DE3330092C2

DE3330092C2 -

Info

Publication number: DE3330092C2
Application number: DE3330092A
Authority: DE
Inventors: Albert Dr.-Phys. 6451 Neuberg De Feuerstein; Gernot Dipl.-Ing. 6450 Hanau De Thorn; Horst Dr.-Phys. 7024 Filderstadt De Ranke
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1983-08-20
Filing date: 1983-08-20
Publication date: 1990-10-18
Also published as: DE3330092A1; JPS6059064A; GB2145543A; GB2145543B; US4627989A; GB8420821D0; CH663801A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der örtlichen Verdampfungsleistung an Verdampfern bei der Herstellung dünner Schichten in Vakuumaufdampfprozessen auf Substraten, die relativ und quer zu einer langge streckten Anordnung einzeln regelbarer Dampfquellen für das Schichtmaterial bewegt werden, wobei die Dicke der niedergeschlagenen Schichten in Laufrichtung der Sub strate hinter mindestens einem Teil der Dampfquellen gemessen und die einzelnen Schichtdicken zur Anzeige gebracht werden.

Mit dem Ausdruck "örtliche Verdampfungsleistung" ist die örtlich zugeführte Leistung, definiert als Energie pro Flächeneinheit und pro Zeiteinheit gemeint, d.h. die sogenannte Leistungsdichte der zugeführten, in der Regel elektrischen Energie. Die sogenannte Verdampfungs rate, d.h. die pro Zeiteinheit freigesetzte Dampfmenge, ist in der Regel der zugeführten Leistung pro portional, wobei die Verluste durch Wärmestrahlung und Wärmeleitung (insbesondere an das Kühlwasser eines wassergekühlten Verdampfertiegels) zu berücksichtigen sind.

Unter dem Ausdruck "Dampfquellen" werden in sehr allge meiner Form örtlich begrenzte Zonen verstanden, in der Regel Oberflächenteile des Verdampfers, von denen räum lich begrenzte Dampfströme aufsteigen.

Für langgestreckte Anordnungen einzeln regelbarer Dampf quellen, auf die die Erfindung anwendbar ist, gibt es folgende Beispiele:

Durch die DE-PS 24 02 111 ist ein Reihenverdampfer bekannt, der aus einer ganzen Reihe parallel zueinander ausge richteter Verdampferschiffchen besteht, die direkt vom Heizstrom durchflossen werden und einzeln in der Leistung regelbar sind. Jeder Verdampfer stellt eine eigene Dampfquelle dar, und die örtliche Verdampfungs leistung ist der Heizleistung eines jeden einzelnen Verdampferschiffchens proportional. In analoger Weise können natürlich auch mehrere wassergekühlte Verdampfer tiegel in einer Reihe aufgestellt werden, die durch eine jedem Tiegel zugeordnete Elektronenstrahlkanone beheiz bar sind.

Durch die DE-OS 28 12 285 ist es bekannt, mehrere Dampf quellen auf der Oberfläche des Inhalts eines einzigen Verdampfertiegels dadurch auszubilden, daß man einen Elektronenstrahl in bestimmten Flächenmustern auf die Oberfläche des Tiegelinhalts schießt. Das Flächen muster besteht aus einzelnen, aneinandergereihten Feldern, wobei durch die Größe dieser Felder und die Verweilzeit des Elektronenstrahls in den einzelnen Feldern eine örtlich unterschiedliche Leistungszufuhr und damit eine örtlich unterschiedliche Verdampfungs leistung bewirkt werden kann. Von jedem dieser Felder bzw. Dampfquellen geht ein räumlicher definierter Dampf strom aus, der, ähnlich wie bei den vorstehend be schriebenen thermischen Verdampfern, auf den oberhalb angeordneten bzw. vorbeigeführten Substraten kondensiert.

Im allgemeinen handelt es sich dabei um einen inhomogenen Dampfstrom bzw. eine Reihe von inhomogenen Dampf strömen, die ein entsprechendes Kondensationsmuster auf den Substraten erzeugen. Bewegt man hierbei die Substrate quer zur Achse der langgestreckten Verdampfer anordnung, so läßt sich mittels eines stark inhomogenen Dampfstroms sogar ein sogenanntes "Streifenmuster" er zeugen, das für zahlreiche Anwendungsfälle völlig un brauchbar ist. Zu denken ist hierbei beispielsweise an die Beschichtung laufender Bänder oder Folien, die quer zur Reihenanordnung der Dampfquelle umgewickelt werden, oder an die Beschichtung von großflächigen Glasscheiben, beispielsweise für die Gebäudeverglasung.

Die Inhomogenität der Dampfströme ist dabei nicht nur auf eine unbewußt unterschiedliche Einstellung der örtlichen Verdampfungsleistung bzw. Leistungszufuhr zurückzuführen, sondern auch auf geometrisch bedingte örtlich unterschiedliche Energiebilanzen. Hier ist beispielsweise darauf abzuheben, daß thermische Ver dampfer am Ende einer Reihenanordnung Wärmeverlusten nach drei Seiten unterliegen, während in der Mitte Wärmeverluste nur nach zwei Seiten möglich sind. Durch die Oberlappung von Dampfströmen, sogenannten Dampf keulen, in der Mitte einer Reihenanordnung stellen sich höhere Niederschlagsraten ein, als beispielsweise an den beiden Rändern einer zu bedampfenden Folie, da dort die Dampfstromdichte allmählich abnimmt. Eine Kompensation dieses Effekts wäre zwar dadurch möglich, daß man die Reihenanordnung wesentlich länger macht als die Breite der Folie, jedoch führt dies zu ent sprechenden Materialverlusten und eine Verunreinigung der Vakuumanlage durch Bedampfen von deren Wandflächen.

Die vorstehenden Ursachenzusammenhänge sowie Maßnahmen zur Kompensation der Auswirkungen beim Beschichten laufender Bänder sind sehr anschaulich in der US-PS 34 32 335 beschrieben.

Die Ausbildung unterschiedlicher Niederschlagsraten bzw. einer Streifenbildung bei der Bandbedampfung hat nun bei elektrisch leitfähigen Schichten örtlich unter schiedliche Flächenwiderstände zur Folge, bei der Er zeugung optisch wirksamer Dünnschichten ein unter schiedliches Transmissions- bzw. Reflexionsverhalten.

Man hat nun keineswegs die Schichtdickenverteilung quer zur Laufrichtung des Bandes sich selbst überlassen. In der DE-GbMs 19 78 459 ist eine Möglichkeit angegeben, die Schichtdickenverteilung dadurch kontinuierlich visuell zu bestimmen, daß man in Blickrichtung hinter der zu bedampfenden Folie eine Leuchtstoffröhre ange ordnet hat. Bei Abweichungen der Schichtdicke war es alsdann möglich, an der Stelle zu großer oder zu kleiner Transmission die Verdampfungsleistung des Reihen verdampfers örtlich entsprechend zu korrigieren, bis eine gleichförmige Schichtdickenverteilung erzielt wurde, jedenfalls soweit dies visuell erkennbar war.

Die vorstehend beschriebene Maßnahme ist jedoch nur für Transmissionsmessungen brauchbar, nicht jedoch für optisch dichte Schichten, wie beispielsweise Metallbeläge merklicher Dicke, sie ist auch im Hinblick auf die erziel bare Meß- und Regelgenauigkeit den heutigen Anforderungen an die Schichtdickengleichmäßigkeit entsprechend zu ungenau.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei dem eine Messung bzw. Regelung (manuell oder automatisch) der Schichtdickenverteilung innerhalb nahezu beliebig eng einstellbarer Toleranzen möglich ist, und zwar ohne Rück sicht auf die Transparenz des Endproduktes.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungs gemäß dadurch, daß man

a) die Leistungszufuhr zu mindestens einem Teil der Dampfquellen in Form eines ersten Balkendiagramms auf einem Bildschirm darstellt,
b) die den Dampfquellen zugeordneten Schichtdicken in Form eines zweiten Balkendiagramms in räumlicher Korrelation auf dem gleichen Bildschirm darstellt, und
c) das erste Balkendiagramm für die Leistungszufuhr ver ändert, bis das zweite Balkendiagramm für die Schicht dickenverteilung dem gewünschten Schichtdickenprofil entspricht.

Ein solches Einstell- oder Regelverfahren ist zunächst nicht an die Gewinnung von Meßsignalen für die einzelnen Schichtdicken auf optischem Wege (Transparenz- und/oder Reflexionsmessung) gebunden, vielmehr sind auch andere Schichtdickenmeßverfahren brauchbar, wie beispielsweise die Messung von Flächenwiderständen auf kapazitivem oder induktivem Wege. Induktive Meßverfahren werden be vorzugt für dicke bzw. optisch "dichte" Schichten, kapa zitive Meßverfahren werden bevorzugt für dünne, hochohmige und optisch kaum meßbare Schichtdicken angewandt. Jedem Schichtsystem bzw. jeder Schichtdicke ist also ein spezifisches Meßverfahren zuzuordnen, wobei die Transparenzmessung etwa den mittleren Dickenbereich bestreicht.

Durch die Darstellung der Leistungszufuhr zu den Dampf quellen, beispielsweise der Stromzufuhr zu einzelnen thermischen Verdampfern oder der Verweilzeit eines Elektronenstrahls auf einzelnen Oberflächenteilen des Verdampfungsgutes in einem einzigen Verdampfer, läßt sich sehr gut in erster Näherung eine Verteilung der örtlichen Dampfstromdichte einstellen. Hier läßt sich beispielsweise der weiter oben beschriebene Einfluß von Wärmeverlusten an den beiden Enden der Reihenan ordnung durch empirisch gefundene Werte bereits durch eine grobe Voreinstellung kompensieren.

Das zweite Balkendiagramm gibt nunmehr unmittelbar mit der Genauigkeit der Meßeinrichtungen die Schicht dickenverteilung wieder, und zwar ist hierbei eine möglichst dichte Aneinanderreihung einzelner Dampf quellen ebenso wünschenswert wie eine möglichst dichte Aneinanderreihung der einzelnen Meßeinrichtungen. Im Idealfall ist anzustreben, daß jeder einzelnen Dampf quelle in Laufrichtung des Bandes eine Meßeinrichtung nachgeschaltet ist.

Ergibt sich nunmehr eine ungewünschte Schichtdickenver teilung bzw. ein unerwünschtes Schichtdickenprofil, so wird das erste Balkendiagramm für die Leistungszufuhr gezielt so verändert, daß das zweite Balkendiagramm für die Schichtdickenverteilung dem gewünschten Schichtdicken profil entspricht. Da das erste Balkendiagramm in der Regel die einstellbaren Sollwerte für die Regelung der Leistungszufuhr zu den einzelnen Dampfquellen repräsentiert, genügt es, die betreffenden Sollwerte zurückzunehmen bzw. zu vergrößern, bis der zugehörige, darunter oder darüber liegende Balken für die örtliche Schichtdicke den gewünschten Pegel erreicht hat. Dieser Pegel kann beispielsweise durch eine Linie parallel zur Abzisse des zweiten Balkendia gramms vorgegeben werden oder durch zwei Linien, die ein Toleranzfeld einschließen. Das Schichtdickenprofil kann auf diese Weise durch gezielte Veränderung des jedem Balken zugeordneten Sollwerts so gezielt be einflußt werden, daß alle Balken, ausgehend von der Abzisse, die gleiche Länge haben, wodurch eine absolut homogene Schichtdickenverteilung angezeigt wird. Das erste Balkendiagramm für die Leistungszufuhr kann dabei ohne weiteres Stufen enthalten, da es weniger auf gleichförmige Bedingungen auf der Verdampfungseite, als vielmehr auf gleichförmige Bedingungen auf der Kondensationsseite des Dampfstroms ankommt. In der Regel werden aber überdurchschnittlich starke Ab weichungen innerhalb des ersten Balkendiagramms für die Leistungszufuhr ein Signal dafür sein, daß an einer Dampfquelle eine Störung vorliegt, die beispielsweise durch ungenügende Materialzufuhr bei automatischer Be schickung eines Verdampfers oder aber auch auf die Bildung von Schlackenfeldern auf schmelzflüssigem Ver dampfungsgut zurückzuführen sein kann. In solchen Fällen würde auch eine starke Erhöhung der örtlich zugeführten elektrischen Leistung keine entsprechende Erhöhung der Kondensationsrate mit sich bringen, vielmehr wäre eine Zerstörung oder eine Beschädigung der Dampfquelle zu erwarten. Auch für diesen Fall gibt ein Vergleich zwischen den beiden Balkendiagrammen einen sehr guten Überblick über den Betriebszustand und das Betriebsver halten der einzelnen Dampfquellen.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Durch führung des eingangs beschriebenen Verfahrens mit einer langgestreckten Anordnung von einzeln regel baren Dampfquellen, einem einstellbaren Sollwertgeber für jede Dampfquelle, mit einer Bewegungseinrichtung für die Bewegung der Substrate quer zur Dampfquellen- Anordnung, mit mehreren in Bewegungsrichtung hinter den Dampfquellen angeordneten Schichtdickenmeßein richtungen, und mit mehreren Anzeigeeinheiten für die Schichtdickenmeßwerte.

Eine derartige Anordnung ist erfindungsgemäß gekenn zeichnet durch

a) ein Bildschirmgerät,
b) eine Recheneinheit mit Sollwertspeichern für die Speicherung und Ausgabe der veränderbaren Soll werte für mindestens einen Regler für die Dampf quellen und für die Umsetzung der Sollwerte in Videosignale für die Anzeige des ersten Balken diagramms auf dem Bildschirmgerät, und für die Umsetzung der Schichtdickenmeßwerte in Video signale für die Anzeige des zweiten Balkendia gramms auf dem gleichen Bildschirmgerät, und
c) eine Eingabeeinheit für die Eingabe und Veränderung der Sollwerte.

Einzelheiten dieser Anordnung, ihre Wirkungsweise und Vorteile werden nachfolgend in der Detailbeschreibung noch näher erläutert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen standes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand sehr schematischer Darstellungen in den Fig. 1 bis 4 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Bedampfungszone in einer Vakuum-Bandbedampfungsanlage,

Fig. 2 die Darstellung der Balkendiagramme auf einem Bildschirm,

Fig. 3 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens unter Schließung des Regel kreises durch eine Bedienungsperson, und

Fig. 4 eine modifizierte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem in sich geschlossenen Regelkreis.

In Fig. 1 ist eine langgestreckte Anordnung 1 mit mehreren einzeln regelbaren Dampfquellen 1 a bis 1 f dargestellt. Es handelt sich um einen rechteckigen, wassergekühlten Ver dampfertiegel 2, in dem sich ein schmelzflüssiger Inhalt aus Verdampfungsmaterial 3 befindet. Der Verdampfertiegel hat eine längste Achse A-A.

Die Beheizung des Verdampfungsmaterials 3 erfolgt durch eine Elektronenstrahlkanone 4, die seitlich neben dem Verdampfertiegel 2 und im Bereich der Mitte der Achse A-A angeordnet ist. Die Elektronenstrahlkanone 4 besitzt eine Ablenkeinheit 4 a, mittels welcher ein Elektronenstrahl 5 mit vorgegebenem Fokussierungszu stand alternierend und mit hoher Geschwindigkeit auf die einzelnen Dampfquellen 1 a bis 1 f gelenkt werden kann. Im vorliegenden Fall beaufschlagt der Elektronen strahl 5 gerade die Dampfquelle 1 e. Der Auftreffbereich ist schraffiert.

Die Lage der Dampfquellen 1 a bis 1 f wird durch die Strahlparameter bestimmt und ist an keine Konstruktions merkmale des Verdampfertiegels 2 gebunden. Im vor liegenden Fall sei angenommen, daß die einzelnen Dampf quellen äquidistant verteilt innerhalb der Gesamtlänge des Verdampfertiegels 2 angeordnet sind. Gleiche Flächengröße der einzelnen Dampfquellen vorausgesetzt, wäre alsdann die Energiezufuhr (einschließlich der Leistungsdichte) im Bereich einer jeden Dampfquelle gleich, gleiche Verweilzeiten auf jeder Dampfquelle voraus gesetzt. Man hat es nun durch Änderung der relativen Ver weilzeiten im Bereich einer jeden Dampfquelle in der Hand, die eine oder die andere Dampfquelle im zeitlichen Mittel mit mehr oder weniger Energie zu beaufschlagen, so daß die Dampffreisetzung pro Zeiteinheit (Verdampfungs rate) entsprechend beeinflußbar ist. Insbesondere im Bereich der beiden an den Tiegelenden befindlichen Dampfquellen 1 a und 1 f ist eine höhere Energiezufuhr zum Ausgleich der dort stärkeren Wärmeabfuhr an den Verdampfertiegel 2 erforderlich. Es ist hierbei er wähnenswert, daß die Dampffreisetzung trotz des rasch oszillierenden Elektronenstrahls praktisch konti nuierlich erfolgt, da das Verdampfungsmaterial 3 naturgemäß eine gewisse Wärmeträgheit besitzt. Außer dem geschieht die Oszillation so schnell, daß zwischen durch keine merkliche Abkühlung erfolgen kann.

Die Elektronenstrahlkanone 4 erhält ebenso wie die Ab lenkeinheit 4 a ihre Leistung und die Steuerbefehle für die Strahlablenkung von einem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Regler 6, der sämtliche Strahlparameter einschließlich der Koordinaten für die Strahlablenkung in X- und Y-Richtung in Form elektrischer Signale liefert und daher über ein Mehrfachkabel 7 mit der Elektronenstrahlkanone 4 verbunden ist. Die Ablenkein heit 4 a erhält ihre Signale in Form diskreter Signal pegel, die für die Lage der Auftreff-Flächen des Elektronen strahls 5 in der in Fig. 1 gezeigten Weise maßgebend sind.

Derartige Verdampferanordnungen sind einschließlich der Elektronenstrahlkanone 4 und ihrer Betriebsweise Stand der Technik, so daß sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt.

Oberhalb der Anordnung 1 befindet sich das zu bedampfende Substrat 8, welches kontinuierlich, d.h. mit gleich förmiger Geschwindigkeit, in Richtung des Pfeils 9 be wegt wird, d.h. die Laufrichtung des Substrats ist quer zur Achse A-A aller Dampfquellen. In Lauf richtung hinter den Dampfquellen ist dem Substrat 8 eine gleiche Anzahl von Sensoren 10 a bis 10 f zuge ordnet, durch welche die Dicke des kondensierten Schichtmaterials in einem begrenzten Bereich erfaß bar ist. Sensoren für die verschiedenen physikalischen Meßmethoden befinden sich auf dem Markt, nur beispiel haft sei daher die Meßmethode der optischen Transparenz- Messung erwähnt, die anhand der Fig. 3 und 4 noch etwas im Detail dargestellt ist. Dort ist einem Sensor 10 a, der als Fotodiode ausgeführt ist, auf der anderen Seite des Substrats 8 gegenüberliegend eine Lichtquelle 11 zu geordnet, die durch eine spannungsstabilisierte Strom quelle 12 versorgt wird. Die Sensoren sind mit eigenen Anschlüssen versehen, die zu einem Mehrfachkabel 13 zusammengefaßt sind.

Bei dem Substrat 8 kann es sich um eine laufende, d.h. von einer Vorratsrolle auf eine Aufwickelrolle umge spulte Folie, oder aber auch um eine Glasscheibe für Gebäudeverglasungen handeln, die beispielsweise mit einer infrarot-reflektierenden Schicht bedampft wird. Speziell bei derartigen Schichten oder Schichtsystemen kommt es darauf an, eine möglichst gleichförmige Schicht dickenverteilung zu erhalten, weil ansonsten der Eindruck von Wolken oder Streifen am fertigen Gebäude entsteht.

Beim Aufdampfen von Mehrfachschichtsystemen können auch mehrere Anordnungen gemäß Fig. 1 in Laufrichtung (Pfeil 9) hintereinander angeordnet sein, wobei vorzugsweise zur Oberwachung jeder einzelnen Verdampferanordnung auch eine Reihenanordnung von Sensoren vorgesehen ist.

Sämtliche in Fig. 1 dargestellten Elemente befinden sich in einer entsprechend dimensionierten Vakuumkammer, die jedoch der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.

Die Anzahl der Dampfquellen kann bei gleicher Länge des Verdampfertiegels durch entsprechende Änderung des Fokussierungs- und Ablenkmusters auch noch wesent lich erhöht werden. Beispielsweise können innerhalb des Verdampfertiegels auch zwölf oder achtzehn Dampf quellen (oder jede andere Zahl) erzeugt werden, wobei die Regelbarkeit der Schichtdickenverteilung mit der Zahl der Dampfquellen erleichtert wird, allerdings bei entsprechend gesteigertem Aufwand.

In Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines Bildschirmge rätes 14 mit einer Katodenstrahlröhre 15 (Fernseh bildschirm) gezeigt. Auf dem Bildschirm wird ein erstes Balkendiagramm 16 dargestellt, dessen Balkenlänge (in vertikaler Richtung) der Leistungszufuhr zu einer jeden Dampfquelle entspricht. Darüber ist ein zweites Balken diagramm 17 dargestellt, dessen Balken die gleiche Zählung von eins bis zwölf aufweisen, wie die des Balken diagramms 16. Die Balkenlänge des Diagramms 17 ent spricht den gemessenen Schichtdicken, wie sie von der jeweils zugeordneten Dampfquelle erzeugt werden. Die Darstellung entspricht (in Erweiterung von Fig. 1) einer Reihenanordnung von insgesamt zwölf Dampfquellen und zwölf Sensoren. Im Bereich des Balkendiagramms 17 sind noch zwei Toleranzgrenzen 18 und 19 in Form horizontaler Linien dargestellt, die einen Toleranzbereich 20 zwischen sich einschließen. Dieser Toleranzbereich kennzeichnet die jeweils minimal und maximal zulässige Schichtdicke. Im vorliegenden Fall wurde eine Transmissionsmessung gemäß den Fig. 3 und 4 angewandt, d.h. das Meßsignal ist um so kleiner, je dicker die aufgedampfte Schicht ist. Es ist erkennbar, daß die Balken Nr. 6 und 7 eine zu große Schichtdicke, und der Balken Nr. 9 eine zu geringe Schichtdicke signalisieren. Es gilt, diesen Betriebszustand an den jeweils zugehörigen Dampf quellen auszuregeln. Anhand des Balkendiagramms 16 ist erkennbar, daß die Balken Nr. 6 und 7 eine zu große und der Balken Nr. 9 eine zu geringe Leistungszufuhr signalisieren. Beim Balkendiagramm 16 ist die Leistungszufuhr durch die Sollwerte der je weiligen Verdampfungsleistung dargestellt. Zur Aus regelung der sehr ungleichförmigen Schichtdickenver teilung gemäß dem Balkendiagramm 17 ist es nunmehr er forderlich, die Sollwerte gemäß dem Balkendiagramm 16 an den betreffenden Stellen zu verändern. Im vorliegenden Fall werden die Sollwerte entsprechend den Balken Nr. 6 und Nr. 7 zurückgenommen, womit auch die pro Zeiteinheit freigesetzte Dampfmenge verringert wird und damit die Schichtdicke im Bereich dieser Dampfquellen. Die Folge ist ein entsprechendes Längerwerden der Balken Nr. 6 und 7 im Balkendiagramm 17. Analog wird der Sollwert gemäß dem Balken Nr. 9 im Balkendiagramm 16 entsprechend ange hoben und damit die Verdampfungsleistung gleitend nach geregelt, so daß die Schichtdicke vergrößert und damit die Transmission verringert wird. Der Balken Nr. 9 im Balkendiagramm 17 wird dadurch verkürzt und insbe sondere wieder in das Toleranzfeld 20 verlegt. Im Hinblick auf die Feinfühligkeit der Regelung ist er sichtlich, daß die Toleranzgrenzen 18 und 19 unter Schrumpfung des Toleranzfeldes 20 auch sehr dicht nebeneinander gelegt werden können, so daß sich ein sehr homogenes Schichtdickenprofil erzielen läßt.

In Fig. 3 sind - soweit erforderlich - die bisher be schriebenen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Elektronenstrahlkanone 4 ist der Einfachheit halber fortgelassen, und der Regler 6 ist umittelbar über das Mehrfachkabel 7 mit der Verdampferanordnung 1 ver bunden. Es kann sich alternativ auch um eine Reihenan ordnung von thermischen Verdampfern handeln. Der in Richtung auf das Substrat 8 aufsteigende Dampfstrom ist durch gestrichelte Linien angedeutet.

In Fig. 3 ist zusätzlich folgendes dargestellt: Eine Rechnereinheit 21 ist mit Sollwertspeichern 22 und Istwertspeichern 23 sowie mit einem Tastenfeld 24 für die Eingabe von Daten und Rechenprogramme sowie für die Auslösung von Rechenoperationen einschließlich einer Beeinflussung der Bildschirmanzeigen versehen. Den Sollwertspeichern 22 ist eine Eingabeeinheit 25 für die Eingabe und Veränderung der Sollwerte vorgeschaltet. Es handelt sich also, vereinfacht ausgedrückt, um einen einstellbaren Sollwertgeber. Die betreffenden Soll werte werden in den Sollwertspeichern 22 abgespeichert, zyklisch abgefragt und einem Regler 6 zugeführt, der seinerseits die Energieverteilung an den einzelnen Dampfquellen gemäß den obigen Ausführungen beeinflußt. Bei einem Elektronenstrahlverdampfer gemäß Figur würden beispielsweise lediglich die Verweilzeiten ver ändert, und die Balkenlänge im ersten Balkendiagramm 16 ist ein unmittelbares Maß für die jeweilige Verweilzeit. Der Regler 6 kann natürlich auch die Regelung der ge samten Strahlparameter übernehmen, wie Strahlstrom, Strahlspannung, Strahlfokussierung und Strahlablenkung. Entsprechende Vorgabewerte können über das Tastenfeld 24 eingegeben werden.

Die Sensoren 10 a bis 10 f übermitteln die Meßwerte (Transmissionsmessung) über das Mehrfachkabel 13 zu den Istwertspeichern 23. Die Inhalte der Sollwert- und Istwertspeicher werden nach Umsetzung in entsprechende Videosignale einschließlich einer Adressenkodierung für die Plazierung auf dem Bildschirm in diesen eingegeben, so daß eine Anzeige gemäß Fig. 2 erscheint. Wird nun eine unzulässige Abweichung am oberen Balkendiagramm 17 beobachtet, so wird eine Sollwertverstellung mittels der Eingabeeinheit 25 vorgenommen, worauf extrem kurz fristig eine entsprechende Veränderung an dem ersten Balkendiagramm 16 wahrnehmbar ist.

Recheneinheiten der in Fig. 3 dargestellten Art sind im Handel erhältlich, und ihre Schaltung bzw. Verdrahtung mit Peripheriegeräten ergibt sich für den Fachmann auf grund der vorstehenden Erläuterungen.

Fig. 3 zeigt noch eine zusätzliche Möglichkeit zur besonders einfachen Beeinflussung der Eingabeeinheit 25. Zu diesem Zweck ist die Eingabeeinheit 25 über eine flexible Leitung 26 mit einem sogenannten "Lichtgriffel" 27 verbunden, der gleichfalls im Handel erhältlich ist. Ein solcher Lichtgriffel besitzt an seinem vorderen Ende einen Lichtsensor 27 a, mit dem Hell-Dunkelübergänge erfaßt werden können. Die Schaltung erfolgt nun in der Weise, daß folgende Funktion eintritt: Wird der Lichtgriffel 27 über die Oberkante eines Balkens des ersten Balkendiagramms geführt (Sollwerte für die Leistungsverteilung), so wird mit dem Lichtgriffel die Hell-Dunkel-Grenze an der Oberkante des betreffenden Balkens und damit verzögerungsfrei auch der Sollwert verschoben. Es entsteht optisch der Eindruck, daß der Lichtgriffel den Balken in die Länge zieht oder ihn staucht, wobei jeweils der zugehörige Balken des zweiten Balkendiagramms (Schichtdickenverteilung) eine ent sprechende Verkürzung oder Verlängerung ausführt. Die Lichtgriffelabfrage und die Videosignale der betreffenden Balkendarstellung sind dabei synchronisiert, so daß jeweils nur der Balken verschoben werden kann, mit dessen Hell-Dunkel-Grenze der Lichtgriffel unmittelbar in Sichtverbindung steht.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird also der Regelkreis durch die Bedienungsperson geschlossen, insbesondere durch die manuelle Betätigung des Licht griffels 27.

In Fig. 4 sind gleiche Elemente wie in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich Wiederholungen erübrigen. In diesem Fall ist die Rechnereinheit 21 zusätzlich mit Toleranzwertspeichern 28 ausgestattet, in denen für jeden Balken des zweiten Balkendiagramms 17 ein oberer und ein unterer Toleranzwert abspeicherbar sind. Diese Toleranzwerte werden über eine Leitung 29 dem Bildschirmgerät 14 zugeführt und dort als Toleranz grenzen 18 und 19 bzw. Toleranzfeld 20 dargestellt (siehe Fig. 2). Die Toleranzwerte werden aber außer dem einem Rechner 30 zugeführt, indem sie mit den einzelnen Istwerten des Istwertspeichers 23 verglichen werden. Erfolgt eine Ober- oder Unterschreitung der Toleranzgrenzen, so erhält die Eingabeeinheit 25 vom Rechner 30 ein Signal, den zugehörigen Sollwert für den Regler 6 entweder zurückzunehmen oder zu erhöhen, so daß die örtliche Verdampfungsrate entsprechend korrigiert und der zugehörige Istwert wieder in die Toleranzgrenzen zurückgeführt wird.

Im Falle der Fig. 4 ist der Regelkreis durch den Rechner 30 geschlossen und die Korrektur einer Schichtdickenverteilung ist außerordentlich rasch möglich; sie hängt praktisch nur vom Zeitverhalten der Verdampferanordnung, von der Laufgeschwindigkeit des Substrats sowie vom Abstand der Sensoren 10 von der Verdampferanordnung ab. Hieraus ergibt sich, daß die Sensoren möglichst dicht an der Verdampferanordnung angeordnet werden sollten, wobei jedoch ein Sicherheitsabstand im Hinblick auf die Wärmebelastung einerseits und die Gefahr eines Bedampfens andererseits eingehalten werden muß. Ge gebenenfalls ist zwischen der Verdampferanordnung und den Sensoren 10 eine Abschirmung 31 anzuordnen (Fig. 4).

Bei Vorrichtungen für Mehrfachschichten und mit mehreren Reihenverdampfern können entweder mehrere Bildschirmgeräte vorgesehen sein, oder die Bildschirm anzeige ist umschaltbar. Die zuletzt genannte Mög lichkeit wird bevorzugt bei der Automatik-Version ange wandt, weil dort die Regelung unabhängig von der Anzeige fortgesetzt werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Einstellen der örtlichen Verdampfungs leistung an Verdampfern bei der Herstellung dünner Schichten in Vakuumaufdampfprozessen auf Substraten, die relativ und quer zu einer langgestreckten An ordnung einzeln regelbarer Dampfquellen für das Schichtmaterial bewegt werden, wobei die Dicke der niedergeschlagenen Schichten in Laufrichtung der Substrate hinter mindestens einem Teil der Dampf quellen gemessen und die einzelnen Schichtdicken zur Anzeige gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die Leistungszufuhr zu mindestens einem Teil der Dampfquellen in Form eines ersten Balkendiagramms auf einem Bildschirm darstellt,
b) die den Dampfquellen zugeordneten Schichtdicken in Form eines zweiten Balkendiagramms in räumlicher Korrelation auf dem gleichen Bildschirm darstellt, und
c) das erste Balkendiagramm für die Leistungszufuhr verändert, bis das zweite Balkendiagramm für die Schichtdickenverteilung dem gewünschten Schicht dickenprofil entspricht.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, mit einer langgestreckten Anordnung von einzeln regelbaren Dampfquellen, einem einstellbaren Sollwertgeber für jede Dampfquelle, mit einer Be wegungseinrichtung für die Bewegung der Substrate quer zur Dampfquellen-Anordnung, mit mehreren in Bewegungsrichtung hinter den Dampfquellen ange ordneten Schichtdickenmeßeinrichtungen, und mit mehreren Anzeigeeinheiten für die Schichtdicken meßwerte, gekennzeichnet durch

a) ein Bildschirmgerät (14)
b) eine Rechnereinheit (21) mit Sollwertspeichern (22) für die Speicherung und Ausgabe der veränderbaren Sollwerte für mindestens einen Regler (6) für die Dampfquellen (1) und für die Umsetzung der Sollwerte in Videosignale für die Anzeige des ersten Balkendiagramms (16) auf dem Bildschirmge rät, und für die Umsetzung der Schichtdickenmeß werte in Videosignale für die Anzeige des zweiten Balkendiagramms (17) auf dem gleichen Bildschirmgerät und
c) eine Eingabeeinheit (25) für die Eingabe und Ver änderung der Sollwerte.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Lichtgriffel (27) der mit der Rechnereinheit (21) derart verbunden ist, daß bei einer Bewegung des Lichtgriffels in Längsrichtung eines jeden Balkens des ersten Balkendiagramms die Oberkante dieses Balkens mit dem Lichtgriffel verschiebbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit (21) mit Toleranzwertspeichern (28) versehen ist, in denen für jeden Balken des zweiten Balkendiagramms ein oberer und ein unterer Toleranz wert abspeicherbar sind und daß die Rechnereinheit eine solche Programmierung aufweist, daß jeder Balken beim Ober- oder Unterschreiten der Toleranz grenzen durch Verstellung des zugehörigen ersten Sollwerts für die Leistungszufuhr in den Toleranz bereich zurückführbar ist.