Vakuumbeschichtung

1 Automatisierung von Vakuumbeschichtungsanlagen.- 1.1 Vorbemerkungen.- 1.2 Steuerungssysteme.- 1.3 Materialfluß.- 1.3.1 Batch-Anlagen.- 1.3.2 Durchlauf-Anlagen (in-line-Anlagen).- 1.3.3 Cluster-Anlagen.- 1.3.4 Bandanlagen.- 1.4 Automatisierung von Teilsystemen.- 1.4.1 Pumpsatz-Steuerungen.- 1.4.2 Druckregelungen.- 1.4.2.1 Druckregelung durch Saugvermögen.- 1.4.2.2 Druckregelung durch Gasfluß.- 1.4.3 Substrattransport.- 1.4.4 Substrattemperatur.- 1.4.4.1 Heizeinrichtungen.- 1.4.4.2 Messen und Regeln der Substrattemperatur.- 1.4.5 Automatisierung von Verdampfern.- 1.4.5.1 Widerstands-Verdampfer.- 1.4.5.2 Induktive Verdampfer.- 1.4.5.3 Elektronenstrahl-Verdampfer.- 1.4.6 Automatisierung von Sputterprozessen.- 1.4.6.1 Gleichstrom-Sputtern.- 1.4.6.2 Hochfrequenz-Sputtern.- 1.4.6.3 Magnetfeld-Verstellung.- 1.4.6.4 Plasma-Erkennung.- 1.4.7 Schichtdicke und Rate.- 1.4.7.1 Schichtdickenregelung.- 1.4.7.2 Abschalt-Kriterien.- 1.4.7.3 Ratenregelung.- 1.4.8 Reaktivprozesse.- 1.5 Beispiele für die Automatisierung von Beschichtungsprozessen.- 1.5.1 Prozeßsteuerung für Aufdampfanlagen.- 1.5.2 Prozeßsteuerung für Sputter-Durchlauf-Anlagen.- 1.5.3 Automatisierung von CVD-Anlagen.- 2 Messungen an Dünnen Schichten während des Beschichtungsprozesses.- 2.1 Bestimmung der Schichtdicke durch Widerstandsmessung.- 2.2 Ratenmessung durch Teilchen-Ionisierung und -Anregung.- 2.2.1 Überblick.- 2.2.2 Ionensonde.- 2.2.3 Massenspektrometer.- 2.2.4 EIES.- 2.3 Schichtdicken und Aufdampfratemessung mit Schwingquarz.- 2.3.1 Einleitung und Rückblick.- 2.3.1.1 Frequenz-Meßmethode.- 2.3.1.2 Periodenzeit-Meßmethode.- 2.3.1.3 Z-Match(R)-Verfahren.- 2.3.1.4 Zweifrequenz-oder Auto-Z-Match(R)-Verfahren.- 2.3.2 Sensor-Kennlinie (Massenempfindlichkeit).- 2.3.3 Grenzen der Genauigkeit und des Verwendungsbereichs.- 2.3.3.1 Einfluß des angewandten Verfahrens.- 2.3.3.2 Einfluß der Materialdichte.- 2.3.3.3 Schicht-Relaxation.- 2.3.3.4 Auswirkung intrinsischer Schichtspannungen.- 2.3.3.5 Temperatureinfluß.- 2.3.3.5.1 Frequenz-Temperaturkennlinie des Quarzes.- 2.3.3.5.2 Frequenz-Temperaturkennlinie des vollständigen Meßkopfes.- 2.3.3.6 Auftreten und Ursachen von Frequenzsprüngen.- 2.3.3.6.1 Grenzschicht Quarz-Elektrode.- 2.3.3.6.2 Kopplung mit Nebenmoden.- 2.3.3.7 Anzeige der Meßquarz-Restverwendungsdauer.- 2.3.3.7.1 Warnung bei Erreichen einer bestimmten Frequenzänderung.- 2.3.3.7.2 Dämpfungs-bzw. materialabhängige Anzeige der Restverwendungsdauer.- 2.3.4 Schlußfolgerung und Zusammenfassung.- 2.4 Optische Meßverfahren.- 2.4.1 Eilipsometer.- 2.4.2 Optische Prozeßtechnik.- 2.4.2.1 Vorbemerkungen.- 2.4.2.2 Systematik der optischen Schichtdickenmessung.- 2.4.2.3 Monochromatische optische Schichtdickenmessung.- 2.4.2.3.1 Triggerpunktabschaltung/Extremwertabschaltung.- 2.4.2.3.2 Fehlerkompensation der direkten Meßmethode bei Extremwertabschaltungen von ?/4-Schichtsystemen.- 2.4.2.3.3 Triggerpunktabschaltung mit On-Line-Korrektur.- 2.4.2.3.4 Probleme bei der Umsetzung der monochromatischen Schichtdickenmessung in die Praxis.- 2.4.2.3.5 Prozeßfotometer für die monochromatische optische Schichtdickenmessung.- 2.4.2.4 Breitbandige optische Schichtdickenmessung/ On-line-Nachoptimierung.- 2.4.3 Beispiele für die Berechnung und Realisierung von Systemen aus dünnen Schichten.- 2.4.3.1 Matrixmethode zur Berechnung optischer Schichtsysteme.- 2.4.3.2 Eigenschaften einer Einfachschicht.- 2.4.3.3 Symmetrische Schichtsysteme.- 2.4.3.4 Schichtsysteme aus ?/4-und ?/2-Schichten.- 2.4.3.5 Rechnerunterstützter Entwurf von Schichtsystemen.- 2.5 Schichtdickenbestimmung durch Wägung im Vakuum.- 2.6 Bestimmung der Schichtdicke und der Schichtzusammensetzung durch Röntgenemission und Röntgenfluoreszenz.- 2.7 Atomemissionsspektroskopie.- 3 Messungen an dünnen Schichten nach beendetem Beschichtungsprozeß.- 3.1 Messung der thermischen Leitfähigkeit.- 3.1.1 Allgemeines.- 3.1.2 Experimentelle Bestimmung.- 3.2 Elektrische Leitfähigkeit.- 3.2.1 Definition.- 3.2.2 Bestimmungs