DE19605315C1 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Vakuumbeschichtungsprozesses - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines VakuumbeschichtungsprozessesInfo
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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.
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Cited By (3)
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)
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)
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)
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 |
-
1996
- 1996-02-14 DE DE1996105315 patent/DE19605315C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-02-07 WO PCT/DE1997/000264 patent/WO1997030185A1/de active Application Filing
Patent Citations (1)
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)
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)
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 |
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Publication number | Publication date |
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WO1997030185A1 (de) | 1997-08-21 |
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