DE4219692C1 - Vapour coating process - in which parameter valves are continually fed to computer where output signals change the speed of vaporisation in response to coating process changes - Google Patents
Vapour coating process - in which parameter valves are continually fed to computer where output signals change the speed of vaporisation in response to coating process changesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Aufdampfverfahren zur Herstel lung dünner Schichten, bei dem wenigstens ein Stoff auf ei nem Träger aufgedampft wird und eine Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens mit einem Vakuumraum, mit wenigstens einem Verdampfer und mit einer Meßvorrichtung mit Meßwertaufnehmern zur Erfassung von den Verfahrensablauf kennzeichnenden Meßwerten. Derartige Verfahren und Vorrich tungen dienen beispielsweise zur Herstellung von Photoka thoden von Röntgenbildverstärkern.The invention relates to a vapor deposition process for the manufacture lung thin layers, in which at least one substance on egg Nem carrier is evaporated and a device for through implementation of the method with a vacuum space, with at least an evaporator and with a measuring device Transducers for recording the process flow characteristic measured values. Such procedures and Vorrich for example, for the production of photoka methods of X-ray image intensifiers.
In der DE-B-16 14 986 ist ein derartiges Verfahren mit ei ner entsprechenden Vorrichtung beschrieben. Aus zwei Ver dampfern werden beispielsweise zwei Stoffe auf einem Träger für den Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbildverstärkers niedergeschlagen. Die solcherart aufgetragene Schicht bildet die Leuchtstoffschicht des Röntgenbildverstärkers. Ein derartiges Aufdampfverfahren kann auch zur Herstellung der dünnen lichtelektrischen Schicht der Photokathode Ver wendung finden. Im Hinblick auf hohe Prozeßsicherheit und Reproduzierbarkeit ist ein automatischer Ablauf dieses Aufdampfprozesses gefordert. Bei lichtelektrischen Schich ten wird meist nicht nur ein Stoff sondern zwei oder mehre re Stoffe aufgedampft, die auch chemisch untereinander reagieren können. Neben der Dynamik des Aufdampfprozesses bestimmt auch die Reaktionsgeschwindigkeit der Stoffe die Eigenschaften der lichtelektrischen Schicht, beispielsweise deren Photoempfindlichkeit. Die in dem Aufdampfprozeß enthaltende Eigendynamik gestaltet eine nach einer festen Vorgabe ablaufenden Prozeßführung schwierig, da sich die ablaufenden Reaktionen nicht modellhaft beschreiben lassen.DE-B-16 14 986 describes such a method with egg ner corresponding device described. From two ver For example, two substances are steamed on one carrier for the entrance screen of an X-ray image intensifier depressed. The layer so applied forms the phosphor layer of the X-ray image intensifier. Such a vapor deposition process can also be used for production the thin photoelectric layer of the photocathode Ver find application. With regard to high process reliability and Reproducibility is an automatic process of this Evaporation process required. With photoelectric layers is usually not just one substance but two or more re-evaporated substances that are also chemically inter-related can react. In addition to the dynamics of the evaporation process also determines the reaction rate of the substances Properties of the photoelectric layer, for example their photosensitivity. Those in the evaporation process self-contained dynamics shape one according to a fixed one The current process management is difficult because the do not have a description of the reactions taking place.
Aus diesem Grund wird üblicherweise der Aufdampfprozeß durch eine Bedienperson derart eingestellt und durch Ändern beispielsweise der Verdampfungsgeschwindigkeit eines der Stoffe der Ablauf so gesteuert, daß eine maximale Emp findlichkeit der lichtelektrischen Schicht erreicht wird. Beim Herstellen einer Photokathode wird diese beleuchtet und anschließend der Photostrom beispielsweise über die Elektroden des Röntgenbildverstärkers erfaßt. Für die Pro zeßsteuerung ist dabei weniger die absolute Höhe des Photo stromes sondern vielmehr dessen Änderungsgeschwindigkeit bedeutend. Eine Automatisierung dieses Aufdampfprozesses läßt sich mit Hilfe eines Computerprogrammes u. a. auch des halb nur sehr schwer bewerkstelligen, da der Prozeßverlauf von der Vorgeschichte der zur Herstellung eines Röntgen bildverstärkers notwendigen Teile der Aufdampfanlage ab hängt.For this reason, the evaporation process is usually set by an operator and changed for example the rate of evaporation of one of the Fabrics the process controlled so that a maximum emp sensitivity of the photoelectric layer is achieved. When a photocathode is manufactured, it is illuminated and then the photocurrent for example via the Detected electrodes of the X-ray image intensifier. For the pro zess control is less the absolute height of the photo stromes but rather its rate of change significant. Automation of this evaporation process can with the help of a computer program a. also of half very difficult to accomplish because the process flow from the history of making an x-ray necessary parts of the evaporation system hangs.
Aus der JP-A-63-0 65 073 ist ein ferngesteuertes Diagnose system für eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schichten be kannt, bei der die Bildung der Schicht gemessen wird und diese Meßwerte abgespeichert werden. Die gemessenen Werte werden durch Analyse der gespeicherten Daten auf Abnormitä ten untersucht. Auf diese Weise werden die Abweichungen der Vorrichtung erkannt und die abnormen Teile in ihren nor malen Status zurückgesetzt. Auch durch diese allgemein be schriebene Prozeßregelung ist eine exakte Herstellung einer dünnen Schicht, beispielsweise für einen Röntgenbildver stärker, aufgrund der Abhängigkeit von vielen Parametern nicht möglich.From JP-A-63-0 65 073 is a remote controlled diagnosis system for a device for producing layers knows in which the formation of the layer is measured and these measured values are stored. The measured values are determined by analyzing the stored data for abnormality examined. In this way, the deviations of the Device recognized and the abnormal parts in their nor paint status reset. Also by this generally be Process control is an exact production of a thin layer, for example for an X-ray image ver stronger, due to the dependence on many parameters not possible.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein automatisches Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung anzu geben, die eine automatische Herstellung einer dünnen Schicht ermöglichen.The invention is based on the task of an automatic Method and an apparatus for carrying it out give that an automatic manufacture of a thin Enable layer.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Verfahrens durch folgende Verfahrensschritte gelöst:The object is achieved according to the method solved by the following steps:
- a) Verdampfen der Stoffe in einem Vakuumraum und Nieder schlagen auf dem Träger;a) Evaporation of the substances in a vacuum room and low beat on the carrier;
- b) Erfassen von den Verfahrensablauf kennzeichnenden Meß werten in dem Vakuumraum;b) Detection of the measurement characterizing the process sequence value in the vacuum room;
- c) Verarbeiten der Meßwerte gemäß den Regeln der Fuzzy-Lo gik und c) Processing the measured values according to the rules of the fuzzy lo gik and
- d) Erzeugung von Steuersignalen zur Beeinflussung des Auf dampfprozesses.d) Generation of control signals to influence the up steam process.
Die Bedienperson kann durch die Steuerung mittels Fuzzy-Lo gik ersetzt werden, da diese die zur Prozeßsteuerung not wendigen Daten verarbeitet und eine Ausgangsgröße errech net, die über den Strom die Verdampfungsgeschwindigkeit der Reaktionspartner steuert. Durch eine gleichzeitige Akti vierung mehrerer Fuzzy-Regeln können die Ströme für die Verdampfer der Dynamik des Aufdampfprozesses entsprechend eingestellt werden.The operator can control by means of fuzzy lo gik be replaced, as these are not necessary for process control nimble data processed and an output variable calculated net, which is the rate of evaporation of the current Reaction partner controls. Through a simultaneous acti Four fuzzy rules can be used for the currents Evaporator according to the dynamics of the evaporation process can be set.
Eine leichte Einstellbarkeit erhält man, wenn der Aufdampf prozeß durch die Veränderung der Verdampfungsgeschwindig keit der Stoffe beeinflußt wird. Dabei kann das Verfahren in vorteilhafter Weise bei einem Träger einer Photokathode eines Röntgenbildverstärkers Verwendung finden. Als Stoffe können ein Alkalimetall und Antimon Verwendung finden. Es können aber auch zwei oder mehrere Alkalimetalle zur Her stellung einer Bi- oder Multi-Alkalischicht verdampft wer den.An easy adjustability is obtained when the vapor deposition process by changing the evaporation rate speed of the substances is affected. The process can advantageously in the case of a support of a photocathode an X-ray image intensifier are used. As fabrics an alkali metal and antimony can be used. It but can also two or more alkali metals position of a bi- or multi-alkali layer is evaporated the.
Die Aufgabe wird bezüglich einer Vorrichtung erfindungsge mäß dadurch gelöst, daß eine nach der Fuzzy-Logik arbei tende Steuerschaltung an den Meßwertaufnehmern ange schlossen und daß die Steuerschaltung mit wenigstens einem Verdampfer zur Steuerung des Aufdampfprozesses verbunden ist. Dadurch können die zum Aufdampfungsverfahren benötig ten Daten erfaßt, verarbeitet und in Steuersignale für den oder die Verdampfer umgesetzt werden.The task is fiction, ge regarding a device moderately solved in that one works according to the fuzzy logic Tending control circuit on the transducers closed and that the control circuit with at least one Evaporator connected to control the evaporation process is. This means that they are required for the vapor deposition process data is acquired, processed and in control signals for the or the evaporators are implemented.
Zur Herstellung von beispielsweise Bi- oder Multi-Alkali schichten hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn wenig stens zwei Verdampfer mit der Steuerschaltung verbunden sind. Durch die Meßwertaufnehmer lassen sich der Druck im Vakuumraum, die Temperatur im Vakuumraum und/oder der Pho tosstrom über die Elektroden eines Röntgenbildverstärkers erfassen. Die Steuerung des Aufdampfprozesses durch die Veränderung der Verdampfungsgeschwindigkeit kann in vor teilhafter Weise erreicht werden, wenn die Steuerschaltung mit Stellmitteln für den Strom der Verdampfer verbunden ist.For the production of, for example, bi- or multi-alkali layers, it has proven to be advantageous if little at least two evaporators connected to the control circuit are. The pressure in the Vacuum space, the temperature in the vacuum space and / or the pho current through the electrodes of an X-ray image intensifier to capture. The control of the evaporation process by the The rate of evaporation can change in advance can be achieved when the control circuit is connected with adjusting means for the current of the evaporator.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung darstellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.
In der Figur ist eine Vorrichtung zum Aufdampfen einer dünnen Schicht dargestellt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Als Vakuumkammer dient dabei ein Rönt genverstärker 1, der einen Eingangsschirm 2 mit einer Leuchtschicht aufweist, auf der die Photokathode als licht elektrische Schicht aufgetragen werden soll. Als Meßwert aufnehmer für den Photostrom der Photokathode können die Elektroden 3 der Elektronenoptik des Röntgenbildverstärkers 1 Verwendung finden. An einem Stutzen des Gehäuses des Röntgenbildverstärkers 1 ist ein Meßwertaufnehmer 4 für den Druck im Röntgenbildverstärker 1 angebracht. Die Elektroden 3 und der Meßwertaufnehmer 4 sind mit entsprechenden Meß wandlern 5 und 6 verbunden, die an einer Eingangsschaltung 7 einer Steuerschaltung 7 bis 9 angeschlossen sind. Den Hauptteil der Steuerschaltung 7 bis 9 bildet die Fuzzy-Con trol-Einheit 8, die aus einer Rechen- und einer Speicher einheit bestehen kann, in der die Regeln der Fuzzy-Logik abgelegt sind. Die Fuzzy-Control-Einheit 8 ist mit einer Ausgangsschaltung 9 verbunden, die Stellmittel 10 und 11 für die Verdampfer 12 und 13 treibt und somit den Strom der Verdampfer und damit die Verdampfungsgeschwindigkeit der Stoffe beeinflußt. Eine Lichtquelle 14 ist zur Beleuchtung der Photokathode und damit zum Erzeugen eines Photostromes vorgesehen.In the figure, a device for evaporating a thin layer is shown, which works according to the inventive method. An X-ray amplifier 1 , which has an input screen 2 with a luminous layer on which the photocathode is to be applied as a light-electric layer, serves as the vacuum chamber. The electrodes 3 of the electron optics of the X-ray image intensifier 1 can be used as a measurement sensor for the photocurrent of the photocathode. On a piece of the housing of the X-ray image intensifier 1, a transducer 4 is attached to the pressure in the X-ray image intensifier. 1 The electrodes 3 and the transducer 4 are connected to corresponding transducers 5 and 6 , which are connected to an input circuit 7 of a control circuit 7 to 9 . The main part of the control circuit 7 to 9 forms the fuzzy control unit 8 , which can consist of a computing and a storage unit in which the rules of the fuzzy logic are stored. The fuzzy control unit 8 is connected to an output circuit 9 which drives the actuating means 10 and 11 for the evaporators 12 and 13 and thus influences the flow of the evaporators and thus the rate of evaporation of the substances. A light source 14 is provided for illuminating the photocathode and thus for generating a photocurrent.
Aufgrund der Beleuchtung der Photokathode durch die Licht quelle 14 werden Elektronen 15 frei, die auf die Elektroden 3 treffen. Dort wird der Photostrom I über die Elektroden 3 als Meßwertaufnehmer erfaßt und von dem Meßwandler 5 in ein digitales Signal D1 umgesetzt. Der Meßwertaufnehmer 4 erfaßt den Druck p in dem Röntgenbildverstärker 1 und lie fert ein Signal dem Meßwandler 6, der ein dem Druck p entsprechendes digitales Signal D2 erzeugt. Diese beiden Signale D1 und D2 der Meßwandler 5 und 6 und weitere, die beispielsweise der Temperatur im Inneren des Röntgenbild verstärkers 1 oder auf der Photokathode entsprechen können, werden der Eingangsschaltung 7 der Steuerschaltung 7 bis 9 zugeführt. Diese Werte werden durch die Fuzzy-Logik in der Fuzzy-Control -Einheit 8 miteinander verknüpft. Aufgrund dieser Verknüpfung werden digitale Ausgangssignale D3 und D4 erzeugt, die über den Ausgang 9 den Stellmitteln 10 und 11 zugeführt werden. Das Stellmittel 10 wandelt dabei das digitale Ausgangssignal D3 in einen Strom 1a um, durch den die Verdampfungsgeschwindigkeit des ersten Verdampfers 12 eingestellt wird. In dem ersten Verdampfer 12 können sich beispielsweise ein Stoff oder mehrere Stoffe befinden, die verdampft werden und sich dann auf der Photokathode nieder schlagen können. Als Stoffe können Alkalimetalle, bei spielsweise Cäsium (Cs), Natrium (Na), Kalium (K) oder Rubidium (Rb) oder eine Mischung derselben, Verwendung fin den. Durch ein weiteres Ausgangssignal D4 wird der Strom Is in dem zweiten Verdampfer 13 eingestellt, in dem sich bei spielsweise Antimon (Sb) befinden kann. Durch die Verände rung des Stromes Is wird auch dessen Verdampfungsgeschwin digkeit eingestellt. Dabei werden die Ströme Ia und Is durch die Fuzzy-Logik derart gesteuert, daß die Änderungs geschwindigkeit des Photostromes, der durch Beleuchten der aufwachsenden Schicht generiert wird, optimal eingestellt wird. Hierbei ist es für den automatischen Prozeßverlauf ohne Belang, welche Vorgeschichte die für die Herstellung eines Röntgenbildverstärkers notwendigen Teile und welche Aufdampfanlagen Verwendung finden, da derartige Abhängig keiten von der Fuzzy-Logik erkannt und in eine entspre chende Steuerung der Ströme Ia und Is umgesetzt werden. Auch berücksichtigt die Fuzzy-Logik u. a. die chemischen Re aktionen der verdampften Stoffe.Due to the illumination of the photocathode by the light source 14 , electrons 15 are released, which hit the electrodes 3 . There, the photocurrent I is recorded via the electrodes 3 as a transducer and converted into a digital signal D1 by the transducer 5 . The transducer 4 detects the pressure p in the X-ray image intensifier 1 and delivers a signal to the transducer 6 , which generates a digital signal D2 corresponding to the pressure p. These two signals D1 and D2 of the transducers 5 and 6 and others, which can correspond, for example, to the temperature in the interior of the X-ray image amplifier 1 or on the photocathode, are fed to the input circuit 7 of the control circuits 7 to 9 . These values are linked to one another by the fuzzy logic in the fuzzy control unit 8 . Because of this linkage, digital output signals D3 and D4 are generated, which are fed to the actuating means 10 and 11 via the output 9 . The actuating means 10 converts the digital output signal D3 into a current 1 a through which the evaporation rate of the first evaporator 12 is set. In the first evaporator 12 there can be, for example, one or more substances which are evaporated and can then be deposited on the photocathode. Alkali metals, for example cesium (Cs), sodium (Na), potassium (K) or rubidium (Rb) or a mixture thereof, can be used as substances. The current Is is set in the second evaporator 13 by a further output signal D4, in which, for example, antimony (Sb) can be located. By changing the current Is its evaporation speed is also set. The currents Ia and Is are controlled by the fuzzy logic in such a way that the rate of change of the photocurrent generated by illuminating the growing layer is optimally adjusted. It is irrelevant for the automatic process flow which previous history the parts necessary for the production of an X-ray image intensifier and which vapor deposition systems are used, since such dependencies are recognized by the fuzzy logic and implemented in a corresponding control of the currents Ia and Is. The fuzzy logic also takes into account, among other things, the chemical reactions of the vaporized substances.
Die Steuerung mittels Fuzzy-Logik kann dabei bereits mit einem Verdampfer 12 erfolgen, in dem sich nur ein Stoff, beispielsweise eines der genannten Alkalimetalle, befindet. In dem einen Verdampfer können aber auch mehrere Alkalime talle und das Antimon zum verdampfen vorgesehen sein. Bei Verwendung von zwei Verdampfern kann in dem zweiten Ver dampfer auch wenigstens eines der Alkalimetalle enthalten sein. Zur genaueren Steuerung bei Multi-Alkalischichten können sich auch mehr als zwei Verdampfer im Vakuumraum des Röntgenbildverstärkers 1 befinden, die dann entsprechend durch weitere Stellmittel von der Fuzzy-Logik gesteuert werden.The control by means of fuzzy logic can already take place with an evaporator 12 in which there is only one substance, for example one of the alkali metals mentioned. In one evaporator, however, several alkali metals and the antimony can be provided for evaporation. When using two evaporators, at least one of the alkali metals can also be contained in the second evaporator. For more precise control in the case of multi-alkali layers, there may also be more than two evaporators in the vacuum space of the X-ray image intensifier 1 , which are then controlled accordingly by the fuzzy logic by further adjusting means.
Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Steuerung durch Fuzzy-Lo gik ist es möglich, eine derart schwierige Einstellung auf grund der erfaßten ablaufenden Reaktionen auch ohne Kennt nis der Vorgeschichte der Verdampfungsanlage sowie der für die Herstellung eines Röntgenbildverstärkers notwendigen Teile automatisch zu bewirken, so daß ein optimaler Schichtaufbau bei maximaler Empfindlichkeit der lichtelek trischen Schicht sicher und jederzeit reproduzierbar er reicht wird.Because of this control according to the invention by fuzzy lo gik it is possible to set up such a difficult setting due to the recorded reactions occurring even without knowledge nis the history of the evaporation plant and for the production of an X-ray image intensifier necessary To cause parts automatically, so that an optimal Layer structure with maximum sensitivity of the lichtelek layer and can be reproduced at any time is enough.
Claims (10)
- a) Verdampfen der Stoffe in einem Vakuumraum und Nieder schlagen auf dem Träger;
- b) Erfassen von den Verfahrensablauf kennzeichnenden Meß werten in dem Vakuumraum;
- c) Verarbeiten der Meßwerte gemäß den Regeln der Fuzzy-Lo gik und
- d) Erzeugung von Steuersignalen zur Beeinflussung des Auf dampfprozesses.
- a) evaporating the substances in a vacuum space and knocking down on the support;
- b) detection of measurement values characterizing the process sequence in the vacuum space;
- c) Processing the measured values according to the rules of fuzzy logic and
- d) generation of control signals for influencing the vapor deposition process.
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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 | ||
8320 | Willingness to grant licenses declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |