DE1915933B2 - Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Aufdampfrate beim Aufdampfen von Metallen im Vakuum - Google Patents

Description

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (50) als eine Dreifingersonde ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenstrom einem Regler (26) zugeführt wird, der die Energiedichte des Elektronenstrahles (15) der Elektronenstrahlkanone (16) beeinflußt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Regler als Zweipunktregler (41) ausgebildet ist, der innerhalb eines Sondenstrombereiches die Energiedichte des Elektronenstrahles (15) auf einen einstellbaren Sollwert der Dampfstrahldichte regelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenstrom einem zur Beeinflussung der Bandgeschwindigkeit dienenden Steuergerät zugeführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenstrom einem Steuergerät zur Verstellung von mindestens einer vor dem zu bedampfenden Band (61) angeordneten, in den Dampfstrahl (66) reichenden Blende (65a) dient.

enfischen und mechanischen auf dLe Weise aufgedampften

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nachteilig und störend aus.

ft_berhj_t7ung an einzelnen Stellen. ETS MtS abzuh'äen⁸ müssen enge Fertigu^gstXanzen für die Schichtdicke angehalten wer-

^d ist bekannt, die Schichtdicke des aufgedampften Si bei der Vakuumbedampfung von Isolier-

ode "ine ^I ^ Zusammenhängende Größe wie der ih Wdstand oder die opt.sche Durchlässig-

der anordnete Rollen hinweggeführt, an die fined Spannung angelegt ist. Der zwischen,beulen Rollen durch den Metallbelag des Bandes fließende Ström ist abhängig vom Schichtwiderstand des Me _a belages er ist proportional der Sch.chtd.cke. Dieser Wer! wird auf einem Meßinstrument angezeigt und be, Schwankungen der Stromstärke wird die Heizleitung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Aufdampfrate beim Aufdampfen von Metallen im Vakuum, wobei das zu verdampfende Metall durch einen Elektronenstrahl erhitzt wird, der den aufsteigenden Dampfstrahl durchdringt, und die hierbei entstehenden Ladungsträger als Steuergröße dienen.

Bei der Bedampfung eines kontinuierlich über einen Tiegel hinwegbewegten Bandes hängt die aufgedampfte Schichtdicke in erster Linie von der Biindgeschwinrlicrkeit und der Dampfstrahldichte ab. Bei konstanter Oanz aDgesencii ua._u,i, daß bei dieser Messung nur ein Mittelwert aus dem zwischen den zwei Rollen befindlichen Bandabschnitt erfaßt wird, hat diese Methode den entscheidenden Nachteil, daß die Messung erst erfolgt, wenn der betreffende Bandabschnitt die Bedampfungszone längst verlassen hat. Das gleiche gilt auch für Regelmethoden mit der optischen Durchlässigkeitsmessung. Zwischen den Dampfstrahlschwankungen und ihrer meßtechnischen Erfassung und ihrer Nachregelung findet folglich eine erhebliche zeitliche Verzögerung statt und der zwischen Bedampfungszone und Meßstelle liegende Bandabschnitt wird von dieser Nachregelung nicht erfaßt. Es ergeben sich daraus zwangläufig erhebliche Schichtdickenschwankungen von 10 bis 20% über entsprechende Bandlängen. Die Größe der Abweichung der Dampfstrahldichte vom Sollwert sowie die Frequenz der Änderungen hängen daher weitgehend von dem zu bedampfenden Material den verwendeten Einrichtungen und von der Güte de« Vakuums ab.

Ferner ist es aus der US-PS 31 68 418 bekannt, be

fio einer Vorrichtung zur Regelung der Aufdampfrate dei Dampfstrahl! durch eine Meßkammer zu leiten, in der e von einem Elektronenstrahl ionisiert wird, der voi einer separaten, von der Heizung des Verdampfungs tiegels getrennten Elektronenstrahlkanone erzeug

f>5 wird. Eine solche Anordnung ist sehr aufwendig, da ne ben der regelbaren Heizleistung für den Verdampfe noch eine getrennte Elektronenstrahlkanone m: Stromversorgung und Steuereinrichtung bereitgestel

werden muß.

Aus der GB-PS 10 10456 ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Aufdampfrate von Metallbelägen bekannt, bei der durch thermische Emission aus der Badoberfläche des Verdampfers austre'ende Ionen zur Bestimmung der Dampfdichte und somit der Aurdampfrate herangezogen werden. Die Anzahl der durch thermische Emission erzeugten Ionen verhältnismäßig gering und erlaubt nur mit erheblichem Verstärkungsaufwand eine einigu maßen brauchbare Messung. Für die industrielle Verwendung erscheint dieses Prinzip ungeeignet. Bei der Messung treten dadurch Schwierigkeiten auf, daß neben c'.en Metallionen auch die Restgasionen erfaßt werden müssen, um eine grobe Fehlmessung zu verhindern. Hierdurch wird der Aufwand der Meß- und Steuereinrichtung so groß, daß die Anlage neben den bereits genannten Schwierigkeiten hinsichtlich der Meßgenauigkeiten auch noch störanfäll^;2 wird. Bei hohen Dampfdichten müßte das Meßteif ständig stark erstrahldichte anzustreben ist.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß Ladungsträger durch eine in den Dampfstrahl hineinragende Sonde erfaßt werden und daß eine Span-

nung zwischen der Sonde und dem zu verdampfenden Metall angelegt wird. Die Sonde führt dann einen unmittelbar von der Dampfstrahldichte abhängigen Strom, der zur Steuerung oder Regelung der Schichtdicke des Metallbelages dient. Die Stromstärke in der

Sonde ist dabei von der Dichte der im Dampfstrahl vorhandenen Ladungsträger sowie von der Höhe und der Polarität des Sondenpotentials abhängig. Durch die Anordnung der Sonde in einem durch einen Elektronenstrahl ionisierten Dampfstrahl erzielt man eine be-

sonders große Anzahl von Ladungsträgern, ohne daß eine getrennte Heizung für die Bedampfungsanlage erforderlich ist; der zur Metallverdampfung benötigte Elektronenstrahl einer Elektronenstrahlkanone ist zugleich noch zur Ionisierung des Dampfstrahles ver-

hitzt werden, um die Ablagerung von Metall auf den 20 wendbar.

Meßgliedern zu verhindetn. Hierdurch wird die Ein- Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Anordnung

satzmöglichkeit dieser bekannten Meßeinrichtung wei ter verringert und im Grenzfall wegen der auftretenden Fehlmessungen unmöglich gemacht. Im übrigen beschäftigt sich diese Veröffentlichung ausschließlich mit der Erfassung von Metallionen, die Messung der Dampfdichte durch Erfassung der Elektronen im Dampfstrahl nicht möglich.

Schließlich ist es aus der FR-PS 14 93 987 bekannt, eine sondenartige Anordnung zur Messung der Dainpfdichte einer durch einen Elektronenstrahl beheizten Verdampfungsanlage zu verwenden, wobei die Meßanordnung rieben dem Verdampfungstiegel angeordnet ist und aus zwei massiven, elektrisch leitenden Platten besteht. Diese Aufnehmerplatten befinden sich außernalb des Dampfstrahles an Stellen der größten magnetischen Induktion in unmittelbarer Nachbarschaft der besteht insbesondere darin, daß man einen von Störungen weitgehend freien, relativ großen Meßeffekt erhält, weil die an der Badoberfläche ausgelösten Sekundärelektronen sowie auch austretende thermische Elektronen die Sonde nicht erreichen können. Diese werden vielmehr im Magnetfeld auf wendeiförmigen Bahnen gefangen und auf die Polschuhe des Magneten gelenkt. Für die Elektronen, die zu den ionisierten Dampfatomen gehören, trifft dies nicht zu. Sie werden durch das von den Ionen ausgehende elektrische Feld durch das Magnetfeld geführt und im Dampfstrahl mitgezogen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Sonde im Dampfstrahl geraten sie auf ihrem

weiteren Weg in den Einzugsbereich der Sonde und können zur Messung der Dampfdichte verwendet werden. Der charakteristische Unterschied zu den bekannten Anordnungen, insbesondere zu der Anordnung nach der FR-PS 14 93 987 zeigt sich auch darin, daß die

Magnetpole. Dabei fliegen die nicht durch Ionisierung

der Dampfatome entstandenen und den Meßeffekt stö- _- _ . . .

renden Elektronen auf gekrümmten Bahnen auf die 40 erfindungsgemäße Sonde auch mit negativen Potential Magnetpole zu. Gerade dort aber sind bei der bekann- betrieben werden kann. Es wird dann ein der Dampften Anordnung nach der FR-PS 14 93 987 die als Meßaufnehmer dienenden elektrisch leitenden Platten an

dichte proportionaler Ionensi;rom gemessen.

Liegt die Sonde gegenüber dem zu verdampfenden

gcui<n_ui. i^.iw ....—~. —^.. _{o o}_. — Metall auf einem negativen Potential, so werden, wie

den, die nicht aus der Dampfionisierung stammen, zeigt 45 zuvor schon angedeutet, die Ionen im Dampfstrahl von auch der in F i g. 3 dieser Veröffentlichung angegebene der Sonde aufgenommen, wobei nur geringe Störungs-

einfliJsse auftreten. Bei positiven Sondenpotential sind durch die von der Sonde aufgenommenen, relativ massearmen Elektronen stärkere Störungseinflüsse festzustellen, die aber durch ein Magnetfeld auszuschalten sind. Der Vorteil einer Regelung mit positivem Sondenpoteniial besteht darin, daß im Vergleich zum negativen Sondenpotential selbst bei herabgesetzter Span-

gebracht. Daß hierbei auch Ladungsträger erfaßt wer-

Kurvenverlauf des Meßstromes in Abhängigkeit von der Abdampfrate. Bei einer Extrapolation der Dampfrate auf den Wert Null zeigt sich, daß der Strom nichi Null wird, wenn kein Material mehr abdampft. Es fließt vielmehr weiter ein Strom beträchtlicher Höhe, der auf Sekundär- und thermischen Elektronen, die aus der Badoberfläche ausgelöst werden, zurückzuführen sein dürfte. Zum Betrieb dieser bekannten Einrichtung wird nung ein wesentlich höherer Sondenstrom fließt, dei

ferner eine relativ hohe Saugspannung von 100 Volt an 55 innerhalb des Regelbereichs annähernd proportiona

der Dampfstrahldichte ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele de: Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die BedampfungSAone einer Vakuum-Bandbe dainpfungsanlagc mit einem elektronenstrahlgeheiztei Verdampfer und einer im Dampfstrahl angeordneter an einen Regelkreis zur Regelung der Dampfstrahl dichte angeschlossenen Sonde,

konstanter Bandgeschwindigkeit die Schichtdicke pro- F i g. 2 den Regelkreis der Bandbedampfungsanlag'

portional der Dampfstrahldichte ist und daß folglich <>5 mit einem Zweipunktregler zur Konstanthaltung de eine verzögerungs'.rme präzise Regelung bzw. Steue- Dampfstrahldichte,

^{J u} ~^: -~ F i g. 3 ein Diagramm zur Darstellung des zeitliche

den Platten benötigt, was für den Betrieb der Vorrichtung hinsichtlich Wirkungsgrad und Meßgenauigkeit nachteilig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst verzögerungsarmc Hcgei bzw. Steuereinrichtung zu entwickeln, die es gestattet, die Schichtdickenschwankungen in möglichst engen Grenzen zu halten. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß bei

rung der aufgedampften Schichtdicke durch eine mög liehst genaue meßtechnische Erfassung der Dampf-Verlaufs der Sondenstromstärke und der Heizleistun

der Elektron^nstrahlkanone,

F i g. 4 ehe Sonde aus drei parallelen Stäben;

F i g. 5 zeigt eine Bandbedampfungsanlage mit einer Sonde zur Steuerung der Bandgeschwindigkeit und/oder Blenden.

In F i g. 1 ist das in einer Vakuum-Bandbedamplungsanlage mit Metall zu bedampfende Band mit 10 bezeichnet. Es läuft über eine in Pfeilrichtung ro.ierende Walze 11 durch die Beda.npfungszone 12 der Anlage. Im unteren Teil der Anlage ist ein Tiegel 13 mit dem zu verdampfenden Metall 14 angeordnet, der auf Massepotential liegt. Das Metall 14 wird von einem Elektronenstrahl 15 beheizt, der aus einer Elektronenstrahlkanone 16 austritt und durch ein Magnetfeld auf das zu verdampfende Metall 14 gelenkt wird. Das Magnetfeld verläuft senkrecht zum Elektronenstrahl 15 zwischen zwei Holschuhen eines Elektromagneten 17, von denen nur der hintere Polschuh 18 dargestellt ist. Die Elektronenstrahlkanone 16 besteht aus einer elektrisch geheizten Kathode 19, einer Fokussierungselektrode 20 und einer an Masse liegenden Anode 21. Die Kathode 19 wird bei Betrieb der Anlage an ein negatives Potential von etwa 10 kV gelegt. Die durch thermische Emission aus der Kathode 19 austretenden Elektronen werden durch die hohe Potentia'idifferenz zur Anode 21 stark beschleunigt und schießen, an der Anode 21 vorbei, durch das Magnetfeld des Elektromagneten 17 auf die Oberfläche des in den Tiegel 13 eingefüllten Metalls 14. Beim Aufprall wird die kinetische Energie der Elektronen in Wärme umgewandelt und das Metall wird im Auftreffpunkt 22 des Elektronenstrahls 15 augenblicklich verdampft. Auf diese Weise wird ein auf die Walze 11 gerichteter Dampfstrahl 23 erzeugt, dessen Dichte von der Konzentration des Elektronenstrahls 15 und von der Energie seiner Elektronen, also von der Energiedichte im Auftreffpunkt 22 abhängt Dabei durchdringt der Elektronenstrahl 15 auf dem letzten Teil seines Weges den von ihm erzeugten Dampfstrahl 23 und ionisiert ihn dabei mehr oder weniger stark. Unterhalb der Walze 11 sind zwei Blenden 24 so angeordnet, daß das zu bedampfende Band 10 beim Durchlauf durch die Bedampfungszone 12 dem Dampfstrahl 23 nur in dem zwischen ihnen liegenden Bereich ausgesetzt ist.

Zwischen dem im Tiegel 13 verdampfenden Metall

14 und dem zu bedampfenden Abschnitt des Bandes 10 ist eine in den Bereich des Dampfstrahles 23 hineinragende Sonde 25 angeordnet die gegenüber dem Tiegel 13 an eine Gleichspannung gelegt ist Der Sondenstrom, der von den aus dem ionisierten Dampfstrahl 23 auf die Sonde auftreffenden Ladungsträgern herrührt, wird einem Regler 26 zugeführt und die Stromstärke als unmittelbar von der Dampfstrahldichte abhängige Größe zur Regelung der Dampfstrahldichte und damit der Schichtdicke des auf dem Band 10 aufzudampfenden Metallbelages herangezogen.

Nach F i g. 1 wird die am Auftreffort 22 der Elektronen vorhandene Energiedichte des Elektronenstrahls

15 dadurch geregelt daß die Heizleistung der Elektronenstrahlkanone 15, die über ein Umformeraggregat 28 einem Stromversorgungsnetz entnommen wird, über ein Stellglied 27 vom Regler 26 beeinflußt wird Die Regelung der Heizleistung kann dabei auf verschiedene Weise kontinuierlich oder diskontinuierlich, z. B. durch elektrische oder mechanisch bewirkte Strom- oder Spannungsänderungen erfolgen. «5

Die Sonde 25 ist über dem Magnetfeld des Elektromagneten 16 angeordnet und erfaßt im wesentlichen nur die durch den Elektronenstrahl 15 im Dampfstrahl 23 erzeugten Ionen, während die im Auftreffpunkt 22 des Elektronenstrahls 15 durch thermische Emission freigewordenen Elektronen und die an der Oberfläche des Metallbades 22 reflektierten Elektronen des Elektronenstrahls 15 sowie die durch den Aufprall des Elektronenstrahls 15 aus dem Metallbad 22 herausgeschleuderten Sekundärelektronen durch das Magnetfeld abgelenkt und von der Sonde 25 ferngehalten werden. Die oberhalb des Polschuhes 18 befestigte Sonde 25 ragt quer zur Transportrichtung des Bandes 10 in den Metalldampfstrahl 23 hinein, wodurch die Bildung eines Bedampfungsschattens auf dem fortlaufenden Band 10 vermieden wird. Bei dieser Anordnung ergab sich bei einer Sonde 25 aus einem Draht von 1 mm Durchmesser und 80 mm Länge beim Anlegen einer negativen Spannung von 100 V gegenüber dem Tiegel 13 eine mittlere Stromstärke von 2 mA an der Sonde. Bei einer positiven Spannung von nur 10 V ergab sich dagegen eine mittlere Stromstärke von 12OmA. Diese Gegenüberstellung zeigt, daß der zur Regelung der Dampfstrahldichte verwendete Sondenstrom bei positivem Sondenpotential wesentlich höher ist als bei negativem Sondenpotential. Da bei einem hohen Sondenstrom auch geringste Änderungen der Dampfstrahldichte vom Regler erfaßt werden, ist eine Regelung mit positivem Sondenpotential besonders vorteilhaft, wenn ein zur Umlenkung des Elektronenstrahles 15 vorhandenes Magnetfeld wie F i g. 1 zeigt, zugleich zur Ablenkung bzw. Unterdrückung von Störelektronen verwendbar ist

F i g. 2 zeigt den Schaltungsaufbau eines zur Regelung der Dampfstrahldichte verwendeten Zweipunktreglers. Dabei ist die in F i g. 1 dargestellte Bandbedampfungsanlage nur angedeutet. Der Tiegel 13 wird von einer Elektronenstrahlkanone 16 beheizt, deren Kathode an die Sekundärwicklung eines Trenntransformators 30 angeschlossen ist, die über eine Mittelanzapfung 31 an einer Gleichspannung von —10 kV liegt Die Gleichspannung ist über einen Drehphasen-Gleichrichter 32 einem Drehstromnetz entnommen. Der Trenntransformator 30 ist primärseitig über einen Vorschaltwiderstand 33 von 5 Ohm, 30 W und einen Stelltransformator 34 an ein Wechselstromnetz mit 220 V, 50 Hz angeschlossen. Der Vorschaltwiderstand 33 ist durch einen im wesentlichen aus einem Stromrelais 35 bestehenden Zweipunktregler 41 mit einem Schaltkontakt 36 zu überbrücken.

Das Relais 35 hat eine für eine Spannung von 2 V ausgelegte Arbeitsspule 37, zu der ein Stellwiderstand 38 von maximal 1000 Ohm-parallel geschaltet ist und liegt mit einem Anschluß an Massepotential und mil dem anderen Anschluß am Minuspol einer 12 V-Batterie 39. Der Pluspol der Batterie 39 ist über ein Strom meßgerät 40 mit der Sonde 25 verbunden, so daß sie gegenüber dem auf Massepotential liegenden Tiegel 13 eine positive Spannung von 10 V hat

Bei Inbetriebnahme der Bandbedampfungsanlage wird zunächst das zu bedampfende Band 10 auf dei Aufdampfwalze 11 in Pfeilrichtung in Bewegung ge setzt das Vakuum erzeugt das Metall im Tiegel 1; durch den Elektronenstrahl 15 der Kanone 16 erhitz und ein Dampfstrahl 23 erzeugt dessen Dichte durcl die Heizleistung der Elektronenstrahlkanone 16 beein flußt wird. Die Grundeinstellung der Heizleistung er folgt von Hand durch die Einstellung der 10 kV Gleich spannung und der mit dem Trenntransformator 30 se kundärseitig überlagerten 50 Hz-Wechselspannung, dii durch den Stelltransformator 34 von 0 bis 30 V einstell

bar ist.

Eine Feinregelung der Heizleistung und somit cer Energiedichte im Auftreffpunkt des Ele'c'ronenitrahls 15 auf die Oberfläche des im Tiegel 13 befinHi|c',ien Metalls erfolgt durch den Zweipunktregler 41 innerhalb eines Sondenstrombereichs von 20 bis 400 mA auf einen einstellbaren Sollwert der Dampfstrahldichte. Durch den Stellwiderstand 38 kann dabei sowohl der Sollwert des Sondenstromes und damit der Dampfstrahldichte als auch die zulässige Sollwertabweichung und damit die Empfindlichkeit und die Regelfrequenz des Reglers eingestellt werden. Nach erfolgter Grundeinstellung wird nun der Vorschaltwiderstand 33 in Abhängigkeit von den Schwankungen der Dampfstrahldichte und d*amit des Sondenstromes von dem Relais 35 in den Primärstromkreis des Trenntransformators 30 eingeschaltet bzw. überbrückt. Die Schaltung ist so dimensioniert, daß durch dieses Einschalten und Überbrücken des Vorschaltwiderstandes 33 die Leistung der Elektronenstrahlkanone um etwa 20% verändert wird, was eine entsprechende Änderung der Dampfstrahldichte zur Folge hat.

In F i g. 3 ist an Hand eines Diagrammes die Sondenstromstärke Isund die Heizleistung A/der Elektronenstrahlkanone über der 21eitachse t aufgezeichnet und ihr durch den Zweipunktregler 41 bedingter periodischer Verlauf unmittelbar erkennbar. Der Kurvenverlauf ist dabei idealisiert dargestellt, da der tatsächliche Verlauf durch verschiedene Rückwirkungen und andere Einflüsse von dem Idealverlauf abweicht und dadurch die direkten Zusammenhänge zwischen Heizleistung und Sondenstrom weniger deutlich erkennbar wären. Der Zweipunktregler 41 ist so eingestellt, daß der Sollwert des Sondenstromes 100 mA beträgt, was z. B. bei Aluminiumbedampfung einer Dampfstrahldichte an der Bandoberfläche von 200 μg/cm² · see entspricht, und daß der Regler bei einer Soilwerlabweichung von ± 10 mA den Vorschaltwiderstand 33 aus- oder einschaltet. Das Diagramm zeigt bei eingeschaltetem Vorschaltwiderstand 33 eine um etwa 20% vom Ausgangswert reduzierte Heizleistung, die ein Abfallen der Dampfstrahldichte und — da der Sondenstrom im Regelbereich annähernd proportional der Dampfstrahldichte ist — einen entsprechenden Rückgang der Sondenstromstärke zur Folge hat. Beim Erreichen der unteren Ansprechgrenze des Reglers 41 im Punkt A fällt das Relais 35 ab und schließt den Schaltkontakt 36, so daß der Vorschaltwiderstand 33 überbrückt wird. Damit wird die Heizleistung wieder auf den höheren Wert gebracht und durch die dadurch erhöhte Energie des Elektronenstrahles 23 eine Erhöhung der Dampfstrahldichte bewirkt Der Sondenstrom steigt nun wieder an, bis er im Punkt B die obere Ansprechgrenze des Reglers 41 erreicht Das Relais 35 zieht nun an und öffnet den Schaltkontakt 36, so daß der Vorschaltwiderstand 33 nunmehr erneut in den Primärstromkreis des Trenntransformators 30 eingeschaltet wird und die Heizleistung auf den kleineren Wert reduziert Bei dieser Arbeitsweise des Reglers 41 ergibt sich ein periodisches Ein- und Ausschalten des Vorschaltwiderstandes 33. Ändert sich die Dampfstrahldichte durch Auftreten von Störgrößen wie z. B. Spannungsschwankungen im Netz oder Verschlechterung des Vakuums, so wird das durch den Regler 41 dadurch ausgeglichen, daß infolge der nunmehr mehr oder weniger steil verlaufenden Kurve des Sondenstromes das Verhältnis von Ein- und Ausschaltdauer des Vorschaltwiderstandes 33 bei etwa eleichbleibender Regelfrequenz von 10 Hz verändert wird (s. rechter Teil des Diagrammes). Je nach Dimensionierung des Reglers 41 und des Vorschaltwiderstandes 33 ist es möglich, daß bei gelegentlich auftretenden starken Störgrößen die Feinregelung nicht mehr ausreicht. Für solche Fälle können ohne größeren Aufwand weitere, vorzugsweise mit Verzögerung schaltende Kontakte des Relais 35 zum Einschalten eines Antriebsmotors für den Stelltransformator 34 verwendet und damit eine Grobregelung vorgenommen werden.

ίο Die Geschwindigkeit des zu bedampfenden Bandes 10 und die Regelfrequenz des Zweipunktreglers 41 sind zur Erzeugung eines möglichst gleichmäßig dicken Metallbelages des Bandes 10 so aufeinander abgestimmt, daß die zu bedampfenden Flächenteile des Bandes 10 jeweils über mindestens eine Regelperiode T dem Dampfstrahl 23 ausgesetzt sind, so daß die durch den Zweipunktregler 41 verursachten periodischen Schwankungen der Dampfstrahldichte auf die Schichtdicke des Metallbelages keinen Einfluß haben.

Die in F i g. 4 dargestellte Sonde 50 ist mit drei in einem Abstand von 20 mm zueinander parallelverlaufenden Meßstäben 51 versehen. Sie ist in der Bedampfungszone 12 (F i g. 1) so anzubringen, daß alle Meßstäbe 51 auf gleicher Höhe in den Dampfstrahl 23 hineinragen. Da der mit dieser Anordnung erzielte Sondenstrom etwa 2- bis 3mal so groß ist wie bei einer einfachen Sondenausführung (Fig. 1), eignet sie sich ganz besonders zur Messung geringer Dampfstrahldichten und -dichtenschwankungen. Die Sonde 50 ermöglicht selbst bei hohen Bandgeschwindigkeiten insbesondere bei der Aufdampfung sehr dünner Metallbeläge von 0,1 μπι und weniger eine gute Regelung der Dampfstrahldichte.

In F i g. 5 ist als weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes eine Bandbedampfungsanlage 60 dargestellt, bei der ein gleichmäßig dicker Metallbelag durch die Steuerung der Bedampfungszeit der zu bedampfenden Flächenteile eines Bandes 61 erzielt wird. Das Band 61 läuft von einer Vorratsrolle 62 ab und gelangt über eine Umlenkrolle 63 auf eine Aufdampftrommel 64. Der zwischen zwei Blenden 65,65a liegende Bandabschnitt wird von einem Dampfstrahl 66 mit Metall bedampft. Das bedampfte Band 61a läuft hierauf von der Aufdampftrommel 64 ab, über eine Umlenkrol-Ie 63a und wird auf eine Speicherrolle 67 aufgewickelt. Der Dampfstrahl 66 geht von einem an Masse liegenden Tiegel 68 aus, in dem ein Metall im Auftreffpunkt eines Elektronenstrahls 69 verdampft wird Die Dampfstrahldichte wird durch die Heizleistung einer Elektronenstrahlkanone 71 an einem Hochspannungsaggregal 70 auf einen Grundwert eingestellt Sie wird von einer Sonde 72 gemessen, die mit einem Steuergerät 73 verbunden ist Der Ausgang des Steuergerätes 73 ist mii einem Antriebsmotor 74 des Bandes 10 verbunden Diese Anordnung stellt eine Steuerstrecke dar, bei dei der Sondenstrom als Steuergröße zur Beeinflussung der Bandgeschwindigkeit dem Steuergerät 73 züge führt wird. Eine Änderung der Dampfstrahldichte führ dabei sofort zu einer Änderung der Bandgeschwindig keit und damit zu einer längeren oder kürzeren Be dampfungszek der dem Dampfstrahl 66 ausgesetztei

Flächenteile des Bandes 61, durch welche die Änderunj der Dampfstrahldichte ausgeglichen wird.

Eine veränderliche Bedampfungszeit kann aber aucl dadurch erreicht werden, daß in der Bedampfungszon eine vor dem Band angeordnete Blende verstellt un< damit der den. Dampfstrahl 66 ausgesetzte Bandab schnitt verändert wird. Dies ist in F i g. 5 durch eine

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ίο

gestrichelt dargestellten Verstellmotor 75 angedeutet, der durch die gestrichelt gezeichnete Verbindungsleitung an das Steuergerät 73 angeschlossen ist. Im Bedarfsfalle kann die Bedampfungszeit durch den Antriebsmotor 74 der Speicherrolle 67 und/oder durch den Verstellmotor 75 der Blende 65a in Abhängigkeit von der Dampfslrahldichte gesteuert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt vielmehr alle Bcdampfungseinrichtungen, bei denen der Sondenstrom als Funktion der Dampfstrahidichte zur Regelung oder Steuerung der Schichtdicke von mit Metall zu bedampfenden Bändern benutzt wird. Auch die hierfür in Frage stehenden Regeleinrichtungen sind nicht auf die Verwendung von Zweipunktreglern beschränkt. So ist es z. B. durchaus möglich, daß bei Bandbedampfungsanlagen mit sehr hohen Bandgeschwindigkeiten die Regelfrequenz des in F i g. 2 dargestellten Zweipunktreglers 41 unter anderem durch die Schaltverzögerung des Relais 35 nicht mehr ausreicht, oder daß bei der Leistungsregelung der Kathodenstrahlkanone die Regelfrequenz durch die Trägheit der Kathode begrenzt ist. Dann wird die Sonde an einen verzögerungsarmen Regler

z. B. an einen elektronischen Regler angeschlossen, der eine Steuerspannung am Wehnelt-Zylinder oder an einer Fokussierungselektrode beeinflußt. Da die insgesamt von der Badoberfläche abdampfende Metallmenge bei entsprechender Fokussierung zu einem hoher

ίο Prozentsatz aus dem unmittelbaren Auftreffen de; Elektronenstrahls stammt und dabei nur ein sehr kiel· nes Metallvolumen beeinflußt werden muß um schnelle und ausreichend große Änderungen der Dampfstrahl dichte zu erzielen, besteht bei der Verwendung eine:

elektronischen Reglers und der Beeinflussung de Energiedichte des Elektronenstrahls durch seine Fo kussierung praktisch keine Begrenzung der Regelfre quenz im Rahmen der technisch interessanten Dampf Strahldichteänderungen und Bandgeschwindigkeiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   L Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Aufdampfrate beim Aufdampfen von Metallen im Vakuum, wobei das zu verdampfende Metall durch einen Elektronenstrahl erhitzt wird, der den aufsteigenden Dampfstrahl durchdringt, und die hierbei entstehenden Ladungsträger als Steuergröße dienen, dadurch gekennzeichnet, daß Ladungsträger durch eine in den Dampfstrahl hineinragende Sonde (25; 50; 72) erfaßt werden, und daß eip.e Spannung zwischen der Sonde und dem zu verdampfenden Metall (14) angelegt wird.

   ?.. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (25) gegenüber dem zu verdampfenden Metall (14) an positivem Potential liegt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde über einem Magnetfeld (17) angeordnet ist, welches den Elektronenstrahl auf das zu verdampfende Metall lenkt, wobei die Sonde quer zur Transportrichtung eines zu bedampfenden Bandes (10) in den Dampfstrahl (23) hineinreicht.

   4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (25) als eine stabförmige Einfingersonde ausgebildet