsanlage 602t aufweisen, welche zur Erzeugung der Beschleunigungsspannung aus der Versorgungsspannung 602p eingerichtet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ablenksystem 106 einen Ablenksignal-Generator 622, z.B. einen DSP, aufweisen, welcher eingerichtet ist, das Ablenksignal 305x, 305y bereitzustellen, z.B. dessen erste Komponente 305x und/oder dessen zweite Komponente 305y. Der Ablenksignal-Generator 622 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass dieser beispielsweise das Ablenksignal 305x, 305y für die oder jede Ablenkeinheit 618 des Ablenksystems 106 basierend auf einem Ablenkparameter S(P(x,t)P(y,t)), z.B. aufweisend mehrere Komponenten P(x), P(y), bereitstellt, wobei die jeweiligen Komponentenwerte des Ablenkparameters die Vorgabe für die entsprechende x-y-Ablenkung des Elektronenstrahls repräsentieren.
  • Ferner kann das Ablenksystem 106 einen Verstärker 614 (auch als Ablenkverstärker bezeichnet) aufweisen, in welchen das Ablenksignal 305x, 305y eingekoppelt wird, und welcher einen ausreichend hohen Strom und/oder eine ausreichend hohe Spannung zum Ablenken des Elektronenstrahls bereitstellt. Der Verstärker 614 kann beispielsweise mehrere Verstärkereinheiten aufweisen, z.B. für jede Komponente des generierten Ablenksignals 305x, 305y eine.
  • Anschaulich gesehen kann das Ablenken des Elektronenstrahls mittels des Ablenksystems 106 spannungsbasiert und/oder strombasiert erfolgen, wobei das Ablenksignal 305x, 305y, d.h. dessen Komponente(n) 305x, 305y, beispielsweise mit einem Ablenkparameter (z.B. mit mehreren Komponenten) korreliert sein kann. Beispielsweise kann eine erste Komponente P(x) des Ablenkparameters S(P(x)P(y)) die Ablenkung des Elektronenstrahls in x-Richtung repräsentieren, wobei die x-Parameterwerte (x) der ersten Komponente P(x) des Ablenkparameters S(P(x)P(y)) die Stärke der x-Ablenkung und/oder den Ablenkwinkel für die x-Ablenkung repräsentieren, welche mittels der Signalstärke der ersten Komponente 305x des Ablenksignals 305x, 305y bereitgestellt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise eine zweite Komponente P(y) des Ablenkparameters S(P(x)P(y)) die Ablenkung des Elektronenstrahls in y-Richtung repräsentieren, wobei die y-Parameterwerte (y) der zweiten Komponente P(y) des Ablenkparameters S(P(x)P(y)) die Stärke der y-Ablenkung oder den Ablenkwinkel für die y-Ablenkung repräsentieren, welche mittels der Signalstärke der zweiten Komponente 305y des Ablenksignals 305x, 305y bereitgestellt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlkanone 152 einen Anpassungsschaltkreis 612 aufweisen. Der Anpassungsschaltkreis 612 kann zum Anpassen einer Signalstärke des Ablenksignals 305x, 305y (z.B. der Signalstärke der ersten Komponente und/oder der zweiten Komponente des Ablenksignals) eingerichtet sein. Das Anpassen kann auf Grundlage eines Korrektursignals 606v erfolgen, welche dem Anpassungsschaltkreis 612 eingekoppelt wird. Das Korrektursignal (z.B. dessen Signalstärke) kann die Vorhersage der Strahlgröße 105 repräsentieren oder sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalstärke des Ablenksignals 305x, 305y gemäß einer Anpassungsvorschrift 612a angepasst werden, beispielsweise mittels einer Wurzel-Ub-Korrektur. Die Anpassungsvorschrift 612a kann einzeln auf jede Komponente des Ablenksignals 305x, 305y angewandt werden, z.B. auf gleiche oder unterschiedliche Weise.
  • Die Anpassungsvorschrift 612a kann beispielsweise eine Funktion der Signalstärke des erzeugten Ablenksignals 305x, 305y, welche dem Anpassungsschaltkreis 612 eingekoppelt wird, und der Strahlgröße 105 sein, welche dem Anpassungsschaltkreis 612 mittels des Korrektursignals 606v eingekoppelt wird.
  • Der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 kann einen Verzögerungsschaltkreis 606 aufweisen, welcher zum Verzögern des Anpassens in dem Anpassungsschaltkreis 612 eingerichtet ist. Anschaulich kann der Verzögerungsschaltkreis 606 eingerichtet sein, dem Anpassungsschaltkreis 612 die Strahlgröße verzögert zuzuführen, z.B. um den zeitlichen Versatz 51 verzögert.
  • Beispielsweise kann dem Anpassungsschaltkreis 612 ein phasenkorrigierter Ub-Wert 606v eingekoppelt werden, wobei dem Ablenkverstärker ein darauf basierend angepasstes Ablenksignal 315x, 315y (z.B. aufweisend eine erste angepasste Komponente 315x und/oder eine zweite angepasste Komponente 315y) eingekoppelt wird, z.B. ein angepasstes Ablenksignal gemäß einem Soll-Wert.
  • Der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 kann beispielsweise das Verzögern unter Berücksichtigung einer Periodizität der Strahlgröße 105 bereitstellen. Beispielsweise kann der Verzögerungsschaltkreis 606 eingerichtet sein, die Periodizität der Strahlgröße 105 zu ermitteln, z.B. auf Grundlage deren zeitlichen Verlaufs 105a. Alternativ oder zusätzlich kann der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 eine Synchronisationseinheit 604 aufweisen, welche eingerichtet ist, ein Synchronisationssignal 604s auf Grundlage der Versorgungsspannung 602p bereitzustellen, z.B. von dieser abzuteilen und/oder auszukoppeln.
  • Beispielsweise kann das Synchronisationssignal 604s die Versorgungsspannung 602p, deren Periodizität oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentieren. Anschaulich können, wenn die Versorgungsspannung 602p einer Störung unterliegt, das Synchronisationssignal 604s und die Störung einen gemeinsamen Rhythmus aufweisen. Die Störung der Versorgungsspannung 602p kann im Wesentlichen auf die Strahlgröße abgebildet werden, z.B. durch einen Transformator 602t hindurch. Daher kann die Periodizität, mit der die Versorgungsspannung 602p (z.B. die Primärspannung 602p) gestört wird, ungefähr der Periodizität der Strahlgröße 105 entsprechen. Dies kann ausgenutzt werden, um die Periodizität der Strahlgröße 105 zu ermitteln und/oder auf Grundlage des Synchronisationssignal 604s das Verzögern zeitlich zu synchronisieren.
  • Alternativ kann das Synchronisationssignal 604s auf Grundlage der Strahlgröße 105 bereitgestellt sein oder werden, z.B. von diesem ausgekoppelt (z.B. abgeteilt) und/oder mittels Abtastens der Strahlgröße 105 bereitgestellt werden. Dies kann eine schlechtere Signalqualität des Synchronisationssignals 604s zur Folge haben (aufgrund der Glättung der Strahlgröße 105) aber leichter zu implementieren sein.
  • Der Anpassungsschaltkreis 612 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen mittels des Ablenksystems 106 implementiert sein oder werden. Beispielsweise kann eine bestehende Elektronenstrahlkanone 152 kostengünstig umgerüstet werden, indem der Signalpfad 616p, entlang dessen dem Anpassungsschaltkreis 612 die Strahlgröße 105 eingekoppelt wird, durch den Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 (z.B. der Verzögerungsschaltkreis 606) hindurch verläuft, beispielsweise indem der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 zwischen die Messeinheit 602s und den Anpassungsschaltkreis 612 geschaltet wird.
  • Alternativ kann der Anpassungsschaltkreis 612 mittels des Vorhersage-Signal-Schaltkreises 116 implementiert sein oder werden, z.B. als kompakte Baugruppe. Beispielsweise kann ein Ablenksystem 106, welches ohne interne Korrektur arbeitet, mittels des Vorhersage-Signal-Schaltkreises 116 ergänzt werden, z.B. indem dieser zwischen den Ablenksignal-Generator 622 und den Verstärker 614 geschaltet wird.
  • Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen beschrieben, welche weitere (alternative und/oder kombinierbare) Ausgestaltungen des Vorhersage-Signal-Schaltkreises 116 implementieren.
  • 7 veranschaulicht ein Elektronenstrahlsystem 1152 mit einer Elektronenstrahlkanone 152 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Vorhersage-Signal-Schaltkreis 116 eingerichtet sein, ein Korrektursignal 606v zu erzeugen und dem Anpassungsschaltkreis 612 einzukoppeln. Das Korrektursignal 606v kann anschaulich die Vorhersage repräsentieren.
  • Der Vorhersage-Signal-Schaltkreis kann einen Signalgenerator 706 aufweisen, welcher eingerichtet ist, das Korrektursignal 606v zu erzeugen. Der Signalgenerator 706 kann einen Modellspeicher aufweisen, welcher eingerichtet ist, mehrere vordefinierte Modelle der Elektronenstrahlkanone 152 zu speichern. Jedes Modell der mehreren vordefinierten Modelle kann die Strahlgröße 105 (z.B. die Beschleunigungsspannung) als Funktion der Zeit beschreiben (auch als Zeitverlauf-Modell bezeichnet). Der Signalgenerator 706 kann eingerichtet sein, die ermittelte Strahlgröße 105 und/oder deren zeitlichen Verlauf 105a mit den mehreren vordefinierten Zeitverlauf-Modellen zu vergleichen und ein passendes Zeitverlauf-Modell aus den mehreren vordefinierten Zeitverlauf-Modellen auswählen, welches beispielsweise von den mehreren vordefinierten Zeitverlauf-Modellen die geringste Abweichung von der ermittelten Strahlgröße 105 und/oder deren zeitlichen Verlauf 105a aufweist. Ferner kann der Signalgenerator 706 eingerichtet sein, das Korrektursignal 606v gemäß dem ausgewählten Modell zu erzeugen und dem Anpassungsschaltkreis 612 einzukoppeln, z.B. eine vorhergesagte Strahlgröße 105b.
  • Beispielsweise kann das oder jedes Zeitverlauf-Modell jedem Zeitpunkt t1, t2 einen Wert für die Strahlgröße 105 zuordnen. Die Zeitverlauf-Modelle können beispielsweise diskrete Zeitverläufe der Strahlgröße 105 aufweisen.
  • Alternativ oder zusätzlich zu der Strahlgröße 105, kann der Signalgenerator 706 eingerichtet sein, den Arbeitspunkt der Energieversorgung 602 zu ermitteln, und das Modell auf Grundlage des ermittelten Arbeitspunktes auszuwählen.
  • Optional kann das Einkoppeln des Korrektursignals 606v in den Anpassungsschaltkreis 612 mittels des Synchronisationssignals 604s synchronisiert sein oder werden, wie vorangehend beschrieben ist.
  • 8 veranschaulicht ein Elektronenstrahlsystem 1152 mit einer Elektronenstrahlkanone 152 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Schaltdiagramm.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Signalgenerator 706 einen Simulationsprozessor aufweisen, welcher eingerichtet ist, ein Systemmodell der Elektronenstrahlkanone 152 zu verarbeiten (d.h. die Elektronenstrahlkanone 152 zu simulieren). Das Systemmodell kann anschaulich eine Abbildung der Elektronenstrahlkanone 152 sein, und einen oder mehrere Objekte, Vorgänge oder Zustände der Elektronenstrahlkanone 152 mittels entsprechender Modellelemente beschreiben, welche zumindest teilweise ineinandergreifen. Das Systemmodell (z.B. jedes Modellelement) kann auf mehreren Parametern basieren, von denen jeder Parameter einen Zustand der Elektronenstrahlkanone 152 in dem entsprechenden Arbeitspunkt repräsentiert. Beispielsweise kann das Systemmodell auf mehreren Parametern der folgenden Parameter basieren: der Versorgungsspannung (z.B. deren Frequenz und/oder Amplitude), einer Netzform der Versorgungsspannung, einem Innenwiderstand (z.B. der Energieversorgung und/oder der Elektronenquelle), dem Beschleunigungsfeld (z.B. dessen Feldstärke), einer Umgebungsfeldstärke (z.B. ein Störfeld), der Beschleunigungsspannung, dem Elektronenstrahlstrom, einer Temperatur (z.B. einer Umgebungstemperatur und/oder einer Kathodentemperatur), einer Phasenlage der Störung 105d, zumindest einem Regelparameter zur Stabilisierung der Strahlgröße 105, zumindest einem Regelparameter zum Arc-Management (zum Entgegenwirken von parasitärer Entladung am Target), einer Elektronenstrahlleistung, einer Stoßspannung, einem Stoßstrom, einer Heizspannung, einem Heizstrom und/oder einem Strahlfokussierung-Parameter.
  • Optional kann ein oder mehr als ein zusätzlicher Parameter (z.B. Prozessparameter) in dem Systemmodell berücksichtigt werden, wie beispielsweise ein Prozessdruck (z.B. in einzelnen Prozesskammerbereichen oder in der Prozesskammer), ein oder mehr als ein Geometrieparameter (welcher einer Geometrie der Elektronenstrahlkanone repräsentiert), ein oder mehr als ein Targetmaterial-Parameter (welcher eine Eigenschaft des Targetmaterials repräsentiert), ein oder mehr als ein Soll-Ablenkparameter und/oder eine oder mehr als ein Elektronenstrahlquelle-Parameter (z.B. Art, Aufbau und/oder Betriebsstunden der Elektronenstrahlquelle).
  • Beispielsweise kann der Arbeitspunkt (z.B. der Ist-Arbeitspunkt) mehrere Ist-Zustände repräsentieren und/oder (z.B. der Soll-Arbeitspunkt) kann mehrere Soll-Zustände repräsentieren, z.B. deren Abweichung(en) voneinander.
  • Der Arbeitspunkt kann mittels eines Zustandssignals 804 ausgelesen und/oder übertragen werden, z.B. eines digitalen Zustandssignals 804 und/oder in Form von Daten.
  • Das Elektronenstrahlsystem 1152 kann einen oder mehrere Messeinheiten aufweisen, welche eingerichtet sind den Arbeitspunkt der Elektronenstrahlkanone 152 zu erfassen und/oder auszulesen.
  • Der Simulationsprozessor kann eingerichtet sein, das Systemmodell auf Grundlage des Arbeitspunkts der Elektronenstrahlkanone 152 zu aktualisieren und eine Vorhersage für die Strahlgröße mittels des aktualisierten Systemmodells, z.B. für den zweiten Zeitpunkt t2, zu ermitteln. Ferner kann der Signalgenerator 706 eingerichtet sein, das Korrektursignal 606v gemäß der Vorhersage zu erzeugen.
  • Beispielsweise kann das Systemmodell jedem Arbeitspunkt einen Wert für die vorherzusagende Strahlgröße zuordnen.
  • Je nachdem, wie das Systemmodell aufgebaut ist, können verschiedene Simulationsmodi verwendet werden. Beispielsweise kann mittels eines dynamischen Systemmodells eine Zeitentwicklung des Systemmodells erfolgen, d.h. dass diesem der Arbeitspunkt zu dem ersten Zeitpunkt t1 eingegeben wird und das Modell bis zu dem zweiten Zeitpunkt weiter entwickelt wird, so dass dieses die Vorhersage der Strahlgröße 105 zu dem zweiten Zeitpunkt t2 ermittelt. Ein statisches Modell kann hingegen nicht in der Zeit entwickelt werden und benötigt daher die Eingabe des Arbeitspunktes zum zweiten Zeitpunkt t2, um die Vorhersage zu dem zweiten Zeitpunkt zu ermitteln. Dazu kann beispielsweise ein Arbeitspunkt-Zeitverlauf aus mehreren vorgegebenen (z.B. abgespeicherten) Arbeitspunkt-Zeitverläufen ausgewählt werden, z.B. gemäß einem Zeitverlauf-Modell, wie vorangehend beschrieben ist.
  • Optional kann das Einkoppeln des Korrektursignals 606v in den Anpassungsschaltkreis 612 mittels des Synchronisationssignals 604s (nicht dargestellt) synchronisiert sein oder werden, wie vorangehend beschrieben ist.
  • 9 veranschaulicht ein Verfahren 900 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • Das Verfahren kann in 901 aufweisen: Erfassen, zu einem ersten Zeitpunkt t1, einer Strahlgröße, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert. Das Verfahren kann ferner in 903 aufweisen: Ermitteln einer Vorhersage, welche die kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von dem Sollwert zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt repräsentiert, auf Grundlage der Strahlgröße. Das Verfahren kann ferner in 905 aufweisen: Ermitteln einer Signalstärke, mittels welcher der Elektronenstrahl zu dem zweiten Zeitpunkt abgelenkt werden soll, auf Grundlage der Vorhersage.
  • 10 veranschaulicht ein Verfahren 1000 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
  • Das Verfahren kann in 1001 aufweisen: Erzeugen eines Elektronenstrahls. Das Verfahren kann ferner in 1003 aufweisen: Ablenken des Elektronenstahls mittels eines Ablenksignals. Das Verfahren kann ferner in 1005 aufweisen: Anpassen einer Signalstärke des Ablenksignals auf Grundlage einer Strahlgröße, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert. Das Verfahren kann ferner in 1007 aufweisen: Verzögern des Anpassens unter Berücksichtigung einer Periodizität der Strahlgröße (und optional unter Berücksichtigung der Reaktionszeit-Differenz).
  • 11 veranschaulicht ein Verfahren 1100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ermitteln der Signalstärke in 1101 aufweisen: Bilden eines ersten Ablenksignals 305x, 305y mit einer ersten Signalstärke auf Grundlage des Ablenkparameters S(P(x,t)P(y,t)) gemäß einer Bildungsvorschrift und/oder mittels des Ablenksignal-Generators.
  • Die Bildungsvorschrift kann die Geometrie und die Eigenschaften der Elektronenstrahlkanone berücksichtigen, d.h. beispielsweise die relative Lage, Ausrichtung, Leistungsstärke und Größe der Elemente der Elektronenstrahlkanone zueinander, wie z.B. der Elektronenstrahlquelle und des Ablenksystems. Anschaulich kann die Bildungsvorschrift einen Elektronenstrahl 114a, welcher gemäß einer Referenz, z.B. eines Referenz-Arbeitspunktes der Elektronenstrahlquelle 104, erzeugt wird (auch als Referenz-Elektronenstrahl 114a bezeichnet), auf eine Koordinate richten, welche von dem Ablenkparameter S(P(x,t)P(y,t)) repräsentiert wird (d.h. welche vorgesehen ist, mit dem Elektronenstrahl bestrahlt zu werden). Mit anderen Worten kann die Bildungsvorschrift den Ablenkparameter S(P(x,t)P(y,t)) mittels des Referenz-Elektronenstrahls 114a auf die Koordinate abbilden.
  • Der Referenz-Elektronenstrahl 114a kann beispielsweise mittels einer Referenz-Strahlgröße So, z.B. einer Referenz-Beschleunigungsspannung Uo, einem Referenz-Beschleunigungsfeld Eo und/oder einer Referenz-Leistung Po, erzeugt werden.
  • Ferner kann das Ermitteln der Signalstärke in 1103 aufweisen: Anpassen des ersten Ablenksignals 305x, 305y (z.B. der ersten Signalstärke, z.B. einer ersten Stromstärke I0) gemäß einer Anpassungsvorschrift (z.B. mittels eines Korrekturterms) und/oder mittels des Vorhersage-Signal-Schaltkreises 116 zum Erzeugen eines zweiten Ablenksignals 315x, 315y (des angepassten Ablenksignals 315x, 315y) mit einer zweiten Signalstärke (z.B. einer zweiten Stromstärke Ikorr).
  • Das Anpassen kann auf Grundlage der Vorhersage, welche die kinetische Energie des Elektronenstrahls 114a repräsentiert, erfolgen. Die Anpassungsvorschrift kann anschaulich die Eigenschaften des Elektronenstrahls berücksichtigen, welche bei konstantem Ablenksignal das Ablenken des Elektronenstrahls beeinflussen, wie beispielsweise dessen kinetische Energie und/oder dessen Leistung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Anpassungsvorschrift und/oder das Anpassen des Ablenksignals das Anwenden mindestens einer Transformation der folgenden Gruppe an Transformation aufweisen: Skalierung (Streckung, bzw. Dehnung, und/oder Stauchung), Translation (Verschiebung), Rotation (Drehung) oder Scherung (Transvektion). Mehrere Transformationen können miteinander kombiniert und/oder hintereinander ausgeführt werden zum Anpassen des Ablenksignals, z.B. mittels des Multiplizierers und/oder mittels des Verzögerungsschaltkreises. Die Transformation(en) kann/können auf das erste Ablenksignal (z.B. dessen erste Signalstärke) und/oder auf die Bildungsvorschrift angewandt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann/können die Anpassungsvorschrift und/oder das Anpassen des Ablenksignals zumindest eine räumliche Transformation und eine zeitliche Transformation aufweisen.
  • Die sogenannte Wurzel-Ub-Korrektur kann beispielsweise als räumliche Transformation verstanden werden, nämlich als Streckung der Signalstärke um einen Korrekturfaktor, wobei der Korrekturfaktor proportional zur Wurzel der Vorhersage ist. Im Allgemeinen können gemäß verschiedenen Ausführungsformen andere Korrekturfaktoren verwendet werden, welche eine Funktion der Strahlgröße sind. Beispielsweise kann das Anpassen mittels der Wurzel-Ub-Korrektur erfolgen gemäß der Ikorr=I0*WURZEL (Sb/S0) ist, wobei I den elektrischen Strom (z.B. den Ablenkstrom) und Sb die Vorhersage der Strahlgröße bezeichnet. Analog kann die Wurzel-Ub-Korrektur auch für die Spannung erfolgen.
  • Die Verzögerung des Anpassens kann beispielsweise als zeitliche Transformation verstanden werden, nämlich als Translation in der Zeit (z.B. um die zeitliche Verzögerung 51) .
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transformation fortlaufend und/oder getaktet (z.B. gemäß der Periodizität der Störung) angewendet werden, auf mehrere Signalstärken, z.B. wenn ein fortlaufendes Ermitteln der Signalstärke unter Verwendung des Anpassens benötigt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Erkennen einer Störung des Elektronenstrahls 114a (z.B. anhand einer Abweichung von dessen Sollwert), und Bilden der Vorhersage auf Grundlage der Störung (z.B. deren Periodizität und/oder unter Verwendung eines Modells). Das Erkennen der Störung kann beispielsweise das Anpassen auslösen.

Claims (15)

  1. Verfahren (900) zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls, das Verfahren (900) aufweisend: • Erfassen (201, 901), zu einem ersten Zeitpunkt, einer Größe, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert; • Ermitteln (203, 903) einer Vorhersage, welche die kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von dem Sollwert zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt repräsentiert, auf Grundlage der Größe; • Ermitteln (205, 905) einer Signalstärke, mittels welcher der Elektronenstrahl zu dem zweiten Zeitpunkt abgelenkt werden soll, auf Grundlage der Vorhersage.
  2. Verfahren (900) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: • Anpassen eines Ablenksignals, mittels dessen der Elektronenstrahl abgelenkt wird, gemäß der Signalstärke; • wobei das Anpassen des Ablenksignals vor dem zweiten Zeitpunkt erfolgt.
  3. Verfahren (900) gemäß Anspruch 2, wobei das Anpassen des Ablenksignals versetzt zu dem zweiten Zeitpunkt erfolgt um zumindest eine zeitliche Differenz zwischen einer Reaktionszeit des Elektronenstrahls auf eine Veränderung der Größe und einer Reaktionszeit des Elektronenstrahls auf eine Veränderung der Signalstärke.
  4. Verfahren (900) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: • Ermitteln eines periodischen Anteils an der zeitlichen Veränderung der Größe; und • Ermitteln einer Periodendauer des periodischen Anteils; • wobei der zweite Zeitpunkt um die Periodendauer oder deren Vielfaches nach dem ersten Zeitpunkt ist und/oder wobei das Ermitteln der Signalstärke mehrmals pro halber Periodendauer erfolgt.
  5. Verfahren (900) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, • wobei die Signalstärke ferner auf Grundlage mindestens eines Ablenkparameters gebildet wird, welcher einen Ort oder einen Winkel repräsentiert, gemäß dem der Elektronenstrahl abgelenkt werden soll; und/oder • wobei die ermittelte Signalstärke verstärkt und mittels der verstärkten Signalstärke ein magnetisches und/oder elektrisches Feld gebildet wird, auf welches der Elektronenstrahl gerichtet ist.
  6. Verfahren (900) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: • Ermitteln eines Synchronisationssignals, welches eine Versorgungsspannung oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert, mittels welcher der Elektronenstrahl elektrisch versorgt wird; • wobei das Anpassen des Ablenksignals mittels des Synchronisationssignals synchronisiert wird.
  7. Verfahren (900) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Ermitteln der Vorhersage unter Verwendung eines vordefinierten Modells erfolgt.
  8. Verfahren (900) gemäß Anspruch 7, wobei das Ermitteln der Vorhersage aufweist: Auswählen des Modells aus mehreren vordefinierten Modellen auf Grundlage eines Vergleichens jedes Modells der mehreren vordefinierten Modelle mit der Größe und/oder mit einem Arbeitspunkt, in dem der Elektronenstrahl erzeugt wird.
  9. Verfahren (900) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das oder jedes Modell der mehreren vordefinierten Modelle die Größe als Funktion der Zeit beschreibt.
  10. Verfahren (900) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Modell ein Systemmodell aufweist, welches ein physikalisches System repräsentiert, mittels welchem der Elektronenstrahl erzeugt und/oder abgelenkt wird.
  11. Verfahren (900) gemäß Anspruch 10, ferner aufweisend: • Ermitteln eines Arbeitspunkts und/oder Zustandes des physikalischen Systems; und • Aktualisieren des Systemmodells auf Grundlage des Arbeitspunkts und/oder Zustandes.
  12. Elektronenstrahlkanone (152), aufweisend: eine Elektronenstrahlquelle (104) zum Erzeugen eines Elektronenstrahls (114a); ein Ablenksystem (106) zum Ablenken des Elektronenstrahls (114a) mittels eines Ablenksignals, einen Vorhersage-Signal-Schaltkreis (116), welcher eingerichtet ist zum: • Erfassen, zu einem ersten Zeitpunkt, einer Größe, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert; • Ermitteln einer Vorhersage, welche die kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von dem Sollwert zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt repräsentiert, auf Grundlage der Größe; • Ermitteln einer Signalstärke für das Ablenksignal, mittels welcher der Elektronenstrahl zu dem zweiten Zeitpunkt abgelenkt werden soll, auf Grundlage der Vorhersage.
  13. Verfahren (1000) zum Bereitstellen eines Elektronenstrahls, das Verfahren (1000) aufweisend: • Erzeugen (1001) eines Elektronenstrahls; • Ablenken (1003) des Elektronenstahls mittels eines Ablenksignals; • Anpassen (1005) einer Signalstärke des Ablenksignals auf Grundlage einer Größe, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert; und • Verzögern (1007) des Anpassens unter Berücksichtigung einer Periodizität der Größe.
  14. Elektronenstrahlkanone (152), aufweisend: • eine Elektronenstrahlquelle (104) zum Erzeugen eines Elektronenstrahls (114a); • ein Ablenksystem (106) zum Ablenken des Elektronenstrahls (114a) mittels eines Ablenksignals; • ein Anpassungsschaltkreis (612) zum Anpassen einer Signalstärke des Ablenksignals auf Grundlage einer Größe, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert; • einen Verzögerungsschaltkreis (606), welcher zum Verzögern des Anpassens eingerichtet ist unter Berücksichtigung einer Periodizität der Größe.
  15. Verwenden eines Vorhersagemechanismus zum Kompensieren von Störungen einer Größe, welche eine kinetische Energie des Elektronenstrahls und/oder deren Abweichung von einem Sollwert repräsentiert.
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