BE1029160B1

BE1029160B1 - Depositie van niet-stoichiometrische metaalverbindingen

Info

Publication number: BE1029160B1
Application number: BE20215169A
Authority: BE
Inventors: Giangaspro Ignacio Caretti; Bosscher Wilmert De; De Putte Ivan Van
Original assignee: Soleras Advanced Coatings Bv
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2022-10-03
Also published as: WO2022184881A1; TW202240022A; EP4301893A1; KR20230152131A; JP2024508539A; BE1029160A1; CN116997672A

Abstract

Verschaft zijn een werkwijze voor depositie van een laag op een werkstuk door sputterdepositie, een coater en een verwerkingseenheid voor het besturen van een coater in overeenstemming met de werkwijze. De werkwijze omvat het verschaffen van sputterdepositie van metallische en reactieve soorten op een werkstuk voor het vormen van een laag onder vooraf bepaalde sputtercondities, daardoor verschaffende een opgedampte laag op het werkstuk omvattende een metaalverbinding. De opgedampte laag wordt vervolgens en de optische doorlatendheid wordt gemeten. Een gemeten parameter met betrekking tot de gemeten straling wordt vergeleken met één opgeslagen waarde van die parameter. De sputtercondities worden daardoor aangepast als een resultaat van de vergelijking.

Description

DEPOSITIE VAN NIET-STOICHIOMETRISCHE

METAALVERBINDINGEN Gebied van de uitvinding De uitvinding heeft betrekking op het gebied van sputteren. Meer specifiek heeft zij betrekking op het sputteren van niet-stoichiometrische metaalverbindingslagen, in het bijzonder substoichiometrische metaaloxide- en/of metaalnitride- en/of metaalcarbidelagen. Achtergrond van de uitvinding Besturing van de samenstelling van lagen is een belangrijke, moeilijke kwestie in de vervaardiging van samengestelde lagen. Het verschaffen van lagen bevattende verbindingen, zoals oxidelagen, vereist zorgvuldige conditionering van materialen en omgeving, en goede besturing van de groeiparameters. Voor dit doel kan een aantal chemische en fysische opdamptechnieken gebruikt worden. In het bijzonder kan sputterdepositie lagen verschaffen van enkele manometers dikte, die gebruikt kunnen worden als coatings voor verscheidene toepassingen. Depositie via magnetronverstuiving is een bekende techniek die gebruik maakt van bekrachtigde targets onder invloed van een magnetisch veld, waardoor gassen in een geregelde omgeving een plasmaspoor vormen op de target. Dit resulteert in de verwijdering van materiaal van het oppervlak ervan door plasma- ionenbombardering en de depositie van gesputterde atomen op een substraat. Als maatwerkmaterialen specifieke eigenschappen vereisen, moet een specifieke samenstelling verschaft worden in de opgedampte laag,

bijvoorbeeld in één of meer lagen van een stapel. Sputterdepositie kan gebruikt worden om meerdere lagen van mogelijk verschillende materialen te verschaffen, waardoor besturing mogelijk is van samenstelling en dikte van de materialen die elke afzonderlijke laag van een stapel vormen. Dit kan in verschillende stadia gedaan worden. Echter, besturing van de coatingsamenstelling is moeilijk, omdat veranderen van één depositieparameter doorgaans invloed heeft, vaak op een oncontroleerbare of onvoorspelbare manier, op de overige parameters.

Teneinde een oxide- of nitridelaag te vormen door sputterdepositie, kunnen metallische targets gesputterd worden in ‘reactieve modus’, d.w.z. in een omgeving die niet alleen het ontladingsgas (bij voorkeur argon) bevat, maar ook reactief gas (bijv. zuurstof of stikstof). Metaal wordt op een substraat gesputterd, en reageert met het omringende reactieve gas, metaalverbindingslagen vormend. Hoewel metallische targets gemakkelijk beschikbaar zijn, hebben ze last van het bekende targetverontreinigingseffect wanneer in reactieve modus gesputterd wordt. Een metaalverbindingfilm wordt niet alleen zoals gewenst op het substraat gevormd, maar ook op de sputtertarget zelf. Als gevolg daarvan wordt de sputteropbrengst en daardoor de sputterdepositiesnelheid significant verminderd. Bovendien vertoont de partiële druk van het reactieve gas een hysterese als functie van het reactieve-gasdebiet in het coatingcompartiment. Bij lage reactieve-gasdebieten werkt het proces in de zogenaamde ‘metallische modus’ en zijn de opgedampte lagen metallisch van aard. Bij hogere reactieve-

gasdebieten wordt een verbindingslaag gevormd op het substraat, maar ook op het targetoppervlak. Het proces werkt nu in ‘verontreinigde modus’ en de opgedampte metaalverbindingslagen zijn keramisch van aard. Het overgangspunt van metallische naar verontreinigde modus kan op een andere reactieve-gasdebietdrempelwaarde plaatsvinden dan de omgekeerde overgang en is afhankelijk van de actuele staat van het targetoppervlak. Bovendien wordt de overgang tussen beide modi gekenmerkt door een snelle verandering in de sputterprocesvariabelen, waarbij kleine veranderingen in het reactieve-gasdebiet leiden tot grote variaties in de eigenschappen van de opgedampte lagen. Een werkpunt vlakbij het overgangspunt is dus inherent instabiel. Dit betekent dat een metallische target gemakkelijk ofwel opdamping van metallische lagen ofwel opdamping van stoichiometrische metaalverbindingslagen verschaft. Echter, depositie van een suboxidelaag met een specifieke niet-stoichiometrische samenstelling (MO, ) of subnitridelaag met een specifieke mniet- stoichiometrische samenstelling (MN,) of subcarbidelaag met een specifieke niet-stoichiometrische samenstelling (MC) wordt technisch zeer moeilijk met een metallische target.

Vergeleken met metallische targets verschaffen keramische targets (bijv. oxidetargets) een stabielere werking bij hun werkpunt, omdat targetverontreiniging en het resulterende hysterese- effect verminderd of grotendeels afwezig zijn. Echter, vervaardiging en manipulatie van keramische targets is vaak moeilijk vanwege het hoge smeltpunt van de grondstoffen en de slechte mechanische eigenschappen van deze keramische materialen, zoals de relatief hoge broosheid en hoge hardheid van keramische coatings.

Bovendien zijn oxides doorgaans geen goede geleiders, waardoor het sputteren van keramische targets doorgaans beperkter is in vermogen dan metalen en het gebruik vereist van voedingen met geavanceerde boogregelinstellingen.

In het geval van volledig isolerende targetmaterialen is het gebruik ervan doorgaans beperkt tot voeding met radiofrequente wisselstroom tijdens het proces, wat duur is en minder efficiënt en niet gemakkelijk kan worden opgeschaald naar grote targets en hoge vermogensniveaus.

Samenvatting van de uitvinding Het is een doel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om een betrouwbare en gevoelige werkwijze te verschaffen van het opdampen van lagen, in het bijzonder substoichiometrische metaalverbindinglagen, bijv. substoichiometrisch metaaloxide, wat besturing mogelijk maakt van ten minste stralingsabsorptie, optioneel laagsamenstelling en optioneel andere parameters van de laag zoals dikte en/of dichtheid.

Het is een verder doel om een computerimplementatie van de werkwijze te verschaffen, een computerprogramma geconfigureerd om stappen uit te voeren van een algoritme van de werkwijze en een sputtersysteem inclusief zo’n computerimplementatie voor de verrichting van de werkwijze.

De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze van opdampen van een laag op een werkstuk door sputterdepositie.

De werkwijze omvat: - het verschaffen van sputterdepositie van metallische en reactieve soorten op een werkstuk voor het vormen van een laag onder vooraf bepaalde sputtercondities, daardoor verschaffende een opgedampte laag op het werkstuk omvattende een metaalverbinding, — vervolgens het bestralen van de opgedampte 5 laag op het werkstuk en het meten van optische doorlatendheid doorheen ten minste de opgedampte laag, - het vergelijken van een gemeten stralingsparameter van de doorgelaten straling met ten minste één opgeslagen waarde van de stralingsparameter, - het aanpassen van de vooraf bepaalde sputtercondities in respons op de vergelijking, De onderhavige werkwijze kan reactieve soorten uit het targetmateriaal zelf verschaffen en/of door het toevoegen van reactief gasdebiet.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat nauwkeurige niet- stoichiometrische samenstellingen kunnen worden opgedampt door het meten van optische eigenschappen die afhankelijk zijn van de samenstelling. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een zeer gevoelige meting van zuurstofhoeveelheid kan worden verschaft door het meten van de doorlatendheid van de opgedampte laag, ten minste beter dan bestaande chemische of spectrometrische analyse voor doorlopende metingen.

De werkwijze kan automatisch worden uitgevoerd, zonder menselijke interventie tussen ten minste de stap van het sputteren en de stap van het bestralen. De vergelijking van parameters en aanpassing van condities kan ook automatisch uitgevoerd worden.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding correspondeert de ten minste één opgeslagen waarde met een referentiehoeveelheid van reactieve soort in een niet-stoichiometrische verbinding van metaal met de reactieve soort, bijv. zijnde zuurstof en/of stikstof en/of koolstof.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding correspondeert de ten minste één opgeslagen waarde met een referentiedichtheid van de verbinding van metaal met een reactieve soort.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de ten minste één opgeslagen waarde waarden die corresponderen met een referentiedichtheid en/of een referentiehoeveelheid zuurstof in een zuurstofdeficiënt metaaloxide.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen dat de samenstelling van de laag nauwkeurig kan worden vastgesteld en bestuurd, optioneel of aanvullend ook de dichtheid op basis van optische metingen. Dit kan gedaan worden voor niet-stoichiometrische metaalverbindingen, bijvoorbeeld de dichtheid en/of hoeveelheid zuurstof in een zuurstofdeficiënte metaaloxidelaag.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het meten van de optische doorlatendheid het meten van de stralingsgolflengte- gescheiden doorlatendheid waarbij de straling een golflengte heeft in het bereik van de golflengte van uv- straling tot de golflengte van IR-straling.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het niveau van opaciteit gemakkelijk voor de lagen kan worden geschat als een functie van de samenstelling, in het bijzonder van het zuurstofgehalte in de opgedampte laag. Het is een verder voordeel dat informatie betreffende andere parameters,

zoals de dikte, dichtheid enz. van de opgedampte lagen ook kan worden verkregen uit de meting.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het meten van de optische doorlatendheid het met een integrerende sensor meten van de doorlatendheid van door een veelheid van bronnen gegenereerde straling met vooraf bepaalde golflengtebereiken en/of door een breedband lichtbron.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat meting van stralingsdoorlatendheid, zoals optische doorlatendheid van zichtbaar licht, uitgevoerd kan worden met een goedkope integrerende sensor zoals een fotodiode.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de werkwijze het verschaffen van een keramische target omvattende ten minste één metaalverbinding, bijv. metaaloxide en/of - nitride en/of -carbide, voor het sputteren, optioneel zijnde een geleidende keramische target.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat metaaltargetverontreiniging verminderd of zelfs vermeden wordt. Het is een verder voordeel dat dynamische depositiesnelheid en spanning in een continue relatie afhankelijk zijn van de zuurstofreactie. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een geleidende target, bijvoorbeeld met een resistiviteit van minder dan 1000 Ohm.cm, gebruikt kan worden in middenfrequentie- of gelijkstroomsputteren.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het verschaffen van sputterdepositie van metaal het verschaffen van sputterdepositie van ten minste wolfraam. In sommige uitvoeringsvormen omvat het verschaffen van sputterdepositie verder het verschaffen van een target omvattende ten minste één wolfraamoxide. In sommige uitvoeringsvormen omvat de werkwijze het opdampen van een niet-stoichiometrische wolfraamoxidelaag, waarbij de verhouding van zuurstof tot wolfraam 2,3 of groter is, bijvoorbeeld 2,5 of groter, bijvoorbeeld 2,7 of groter, en kleiner dan 3, bijvoorbeeld 2,99 of kleiner, bijvoorbeeld 2,95 of kleiner, bijvoorbeeld 2,9 of kleiner. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een laag omvattende metaal, bijv. wolfraamoxidelaag, verschaft kan worden met op maat gemaakt zuurstofgehalte voor opdamping.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de werkwijze verder het sputteren in aanwezigheid van een omgevingsgas bevattende reactief gas, bijv. zuurstof en/of stikstof en/of bevattende koolstof. Bijvoorbeeld, het sputteren in aanwezigheid van een gas bevattende zuurstof en/of stikstof en/of koolstof en een inert gas waarbij de hoeveelheid inert gas groter is dan de hoeveelheid reactief gas, bijv. de fractie reactief-gasdebiet ten opzichte van de totale hoeveelheid van geïnjecteerd- gasdebiet in het sputterproces is minder dan 50%, bijv. minder dan 40%, bijv. zelfs minder dan 30%, zoals minder dan 20% van het totale gasdebiet.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het besturen van de vooraf bepaalde sputtercondities het besturen van de condities zodanig dat de opgedampte laag een geregelde doorlatendheid heeft die verschilt van de doorlatendheid van de stoichiometrische tegenhanger van het materiaal van de laag. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een laag omvattende niet-stoichiometrische metaalverbindingen, zoals carbides, nitrides of oxides, bijv. niet- stoichiometrisch wol fraamoxide, betrouwbaar kan worden opgedampt.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het besturen van de sputterparameters het besturen van sputtervermogen, partiële gasdruk of debiet, en/of magnetische veldsterkte. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het niet-metallische element van de laag, bijv. het gehalte van reactieve soort, bijv. zuurstofgehalte, van de laag nauwkeurig kan worden geregeld teneinde de laag een metallisch of een keramisch karakter te verlenen. In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de werkwijze een voorstap omvatten van het meten van optische doorlatendheid van het werkstuk vóór het verschaffen van sputterdepositie voor het vormen van een opgedampte laag op het werkstuk, daardoor een voorlopige meting verschaffend. De werkwijze kan ook omvatten het besturen van de vooraf bepaalde sputtercondities vóór het verschaffen van sputterdepositie in respons op de voorlopige meting. Het is een voordeel dat de condities van het werkstuk verkregen en nauwkeurig gemeten kunnen worden voor het opzetten van een referentiemeting, die gebruikt kan worden om de metingen na depositie te corrigeren.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het meten van optische doorlatendheid het meten in reflectiemodus met de sensor en de stralingsbron gerangschikt aan dezelfde kant van het werkstuk. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat laagdoorlatendheid gemeten kan worden en de sputtercondities geregeld kunnen worden zelfs in werkstukken die een lage doorlatendheid hebben of die ondoorlatend zijn.

In een verder aspect verschaft de onderhavige uitvinding een verwerkingseenheid omvattende invoer voor het inbrengen van doorlatingsmeetgegevens, uitvoer van data voor actuatorbesturing, voor het besturen van sputterparameters (inclusief sputtervermogen, gasdebiet, enz.). De verwerkingseenheid is geconfigureerd, aangepast of geprogrammeerd om de werkwijze van het eerste aspect uit te voeren. Het kan een database, instructies met algoritmes, enz. omvatten. Het kan een elektronische eenheid omvatten voor het verwerken van data, bijv. een verwerkingseenheid, bijv. een microprocessor.

In een verder aspect verschaft de onderhavige uitvinding een sputterdepositiecoater voor het opdampen van lagen. De inrichting omvat actuators voor het besturen van sputterparameters, een sensorsysteem inclusief een stralingsbron voor het zenden van straling door een op een substraat opgedampte laag en een sensor voor het detecteren van door die laag passerende straling. Het omvat ook de verwerkingseenheid van het voorgaande aspect, die verbindbaar of verbonden is met het sensorsysteem en met de actuators voor het besturen van de actuators in respons op de metingen uit het sensorsysteem verkregen.

Bijzondere en voorkeursaspecten van de uitvinding zijn uiteengezet in de bijbehorende onafhankelijke conclusies en onderconclusies. Kenmerken van de onderconclusies kunnen doelmatig gecombineerd worden met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere onderconclusies en niet slechts als uiteengezet in de conclusies.

Deze en andere aspecten van de uitvinding worden duidelijk uit en toegelicht door de volgende hierin beschreven uitvoeringsvorm(en).

Korte beschrijving van de tekeningen Fig. 1 is een stroomschema van de werkwijze van depositie van lagen door sputterdepositie met besturing van sputterparameters overeenkomstig uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

Fig. 2 illustreert een detail van de werkwijze van Fig. 1.

Fig. 3 illustreert een sputterinrichting inclusief een sensorsysteem overeenkomstig uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

Fig. 4 is een grafiek die doorlatendheid illustreert als functie van golflengte voor verschillende lagen verschaft in respectievelijk verschillende zuurstofdebieten in standaard kubieke centimeter per minuut (sccm).

Fig. 5 is een grafiek die de generieke respons van de doorlatendheid illustreert als een functie van golflengte die het effect aanduidt van het veranderen van laagdikte (t), laagsamenstelling (x) en laagporositeit (p).

Fig. 6 illustreert een coater met meerdere zones overeenkomstig uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. Fig. 7 is een zijaanzicht van een roterende schijfcoater overeenkomstig uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding voor het verschaffen van lagen van verschillende of gelijke samenstelling in verscheidene stadia aan verschillende werkstukken of aan hetzelfde werkstuk.

Fig. 8 is een bovenaanzicht van een cilindercoater met meerdere zones overeenkomstig uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding voor het verschaffen van lagen van verschillende of gelijke samenstelling in verscheidene stadia aan meerdere werkstukken.

Fig. 9 is een grafiek overeenkomstig die van Fig. 4, waarin is weergegeven het transmissiespectrum in golflengtes voor verscheidene lagen verschaft onder verschillende zuurstofdebieten en totaaldruk.

De tekeningen zijn slechts schematisch en niet beperkend. In de tekeningen kan de afmeting van sommige elementen voor illustratieve doeleinden overdreven zijn en niet op schaal getekend zijn.

Referentietekens in de conclusies mogen niet beschouwd worden als het toepassingsgebied beperkend.

In de verschillende tekeningen verwijzen dezelfde referentietekens naar dezelfde of analoge elementen.

Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormen De onderhavige uitvinding zal worden beschreven ten aanzien van bijzondere uitvoeringsvormen en onder verwijzing naar bepaalde tekeningen, maar de uitvinding is niet beperkt daartoe, maar uitsluitend door de conclusies. De afmetingen en de relatieve afmetingen corresponderen niet met werkelijke reducties voor uitvoering van de uitvinding.

Verder worden de begrippen eerste, tweede en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt voor het onderscheiden tussen overeenkomstige elementen en niet noodzakelijkerwijs voor het beschrijven van een volgorde, noch temporeel, noch ruimtelijk, mog rangschikkend noch op enige andere wijze. Het moge duidelijk zijn dat de aldus gebruikte begrippen onder geschikte omstandigheden uitwisselbaar zijn en dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding in staat zijn om te werken in andere volgordes dan hierin beschreven of geïllustreerd.

Bovendien worden de begrippen boven, onder en dergelijke in de beschrijving en de conclusies gebruikt voor beschrijvende doeleinden en niet noodzakelijkerwijs voor het beschrijven van relatieve posities. Het moge duidelijk zijn dat de aldus gebruikte begrippen onder geschikte omstandigheden uitwisselbaar zijn en dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding in staat zijn om te werken in andere oriëntaties dan hierin beschreven of geïllustreerd.

Opgemerkt dient te worden dat het in de conclusies gebruikte begrip ‘omvattende’ niet geïnterpreteerd mag worden als zijnde beperkt tot de daarna opgesomde middelen, het sluit andere elementen of stappen niet uit. Het dient geïnterpreteerd te worden als aanduiding van de aanwezigheid van de genoemde kenmerken, integers, stappen of componenten zoals bedoeld, maar het sluit niet uit de aanwezigheid of toevoeging van één of meer andere kenmerken, integers, stappen of componenten of groepen daarvan.

Het begrip ‘omvattende’ dekt daarom de situatie waarbij alleen de genoemde kenmerken aanwezig zijn en de situatie waarbij deze kenmerken en één of meer andere kenmerken aanwezig zijn.

Aldus dient het toepassingsgebied van de uitdrukking ‘inrichting omvattende middelen A en B” niet geïnterpreteerd te worden als zijnde beperkt tot inrichtingen bestaande uit slechts componenten A en B.

Het betekent dat ten opzichte van de onderhavige uitvinding de enige relevante componenten van de inrichting A en B zijn.

Verwijzing in deze specificatie naar ‘één uitvoeringsvorm’ of ‘een uitvoeringsvorm’ betekent dat een in aansluiting op de uitvoeringsvorm beschreven bijzonder (e) kenmerk, structuur of eigenschap omvat is in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Aldus verwijzen verschijningen van de zinsnedes ‘in één uitvoeringsvorm’ of ‘in een uitvoeringsvorm’ op verscheidene plekken doorheen deze specificatie niet moodzakelijkerwijs allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm, maar mogelijkerwijs wel.

Verder kunnen de bijzondere kenmerken, structuren of eigenschappen gecombineerd worden op enige geschikte manier, zoals uit deze openbaring duidelijk zal zijn voor een gewone vakman, in één of meer uitvoeringsvormen.

Op overeenkomstige wijze dient begrepen te worden dat in de beschrijving van voorbeelduitvoeringsvormen van de uitvinding verscheidene kenmerken van de uitvinding soms samen gegroepeerd zijn in een enkele uitvoeringsvorm, figuur of beschrijving daarvan uit het oogpunt van stroomlijning van de publicatie en hulp bij het begrip van één of meer van de verscheidene inventieve aspecten.

Deze publicatiewijze mag echter niet geïnterpreteerd worden als weergave van een intentie dat de geconludeerde uitvinding meer kenmerken vereist dan uitdrukkelijk genoemd in iedere conclusie. Echter, zoals de volgende conclusies weergeven, liggen inventieve aspecten in minder dan alle kenmerken van een enkele voorgaande gepubliceerde uitvoeringsvorm. Aldus zijn de conclusies volgend op de gedetailleerde beschrijving hierbij uitdrukkelijk opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, waarbij iedere conclusie op zichzelf staat als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.

Verder, hoewel somige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige maar niet andere in andere uitvoeringsvormen omvatte kenmerken omvatten, zijn combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen bedoeld als zijnde binnen de beschermingsomvang en vormen ze verschillende uitvoeringsvormen, zoals duidelijk zal zijn voor de vakman. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kan een van de geconcludeerde uitvoeringsvormen gebruikt worden in enige combinatie.

In de hierin verschafte beschrijving worden talloze specifieke details uiteengezet. Begrepen dient echter te worden dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in de praktijk kunnen worden gebracht zonder deze specifieke details. In andere gevallen zijn bekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail getoond om een begrip van deze beschrijving niet te belemmeren.

Waar in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verwezen wordt naar ‘keramische target’, wordt verwezen naar een target omvattende een metaal en een verder niet-metallisch element of elementen. In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat een keramische target een metaaloxide MOy, waarbij de hoeveelheid van zuurstof ‘y’ van het targetmateriaal dichterbij de stoichiometrische index ligt dan bij 0. Bijvoorbeeld, voor NiOy of ZnOy kan de inhoud van zuurstof ‘y’ bij voorkeur tussen 0,7 en 0,99 zijn; voor TiOy, SnOy of ZrOy kan de inhoud van zuurstof ‘y’ bij voorkeur tussen 1,6 en 1,97 zijn; voor In20y of WOy kan de y een waarde hebben tussen 2,3 en 2,99; voor Ta20y en Nb20y kan de waarde tussen 4 en 4,98 zijn. Echter, de onderhavige uitvinding is niet beperkt tot metaaloxides en andere metaalverbindingen kunnen verschaft worden. Bijvoorbeeld kan de keramische target een metaalnitride omvatten, een oxynitride enz.

Waar in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verwezen wordt naar ‘werkstuk’, wordt verwezen naar een te sputteren object. Dit kan een substraat zijn, bijv. een glas, of een substraat met een coating, bijvoorbeeld een substraat met één of meer lagen opgedampt materiaal. Een werkstuk omvat een oppervlak dat gesputterd materiaal ontvangt. Bijvoorbeeld, een werkstuk kan een ongecoat substraat zijn of een substraat gecoat met een laag of een stapel.

Eigenschappen van materialen kunnen op maat gemaakt worden door een laag of een laagstapel toe te voegen door op het oppervlak van het werkstuk te sputteren. Bijvoorbeeld, metaalverbindingen kunnen opgedampt worden op het oppervlak als dunne lagen. Sommige eigenschappen van materialen, zoals die van somnige metaaloxides en -nitrides, kunnen sterk veranderen door een kleine variatie van hun samenstelling, bijv. door de aanwezigheid van doteerstoffen of leemtedefecten. Het verschaffen van de vereiste kleine variaties kan lastig zijn, omdat een variatie van de samenstelling in het gas, of de samenstelling van targets, of in het algemeen van de meeste procesparameters, doorgaans invloed heeft op de overige parameters. Dit gebeurt vaak op een oncontroleerbare of onvoorspelbare manier. De onderhavige uitvinding verschaft feedbackbesturing door het verschaffen van optische analyse. In het bijzonder wordt een parameter gemeten met betrekking tot licht dat passeert of geabsorbeerd wordt door, ten minste, één opgedampte (dunne) laag en deze wordt vergeleken met verwachte waarden. De parameter is een optische doorlatendheidparameter, bijvoorbeeld maar niet beperkt tot doorlating. Op basis van de resultaten van de vergelijking kunnen de sputterparameters veranderd worden, zodat de volgende depositiestap kan resulteren in een laag met optische eigenschappen dichter bij de gewenste eigenschappen, afhankelijk van de resultaten van de vergelijking. Bovendien kunnen de meetgegevens gekoppeld worden aan een waarde van samenstelling van de opgedampte laad, bijv. de hoeveelheid non- metaalelement op een metaalverbindingslaag.

Opgemerkt wordt dat de depositie verricht wordt in een geschikte coater, en de optische analyse en feedbackbesturing worden doorlopend verricht met een coater waar de depositie plaatsvindt. Er is geen menselijke manipulatie vereist in de stappen van analyse of tussen de stappen van sputteren en analyse.

In een eerste aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het verschaffen van ten minste één laag door sputterdepositie onder vooraf bepaalde, bijvoorbeeld bekende, procesparameters. De werkwijze omvat het meten en analyseren van de ten minste door de opgedampte laag doorgelaten straling en het te vergelijken met een gewenste waarde van een van de doorgelaten straling afgeleide parameter. Genoemde waarde kan opgeslagen worden in een geheugeneenheid. De werkwijze maakt ook het corrigeren mogelijk van de sputtercondities, bijvoorbeeld door het aanpassen van de depositieparameters teneinde de depositie te optimaliseren, op basis van de vergelijking, teneinde een werkstuk te verschaffen met een opgedampte laag met eigenschappen zodanig dat de doorgelaten straling dichterbij de gewenste waarde is. De werkwijze maakt het besturen mogelijk van de absorptie van een opgedampte laag door het optimaliseren van de sputtercondities. In het bijzonder het verschaffen van een nauwkeurige hoeveelheid van een niet-metallisch element in een door een metaalverbinding gevormde laag. Dit verandert de absorptie-eigenschappen van genoemde laag.

Waar in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verwezen wordt naar ‘stralingsdoorlatendheid’ of ‘optische doorlatendheid’ in de beschrijving en conclusies, wordt verwezen naar de fractie van invallend stralingsvermogen die doorgelaten wordt door een materiaal. Doorheen de onderhavige beschrijving, verwijst de meting van stralingsdoorlatendheid naar de meting van enige van deze parameters van de door ten minste de opgedampte laag doorgelaten straling, bijvoorbeeld de meting van doorlatendheid als functie van de stralingsgolflengte, of de totale doorlatendheid voor het integrale golflengtebereik verschaft door de bron.

Opgemerkt dient te worden dat de reflectiecoëfficiënt, doorlatendheid en absorptie voldoen aan de relatie R+T+A = 1. De invloed van de oppervlaktereflectiecoëfficiënt kan, theoretisch, worden gecompenseerd door kalibratie door het te meten voor een gegeven materiaal, bijvoorbeeld voor een dunne film, zodat de absorptie verkregen kan worden uit de doorlatendheid.

Deze twee parameters zijn gerelateerd aan, en afhankelijk van, onder andere de dikte, porositeit en samenstelling van de laag, dus kunnen deze laagparameters worden afgeleid door meting van de doorlatendheid.

In sommige uitvoeringsvormen wordt de ten minste één opgeslagen waarde gekoppeld aan een samenstelling in de laag, bijvoorbeeld aan een hoeveelheid zuurstof als deel van een oxide in de laag.

In het bijzonder kan de hoeveelheid zuurstof de zuurstof zijn die aanwezig is in een zuurstofdeficiënt niet- stoichiometrisch metaaloxide, omdat doorlatendheid zeer gevoelig is voor niet alleen de dikte, maar ook de samenstelling, in het bijzonder voor zuurstofgehalte in metaaloxides.

Dit is slechts een voorbeeld en de opgeslagen waarde of het bereik daarvan kan gekoppeld zijn aan een substoichiometrische waarde of bereik daarvan, van stikstof in een nitride, zuurstof en stikstof in een oxynitride, van koolstof in een carbide, enz.

In somnige uitvoeringsvormen omvat de werkwijze het aanpassen van het vermogen van het sputteren, en/of de samenstelling van het gas in de depositie-omgeving, en/of de duur van het sputteren, en/of het magnetische veld, voor de volgende depositie, in respons op een meting van stralingsdoorlatendheid die aanduidt dat de voorgaande opgedampte laag te ondoorlatend of te transparant is, waarbij de veranderingen verschaft worden om niet alleen laagdikte te veranderen maar bovendien of alternatief samenstelling, in het bijzonder de stoichiometrie ervan.

Opgemerkt wordt dat ten minste de stappen van het verschaffen van depositie en het bestralen van de opgedampte laag op het werkstuk opeenvolgend gedaan kunnen worden zonder menselijke interventie, bijvoorbeeld automatisch, door het gebruikmaken van bekende geautomatiseerde procesinrichtingen. In sommige uitvoeringsvormen worden alle stappen van de werkwijze automatisch uitgevoerd, inclusief de feedbacklus en het aanpassen van de parameters. In sommige uitvoeringsvormen wordt de depositie verricht in een coater bij een druk die verschillend is van de atmosferische druk en met op maat gemaakte samenstellingen, en de werkwi” zestappen worden opeenvolgend verricht, zonder te vereisen dat de coater naar atmosferische druk en met de atmosferische samenstelling moet wisselen. Met andere woorden, het is niet nodig om de coater volledig te openen en niet nodig dat gebruiker het werkstuk manipuleert.

In sommige uitvoeringsvormen maakt de werkwijze van de onderhavige uitvinding een ongekoppelde meting van de samenstelling mogelijk en, onafhankelijk, van ten minste één enkele aanvullende laageigenschap, bijv. de dikte van de laag of optische eigenschappen, zoals brekingsindex of extinctiecoëfficiënt.

Fig. 1 toont een stroomschema van een uitvoeringsvorm van de werkwijze met optionele stappen in vakken met stippellijnen. De werkwijze omvat het verschaffen 101 van een te coaten werkstuk, het opdampen 102 door sputterdepositie van ten minste één laag van materiaal daarop, bijvoorbeeld één laag. Het opdampen 102 omvat het verschaffen van metaal en een reactieve soort zoals zuurstof, bijvoorbeeld sputtermetaal of een metaaloxide optioneel in aanwezigheid van zuurstof in de omgeving. De werkwijze omvat vervolgens het meten 103 van stralingsdoorlatendheid, bijvoorbeeld het percentage doorgelaten licht als functie van golflengte, en het vergelijken 104 van de meting met ten minste één referentiewaarde van doorlatendheid. De werkwijze omvat het aanpassen 105 van de vooraf bepaalde procesparameters als de meting buiten een vooraf bepaald bereik is (bijvoorbeeld, als ze onder een minimumwaarde ligt). Aldus kunnen de procesparameters worden gecorrigeerd voor verdere depositiestappen, bijvoorbeeld voor depositie in opvolgende werkstukken. De samenstelling van de laag van het opvolgend te coaten werkstuk, bijvoorbeeld het zuurstofgehalte in de laag, kan aldus geregeld worden.

Het verschaffen 101 van het werkstuk kan omvatten het verschaffen van een ongecoat substraat, of een eerder gecoat substraat met bekende doorlatendheid, of een substraat omvattende een doorlopend verschafte coatinglaag of laagstapel, met bekende doorlatendheid, bijv. gemeten doorlatendheid.

Sommige toepassingen vereisen een substraat met nauwkeurige en bekende optische eigenschappen, zoals transparantie. De werkwijze maakt het meten van stralingsdoorlatendheid mogelijk na depositie van een laag, en het vergelijken ervan met een gewenste waarde of bereik daarvan. De gewenste waarde of bereik kan opgeslagen worden in een geheugen. De werkwijze maakt het corrigeren mogelijk van de depositieparameters, als de doorlatendheid niet in een gewenst bereik past (bijvoorbeeld als het groter, of kleiner, is dan de gewenste waarde). In sommige uitvoeringsvormen, als de doorlatendheid groter of kleiner dan verwacht is binnen een bereik, kunnen de parameters gecorrigeerd worden voor een opvolgend sputteren, bijvoorbeeld op een verschillend werkstuk of op hetzelfde werkstuk.

Als een voorbeeld, als de doorlatendheid kleiner is dan een vooraf bepaalde waarde, of kleiner dan één van de waarden van een bereik daarvan rond een voorkeurswaarde, dan worden de sputterparameters van het volgende te sputteren werkstuk veranderd om grotere doorlatendheid te verschaffen. Bijvoorbeeld kan een dunnere laag verschaft worden, bijv. door het verminderen van het sputtervermogen gedurende het depositieproces. Bijvoorbeeld kan een hoger oxidegehalte in de laag verschaft worden, bijvoorbeeld door het vergroten van het zuurstofgasdebiet gedurende het depositieproces. Bijvoorbeeld kunnen andere parameters van het proces gevarieerd worden, bijv. door het veranderen van de magnetische veldsterkte, of bijv. door het veranderen van de partiële gasdruk, of bijv. door het veranderen van de verblijftijd vóór de coatingzone, of door enige andere procesparameter die kan leiden tot een grotere doorlatendheid. Als de doorlatendheid groter is dan verwacht, dan kunnen enige enkele of meerdere parameters aangepast worden bij voorkeur op een tegenovergestelde manier.

Het verschil tussen de verwachte waarde of bereik en de gemeten waarde kan gebruikt worden om vast te stellen hoe veel de depositieparameters aangepast moeten worden. Dit kan gebaseerd zijn op in het geheugen opgeslagen kalibratiereferenties, bijvoorbeeld, of gebaseerd op theoretische berekeningen. De onderhavige uitvinding is niet hiertoe beperkt. Bijvoorbeeld kan een lerend algoritme worden toegepast om aanpassingen van de sputtercondities te verbeteren, voordelig expertimenteel rekening houdend met onderlinge afhankelijkheid van de sputtercondities. Sommige toepassingen kunnen, bovendien, de meting van de chemische samenstelling van de opgedampte laag benutten.

De chemische samenstelling kan veel laageigenschappen beïnvloeden, bijv. structurele (bijv. laagmorfologie of -kristallijnheid), mechanische (bijv. laagspanning of - hardheid), elektrische (bijv. dragerdichtheid en - mobiliteit) en optische (bijv. algehele of spectrale doorlatendheid of absorptie) prestaties. Doorlatendheid is gerelateerd aan ten minste de samenstelling en dikte van de laag. Omdat de gesputterde elementen bekend zijn, kan de doorlatendheid en dikte een indicator zijn van de hoeveelheid van de elementen in de laag. De laagdikte kan gemeten worden na of gedurende het sputteren door enig geschikt middel, of het kan berekend worden (op basis van nauwkeurige kalibratie van depositietijd en dergelijke), zodat het mogelijk is om doorlatendheid te koppelen aan een specifieke hoeveelheid van de opgedampte elementen.

Zo kan de werkwijze optioneel omvatten het bovendien koppelen 114 van de meting met ten minste één opgeslagen waarde die correspondeert met een bijzondere samenstelling.

Optioneel is de bijzondere samenstelling een niet-stoichiometrische metaalverbinding, bijvoorbeeld maar niet beperkt tot een zuurstofdeficiënt oxide.

In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de in de opgedampte laag opgenomen hoeveelheid zuurstof worden geregeld en aangepast als de gemeten transparantie buiten de acceptatiedrempel ligt, om een laag te verschaffen met meer of minder doorlatendheid.

Een zuurstofdeficiënte laag vertoont bij voorkeur een bepaalde mate van absorptie.

Grotere absorptie vermindert de doorlatendheid (want R+T+A = 1). Dus is verminderde doorlatendheid als een resultaat van een substoichiometrische oxidelaag direct gerelateerd aan zowel de mate van substoichiometrie en zijn laagdikte: dikkere lagen zullen meer absorptie genereren en minder doorlatendheid, voor een gegeven vaste samenstelling.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen één of meer suboxidesamenstellingen van een metaaloxide gekoppeld 114 worden aan een corresponderende in de geheugeneenheid opgeslagen doorlatendheidwaarde.

Bij vergelijking van de gemeten doorlatendheid met de opgeslagen, aan een bijzondere samenstelling gekoppelde waarde, is het mogelijk om de actuele samenstelling van de laag af te leiden.

Gevonden werd dat een zeer nauwkeurige meting van de samenstelling verkregen kan worden, omdat het effect van de samenstelling schijnbaar zeer belangrijk kan zijn in de doorlatendheid van een oxide.

Aldus zijn complexe,

functiegebonden chemische spectrometrie-opstellingen zoals Rutherford backscatter spectrometers of Röntgen foto-elektron spectrometers, die kostbaar en moeilijk te integreren zijn in een sputterdepositie-opstelling, niet vereist om de samenstelling van een opgedampte laag te verkrijgen.

De onderhavige uitvinding maakt zonder de noodzaak van een kostbare opstelling chemische samenstellingsanalyse mogelijk, die doorlopend verschaft kan worden, door het verschaffen van een sensorsysteem dat in staat is om de stralingsdoorlatendheid te meten en een geschikte verwerkingseenheid die geconfigureerd is om doorlatendheiddata te analyseren.

De benadering van de onderhavige werkwijze maakt het mogelijk om de doorlatendheid van een laag te besturen op een flexibele en nauwkeurige manier, bijv. zonder de noodzaak van het variëren van de dikte van de opgedampte laag, of zelfs door het te combineren met diktevariatie voor een breed bereik van nauwkeurige besturing.

Bijvoorbeeld, een sputterproces dat een optimale dikte, maar een suboptimale doorlatendheid verschaft, kan bestuurd en veranderd worden zodat de samenstelling verandert, waardoor besturing van de doorlatendheid mogelijk is, zonder de noodzaak van het veranderen van de dikte van de laag.

Om de stralingsdoorlatendheid te meten, kan een sensorsysteem gebruikt worden omvattende ten minste één stralingsbron en ten minste één sensor.

Fig. 3 toont een voorbeeld van een zodanige opstelling, inclusief een coater met een sputterkamer en sputtertargets.

Het coatingcompartiment 308 kan een sputtertargetsysteem omvatten, bijvoorbeeld vlakke of buisvormige targets 309, die bijvoorbeeld metallisch of keramisch kunnen zijn.

Het coatercompartiment 308 wordt gevolgd door een meetgebied waar het werkstuk, na het sputteren, geplaatst kan worden, bijv. automatisch.

Met andere woorden, na sputterdepositie bereikt het werkstuk de sensor 304. In dit meetgebied kan straling 300 van een bron 301 passeren doorheen het werkstuk omvattende een opgedampte laagstapel 302 (die alleen één laag of verscheidene lagen van dezelfde of verschillende materialen en samenstellingen kan omvatten) na depositie in het coatercompartiment 308. Straling kan ook doorheen het substraat 303 van het werkstuk passeren, dat in sommige uitvoeringsvormen transparant kan zijn voor de straling 300. De sensor en de stralingsbron kunnen aan tegenoverliggende zijden van het werkstuk zijn voor metingen in doorlatingsmodus.

In somige uitvoeringsvormen treft de stralingsbron direct op de opgedampte laag.

In sommige uitvoeringsvormen kan de stralingsbron straling doen treffen op het oppervlak van het substraat tegenover het oppervlak waar de laag opgedampt werd.

Het in de sensor 304 verkregen signaal wordt verzonden naar een verwerkingseenheid 305, die de doorlatendheidwaarde verschaft die correspondeert met het signaal en het vergelijkt met ten minste één in een geheugen 306 opgeslagen waarde, bijvoorbeeld een gewenste waarde of set daarvan.

Als de gemeten waarde zeer verschillend is van de gewenste waarde, dan kan de verwerkingseenheid het signaal verzenden naar een regelaar 307 om de sputtercondities te veranderen 105 van het coatercompartiment 308 dat gebruikt wordt om een laag van de laagstapel 302 te verschaffen, in overeenstemming met het resultaat van de vergelijking.

De onderhavige uitvinding verschaft besturing van depositieparameters van ten minste één laag van de stapel. Het aanpassen 105 van de sputtercondities kan het aanpassen omvatten van de voedingsinstellingen of vermogensafgifte, de racebaanhoekbreedte en - oriëntatie, de intensiteit van het magnetische veld, bijvoorbeeld. De geometrie in de coater kan afgeregeld worden bijv. door het werkstuk te verplaatsen, de afschermingen of de sputterbronnen in de coater. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het aanpassen van de condities het aanpassen van de hoeveelheid en/of het type gas in de atmosfeer van de kamer. Bijvoorbeeld kunnen de partiële drukken veranderd worden. De partiële druk zal een resultante zijn van de gasinlaat, pompcapaciteit en hun relatieve geometrie in de proceskamer; bijv. gasdebiet kan verminderd worden als de pompcapaciteit eveneens wordt verminderd; terwijl hetzelfde drukregime gehandhaafd wordt. Bijvoorbeeld kan de werkwijze het aanpassen 115 omvatten van de hoeveelheid reactieve soort in de omgeving, bijvoorbeeld door het aanpassen van de hoeveelheid zuurstof of stikstof die eraan geleverd wordt (bijv. door afsluiters of massastroomregelaars) of die eraan wordt onttrokken (bijv. door pompen of door afvangen uit het reactieve proces). Bijvoorbeeld kan de werkwijze het aanpassen 115 omvatten van de hoeveelheid targetmateriaal dat aankomt op het werkstuk, bijvoorbeeld door het aanpassen van het vermogensniveau dat wordt geleverd aan de target (omdat reactieve soorten verschaft kunnen worden door een targetmateriaal, bijv. van een keramische target). Bijvoorbeeld kan het aanpassen 105 van de sputterparameters en in het bijzonder het aanpassen 115 van de reactieve soort het aanpassen omvatten van de plasmadichtheid vóór de target, bijvoorbeeld door het aanpassen van de magnetische veldsterkte en het beïnvloeden van de plaatselijke botsingsdichtheid van elektronen met gasdeeltjes. Elk van de hiervoor genoemde sputterparameters kan individueel aangepast of in combinatie aangepast worden om het gehalte van reactieve soort in de laag in het volgende te coaten werkstuk aan te passen, of in de volgende coatingstap van hetzelfde werkstuk. De regelaar 307 of de regelaars kunnen geconfigureerd zijn om actuators te besturen voor het bedienen van afsluiters en/of het bekrachtigen van elektromagneten, enz.

Het sensorsysteem nader bekijkend, kan afhankelijk van de sensor 304 verschillende informatie verkregen worden uit de meting. Voor metingen waarbij de laagdikte bekend is of gemeten kan worden door een functiegebonden meetsysteem kan het sensorsysteem een eenvoudige integrerende fotosensor omvatten, en kan een breedband (bijv. een witte lichtbron) of smalband (bijv.

specifieke kleur led) stralingsbron omvat worden.

Zo kan in sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding het meten van de doorlatendheid 103 het meten 113 omvatten van de integrale doorlatendheid van één of meer stralingsbronnen, gebruikmakend van een integrerende sensor die de doorlatendheid meet voor een breed bereik aan golflengtes. In dit geval wordt de fractie van de totale door het werkstuk doorgelaten straling gemeten (als een enkele waarde). Als de lichtbron breedband is (bijv. een halogeenlamp), dan wordt informatie over de algehele doorlatendheid verkregen in dat brede golflengtebereik. Als de bron een smallere band heeft, bijv. een rode led, met een spectrale uitvoer nabij 630 nm en een spectrale bandbreedte van +/- 30 nm (d.w.z. Gauss-kromme startend bij ongeveer 600 nn, maximum bij 630 nm en eindigend bij 660 nm), dan wordt alleen geïntegreerde spectrale respons gemeten voor dat specifieke golflengtevenster. Echter, een aanvullende, bijv. verschillende bron kan parallel geïntegreerd worden, bijvoorbeeld een andere led-lichtbron 301, bijv. groen (golflengtebereik rond 560 nm) en/of blauw (bereik rond 480 nm). Het kan mogelijk zijn om verscheidene geïntegreerde doorlatendheidwaarden te verkrijgen, corresponderend met de golflengte-inhoud van de bron. Dit kan bijvoorbeeld gedaan worden door sequentiële bestraling te verschaffen, bijvoorbeeld door het na elkaar triggeren van de bronnen en het synchroniseren van de metingen met de sensor 304, zodat de doorlatendheidrespons gekoppeld kan worden aan de corresponderende bron met een bekende smalle golflengteband. De fotodiode verricht altijd een volledige integratie van enig licht dat erop arriveert; zodat de bron de spectrale inhoud definieert.

Het voordeel van het gebruikmaken van integrerende sensor, zoals een fotodiode, is de brede beschikbaarheid ervan en de goedkoopheid van de vereiste opstelling.

Omdat optische doorlatendheidmeting spectraal selectief kan zijn en een doorlatendheidwaarde kan weergeven voor meerdere individuele golflengtewaarden of bereiken daarvan, is het mogelijk om spectrale informatie van de doorgelaten straling te gebruiken.

Zo kan het meten van de doorlatendheid het verkrijgen 123 omvatten van spectrale informatie van de doorgelaten straling.

Met andere woorden, het is mogelijk om stralingsgolflengte-gescheiden doorlatendheid te meten.

De straling kan een golflengtebereik hebben van de golflengte van uv-straling tot IR-straling.

Dit kan gebruikt worden om dikte van de opgedampte laag te onderzoeken, bijvoorbeeld.

Zoals eerder genoemd, kan dikte verkregen worden door een functiegebonden meetsysteem zoals een elektrisch systeem of dergelijke, of het kan afgeleid worden door theoretische berekeningen en kalibratie uit bijv. de depositietijd.

Echter, in sommige uitvoeringsvormen kan de werkwijze het berekenen 106 omvatten van eigenschappen van de laag, bijvoorbeeld eigenschappen van de enkele laag of van meerdere lagen.

Deze eigenschappen kunnen brekingsindex, extinctiecoëfficiënt, porositeit en dichtheid, dikte enz. uit de meting van de stralingsdoorlating zelf omvatten.

Integrerende metingen kunnen nog steeds samenstelling definiëren, bijv. de hoeveelheid zuurstof in een zuurstofdeficiënt metaaloxide, voor een gegeven en/of bekende dikte.

In contrast daarmee maakt een spectrale meting het mogelijk om aanvullende laagparameters af te leiden; bijv. laagdikte, zelfs optische eigenschappen zoals bijv. spectrale brekingsindex en extinctiecoëfficiënt.

Bijvoorbeeld dikte van de laag en gerelateerde data, kunnen geëxtraheerd worden uit spectrale analyse van de doorgelaten straling.

Met andere woorden, de spectrale doorlatendheidkromme op zichzelf kan voldoende zijn voor het berekenen van de laagdikte. Het hebben van een interferentiepatroon kan volstaan en kan gebruikt worden om de procesparameters af te regelen om de laagdikte aan te passen (aanvullend op de samenstelling; specifieke hoeveelheid van de opgedampte elementen). Dit zal hieronder behandeld worden in aansluiting op Fig. 4. Optioneel kan de werkwijze het aanvullend meten 107 omvatten van de doorlatendheid vóór laagdepositie, teneinde een uitgangswaarde of begintoestand in te stellen. Deze stap is optioneel omdat het instellen van de uitgangswaarde theoretisch gedaan kan worden. Bijvoorbeeld als de laagdepositie verricht wordt op een bekend werkstuk, dan is het alleen nodig om de doorlating na depositie te kennen. Bijvoorbeeld, voor een kaal substraat zoals een ongecoat glas, waarbij de doorlating bekend is of vooraf gemeten kan worden, kan rekening gehouden worden met de bekende doorlating in de opgeslagen waarden of in de dataverwerking.

In somnige uitvoeringsvormen wordt de meting van de doorlatendheid verricht door het doen treffen van straling op een oppervlak van het werkstuk en het observeren van het licht dat het tegenoverliggende oppervlak verlaat, wat betekent dat het werkstuk na sputteren geplaatst moet worden tussen de stralingsbron en de sensor, zoals eerder beschreven. Echter, de doorlatendheidmeting kan zelfs in reflectiemodus verricht worden, als het werkstuk een zeer lage doorlatendheid vertoont.

Bijvoorbeeld, sommige toepassingen omvatten vervaardiging van spiegels, zoals actieve spiegels. Voor de vervaardiging van actieve spiegels kan het te coaten werkstuk een spiegel van hoge kwaliteit zijn (bijv. met een voldoende dikke laag van Ag of Al op een substraat, bijv.. op een glas- of metaalplaat). In dit geval is spectrale reflectiecoëfficiënt een belangrijke parameter, terwijl de doorlatendheid te laag kan zijn om nauwkeurig gemeten te worden op het werkstuk.

Echter, de onderhavige uitvinding laat nog steeds toe om doorlatendheidmeting te gebruiken om de samenstelling van de MOx-laag te definiëren en te regelen.

In dit geval is het mogelijk om een uitgangswaarde in te stellen, bij voorkeur door het meten van de reflectiecoëfficiënt van het werkstuk (die zeer groot kan zijn), hoewel het op een theoretische manier gedaan kan worden, of als een meting vooraf.

Na sputterdepositie van de laag, bijv. de niet- stoichiometrische oxidelaag, wordt de reflectiecoëfficiënt gemeten (op opnieuw gemeten). Het effect van de dubbele doorlatendheid, vanwege de straling die de opgedampte laag binnentreedt en terug gereflecteerd wordt, kan worden geëxtraheerd uit de meting van de te regelen laag.

In dit geval kan de werkwijze berekening omvatten, bijv. een berekeningsalgoritme, die rekening moet houden met de interferentie die plaatsvindt door de reflectie op het bovenoppervlak van het gecoate werkstuk en door de reflectie van de straling op het grensvlak tussen de opgesputterde laag en het werkstuk vóór coating.

Nogmaals, dit reflectiecoëfficiëntpatroon kan het berekenen van enkele of meerdere laageigenschappen mogelijk maken op basis van dubbele of meervoudige heen- en-weer gaande straling doorheen de opgedampte laag,

gebruikmakend van de optische uitgangswaardedata, in dit geval de reflectiecoëfficiënt. Zo wordt de laagkwaliteit nog steeds geëvalueerd uit doorlatendheiddata (straling die door de opgedampte laag gaat, bijv. de niet- stoichiometrische oxidelaag of een laagstapel inclusief zo’n laag), terwijl de reële meting een reflectiecoëfficiëntmeting is.

Bijvoorbeeld, in een andere groot toepassingsgebied wordt een sputtercoating verschaft op een flexibel substraat, bijv. een PET of PI of enig type folie, wat zelfs flexibel glas kan omvatten. Zulke coatingsystemen worden vaak aangeduid als webcoaters of roll-to-roll coaters waarbij het substraat wordt afgewikkeld van een rol, getransporteerd doorheen de coatingzone en uiteindelijk opgewikkeld op een andere rol. In zo’n type coater wordt het flexibele substraat over rollen geleid en wanneer het in het in coatinggebied wordt gebracht gewikkeld over een koeltrommel. Inderdaad kunnen veel flexibele polymeersubstraten slechts beperkte temperatuurstijging aan voordat ze beginnen te vervormen; bijv. uitrekken of rimpelen, wat uiteindelijk impact heeft op de kwaliteit van de opgedampte film. Omdat sputterdepositie een significante hoeveelheid warmtebelasting op het substraat kan genereren, voortkomend uit de filmcondensatie, treffende deeltjes en straling uit het plasma; moeten speciale voorzorgsmaatregelen getroffen worden om de temperatuur te regelen. Het wikkelen van het substraat over een gekoelde koeltrommel kan een voldoende hoeveelheid verhittingsenergie uit het substraat afvoeren om stabiele sputterdepositie mogelijk te maken zonder significante substraatvervorming.

In veel gevallen vertonen het substraat en de opgedampte coating een significant deel van doorlatendheid omdat ze gebruikt kunnen worden in veel toepassingen: bijv. als vensterfilm (waarbij lamineren op een venster vereist is om de visuele en warmtedoorlatendheid te regelen), bijv. als een laminaat in een aanraakscherm voor mobiele inrichtingen, bijv. als een antireflecterende coating voor een beeldscherm, bijv. als een gas- of vochtbarrière voor voedselverpakking en in veel andere gevallen.

Het besturen van de laageigenschappen van de gesputterde niet-stoichiometrische metaalverbindingslaag is ook in dit geval essentieel.

Het meten van de doorlatendheid doorheen ten minste de opgedampte laag kan niet gemakkelijk worden gedaan nabij het sputtercompartiment door het plaatsen van de stralingsbron en sensor aan tegenoverliggende zijden van de flexibele substraten.

Het substraat wordt gespannen over een metallische koeltrommel.

Echter, in de meeste gevallen heeft de koeltrommel een zeer reflecterend en gepolijst (lage ruwheid) buitenste oppervlak voor het optimaliseren van warmteoverdracht tussen het koelsysteem en het substraat, dat verwarmd wordt door het depositieproces.

Hoewel het werkstuk, bijv. folie, met mogelijk ten minste één coating, transparantie vertoont, kunnen reflectiecoëfficiëntmetingen uitgevoerd worden waarbij de koeltrommel gebruikt wordt als referentie en gekalibreerd reflectie-oppervlak teneinde de (dubbele) doorlatendheid te definiëren van de straling doorheen de laag die meting en besturing vereist.

Dezelfde redenering als voor de hierboven genoemde spiegel is van toepassing, echter is in dit geval het referentie-

reflectie-oppervlak niet een deel van het te coaten werkstuk.

Aldus worden voor deze reflectieconfiguratie de sensor en de stralingsbron aan dezelfde zijde van het werkstuk ingericht, bijv. beide gericht naar het oppervlak met de opgedampte laag.

Dit maakt ook het meten mogelijk van werkstukken die niet transparant zijn of met een zeer lage transparantie, bijvoorbeeld transparante lagen opgedampt op niet-transparante substraten.

Een reflectiemeting kan gebruikt worden om eveneens de doorlatendheid van de laagstapel te evalueren, zo lang de stapel 302 voldoende doorlatendheid vertoont voor de straling 300. In het geval van reflectie zal de invallende straling typisch een hoek met normaal vormen ten opzichte van het oppervlak (bij voorkeur zo klein mogelijk, bijv. minder dan 15 graden, bijv. minder dan 10 graden, zoals 7 graden). De detector wordt dan bij voorkeur geplaatst nabij de spiegelpositie, aldus een overeenkomstige hoek hebbende symmetrisch tot de normaal van de invalshoek teneinde een optimaal signaal van de gereflecteerde straling op te vangen. De reden voor niet-normaal positionering in reflectiemetingen is vaak praktisch van aard, omdat bron en sensor vaak twee fysieke eenheden zijn en naast elkaar geplaatst dienen te worden. Echter, de onderhavige uitvinding is niet beperkt door de hoekconfiguratie in reflectie, en andere hoeken kunnen gebruikt worden.

Optioneel kan de werkwijze het opdampen omvatten van één of meer lagen in een stapel, daaropvolgend het meten van doorlatendheid vóór laagdepositie, daaropvolgend het meten van doorlatendheid na depositie. Meting vóór de zone waar de MRx-laag, waarbij M verwijst naar de metallische component (en) en R verwijst naar een enkele of meerdere reactieve component (en) (bijv. zuurstof, stikstof, koolstof) van de verbinding, opgedampt zal worden kan voordelig zijn om ongeregelde variaties van het werkstuk te begrijpen en te compenseren, bijv. in de bovenstrooms in een coater opgedampte laag of lagen.

De werkwijze omvat het verschaffen van metaal door sputteren en het verschaffen van een niet-metalen element op de opgedampte laag. In somnige uitvoeringsvormen zoals weergegeven in Fig. 2 omvat het opdampen 102 van een laag door sputterdepositie het sputteren 112 van metaal gebruikmakend van een metallische target in een omgeving omvattende bijv. zuurstof. In sommige uitvoeringsvormen omvat de metallische target een zeer zuiver metaal, bijv. wolfraam of nikkel. Alternatief kan de metallische target een legeringmetaaltarget omvatten, bijv. een nikkelwolfraamlegering (NiW) target.

Optioneel omvat de sputterdepositie het opdampen 122 met ten minste één keramische target. Zo'n target kan de metaal- en de niet-metaal-elementen verschaffen door sputteren. De keramische target kan een enkel materiaalstuk hebben voor het sputteren, zonder groeven. In sommige uitvoeringsvormen is het materiaal voor het sputteren geleidend, waardoor sputteren bij sub-RF-frequenties mogelijk is. Het kan een substantiële hoeveelheid zuurstofdeficiënt metaaloxide of verbindingen daarvan bevatten.

In een bijzonder voorbeeld wordt een wolfraamoxidelaag opgedampt in een geregelde omgeving met een hoeveelheid zuurstof, die gevarieerd kan worden. De rest van de sputtercondities zijn bekend. De target is een keramische target (een metaaloxidetarget). De doorlatendheid wordt gemeten na een depositiestap. De doorlatendheid als een percentage van doorgelaten straling doorheen het gecoate werkstuk als een functie van de golflengte is weergegeven in Fig. 4, voor negen verschillende zuurstofhoeveelheden. Hoewel de hoeveelheid zuurstofdebiet in elk geval verschillend is, zijn de overige depositieparameters in hoofdzaak gelijk voor alle metingen (bijv. de lichte verandering in druk met veranderingen van het debiet kunnen verwaarloosd of berekend worden indien vereist).

Met opzet kan zuurstofdeficiënt wolfraamtrioxide WOx, waarbij x kleiner is dan 3 en groter dan 2, bijvoorbeeld 2,3 of groter, bijvoorbeeld 2,5 of groter, bijvoorbeeld 2,7 of groter, en kleiner dan 3, bijvoorbeeld 2,95 of kleiner, bijvoorbeeld 2,9 of kleiner, geproduceerd worden gedurende het sputterproces. Sputteren in een zuivere Ar-gasomgeving kan de neiging hebben om de laagsamenstelling verder te reduceren (verlagen van de x-waarde ervan) ten opzichte van de targetsamenstelling. In het voorbeeld van Fig. 4, wordt een WOy-target verschaft met een y-waarde nabij 2,8. Sputteren in zuiver Ar-gas reduceert de op het werkstuk te vormen laag Bijvoorbeeld is waargenomen dat een opgedampte laag een substoichiometrisch oxide WOx is, met x nabij 2,1, wat betekent dat gedurende het sputterdepositieproces een pompen van zuurstof uit de target plaatsvindt. Dit resulteert in depositie van een laag die rijker is aan metaal. Zuurstof toevoegen gedurende het sputterproces kan het zuurstofgehalte van de laag doen toenemen ten opzichte van het proces in zuiver Ar en een laag verschaffen die overeenkomstig de targetsamenstelling is of die dichterbij stoichiometrie ligt of zelfs over- stoichiometrisch is (x groter dan 3) als overmaat zuurstof opgenomen wordt gedurende de laagformatie.

De stralingsbron die gebruikt wordt voor de lagen corresponderend met de metingen weergegeven in Fig. 4 is een breedband bron. De straling wordt doorheen één zijde van de opgedampte laag gezonden, bijv.

bestraling van het substraatoppervlak dat niet opgedampt is in die stap, of omgekeerd, en de doorlatendheid wordt gemeten. De grafiek toont de spectrale doorlatendheid als percentage van straling die de detector bereikt aan de andere zijde van het werkstuk, vergeleken met het geval dat geen werkstuk aanwezig is. De referentiemeting, waarmee de bronintensiteit en de (spectrale) detectorgevoeligheid gekalibreerd kunnen worden, wordt bij voorkeur gedaan in het gat tussen 2 werkstukken die in het sensorgebied passeren.

Duidelijk kan gezien worden dat, wanneer het zuurstofgehalte in de sputteromgeving 50 sccm of groter is, de opgedampte lagen ongeveer dezelfde maximale doorlatendheid hebben, met interferentiepieken die een maximale doorlatendheid vertonen die iets boven 90% ligt en een middenbereik nabij 80%. Deze maxima van het interferentiepatroon corresponderen met de doorlatendheid van het werkstuk dat het coatinggebied binnenkomt, in dit geval een vlak glassubstraat. Het kan veilig aangenomen worden dat de opgedampte lagen met gehaltes van 50 sccm en meer in hoofdzaak transparant zijn voor straling met een golflengte van meer dan 400 nm. Ook kan afgeleid worden dat de laag hoofdzakelijk stoichiometrisch wolfraamoxide WO3 bevat.

Echter, voor gehaltes van 40 sccm en minder, daalt de maximale doorlatendheid. Bij 40 sccm, voor golflengtes van meer dan ongeveer 700 nm ligt de doorlatendheid onder 70%. Het middenbereik daalt ook. Voor 35 sccm is de maximale doorlatendheid bij ongeveer 400 nm zichtbaar onder 70% en de doorlatendheid van golflengtes rond 600 nm daalt al tot onder 50%. De kleinste relatieve minimale doorlatendheid treedt op voor straling met een golflengte van 1000 nm, met minder dan 30% straling. In het beste geval is er een daling van 10% in doorlatendheid (zowel maximum als middenbereik) bij ongeveer 500 nm, en rond 35% voor straling van 800 mm, met een verandering in zuurstofgehalte van slechts 5 sccnm. De trend zet zich voort bij 30 sccm met een absoluut maximale doorlatendheid onder 50%. Een laag opgedampt met zuurstofgehaltes van 25 sccm en 20 sccm vertoont een maximale doorlatendheid onder 30% respectievelijk onder 15%. Over het geheel is er een daling van 60% doorlatendheid, tussen bijna 80% en bijna 15%, voor een golflengte van rond 400 nm, wanneer het zuurstofgehalte daalt van 40 sccm naar 20 sccnm. De volgende tabel geeft het zuurstofgehalte (x-waarde) weer van een opgedampte laag gemeten door Electron Microprobe Analyzer, en de laagdikte, voor verschillende zuurstofdebietwaarden (in sccm) in de sputteromgeving.

Tabel - Zuurstofgehalte in atoomverhouding wolfraam/zuurstof en dikte tegen zuurstofdebiet debiet (sccm) | waarde (nm) jo] |

EI eee

EX ee Zo is het mogelijk om de doorlatendheid nauwkeurig te besturen door het zuurstofgehalte in de laag te besturen voor een gegeven laagdikte, die op zijn beurt kan dienen als een nauwkeurige indicator voor laagsamenstelling. Merk ook op dat voor zuurstofgehalte onder 35% in de kamer de verkregen lagen meer absorberend zijn voor straling boven 750 nm. In feite, voor lagen opgedampt in kamers met 25 sccm of 20 sccm, hebben de lagen 0% doorlatendheid, dus volledig ondoorlatend, voor straling boven ongeveer 750 nm. Bij het kijken doorheen deze monsters, vertonen ze een blauwachtige verschijning, donkerder wordend bij lager zuurstofdebiet.

Fig. 4 toont een extreem hoge resolutie in het onderscheiden van verschillende samenstellingen van een WOx-laag met een x-waarde in het bereik van 2,8 tot 3. Voor de getoonde grafiek lijkt het dat het veel moeilijker of onmogelijk wordt om de x-waarde te schatten tussen bijv. 2,1 en 2,8, terwijl de doorlatendheid van een laag met een x-waarde van 2,55 een doorlatendheid heeft die kleiner is dan 1%. Echter, aanvullende tests hebben aangetoond dat dit niet noodzakelijkerwijs het geval is. Het verlies van resolutie bij lagere zuurstofdebieten en lagere x- waarden in het getoonde geval wordt veroorzaakt door de hoge relatieve dikte van 600 nm (gemeten met analytische laboratoriumapparatuur, bijv. Dektap-stapmetingen).

Reduceren van de laagdikte tot bijv. 200 nm of minder (wat gebruikelijker is in meerlaags optische stapels) zal de doorlatendheid exponentieel doen toenemen en zal het introduceren van een hogere gevoeligheid in de meer substoichiometrische samenstellingen mogelijk maken; bijv. tussen 2.3 en 2.8 en voor debieten tussen 5 en 20 sccm van zuurstof in het geval van WOx. Aan de andere kant nemen de weergegeven resolutie en extreme gevoeligheid nu weergegeven voor samenstellingen tussen 2,96 (30 sccm O2-debiet) en 3,00 (ten minste 50 sccm O2-debiet) af bij kleinere laagdikte terwijl het de transparante staat zal benaderen.

Bovendien vertoont het doorlaatpatroom gevormd door de doorgelaten straling maxima en minima voor verschillende golflengtewaarden. Het is mogelijk om uit dit patroon informatie te extraheren met betrekking tot de dikte van de opgedampte laag. Dit is een typisch effect van optische interferentie van een laag met een specifieke brekingsindex die opgedampt wordt op een werkstuk met een verschillende brekingsindex. Straling wordt gereflecteerd op het bovenoppervlak en op het oppervlak van het werkstuk nadat het door de laag gegaan is. De totale gereflecteerde straling kan versterkingsinterferentie vertonen voor somige golflengtes en uitdovingsinterferentie voor andere omdat het optische pad dat door de straling afgelegd wordt verschillend is.

Het padverschil is afhankelijk van de brekingsindex en de dikte van de toplaag, en gecombineerd met de invalshoek. De reflectiecoëfficiënt kan kleurzomen vertonen gelijkend op die van een oliedruppel op een wateroppervlak. omdat de reflectiecoëfficiënt golflengte-afhankelijk wordt en aangenomen dat er een neutrale of constant met golflengte afnemende absorptie is, zal de doorlatendheid het inverse interferentiepatroon vertonen (omdat A+R+T = 1). De optische dikte van de toplaag kan berekend worden uit golflengtes waarbij maxima en/of minima optreden. De amplitude van de interferentie (verschil in doorlatendheid of reflectiecoëfficiënt van maxima ten opzichte van minima) kan het mogelijk maken om de brekingsindex te berekenen. Uit Fig. 4 kan afgeleid worden dat de met 50 sccm of meer opgedampte lagen in feite transparant zijn met een overeenkomstige brekingsindex, maar met een verschillende laagdikte (verandering in golflengteafstand tussen extremen).

De doorlatendheidrespons voor de met een zuurstofdebiet van 40 sccm of minder opgedampte lagen laat zien dat er enige absorptie plaatsvindt. Dit is een typisch metallisch gedrag en het wordt dominanter bij kleinere x-waarden; waarbij overmaat metaal ten opzichte van de stoichiometrische diëlektrische laag aanwezig is. Meer metaalfractie zal meer absorptie vertonen en minder doorlatendheid. In dit geval wordt doorlatendheid bepaald door de totale hoeveelheid gebieden in metallische staat of deeltjes die door de straling gepasseerd moeten worden. Het doorlatendheidniveau wordt dus gedefinieerd door het absorptieniveau van het materiaal; wat betekent de samenstelling ervan (of x- waarde in MOx) en dikte ervan.

De volgende parameters kunnen ook worden verkregen uit de meting. Een niet-stoichiometrische laag met bekende x-waarde en dikte verandert op een specifieke manier wanneer de porositeit toeneemt, wat gezien kan worden als een afname van dichtheid. Bij hoog zuurstofgehalte (transparante lagen) neemt de minimum intensiteit van het interferentiepatroon toe, waardoor de amplitude ervan afneemt. Materialen met zeer lage dichtheid vertonen uiteindelijk geen interferentiepatroon, overeenkomstig het gedrag wanneer er geen laag is. Dit zal hieronder uitgelegd worden in aansluiting op het aspect van de verwerkingseenheid voor analyse van resultaten.

Andere eigenschappen, zoals extinctiecoëfficiënt, optische index enz. kunnen ook verkregen worden, bijv. uit de spectrale informatie en geoptimaliseerd worden in verdere depositiestappen uit de doorlatingsmeting door het aanpassen van sputtercondities.

In sommige uitvoeringsvormen omvat het opdampen van metaal het opdampen van wolfraam en nikkel,

bijvoorbeeld gebruikmakend van een target omvattende genoemde metalen, bijv. een legering daarvan.

De werkwijze kan toegepast worden in een coater met meerdere zones. Een coater met meerdere zones is een sputtersysteem of -installatie met een veelheid van stadia of zones, inclusief compartimenten zoals eerder gedefinieerd in aansluiting op Fig. 3, waar sputterstappen verricht worden. Elke zone omvat een targetsamenstel voor het verschaffen van sputteren, bijvoorbeeld een of twee buisvormige targets. De stadia kunnen in stand gehouden worden in een geregelde omgeving, bijvoorbeeld in een veelheid van sputterkamers. Indien vereist kunnen ze geïsoleerd worden zodat de omgeving in iedere kamer onafhankelijk geregeld kan worden, en/of om kruisbesmetting te voorkomen door gassen die van het ene compartiment naar het andere lekken. Sommige targets moeten gesputterd worden in zuiver Ar-gas om een laag op te dampen met overeenkomstige samenstelling als het targetmateriaal. In sommige toepassingen kan de aanwezigheid van bepaald reactief gas een nadelig effect hebben in het verontreinigen van het targetoppervlak of het vervuilen van de opgedampte laag. Een transportsysteem maakt het mogelijk om substraten in de installatie in te brengen en transporteert ook de werkstukken (bijv. de substraten of ten minste gedeeltelijk gecoate substraten) van één stadium naar het volgende, totdat het coatingproces voltooid is en het uit de installatie gehaald kan worden. Zulk transport kan bewegende platforms, kettingen, transportband, enz. omvatten. Samengevat omvat de werkwijze het verschaffen 101 van het werkstuk, bijv. door het naar een sputterzone brengen van een werkstuk, het opdampen 102 van een laag op het werkstuk, en het meten 103 van de doorlatendheid van de laag en de rest van het werkstuk waarop de laag opgedampt is. De werkwijze omvat het veranderen 105 van de parameters van het sputterproces in de sputterzone na het vergelijken 104 van de meting met het gewenste bereik als de doorlatendheid buiten een acceptabel bereik ligt, zodat het volgende werkstuk gesputterd kan worden met parameters dichterbij de ideale parameters. Dit bewerkstelligt een feedbacklus in de werkwijze voor het verbeteren van de sputterparameters van een vereiste laag om de gewenste transparantie te verkrijgen en zo de gewenste laagkenmerken.

In sommige uitvoeringsvormen kan het werkstuk gemeten 107 worden vóór depositie, daardoor de uitgangswaarde instellend van de doorlatendheid van het substraat en enige coating die reeds aanwezig is voordat de nieuwe laag wordt opgedampt, zoals eerder duidelijk gemaakt. In het bijzonder kan een meting verricht worden tussen één stadium en de andere in een coater met meerdere zones. Bijvoorbeeld kan een meting verricht worden tussen twee sputterstappen, bijvoorbeeld tussen twee sputterstadia of compartimenten, bijv. een meting tussen elke sputterstap.

In een verder aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een verwerkingseenheid 305 of verwerkingseenheid inclusief data-invoerpoort of - poorten voor het ontvangen van stralingsdoorlatendheidmetingen. De verwerkingseenheid omvat besturingsdata-uitvoerpoorten voor het verzenden van stuursignalen naar een sputterinrichting, voor het besturen van het sputterproces. De verwerkingseenheid is geprogrammeerd voor het, bij ontvangen van de stralingsdoorlatendheidmetingen, verwerken van de data en uitvoeren van ten minste de stap van vergelijking, en het verzenden van besturingsdata-uitvoer voor het besturen van sputterprocesparameters (bijvoorbeeld gassamenstelling, bijv. zuurstofgehalte in de sputterkamer, waarbij de onderhavige uitvinding hiertoe niet beperkt is). De verwerkingseenheid kan ook andere stappen besturen, zoals depositie en treffende straling.

De verwerkingseenheid 305 kan toegang hebben tot bijv. een datapoort voor toegang tot een raadpleegtabel, bijv. een geheugeneenheid 306, met een gewenste doorlatendheidwaarde of bereik daarvan. Het kan data omvatten die waarden van doorlatendheid koppelen aan chemische samenstellingen. Bijvoorbeeld kan een set doorlatendheidwaarden gekoppeld worden aan respectievelijke zuurstofgehaltes van suboxidische samenstellingen van een vooraf bepaald metaaloxide. De verwerkingseenheid kan geprogrammeerd zijn om data uit te voeren en chemische samenstelling weer te geven in een gebruikersinterface-inrichting zoals een scherm of dergelijke.

De verwerkingseenheid 305 kan uitgerust zijn met software die het mogelijk maakt om eenvoudige of complexe algoritmes uit te voeren, op basis van analytische modellen of zelflerende modellen en omvattende machineleren uit historische data.

Verscheidene algoritmes kunnen sequentieel of parallel uitgevoerd worden om zo veel mogelijk informatie vast te leggen uit de verschafte doorlatingsdata. Een generieke benadering van hoe een algoritme kan functioneren om laageigenschappen van een opgedampte MRx-laag te extraheren is weergegeven in Fig. 5, waarbij x kleiner is dan de stoichiometrische index. Kwalitatieve interpretatie kan worden gebracht tot nauwkeurige kwantitatieve berekening van laageigenschappen zoals laagdikte t, laagsamenstelling x of laagporositeit p.

In dit voorbeeld wordt het algoritme gevoed met een enkele spectrale doorlatendheidmeting zonder gebruikmaking van referentiedata of uitgangswaardemetingen. In dit illustratieve geval, maar niet beperkt tot zo’n model of concept, kan het algoritme proberen om verscheidene eigenschappen en nauwkeurige waarden uit de opgedampte niet- stoichiometrische oxidelaag te extraheren. Als deel van de analyse kan het algoritme verscheidene maxima en minima detecteren in de kromme, die veroorzaakt worden door interferentie. Enige opvolgende extremen kunnen het mogelijk maken om de laagdikte te berekenen. Als verscheidene extremen voorkomen in de grafiek, kan een consistentiecontrole uitgevoerd worden om de nauwkeurigheid te verbeteren. Als aangrenzende maxima dichterbij elkaar komen (zoals weergegeven in de grafiek); d.w.z. als de doorgetrokken verticale lijn dichterbij de gestippelde verticale lijn komt, dan duidt dit toename van de laagdikte t aan. De algehele vorm van de doorlatingskromme of de geïntegreerde doorlatendheidwaarde kan het niveau van niet- stoichiometrie van de oxidelaag aanduiden. Als de x- waarde in MRx de stoichiometrische index benadert, dan wordt een diëlektrische laag met hoge doorlatendheid waargenomen. Als de x-waarde verder zakt onder de index van de stoichiometrische verbinding, wat betekent dat een toenemende fractie metaal aanwezig is in de laag, dan zal de algehele doorlatendheid exponentieel afnemen met een toenemende laagdikte (gedefinieerd door een andere krommekarakteristiek).

De gekromde pijl in de grafiek toont de ontwikkeling van de grafiek in het geval van toenemende x-waarde. Het definiëren van porositeit van de onderzochte laag behoeft verdere analyse. Waargenomen is dat een niet-stoichiometrische laag met bekende x- waarde en dikte op een specifieke manier zal veranderen wanneer de porositeit vergroot wordt (dichtheid verminderd wordt). In dit geval kunnen twee onderscheiden veranderingen van de kromme opgemerkt worden, die voortkomen uit de toegenomen porositeit. Binnen het meer diëlektrische gedrag (voor grotere x- waarden in MRx), kruipen de minima van het interferentiepatroon omhoog zoals aangeduid in de grafiek: de doorgetrokken horizontale lijn beweegt naar de gestippelde lijn. In gevallen van extreem lage dichtheid kan het interferentiepatroon verdwijnen en een hoge doorlatendheid bereiken alsof geen laag aanwezig is, corresponderend met de limiet van geen dichtheid. Binnen de meer gemengde samenstelling waarin metallische absorptie reeds opgemerkt is (voor lagere x-waarden in de MRx-laag), verschuift de doorlatendheidkromme voor een laag met bekende x-waarde en dikte naar hogere waarden. Inderdaad, omdat minder absorberende deeltjes aanwezig zijn in een minder dichte laag, wordt de straling gemakkelijker doorgelaten. In dit geval zal de opwaartse pijl voor de porositeit in de grafiek invloed hebben op de hele kromme en niet alleen op de minima.

Parallel daaraan kan een verschillend algoritme uitgevoerd worden om de waargenomen veranderingen in laageigenschappen te vertalen naar de keuze van procesparameters, om de laag aan te passen teneinde terug te keren naar de nominale laageigenschappen. Dit kan het afregelen van één of meerdere parameters vereisen, lokaal of globaal in het sputtercompartiment om de vereiste aanpassing te realiseren.

Verder kan het algoritme ermee rekening houden dat de meeste parameters onderling gekoppelde respons kunnen hebben. Bijvoorbeeld kan de verwerkingseenheid aanvullende ingangen omvatten van één of meer sensorsystemen over het werkstuk voor het detecteren, bijvoorbeeld, van dikte. Als op een specifieke locatie op het werkstuk de laag te dun lijkt te zijn, dan kan de verwerkingseenheid de controle nemen en het sputtervermogen vergroten om de hoeveelheid deeltjes die de target verlaten te vergroten en uiteindelijk te resulteren in een toenemende laagdikte. Echter, op hetzelfde moment kan de partiële gasdruk zakken omdat meer metallische deeltjes in het plasma gebracht worden, reagerend met de beschikbare reactieve gasbalans en de beschikbare hoeveelheid reactief gas voor de MRx-vorming te reduceren. Resulterend kan de x-waarde beïnvloed en verminderd worden terwijl tegelijkertijd de laagdikte toeneemt. Met dit alles kan rekening gehouden worden door het algoritme dat in de verwerkingseenheid uitgevoerd wordt.

Parallel daaraan kan nog een ander kunstmatig intelligent algoritme uitgevoerd worden op basis van machineleren om de gevoeligheid van elk van de sputterparameters te begrijpen en de regelen onder de gegeven condities en omgeving.

Als het vereist is om een specifieke parameter bij te stellen, dan kan de hoeveelheid aanpassing zodanig aangepast worden dat een kritieke en nauwkeurige hoeveelheid besturing uitgevoerd wordt.

Een te kleine aanpassing zou te lang duren en verscheidene werkstukken worden mogelijk onder suboptimale condities gesputterd voordat de gewenste conditie en laagprestatie hersteld is.

Aan de andere kant kan uitschieten van de aanpassing het proces in oscillatie en volledig buiten controle brengen.

Een zelflerend algoritme kan de intelligentie verschaffen voor snelle en nauwkeurige procesafregeling.

In een verder aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een coater zoals een coater weergegeven in Fig. 3, of bijvoorbeeld een coater met meerdere zones, omvattende sensormiddelen voor het waarnemen van de doorlatendheid, besturingsmiddelen voor het besturen van de procesparameters in overeenstemming met de metingen van de sensormiddelen, en optioneel een aflezing voor het verschaffen van besturingswaarden van de laag binnen zekere tolerantieniveaus (bijv. de chemische samenstelling van de opgedampte laag) op basis van de doorlatendheidmeting.

De coater kan een verwerkingseenheid 305 omvatten die geconfigureerd is om de stappen te verrichten van de werkwijze van het eerste aspect van de onderhavige uitvinding, inclusief, maar niet beperkt tot, signaalverwerking en vergelijking met opgeslagen waarden.

Fig. 6 toont een coater 500 omvattende verscheidene sputterzones 501 met respectievelijke targetsamenstellen.

Deze sputterzone kan bijvoorbeeld een coatercompartiment 308 omvatten zoals weergegeven in Fig. 3, met buisvormige targets, vlakke targets, enz.

De coater omvat een stroomafwaarts meetgebied 502 omvattende geschikt sensorsysteem zoals een stralingsbron 301 (bijv. een led, meerdere led's), en een sensor 304 (bijv. integrerende sensor zoals een spectrometer, een fotodiode of dergelijke, die gesynchroniseerd kan worden met de stralingsbron of -

bronnen, of een spectraalanalysator). De sensor 304 genereert een signaal dat afhankelijk is van de ontvangen straling, die doorgelaten is doorheen de gecoate laag of laagstapel 302 en substraat 303. De coater kan een sensorsysteem 311 omvatten, dat de door de laag gereflecteerde intensiteit meet, van waaruit doorlatingsdata verkregen kan worden, zoals eerder duidelijk gemaakt.

Een elektronische verwerkingseenheid 305 ontvangt het signaal van de sensor 304. De verwerkingseenheid is aangepast om de meting te verwerken.

Het verwerkte signaal kan vergeleken worden met een doorlatendheidwaarde of set van waarden die opgeslagen kunnen worden in een geheugeneenheid 306 die geïntegreerd of met de verwerkingseenheid verbonden kan zijn.

Afhankelijk van de resultaten van de vergelijking, kan de verwerkingseenheid een signaal genereren en verzenden naar een regelaar 307 om de sputterparameters te besturen.

De parameters van het sputteren van het volgende werkstuk worden dan aangepast en geoptimaliseerd.

De specifieke parameter en de hoeveelheid variatie van de sputterparameter kan gekozen worden overeenkomstig het verschil tussen de gemeten en verwachte doorlatendheidparameter. Bijvoorbeeld, de parameter kan het percentage stralingsdoorlating zijn voor een vooraf bepaald bereik van golflengtes. Het verschil tussen de gemeten en verwachte parameter kan gekoppeld worden aan de hoeveelheid variatie in een sputterparameter, bijv. gasdebiet, die gebruikt zal worden in de volgende iteratie. Dit kan gekalibreerd worden, experimenteel verkregen of uit theoretische modellen, enz.

Optioneel kan de coater aangepast zijn om een eerste coating te verschaffen, daarna de doorlatendheid te meten, en als de doorlatendheid verschillend is van verwacht, de sputtercondities aan te passen van een volgende sputterzone, zodat een verdere coating van hetzelfde of verschillende materialen aangebracht kan worden met geoptimaliseerde condities, indien vereist. Het is ook mogelijk om achter meerdere sputtercompartimenten van hetzelfde materiaal te meten, om er zeker van te zijn dat de hele laag de gewenste eigenschappen heeft. In dit geval kan één van de sputtercompartimenten uitgerust worden met aanvullende afregelmechanismes (bijv. online bestuurbaar magnetisch systeem, met een reeks servo-aandrijvingen voor het zeer nauwkeurig besturen van de lokale plasmadichtheid) om te kunnen compenseren voor andere zones die enig verloop of afwijking introduceren.

Ten minste één van de sputterzones omvat middelen voor het besturen van de depositiecondities, bijvoorbeeld het sputtervermogen, enz. Deze middelen kunnen actuators 503 of dergelijke omvatten. In somnige uitvoeringsvormen zijn de regelaar 307 en actuators 503 aangepast om de hoeveelheid en samenstelling van gassen en drukken van de omgeving te besturen, bijv. door het besturen van mechanische afsluiters en pompen om vooraf bepaald gas in te brengen, zoals zuurstof, in een nauwkeurige en vooraf bepaalde hoeveelheid. De zones kunnen geïsoleerd zijn van de buitenkant en/of van elkaar in het geval dat er meerdere zones zijn (multicoater) met afsluiters, afschermingen, poorten, enz. Het sputterproces wordt geregeld in een feedbacklus als een respons op de metingen van het sensorsysteem.

In sommige uitvoeringsvormen kunnen enige of elke van de verwerkingseenheid 305, geheugeneenheid 306 en regelaar 307 deel zijn van een computersysteem 504. Genoemd computersysteem 504 kan gebruikersinterfaces en uitgangen omvatten, bijvoorbeeld een scherm 505 voor het weergeven van de door het sensorsysteem gemeten doorlatendheidwaarden en optioneel de chemische samenstellingen van de daaraan verbonden opgedampte laag. De geheugeneenheid 306 of een andere geheugeneenheid, bijv. externe eenheid, kan ook gebruikt worden om deze gemeten waarden en optioneel chemische samenstellingen op te slaan.

Een transportsysteem 506 (bewegende platforms, kettingen, een transportband, enz.) maakt het inbrengen en transporteren van de werkstukken in de coater en tussen verschillende zones of stadia van de coater mogelijk. Het systeem kan nieuwe werkstukken naar de kamer brengen voor depositie, of kan een roterende configuratie zijn die cyclisch sputteren op dezelfde werkstukken mogelijk maakt, zie Fig. 7, Fig. 8.

De coater met meerdere zones kan een meetgebied omvatten ten minste na één sputterstadium, bijvoorbeeld na een veelheid van sputterstadia, bijv.

na elk sputterstadium. De (ten minste één) meetzone of -gebied kan een sensorsysteem omvatten zoals eerder duidelijk gemaakt. In sommige uitvoeringsvormen kunnen de sputtercondities, inclusief de omgevingscondities, van verschillende stadia verschillend geregeld worden, bijv. de omgevingssamenstelling (zoals hoeveelheid zuurstof) kan verschillend zijn en verschillend geregeld worden in één stadium ten opzichte van een ander.

De coater met meerdere zones kan een eerste meetgebied 507 hebben vóór het eerste sputterstadium, als de uitgangswaarde van het te coaten werkstuk bekend moet zijn. Dit kan gebeuren in gevallen van een werkstuk of substraat dat een doorlatendheid kan hebben die afwijkt van de theoretische waarde, of die eenvoudig onbekend is.

Het meetgebied 507 maakt het mogelijk om te controleren of het werkstuk conform de verwachtingen is en het meetgebied 502 achter maakt het mogelijk om de impact van de laatste laag, zijnde de MRx, te analyseren. Het is mogelijk om twee sensorsystemen te gebruiken die beide in de coater geplaatst kunnen zijn, bijvoorbeeld op het deksel van één van de compartimenten van de coater, in het bijzonder op het compartiment of compartimenten voor meting. Aldus kan de coater één of meer sputterzones 501 omvatten en een sensorsysteem kan in de coater zijn ten minste achter een sputterzone of compartiment, optioneel vóór een sputterzone, optioneel tussen coatingcompartimenten, zelfs achter de coater (bijv. terwijl het werkstuk de coater verlaat of heeft verlaten).

Fig. 7 toont het alternatieve transportsysteem 603 van een coater in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. Fig. 7 toont een zijaanzicht van een roterende schijf met openingen, voor het monteren van verscheidene werkstukken: één coatzone 601 en één meetgebied of - zone 602 is weergegeven, echter kunnen verscheidene coat- en meetzones aanwezig zijn. Teneinde een laag van een enkele samenstelling/materiaal te verschaffen, wordt ten minste één coatzone 601 geactiveerd. Bijvoorbeeld, het realiseren van de gewenste coating kan veel omwentelingen van de dragerplaat vereisen om de gewenste laageigenschappen te voltooien (bijv. dikte, samenstelling, porositeit, ...). Voor iedere gedeeltelijke laag die per omwenteling opgedampt wordt, kan een doorlatendheidmeting uitgevoerd worden om de depositieprocesparameters ter plekke bij te stellen. Na de depositie wordt de roterende schijf die dient als transportsysteem 603 geroteerd zodat het werkstuk de meetzone binnentreedt, die zoals eerder geïsoleerd kan zijn van de coatzone 601. Voor het maken van meerdere lagen (van verschillende samenstelling) kunnen verscheidene coatzones sequentieel geactiveerd worden en kan hetzelfde meetsysteem gebruikt worden tussen deposities op hetzelfde werkstuk, aldus een stapel vormend.

Fig. 8 toont een alternatieve uitvoeringsvorm met een verschillend transportsysteem 703 waarbij in plaats van een schijf of band een trommel gebruikt wordt. De figuur toont een bovenaanzicht van een roterende trommel, met openingen, voor het monteren van verscheidene werkstukken (bijv. 8 zoals weergegeven): verscheidene coatzones 701 (bijv. 3 weergegeven) en één meetzone 702 is weergegeven. Het omvatten van meerdere meetzones, optioneel meer coatzones, kan de snelheid van parallelle verwerking en depositie doen toenemen. Zoals eerder, kunnen de meet- en coatzones omsloten worden zodat sputtermateriaal geen invloed heeft op de sensoren en/of stralingsbronnen in de meetzone(s).

Voor het maken van een laag van enkele samenstelling/materiaal is ten minste één coatzone actief en kan veel omwentelingen van de dragertrommel vereisen om de gewenste laageigenschappen te voltooien (bijv. dikte, samenstelling, porositeit, ...). Voor iedere gedeeltelijke laag die per omwenteling opgedampt wordt, kan het werkstuk verplaatst worden naar de meetzone door rotatie van de trommel, en kan een doorlatendheidmeting uitgevoerd worden om de depositieprocesparameters ter plekke bij te stellen.

Voor het maken van meerdere lagen (van verschillende samenstelling) kunnen de verscheidene coatzones sequentieel geactiveerd worden en kan hetzelfde meetsysteem gebruikt worden.

De onderhavige uitvinding maakt het mogelijk om stralingsdoorlatendheid te gebruiken om sputtercondities van metaalverbindingslagen aan te passen en te optimaliseren, waarbij een laag vereist is met een specifieke niet-stoichiometrische x-waarde, bijv. voor substoichiometrische metaaloxides bijv. zijnde tussen 80% en 99% van de stoichiometrische index verbindingsamenstelling, bij voorkeur tussen 85% en 98% van de stoichiometrische index verbindingsamenstelling. In het bijzonder wordt dit toegepast op materialen waarvan de stralingsdoorlatendheid als een opgedampte laag verandert met samenstelling. Dit kan omvatten wolfraamoxides, mnikkelwolfraamoxides, titaniumoxides,

zirkoniumoxides, indiumoxides, tinoxides, tantaaloxides, niobiumoxides en de meeste andere oxides van overgangsmetalen. Dit kan omvatten siliciumnitrides, aluminiumnitrides en sommige andere nitrides van metallische elementen. Hetzelfde kan van toepassing zijn op carbides of gemengde verbindingen met een metaal en meerdere reactieve verbindingen; bijv. bevattende ten minste 2 van zuurstof, stikstof, koolstof en/of borium.

Bovendien is het voor de besturing van doorlatendheid mogelijk om samenstelling te besturen vanwege de nauwkeurige doorlatendheid die kleine samenstellingsvariaties vertonen. De onderhavige uitvinding maakt het ook mogelijk om dezelfde meting te gebruiken om laagdikte of dichtheid zoals hierboven gezien te verkrijgen, bijv. door breedband straling en spectrale metingen te gebruiken.

Fig. 9 toont het doorlaatspectrum in golflengtes voor verscheidene onder verschillende zuurstofdebieten verschafte lagen, van 18 tot 30 sccm en voor een veel hogere totaaldruk. De lagen zijn dikke WOx-lagen nabij 900 nm, die veel dikker en poreuzer zijn dan die weergegeven in Fig. 4. In het bijzonder duiden meer interferentiepieken in het spectrum op een dikkere laag omdat de ruimte in de pieken dikteberekening mogelijk maakt. De toegenomen porositeit resulteert in grotere doorlatendheid voor deze substoichiometrische lagen en verminderde interferentieamplitude in vergelijking met lagen in Fig. 4; verminderde absorptie bij lagere zuurstofdebieten, omdat minder absorberende massa aanwezig is. De x-waarde zal naar verwachting dalen tussen 2,7 en 2,95.

De kromme met een doorlatendheid nabij 40%, corresponderend met gasdebieten van 30 sccm in Fig. 4 en 24 sccm in Fig. 9, heeft een verschillende interferentieamplitude. Dit bevestigt het effect van minder amplitude voor poreuzere lagen.

Aangenomen kan worden dat het zuurstofdebiet de samenstelling of x-waarde van de metaalverbinding in de laag bepaalt. Nogmaals Fig. 9 en Fig. 4 vergelijkend, wordt voor hetzelfde zuurstofdebiet (en dus overeenkomstige x-waarde) hogere doorlatendheid gevonden in Fig. 9. Ook toont Fig. 9 meer interferentiestrepen dan Fig. 4 voor iedere kromme, dus is de laag in Fig. 9 dikker. Zo kan afgeleid worden dat de laag die de resultaten van Fig. 9 opleverde een grotere porositeit vertoont dan de laag corresponderend met Fig. 4.

Samenvattend tonen de grafieken in Fig. 4 en Fig. 9 dat de algehele doorlatendheid of spectraal gescheiden doorlating grotendeels verandert met zuurstofdebiet, waardoor nauwkeurige besturing van de samenstelling mogelijk is.

De onderhavige uitvinding benut het voordeel van het feit dat substoichiometrische lagen van de meeste oxidematerialen spectrale absorptie vertonen (minder doorlating ten opzichte van zijn stoichiometrische referentie), terwijl het hebben van overmaat zuurstof (super-stoichiometrie) doorgaans de laag niet transparanter maakt en aldus het niet mogelijk maakt om de x te besturen boven zijn stoichiometrische indexwaarde.

De meerderheid van hiervoor behandelde voorbeelden hebben betrekking op werkwijzen en inrichtingen voor het verschaffen van metaaloxidelagen met bestuurbare graden van doorlatendheid door, niet alleen diktebesturing, maar ook besturing van de samenstelling van de laag, specifiek de hoeveelheid zuurstof in de opgedampte laag.

Echter, dezelfde methodologie kan gebruikt worden met andere reactieve gassen, bijvoorbeeld gedurende de depositie van andere metaalverbindingen, bijv. nitrides, carbides, enz.

Hoewel veel metaalnitridelagen metallische eigenschappen vertonen in de uv-, VIS- en NIR- golflengtes, is het bekend dat sommige mnitrides transparante coatings opleveren.

Bijvoorbeeld kan de onderhavige uitvinding gebruikt worden om lagen te verschaffen omvattende subnitrides met brede bandafstand: bijv.

SiNx, AlNx, BNx.

Bijvoorbeeld, het sputteren van Si- of Al-lagen in Ar-gas resulteert in absorberende lagen, terwijl sputterdepositie van SisN4 of AIN van een target bevattende respectievelijk Si- of Al-metaal gebruikmakend van een omgevingsgas bevattende stikstof resulteert in transparante coatings, of ten minste coating met een transparantie van niet nul voor ten minste zichtbare straling, die kan interfereren met andere lagen van het werkstuk.

Aldus kan de onderhavige uitvinding gebruikt worden on niet-stoichiometrische SiNx-lagen te verschaffen, bijvoorbeeld.

Overeenkomstige analyse kan verricht worden door het meten van de doorlatendheid en de mix van niet- stoichiometrische, stoichiometrische en metallische verbindingen kan gekwantificeerd en geregeld worden door deze optische meting.

De onderhavige uitvinding maakt depositie mogelijk van MOxNy (metaaloxynitride), waarbij M bijv. kan zijn Ti, Si, Al, B onder vele andere metallische materialen.

Door metaalnitrides toe te voegen, kunnen de meeste praktische gesputterde lagen gedekt zijn.

Enige andere metaalverbindingen, waarvan dunne lagen ten minste gedeeltelijke transparantie vertonen, kunnen gebruikmakend van deze techniek opgedampt worden.

Bijvoorbeeld kunnen sommige metaalcarbides eveneens transparantie vertonen, en opnieuw kunnen de werkwijze en inrichtingen van de onderhavige uitvinding gebruikt worden om laagsamenstelling, -dikte en -dichtheid te definiëren.

Onder de carbides die als dunne film enige transparantie hebben vertoond, bevinden zich siliciumcarbide en titaniumcarbide.

Zo kunnen niet-stoichiometrische carbides ook door de onderhavige uitvinding verkregen worden.

Claims

CONCLUSIES

1. Een werkwijze voor depositie van een laag op een werkstuk door sputterdepositie, waarbij de werkwijze omvat - het verschaffen van een metaalverbinding door opdampen (102) van metallische en reactieve soorten tegelijkertijd op een werkstuk voor het vormen van een laag onder vooraf bepaalde sputtercondities, daardoor verschaffende een opgedampte laag op het werkstuk omvattende de metaalverbinding, — vervolgens het bestralen van de opgedampte laag op het werkstuk en het meten (103) van optische doorlatendheid doorheen ten minste de opgedampte laag, - het vergelijken (104) van een gemeten stralingsparameter van de doorgelaten straling met ten minste één opgeslagen waarde van de stralingsparameter, - het aanpassen (105) van de vooraf bepaalde sputtercondities in respons op de vergelijking.

2. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de ten minste één opgeslagen waarde correspondeert met een referentiehoeveelheid van reactieve soort in een niet-stoichiometrische verbinding van metaal met de reactieve soort, bijv. zijnde zuurstof en/of stikstof en/of koolstof.

3. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de ten minste één opgeslagen waarde correspondeert met een referentiedichtheid van de verbinding van metaal met een reactieve soort.

4. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de ten minste één opgeslagen waarde waarden omvat die corresponderen met een referentiedichtheid en/of een referentiehoeveelheid zuurstof in een zuurstofdeficiënt metaaloxide.

5. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het meten van de optische doorlatendheid het meten omvat van de stralingsgolflengte-gescheiden doorlatendheid waarbij treffende straling treffende straling omvat met een golflengte in het bereik van de golflengte van uv- straling tot de golflengte van IR-straling.

6. De werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot en met 4, waarbij het meten van de optische doorlatendheid het met een integrerende sensor meten (113) omvat van de doorlatendheid van door een veelheid van bronnen gegenereerde straling met vooraf bepaalde golflengtebereiken en/of door een breedband lichtbron.

7. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende het verschaffen van een keramische target omvattende ten minste één metaalverbinding, bijv. metaaloxide en/of -nitride en/of -carbide, voor het sputteren, optioneel zijnde een geleidende keramische target.

8. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het verschaffen van sputterdepositie van metaal het verschaffen omvat van sputterdepositie van ten minste wolfraam.

9. De werkwijze volgens de voorgaande conclusie, verder omvattende het verschaffen van een target omvattende ten minste één wolfraamoxide.

10. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 8 of 9, verder omvattende het opdampen van een niet-stoichiometrische wolfraamoxidelaag, waarbij de verhouding van zuurstof tot wolfraam 2,3 of groter is, bijvoorbeeld 2,5 of groter, bijvoorbeeld 2,7 of groter, en kleiner dan 3, bijvoorbeeld 2,99 of kleiner, bijvoorbeeld 2,95 of kleiner, bijvoorbeeld 2,9 of kleiner.

11. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende het sputteren in aanwezigheid van een omgevingsgas bevattende reactieve soorten en/of gassen, bijv. zuurstof en/of stikstof en/of koolstof.

12. De werkwijze volgens conclusie 11, waarbij het sputteren in aanwezigheid van een gas het sputteren omvat in aanwezigheid van een gas bevattende zuurstof en/of stikstof en/of koolstof en een inert gas waarbij de hoeveelheid inert gas groter is dan de hoeveelheid reactief gas; bijv. de fractie reactief- gasdebiet ten opzichte van de totale hoeveelheid van geïnjecteerd gasdebiet in het sputterproces is minder dan 50%, bijv. minder dan 40%, bijv. zelfs minder dan 30%, zoals minder dan 20% van het totale gasdebiet.

13. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het besturen van de vooraf bepaalde sputtercondities het besturen omvat van de condities zodanig dat de opgedampte laag een geregelde doorlatendheid heeft die verschilt van de doorlatendheid van de stoichiometrische tegenhanger van het materiaal van de laag.

14. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het besturen van de sputterparameters het besturen omvat van sputtervermogen, partiële gasdruk of debiet, en/of magnetische veldsterkte.

15. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende het meten van optische doorlatendheid van het werkstuk vóór het verschaffen van sputterdepositie voor het vormen van een opgedampte laag op het werkstuk daardoor een voorlopige meting verschaffend.

16. De werkwijze volgens de voorgaande conclusie, verder omvattende het besturen van de vooraf bepaalde sputtercondities vóór het verschaffen van sputterdepositie als een respons op de voorlopige meting.

17. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het meten van optische doorlatendheid het meten omvat in reflectiemodus met de sensor en de stralingsbron gerangschikt aan dezelfde kant van het werkstuk.

18. Een verwerkingseenheid (305) omvattende ingang voor het invoeren van doorlatingsmeetdata, een uitvoer van data voor actuatorbesturing voor het besturen van sputterparameters, waarbij de verwerkingseenheid geconfigureerd is om ten minste de stappen van het vergelijken (104) en aanpassen (105) te verrichten van de werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies.

19. Een sputterdepositiecoater, omvattende: - actuators voor het besturen van sputterparameters, - een sensorsysteem inclusief een stralingsbron voor het zenden van straling doorheen een op een substraat opgedampte laag en een sensor voor het detecteren van door die laag passerende straling,

- de verwerkingseenheid volgens de voorgaande conclusie verbindbaar met het sensorsysteem en met de actuators voor het besturen van de actuators in respons op de van het sensorsysteem verkregen metingen.