DE19605315C1 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Vakuumbeschichtungsprozesses - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Vakuumbeschichtungsprozesses

Info

Publication number
DE19605315C1
DE19605315C1 DE1996105315 DE19605315A DE19605315C1 DE 19605315 C1 DE19605315 C1 DE 19605315C1 DE 1996105315 DE1996105315 DE 1996105315 DE 19605315 A DE19605315 A DE 19605315A DE 19605315 C1 DE19605315 C1 DE 19605315C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
weight
signal
source
vacuum chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE1996105315
Other languages
English (en)
Inventor
Klaus Goedicke
Christoph Metzner
Bert Scheffel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE1996105315 priority Critical patent/DE19605315C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19605315C1 publication Critical patent/DE19605315C1/de
Priority to PCT/DE1997/000264 priority patent/WO1997030185A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3476Testing and control
    • H01J37/3479Detecting exhaustion of target material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/246Replenishment of source material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
    • H01J37/3053Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/31Processing objects on a macro-scale
    • H01J2237/3128Melting

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung eines Verdampfungs- oder Zerstäubungsprozesses in einer Vakuumkammer. Nach dem Verfahren werden insbe­ sondere platten- und bandförmige Substrate oder Werkzeuge mit Funktionsschichten be­ schichtet.
Es bestehen hohe Anforderungen an die Beschichtungsverfahren, insbesondere hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke, der Stabilität der Beschichtungsrate über lange Zeit­ räume und hinsichtlich der exakten Zusammensetzung des Schichtmaterials. Diese hohen Anforderungen können besonders bei der Beschichtung von großflächigen Substraten nur dadurch erfüllt werden, daß die Parameter des Beschichtungsprozesses konstant gehalten werden. Die Konstanz dieser Parameter setzt voraus, daß die Parameter des Verdampfens bzw. Zerstäubens, insbesondere die Verdampfungsgeschwindigkeit und z. B. der Füllstand eines Verdampfertiegels konstantgehalten werden.
Es ist bekannt, die Beschichtungsrate an einem oder mehreren Orten in Substratnähe oder den Dampfstrom zwischen der Beschichtungsquelle und dem Substrat zu messen, wobei die Beschichtungsquelle ein Verdampfer bzw. eine Zerstäubungsquelle sein kann. Es gibt eine Vielzahl von Verfahren zur Bestimmung der Beschichtungsrate, wie z. B. die Schichtdicken­ messung mittels Schwingquarz oder Mikrowaage in Substratnähe (Kienel, G.: Vakuumbe­ schichtung Band 3 - Anlagenautomatisierung, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1994, S. 25 ff, S. 35 ff, S. 40 ff). Nach diesen Verfahren zur Schichtdickenmessung wird die Beschichtungsrate ermit­ telt. Mit dem gewonnenen Signal wird über einen Regelkreis die Verdampfungsgeschwin­ digkeit und damit der Verdampfungs- bzw. Zerstäubungsprozeß geregelt. Der wesentlichste Nachteil dieser Verfahren besteht in der Meßanordnung. Die Sensoren müssen im Dampf­ raum angeordnet sein und unterliegen damit einer so hohen Dampf- und Wärmebelastung, daß sie nach relativ kurzer Zeit ausgetauscht werden müssen. Dadurch ist eine häufige Pro­ zeßunterbrechung nötig und ein Langzeitbetrieb kaum möglich. Aus diesem Grund sind diese Verfahren zur Regelung von Beschichtungsprozessen nur für kleine Beschichtungsraten geeignet. Desweiteren wird nur ein kleiner Teil des Dampfstromes gemessen, von dem aus auf den gesamten Dampfstrom, der das Substrat erreicht, geschlossen wird. Bei großflächi­ gen Substraten wirkt das besonders nachteilig, da die Sensoren, um das Substrat nicht abzu­ schaffen, in einem anderen Abstand und Winkel zur Beschichtungsquelle als das Substrat angeordnet sind und deshalb die Dampfstromdichte zum Sensor eine andere Größe hat als die Dampfstromdichte zum Substrat. Dadurch ergeben sich Fehler.
Zur Vermeidung dieser Fehler sind andere Verfahren zur Prozeßregelung bekannt, bei denen Meßgrößen verwendet werden, die in einem Zusammenhang zum Dampfstrom zwischen Verdampfer bzw. Zerstäubungsquelle und Substrat stehen. Dazu sind insbesondere die Auswertung der emittierten Plasmastrahlung (DD 2 39 810 A1), die Bestimmung der Ab­ sorption von Licht oder Laserstrahlen im Dampf (Gogol, C.A., Reagan, S.H., J. Vac. Sci. Tech­ nol. A1 (2), Apr/Jun. 1983, S. 252-256) oder die elektroneninduzierte Emissionsspektro­ skopie (Hegner, F.: Anwendung der Elektronen-Emissionsspektroskopie für das ratengeregel­ te Aufdampfen von Legierungen, Vak. Techn. 29, 2 (1980), S. 45-49) bekannt. Bei diesen Verfahren liegen die beteiligten Sensoren nicht unmittelbar im Dampfstrom, sondern sind seitlich versetzt zum Dampfstrom angeordnet. Der wesentliche Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß die Meßgrößen außer vom Dampfstrom auch in starkem Maße von weite­ ren Beschichtungsparametern, wie z. B. das Beschichtungsmaterial, Ionisierung und Anre­ gung des Dampfes, abhängen. Diese Meßanordnungen müssen deshalb für jedes Beschich­ tungsmaterial neu kalibriert werden, was sehr aufwendig ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Sensoren im Dampfraum angeordnet sein müssen und somit wiederum einer allmähli­ chen Beschichtung unterliegen. Dadurch sind ebenfalls Prozeßunterbrechungen für den Wechsel der Sensoren erforderlich, was ungünstig für einen Langzeitbetrieb ist.
Beim Zerstäuben ist allgemein bekannt, die Zerstäubungsrate durch Regelung der Leistungs­ zufuhr konstant zu halten. Der Nachteil besteht darin, daß diese Regelung nicht sehr genau ist, da die Zerstäubungsrate außer von elektrischen Parametern, wie z. B. der Spannung, noch von weiteren Parametern, z. B. Erosionstiefe des Targets, abhängt. Insbesondere bei reaktiver Prozeßführung versagt diese Vorgehensweise vollständig.
Es ist allgemein bekannt, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit bei Verdampfungsprozes­ sen bisher nur als zeitlicher Mittelwert durch Unterbrechung des Beschichtungsprozesses in größeren zeitlichen Abständen und Wägung des Verdampfungsmaterials vor und nach der Beschichtung bestimmt wird. Dieses Verfahren ist jedoch für den industriellen Einsatz unge­ eignet, da die Verdampfungsgeschwindigkeit nur über große zeitliche Abstände gemittelt wird und somit für eine ständige Regelung des Beschichtungsprozesses nicht zur Verfügung steht, bzw. der Beschichtungsprozeß für das Wägen ständig unterbrochen werden müßte. Es ist jedoch kein geeignetes Verfahren bekannt, das in der Lage ist, die aktuelle Verdamp­ fungsgeschwindigkeit bzw. Zerstäubungsrate während des Prozesses auszuwerten.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Füllstandsüberwachung von Verdampfertiegeln mit Licht- oder Laserstrahlen bekannt. Dabei wird ein Lichtstrahl auf der Oberfläche des Beschich­ tungsmaterials reflektiert und aus dem Strahlengang auf den Füllstand des Tiegels geschlos­ sen (DE 38 27 920 A1). Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß durch mögliche Wellenbe­ wegungen der Oberfläche des Verdampfungsmaterials der Strahlengang gestört wird. Das Verfahren hat außerdem den Mangel, daß der Strahl, indem er durch die Bereiche höchster Dampfdichte geführt werden muß, einer Streuung und Absorption unterliegt, was zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führt. Aus diesem Grund ist dieses Verfahren nur bedingt geeignet, einen Beschichtungsprozeß so zu regeln, um damit den hohen Anforderungen an die Stabilität der Beschichtungsrate und der exakten Zusammensetzung der aufgedampften Schicht gerecht zu werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, die es gestatten, einen Vakuumbeschichtungsprozeß an eine vorgegebene Beschichtungs­ technologie anzupassen, indem der Beschichtungsprozeß, insbesondere das Verdampfen mittels Elektronenstrahlen, überwacht und seine Parameter so beeinflußt werden, daß ein­ zelne, platten- oder bandförmige Substrate reaktiv oder nichtreaktiv mit hoher Schichtquali­ tät bedampft werden, wobei insbesondere bei großflächigen Substraten gleichmäßige Schichtdicken mit einer vorgegebenen Schichtzusammensetzung erzielt werden. Das Verfah­ ren soll aber auch für Zerstäubungsprozesse, insbesondere für Langzeitprozesse, geeignet sein.
Die Zerstäubungsquellen sollen in beliebiger Lage anzuordnen sein. Der Beschichtungspro­ zeß soll über einen langen Zeitraum einfach und zuverlässig durchführbar sein. Die Einrich­ tung soll apparativ einfach ausgeführt sein.
Die Aufgabe wird nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben. Die Einrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens ist in den Ansprüchen 9 bis 11 beschrieben.
Gegenüber den bekannten Verfahren zur Bestimmung der Beschichtungsrate durch Wägung wurde es gefunden, die Verwendung der Gewichtskraft während des Beschichtungsprozes­ ses zu messen und diesen Wert als Signal weiter zu verarbeiten. Das erfolgt dadurch, daß dieses gewonnene Meßsignal über die Zeit differenziert wird. Mit diesem differenzierten Signal und dem Meßsignal ist es möglich, über einen an sich bekannten Regelkreis Parame­ ter des Verdampfungs- bzw. des Zerstäubungsprozesses, insbesondere der nominellen Ver­ dampfungsgeschwindigkeit bzw. Zerstäubungsrate, zu beeinflussen.
Das ermittelte differenzierte Signal ist dabei ein direktes Maß für die effektive Verdamp­ fungsgeschwindigkeit bzw. Zerstäubungsrate. Es gibt die Differenz zwischen der nominellen Verdampfungsgeschwindigkeit bzw. Zerstäubungsrate und der Kondensationsgeschwindig­ keit von Dampf oder Gasteilchen auf das Beschichtungsmaterial an.
Der wesentlichste Vorteil ist, daß bei diesem Verfahren aus dem Verbrauch von Beschich­ tungsmaterial ein Signal ermittelt wird, um Parameter des Verdampfens bzw. des Zerstäu­ bens so zu regeln, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit bzw. die Zerstäubungsrate kon­ stant bleibt oder während des Beschichtungsprozesses entsprechend der Beschichtungstech­ nologie gezielt verändert wird. Damit wird in direkter Weise der Beschichtungsprozeß gere­ gelt, da die Eigenschaften der aufgebrachten Schichten im wesentlichen durch das Verdamp­ fen bzw. Zerstäuben bestimmt werden.
Weitere Vorteile bestehen darin, daß die Gewichtskraft meßtechnisch einfach und kontinu­ ierlich ohne Unterbrechung des Beschichtungsprozesses gemessen werden kann, wodurch sich über das gewonnene Signal dieser auch kontinuierlich regeln läßt. Desweiteren wird über dieses Signal der gesamte Strom von Beschichtungsmaterial und nicht nur ein Teilbe­ reich zur Charakterisierung gemessen.
Die Beschichtungsquelle ist mittels Kraftzellen in der Vakuumkammer befestigt. Die Kraft­ meßzellen sind z. B. elastische Elemente mit aufgebrachten Dehnmeßstreifen. Alle Versor­ gungsleitungen werden so angeschlossen, daß sie das Meßergebnis nicht beeinflussen, bzw. die dadurch entstehenden Fehler vernachlässigbar klein sind.
Die Lage der Zerstäubungsquelle in der Vakuumkammer ist ohne Einfluß auf das Verfahren. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Kraftmeßzellen an einer dampfabgewandten Seite angeord­ net sind. Dadurch wird ihre Funktion vom Beschichtungsprozeß nicht beeinflußt und es wird eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet, so daß das Verfahren auch im Langzeitbetrieb ein­ fach und betriebssicher durchzuführen ist.
Bei reaktiven Beschichtungsprozessen werden die Oberflächen des Beschichtungsmaterials gegebenenfalls kontaminiert, was infolgedessen zu einer Veränderung der Verdampfungs­ geschwindigkeit bzw. Zerstäubungsrate und zu einer Veränderung der Zusammensetzung des Schichtmaterials führt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch der Durchfluß des Reaktivgases in die Vakuumkammer regelbar, so daß mit dem aus der Gewichtskraft gewonnenen und differenzierten Signal der Gaseinlaß so geregelt wird, daß sich das diffe­ renzierte Signal auf einen vorgegebenen Sollwert einstellt.
Die Regelung eines Beschichtungsprozesses wird wie folgt durchgeführt. Die Gewichtskraft des Verdampfungs- bzw. Zerstäubungsmaterials wird zusammen mit der Gewichtskraft des Verdampfers bzw. der Zerstäubungsquelle während des Verdampfungs- bzw. Zerstäubungs­ prozesses mittels einer oder mehrerer Kraftmeßzellen kontinuierlich gemessen. Die Ge­ wichtskraft wird von den Kraftmeßzellen in ein elektrisches analoges oder digitales Signal umgesetzt. Dieses Signal der Kraftmeßzellen wird in bekannter Weise zunächst einer Filte­ rung unterzogen. Diese Filterung kann analog mit einem elektronischen Tiefpaß oder durch Digitalfilter erfolgen. Anschließend wird das gefilterte Signal über die Zeit differenziert. Diese Differentialbildung erfolgt auf analogem oder digitalem Weg. Das gefilterte Signal der Ge­ wichtskraft und das differenzierte Signal als Maß für die Verdampfungsgeschwindigkeit bzw. Zerstäubungsrate werden als Meßgrößen einem bekannten Regelkreis zugeführt, der auf die das Verdampfen bzw. Zerstäuben bestimmenden Parameter einwirkt.
Nach diesem Verfahren lassen sich eine Vielzahl von Parametern regeln, um das Verdampfen bzw. Zerstäuben zu kontrollieren und damit in direkter Weise Einfluß auf den Beschich­ tungsprozeß zu nehmen.
So ist es möglich, mit einem an sich bekannten Regelkreis, mit der Gewichtskraft als Meß­ größe, die elektrische Leistung zum Heizen des Beschichtungsmaterials bzw. die Zeit der Zu­ fuhr der elektrischen Leistung zu regeln, da sich diese elektrische Leistung unmittelbar auf die Verdampfungsgeschwindigkeit bzw. Zerstäubungsrate auswirkt und somit den Beschich­ tungsprozeß bestimmt.
Es ist vorteilhaft, bei Verdampfungsprozessen, bei denen die Energiezufuhr lokal erfolgt und örtlich bzw. zeitlich gesteuert wird, wie z. B. beim Elektronenstrahlverdampfen mit Strahlablenkung, das aus der Gewichtskraft gewonnene Meßsignal vorteilhaft zur Beeinflus­ sung dieser Ablenkparameter und/oder der Strahlfokussierung zu nutzen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Regelung von Beschichtungspro­ zessen besteht darin, bei Verdampfertiegeln mit kontinuierlich arbeitenden Nachfülleinrich­ tungen für das Verdampfungsmaterial das nicht differenzierte Signal zu nutzen, um die Nachfüllmenge so zu regeln, daß die Menge des Verdampfungsmaterials oder die Füllhöhe im Verdampfertiegel konstant bleibt. Dadurch wird eine Langzeitstabilität der Verdamp­ fungsrate erreicht, da diese auch von der Füllhöhe abhängt.
Bei Verdampfertiegeln ohne Nachfülleinrichtungen, bzw. Zerstäubungsquellen kann aus dem Meßsignal der Verbrauch von Beschichtungsmaterial oder die momentane Füllhöhe des Ver­ dampfertiegels bzw. die Erosionstiefe des Targets der Zerstäubungsquelle ermittelt werden. Mit diesem gewonnenen Signal wird der Beschichtungsprozeß geregelt, indem zum einen die Strahlfokussierung und/oder die Ablenkparameter beim Verdampfen bzw. ein das Target durchdringendes Magnetfeld beim Zerstäuben geregelt werden, um eine Veränderung der Beschichtungsrate zu vermeiden. Dadurch wird auch der Zeitpunkt und die Menge für das Nachfüllen von Verdampfungsmaterial bzw. der Wechsel des Targets bestimmt.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat den Vorteil, daß auch bereits vorhan­ dene Einrichtungen ohne großen Aufwand nachgerüstet werden können, indem die Be­ schichtungsquellen nicht mehr direkt mit der Vakuumkammer verbunden sind, sondern Kraftmeßzellen zwischen Beschichtungsquelle und Vakuumkammer angeordnet sind. Des­ weiteren ist ein herkömmlicher Regelkreis notwendig, der im einfachsten Fall aus einem Fil­ ter, einem Differenzierglied und einem Regler besteht, mit dem das Meßsignal verarbeitet wird, um die entsprechenden Parameter des Beschichtungsprozesses zu regeln.
An zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Die zugehörigen Zeich­ nungen zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Elek­ tronenkanone und einem Verdampfertiegel,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Ma­ gnetron-Zerstäubungsquelle.
In Fig. 1 ist an einer Seite einer Vakuumkammer 1 eine Elektronenkanone 2 vom Axialtyp angeordnet, deren Elektronenstrahl 3 einen mit Titan gefüllten Verdampfertiegel 4 pro­ grammiert beaufschlagt. Der Verdampfertiegel 4 ist mittels Kraftmeßzellen 5, bestehend aus elastischen Elementen mit aufgebrachten Dehnmeßstreifen, in der Vakuumkammer 1 befe­ stigt. Über dem Verdampfertiegel 4 ist ein zu beschichtendes Substrat 6 angeordnet. Das den Kraftmeßzellen 5 nachgeschaltete Filter 7 bereitet die Signale der mit den Kraftmeßzel­ len 5 gemessenen Kräften auf. Die Ausgangssignale des Filters 7 werden einem Differen­ zierglied 8 zugeführt. Die Ausgangssignale des Filters 7 und des Differenziergliedes 8 werden anschließend einem Regler 9 zugeführt. Dieser verarbeitet die Signale und vergleicht sie mit vorgegebenen Sollwerten.
Bei einer Abweichung des Ausgangssignals des Differenzierglieds 8 von einem Sollwert für die Verdampfungsgeschwindigkeit wird der Sollwert für den Leistungsregler 10 der Elektro­ nenkanone 2 nachgeführt. Zusätzlich werden vom Regler 9 die Sollparameter für die Ab­ lenksteuerung 11 verändert werden.
In der Vakuumkammer 1 befindet sich zusätzlich eine Nachfülleinrichtung 12, mit der dem Verdampfertiegel 4 kontinuierlich Verdampfungsmaterial zugeführt wird. Diese Nachfüllein­ richtung 12 wird vom Regler 9 so gesteuert, daß das Ausgangssignal des Filters 7 konstant bleibt.
In Fig. 2 sind innerhalb einer Vakuumkammer 1 zwei Magnetrons 13 mit einem Titantarget und verstellbarer Magnetvorrichtung angeordnet. Die Magnetrons 13 ist mittels Kraftmeßzel­ len 5, bestehend aus elastischen Elementen mit aufgebrachten Dehnmeßstreifen, in der Va­ kuumkammer 1 befestigt. Über dem Magnetron 4 ist das zu beschichtende Substrat 6 ange­ ordnet. Die den Kraftmeßzellen 5 nachgeschalteten Filter 7 bereiten die Signale der mit den Kraftmeßzellen 5 gemessenen Kräften auf. Die Ausgangssignale der Filter 7 werden einem Differenzierglied 8 zugeführt. Die Ausgangssignale der Filter 7 und des Differenziergliedes 8 werden anschließend einem Regler 9 zugeführt. Dieser verarbeitet die Signale und vergleicht sie mit vorgegebenen Sollwerten. Bei einer Abweichung des Ausgangssignals des Differen­ zierglieds 8 von einem Sollwert für die Zerstäubungsrate wird der Sollwert für die verstellbare Magneteinrichtung der Magnetrons 13 so nachgeführt, daß das Ausgangssignal des Diffe­ renziergliedes 8 konstant bleibt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Regelung eines Vakuumbeschichtungsprozesses, mit dem Substrate aus mindestens einer Beschichtungsquelle, die ein elektronenstrahlbeaufschlagter Ver­ dampfer oder eine Zerstäubungsquelle ist, wobei die Zerstäubungsquelle in beliebiger Lage in einer Vakuumkammer angeordnet ist, beschichtet werden, und mindestens ein Prozeßparameter über mindestens einen Regelkreis den Beschichtungsbedingungen angepaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtskraft der Beschichtungs­ quelle, die sich aus der Gewichtkraft des Beschichtungsmaterials und der Beschich­ tungsquelle zusammensetzt, gemessen wird, und aus dieser Meßgröße mindestens ein Signal gewonnen wird, welches als Regelgröße dem Regelkreis zugeführt wird, der die Prozeßparameter regelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Meßgröße ein Signal durch Filtern und ein Signal durch Filtern mit anschließendem Differenzieren gewonnen wird, und daß beide Signale einem Regler des Regelkreises zugeführt wer­ den.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beschich­ tungsprozessen, bei denen ein Gas in die Vakuumkammer eingelassen wird, mit dem aus der Gewichtskraft gewonnenen und differenzierten Signal der Gaseinlaß so gere­ gelt wird, daß das differenzierte Signal konstant gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem aus der Gewichtskraft gewonnenen und differenzierten Signal die Energiezufuhr zur Beschich­ tungsquelle so geregelt wird, daß das differenzierte Signal konstantgehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beschichten von mittels Elektronenstrahlen geheizten Verdampfern mit dem aus der Gewichtskraft gewonnenen und differenzierten Signal die örtliche und/oder zeitliche Verteilung der Leistungsdichte auf dem Verdampfungsgut so geregelt wird, daß das differenzierte Si­ gnal konstantgehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwen­ dung von Verdampfern mit Nachfülleinrichtungen für Verdampfungsmaterial mit dem aus der Gewichtskraft gewonnenen Meßsignal die Nachfüllmenge so geregelt wird, daß das gefilterte Signal konstantgehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beschichten mit einer Magnetron-Zerstäubungsquelle mit dem aus der Gewichtskraft gewonnenen und differenzierten Signal ein das Target durchdringendes Magnetfeld so geregelt wird, daß das differenzierte Signal konstantgehalten wird.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Vakuumkammer, in der mindestens ein Verdampfer angeordnet ist, mindestens einem Elektronenstrahlerzeuger, einem Gaseinlaß und einem Regelkreis zur Regelung der Prozeßparameter, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (4) mit mindestens einer Kraftmeßzelle (5) in der Vakuumkammer (1) befestigt und die Kraftmeßzelle (5) mit dem Regelkreis elektrisch verbunden ist.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Vakuumkammer, in der mindestens eine Zerstäubungsquelle in beliebiger Lage ange­ ordnet ist, einem Gaseinlaß und einem Regelkreis zur Regelung der Prozeßparameter, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsquelle (13) mit mindestens einer Kraftmeßzelle (5) in der Vakuumkammer (1) befestigt und die Kraftmeßzelle (5) mit dem Regelkreis elektrisch verbunden ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßzel­ le (5) ein elastisches Element mit aufgebrachtem Dehnmeßstreifen ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis aus einem Filter (7), einem Differenzierglied (8) und einem Regler (9) besteht.
DE1996105315 1996-02-14 1996-02-14 Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Vakuumbeschichtungsprozesses Expired - Fee Related DE19605315C1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996105315 DE19605315C1 (de) 1996-02-14 1996-02-14 Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Vakuumbeschichtungsprozesses
PCT/DE1997/000264 WO1997030185A1 (de) 1996-02-14 1997-02-07 Verfahren und einrichtung zur regelung eines vakuumbeschichtungsprozesses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1996105315 DE19605315C1 (de) 1996-02-14 1996-02-14 Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Vakuumbeschichtungsprozesses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19605315C1 true DE19605315C1 (de) 1996-12-12

Family

ID=7785302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1996105315 Expired - Fee Related DE19605315C1 (de) 1996-02-14 1996-02-14 Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Vakuumbeschichtungsprozesses

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19605315C1 (de)
WO (1) WO1997030185A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004006530B4 (de) * 2004-02-10 2007-04-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Gasen bei Vakuumbeschichtungsprozessen
DE102010040044A1 (de) * 2010-08-31 2012-03-01 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Beschichtungsanlage und Verfahren für eine physikalische Gasphasenabscheidung
DE102013219999A1 (de) * 2013-10-02 2015-04-02 Singulus Technologies Ag Tiegelverdampfer

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104651779A (zh) * 2015-02-11 2015-05-27 烟台首钢磁性材料股份有限公司 一种用于钕铁硼磁体的镀膜设备及镀膜工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD239810A1 (de) * 1985-07-31 1986-10-08 Ardenne Forschungsinst Einrichtung zur kontrolle einer plasmatronquelle

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3827920A1 (de) * 1988-08-17 1989-01-19 Hugh Burns Neill Methode und geraet zum ertasten von unterschiedlichen ebenen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD239810A1 (de) * 1985-07-31 1986-10-08 Ardenne Forschungsinst Einrichtung zur kontrolle einer plasmatronquelle

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-B: KIENEL: Vakuumbeschichtung, Bd. 3(1994), S. 25ff., S. 35 ff. und S. 40 ff. *
DE-Z: Vakuum-Technik 29 (1980), Heft 2, S. 45-49 *
US-Z: J. Vac. Sci. Technol. A1 (2), Apr/Jun, 1983, S. 252-256 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004006530B4 (de) * 2004-02-10 2007-04-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Gasen bei Vakuumbeschichtungsprozessen
DE102010040044A1 (de) * 2010-08-31 2012-03-01 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Beschichtungsanlage und Verfahren für eine physikalische Gasphasenabscheidung
DE102010040044B4 (de) * 2010-08-31 2014-03-06 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Beschichtungsanlage und Verfahren für eine physikalische Gasphasenabscheidung
DE102013219999A1 (de) * 2013-10-02 2015-04-02 Singulus Technologies Ag Tiegelverdampfer

Also Published As

Publication number Publication date
WO1997030185A1 (de) 1997-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19752322B4 (de) Verfahren und Vorrichtung für die hochautomatisierte Herstellung von Dünnfilmen
EP0285745B1 (de) Verfahren und Vorrichtungen zum Vakuumbeschichten mittels einer elektrischen Bogenentladung
DE19506515C1 (de) Verfahren zur reaktiven Beschichtung
DE4217450C3 (de) Ionenbedampfungsverfahren und Vorrichtung
DE2834813C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Verdampfungsrate oxidierbarer Stoffe beim reaktiven Vakuumaufdampfen
WO2016156496A1 (de) Verfahren zur herstellung von beschichteten substraten
EP0579018A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Metalloxidschicht, Vakuumbehandlungsanlage hierfür sowie mit mindestens einer Metalloxidschicht beschichteter Teil
DE19807402A1 (de) Massenspektrometer und Massenspektrometrieverfahren mit Plasmaionenquelle
DE3709177A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur regelung der reaktiven schichtabscheidung auf substraten mittels magnetronkatoden
DE19609970A1 (de) Vorrichtung zum Aufbringen dünner Schichten auf ein Substrat
DE19605315C1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Vakuumbeschichtungsprozesses
DE19605335C1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Vakuumbedampfungsprozesses
DE102013009203B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Beschichtung mit einem Verdampfungsmaterial
DE3426145A1 (de) Verfahren zur regelung der plasmaparameter in vakuumbeschichtungseinrichtungen mit bogenentladungen
DE4336682C1 (de) Verfahren zum Elektronenstrahlbedampfen mit mehrkomponentigem Verdampfungsmaterial
WO1997030186A1 (de) Verfahren und einrichtung zur regelung von plasmagestützten vakuumbeschichtungsprozessen
DE102010003661A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Elektronenstrahlverdampfung dielektrischer Materialien
EP0751236B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dünner Schichten mittels reaktiver Kathodenzerstäubung zur Durchführung des Verfahrens
DE68920741T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines leitenden, durchsichtigen Films.
EP0664839B1 (de) Verfahren und einrichtung zur prozessstabilisierung beim elektronenstrahlverdampfen
DE4304613C1 (de) Verfahren zur Stabilisierung der Plasmaerzeugung mittels Elektronenstrahlverdampfer
DE4304612C2 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Messung der stofflichen Zusammensetzung des Dampfes einer Schmelze oder eines zu verdampfenden Materials im Vakuum
DE102007053194B4 (de) Verfahren zur Schichtabscheidung
DE102004060670B4 (de) Verfahren und Anordnung zur Herstellung hochtemperaturbeständiger Kratzschutzschichten mit geringer Oberflächenrauigkeit
DE102004024980A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum reaktiven Beschichten von Objekten

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee