DD237526A1 - ELECTRON BEAM - LINE EVAPORATOR - Google Patents
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Abstract
Der Elektronenstrahl-Linienverdampfer mit Magnetfalle dient zum Bedampfen temperaturempfindlicher Baender oder Substrate. Das Ziel ist die Verhinderung unzulaessiger Erwaermung und Aufladung. Die Aufgabe ist es, den Einschusswinkel des dynamisch abgelenkten Elektronenstrahl zu beeinflussen, damit er unabhaengig von Stoerfeldern in jeder Ablenkphase mit gleichem Winkel in das horizontale Magnetfeld eintritt. Erfindungsgemaess sind zwischen dem Polschuhspalt des ueber dem Verdampfer wirkenden horizontalen Magnetfeldes Mittel angeordnet, die laengs des Polschuhes ein oertlich und zeitlich veraenderbares vertikales Magnetfeld erzeugen. Fig. 2The electron beam line evaporator with magnetic trap serves to vaporize temperature-sensitive bands or substrates. The goal is to prevent inadmissible warming and charging. The task is to influence the entry angle of the dynamically deflected electron beam so that it enters the horizontal magnetic field at the same angle regardless of interference fields in each deflection phase. According to the invention, means are arranged between the pole piece gap of the horizontal magnetic field acting over the evaporator, which means generate a locally and temporally variable vertical magnetic field along the length of the pole piece. Fig. 2
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektronenstrahl-Linienverdampfer zum Elektronenstrahlbedampfen temperaturempfindlicher breiter Bänder oder anosrar temperaturempfindlicher Substrate, die senkrecht zur Ausdehnung des Linienverdampfers über diesen hinwegbewegt werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Bedampfen dünner Kunststoffolien und Papiere, bei denen die rückgestreuten Elektronen zu einer unzulässig hohen Erwärmung und/oder elektrostatischen Aufladung führen können.The invention relates to an electron-beam line evaporator for electron beam vapor deposition of temperature-sensitive wide bands or anoserior temperature-sensitive substrates, which are moved over perpendicular to the expansion of the line evaporator over this. A preferred field of application of the invention is the vapor deposition of thin plastic films and papers in which the backscattered electrons can lead to an unduly high heating and / or electrostatic charge.
Es sind Elektronenstrahl-Linienverdampfer bekannt, die dadurch charakterisiert sind, daS ein Elektronenstrahl längs einer Linie auf der Oberfläche eines langgestreckten Verdampfertiegels dynamisch «abgelenkt wird. Es ist weiterhin bekannt, zwischen Verdampfertiegel und Substrat eine Magnetfalle anzuordnen. Die Magnetfalle dient zum Fernhalten der am Verdampfungsgut rückgestreuten Elektronen von dem zu beschichtenden Substrat. Als Magnet falle dient im allgemeinen ein horizontales Magnetfeld, in dem sowohl der eingeschossene Elektronenstrahl als auch die rückgestreuten Elektronen umgelenkt werden. Dabei wird der Elektronenstrahl entweder annähernd senkrecht zur Richtung der magnetischen Feldlinien (DD-PS 54154, DD-PS 64107) oder schräg gegen die Feldlinien (DD-PS 204947) in das horizontale Hagnetfeld eingeschossen.Electron beam line evaporators are known which are characterized in that an electron beam is dynamically deflected along a line on the surface of an elongate evaporator crucible. It is also known to arrange a magnetic trap between the evaporator crucible and the substrate. The magnetic trap serves to keep away the electrons backscattered on the evaporating material from the substrate to be coated. Fall as a magnet is generally a horizontal magnetic field, in which both the injected electron beam and the backscattered electrons are deflected. In this case, the electron beam is injected either approximately perpendicular to the direction of the magnetic field lines (DD-PS 54154, DD-PS 64107) or obliquely against the field lines (DD-PS 204947) in the horizontal magnetic field.
Der Einschuß annähernd senkrecht zu den Feldlinien stellt eine sehr einfache Lösung dar, bietet aber bei der Beschichtung sehr breiter Substrate keinen zuverlässigen Schutz gegen rückgestreute Elektronen. Das ist dadurch bedingt, daß nur relativ geringe Magnetfeldstärken zugelassen sind, damit der Primär-Elektronenstrahl das ausgedehnte Magnetfeld durchdringen kann.The bullet approximately perpendicular to the field lines is a very simple solution, but provides for coating a very wide substrates no reliable protection against backscattered electrons. This is due to the fact that only relatively small magnetic field strengths are allowed, so that the primary electron beam can penetrate the extended magnetic field.
Der Einschuß schräg zu den Feldlinien erfolgt durch einen der beiden Polschuhe des horizontalen Magnetfeldes hindurch und erlaubt dadurch die Anwendung wesentlich höherer MagnS f eider, _.soThe entry obliquely to the field lines through one of the two pole pieces of the horizontal magnetic field through and thereby allows the application of much higher MagnS f eider, _.so
9? h9? H
daß ein sicherer Schutz des Substrates vor rückgestreuten Elektronen gewährleistet ist. Das Problem bei der Realisierung einer derartigen hochwirksamen Magnetfalle mit schrägem Einschuß besteht darin, daß der Elektronenstrahl in jeder Ablenkphase des Elektronenstrahls mit dem gleichen Winkel relativ zu den Feldlinien in das horizontale Magnetfeld eintreten muß, wenn eine gerade Ablenklinie entstehen soll.that a secure protection of the substrate is ensured against backscattered electrons. The problem with the realization of such a highly effective oblique injection magnetic trap is that the electron beam must enter the horizontal magnetic field at the same angle relative to the field lines in each deflection phase of the electron beam if a straight line of deflection is to be obtained.
Zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, zwischen Elektronenkanone und dem horizontalen Magnetfeld ein magnetisches Sektorfeld anzuordnen (DD-PS 204 947). Feldstärke ,und Lage der Eintrittskante des Sektorfeldes werden dabei so gewählt, daß der elektronenstrahl in jeder Ablenkphase mit dem gleichen Winkel aus dem Sektorfeld austritt und in das horizontale Magnetfeld eintritt. Zur Erweiterung des Einsatzgebietes dieser Magnetfalle für die Beschichtung sehr breiter Substrate wurde weiterhin vorgeschlagen, zwischen Elektronenkanone und Sektorfeld eine Abschirmkammer anzuordnen (DD-PS 208 955). Auf diese Weise sollen sowohl das Vakuum im Strahlbereich verbessert, als auch Fehlablenkungen des Elektronenstrahls durch Streufelder vermieden werden, ~ .To solve this problem, it has been proposed to arrange a magnetic sector field between the electron gun and the horizontal magnetic field (DD-PS 204 947). Field strength, and position of the leading edge of the sector field are chosen so that the electron beam in each deflection phase with the same angle exits the sector field and enters the horizontal magnetic field. To expand the field of application of this magnetic trap for the coating of very wide substrates has also been proposed to arrange a shielding between electron gun and sector field (DD-PS 208 955). In this way, both the vacuum in the beam area to be improved, and erroneous deflections of the electron beam are avoided by stray fields, ~ .
Diese bisher vorgeschlagenen Lösungen zur Realisierung einer hochwirksamen Magnet falle mit schrägem Einschuß des Elektronen Strahls über ein magnetisches Sektorfeld haben den Nachteil, daß für die.Erzielung einer geraden Ablenklinie auf dem Verdampfertiegel eine hohe Konstanz der Feldstärke des magnetischen Sektorfeldes erforderlich ist. Diese Forderung ist bei dar großen räumlichen Ausdehnung des Sektorfeldes nicht ausreichend erfüllbar, zumal das Ssktorfeld ca. lOmal schwächer als das benachbarte horizontale Magnetfeld ist und inhomogene Streufelder des horizontalen.Hagnetfeides das Sektorfeld beeinflussen. Die, Folge davon ist eine von den Streufeldern abhängige Verbiegung der Ablenklinie, die zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Dampfstromes über die Bandbreite führt. · · . .These previously proposed solutions for the realization of a highly effective magnetic trap with oblique Einschuß of the electron beam over a magnetic sector field have the disadvantage that for die.Erzielung a straight Ablenklinie on the evaporator crucible a high constancy of the field strength of the magnetic sector field is required. This requirement is not sufficiently fulfilled in is large spatial extent of the sector field, especially since the S s ktorfeld is about ten times weaker than the adjacent horizontal magnetic field and inhomogeneous stray fields of horizontalen.Hagnetfeides influence the sector field. The consequence of this is a stray field-dependent bending of the deflection line which results in an uneven distribution of the vapor flow across the bandwidth. · ·. ,
Ziel aim dar is Erfindunginvention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes dar Technik zu vermeiden und einen Elektronenstra'nl-Linienver-The aim of the invention is is to avoid the disadvantages of the prior art and a Elektronenstra'nl-Linienver-
dämpfer zu schaffen, der sowohl eine hochvvirksame Magnetfalle besitzt als auch eine hohe Qualität der Ablenklinie und damit eine hohe Schichtdickengleichmäßigkeit gewährleistet.Damper to create, which has both a highly effective magnetic trap as well as a high quality of the Ablenklinie and thus ensures a high layer thickness uniformity.
Darlegung des Wesens Presentation of the essence der the Erfindunginvention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektronenstrahl-Linienverdampfer mit Magnetfalle zu schaffen, bei welchem der dynamisch abgelenkte Elektronenstrahl durch einen Polschuhspalt in einem der beiden Polschuhe in das horizontale Magnetfeld der Magnet falle eingeschossen wird und bei welchem der Einschußwinkel des Elektronenstrahls so beeinflußbar ist, daß auch beim Auftreten unregelmäßiger und zeitlich veränderlicher Störfelder zwischen Elektronenkanone und horizontalem Magnetfeld der Elektronenstrahl in jeder Ablenkphase mit dem gleichen Winkel in das horizontale Magnetfeld eintritt.The invention has for its object to provide an electron beam line evaporator with magnetic trap, wherein the dynamically deflected electron beam is injected by a Polschuhspalt in one of the two pole pieces in the horizontal magnetic field of the magnetic trap and in which the Einschußwinkel of the electron beam is so influenced, that even when irregular and time-varying interference fields occur between the electron gun and the horizontal magnetic field, the electron beam enters the horizontal magnetic field at the same angle in each deflection phase.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem langgestreckten Verdampfertiegei, einer Elektronenkanone mit dynamischer Strahlablenkung und einer über dem Verdampfertiegel angeordneten Magnetfalle mit horizontalem Magnetfeld dadurch gelöst, daß innerhalb des Polschuhspaltes, durch welchen der dynamisch abgelenkte Elektronenstrahl in das horizontale Magnetfeld eingeschossen wird, Mittel angeordnet sind, die ein örtlich und zeitlich veränderbares vertikales Magnetfeld erzeugen. Dadurch kann der Einschußvvinkel des Elektronenstrahls in das horizontale Magnetfeld längs des Verdampfertiegels beliebig beeinflußt und trotz örtlicher und zeitlicher Unregelmäßigkeiten stets so eingestellt werden, daß eine gerade Ablenklinie längs der Mittellinie des Verdampfertiegels entsteht.According to the invention the object is achieved with an elongated Verdampfertiegei, an electron gun with dynamic beam deflection and arranged above the evaporator crucible magnetic trap with horizontal magnetic field in that within the Polschuhspaltes, through which the dynamically deflected electron beam is injected into the horizontal magnetic field means are arranged, the generate a locally and temporally variable vertical magnetic field. Thereby, the Einschußvvinkel the electron beam in the horizontal magnetic field along the vaporizer crucible can be arbitrarily influenced and despite local and temporal irregularities always adjusted so that a straight Ablenklinie along the center line of the evaporator crucible is formed.
Das örtlich und zeitlich veränderbare vertikale Magnetfeld in-· nerhalb des Polschuhspaltes wird zweckmäßig derart erzeugt, daß an der Oberseite und Unterseite des Polschuhspaltes je eine horizontale Polschuhplatte angeordnet ist, die jeweils über mehrere weichmagnetische Ooche mit darauf befindlichen Srreg.erspulen an den übrigen Polschuh angekoppelt sind. Die Joche für die obere und untere Polschuhplatte sind genau übereinander angeordnet. Die auf je zwei übereinanderliegenden Jochen angeordneten Erregerspulen werden in der gleichen Richtung vom glei-The spatially and temporally variable vertical magnetic field within the Polschuhspaltes is advantageously generated such that at the top and bottom of Polschuhspaltes each a horizontal pole plate is arranged, each coupled via a plurality of soft magnetic Ooche with thereon located Srreg.erspulen to the other pole piece are. The yokes for the upper and lower pole plate are arranged exactly one above the other. The exciting coils arranged on two superimposed yokes each are guided in the same direction by the same
chen Strom durchflossen. Überraschenderweise ist es möglich, trotz durchgehender, nicht durch Spalte unterteilter Polschuhpiatten zwischen diesen ein räumlich-unterschiedliches vertikales Magnetfeld zu erzeugen. Das wird erreicht, indem die jeweils übereinanderliegenden Spulen vom gleichen Strom, die nebeneinanderliegenden Spulen aber von unterschiedlichen Strömen durchflössen werden. Auf diese Wsise ist es sogar möglich, innerhalb der gleichen Polschuhplatten eine Umkehrung der Feldrichtung zu bewirken, Außerdem ist es möglich, beim Auftreten, zeitlich veränderlicher Störfelder durch entsprechende Veränderung der Spulenströme.dafür zu sorgen, daß stets eine gerade Ablenklinie längs der Mittellinie des Verdampfertiegels entsteht.flowed through. Surprisingly, it is possible, despite continuous, not divided by column Polschuhpiatten between them to produce a spatially-different vertical magnetic field. This is achieved by the respective superimposed coils from the same stream, but the adjacent coils are flowed through by different currents. In this W s ise, it is even possible to effect a reversal of the field direction within the same Polschuhplatten, It is also possible to provide at the occurrence, time-varying interference fields by a corresponding change in the Spulenströme.dafür that there is always a straight deflection line along the center line the evaporator crucible is formed.
Für das-Vermeiden von unerwünschten Strahlablenkungen bzw. Strahlverzerrung.en beim Passieren des Polschuhspaltes- ist es vorteilhaft, wenn die Begrsnzungskante des Polschuhspaltes in Richtung der Elektronenkanone so orientiert und geformt ist', daß der Elektronenstrahl in.jeder Ablenkphase unter einem Winkel von 60 bis 90 zur Begrenzungskante in den Polschuhspalt eintritt.For avoiding undesirable beam deflections when passing the pole piece gap, it is advantageous if the boundary edge of the pole piece gap is oriented and shaped in the direction of the electron gun such that the electron beam is at an angle of 60 ° to 60 ° in each deflection phase 90 enters the boundary edge in the Polschuhspalt.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:In the accompanying drawings show:
Fig. 1: einen horizontalen Schnitt durch einen Elektronenstrahl-Linienverdampfer mit Magnetfalle mit senkrecht zur Tiegeilängsrichtung angeordneter Elektronenkanone,,1 shows a horizontal section through an electron beam line evaporator with magnetic trap with perpendicular to the Tiegeilängsrichtung arranged electron gun ,,
Fig. 2: einen vertikalen Schnitt durch den Elektronenstrahl- . Linienverdampfer gemäß Fig. 1 senkrecht zur Tiegellängsrichtung,Fig. 2: a vertical section through the electron beam. Line evaporator according to FIG. 1 perpendicular to the crucible longitudinal direction,
Fig. 3: einen vertikalen Schnitt durch den Polschuh des Elek- tronenstrahl-Linienverdampfers. gemäß Fig. 13 shows a vertical section through the pole piece of the electron beam line evaporator. according to FIG. 1
In Fig. 1 ist der Verlauf des dynamisch abgelenkten Elektronenstrahls 1 in verschiedenen Ablenkphasen von der horizontal angeordneten Elektronenkanone 2 durch den Spalt 3 des Polschuhs 4 auf die Oberfläche des Verdampfertiegels 5 dargestellt. Auf dar gegenüberliegenden Seite des Verdampfertiegels 5 ist der zweite Polschuh 6 zur'Erzeugung des horizontalen Magnetfeldes 7 der Magnetfalle angeordnet. Die Elektronenkanone 2 ist in diesemIn Fig. 1, the course of the dynamically deflected electron beam 1 is shown in different deflection phases of the horizontally disposed electron gun 2 through the gap 3 of the pole piece 4 on the surface of the evaporator crucible 5. To represent opposite side of the evaporator crucible 5, the second pole piece 6 is arranged zur'Erzeugung the horizontal magnetic field 7 of the magnetic trap. The electron gun 2 is in this
Beispie'l senkrecht zur Längsachse des Verdampfertiegels 5 angeordnet, kann jedoch auch schräg dazu angeordnet sein. Die Anordnung ist so gewählt, daß der Elektronenstrahl 1 unter einem Winkel ß von 60° bis 90° in den Polschuhspalt 3 eintritt.Beispie'l arranged perpendicular to the longitudinal axis of the evaporator crucible 5, but may also be arranged obliquely thereto. The arrangement is chosen so that the electron beam 1 enters the pole shoe gap 3 at an angle β of 60 ° to 90 °.
In Fig. 2 und 3 ist die Erzeugnung des örtlich unterschiedlichen vertikalen Magnetfeldes 8 innerhalb des Polschuhspaltes 3 mit Hilfe einer oberen 9 und unteren Polschuhplatte 10, der weichmagnetischen Goche 11 und der darauf befindlichen Erregerspulen 12 gezeigt. Die Ooche 11 für die obere und untere Polschuhplatte 9; 10 sind genau übereinander angeordnet und die auf zwei übereinander liegenden Oochen 11 angeordneten Erregerspulen 12 sind elektrisch hintereinandergeschaltet und werden jeweils in der gleichen Richtung vom gleichen Strom durchflossen. Dadurch wird erreicht, daß auch ohne seitliche Unterteilung der Polschuhplatten 9, 10 im Bereich der einzelnen übereinanderliegenden Ooche 11 mit Srregerspulen 12 unterschiedlich starke vertikale Magnetfelder 8 mit kontinuierlichem übergang der Feldstärkewerte s/on einem Bereich zum anderen eingestellt werden können. Oe zwei übereinanderliegende S^rregerspulen 12 werden durch eine separate Stromquelle so erregt, daß der Elektronenstrahl 1 im Bereich dieser Erregerspulen in der gewünschten Stärke in der horizontalen Ebene umgelenkt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Elektronenstrahl 1 in jeder Ablenkphase, d.h. im Bereich jedes Erregerspuleripaares, mit dem. gleichen Winkel sCin das horizontale Magnetfeld 7 eintritt und eine gerade Ablenkiinie 13 längs der Mittellinie des Verdampfertiegels 5 erzeugt wird. Seim Auftreten oder bei der zeitlichen Änderung von Störablenkungen durch magnetische Streufelder zwischen Elektronenkanone 2 und Verdampfertiegel 5 können dadurch bedingte Verbiegungen der Ablenklinie 13 ebenfalls durch Ändern der Spulenströme kompensiert werden.In Fig. 2 and 3, the generation of the locally different vertical magnetic field 8 within the Polschuhspaltes 3 by means of an upper 9 and lower pole plate 10, the soft magnetic Goche 11 and the excitation coils 12 thereon is shown. The Ooche 11 for the upper and lower pole plate 9; 10 are arranged exactly above one another and arranged on two superimposed ears 11 excitation coils 12 are electrically connected in series and are each traversed by the same current in the same direction. It is thereby achieved that the individual superimposed Ooche 11 different strength with Srregerspulen 12 vertical magnetic fields 8 with a continuous transition of the field strength values s / on can be set one area to another rich without lateral subdivision of the Polschuhplatten 9, 10 in B e. Oe two superposed S ^ rregerspulen 12 are energized by a separate power source so that the electron beam 1 is deflected in the region of these excitation coils in the desired strength in the horizontal plane. In this way it is achieved that the electron beam 1 in each deflection phase, ie in the region of each exciter coil pair, with the. equal angle sCin the horizontal magnetic field 7 enters and a straight deflection line 13 along the center line of the evaporator crucible 5 is generated. In the occurrence or in the temporal change of Störablenkungen by magnetic stray fields between the electron gun 2 and evaporator crucible 5 thereby caused bending of the deflection line 13 can also be compensated by changing the coil currents.
Claims (5)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DD27657885A DD237526A1 (en) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | ELECTRON BEAM - LINE EVAPORATOR |
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Family Applications (1)
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1985
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1986
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Also Published As
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