DE10258118A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen und zur Bestimmung von Ladungsträgerströmen und davon ableitbaren Größen in ionen- und plasmagestützten Prozessen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Messen und zur Bestimmung von Ladungsträgerströmen und davon ableitbaren Größen in ionen- und plasmagestützten Prozessen Download PDF

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Messung und Bestimmung von Ladungsträgerströmen und davon ableitbaren Größen in ionen- und plasmagestützten Prozessen, insbesondere für industrielle Beschichtungsanlagen mit mindestens einem als Faraday-Auffänger ausgebildeten Sensor, der mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung zur Bestimmung des Ladungsträgerstroms und/oder davon abgeleiteten Größen verbunden ist, vorgeschlagen. Der Sensor weist eine Messelektrode und vor die Messelektrode angeordnete Gitter zur Steuerung der auf die Messelektrode aufzutreffenden Ladungsträger auf und ist modular derart aufgebaut, dass die Gitter und die Messelektrode in Form eines Stacks über Abstandselemente als eine Messeinsatzeinheit zusammengefügt sind, die in einem an einer Stirnseite offenen Gehäuse aus vakuumverträglichem Material aufgenommen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung und Bestimmung von Ladungsträgerströmen und davon ableitbaren Größen in ionen- und plasmagestützten Prozessen, insbesondere für industrielle Beschichtungsanlagen sowie ein Verfahren zur Messung und Bestimmung von Ladungsträgerströmen und davon ableitbaren Größen mit der Vorrichtung.
  • Die Charakterisierung von jeweils in Ionen- und Plasmaprozessen vorliegenden Bedingungen wird im Stand der Technik mit Massenspektrometern, Langmuir-Sonden und Faraday-Auffängern und/oder mittels optischer Spektroskopie vorgenommen. Eine Zusammenstellung der Möglichkeiten ist in der Veröffentlichung Georg N. Strauss, "Charakterisierung des Plasmas in ionen- und plasmaunterstützten PVD-Prozessen", Galvanotechnik 9/2000, 2586 (2000) offenbart. Dabei interessieren Ionenart, Ionisierungsgrad, Ionendichten und Plasmapotentiale.
  • In industriellen Beschichtungsanlagen sind massenspektrometrische Messungen mit einem Plasmamonitorsystem insbesondere über große Flächen und räumlich ausgedehnte Gebiete kaum durchführbar oder nur mit großem einbautechnischem und zeitlichem Aufwand. Während eines Beschichtungsvorganges in der industriellen Fertigung sind Messungen mit einem Massenspektrometer nicht möglich. Ähnlich schwierig bis unmöglich sind Messungen während des industriellen Beschichtungsvorganges mit Langmuir-Sondensystemen.
  • Bei der Herstellung von optischen Beschichtungen werden häufig oder überwiegend die elektrischen Schichtmaterialien verwendet, die wegen ihrer elektrisch isolierenden Eigenschaften derartige Messungen noch erschweren.
  • Für eine gute Qualität der in Beschichtungsverfahren herzustellenden Schichten, die z.B. durch eine gute Haftung, eine optimale Morphologie, durch für die gesamte Charge gleiche mechanische Spannungen, gleiche Dichte und gleichen Brechwerten sowie gleich geringe optische Restabsorption in dielektrischen Schichten gegeben ist, ist ein über die ganze Fläche einer Charge gleichmäßiger Energieeintrag wichtig. Die genau Einstellung der Parameter des Beschichtungsvorganges für ökonomische Chargengrößen bei Plasma- und Ionenprozessen ist zeitaufwendig und unerwünschte Veränderungen sind meist erst am anfallenden Beschichtungsausschuss erkennbar.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Messung und Bestimmung von Ladungsträgerströmen und/oder davon ableitbaren Größen in Ionen- und plasmagestützten Prozessen, insbesondere für industrielle Beschichtungsanlagen zu schaffen, die eine Online-Messung von Ladungsträgerströmen, insbesondere Ionenströmen gestatten, wobei gleichzeitig an räumlich unterschiedlichen Positionen in der Prozesskammer eine Messung möglich sein soll und wobei die zu verwendenden Messsensoren einen kompakten Aufbau, sowie eine kostengünstige Herstellung gewährleisten sollen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Dadurch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens einen als Faraday-Auffänger ausgebildeten Sensor aufweist, der mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung zur Bestimmung des Ladungsträgerstroms und/oder davon abgeleiteten Größen verbunden ist, wobei der Sensor eine Messelektrode und vor die Messelektrode angeordnete Gitter zur Steuerung der auf die Messelektrode aufzutreffenden Ladungsträger aufweist und modular derart aufgebaut ist, dass die Gitter und Messelektrode in Form eines Stacks über Abstandselemente als eine Messeinsatzeinheit zusammengefügt sind, die in einem an einer Stirnseite offenen Gehäuse aus vakuumverträglichem Material aufgenommen ist, kann eine Messung auch bei laufenden Prozessen durchgeführt werden, da der kleine, kompakte Aufbau des mindestens einen Sensors eine äußerst geringe Störung des zu untersuchenden Prozessplasmas verursacht. Aufgrund des modularen Aufbaus ist ein einfacher Wechsel des Messeinsatzes z.B. nach dielektrischer Belegung des bzw. der Gitters) bei Verwendung in Beschichtungsprozessen mit dielektrischen Schichten möglich. Es können einfache und zuverlässige Parametereinstellungen vorgenommen werden und es gibt schnelle Kontrollmöglichkeiten einmal eingestellter Plasmaparameter unter Produktionsbedingungen. Es können mehrere Sensoren zur gleichzeitigen und automatisierten Messung an räumlich unterschiedlichen Positionen in der Prozesskammer angeschlossen werden und die Ionenströme in Abhängigkeit verschiedener Prozessparameter gemessen werden. Die Sensormodule können anstelle des Substrats eingebaut werden und bieten somit die Möglichkeit der Prozessanalyse aus Sicht der Substrate während eines typischen Produktionsprozesses.
  • Durch die in den weiteren Ansprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Systems liegt in der automatischen Ermittlung und Darstellung von Prozessplasmadaten (Ionenströmen, Ionenenergien) industriell eingesetzter Beschichtungsprozesse ohne den laufenden Beschichtungsprozess zu beeinflussen. Dabei ist es möglich, das Prozessplasma so zu charakterisieren, wie es sich auch in einem Beschichtungsprozess ohne eingebautem Messsystem darstellen würde. Die Aufnahme der Messwerte kann über eine digitale mehrkanalige Messdatenerfassung, Steuerung des Messablaufs durch ein PC-Programm, das die Adaption des Messsystems an den zu untersuchenden Beschichtungsprozess erlaubt, durchgeführt werden. In der Auswerte- und Steuereinrichtung sind Mittel zur Auswertung und grafischen Darstellung der Plasmadaten integriert. Die Sensoren nach dem Prinzip der Faraday-Auffänger sind modular aufgebaut, so dass die Eintrittsapertur und/oder die Messeinsätze problemlos und einfach getauscht werden können, insbesondere bei zu großer dielektrischer Belegung. Aufgrund des einfachen Aufbaus der Vorrichtung und eines automatisierten Messvorganges ist die Bedienbarkeit auch durch nichtwissenschaftliches Personal möglich.
  • Durch die Kompaktheit und die kleinen geometrischen Abmessungen der Sensoren und der daraus folgenden Einbaumöglichkeit an den Substratpositionen bzw. in der Dampfverteilungsblende kommt es zu keinen Störungen des laufenden Prozessplasmas, somit ist eine Messung während einer laufenden Beschichtungscharge möglich und der Ist-Zustand eines Prozesses kann ermittelt werden. Es wird somit ein Abbild eines funktionierenden Prozessablaufs erstellt, wobei die Referenzdaten dann bei fehlerhaften Prozessabläufen, bei Prozessumstellungen bzw. zu Servicezwecken als Vergleich herangezogen werden können. Aufgrund des Mehrkanalsystems kann gleichzeitig an verschiedenen Position in der Vakuumkammer gemessen werden und eine Plasma- bzw. Ionenverteilung der Quelle ermittelt werden. Dies ist vor allem hinsichtlich der Verteilung in der Substratebene von Interesse, weil unterschiedliche Plasmaeigenschaften (Ionenstrom, Ionenenergie) direkten Einfluss auf die erzielten Schichteigenschaften, wie z.B. Dichte, Brechwert, Stress und Absorption aufweisen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Aufnahme eines Konditionierungsprozesses in dielektrische Beschichtungsprozesse möglich. Bei diesen Beschichtungsprozessen müssen Verkleidungsbleche einer Beschichtungsanlage in regelmäßigen Abständen gereinigt werden, wodurch sie elektrisch leitend werden, was sich massiv auf Eigenschaften der Plasmaquelle auswirkt. Vor dem eigentlichen Beschichtungschargen muss somit ein Mehrprozess gefahren werden, bis die Verkleidungsbleche wieder dielektrisch belegt und somit isolierend sind und die eigentliche Prozesssituation wieder gegeben ist (Konditionierung). Wann dieser Zustand für einen bestimmten Beschichtungsprozess erreicht ist, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgezeichnet und analysiert werden.
    •
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung einer Vakuumkammer mit Substrathalter und Plasmaerzeugungsvorrichtung,
  • 2 eine Unteransicht des Substrathalters mit Verteilungsblech,
  • 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
  • 4 eine schematische Schnittansicht eines bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Sensors als Faraday-Auffänger,
  • 5 eine Vorderansicht des Sensors nach 4 ohne Schutzgitter,
  • 6 ein Beispiel einer Anzeige bei einer Prozessüberwachung,
  • 7 ein Diagramm der räumlichen Verteilung der Ionenströme eines APS-Ar-Prozesses bei unterschiedlichen Biasspannungen, wobei vier Sensoren von der Substrathalterachse nach außen an dem Substrathalter angeordnet sind,
  • 8 ein Diagramm der Ionenströme in APS-Ar-Plasma als Funktion der an das Bremsgitter angelegten Bremsspannung URPD bei drei verschiedenen Biasspannungen, und
  • 9 ein Diagramm der Ionenhäufigkeit in APS-Ar-Plasma in Abhängigkeit von der Bremsspannung für drei verschiedene Biasspannungen.
  • In 1 ist schematisch eine Vakuumkammer dargestellt, wie sie bei ionen- und plasmaunterstützten Beschichtungsprozessen verwendet wird. Dabei ist ein Substrathalter 1 vorgesehen, in dem oder auf dem eine Mehrzahl von Substraten 2 aufgenommen ist, die zu beschichten sind, beispielsweise handelt es sich bei den Substraten 2 um optische Gläser. Der Substrathalter 1 ist gleichfalls in 2 von unten mit den angesetzten Substraten 2 zu sehen. Der Substrathalter 1 liegt üblicherweise auf einer Vorspannung, der sogenannten Biasspannung. In bestimmten Ausführungsformen kann der Substrathalter 1 zur Vergleichmäßigung der Schichten rotieren, was durch den Pfeil 3 angedeutet ist. Weiterhin ist in der Kammer eine Gaszuführung 4 vorgesehen, durch die z.B. Algengas in die Vakuumkammer eingeleitet wird. In bekannter Weise ist das Verdampfungsmaterial als Target 5 gleichfalls in der Vakuumkammer aufgenommen, bei einem dielektrischen Material handelt es sich um SiO2, Ta2O5, TiO2, Al2O3 usw.. Zwischen Substrathalter und Gaszufuhr 4 bzw. Target 5 entsteht während des Beschichtungsprozesses eine Plasmawolke, die die Ladungsträger enthält. Zur besseren Verteilung der Ladungsträger bzw. der Beschichtungsmaterialpartikel über die Fläche des Substrathalters 1 ist eine Verteilungsblende 7 unterhalb des Substrathalters 1 fest angeordnet. Die in 1 und 2 beschriebene Beschichtungsvorrichtung ist allgemein bekannt und die Beschreibung wird daher nicht weiter vertieft.
  • Zur Messung von Ionenströmen in Abhängigkeit verschiedener Parameter des Beschichtungsprozesses weist die Messvorrichtung ein oder mehrere Sensoren auf, die als Faraday-Auffänger oder Faraday-Cup ausgebildet ist und von denen aus Ausführungsform in den 4 und 5 dargestellt ist. Diese Sensoren 8, die an unterschiedlichen Stellen in der Verdampfungskammer der Beschichtungsvorrichtung angeordnet sein können, in 2 sind sie beispielsweise in dem Verteilungsblech 7 vorgesehen, sind entsprechend 3 mit einer Empfängereinheit 9 verbunden, die ihrerseits mit einem Computer 10, vorzugsweise einem Personal-Computer mit Anzeige 11 verbunden ist. Der PC dient als Steuer- und Auswerteeinrichtung und beinhaltet entsprechende Softwareprogramme. Die Funktionsweise der in 3 dargestellten Messvorrichtung wird weiter unten näher beschrieben.
  • Der Sensor 8 ist entsprechend 4 als kleines kompaktes Sensormodul ausgebildet und weist eine Messelektrode 12, die als elektrisch leitende Platte ausgebildet ist, ein Rückhaltegitter 13, ein Bremsgitter 14 und ein Massegitter 15 auf. Dabei liegt das Massegitter 15 auf Masse, das Bremsspannungsgitter 14 liegt auf einer variablen Spannung UAPG, z.B. zwischen 0 und 250 V, das Rückhaltegitter liegt auf einer negativen Spannung, z.B. –30 V, die ausreicht, damit während des Messvorganges aus der Messplatte austre tende Ionen wieder auf die Messelektrode 12 zurückgeleitet werden, und zwischen der Messelektrode und Masse ist ein Strommessinstrument geschaltet. Die Spannungsversorgung ist in dem Schaltungsbaustein 9 nach 3 enthalten. Die Messelektrode 12 und die Gitter 13, 14, 15 sind in einem Stapel oder Stack hintereinander geschaltet, wobei zwischen ihnen Abstandselemente 16 vorhanden sind, die isolierend sind und die den notwendigen Abstand zwischen den Gittern 13 bis 15 und der Messelektrode 12 herstellen.
  • In einer Realisierung können beispielsweise die Abstandshalter 16 als mit Schlitzen versehene Steckwände aus isolierenden Material ausgebildet sein, in die Randbereiche der Gitter eingesteckt werden können. Abstandshalter 16 und Messelektrode 12 sowie die Gitter 13 bis 15 sind mit einem Flansch 17 aus elektrisch isolierendem Material, z.B. formschlüssig verbunden, wobei in den Flansch 17 elektrische Anschlüsse 18 für die elektrische Verbindung mit den Messelektroden 12 und den Gittern 14 eingesetzt sind. Die elektrische Verbindung ist hier nicht mehr dargestellt. Die Gitter 13 bis 15 und die Messelektrode 12 sowie die Abstandselemente 16, die gegebenenfalls mit Abschlussflansch 17 bilden einen Messeinsatz, der in ein Gehäuse 19, z.B. ein zylindrisches Rohrstück aus einem vakuumverträglichen Material, z.B. Edelstahl eingesetzt wird, wobei Rohr 19 und Flansch 17 z.B. durch Schrauben miteinander verbunden werden. An der dem Flansch 17 entgegengesetzten Stirnfläche ist ein mit einer Apertur 20, z.B. mit einer Öffnung von 20 mm versehener Deckel 21 vorgesehen, der gleichfalls mit dem Rohrstück 19 verbunden ist. Gegebenenfalls kann die Apertur 20 mit einem Schutzgitter 22 abgedeckt sein.
  • Ein solcher, in 4 beschriebener Sensor hat sehr kleine Abmessungen, beispielsweise sind die Außenabmessungen hinsichtlich der Höhe etwa 40 mm und hinsichtlich des Durchmessers gleichfalls 40 mm. In 5 ist das Sensormodul 8 von der Stirnseite mit der Apertur 20 zu erkennen.
  • Wie erwähnt, können ein oder mehrere Sensormodule 8 in die Vakuumkammer entsprechend 1 und 2 eingesetzt werden. Während der Beschichtung treffen positive Ionen auf die Messelektrode 12 und es werden Elektronen von Masse zur Messelektrode 12 gezogen, um mit den Ionen zu rekombinieren und die Spannung zwischen Messelektrode und Masse abzubauen. Mit dem zwischen Masse und Messelektrode 12 geschalteten Strommessinstrument kann der Ionenstrom über den äquivalenten Elektronenstrom gemessen werden. Daraus kann dann mit dem in der Einfallsrichtung der Ionen definierten Fläche der Messelektrode die Ionenstromdichte bestimmt werden.
  • Durch Veränderung der Brems- oder Gittergegenspannung URPD, die am Bremsgitter 14 anliegt, kann eine Aufnahme der Ionenströme als Funktion der kinetischen Energie der Ionen vorgenommen werden. Dabei kann dies automatisch geschehen, wenn die Bremsspannung automatisch, d.h. gesteuert, verändert wird. Die so ermittelten Daten geben Auskunft über die Größe des Ionenstroms bei einer bestimmten Ionenenergie. Durch Ableitung des Ionenstroms nach der Energie ((dI/dU) wird die sogenannte Ionenhäufigkeit als ein Maß für die Anzahl der einfallenden Ionen in einem bestimmten Energieintervall erhalten. Die Steuerung der Messvorrichtung wird über den Computer 10 mit der Anzeigeeinheit 11 durchgeführt, wobei auf der Anzeige oder dem Bildschirm 11 eine grafischer Benutzeroberfläche angezeigt wird. Auf dieser grafischen Benutzeroberfläche kann der Benutzer die Parameter der Beschichtungsanordnung, die Anzahl von Sensoren, sowie die Messintervalle eingeben. Nach dem automatischen Durchlauf einer Messung bzw. der Messung an der Mehrzahl von Sensoren wird der ermittelte Kurvenverlauf der Ionenhäufigkeit aus den gemessenen Ionenströmen grafisch dargestellt. Die Messdaten werden in einem Datenfall gespeichert und stehen einer weiteren Verarbeitung zur Verfügung. So kann beispielsweise der Prozess einer Beschichtung überwacht werden, indem entsprechend 6 die Ionenhäufigkeiten von einem als einwandfrei arbeitenden Beschichtungsprozess gespeichert werden. Dann können Toleranzbereiche bestimmt werden, z.B. die in 6 gestrichelt dargestellten Bereiche. Im Normalbetrieb liegen die Kurven in diesen Toleranzbereichen. Sollte es während des Beschichtungsvorganges zu Über- bzw. Unterschreitungen der die Toleranzbereiche definierenden energieabhängigen Grenzwerte kommen, deutet dies auf eine Fehlfunktion der Ionenquelle hin. In 6 stellt die Abszisse die Bremsspannung dar, während die Ordinate die Ionenhäufigkeit bestimmt.
  • In 7 ist das Ergebnis eines weiteren Anwendungsbeispiels gezeigt. Dabei sind entsprechend 2 mehrere Sensormodule 8 zur gleichzeitigen Messung der Ionenströme an unterschiedlichen Stellen des Substrathalters 1 in etwa einer Reihe von der Substrathalterachse bis zum Rand angeordnet. Es sollt die räumliche Verteilung der Ionenströme eines APS-Ar-Prozesses (Advanced Plasma Source) ermittelt. Dabei ist auf der Abszisse die Position des jeweiligen Sensormoduls bezogen auf die innerste Position, d.h. die Substrathalterachse aufgetragen, während auf der Ordinate die Ionenstromverteilung in Prozent zu finden ist. Dabei wurde bei drei verschiedenen Biasspannungen, nämlich 80 V, 120 V und 140 V in der Vakuumkammer gemessen. Die Messwerte sind durch Dreiecke, Kreise und Vierecke in 7 gekennzeichnet. Die weiteren Messbedingungen sind in der Figur aufgezeichnet.
  • In 8 und 9 sind die Ergebnisse der Messung der Ionenströme in einem APS-Ar-Plasma in Abhängigkeit von prozessbestimmenden Parametern, wie der Biasspannung, dargestellt. Die Sensoren sind in der Substratkalotte anstelle von Substraten eingesetzt und liefern somit Ionenströme, wie sie auch auf den zu beschichtenden Substraten auftreffen. Dies ermöglicht eine Analyse des Beschichtungsplasma aus Sicht der Substrate ohne den Beschichtungsvorgang zu stören.
  • In 8 ist der Ionenstrom in Abhängigkeit von der Bremsspannung und in 9 die Ionenhäufigkeit in Abhängigkeit von der Bremsspannung dargestellt.
  • Trotz des einfachen Messprinzips und der einfach zu bedienenden Messvorrichtung lassen sich zuverlässige, qualitative Aussagen über die Energieverteilung aller Ionen im Plasma treffen, wie sie sonst, allerdings massenselektiv, nur mit sehr aufwendigen und teuren Messsystemen, wie z.B. Massenspektrometern erzielt werden können.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Messung und Bestimmung von Ladungsträgerströmen und davon ableitbaren Größen in ionen- und plasmagestützten Prozessen, insbesondere für industrielle Beschichtungsanlagen mit mindestens einem als Faraday-Auffänger ausgebildeten Sensor, der mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung zur Bestimmung des Ladungsträgerstroms und/oder davon abgeleiteten Größen verbunden ist, wobei der Sensor eine Messelektrode (12) und vor die Messelektrode (12) angeordnete Gitter (13, 14, 15) zur Steuerung der auf die Messelektrode aufzutreffenden Ladungsträger aufweist und modular derart aufgebaut ist, dass die Gitter (13, 14, 15) und die Messelektrode (12) in Form eines Stacks über Abstandselemente (16) als eine Messeinsatzeinheit zusammengefügt sind, die in einem an einer Stirnseite offenen Gehäuse (19) aus vakuumverträglichem Material aufgenommen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsträgerstrom einen Ionenstrom und eine ableitbare Größe die Ionenenergie sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Stirnseite des Gehäuses (19, 21) mit einem Apertur-Schutzgitter (22) abgedeckt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinsatzeinheit in Hintereinanderschaltung von der Stirn seite des Gehäuses (19, 21) gesehen ein Massegitter (15), ein Bremsspannungsgitter (14), ein Rückhaltegitter (13) und die plattenförmige Messelektrode (12) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinrichtung einen Computer (10) und eine Anzeigeeinheit (11) aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Sensoren (8) mit der Auswerte- und Steuereinrichtung verbunden sind.
  7. Verfahren zur Bestimmung von Ladungsträgerströmen und davon abgeleiteten Größen mit der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bei Beschichtungsprozessen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung des Bremsspannungsgitters (14) variiert wird und jeweils der zwischen Messelektrode (12) und Masse fließende Strom gemessen wird, woraus der Ionenstrom und/oder die Ionenhäufigkeit bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7 mit einer Beschichtungsanlage, die eine Vakuumkammer, mindestens einen Substrathalter zum Halten des zu beschichtenden Material, eine Plasmaquelle, eine Verdampfungseinrichtung zum Verdampfen des Schichtmaterials und gegebenenfalls eine Verteilerblende aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Sensoren (8) innerhalb der Vakuumkammer angebracht werden und während des laufenden Prozesses die Ionenströme in Abhängigkeit von der kinetischen Energie gemessen werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Sensoren an dem Substrathalter und/oder der Verteilerblende angebracht werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung eines laufenden Produktionsprozesses eine Mehrzahl von Prozesskurven der Ionenströme/Ionenhäufigkeit über die Energie aufgenommen und gespeichert werden, dass daraus Toleranzbereiche für die einwandfreie Beschichtung bestimmt und gespeichert werden und dass bei Messergebnissen außerhalb der Toleranzbereiche Fehlermeldungen ausgegeben werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren verwendet werden und dass taktweise zur Veränderung der kinetischen Energie die Spannung der Bremsspannungsgitter verändert wird und jeweils der Ionenstrom von jedem Sensor gemessen wird.
  12. Sensor zur Messung von Ionenströmen in ionen- und plasmagestützten Prozessen mit einer plattenförmigen Messelektrode (12), einem Rückhaltegitter (13) zum Zurückführen von aus der Messelektrode ausgeschlagenen Elektronen auf die Messelektrode, einem Bremsspannungsgitter (14) und einem Massegitter (15), wobei zwischen den jeweiligen Gittern und der Messelektrode isolierende Abstandshalter (16) angeordnet sind, derart, dass ein stapelförmiger Messeinsatz gebildet wird und wobei der Messeinsatz in ein Gehäuse (17, 19, 21) aus vakuumverträglichem Material zur Bildung eines Sensormoduls eingesetzt ist, das mit einer eine Aperturblende (20) für den Durchgang von Ionen auf die Messelektrode (12) aufweisenden Abdeckung (21) abgeschlossen ist, und das mindestens einen Durchgang für den elektrischen Anschluss der Gitter und der Messelektrode aufweist.
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