CN107532290B - 用于生产涂覆的基板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在真空室中生产具有介电涂层材料的等离子体涂覆的表面的基板的方法，该真空室具有用交流电操作的等离子体装置，该方法包含：借助于移动装置沿着曲线相对于该等离子体装置来移动基板，且借助于该等离子体装置沿着位于该基板的表面上的轨迹，在涂层区中将涂层材料沉积于该基板的该表面上。在此设计以下方面：a)确定在该基板的移动方向上的该轨迹的至少部分上的所沉积涂层材料的层厚度的实际值，b)比较该轨迹的该至少部分上的该层厚度的该实际值与额定值，c)确定该等离子体装置的参数以用于取决于该基板的位置来改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，使得所沉积的涂层材料的该层厚度的该实际值与该额定值偏离小于预定差，d)根据项目c)来设定该等离子体装置的参数以用于改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，和e)借助于该等离子体装置用在项目d)中所设定的该参数来沉积涂层材料。本发明还涉及一种用于在真空室中生产具有介电涂层材料的等离子体涂覆的表面的基板(10、100)的装置，该真空室具有用交流电操作的等离子体装置(31、32、150、180)，该装置包含：用于沿着曲线相对于该等离子体装置(31、32、150、180)来移动基板(10、100)的移动装置，其中借助于该等离子体装置(31、32、150、180)，沿着位于该基板(10、100)的表面(11、101)上的轨迹(12、105)，在涂层区中将涂层材料沉积于该基板的该表面上；控制模块(140)，该控制模块经设计及设置以用于执行该方法。

Description

用于生产涂覆的基板的方法

本发明涉及一种用于生产具有等离子体涂覆的表面的基板的方法，以及一种用于独立权利要求的前序部分来实施该方法的装置。

自物理及化学沉积技术领域的各种方法被已知用于生产具有等离子体涂覆的介电表面的基板，在该方法中将来自等离子体的涂层材料沉积于基板的表面上，其中沉积技术各自取决于所选择的材料系统且用于获得涂覆的表面的期望属性。

来自固体表面的原子及分子的粒子轰击诱导的触发在下文称为阴极雾化(溅射)，其中在真空中通过电场的作用将等离子体点燃，从离子中加速至靶上，其中这些离子自该靶中撞出原子，该原子然后沉积于真空室的壁上和在与该靶相隔的基板上沉积。在此情况下，残气压力盛行，通常主要为诸如氩气的惰性气体，其不会对正形成于基板上的层产生任何干扰影响。为了增加离子电流密度，常常使用磁控管结构。材料源的加热对于此情形并非必要的，不如通常在实施该工艺期间冷却靶。

为了沉积诸如氮化物、碳化物或氧化物或其类似者的化合物，可另外将反应性气体与溅射气体(残气)混杂。为了产生诸如SiO₂、Al₂O₃及其类似者的绝缘层，已开发借助于由交流电源馈电的两个磁控管-溅射阴极来交替地使用两个靶的方法。靶电位的极性通常在kHz范围内变化，亦即，每一电极交替地为阴极和阳极。与所谓的“消失阳极(disappearinganode)”在反应性DC磁控管-溅射工艺的情况下的干扰效应相比，这会导致阴极与阳极之间的已定义电荷转移，而氧化物层对靶表面不产生任何抑制性影响。为了高效操作，此通常涉及在所谓的过渡区(过渡模式)中工作，此是因为否则在靶表面处的氧化物形成快于移除速率。

无靶式等离子体源亦被已知用于产生等离子体射束或离子束，无靶式等离子体源在介于1MHz与100MHz之间的频率范围内被激励，且可为无栅格式或具有由栅格封闭的等离子体腔室，其中等离子体通常亦在这些等离子体源的情况下加载磁场。

由DE 694 210 33 T2公开了例如一种在射频范围(RF)内操作的感性等离子体源，其中在减少系统组件的数目时，等离子体密度通过设置于真空室外部的永久磁体来提高。由DE 100 084 82 A1公开了一种在高频(HF)范围内操作的等离子体源，其具有磁场线圈装置和用于引出等离子体射束的单元，其中，横向磁场覆盖激励电极，并且为了产生横向磁场，磁场线圈被设置围绕等离子体体积(Plasmavolumen)。由此，可在容性与感性的等离子体激励之间选择，其中离子能量可从10eV至大约1000eV的范围内调节。

由EP 0 349 556 B1公开了一种容性耦合的等离子体源，由此可以引出等离子体射束，例如，用于固体表面的剥离和结构化，用于通过粒子轰击产生表面掺杂或用于产生表面层。

由WO 2005/008717公开了一种的容性激励的HF等离子体源，用于产生由磁场成形的等离子体射束，其中，通过均匀磁场能够局部提高等离子体密度，且由此使该源在相对低的等离子体压力时的操作成为可能，其中为了产生磁场设置了例如永久磁体。

还已知的是具有溅射装置与无靶式等离子体源，例如上文所述的等离子体源中的一个的组合的装置。

由EP 0 516 436 B1公开了磁控管溅射装置与次级等离子体装置的组合以用于材料在基板上的反应性沉积。溅射装置及次级等离子体装置分别形成大气地邻近且实体地邻近的溅射区及活化区。通过溅射区及活化区的聚集，具有该两个区的等离子体混合成单一连续的等离子体。

由EP 0 716 160 B1公开了一种具有溅射装置且具有用于自低能量离子产生等离子体的装置的涂布装置。可选择性地操作溅射装置及等离子体装置，以便形成包含至少数个层的复合层。每一层的组合物可选自以下材料中的至少一个：第一金属、第二金属、第一金属的氧化物、第二金属的氧化物、第一金属与第二金属的混合物，及第一金属与第二金属的混合物的氧化物。

由EP 1 592 821 A2公开了一种用于借助于溅射装置在具有残气的真空室中的可移动基板上产生极低损耗光学层的方法。在此情况下，此层由至少两种成分形成，其中至少第一成分为溅射装置的溅射材料和至少第二成分为残气的反应性组分。在此设计以下方面：在基板上在溅射装置的空间范围内进行具有反应性成分的预定化学计量不足的层的反应性沉积，将具有沉积的层的基板移动至经配置为与真空室中的溅射装置相隔预定距离的等离子体源的空间范围内，和通过等离子体源的后续等离子体作用进行精确地改变该层的结构和/或化学计量以减少该层的光学损耗。可通过涂布时间来设定沉积的层的期望层厚度，例如，还在原位由使用由光学监测器进行的光学层厚度测量。

在涂布方法的许多应用中，重要的是沉积的层相对于其光学、机械及化学属性的预定均一性以及经良好建立的涂布程序的高的再现性，以及由此的相应的检测方法。

当涂覆移动的基板时，常常使用孔径光阑以检查垂直于运动方向的层厚度偏差，诸如在文献Vakuumbeschichtung((出版商Gerhard Kienel，S pringer Verlag 1995年出版)中所述的孔径光阑。

由DE 27 00 979 A公开了一种控制在真空中在气相沉积过程期间控制待沉积的材料的气相沉积速率和/或组合物的方法，其中某一比例的待沉积材料流过待沉积材料被曝露于辐射所处的测量区，其中辐射的类型如此选择，使得流过该测量区的待沉积材料的至少一部分原子的电子被升高至较高能级，且使得在返回至低能态期间出现的光子被登记为气相沉积速率的量度或登记为用于待沉积材料的组合物的信息信号。

为了在期望操作点处确保稳定溅射工艺，可在恒定气体进口时使用电流、电压及功率控制件，如例如在EP 0 795 623 A1中。还由DD 271 8 27 13公开了凭借等离子体发射监测器用恒定功率馈电来执行对气体进口的控制。此外，由WO 01/73151 A1公开了一种反应性雾化方法，其中溅射气体中的氧分压在氧化物的溅射期间由λ探针(Lambda-sonde)控制。

由US 5,225,057公开了一种用于在具有圆柱形溅射系统的基板上形成薄膜的涂布方法，该溅射系统具有用于沉积金属层的溅射区以及等离子体源的与该溅射区分离的等离子体区以用于金属层的后续氧化。由于基板相对于溅射源的移动并不等距，故在用此溅射系统产生的层中出现抛物线型的层厚度分布，其被称作弦效应。为了补偿此层厚度分布和为了产生均一的层，提出取决于基板相对于溅射源的位置而在沉积金属层期间以对应于预定特征的方式调节溅射功率。并未提及溅射系统或层厚度分布的控制。

由EP 1 198 607 B1公开了一种用于生产工件的其它方法，用该工件补偿弦效应。在此情况下，为了反应性真空处理，在处理区域中将工件移动通过处理气氛。在处理区域中控制处理气氛，其中用传感器记录在处理区域中记录瞬时主导的处理气氛，且在工件位置的函数中处理气氛用预定特征予以调节。通过控制额定值的改变或者在高于封闭式控制电路的上限频率的频率范围内的额定值来进行调节。在用此方法的情况下，对于独立于其运动路径及运动定向在处理气氛中移动的工件，希望特定地实现期望的层厚度分布。还提出将一个，优选两个或更多个调制曲线形式预先存储于调制单元中，并通过用于各处理过程的选择性单元选择性的激活。用预储存的不同的调制曲线可考虑在同一设备上进行不同的基板处理。

还在此已知方法的情况下，并未提出或论述层厚度分布的控制，而是以控制方式设定层厚度分布。

由EP 1 552 544 B1也公开了一种用于生产磁控管溅射涂覆的基板的方法，其中在具有溅射面的磁控管源上使磁控管-磁场-图案沿着溅射面循环地移动，基板与溅射面间隔距离并在溅射面上方移动，其中随着磁场图案的循环运动锁相地、循环改变每单位时间沉积到基板上的材料量。特别建议，检测瞬间在基板上沉积的材料量分布作为测得的调节参数测量，与额定分布相比较并按照比较结果的标准作为调节差、作为调节参数在用于上述分布的调节回路中来调节锁相地循环的变化过程。在此方法下，假定在磁控管磁场图案的二维或三维循环移动的情况下，原则上，垂直于基板的移动方向的移动分量为决定性的。在使用已知方法的情况下，尤其希望可以达到省略孔径光阑。

已知现有技术的目的仅仅补偿由于弦效应或设备的机械不准确性而偏离期望分布的层厚度分布。由沉积工艺的个别等离子体条件以及沉积的介电层自身的变化厚度及变化介电属性造成的与预定层厚度分布的偏差未被考虑。

文献DE 10 2013 101 269 A1描述如在磁控溅射的情况下可进行层属性的测量，其中对基板上的某些测量轨道进行透射、反射和/或层电阻测量。对应装置包含所谓的气体通路区段，每一区段具有其自己的气体入口以用于分离地涂布基板的区。此文献的段落[0022]中陈述以下内容：使用者可在此情况下对可通过改变工艺气体的量及组合物而影响层属性所处的每一部位处的层进行分析。该文献中所描述的配置中的部位意谓此处，而非基板上的部位。

文献DE 102 34 855 A1描述一种用于借助于涂层源来设定预定层厚度分布的装置，其中涂层源与基板之间的用于蒸气的贯通开口由可相对于基板的输送方向移动的至少两个部分挡板定界。由于此装置的结构设计，此装置不能用于在待涂覆基板的移动方向上设定层厚度分布。此文献的段落[010]中对应地陈述以下内容：以此方式，可横向于基板的移动方向非常精确地以高空间分辨率来设定可达到的层厚度分布。

已由文献US 2004/0026240 A1公开了使用溅射装置用于沉积溅射膜的方法，其中提供滚筒以便在腔室中是可旋转的，该滚筒形成为在横截面中具有多边形或圆形形状。滚筒具有设置在外周表面上的基板保持架。此外，在室壁的内部设置磁控管溅射源。每个磁控管溅射源包括靶和用于保持靶的磁控管单元。靶由磁控管单元保持以平行于滚筒的旋转轴。已知的方法包括进行膜沉积，其中基板保持架通过滚筒的旋转以恒定转数旋转。此外，测量在基板上沉积的膜的厚度，在膜沉积期间在基板保持架上安装该基板，并控制基于测量结果影响膜沉积量的参数，该参数基于测量结果影响膜沉积的量，该测量结果通过厚度测量步骤获得。该方法还包括启动膜沉积，使用交流电-磁控管-溅射源进行快速膜沉积，在膜的厚度达到恰好小于目标的膜厚度的值之后，通过交流电-磁控管溅射源终止膜沉积，然后仅通过使用具有安装在单个磁控管单元上的支撑件的磁控管溅射源来将快速成膜沉积改变为缓慢的膜沉积，以进行膜沉积，直到到达目标的膜厚度。

已知的方法特别用于实施弦效应，因为在其它常规的沉积方法的情况下，基材在滚筒装置时在其周边区中比在其中心区中涂覆更多的原子。然而，为了获得均匀的膜厚度，在已知的方法中提出使用具有倒V型形式的特殊形状的靶的溅射源。

由WO 2014/050319 A1已经公开了一种具有膜厚度测量部的成膜装置，其中根据反射光的强度异地测量膜厚度。

由申请人对借助于用交流电操作的等离子体装置沉积的介电层的层厚度分布的研究已示出在基板的移动方向上与待用恒定阴极功率而预期的层厚度分布的偏差，尤其是层厚度周边下降，其并非可归因于弦效应或设备的机械不准确性，而是由沉积工艺的特定等离子体条件诸如等离子体边界层的电场造成。还发现，所观测的层厚度分布尤其依赖于基板座架的结构，例如，容纳基板的开口的大小及位置、基板及基板座架的材料，及移动基板的速度。

本发明的目的是提供一种方法及一种装置，可用该方法及该装置在基板的移动方向上以与预定层厚度分布的小偏差将涂层材料沉积于基板的表面上，其中也可考虑及补偿归因于沉积工艺的个别等离子体条件的偏差。

该目的由独立权利要求的特征实现。

用于在真空室中生产具有介电涂层材料的等离子体涂覆的表面的基板的根据本发明的方法，该涂层材料选自包含以下元素中的至少一个的组：硅、铝、镁、铪、锆、铌、钽、钛、钪和/或其氧化物或氮化物，该真空室具有用交流电操作的等离子体装置，该方法包括

借助于移动装置沿着曲线相对于该等离子体装置来移动基板，

借助于该等离子体装置沿着位于该基板的表面上的轨迹(Trajektorie)在涂层区中将涂层材料沉积于该基板的该表面上，包含：

a)确定在该基板的移动方向上的该轨迹的至少部分上的所沉积的涂层材料的层厚度的实际值

b)比较该轨迹的该至少部分上的该层厚度的该实际值与额定值

c)确定该等离子体装置的参数以用于取决于该基板的位置来改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，使得所沉积的涂层材料的该层厚度的该实际值与该额定值偏离小于预定差，和

d)根据项目c)来设定该等离子体装置的参数以用于改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，

e)借助于该等离子体装置用项目d)中所设定的该参数来沉积涂层材料。

本发明的特征在于，根据项目d)来设定该参数包括等离子体装置的电功率，其中以对应于预定特征的方式调节电功率以补偿在恒定电功率下预期的层厚度分布的偏差。

在该方法中，基板借助于移动装置沿着曲线相对于等离子体装置进行移动。借助于等离子体装置，涂层材料沿着位于基板的表面上的轨迹在涂层区中沉积于基板的表面上。优选地轨迹在此处被理解为在基板相对于等离子体装置移动时的涂层区的路径或运动路径。

涂层区由等离子体装置的涂层窗口建立。此处，与等离子体装置相隔距离且在基板未相对于等离子体装置移动时沉积涂层材料所处的区域被称作涂层窗口。

在某一涂布时间之后，或在转台装置的情况下的基板的某一数目的涂布遍次之后，沉积的涂层材料的层厚度的实际值与额定值偏离小于预定差。因此，取决于层厚度的实际值与额定值之间的差而沉积额外涂层材料。优选地选择对应于均一层厚度的额定值。然而，不言而喻，亦可用根据本发明的方法来产生梯度层分布。

等离子体装置可具有本身已知的孔径光阑，以便额外垂直于基板的移动方向而达成均一层厚度分布。然而，基板的移动方向上的层厚度分布不能用此孔径光阑予以校正。

自文献“The origins of self-bias on dielectric substrats in RF plasm aprocessing,surface and coatings technology”200(2006)3670-3674(Y.Yin等人)公开了，在介电层的情况下，层邻近的自偏压敏感地取决于沉积工艺的等离子体条件。例如，在介电基板的情况下的自偏压受到基板厚度及表面电荷累积影响，又由等离子体条件确定。自偏压产生增长层的回蚀，且从而影响沉积层的层厚度分布及其他属性。

在用根据本发明的方法的情况下，尤其还有可能补偿层厚度在基板的移动方向上的轨迹上与预定层厚度分布的偏差，该偏差由在基板的移动期间的沉积工艺的改变的个别等离子体条件以及由经沉积介电层自身的变化厚度及变化介电属性造成。因此这是可能的，因为取决于层厚度的实际值与额定值之间的差而沉积额外的涂层材料，而不管该差的原因。

根据本发明设计为，始终使位于基板的表面上的轨迹的至少部分的层厚度的实际值大约等于层厚度的额定值。出于此目的，根据本发明，比较层厚度的实际值与额定值，且确定等离子体装置的参数以便取决于基板的位置来改变每单位时间所沉积的涂层材料的量(涂布速率)。在此情况下，等离子体装置的涂层窗口相对于基板表面的位置优选地对应于基板的位置。

本发明尤其考虑到，当用在RF(13.56MHz)及MF(40kHz)下的等离子体激发来操作等离子体装置时，在基板上存在取决于基板的环境的几何形状及材料以及取决于该环境及该基板的电气充电的自偏压。

由申请人的调查已显示，在移动的基板及溅射阴极的恒定功率的情况下，相较于在涂层材料包含元素Nb、Hf及Ta以及其氧化物及氮化物的情况下(在此情况下，层厚度周边下降低于检测极限)，在涂层材料包含诸如Si及Al、Mg的元素以及其氧化物及氮化物的情况下，层厚度周边下降明显更大。

由申请人的研究还显示，在移动的基板及溅射阴极的恒定功率的情况下，相较于用MF等离子体激励，用RF等离子体激励的层厚度周边下降更大；例如，在直径为200mm的基板上的SiO2层的情况下，用RF的层厚度周边下降为2％—此与用MF的层厚度周边下降为0.6％相对。

优选地用RF或MF来操作等离子体装置，或借助于用RF或MF而激励的等离子体来进行沉积。本发明使有可能在平坦基板的情况下显著地减小层厚度周边下降，例如，当在直径为200mm的基板的情况下，用RF等离子体激励来溅射SiO₂时从2％至0.5％。

因此，本发明使有可能以容易方式考虑基板环境的几何形状及材料对沉积工艺的影响。尤其是等离子体装置以及真空室的机械及电构造可更简单且成本更低，因为等离子体装置和/或真空装置的设计不再必须考虑在沉积工艺期间发生的任何电位，而是通过根据项目c)及d)来确定及设定等离子体源的参数，改变每单位时间所沉积的涂层材料的量以便有利地补偿基板环境的几何形状及材料对沉积工艺的影响。

作为与自EP 1 198 607 B1已知的方法的差别(根据EP 1 198 607 B1控制层厚度)，若在本发明的情况下，层厚度的经确定的实际值偏离不小于额定值的预定差，如此操作等离子体装置，使得涂层材料的沉积量变化直至层厚度的实际值与额定值偏离小于预定差为止。

根据本发明的方法的实施方案的特征在于，根据项目d)来设定电力供应器的参数和/或至等离子体装置的气体供应器的参数和/或等离子体装置的等离子体发射的参数。在此情况下，可控制等离子体装置以便影响层的沉积速率和/或另外属性，诸如层厚度、黏附性、内应力、表面形态或微结构。

该方法的另一实施方案的特征在于根据项目a)在真空室中原位测量来确定实际值。原则上，通过在真空室中原位测量而确定实际值具有如下优势：可避免基板自真空室的移除及由此相关的费用，且由此可增加工艺的可靠度和可缩减工艺时间。

原位确定实际值例如可由光学监测系统来进行。

在测量实际值之后，进行根据项目b)的比较。若沉积的涂层材料的层厚度的实际值与额定值偏离小于预定差，则可进一步处理基板，尤其是自真空室移除基板。否则，进行项目c)及项目d)，且存在涂层材料的进一步沉积。

该方法的另一实施方案的特征在于在项目a)之前自真空室移除基板，且通过根据项目a)而在真空室外部异地测量来确定实际值，由此可达到在实际值确定时更大的准确性。优选地用光谱椭圆仪以光谱椭偏测量方式进行实际值的测量。在测量实际值之后，进行根据项目b)的比较。若沉积的涂层材料的层厚度的实际值与额定值偏离小于预定差，则可进一步处理基板，必要时在真空室中或在真空室外部。否则，进行项目c)及项目d)，且进行涂层材料在基板上的进一步沉积，其已被再引入至真空室中。

该方法的另一实施方案的特征在于，电力供应器的参数为电流、电压、电功率和/或等离子体阻抗。因此，根据本发明，取决于基板的位置而改变或调节电流、电压、等离子体阻抗和/或电功率。

该方法的另一实施方案的特征在于，等离子体装置的气体供应器的参数为至等离子体装置中或至等离子体装置与基板之间的空间中的工作气流和/或反应性气流。

该方法的另一实施方案的特征在于，等离子体装置被形成为具有一或多个溅射阴极(溅射靶)的溅射源或包含此种溅射源，且作为溅射进行沉积。可控制溅射源。如本身已知，在此情况下，可尤其在金属性模式或反应性模式中或通过在金属性模式与反应性模式之间来回切换反应性放电而操作溅射源。也可以主动地控制溅射源。

优选地，取决于基板的位置而改变或调节一或多个溅射阴极的电功率，且由此改变或调节沉积速率。优选地，以对应于三角形特征、矩形特征、正弦特征、sin2特征或脉冲特征的方式调节电功率。不言而喻，这些特征也可在其它等离子体装置作为溅射源的情况下用于功率调节。

该方法的另一实施方案的特征在于，借助于等离子体装置进行沉积，该等离子体装置被形成为无靶式等离子体源或包含此种等离子体源。

该方法的另一实施方案的特征在于借助于溅射源及基板的额外等离子体处理来沉积，如本身自EP 1 592 821 A2已知。在此情况下，也可在金属性模式或反应性模式中操作溅射源。该方法的使用特别地有利于借助于溅射源及基板的额外等离子体处理来沉积，因为额外等离子体处理可强烈地影响等离子体条件，尤其是在沉积工艺期间的电位。

该方法的另一实施方案的特征在于沿着线性曲线移动基板，诸如在沿线设备的情况下。替代地或额外地，也可提供沿着非线性曲线移动基板，非线性曲线尤其是被形成为圆形或圆弧形的曲线。这例如可借助于转台设备或圆柱设备来进行。

该方法的另一实施方案的特征在于为沿着自等离子体装置等距地运行的曲线移动基板。

该方法的另一实施方案的特征在于沿着相对于等离子体装置非等距地运行的曲线移动基板，该曲线尤其是被形成为凹形或凸形，且根据项目c)来确定等离子体装置的参数以用于改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，直至实际值与额定值偏离小于预定差为止，例如，还排除弦效应。

该方法的另一实施方案的特征在于涂层材料选自包含以下元素中的至少一个的组：硅、铝、镁、铪、锆、铌、钽、钛、钪和/或其氧化物或氮化物。

该方法的另一实施方案的特征在于使用圆盘状基板。

该方法的另一实施方案的特征在于使用具有小于等离子体装置的涂层窗口的最大线性尺寸或最大直径的圆盘状基板。此处，与等离子体装置相隔距离且在基板未相对于等离子体装置移动时沉积的涂层材料所处的区域被称作涂层窗口。

对于在移动装置的等效位置处移动多个相同基板且希望使涂层材料之沉积藉助于电浆装置沿着位于基板的表面上的轨迹在涂层区中进行于基板的表面上的情况，不言而喻，不仅可使用经确定的参数以用于将涂层材料沉积于已确定层厚度的实际值所针对的基板上，而且可用等离子体装置的设定参数来进行将涂层材料沉积于其它基板中的一些或全部上。例如，在本发明的一个实施方案的情况下，具有相同直径、相同基板厚度及相同材料的基板可在其设置于移动装置的等效位置处的情况下用等离子体装置的相同参数予涂覆以生产具有层厚度特征相同的层的基板。设定参数可接着被储存为程序特征。

根据本发明的另一方面，提供一种用于由涂布设备在真空室中生产具有介电涂层材料的等离子体涂覆的表面的基板的方法，其中该涂布设备具有用交流电操作的等离子体装置。

在此设计以下方面：

借助于控制模块的内存模块提供至少一个可选择程序特征，

借助于该控制模块的输入单元而选择该所提供程序特征中之一个，其中该选择的程序特征被分配至该控制模块以作为操作配置，

控制移动构件，其中等离子体源或该基板借助于该受控移动构件基于被分配为操作配置的该储存的程序特征相对于该基板的表面沿着该表面的轮廓(Kontur)而移动，

借助于该设备的测量传感器在该基板的该表面上的该轮廓的至少一个测量点处记录测量参数，

由该控制模块基于预定义表面分类来量化借助于该传感器而确定的该材料特性参数，其中预定义材料特性参数范围被分别分配至表面分类，且其中该对应表面分类的该对应量化通过由基于该材料特性参数来触发材料特性参数范围而进行，

由该控制模块的计算模块基于该表面分类及该程序特征的等离子体源参数特征来产生等离子体源控制信号，该等离子体源参数特征特性化该表面分类与该等离子体源控制信号之间的相关性，及

借助于该等离子体源控制信号以对应于该表面分类及该程序特征的该等离子体源参数特征的方式控制该等离子体源，以用于借助于该等离子体装置沿着位于该基板的表面上的轨迹在涂层区中将涂层材料沉积于该基板的该表面上。

本发明的特征在于，等离子体源特征包括等离子体装置的电功率，其中以对应的方式调节电功率以补偿在恒定电功率下预期的层厚度分布的偏差。

一种用于在真空室中生产具有介电涂层材料的等离子体涂覆的表面的基板的根据本发明的装置，该涂层材料选自包含以下元素中的至少一个的组：硅、铝、镁、铪、锆、铌、钽、钛、钪和/或其氧化物或氮化物，该真空室具有用交流电操作的等离子体装置，该装置包含用于沿着曲线相对于该等离子体装置来移动基板的移动装置，其中借助于该等离子体装置沿着位于该基板的表面上的轨迹在涂层区中将涂层材料沉积于该基板的该表面上，其特征在于控制模块，该控制模块经设计及设置以用于

a1)借助于层厚度测量装置来确定在该基板的该移动方向上的该轨迹的至少部分上的所沉积的涂层材料的层厚度的实际值，

b1)借助于比较装置来比较该轨迹的该至少部分上的该层厚度的该实际值与额定值，该额定值可由预定装置提供，

c1)借助于该控制模块的计算模块来确定该等离子体装置的参数以用于取决于该基板的位置来改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，使得经沉积涂层材料的该层厚度的该实际值与该额定值偏离小于预定差，

d1)根据项目c1)借助于该控制模块的设定模块来设定该等离子体装置的参数以用于改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，及

e1)借助于该等离子体装置用项目d)中所设定的该参数来沉积涂层材料。

本发明的特征在于，根据项目d)来设定该参数包括等离子体装置的电功率，其中以对应于预定特征的方式调节电功率以补偿在恒定电功率下预期的层厚度分布的偏差。

该装置具有根据本发明的方法的对应优势。

下文依据附图中所示的实施例来更详细地描述本发明，独立于权利要求中的概述还由实施例得到本发明的其它特征、细节及优势。

在示意图中示出：

图1示出用于溅射涂覆基板的优选装置的简图；

图2示出用于实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的方块图；

图3示出在未补偿及具有补偿的层厚度周边下降的基板上的层厚度分布；

图4示出用以补偿图3中层厚度周边下降的位置相依功率调节。

在该图中用相同附图标记来表示相同组件。

图1示出用于在具有基板10的额外等离子体处理的可能性的向下溅射配置中溅射涂覆基板10的优选装置1的示意图。装置1设置于未示出的真空室中。装置1包括程序模块25，程序模块25具有用交流电操作且被形成为溅射源31的等离子体装置，以及具有等离子体源32。装置1的覆盖物26及移动装置，移动装置被形成为配还包括置于覆盖物26下方的转台装置20以用于沿着圆弧相对于等离子体装置31来移动基板10。转台装置20可容纳围绕轴线Z移动的多个基板。基板10例如可容纳于圆环形的基板转台21中的合适开口中。基板转台21可通过闸门28装载或卸载基板。基板可借助于加热装置27而加热，其中加热装置27优选地被形成为具有石英辐射器的辐射加热器。由此可将基板加热至几百度，例如，加热至250℃。

移动装置20可优选地以介于1rpm与500rpm之间的转台21的可设定速度而运行。代替平面移动装置，本身已知的滚筒状装置亦可用于移动一或多个基板。在此情况下，溅射源及等离子体源被设置在滚筒的周边表面区。

此外，还可提供用于沿着线性曲线移动基板的移动装置。

溅射源31优选地为磁控管源，特别优选地为具有彼此紧邻的两个磁控配置的磁控源系统。溅射源31的电力供应器(未示出)优选地为中频(MF)或射频(RF)或脉冲式DC供应单元，其通过匹配网络而耦合至溅射阴极。所使用的溅射阴极的优选电压范围为400V至800V。优选地，使用具有13.56MHz的RF溅射源和/或具有40kHz的MF源。范围介于500W与20kW之间的至溅射阴极的功率输出为优选的。在此情况下，随着阴极的表面积而按比例调整功率直至大约20W/cm2的最大值。

溅射源31可在本身已知的金属性模式、反应性模式或过渡模式中操作。优选溅射材料为诸如Al、Mg、Zr、Hf、Ta的金属以及其氧化物及氮化物，及诸如Si的半导体以及其氧化物及氮化物。

等离子体源32产生包含残气激励的离子及自由基的等离子体。残气包含诸如氩气的惰性气体，以及任选地包含诸如氧气或氮气的或多种反应性成分。等离子体改性地作用于自溅射原31沉积于基板上的涂层材料层。例如，借助于等离子体源32进行氧化或氮化。等离子体源31例如可为DC、RF或脉冲式DC或DC+HF等离子体源装置。优选地借助于等离子体源32产生的等离子体的离子能量是可调的，优选地介于10EV与200EV还或者400EV之间的范围。优选地使用ECWR等离子体源，其中可很大程度上独立于等离子体源中的等离子体密度而设定等离子体粒子的能量。

在其它实施方式中，在真空室中提供其它的溅射源和/或等离子体源。

用于光学监测的图1中未示出的光学测量装置相对于基板转台21设置于合适位置中，借助于该光学测量装置可确定沉积的涂层材料的光学属性。如本身已知，优选地，间歇地自基板中的至少一个测量透射和/或反射以用于确定光学属性。光学测量装置优选地为层厚度测量装置，特别优选地为光谱亮度计、椭圆仪或光谱椭圆仪，其可用以恰好在原位或沿着轨迹确定层厚度的实际值。

在涂覆期间，由转台装置20在溅射源31下方移动基板10，其中涂层材料沿着位于表面11上的轨迹沉积于涂层区中。其中在图1中所示的实施方案中，涂层窗口具有比基板更大的表面积。不言而喻，亦可在基板的情况下使用本发明，在此情况下，基板具有等于或大于涂层窗口的表面积。

在借助于溅射源31来沉积涂层材料之后，由转台装置20以圆形的形式进一步移动基板，且在某一时间点到达等离子体源32，可进行额外等离子体处理。例如，可进行沉积的涂层材料的进一步氧化，如申请人在EP 1 198 607 B1中详细地描述。此后可借助于溅射源31来进一步沉积涂层材料。原则上，亦可想象由等离子体源32进行涂层材料的沉积。

在图2中，表示用于执行根据本发明的方法的装置，其包含等离子体装置150、移动装置160及控制模块140。

可如在图1的实施方案中一样形成等离子体装置150及移动装置160。当然，其它的实施方案同样地是可能的。控制模块140包含计算模块141及设定模块142。该装置亦包含层厚度测量装置110、预定装置120及比较装置130。

在图2中，表示经设置及设计以用于通过在真空室外部异地测量而确定实际值的装置，确定在自真空室移除的基板100的情况下进行在轨迹105的至少部分上进行沉积的涂层材料的层厚度的实际值的确定。作为与图2中所示的差异，在转台装置的情况下，如在图1中一样，通常将对应于基板的圆形路径的移动的轨迹弯曲。

所确定的测量值被馈入至比较装置130，且与储存于预定装置120中的额定值进行比较，且提供给比较装置130中。比较装置130将实际值与额定值之间的比较结果递送至控制模块140。

位置传感器155可记录基板的位置。例如，亦可记录基板的周边边缘，其中在知道基板的速度(尤其是转台的旋转速度)的情况下由此出发可由控制模块140进行基板的确切位置确定。

控制模块140的计算模块141确定等离子体装置150的参数，以便改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，使得所沉积的涂层材料的层厚度的实际值与额定值偏离小于预定差。此可通过被分配至轨迹105上的某些部位的实际值及额定值而进行。在诸如图1中所示的实施方案中的设备的情况下，当基板在溅射源31下方穿过时，可在接着弯曲的轨迹上—不同于图2所示的—通过对应于基板载体板21围绕轴线Z的旋转的旋转角来确定测量层厚度的实际值所处的位置。

控制模块140的计算模块141确定等离子体装置150的参数，以便取决于基板的位置来改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，使得所沉积的涂层材料的层厚度的实际值与额定值偏离小于预定差，但不言而喻，分配给基板某一涂布时间，或在转台装置的情况下的基板的数次涂布遍次。接着，借助于设定模块142，控制模块140将等离子体装置的参数设定至借助于计算模块141确定的值。

在最简单的情况下，若实际值与额定值彼此偏离大于预定差，则基板被带回至真空室中且与移动装置160一起移动，其中借助于等离子体装置150采用设定参数进行涂层材料的沉积。优选地，取决于基板的位置而调节借助于电力供应器供应的控制装置140的功率，其中当以对应于三角形特征、矩形特征、正弦特征、sin2特征或脉冲特征的方式调节溅射功率时，在溅射装置的情况下为优选的。

对于在移动装置160的等效位置处移动多个相同基板的情况，不言而喻，不仅可使用经确定参数以用于将涂层材料沉积于已确定层厚度的实际值所针对的基板100上，而且可运用等离子体装置的设定参数来执行将涂层材料沉积于其它基板中的一些或一个或全部上。例如，在根据图1的本发明的实施方案的情况下，具有相同直径、相同基板厚度及相同材料的基板可用等离子体装置的相同参数予以涂覆。

可允许该方法在沉积的涂层材料的实际值的确定在真空室中原位进行的情况下基本上以相同方式继续进行，但不言而喻，当确定实际值时不再移除基板。

为了进一步增加生产率，借助于控制模块140的内存模块而提供至少一个可选择程序特征的步骤。

还借助于控制模块140的输入单元而进行选择所提供程序特征中之一个的步骤，其中选择的程序特征被分配至控制模块140以作为操作配置。此后为以对应于所分配的经储存程序特征的方式相对于基板100的表面101沿着表面的轮廓105进行控制移动构件160的步骤。

此外借助于设备的测量传感器在基板100的表面101上的轮廓105的至少一个测量点处进行记录测量参数的步骤。

此外由控制模块140基于预定义表面分类来量化借助于传感器而确定的材料特性参数的步骤，预定义材料特性参数范围被分别分配至表面分类，且对应表面分类的对应量化通过由基于材料特性参数来触发的材料特性参数范围而进行。

此外由控制模块140的计算模块基于表面分类及程序特征的等离子体源参数特征来进行产生等离子体源控制信号的步骤，等离子体源参数特征特性化表面分类与等离子体源控制信号之间的相关性。

此外借助于等离子体源控制信号以对应于表面分类及程序特征的等离子体源参数特征的方式控制等离子体源以用于借助于等离子体装置沿着位于基板的表面上的轨迹在涂层区中将涂层材料沉积于基板的表面上的步骤。

在图3中，表示本发明的其它实施方案，其中在向上溅射配置中示出双磁控管180，双磁控管180设置于未以其它方式被更精确表示的移动装置的基板190下方。自例如用于氩气的惰性气体贮槽220(及例如用于氧气的反应性气体贮槽230，可通过气体入口210及211将惰性气体及反应性气体引入至真空室170的内部中。可取决于传感器200，例如，λ探针的测量值而设定惰性气流及反应性气流，传感器200的信号由传感器评估装置202评估且被馈入至控制装置240。不言而喻，真空室170也具有出于简单起见而未表示的泵装置。磁控管180通过未示出的匹配网络而连接至电力供应器170。

借助于位置传感器250，可确定紧固至基板载体板190的底面但未表示的基板的位置。位置传感器250例如可记录基板的周边边缘。在知道转台的旋转速度的情况下，由此出发可由控制模块140执行基板的确切位置确定。

虽然在图3中未表示，但该实施方案还包含用于确定一或多个基板上的沉积的涂层材料的实际值及额定值的组件以及包含用于比较位于基板的表面上的轨迹的至少部分上的实际值与额定值的比较装置。

在图3中，借助于产生器170供应至双磁控管180的功率优选地由控制装置140取决于基板的位置而改变。在此情况下，可通过控制装置240而以控制磁控管溅射源180，或通过使用传感器200的测量值控制磁控管溅射源180。

图4示出借助于如图1中所示的装置而沉积于圆形的平面基板上的涂层材料的层厚度分布的测量结果的标绘图，纵坐标说明相对于任意值100的层厚度，和横坐标说明在表面上运行通过圆形基板的直径的轨迹上的位置。零点对应于圆形基板的中心。在零点左侧及右侧的区对应于在基板的移动方向上的轨迹上的位置。层厚度测量在异地进行。

曲线示出借助于控制RF溅射而沉积的二氧化硅的层厚度测量的结果。由400表示的曲线对应于用10 000W的恒定溅射功率的沉积。曲线400示出用于沉积层的基板的中心区中的层厚度的最大值，其中至左侧及右侧上的周边的下降超过2％。

曲线401示出用于根据本发明的方法而沉积的SiO2的测量值，该方法使用相依于基板在溅射源的中心下方的位置的溅射功率的调节。在此情况下，以对应于三角形特征的方式调节可由电力供应器用于溅射源的电功率，其中该功率相对于曲线400被溅射所用的恒定值已增加至多为5％的值。溅射功率的根据本发明的调节导致周边区中的涂布速率增加，用其补偿以其他方式发生于周边区中的涂层厚度缩减。

图5示出用于图4的沉积的溅射功率的表示，其取决于基板的表面上的轨迹上的位置，其中零点对应于图4中的零点。基板在沉积期间移动通过溅射源下方。图5中横坐标上的某一位置因此对应于溅射源的中心位于所关注位置上方所处的时间点。由500表示的曲线对应于恒定溅射功率，如其在现有技术中是常见的一样。曲线501对应于取决于根据本发明的主驱动的旋转角的溅射功率。

附图标记清单

1：装置

10：基板

11：表面

20：转台装置/移动装置

21：基板转台

25：程序模块

26：覆盖物

27：加热装置

28：闸门

31：溅射源/等离子体装置

32：等离子体源

100：基板

101：表面

105：轨迹/轮廓

110：层厚度测量装置

120：预定装置

130：比较装置

140：控制模块

141：计算模块

142：设定模块

150：等离子体装置

155：位置传感器

160：移动装置

170：真空室

180：双磁控管

190：基板载体板

200：传感器

202：传感器评估装置

210：气体入口

211：气体入口

220：惰性气体贮槽

230：反应性气体贮槽

240：控制装置

250：位置传感器

400：曲线

401：曲线

500：曲线

501：曲线

Claims (21)

1.一种用于在真空室(170)中生产具有介电涂层材料的等离子体涂覆的表面(11、101)的基板的方法，该涂层材料选自包含以下元素中的至少一个的组：硅、铝、镁、铪、锆、铌、钽、钛、钪和/或其氧化物或氮化物，该真空室具有用交流电操作的等离子体装置(31、150)，该方法包括：

借助于移动装置(20、160)沿着曲线相对于该等离子体装置(31、150)来移动基板，

借助于该等离子体装置(31、150)沿着位于该基板(10、100)的表面(11、101)上的轨迹(105)(Trajektorie)，在涂层区中将涂层材料沉积于该基板(10、100)的该表面(11、101)上，

包括：

a)确定在该基板(10、100)的移动方向上的该轨迹(105)的至少部分上的所沉积的涂层材料的层厚度的实际值，通过对应于基板载体板围绕轴线Z的旋转的旋转角来确定测量层厚度的实际值所处的位置，

b)比较该轨迹(105)的该至少部分上的该层厚度的该实际值与额定值，

c)确定该等离子体装置(31、150)的参数以用于取决于该基板(10、100)的位置来改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，使得所沉积的涂层材料的该层厚度的该实际值与该额定值偏离小于预定差，

d)根据项目c)来设定该等离子体装置(31、150)的参数以用于取决于该基板(10、100)的位置来改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，和

e)借助于该等离子体装置(31、150)用在项目d)中所设定的该参数来沉积涂层材料，

其特征在于，

根据项目d)的参数设定包括等离子体装置(31、150)的电功率，其中以对应于溅射功率的预定特征的方式取决于该基板(10、100)的位置来调节电功率以补偿在恒定电功率下预期的层厚度分布的偏差，并且

以对应于电功率的三角形特征、矩形特征、正弦特征、sin2特征或脉冲特征的方式调节电功率。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在该移动装置(20、160)的等效位置处移动多个相同基板(10、100)和借助于该等离子体装置(31、150)沿着位于该基板(10、100)的该表面(11、101)上的轨迹(105)在涂层区中将涂层材料沉积于该基板(10、100)的表面(11、101)上，其中为第一基板(10、100)确定的参数也用于利用等离子体装置(31、150)的设定参数将涂层材料沉积于多个基板(10、100)中的剩余部分。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，额外设定该等离子体装置(31、150)的气体供应器的参数和/或该等离子体装置(31、150)的等离子体发射器的参数。

4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，根据项目a)自该真空室(170)移除该基板(10、100)。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，通过根据项目a)在该真空室(170)中原位测量来确定该实际值。

6.根据权利要求4的方法，其特征在于，通过根据项目a)在该真空室外部异地测量来确定该实际值。

7.根据权利要求3的方法，其特征在于，额外设定电流、电压和/或等离子体阻抗的参数。

8.根据权利要求3的方法，其特征在于，额外设定进入该等离子体装置(31、150)中或进入等离子体装置(31、150)与基板(10、100)之间的空间中的工作气流和/或反应性气流的参数。

9.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，该等离子体装置(31、150)被形成为具有一个或更多个溅射靶的溅射源(31)或包含此种溅射源(31)且作为溅射进行沉积。

10.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，借助于等离子体装置(31、150)进行沉积，该等离子体装置被形成为无靶式等离子体源(32)或包含此种等离子体源(32)。

11.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，沿着线性曲线移动该基板(10、100)和/或沿着非线性曲线(400、401、500、501)移动该基板(10、100)。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，该曲线(400、401、500、501)被形成为圆形或圆弧形。

13.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，沿着相对于该等离子体装置(31、150)等距地伸延的曲线(400、401、500、501)移动。

14.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，沿着相对于该等离子体装置(31、150)非等距地伸延的曲线移动，且根据权利要求1的b)来确定该等离子体装置(31、150)的参数以用于改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，直至该实际值与该额定值偏离小于预定差为止。

15.根据权利要求14的方法，其特征在于，确定排除弦效应的参数。

16.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，借助于层厚度测量装置(110)来确定所述实际值，其中所述层厚度测量装置(110)被形成为分光光度计或椭圆仪。

17.根据权利要求16的方法，其特征在于，其中所述层厚度测量装置(110)被形成为光谱椭圆仪。

18.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，使用圆盘状平坦或弯曲的基板(10、100)。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于，使用具有小于所述等离子体装置(31、150)的涂层窗口的最大线性尺寸或最大直径的圆盘状基板(10、100)。

20.一种用于由涂布设备在真空室(170)中生产具有介电涂层材料的等离子体涂覆的表面(11、101)的基板(10、100)的方法，该涂布设备具有用交流电操作的等离子体装置(31、150)，该方法包括：

a)借助于控制模块(140)的内存模块提供至少一个可选程序特征，

b)借助于该控制模块(140)的输入单元选择所提供的程序特征之一，其中给该控制模块(140)分配该选择的程序特征作为操作配置，

c)控制移动构件，其中该等离子体源(32)或该基板(10、100)借助于受控的移动构件基于被分配作为操作配置的储存的程序特征相对于该基板(10、100)的该表面(11、101)沿着该表面(11、101)的轮廓(Kontur)而移动，

d)借助于该设备的测量传感器在该基板(10、100)的该表面(11、101)上的该轮廓的至少一个测量点处记录测量参数，

e)由该控制模块(140)基于预定的表面分类来量化借助于该传感器(200)而确定的该材料特性参数，其中分别给表面分类分配预定的材料特性参数范围，且其中由基于该材料特性参数来触发材料特性参数范围进行对应的表面分类的该对应的量化，

f)由该控制模块(140)的计算模块(141)基于该表面分类及该程序特征的等离子体源参数特征来产生等离子体源控制信号，该等离子体源参数特征特性化该表面分类与该等离子体源控制信号之间的相关性，

g)借助于该等离子体源(32)控制信号以对应于该表面分类及该程序特征的该等离子体源参数特征的方式控制该等离子体源，以用于借助于该等离子体装置(31、150)沿着位于该基板(10、100)的该表面(11、101)上的轨迹(105)在涂层区中将涂层材料沉积于该基板(10、100)的该表面(11、101)上，

其特征在于，

等离子体源特征包括等离子体装置(31、150)的电功率，其中以对应于溅射功率的特征的方式取决于该基板(10、100)的位置来调节电功率以补偿在恒定电功率下预期的层厚度分布的偏差，并且

以对应于电功率的三角形特征、矩形特征、正弦特征、sin2特征或脉冲特征的方式进行调节。

21.一种用于在真空室(170)中生产具有介电涂层材料的等离子体涂覆的表面(11、101)的基板(10、100)的装置，该涂层材料选自包含以下元素中的至少一个的组：硅、铝、镁、铪、锆、铌、钽、钛、钪和/或其氧化物或氮化物，该真空室具有用交流电操作的等离子体装置(31、32、150、180)，该装置包含用于沿着曲线(400、401、500、501)相对于该等离子体装置(31、32、150、180)来移动基板(10、100)的移动装置(160)，其中借助于该等离子体装置(31、32、150、180)，沿着位于该基板(10、100)的表面(11、101)上的轨迹(105)在涂层区中将涂层材料沉积于该基板(10、100)的该表面(11、101)上，

包括控制模块(140)，该控制模块(140)经设计及设置以用于：

a1)借助于层厚度测量装置(110)来确定在该基板(10、100)的移动方向上的该轨迹(105)的至少部分上的所沉积的涂层材料的层厚度的实际值，通过对应于基板载体板围绕轴线Z的旋转的旋转角来确定测量层厚度的实际值所处的位置，

b1)借助于比较装置(130)来比较该轨迹(105)的该至少部分上的该层厚度的该实际值与额定值，该额定值由预定装置(120)提供，

c1)借助于该控制模块(140)的计算模块(141)来确定该等离子体装置(31、32、150、180)的参数以用于取决于该基板(10、100)的位置来改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，使得所沉积的涂层材料的该层厚度的该实际值与该额定值偏离小于预定差，

d1)根据项目c1)借助于该控制模块(140)的设定模块(142)来设定该等离子体装置(31、32、150、180)的参数以用于取决于该基板(10、100)的位置来改变每单位时间所沉积的涂层材料的量，及

e1)借助于该等离子体装置(31、32、150、180)用在项目d)中所设定的该参数来沉积涂层材料，

其特征在于，

根据项目d1)的参数设定包括等离子体装置(31、150)的电功率，其中以对应于溅射功率的预定特征的方式取决于该基板(10、100)的位置来调节电功率以补偿在恒定电功率下预期的层厚度分布的偏差，并且

以对应于三角形特征、矩形特征、正弦特征、sin2特征或脉冲特征的方式调节电功率。

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