DE2828651A1

DE2828651A1 - Vakuum-bedampfungseinrichtung

Info

Publication number: DE2828651A1
Application number: DE19782828651
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Nonaka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1979-01-18
Also published as: DE2828651C2; FR2396093B1; GB2000882A; FR2396093A1; GB2000882B; US4207836A

Description

HTTACHT₁ LTD., Tokyo, Japan

Vakuum-Bedampfungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuum-Bedampfungseinrichtung zum Erhalt erwünschter Aufdampfschichten mit einem vorbestimmten Verhältnis der Bestandteile, des Gradienten des Bestandteilsverhältnisses und der Aufdampfmengen durch Steuerung der Verdampfung von mehr als einem Element mit unterschiedlichen Dampfdrücken.

Zur Bildung einer Aufdampfschicht aus einer mehr als einen Bestandteil aufweisenden Verbindung wird bisher das Schnellbedampfungsverfahren oder ein gemeinsames Bedampfungsverfahren angewandt, wobei eine Abweichung der Zusammensetzung von einem Sollwert aufgrund der verschiedenen Dampfdrücke der Einzelelemente verhindert wird. Bei dem Schnellbedampfungsverfahren wird eine sehr kleine Stoffmenge kontinuierlich einem Verdampferschiffchen zugeführt, das auf hohe Temperaturen aufgeheizt wird, so daß die Gesamtmenge des zugeführten Stoffs während eines kurzen Zeitraums verdampft und auf ein Substrat aufgedampft wird. Dieses Verfahren bietet den Vor-

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teil, daß die gesamte Aufdampfschicht eine ziemlich gleichmäßige Zusammensetzung aufweist; es ergibt sich jedoch der Nachteil, daß die Güte der fertigen Schicht relativ gering ist aufgrund von Defekten in der Schichtoberfläche, die durch den Beschüß des Substrats mit großen Partikelschwärmen oder -trauben aufgrund der schnellen Verdampfung des Stoffs hervorgerufen werden. Das gemeinsame Bedampfungsverfahren ermöglicht zwar eine willkürliche Steuerung der Zusammensetzung einer gebildeten Schicht, weist jedoch den Nachteil auf, daß sich die Zusammensetzung einer Schicht in Abhängigkeit von den Positionen auf dem Substrat ändert, da die Abstände der jeweiligen Verdampferschiffchen zu jedem Ort des Substrats unterschiedlich sind. Ferner sind bei diesem Verfahren die Schiffchen voneinander'beabstandet angeordnet, so daß ein Bedampfen nur·innerhalb eines begrenzten Bereichs möglich ist. Dadurch ist das Verfahren für die Großfertigung ungeeignet.

Um derartige Nachteile zu vermeiden, wurde eine drehbare Mehrquellen-Bedampfungseinrichtung vorgeschlagen (offengelegte JP-Patentanmeldung Nr. 103086/73). Bei dieser Einrichtung, die eine drehscheibe zur Halterung einiger Substrate auf Randabschnitten, mehrere den Randabschnitten der Drehscheibe gegenüberliegende Verdampferschiffchen, mehrere Schiffchen-Stromversorgungen zum Aufheizen der Verdampferschiffchen sowie über der Drehscheibe angeordnete Quarz-Aufdampfmonitore aufweist, wird die Drehscheibe während des Bedampf ungsvorgangs gedreht, die Verdampfungsgeschwindigkeiten der einzelnen Stoffe aus den jeweiligen Schiffchen werden nacheinander erfaßt, indem die Änderungen der Resonanzfrequenzen der Quarz-Aufdampfmonitore erfaßt werden, und es sind Schichten erhaltbar, die eine erwünschte Gesamtaufdampfmenge und Zusammensetzung der Einzelkomponenten in Aufdampfrichtung, d· h. in Richtung der Schichtdicke, aufweisen, indem die Verdampfungsgeschwindigkeit der jeweiligen Elemente durch Rück-

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kopplungsregelung aufgrund der erfaßten Mengen der aufgedampften Elemente gesteuert wird. Bei dieser Einrichtung ergeben sich jedoch zwei Probleme: Das eine Problem besteht darin, wie das elektrische Frequenzsignal zu entnehmen ist, und das andere besteht darin, wie die Frequenzabweichung des Quarz-Auf dampf monitors zu justieren ist.

Es wird zuerst erläutert, wie das Signal aufgenommen wird.

Da die Aufdampfmenge, d. h. die Dicke der während eines Zeitraums mit der vorgenannten drehbaren Mehrquellen-Bedampfungseinrichtung gebildeten Aufdampfschicht, weniger als 50 ^ sein sollte, nimmt die Frequenz des Quarzoszillators des Aufdampfmonitors von ca. 6 MHz um einige 10 Hz ab. Die Drehzahl muß 100-500 U betragen. Es ist daher erforderlich, in einfacher und konstanter Weise Aufdampfinformation aus den über der mit so hoher Drehzahl umlaufenden Drehscheibe angeordneten Aufdampfmonitoren zu entnehmen, die entnommene Information einer Steueranordnung zuzuführen, in der sie dividiert wird, so daß die Verdampfungsdaten für die Verdampferschiffchen erhalten werden, und die Verdampfungsmengen aus den Schiffchen entsprechend den Verdampfungsdaten zu steuern.

TJm diese Aufdampfinformation von der Drehscheibe zu erhalten, können das Bürstenverfahren und das Quecksilberkontaktverfahren angewandt werden. Diese Verfahren haben jedoch die folgenden, durch Versuche erwiesenen Nachteile: Bei dem Bürstenverfahren wird der elektrische Kontakt, wenn auch nur momentan, aufgrund des Einflusses der hohen Drehzahl hin und wieder unterbrochen, wodurch ein sofortiges Unterbrechen von Signalen oder die Erzeugung von Hochfrequenzstörungen erfolgt und das Erfassen der Hochfrequenzsignale von 6 MHz gestört wird. Andererseits wird bei dem Quecksilberkontaktverfahren, bei dem die Drehscheibe mit 100-300 U umläuft, das Quecksilber aufgrund der Reibung mit dem rotierenden Kontakt ebenfalls rotiert,

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so daß es durch die Zentrifugalwirkung eine in der Mitte abgeflachte und am Umfang vertiefte Form annimmt. Infolgedessen wird der Kontaktwiderstand ungleichmäßig, und die Frequenz schwankt innerhalb eines Bereichs von mehreren 100 Hz, so daß eine Signalaufnahme mit hoher Reproduzierbarkeit unmöglich wird. Wenn außerdem mehrere Quarz-Aufdampfmonitoren verwendet werden, wird der Gesamtaufbau der Einrichtung für das Quecksilberkontaktverfahren sehr komplex.

Nunmehr wird das zweite Problem, nämlich die Einstellung der Abweichung der Resonanzfrequenz des Quarz-Aufdampfmonitors, erläutert.

Es ist allgemein bekannt, einen Quarzkristall vorteilhaft als Monitor zum Überwachen der Aufdampf- oder Verdampfungsmenge zu verwenden und die geringe Änderung der Schwingungsfrequenz eines Quarzmonitors dadurch zu messen, daß die Frequenz eines aufgrund der Resonanzfrequenz von Quarz gesteuerten Oszillators mit der als Bezugsfrequenzquelle dienenden Frequenz eines zweiten Oszillators verglichen wird. Bei diesem "Verfahren ist jedoch, wenn als zweiter Oszillator ein Quarzoszillator verwendet wird, die Frequenz des Quarzmonitors nach mehreren Arbeitsgängen zu weit von der Bezugsfrequenz entfernt, so daß ein befriedigendes Vergleichssignal nicht mehr erhalten werden kann. Es ist daher erforderlich, die Schwierigkeit, daß die Resonanzfrequenz des Quarzmonitors eine Abweichung aufweist, dadurch zu beseitigen, daß als dritte Bezugsfrequenzquelle mit veränderlicher Frequenz ein L/C-Oszillator verwendet wird.

Ein solches verbessertes Verfahren zum Einstellen der Frequenzabweichung ist in der JP-Patentveröffentlichung Nr. 4-8425/72 angegeben. Dabei wird auch ein Normalfrequenzgenerator (mit Frequenzsynthese) benötigt, dessen Schwingungs-

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frequenz kontinuierlich änderbar ist. Damit ist das "Verfahren nicht zum Erzeugen eines Signals mit zufriedenstellender Genauigkeit geeignet. Ferner ist das einen Oszillator mit kontinuierlich veränderlicher Frequenz verwendende Verfahren nicht frei von dem Problem, daß im Betrieb die Abweichung der Resonanzfrequenz des Quarzmonitors zu Beginn des Überwachungsvorgangs eingestellt werden muß. Unter der Aufdampfbedingung von mehreren Hz/s ist auch während des Betriebs die Justierung der Abweichung erforderlich. Daher hat das Verfahren den Nachteil, daß die Einrichtung nicht kontinuierlich zu betreiben ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vakuum-Bedampfungseinrichtung, bei der ein konstantes bzw. stabiles Signal, das die Verdampfungsinformation des auf der mit hoher Drehzahl umlaufenden Drehscheibe angeordneten Quarzmonitors darstellt, in einfacher Weise entnommen werden kann, und bei der ferner die Einstellung der Abweichung der Resonanzfrequenz des Quarzmonitors unnötig ist.

Nach der Erfindung wird eine Kopplungsvorrichtung mit wenigstens einer.Kopplungsspulenanordnung verwendet, wobei die Kopplungsspulenanordnung eine Primärwicklung umfaßt, die mit der Drehscheibe verbunden ist und daher mit ihr umläuft, zwecks Ableitung eines Frequenzsignals, das die Menge des aus dem Verdampferschiffchen verdampften Stoffs darstellt, die durch den auf der die Substrate halternden Drehscheibe fest angeordneten Quarzmonitor gesteuert wird; ferner umfaßt die Kopplungsspulenanordnung eine Sekundärwicklung, die so angeordnet ist, daß sie konzentrisch mit der Primärwicklung gedreht wird. Das in der Sekundärwicklung induzierte Signal wird entweder direkt oder als moduliertes Signal, das durch Mischen mit einer unveränderlichen Frequenz erhalten wird, von einem digitalen Frequenzzähler gemessen und einer Recheneinheit zugeführt, wo die in zeitlicher Folge

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erhaltene Verdampfungsinformation dividiert und in Form von Informationsteilen rekonstruiert wird zwecks Steuerung der Verdampfungsmengen und -geschwindigkeit der entsprechenden Verdampferschiffchen.

Durch die Erfindung wird also eine Vakuum-Bedampfungseinrichtung angegeben, mit einer Drehscheibe, die auf ihren Randabschnitten mehrere zu bedampfende Substrate haltert; mehreren Verdampferschiffchen, die den Randabschnitten der Drehscheibe gegenüberliegen; mehreren Si-Gleichrichter-Stromversorgungen zum Aufheizen der mehreren Verdampferschiffchen; und wenigstens einem auf der Drehscheibe vorgesehenen Quarz-Aufdampfmonitor, wobei die Drehscheibe zum Vakuum-Bedampfen gedreht wird, so daß die aus den Schiffchen verdampften Stoffe periodisch auf einige Substrate aufgedampft werden und den Beginn der aufeinanderfolgenden verdampften Stoffe bilden. Die Einrichtung umfaßt ferner eine Kopplungsvorrichtung mit wenigstens einer Kopplungsspulenanordnung, bestehend aus einer Primärwicklung, die synchron mit der Drehscheibe umläuft, und einer Sekundärwicklung, die in bezug auf die Primärwicklung konzentrisch angeordnet dst; die Kopplungsvorrichtung dient dazu, ein elektrisches Signal aus dem Quarz-Aufdampfmonitor zu entnehmen. Ferner ist ein digitaler Frequenzzähler vorgesehen, der die Resonanzfrequenz des Quarzoszillators des Quarz-Auf dampf monitors direkt erfaßt auf der Grundlage des störfreien Signals, das in der Sekundärwicklung der Kopplungsvorrichtung induziert wird; außerdem ist eine Recheneinheit vorgesehen. Durch diese Einrichtung wird es unnötig, die Frequenzabweichung des Aufdampfmonitors in bezug auf den Quarzoszillator einzustellen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

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Pig. 1 einen schematischen Querschnitt durch die

Vakuum-Bedampfungseinrichtung nach der Erfindung;

Pig. 2 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Kopplungsvorrichtung, die bei der Erfindung verwendet wird;

Pig. 3 die Beziehungen zwischen der Windungszahl einer

und 4 Wicklung und dem Ausgangsverhältnis, wobei Pig. 3 mit einem Belastungswiderstand als einem Parameter und Pig. 4 mit einer feststehenden Primärwicklung gezeichnet ist;

Pig. 5 einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Kopplungsvorrichtung;

Pig. 6 die Beziehung zwischen dem Spulenabstand der •Kopplungsvorrichtung und dem Ausgangsverhältnis; und

Pig. 7 eine Art und Weise der Zeitfolge-Teilung des

Bedampfungsvorgangs mit der Bedampfungseinrichtung nach der Erfindung.

Pig. 1 zeigt schematisch das Prinzip der Vakuum-Bedampfungseinrichtung. Ein Vakuumbehälter 3» bestehend aus einem Grundteil 1 und einer Glocke 2, ist über ein Vakuumventil 4- mit einer Vakuumpumpe 5 verbunden. In den Vakuumbehälter 3 erstreckt sich das Ende einer Welle 7» die von einem Antriebsmotor 6 gedreht wird, und eine Drehscheibe 9» die auf ihren Außenabschnitten Substrate 8 haltert, die der Bedampfung ausgesetzt werden sollen, ist drehfest mit der Welle 7 verbunden. Wenn die Drehscheibe 9 umläuft, bewegen sich die Substrate über Verdampferschiffchen 10 und 11, die den Randabschnitten der Drehscheibe 9 gegenüberliegend angeordnet sind. Die von den Schiffchen 10 und 11 verdampften Stoffe werden so nacheinander auf die Substrate 8 aufgedampft. Die Teilchen der von den Schiffchen 10 und 11 verdampften Stoffe werden mit Ausnahme der in eine bestimmte Richtung sich bewegenden Teil-

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chen blockiert, d. h. kollimiert, und zwar in Abschirmkästen 12 und 13, um eine Verunreinigung des Vakuumgefäßes durch die verdampften Stoffe zu verhindern. Die gegen die Drehscheibe 9 fliegenden verdampften Stoffe und damit die niedergeschlagene Menge von verdampftem Stoff auf den Substraten 8 pro Zeiteinheit wird durch Verstellen der durch von außen betätigbare Verschlüsse 16 und 17 definierten Blendenöffnung gesteuert.

Um die Menge des auf jedes Substrat 8 aufgedampften Stoffs zu erfassen, ist ein Quarzmonitor 18 mit einem Schwingkreis nahe dem Substrat 8 auf der Drehscheibe 9 angeordnet; der Monitor 18 ist durch die Welle 7 und eine Kopplungsvorrichtung 19 mit einer Mischstufe 27 verbunden, die außerhalb des Vakuumbehälters 3 angeordnet ist. Der Quarzmonitor 18 ist bevorzugt ein AT-Quarz mit einem Scherwinkel von 35°1O', dessen Schwingungsfrequenz konstant und unabhängig von Temperaturänderungen 6 Mhz beträgt.

Die an dem Ende der Welle 7 befestigte Kopplungsvorrichtung 19 umfaßt eine Kopplungsspulenanordnung (vgl. Fig. 2) zur Ableitung von Signalen aus der Welle. Die Kopplungsvorrichtung 19 besteht aus einer Primärwicklung 21, die auf einen beweglichen Spulenkörper 20 aus Bakelit (Wz) gewickelt ist, der am Ende der Welle 7 befestigt ist, und einer Sekundärwicklung 23, die auf einen ortsfesten Spulenkörper 22 aus Bakelit gewickelt ist, der konzentrisch zu dem beweglichen Spulenkörper 20 starr festgelegt ist. Die Primärwicklung 21 ist durch die Welle 7 und einen Verstärker 24-mit den Zuleitungen des Quarzmonitors 18 verbunden. Die Sekundärwicklung 23 ist mit der Mischstufe 27 verbunden zur Steuerung von Si-Gleichrichter-Stromversorgungen 25 und 26 für die Schiffchen.

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Wenn es erwünscht ist, eine Schicht aus einer Verbindung aufzudampfen, die aus verschiedenen Elementen A und B besteht, v/erden die Schiffchen 10 und 11 mit den Stoffen A bzw. B gefüllt. Das Gas im Vakuumbehälter 3 wird durch die Vakuumpumpe 5 evakuiert, wobei das Unterdruckventil 4 geöffnet ist, so daß ein Vakuum von ca. 2 · 10" Torr unterhalten wird. Die Drehscheibe 9 wird mit einer Geschwindigkeit von 100 U von dem Antriebsmotor 6 gedreht, und Strom fließt von den Si-Gleichrichter-Stromversorgungen 25 und 26 durch die Schiffchen 10 und 11.

Wenn die Verdampfung der Stoffe A und B aus den Schiffchen 10 und 11 nach Ablauf einer bestimmten Zeit beginnt, wird das Signal des Quarzmonitors 18 der Primärwicklung 21 der Kopplungsvorrichtung 19 zugeleitet. Das der Primärspule 21 zugeführte Signal wird durch elektromagnetische Induktion zu der Sekundärwicklung 23 übertragen. Das in der Sekundärwicklung 23 induzierte Signal wird von der Kopplungsvorrichtung 19 zu der Mischstufe 27 geleitet, die z. B. ein "105340 mixer" der Firma Hewlett-Packard Co. Ltd. ist. Das Signal wird in der Mischstufe mit dem Ausgangssignal eines Quarzoszillators 28, der z. B. ein "105A oscillator" der Firma YHP (Yokogawa Hewlett-Packard Co. Ltd.) ist und eine unveränderliche Ausgangsfrequenz von 5 MHz hat, gemischt, und nur das heruntermodulierte Signal, das ein Tiefpaßfilter durchlaufen hat, wird von einem digitalen Frequenzzähler 29 (z. B. einem "5345A counter" der Firma YHP Co. Ltd.) erfaßt. Das Ausgangssignal des Digitalzählers 29 wird einer arithmetischen Verarbeitung in einer Recheneinheit 30 (z. B. einem "slMx computer" der Firma YHP) unterworfen und mit dem von einem Streifenleser 31 (z. B. vom Typ "2748B" der Firma YHP) in der Recheneinheit 30 voreingestellten Bedampfungsprogramm verglichen. Die Resonanzfrequenzen f ^, f bzw. f ^, die der Quarzmonitor 18 vor bzw. nach der Bewegung über die Verdampferschiffchen annimmt, werden gespeichert,

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und das Verhältnis der Differenz zwischen einem vorbestimmten Zustand Z^ f. , ^f-D und der Differenz zwischen den Resonanzfrequenzen (f - f-^)» ^n+1 ~ ^v) ^zu ^"^em vorbestimmten Zustand züsf_Δ, έ^£τ> wird wie folgt berechnet:

Das Rechenergebnis wird in Steuerinformation umgesetzt, die wiederum von einem Signalverteiler 32 (z. B. einem "34-95A scanner" der !Firma YHP) zu Leistungsreglern 33 und 34 oder Verschlußreglern 37 und 38 weitergeleitet wird. Die Leistungsregler 33 bzw. 3^ weisen Spannungs-Abtast-Halte-Schaltungen (z. B."SH725 series" der Firma Hybrid Systems Corp.) auf, die die Stromversorgungen 25 bzw. 26 (z. B. "922 - 9179 SCR Controlled Power Supply" der Firma NEVA) zum Aufheizen der Verdampferschiffchen 10 und 11 steuern. Die Verschlußregler 37 und 38 (z. B."SH725 voltage sample hold circuit" der Firma Hybrid Systems) steuern Antriebseinheiten 35 und 36, z. B. Druckluftzylinder oder Gleichstrommotoren, die die Verschlüsse 16 und 17 betätigen. In einigen Fällen wird die Information gleichzeitig den Leistungsreglern 33 und 34 sowie den Verschlußreglern 37 und 38 zugeführt, so daß beide Reglergruppen gleichzeitig so gesteuert werden, daß sie die Mengen der aus den Schiffchen 10 und 11 auf das Substrat 8 aufgedampften Stoffe A und B einstellen.

Wenn die Ist-Verdampfungsgeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Verdampfungsgeschwindigkeit ist, werden die Ströme der Stromversorgungen der Schiffchen mit zunehmenden Werten von R. oder R-g verringert, und wenn die Ist-Verdampfungsgeschwindigkeit niedriger als die vorbestimmte Verdampfungsge-

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schwindigkeit ist, werden diese Ströme mit abnehmenden Werten von R. oder Rg erhöht. Ferner wird die Aufdampfmenge auch dadurch gesteuert, daß die Verschlüsse geöffnet werden, wenn eine vorbestimmte Verdampfungsgeschwindigkeit erreicht ist, und geschlossen werden, wenn eine Sollmenge des aufgedampften Stoffs erfaßt wird. Wenn in diesem Fall die Signale durch den Oszillator 24- entnommen werden, haben die abgeleiteten Signale einen hohen Störabstand, so daß ein Bedampfen mit größerer Präzision ermöglicht wird.

Nachfolgend werden Versuchsergebnisse erläutert, wobei die Anzahl Windungen der Primär- und der Sekundärwicklung 21 bzw. 23, die bei der vorstehend erläuterten Vakuum-Bedampfungseinrichtung verwendet wurden, in verschiedener Weise abgewandelt wird. In diesem Fall haben der verwendete bewegliche bzw. ortsfeste Spulenkörper 20 bzw. 22 Durchmesser von 48 mm bzw. 60 mm.

Fig. 3 zeigt den Fall, daß die Anzahl Windungen der Primärwicklung 21 und der Sekundärwicklung 23 gleich ist, und die Beziehung zwischen der Anzahl Windungen und dem Verhältnis des Eingangssignals der Primärwicklung zum Ausgangssignal der Sekundärwicklung, wobei der Widerstand eines mit der Sekundärwicklung verbundenen Belastungswiderstands einen Parameter bildet und das Signal eine Frequenz von 6 MHz hat. In Fig. 3 sind R^ bzw. R₂ gleich 1 kXlbzw. 100 -O-. Aus Fig. 3 geht hervor, daß mit zunehmendem Widerstand das Ausgangsverhältnis ansteigt, während unerwünschte Induktionsstörungen ebenfalls zunehmen. Es wird daher für notwendig erachtet, den Widerstand kleiner als 100Jl.zu machen, um die Induktionsstörungen zu vermeiden. In diesem Fall sollte die Anzahl Windungen kleiner als 10, z. B. 3-8 im optimalen Fall sein, wobei das Ausgangsverhältnis besonders groß ist.

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Fig. 4· entspricht dem Fall, daß die Anzahl Windungen der Primärwicklung 21 10 ist und die Beziehung zwischen der Anzahl Windungen der Primärwicklung 23 und dem Verhältnis des Eingangssignals der Primärwicklung zum Ausgangssignal der Sekundärwicklung angegeben ist, wobei die Anzahl Windungen der Sekundärwicklung 23 verschieden ist. Nach Fig. 4 nimmt das Ausgangsverhältnis ab, wenn die Anzahl Windungen der Sekundärwicklung in bezug auf die Anzahl Windungen der Primärwicklung abnimmt, und es ist erforderlich, daß die Anzahl Windungen der Primärwicklung gleich oder kleiner als die Anzahl Windungen der Sekundärwicklung ist.

Bei dem vorstehenden Beispiel werden ein Quarzmonitor und eine Kopplungsspulenvorrichtung angewendet. Wenn mehrere solche Monitoren verwendet werden, werden gleichartige Kopplungsspulenvorrichtungen für die jeweiligen Monitoren verwendet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 werden zwei Kopplungsspulenvorrichtungen verwendet. Zwei bewegliche Spulenkörper 201 und 202 sind auf der Welle 7 drehfest angeordnet, und Primärwicklungen 211 bzw. 212 sind um die beweglichen Spulenkörper 201 und 202 gewickelt. Den Primärwicklungen entsprechende Sekundärwicklungen 231 und 232 sind auf einen ortsfesten Spulenkörper 221 gewickelt. Die Primärwicklungen 211 und 212 sind mit gesonderten Quarzmonitoren 18 verbunden, und die Sekundärwicklungen 231, 232 sind mit der Mischstufe 27 verbunden. In diesem Fall, bei dem mehrere Kopplungsspulenvorrichtungen verwendet werden, stören die Spulenvorrichtungen einander, wenn der Abstand zwischen ihnen klein ist, so daß die genaue und konstante Extraktion von Signalen unmöglich wird.

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Abstand L zwischen den beiden Kopplungsspulenvorrichtungen nach Fig. 5 und dem

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Verhältnis des Eingangssignals der Primärwicklung zu dem Ausgangssignal der Sekundärwicklung. Da die gegenseitige störende Beeinflussung unbeachtlich ist, wenn der Abstand einen Wert übersteigt, bei dem das Ausgangsverhältnis kleiner als 1/50 seines Höchstwerts ist, ist der erwünschte Wert von L in diesem Fall mehr als 4-5 mm (vgl. Fig· 6). Wenn der Abstand mehr als 60 mm beträgt, fällt das Ausgangsverhältnis unter 1/100 seines Höchstwerts ab. Zum Erhalt der Beziehung nach Fig· 6 waren die Bedingungen die gleichen wie bei dem Versuch zum Erhalt der Beziehung nach Fig. 3·

Wie bereits erläutert, können störungsfreie Signale durch Anwendung von Kopplungsspulenvorrichtungen abgeleitet werden, und ferner können Signale für eine konstante Rückkopplungsregelung mit einem sehr einfachen Aufbau auch bei Anwendung mehrerer Quarzmonitoren erhalten werden.

Fig. 7 zeigt das Verhältnis zwischen der Änderung der Resonanzfrequenz des Monitors 18 und der Rotation der Drehscheibe 9, d. h. dem Zeitablauf bei der Bildung einer Mehrschicht-Aufdampfschicht mittels der erläuterten drehbaren Bedampfungseinrichtnng. Es wird nun angenommen, daß die Stoffe A und B gleichzeitig aus den Schiffchen 10 bzw. 11 verdampft werden. Dann ist die Änderung der Grundfrequenz des Quarzes aufgrund des Aufdampfens der Stoffe auf den Quarzmonitor 18, während die Drehscheibe 9 mit gleichbleibender Drehzahl umläuft, entsprechend Fig. 7· Wenn nämlich der Monitor 18 sich über das Verdampfungsschiffchen 10 bewegt, ändert sich die Frequenz aufgrund des Aufdampfens von Stoff A, wogegen bei der Bewegung des Monitors 18 über das Schiffchen 11 die Frequenz sich aufgrund des Aufdampfens des Stoffs B ändert. Wenn der Monitor 18 die Stellung hat, in der eine vertikale Projizierung desselben auf keines der Schiffchen 10 und 11 fällt, wird die Frequenz konstantgehalten.

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Daher sind die Mengen der aus den Schiffchen 10 und 11 während einer einzigen Umdrehung der Drehscheibe 9 verdampften Stoffe A und B dadurch bekannt, daß diese Zeitfolge-Information, die von dem Quarz-Aufdampfmonitor 18 erhalten wird, in der Recheneinheit 30 dividiert wird. Wenn ferner ein Loch 39 an einer Stelle in die Drehseheibe

9 geschnitten wird, ist durch Anwendung eines Lageerfassers 40 ein Zeitmaßstab bekannt, so daß die Lagen der Schiffchen

10 und 11 und die Stellen an denen die Frequenz erfaßt wird, bestimmbar sind.

Durch Bestimmen der Resonanzfrequenz des Quarzmonitors 18 unmittelbar mittels eines Digitalzählers 29 kann also die Einstellung einer Abweichung der Resonanzfrequenz des Monitors-18 zu Beginn und während des Bedampfungsvorgangs, die bei der bekannten Einrichtung erforderlich ist, entfallen, so daß die Einrichtung kontinuierlich arbeiten kann. Ferner benötigt die Einrichtung keinen Oszillator mit veränderlicher Ausgangsfrequenz zum Einstellen der Abweichung, und daher sind über einen langen Zeitraum konstante Signale mit hoher Genauigkeit zu erhalten.

Bei den erläuterten Ausführungsbeispielen ist der Quarz-Auf dampf monitor 18 so angeordnet, daß er immer denjenigen Teil des verdampften Stoffs erfaßt, der nicht durch die Verschlüsse 16 und 17 blockiert wird, so daß er den Aufdampfzustand unabhängig vom öffnen und Schließen der Verschlüsse erfaßt. Wenn der Monitor 18 in der gleichen Position wie die Substrate 8 auf der Drehscheibe 9 angeordnet ist, ist der Aufdampfzustand in der gleichen Position wie derjenigen des Substrats 8 erfaßbar.

Die Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf ein Verfahren zum Herstellen von Mehrschichtfilmen, ist jedoch auch anwendbar, wenn ein Film aus mehreren Elementen, die unter-

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schiedliche Dampfdrücke haben, in irgendeinem erwünschten Bestandteils-Gradientenverhältnis herzustellen ist. In diesem Pail muß der Verschluß 17 langsam geöffnet oder geschlossen werden, nachdem der Verschluß schnell geöffnet wurde.

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Leerseife

Claims

Ansprüche

1.'Vakuum-Bedampfungseinrichtung, mit

a) einer Drehscheibe, auf deren Randabschnitten zu bedampfende Substrate gehaltert sind;

b) mehrere den Randabschnitten der Drehscheibe gegenüberliegende Verdampferschiffchen; und

c) mehreren mit den Verdampferschiffchen zum Aufheizen derselben verbundenen Stromversorgungen;

gekennzeichnet durch

d) zwischen der Drehscheibe (9) und den Verdampferschiffchen (10, 11) angeordnete und von äußeren Antriebseinheiten getriebene Verschlüsse (16, 17);

e) wenigstens einen auf der Drehscheibe (9) angeordneten Quarz-Aufdampfmonitor (18) mit einem Quarzoszillator (28);

f) eine Kopplungsvorrichtung (19) mit wenigstens einer Kopplungsspulenanordnung, bestehend aus einer mit dem Quarz-Auf dampf monit oja-^TSjverbundenen Pr imärwi cklung (21) und einer Sekundärwicklung (23); und

g) einen mit der Kopplungsvorrichtung (19) verbundenen digitalen Frequenzzähler (29), der das das in der Sekundärwicklung (23) induzierte Signal mit einem Signal, das eine Resonanzfrequenz des Quarzoszillators (28) hat, mißt,

wobei aus den Schiffchen (10, 11) verdampfte Stoffe (A, B) bei umlaufender Drehscheibe (9) periodisch auf die Substrate (8) aufdampfbar sind zur Bildung von Mehrschichtfilmen auf diesen.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Primärwicklung (21) an der Drehscheibe (9) drehfest und die Sekundärwicklung (23) ortsfest angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Anzahl Windungen der Primärwicklung (21) und der Sekundärwicklung (23) gleich oder kleiner als 10 ist.

4·. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anzahl Windungen der Primärwicklung (21) nicht höher als die Anzahl Windungen der Sekundärwicklung (23) ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kopplungsvorrichtung mehrere Kopplungsspulenanordnungen umfaßt, und daß der Abstand (L) zwischen jeweils benachbarten Kopplungsspulenanordnungen größer als 4-5 mm ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

einen Streifenleser (31) und Speicher zum Einspeichern eines vorgegebenen Bedampfungsprogramms; eine Recheneinheit (30) zum Vergleichen des Ausgangssignals des digitalen Frequenzzählers (29) mit dem Bedampfungsprogramm und Berechnen des Vergleichsergebnisses; einen Lageerfasser (4-0) zum Erfassen der Winkellage der Drehscheibe (9), so daß die von dem Quarz-Auf dampf monitor (18) abgeleitete Zeitfolge-Information durch die Recheneinheit (30) dividierbar ist; Leistungsregler (33» 34-) zum Steuern der Stromversorgungen (25, 26) der Verdampferschiffchen (10, 11); Verschlußregler (37, 38) zum Steuern der Antriebseinheiten; und einen Signalverteiler (32) zum Verteilen der Ausgangsinformation der Recheneinheit (30) an die Leistungsregler (33, 34-) und die Verschlußregler (37, 38).

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