CN110651353B - 反馈系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制通过真空涂覆工艺被施覆在基板(10)上的一单层或多层堆叠的特性的反馈系统(210)，所述真空涂覆工艺由多个处理控制装置来控制，包含：至少一个监控设备(220)，所述至少一个监控设备用于实施用以确定在空间上分布于涂覆的基板(11)上的多个位置中的每一个处的测量信号的至少二个不同的测量技术，由此第一测量技术适于被同时地施用至多个位置，并且第二测量技术适于被施用到至少一个位置，所述第一测量技术和所述第二测量技术中的一个是光谱透射测量，至少一个处理单元(230)，所述至少一个处理单元经调适以用于接收测量信号，并且被配置为用于从中确定在所述多个位置处的第一层特性的实际的数值，及在所述至少一个位置处的不同于所述第一层特性的第二层特性的实际的数值，和/或用于确定在实际的第一层特性数值和实际的第二层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差，及控制器(240)，所述控制器用于提供用于致动所述多个处理控制装置的致动信号，并且用于基于确定的数值和/或在实际的层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差并且基于来自将层参数表示为所述多个处理控制装置中的至少两个的设定和/或变化的函数的一层模型的知识来产生另外的控制信号而在所述涂覆工艺中进一步地驱动所述多个处理控制装置的至少一个，使得层堆叠的特性落在预定的公差值内。

Description

反馈系统

技术领域

本发明一般性地涉及：真空涂覆(例如：溅射)的领域。更为特别地，本发明涉及：用于控制通过由多个处理控制装置来控制的真空涂覆工艺被施覆在空白的或涂覆的基板上的单层或多层堆叠的特性的监控设备和方法。

背景技术

通过真空涂覆的方式来进行材料沉积的技术被知悉已经达数十年之久，因而并不需要被进一步地解释。可以说的是，例如对于溅射沉积工艺而言，通常在低压腔室中产生等离子体，其中例如为氩气的惰性气体(可能与活性气体(例如：氧气或氮气)相结合或被活性气体取代)存在于该低压腔室中以用于将溅射材料的层沉积在“基板(substrate)”上，以及高电压被施加而横跨于所谓的“溅射靶(sputtering target)”(该溅射靶包含待溅射的材料)上。一些气体原子被离子化并且溅射靶利用这些离子来轰击，而使得原子从溅射靶脱离，并且被沉积在基板上。

涂层可包含一个沉积材料层，或包含数个层(例如：被沉积在彼此的顶部上并且其中具有各种材料的3个层、或6个层、或10个层，或14个层，或甚至多于14个的层)。通过适当地选择每一层的特性(例如：厚度或电导率)，并且通过适当地选择材料，可获得定制的涂覆的堆叠，该涂覆的堆叠具有非常特定的特性。然而，由于控制在生产批次中的每一个别的层的特性的挑战，获得预想的特定的特性是一项技术挑战。此外在相对大的表面区域(诸如为例如：显示器或汽车的挡风玻璃，或用于房屋或办公大楼的窗户的玻璃)上亦获得均匀的特性甚至是更有挑战的。

希望进行一层或层堆叠的层特性数值的在线的测量，以允许即时地对于设备的每一层进行测量。例如，即时测量可允许非所希望的制造差异的即时的校正，并且可以确保稳定的符合规格的产品制造。已知悉复杂的且控制不足的工序可能导致所得到的产品的非所希望的产出率损失。

在第一太阳能公司(First Solar Inc.)的专利申请WO2014/105557A1中，描述了溅射设备，该溅射设备被最佳化以产生一个用于光伏打设备的具有三个层的特定的、固定的涂覆的堆叠。此溅射设备100被示意性地显示在图1中，其中图1来自专利申请WO2014/105557A1的图2的复制，并且包含：在生产线的末端处的用于获取完整的涂覆的光学数据(例如：反射和/或透射数据)的非原位(ex-situ)光学测量系统110，以及用于获取在施覆每一层之后分别地具有一个层和二个层的部分的涂覆的堆叠的光学数据的二个原位(in-situ)光学测量系统111、112。测量数据由具有用于光学建模的套装软件的电脑系统来收集，该套装软件能够基于测量数据和基于要产生的涂覆的堆叠的参数(例如：每一层的材料和预想的厚度)，以及基于已知的材料特性来计算出每一沉积层的最有可能的实际的层厚度和光学常数值(其中使用所谓的“曲线拟合技术(curve-fitting techniques)”)。建模分析输出可被使用于进行被沉积的层的沉积条件的监控和控制二者。举例而言，若所计算出的沉积层的厚度不是所希望的数值，控制器可向沉积系统发出信号以造成用于生产后续的基板的沉积条件的改变。在专利申请WO2014/105557A1中提供的示例是：若建模的结果显示沉积层具有在可接受的范围以外的厚度值，则改变被使用以溅射材料的功率，以便使得厚度回到所希望的范围内。

然而，已知的是：特定的沉积条件可能以不同的方式影响相同的层参数。举例而言，Hadi Askari等人的“通过用于低发射涂层的DC磁控管溅射来制备的ITO薄膜的电特性和光学特性(Electrical and optical properties of ITO thin films prepared by DCmagnetron sputtering for low-emitting coating)”揭示了溅射功率和氧气流量与ITO层的电阻和红外线反射之间的关系。特别地，此文件揭示了在不同的氧气流量下生长的ITO膜的电特性和光学特性的变化。所有的膜是利用4.3kW的溅射功率来沉积并且基板沉积温度是400℃。可以从文件中看出光学透射率不因氧气流量而改变太多，但是在IR区域中光学反射率随着氧气流量减小急剧地增加。另一方面，片电阻(sheet resistance)在处于氧气流量的中间值的情况下达到最佳值(最小值)。

发明内容

本发明的实施例的目的是：提供一种用于改善在基板(诸如为：例如玻璃)上的单层涂覆或多层涂覆的控制的良好的解决方案。

上述的目的通过根据本发明的方法和设备来达成。

在第一方面中，本发明提供：一种用于控制通过真空涂覆工艺被施覆在空白的(blank)或涂覆的基板上的单层或多层堆叠的特性的反馈系统，该真空涂覆工艺由多个处理控制装置来控制。该反馈系统包含：

至少一个监控设备，该至少一个监控设备用于实施用以确定在空间上分布于该涂覆的基板上的多个位置中的每一个处的测量信号的至少二个不同的测量技术，由此第一测量技术适于被同时地施用至多个位置，并且第二测量技术适于被施用到至少一个位置，该第一测量技术和该第二测量技术中的一个是光谱透射测量，

至少一个处理单元，该至少一个处理单元适于接收该测量信号、被配置为用于从该接收的测量信号中确定在该多个位置处的第一层特性的实际的数值，及在该至少一个位置处的不同于该第一层特性的第二层特性的实际的数值，和/或用于确定在实际的第一层特性数值和实际的第二层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差，及

控制器，该控制器用于提供用以致动该多个处理控制装置的致动信号，并且用于基于确定的数值和/或在实际的层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差和基于来自将层参数表示为该多个处理控制装置的至少两个的设定和/或变化的函数的层模型的知识来产生另外的控制信号以在该涂覆工艺中进一步地驱动该多个处理控制装置中的至少一个，以使得层堆叠的特性落在预定的公差值内。

在根据本发明的实施例的反馈系统中，该至少一个处理单元可适于接收在该空白的或涂覆的基板上的标称的工作点的校准数据，并且用于在确定该第一层特性的实际的数值和该第二层特性的实际的数值时将此标称的工作点的校准数据纳入考虑。

根据本发明的实施例的反馈系统可进一步包含：第一存储装置，该第一存储装置用于存储在该空白的或涂覆的基板上的该标称的工作点的校准数据。

根据本发明的实施例的反馈系统可进一步包含：第二存储装置，该第二存储装置用于存储被施覆在该基板上的该层的层模型。

在根据本发明的实施例的反馈系统中，该监控设备可被配置为用于：作为该第一测量技术和该第二测量技术中的另一个来实施覆盖可见光谱的至少一个显著波段的光谱透射测量、在红外线光谱中的光谱透射测量、非接触的测量技术、镜面或散射式反射测量、椭圆偏光测量、视觉检测中的任一个。

在根据本发明的实施例的反馈系统中，该至少一个监控设备可包含：多个第一传感器元件，这些第一传感器元件用于确定在空间上分布于该涂覆的基板上的该多个位置中的每一个处的测量信号。

在根据本发明的实施例的反馈系统中，该至少一个监控设备可包含：多个第二传感器元件，这些第二传感器元件用于确定在空间上分布于该涂覆的基板上的该多个位置处的测量信号。

在根据本发明的实施例的反馈系统中，该至少一个监控设备可被实施为原位测量系统。

本发明进一步提供：根据第一方面的实施例中的任一个的反馈系统，该反馈系统被实施在真空涂覆工艺中，该真空涂覆工艺是在线的工艺。

根据本发明的实施例的反馈系统可进一步包含：显示设备，该显示设备用于监控该系统的参数。该显示设备包含：输入界面，该输入界面被配置为用于接收至少一个处理参数，其中针对于该处理参数该真空涂覆工艺要求一输入及至少一个基板参数，该至少一个基板参数表示中间的层堆叠的物理特性；及使用者界面，该使用者界面适于：在显示设备上显示该至少一个处理参数和该至少一个基板参数，以使得该至少一个处理参数对于该至少一个基板参数的影响被示出。

在第二方面中，本发明提供：一种用于控制通过真空涂覆工艺被施覆在空白的或涂覆的基板上的单层或多层堆叠的特性的方法，该真空涂覆工艺由多个处理控制装置来控制。该方法包含以下步骤：

提供被施覆在该基板上的层的模型，该模型将层参数表示为该多个处理控制装置中的至少两个的设定和/或变化的函数，

通过驱动该多个处理控制装置来启始该单层或多层堆叠的该涂覆工艺，

测量在空间上分布于该涂覆的基板上的多个位置处的测量信号，因此确定在测量位置中的每一个处的至少一个测量信号，该测量通过至少二个不同的测量技术来进行，由此第一测量技术被同时地施用至多个位置，并且第二测量技术被施用到至少一个位置，该第一测量技术和该第二测量技术中的一个是光谱透射测量，

使用该测量信号和来自层模型的知识以确定在该多个位置处的至少二个不同的层特性的实际的数值，和/或确定在实际的层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差，

基于确定的数值和/或在该多个位置处的实际的层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差和基于来自层模型的知识而在该涂覆工艺中进一步地驱动该多个处理控制装置，以使得被施覆的该单层或该多层堆叠的特性落在预定的公差值内。

根据本发明的实施例的方法还可包含以下步骤：校准在该空白的或涂覆的基板上的标称的工作点。然后在确定在该多个位置处的至少二个不同的薄膜特性时可将来自校准的标称的工作点的知识纳入考虑。

在根据本发明的实施例的方法中，当该基板进行该真空沉积工艺时，该第一测量技术和该第二测量技术二者被原位地施用。

在根据本发明的实施例的方法中，根据这些测量技术中的另一个来测量测量信号的步骤可包含以下步骤：执行非接触的测量技术。根据这些测量技术中的另一个来测量测量信号的步骤可例如包含以下步骤：执行在红外线中的光谱透射测量、非接触的测量技术、镜面或散射式反射测量、椭圆偏光测量，或视觉检测中的任一个。

在根据本发明的实施例的方法中，在该涂覆工艺中驱动该多个处理控制装置的步骤可包含以下步骤：驱动具有对于被施覆的该层的不同的空间影响的处理控制装置。

在第三方面中，本发明提供：根据本发明的第二方面的方法实施例中的任一个的方法的使用，其用以控制于在线的真空涂覆工艺中被施覆在空白的或涂覆的基板上的单层或多层堆叠的特性。

在第四方面中，本发明提供：根据本发明的第二方面的方法实施例中的任一个的方法的使用，其用以控制被施覆在空白的或涂覆的基板上的单层或多层堆叠的至少二个层特性。该使用可用于获得：被施覆在空白的或涂覆的基板上的单层或多层堆叠的至少二个层特性的均匀性。

在第五方面中，本发明提供：显示设备，该显示设备用于监控真空涂覆工艺的处理控制装置的参数和基板的参数，其中单层或多层堆叠是通过该真空涂覆工艺被施覆在该基板上。该显示设备包含：输入界面，该输入界面被配置为用于接收至少一个处理参数，其中针对于该至少一个处理参数该真空涂覆工艺要求一输入及至少一个基板参数，该至少一个基板参数表示中间的层堆叠的物理特性；及使用者界面，该使用者界面适于在显示设备上显示该至少一个处理参数和该至少一个基板参数，以使得该至少一个处理参数对于该至少一个基板参数的影响被示出。本发明的实施例的优点为：显示该至少一个处理参数和中间的层堆叠的该至少一个基板参数，以使得该至少一个处理参数对于该至少一个基板参数的影响的示出允许：更好地控制该真空涂覆工艺。

在特定的实施例中，可通过在该使用者界面中将该至少一个基板参数与该至少一个处理参数相关联来示出该至少一个处理参数对于该至少一个基板参数的影响，其中考虑到该基板移动的速度和/或该至少一个基板参数受该至少一个基板参数影响的速率(rate)。本发明的实施例的优点为：操作者可在适当的使用者界面的控制下容易地获得在进行操作期间的处理参数对于基板参数的影响。

在本发明的实施例中，该至少一个基板参数可包含：根据本发明的第一方面的实施例的该第一层特性和/或该第二层特性。

在第六方面中，本发明提供：用于在基板上沉积层堆叠的真空沉积系统。该真空沉积系统包含：

沉积装置，该沉积装置用于沉积一系列的层，其中这些沉积装置经调适以使用多个处理参数来控制，

测量装置，该测量装置用于在沉积该层堆叠的下一个层之前测量中间的层堆叠的至少一个基板参数，

根据本发明的第一方面的实施例的反馈系统，其中该测量装置包含：至少该监控设备和该处理单元，

和/或根据本发明的第五方面的实施例的显示设备，该显示设备用于监控这些处理参数中的至少一个和这些基板参数中的至少一个。

第六方面的实施例的优点为：可通过引入根据本发明的实施例的反馈系统和/或显示设备而更好地控制在基板上的层堆叠的形成。真空沉积系统可例如包含多个腔室，这些腔室被单独地控制。若此系统包含显示设备(其中在该显示设备中处于中间的阶段的基板参数可与一个或多个先前的阶段的处理参数或推导出的处理参数相关联)，则因此为有利的(因为这允许基板参数的更好的控制)。显示设备可例如基于基板移动通过不同的腔室的速度而将至少一个基板参数与至少一个处理参数相关联。

本发明的特定的和优选的方面被阐述于随附的独立和从属权利要求中。来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的特征和其他的从属权利要求的特征适当地相组合，而非仅为如在请求权利要求中明确地阐述的。

为了达成概述本发明和相对于现有技术所达成的优点的目的，已经在这里和前文中描述本发明的某些目的和优点。当然，应理解到：并非可必然地根据本发明的任何的特定的实施例来达成所有的这些目的或优点。因此，举例而言，本领域技术人员将认识到：本发明可以达成或最佳化的方式来体现或实现如在此教导的一个优点或一组优点，而非必然地达成如在此教导或建议的其他的目的或优点。

本发明的前述的和其他的方面将从在后文中描述的实施例中而为明显的并且将参照在后文中描述的实施例来加以阐述。

附图说明

现在将参照随附附图并且通过示例的方式来进一步地描述本发明，其中在这些附图中：

图1显示具有一个非原位测量系统和二个原位测量系统的现有技术的溅射系统，以确定在层堆叠中的个别的层的层特性。

图2示意性地示出在圆柱形的溅射靶下移动的基板，及根据本发明的实施例的监控设备。

图3示出溅射系统，其中在该溅射系统中可实施根据本发明的实施例的监控设备。

图4示出根据本发明的实施例的分批式涂覆机的俯视图。

图5示出根据本发明的实施例的成卷式基料涂覆机的侧视图。

图6和图7显示根据本发明的实施例的显示设备的使用者界面的可能的屏幕截图。

附图仅为示意性的并且为非限制性的。在附图中，为了达到示出性的目的，元件中的一些的尺寸可被放大并且没有按照比例来绘制。尺寸和相对尺寸并不必然地对应于实际的缩减而用以实现本发明。

在权利要求中的任何的参照标记不应被解释为对范畴作出限制。

在不同的附图中，相同的参照标记意指相同的或类似的元件。

具体实施方式

将相关于特定的实施例和参照某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而是仅由权利要求来限定。

在说明书中和在权利要求中的词汇第一、第二，及类似者被使用于在类似的元件之间作出区别并且不必然地被使用于在时间上、在空间上、在排序上或以任何的其他的方式来描述一序列。应理解到：如此使用的词汇在适当的情况下是可互换的，并且在此描述的本发明的实施例能够以不同于在此描述的或示出的其它的顺序来进行操作。

此外，在说明书和权利要求中的方向术语(例如：顶部、底部、前面、后面、前部、尾部、下面、上面，及类似者)被使用以对于所描述的附图的方向进行参照来达到描述性的目的，而且不必然地用于描述相对位置。因为可以在一些不同的方向上设置本发明的实施例的元件，方向术语仅是用来达到示出的目的，并非旨在作为限制(除非另外地指明)。因此，应理解到：如此使用的词汇在适当的情况下是可互换的，并且在此描述的本发明的实施例能够以不同于在此描述的或示出的其他的方向来进行操作。

应注意到：被使用在权利要求中的词汇“包含(comprising)”不应被解译为限于其后列出的手段；它不排除其他的元件或步骤。因此，它被解译为：指定所述的特征、整体、步骤或元件(如所提及者)的存在，但是并不排除：一个或多个其他的特征、整体、步骤或元件，或其分组的存在或添加。因此，表述“一种包含装置A和B的设备(a device comprisingmeans A and B)”的范畴不应被限制为：仅包含元件A和B的设备。它意味着：相关于本发明，设备的唯有的相关的元件是A和B。

在此说明书全文中对于“一个实施例(one embodiment)”或“实施例(anembodiment)”的提及意指为：结合实施例来描述的特定的特征、结构或特性被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，片语“在一个实施例中(in one embodiment)”或“在实施例中(in an embodiment)”在此说明书全文中各处的出现并非必然地全部意指相同的实施例，但是也可以是全部意指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可利用任何的适当的方式来组合特定的特征、结构或特性(如本发明所属技术领域普通技术人员根据此披露而显而易见的)。

类似地，应理解到：在本发明的示例性的实施例的描述中，为了达到简化披露和帮助理解各种发明性的方面中的一个或多个的目的，本发明的各种特征有时在单个实施例、附图，或其描述中被聚集在一起。然而，此披露方法不应被解译为：反映所请求的发明需要比明确地被引述在每一权利要求中的特征更多的特征的意图。而是，如随附的权利要求所反映的，发明性的方面少于单一的前面的揭示实施例的所有特征。因此，随附于实施方式后的权利要求书藉此被明确地并入实施方式中，其中每一权利要求本身作为此发明的单独的实施例。

此外，虽然在此描述的一些实施例包括一些特征(但是不包括被包含于其他的实施例中的其他的特征)，不同的实施例的特征的组合意味着落在本发明的范畴内，并且形成不同的实施例(如本领域技术人员将会理解的)。举例而言，在随附的权利要求中，所请求的实施例中的任一个可以任何的组合的方式来使用。

应注意到：当描述本发明的某些特征或方面时使用特定的术语不应被认为是暗示：在此重新定义该术语以被限制为包含与此术语相关联的本发明的特征或方面的任何的特定的特性。

在于此提供的说明书中，阐述了许多特定的细节。然而，应理解到：可以在没有这些特定的细节的情况下实现本发明的实施例。在其他的情况中，已知的方法、结构及技术并未被详细地显示出来以便不混淆此说明书的理解。

定义

通过“真空涂覆系统(vacuum coating system)”来指称的是：用以在固体表面(基板)上提供(例如：沉积)材料层的系统。真空涂覆系统基本上在真空中进行操作(意即，在远低于大气压的压力下进行操作)。所提供的层可具有：厚度，该厚度的范围系从一个原子(单层)多至几毫米。可沉积具有不同的材料和不同的厚度的多个层。真空涂覆系统包括化学气相沉积系统(其中在该化学气相沉积系统中化学蒸气被使用以作为颗粒源)及物理气相沉积系统(其中在该物理气相沉积系统中使用液体源或固体源)。可应用本发明的实施例的特定的类型的真空涂覆系统是溅射系统。

通过“多层堆叠(multiple layer stack)”来指称的是：多个层的堆叠，这些层在组成上可以有所不同，且其中每一层具有从1nm至10μm(并且通常是从3nm至200nm)的厚度。

“在线的真空涂覆工艺(in-line vacuum coating process)”是可以连续地进行涂覆的工艺(意即，待进行涂覆的基板进入处理腔室、被涂覆、及离开处理腔室)，其中所有这些不会使得在处理腔室中的真空受到破坏。在本发明的情境中的“在线的测量(in-linemeasurement)”是应用于真空腔室中而不会破坏真空的测量(其中与在本发明所属技术领域中已知的非原位测量相反)。

真空涂覆工艺、处理控制装置、处理参数

溅射工艺(或是一般的真空涂覆工艺)由多个处理控制装置来控制。处理控制装置的处理参数的设定具有对于被沉积的层的机械特性、光学特性和/或电特性的影响。一些处理参数具有更多的全局的效应，而其他的参数具有更多的局部的效应。通过选择和改变特定的处理参数，层特性可被改变，就在一方面获得在整个基板上的特定的特性、获得在基板上的层特性中的均匀性以及在另一方面获得相对于时间的在不同的基板上的层特性中的均匀性而言，这是指所希望的特性。然而，困难在于：为了要全局地或局部地达成特定的层特性而确定哪个处理参数要被改变是不容易的。这由于以下事实所造成的：第一处理参数对于第一层特性的影响无法独立于其对于第二层特性的影响被观察到。此外，有时候可通过多于一个处理参数来调整特定的层特性，并且在没有进一步的知识的情况下，难以知悉要修正哪个处理参数以便在一层特性中获得所希望的结果，而不劣化另一层特性。

在不必然地具有穷举性的情况下，处理控制装置和其相对应的处理参数被列举于下文中：

电力供应：与电力供应相关的处理参数例如为波形或功率电平(例如：电压电平或电流电平)，其中波形或功率电平与被供应至系统的能量相关。电力供应电平通常是全局的处理参数(意即，电力供应电平无法仅在一位置处被改变)。较高的电力供应电平(其中另外地具有固定的沉积参数)可例如导致较高的厚度。在溅射工艺中，通常将电力供应连接至磁控管以为靶供电。然而，并行地，额外的电力供应可被提供；例如为活性阳极系统供电，或例如为离子源供电。

气体/液体主供应：与主气体/液体供应相关的处理参数是气体/液体流量。气体分配确定在处理腔室中的与位置相关的分压。气体分配是复杂的参数，因为不同的气体发生作用(其中这些气体是纯净的或具有各种混合比例)。气体/液体主要供应的影响可被约束为延伸超出在处理腔室内的输送系统的尺寸。

气体/液体反应供应：与反应气体/液体供应相关的处理参数是气体/液体分配和涉及的分压，或气体/液体流量速率。较高的反应气体流量通常将产生较低的溅射速率。通过改变反应气体流量，可以控制被沉积的层的厚度；然而，其组成和性能亦可能受到影响。气体/液体反应供应的影响可被约束为稍微延伸超出在处理腔室内的输送系统的尺寸。

靶：与靶有关的处理参数是靶移动(例如：旋转的速度)。

磁控管：与磁控管相关的处理参数例如为磁场强度、磁体移动、或旋转的速度。磁体移动包含：磁棒方向和磁棒位置。磁棒位置确定了等离子体密度(因此确定了溅射速率)。特别是如果磁棒包括多个磁棒区段，磁棒的影响是局部的。较强的局部的磁场产生较高的局部的溅射速率。

阳极：与阳极相关的处理参数是阳极调谐水平；例如，相对于接地电平的电阻。阳极调谐是全局的参数。

加热：与加热有关的处理参数是温度水平。加热具有局部的影响(因为可在不同的位置处施用不同的温度)。

图2示出具有根据本发明的实施例的溅射系统200(例如：用于溅射大面积表面(例如：大面积的基板或具有较小的基板的阵列)的溅射系统)的形式的在线的真空涂覆系统。

溅射系统200被配置为用于将一个或多个材料层溅射至基板10。基板可为任何的在底部的固体层。该基板可例如为空白的基板(意即，具有裸材料的基板，或具有本身已经由一个或多个材料层覆盖的基板材料的基板)。在将一个或多个材料层溅射沉积到基板的情况中，溅射系统200包含至少一个靶201(例如，在如示出于图2的实施例中包含至少一个圆柱形的靶201)；然而，本发明不限于特定的类型的真空沉积，更不必说限于特定的类型的溅射。至少一个圆柱形的靶201可在界面202、203处被附接到至少一个端块(未被示出于图2中)。至少一个圆柱形的靶201围绕其旋转轴线的旋转可通过第一驱动装置来驱动。磁棒204可被提供在圆柱形的靶201的内部。磁棒204可为单个区段的整体磁棒，或可包含(如在图2中示出的)多个磁棒区段，这些磁棒区段可个别地驱动(其中这些磁棒区段由第二驱动装置致动而朝向和远离靶轴线，并因此远离和朝向靶表面)。磁棒204可围绕靶轴线来旋转(其中例如由第三驱动装置驱动)。通过第三驱动装置来驱动而达成围绕靶轴线的旋转，磁棒204可经历(例如)摆动(wobbling)运动。

在根据本发明的实施例的溅射系统200中，多个溅射区域300a、300b、300c、300d可被提供，其中至少一个靶201(在所示出的实施例中为圆柱形的，但本发明不限于此)被提供在每一溅射区域中。这被示出在图3中的侧视图中。通常地，溅射系统200可包含：至少5个溅射区域(例如：至少15个溅射区域(例如：至少达到甚至50个溅射区域或更多个溅射区域300x))。此一溅射系统理想上适用于包含各种产物的生产活动，其中每一个具有包含相对上较多的层(例如至少3个涂覆层、至少6个涂覆层，或例如至少10个涂覆层，或例如至少14个涂覆层，或甚至多于14个的涂覆层)的特定的涂层堆叠。亦可提供泵区域P，其中这些泵区域通常用于分离不同的靶材料，或不同的层或不同的工艺。

现有技术的真空涂覆系统可包含非原位传感器系统301以测量整个涂覆的层堆叠的特性。这通常是一个横动系统，其中在该横动系统中测量头可横跨基板的宽度移动。在已知的系统中，通常测量和验证反射和颜色的程度，但是此一测量系统不允许由此确定在涂覆的堆叠中的层的个别的层厚度。若使用来自非原位测量系统和具有用于光学建模的套装软件的电脑系统的光谱测量数据，每个沉积层的最有可能的实际的层厚度仅可基于要产生的涂覆的堆叠的处理控制参数和基于已知的材料特性并且通过近似计算得到。随着涂覆的堆叠包含更多的层和/或随着测量准确度降低，不确定性增加。为了要在现有技术的设备中获得个别的层的特性的较高的准确度(以及因此获得完整的堆叠的特性的较高的准确度)，必须使用其他的技术(例如：破坏性测试(例如，通过蚀刻掉某些层))，而导致大量的时间延迟，这对于包含各种产物(其中每一个具有：独有的涂覆的堆叠)的生产活动而言是不可行的。因此，溅射区域的调整(例如，基于处理控制装置的调整)是不容易的。如果还希望检查在基板的表面上的层特性和其均匀性，测量的次数和样品的制备将非常快速地增加。此外，若涂覆的堆叠是厚的或包含许多的层，基板可能驻留于真空系统中长达很多分钟。若在靠近原始的基板的第一层中的一个中发生堆叠的偏差，从非原位传感器系统注意到此效应的延迟可能是显著的。因此，大量的产物可能已经具有次佳的品质，并且由于时间延迟而难以反馈到偏离层处理控制装置。

为了要增加涂覆的堆叠的品质，根据本发明的实施例的真空涂覆系统(其一个示例示出于图2中)包含：反馈系统210，该反馈系统用于控制已经被施覆在基板10(例如：空白的基板或先前已经涂覆过的基板)上的单层(或多层堆叠)的特性。基板10(空白的或先前涂覆过的)与新近地施加的涂覆(单层或多层堆叠)一起形成进一步地被称为涂覆的基板11。

反馈系统210包含：用于确定测量信号的至少一个监控设备220。监控设备220被配置为一原位测量系统，这意味着：当基板移动通过真空沉积设备时，并且在一层形成于基板上之后，进行该层的测量是可能的。即时地执行测量，以使得可即时地完成对于层中的偏差的校正。

监控设备220被配置为用于实施用以确定测量信号的至少二个不同的测量技术。不同的测量技术是这样的，即从测量信号中获得不同的信息(意即，从测量信号中获得不同的层特性)，这些信息诸如为(例如)：关于像是层厚度或层粗糙度的机械特性的信息、关于像是反射率或透射率的光学特性的信息，或关于像是电阻率的电特性的信息。虽然不同的测量技术可具有完全不同的测量的方式；不同的测量技术中的一些可能是密切关联的，其中这些测量技术诸如为(例如)：在红外线波段中的透射测量和在可见光谱中的透射测量，或在不同的角度下的透射测量。重要的是，选择不同的测量技术以便提供关于不同的层特性的信息。

测量信号是在空间上分布于涂覆的基板11上的多个位置中的每一个处获得。第一测量技术适于被同时地施用至多个位置，并且第二测量技术适于被施用到至少一个位置。这意指为：在本发明的实施例中，第一测量技术和第二测量技术二者皆可被施用至多个位置。在多个位置上的测量提供依赖于位置的信息。这允许观察材料特性的偏差是局部的偏差或是全局的偏差。在第一种情况中，应该以不同的方式致动具有局部的影响的处理控制装置，而在第二种情况中，应该调试具有全局的影响的处理控制装置的致动。施用第二测量技术的至少一个位置可为亦施用第一测量技术的位置中的一个。可替代地，施用第二测量技术的至少一个位置可为不施用任何的其他的测量技术的位置。

第一测量技术和第二测量技术中的一个是光谱透射测量。第一测量技术和第二测量技术中的另一个可为任何的其他的适当的测量技术，这些测量技术诸如为(例如)：透射测量(例如，也是光谱透射测量(但是在另一个波段))；反射测量；椭圆偏光测量术(测量透射或反射偏振的变化)；非接触的测量技术(例如：Hall探针或涡流技术)；具有光场或暗场照明的照相机成像技术、在基板侧或涂覆侧上的镜面或散射式反射等等。

为了要实施不同的测量技术，监控设备220可包含多个传感器元件221、222。在示出于图2中的实施例中，多个第一传感器元件221被提供以用于实施第一测量技术；以及二个第二传感器元件222被提供以用于实施第二测量技术。在示出的实施例中，第二传感器元件222被分布在多个第一传感器元件221之间，但本发明不限于此。在替代性的实施例中，可提供单个第二传感器元件222，并且此单个第二传感器元件可位于二个第一传感器元件221之间，或可位于多个第一传感器元件221的邻近处，或甚至可位于完全不同的位置。

监控设备220亦可包含传感器控制器223，该传感器控制器用于接收、可能存储及传送从个别的传感器元件221、222获得的测量信号。传感器控制器223可能已经处理或预处理数据；例如，用于将在图表或表格中的原始数据视觉化，或例如，用于过滤数据、将数据作平均，或将数据与参考结果进行比较。此外，传感器控制器223可重新设置、启动、校准、进行屏幕设定，或利用任何的方式来控制传感器元件的功能。如示出于图2的实施例中的传感器控制器223是单独的控制器，但是根据本发明的实施例，传感器控制器的功能可通过任何的其他的处理单元并且与其他类型的处理相组合地来实施。不同类型的处理可被实施为互连的模块和分开运行的模块。

反馈系统210还包含：至少一个处理单元230。处理单元230适于：如果没有单独的传感器控制器是可获得使用的，则从传感器控制器223接收测量信号，或是直接地从传感器元件221、222接收测量信号。处理单元230还适于接收在空白的或先前涂覆的基板10上的标称的工作点的校准数据，其中校准数据可被存储在第一存储装置231中。校准数据可包含基板特性和处理变量。处理单元230还可以(但是并不需要)被调试以用于接收来自被施覆的层的层模型的知识，该层模型将被施覆的该层的层参数表示为多个处理控制装置中的至少两个的设定和/或变化的函数。层模型可被存储在第二存储装置232中。

处理单元230被配置为从校准数据和测量信号中确定在多个位置处的至少二个不同的薄膜特性的实际的数值。处理单元可将在多个位置处的至少二个不同的薄膜特性的实际的数值与相对应的所希望的数值作比较。

若处理单元230适于接收来自被施覆的层的层模型的知识，处理单元230可使用此知识以将在不同的薄膜特性的实际的数值与在多个位置处的所希望的数值之间的差异转换为信号，该信号可被使用于产生用以致动多个处理控制装置的致动信号。

反馈系统210还包含控制器240，该控制器适于接收来自处理单元230的信号。在这些信号代表在多个位置处的至少二个不同的薄膜特性的实际的数值与相对应的所希望的数值之间的偏差的数值的情况下，控制器240可适于接收来自被施覆的层的层模型的知识，并且可被配置为用以使用此知识将在不同的薄膜特性的实际的数值与在多个位置处的所希望的数值之间的差异转换为信号，该信号可被使用于产生用以致动多个处理控制装置的致动信号。在来自该层模型的知识被应用至处理单元230(如在前文中所述的那样)的替代性的实施例中，已经在处理单元230中进行了薄膜特性的实际的数值与所希望的数值之间的比较，并且控制器240适于接收使用于产生对于处理控制装置的致动信号的信号。在任何的情况中，控制器240基于所接收的输入数据产生用于致动多个处理控制装置的致动信号。对此，控制器240不仅产生用于驱动处理控制装置的控制信号，并且控制器240还产生另外的控制信号以进一步地驱动多个处理控制装置，以使得真空涂覆工艺利用不同的处理参数来进行，以便使得层堆叠的该层的特性落在预定的公差值内。

在特定的实施例中，目前的致动器设定的信息(对于控制器240而言为已知的)可以向层模型提供基本的输入以用于理解致动器接近其实际的工作点的状态的灵敏度。仅作为示例，若磁场强度是高的；磁体位置的小变化可能对于场强度产生大的影响，而对于弱磁场而言相同的致动器移动可能对于场强度造成较小的影响。因此，实际上：被存储在第二存储装置232中的模型可以使用来自240的输入，并且可以向处理单元230提供输入，或是向控制器240提供输入。若本发明的反馈系统被实施在现有的系统真空涂布机上，第二存储装置将最有可能地在功能上耦接至处理单元230(因为这要求：对于现有的零件进行最少的修改)。然而，如果建构完全新的真空涂布机而实施根据本发明的实施例的反馈功能，将第二存储装置232耦接至处理单元230或控制器240的其中一个会是设计选择。

传感器控制器223、处理单元230及控制器240作为单独的设备被示出于图2中。这确实是本发明的一个可能的实施，但是本发明不限于此。传感器控制器223、处理单元230和/或控制器240的任何的组合可被并入以作为相同的软件平台或硬体平台的模块。举例而言，信号处理软件模块可为处理单元230的部分或是与处理单元230共用。事实上，如果(例如)控制器240已经存在于涂覆系统上，传感器控制器223和处理单元230在物理上可以是二个独立的单元或单个单元。如果它们是一个物理单元，传感器控制器223、处理单元230和甚至控制器240的处理可以被组合、可为模块化的、或是在相同的或多个独立的逻辑处理器上运行。在替代性的实施例中，处理单元230和控制器240可被集成在单个元件中，该单个元件体现处理单元230和控制器240二者的功能，例如，从测量数值中确定层特性、识别特定的层特性是否偏离所希望的数值，以及若为如此，则识别出哪个处理参数需要被改变以获得所希望的层特性数值。

了解以下所述是重要的：由处理单元230通过将实际的层特性数值与所希望的层特性数值作比较的方式而给予的反馈可潜在性地在多个处理控制装置上产生作用(意即：获得所希望的层特性数值可利用不同的方式来达成)。通过提供用于致动处理控制装置的相对应的致动信号以使得大致上均匀的层特性被获得的方式来选择正确的要被改变的处理参数是困难的任务，因为改变一特定的处理参数以改善特定的层特性可能会使得另一层特性劣化。

图2亦示意性地示出显示设备241，该显示设备用于与从监控设备检索出的数据的表示相结合地来监控真空工艺的处理控制装置的参数。此显示设备241包含输入界面242，该输入界面被配置为用于接收至少一个处理参数及至少一个基板参数，其中针对该处理参数真空涂覆工艺需要一输入，该至少一个基板参数表示中间的层堆叠的物理特性。输入界面242可从溅射系统200的不同的元件检索出其信息(意即，输入界面242可检索出系统产生的输入)。输入界面242可例如从监控设备220，和/或从传感器控制器223，和/或从处理单元230，和/或从第一存储装置231或第二存储装置232，和/或从控制器240检索出其信息。然而，输入界面不限于此。输入界面242亦可(例如)检索出操作者输入。操作者输入和系统产生的输入的组合亦可通过输入界面242来接收。举例而言，一旦处理单元能够可靠地产生适当的处理设定，操作者却可能已经选择了用以自动地调整系统设定的选项。除了此选项之外，或可替代地，操作者输入(例如)在紧急的情况下可能取消任何的系统产生的输入。

显示设备亦可包含使用者界面243，该使用者界面经调适以用于在显示设备上显示至少一个处理参数和至少一个基板参数，以使得至少一个处理参数对于至少一个基板参数的影响被示出。使用者界面243可显示推导出的处理参数，这些推导出的处理参数与致动设定相关联；例如，致动器可以设定来自质量流量控制器的气体流量，并且在腔室中的结果压力被作为处理参数来进行测量。应理解到：结果压力测量可进一步地取决于(例如)：腔室温度、泵送速度、阀门设定等等，以及其他的相关的致动器设定或系统条件。

将在说明书的后文中描述：根据本发明的实施例的此显示设备的示例。

根据本发明的实施例，提供了用于帮助完成此任务的层模型。层模型提供用以调整处理控制装置的致动的智能，以使得所希望的层特性被获得。

模型

层模型将被施覆的层的层参数表示为多个处理控制装置中的至少两个的设定和/或变化的函数。此模型可利用任何的适当的方式(诸如为(例如)：通过进行实验、通过机器学习(例如：人工智能或深度学习)的方式)来建立。

通过实验来建立模型意味着：在n维空间中(其中n是处理参数(例如：电力供应电平、主气体流量、反应气体流量、靶移动、磁棒移动、阳极调谐水平、温度水平)的数目)，针对于多个处理参数设定不同的数值，并且测量针对于每一组数值的不同的层特性。用以进行此事项的已知的技术是：全因子或部分因子实验设计。在全因子实验设计中，n个处理参数中的每一个具有离散数目的可能的数值，并且针对于这些数值的所有的可能的组合来测量层特性。通过这么做，每一处理参数对于层特性中的任一个的影响会变得清楚。如果在全因子实验中的组合的数目太高而无法实行，可进行部分因子实验，其中在该部分因子实验中省略了多种可能的组合。这些实验可以先验地进行(意即，在受控制的生产开始进行之前)或原位地进行(意即，同时进行受控制的生产)。在后一种情况中，可以一致地对于处理参数实施小的且受到控制的变化，并且这些变化对于测量或层特性的效应或影响受到监控。在后一种情况中，波动应该为足够地小而不会影响涂覆的所希望的性能，并且将层特性保持在规范窗口内。此方法允许持续地检查处理参数对于层特性的实际的灵敏度，而这些可能会随着生产活动的长度或所涉及到的部件的寿命而偏移(例如：靶材料的厚度)。

模型建立步骤的最终结果是：将层参数表示为多个处理控制装置的设定和/或变化的函数的至少一个模型，这经常是由反应曲面法来代表。最终结果可能是：单一模型，该模型在所有的处理控制装置设定的函数中并入针对所有的层特性的数值。可替代地，最终结果可为：多个模型，其中每一模型在所有的处理控制装置设定的函数中表示针对于单层特性的数值。又可替代地，最终结果可为：多个模型，其中每一模型在所有的处理控制装置设定的函数中表示针对于多个层特性的数值。所涉及的模型中的每一个可基于实验性工作或是基于利用数学公式来描述和证明的物理关系。举例而言，相长干涉和相消干涉可提供在透射和反射光谱上的条纹(fringe)，而允许从极值的位置计算出层的光学厚度。此外，数个模型是可获得使用的并且被使用在用于提供在基板上的层的光学常数的计算的薄膜设计和分析的套装软件中。

该模型从使用者习知层特性对于特定的处理参数的灵敏度如何。结果是在不同的处理参数与层特性之间具有交互相关性。

如何使用模型

在实际的情况中，将会希望通过真空涂覆设备沉积层至基板上。该层需要具有特定的、所希望的特性(诸如为(例如)：特定的电阻率、透射率、粗糙度和/或厚度)。真空涂覆设备将由致动信号致动，其中确定这些数值落在本发明所属技术领域普通技术人员的能力范围内。

然而，结果是：沉积层并不总是具有所希望的特性。这可能是由于以下所述引起的：稍微改变的环境、真空涂布机的老化、真空涂布机的发热、沉积在真空涂布机的一些元件(例如：真空腔室的壁或气体分配系统的孔)上的材料、从多孔壁脱气、造成磁场强度的增加的靶侵蚀等等，其中前述全部可能会造成一个或多个处理参数的漂移。本发明的一个目的是提供针对于此问题的解决方案，并且利用最终地被施覆的层具有所希望的特性(其中具有良好的重复性和再现性)的方式来驱动涂覆系统。

对此，根据本发明的实施例，提供了一种反馈系统，该反馈系统用于通过至少二个不同的测量技术来测量至少二个测量数值，其中这些测量技术中的一个是光谱透射测量。作为示例，本发明不限于此，可以进行二个透射测量，其中一个透射测量是在红外线波段中进行，且一个透射测量是在可见波段中进行。这些测量中的一个是在多个位置处进行，而另一个测量是在至少一个位置处进行。这些测量二者皆可以在多个位置处进行。

测量数值可被使用在根据本发明的实施例的方法中。该方法可被实施在软件中。

从测量数值中，材料层特性被确定。就具有二个透射测量的示例而言，被施覆的层的电阻率ρ可以从在红外线波段中的第一透射测量中被确定，而厚度d、折射率n及吸收系数k可以从在可见波段中的第二透射测量中被确定。当然，如果需要确定其他的材料层特性，可以相对应地使用其他的测量技术。

根据本发明的实施例，至少一个测量是同时地在不同的位置处施用的测量，该测量提供依赖于位置的信息。这允许观察材料特性的偏差是局部的偏差或是全局的偏差，并且因此观察到是否应该较佳地以不同的方式来致动具有局部的影响的处理控制装置或具有全局的影响的处理控制装置。

例如想象以下情形：对于特定的应用而言，具有一致的数值对于层厚度和电阻率而言是至关重要的。可通过(例如)改变电力供应电平(全局的影响)和/或通过改变气体/液体反应供应流量(全局的或局部的影响(其中取决于反应供应流量是在每个地方被改变，或是仅在一个或多个位置处被改变))和/或通过调整磁棒(局部的影响)等等来影响层厚度。提供层厚度信息的测量应该较佳地为亦提供位置信息的测量。可通过(例如)气体/液体主供应流量(全局的或局部的影响)和/或通过改变电力供应电平(全局的影响)等等来影响电阻率。因为电力供应电平对于厚度和电阻率二者会有影响，需要做出智能的确定以达成所希望的材料特性。

从层模型(其中该层模型将被施覆的层的层参数表示为多个处理控制装置的设定和/或变化的函数)中，可以针对于涉及到涂覆工艺的控制的处理参数中的每一个识别出：哪个子范围可被采用以获得在所希望的第一层特性数值周围的公差范围内的第一层特性(例如：厚度)。取决于已经从在单一的位置处的测量确定层特性，或是已经从在空间上分布于基板上的不同的位置处的多个同时的测量确定层特性，以不同的方式来致动具有全局的影响或局部的影响的处理控制装置会是更合理的。将从模型中变得清楚：处理参数中的一些对于第一层特性没有太大的影响，这意味着对于这些处理参数而言，允许的子范围非常大。如果特定的处理参数完全不影响第一层特性，则特定的处理参数可采用任何的数值。因此获得第一组的处理参数的子范围。

类似地，从层模型中，可以针对于涉及到涂覆工艺的控制的处理参数中的每一个识别出：哪个子范围可被采用以获得在所希望的第二层特性数值周围的公差范围内的第二层特性(例如：电阻率)。因此获得第二组的处理参数的子范围。

根据本发明的实施例，然后从第一组的处理参数的子范围和第二组的处理参数的子范围的部分内选择待设定的处理参数。这意味着针对于每一处理参数，选择一数值，该数值使得第一层特性和第二层特性二者落入其公差范围内。

如果在第一组的子范围和第二组的子范围的部分中无法找到处理参数的共同的数值，应该使得层特性中的一个或多个的公差范围更为宽松一些，否则层堆叠设计可能会被质疑。如果可在第一组的子范围和第二组的子范围的部分中找到大量的处理参数的共同的数值，可以使得层特性中的一个或多个的公差范围更为严格。

致动信号基于处理参数中的每一个的选择的共同的数值来产生，用于施加至相对应的处理控制装置。这些致动信号可为电信号(例如：电压或电流)。

示例

让我们举一个最重要的TCO(透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide))材料的真实的例子，即为：ITO(铟锡氧化物(Indium Tin Oxide))。顾名思义，TCO材料的关键层特性是：在可见光谱中具有足够高的透射率和具有足够低的电阻。ITO特别地具有针对于处理条件手段的变化相对已知的层特性的性能，使得我们可以直接地从已经公开的用于从陶瓷ITO靶溅射沉积此材料的信息中实施层模型。监控设备包含2种测量技术。为了使得该例子进入其实质部分，让我们假设以下情况：我们在可见光谱上进行2次透射率测量，并且我们在2次测量之间执行用于测量电阻的非接触式涡流测量。假设：所希望的层特性预测出透射率应该被保持在某个临界值以上；例如：在500nm与600nm之间的范围中平均高于84％，而片电阻R应该被保持在170Ω/以下。

从文献中，我们知道通常：

较高的层厚度D将降低片电阻

较高的层厚度D将降低透射率

较高的反应氧流量O将增加片电阻

较高的反应气体流量O将增加透射率

较高的磁场强度B将降低片电阻

较高的磁场强度B将增加透射率

较高的温度T将降低片电阻

较高的温度T将增加透射率

每一效应的灵敏度并不为线性的，并且一些甚至可能会在经历极端的情况之后转而产生相反的影响效应。

让我们显示监控设备、处理单元及控制器随着时间发展的可能的情境：

上面的示例被有意地简化，以显示涉及到仅调整单个处理控制装置的需求的层模型的演算法情境。此外，透射率测量可能涉及到与用于确定层厚度、折射率及消光系数的光学薄膜软体相结合的干涉条纹分析。上面的示例限于用于估计层厚度的简单的透射率临界值分析。此外，在上面的示例中，调整限于仅有3个处理控制手段：功率电平、局部的磁场调整及局部的反应气体流量调整。调整的灵敏度可取决于目前的工作点和涂覆机条件(例如：靶寿命、污染程度……)，并且在此示例中也未被详细地说明。

重要的是应注意到具有至少2个不同的测量技术和具有空间分布的重要性。在时间1、3及5处的示例中；在左侧的T(％)测量值超出了规范值而成为完全相同的数值。由于层模型的智能，并行地从其他的测量结果中解译推导出的层特性，针对于三种情况；实施不同的情境并且控制器致动不同的处理控制装置，以用于使得工艺回到预定的可接受的公差窗口。仅具有单一的测量不会允许使得工艺回到其所希望的状态。

虽然已经在附图中和前面的描述中详细地示出和描述本发明，这样的示出和描述被认为是示出性的或示例性的，而非限制性的。前面的描述详细地说明本发明的某些实施例。然而，将理解到：无论前述内容以如何详细的方式呈现在文中，本发明可利用许多的方式来实施。本发明不限于所揭示的实施例。举例而言，在示出于图2中的实施例中，仅有一个靶201被显示，并且仅有一个监控设备220被显示。在本发明的实施例中，可以一个接着一个地提供多个靶，其中每一靶沉积不同的层至基板。可以在二个相邻的靶之间在线地提供个别的监控设备，而将测量信号反馈以用于调适先前的靶的设定，以便改变通过先前的靶来沉积的层。可替代性地，可在线地提供监控设备，而将测量信号反馈以用于调适多于一个的先前的靶的设定，以便改变通过这些多个靶来沉积的层。在示出于图3中的实施例中，多个在线的监控设备421、422被提供，其中监控设备421可(例如)将测量信号反馈以调试溅射区域300a和300b的靶的设定，而监控设备422可将测量信号反馈以只有调试溅射区域300c的靶的设定。靶并不需要为圆柱形的靶，而是亦可为平面的靶。

沉积系统并不需要为溅射系统，而是可为任何的其他的真空沉积系统，甚至可为复杂的混合真空涂覆工艺(诸如为：CVD的族(例如：PECVD或ALD)、PVD的族(例如：离子辅助沉积、HiPIMS、电弧蒸镀)，或这些的组合)。

在先前描述的实施例中，溅射系统是在线的溅射系统。这亦并非旨在对于本发明作出限制。另外一个示例(例如示出于图4中)在分批式涂覆机(batch coater)40中实施本发明的基本部分。分批式涂覆机40具有圆筒41，该圆筒围绕轴线旋转并且具有围绕该可旋转的圆筒的腔室壁42。在腔室壁42上，可放置数个材料沉积源43(其中在该实施例中示出了二个具有圆柱形的靶的材料沉积源和二个具有平面的靶的材料沉积源)。每一材料沉积源43以与圆筒旋转轴线平行的方向并且沿着腔室壁42延伸。事实上，这些材料沉积源43可为具有彼此相邻的小源的阵列，每一小源亦具有独立的电力供应(其中使得电力供应成为局部的变量，而不是全局的变量)。在腔室壁42的特定的区域44上，可设置纵向的监控设备45、48以用于监控层生长，其中监控设备45、48形成根据本发明的反馈系统的部分，并且其他的部分并未被显示以便避免附图中的揭示内容过于复杂。监控设备45、48允许实施至少二个不同的测量技术，这些测量技术用于确定在空间上分布于涂覆的基板上的多个位置中的每一个处的测量信号，由此第一测量技术适于被同时地施用至多个位置，以及第二测量技术适于被施用到至少一个位置，第一测量技术和第二测量技术中的一个(使用光源46的测量技术)是光谱透射测量。

作为示例，在此设置中，要沉积的所希望的层堆叠可为Fabry Perot过滤器，该过滤器具有交替的高折射率材料和低折射率材料的许多的层。在涂覆机40中，存在至少一个源，该源能够产生高折射率材料和低折射率材料(例如：在氧气下的Si靶(低的n)和在氮气下的的Si靶(高的n))。较佳地，提供在类似的气体环境下的二个不同的源，每一个源具有相同的或不同的处理控制参数，其中这些源中的一个沉积低n的材料，并且另一个沉积高n的材料。圆筒41不断地旋转，并且依次地进行一个工艺，接着进行其他的工艺；总体堆叠可具有：仅有2个层或更多个层：例如3个层，或6个层，或20个层，或100个层，或甚至更多个层。示出于图4中的分批式涂覆机40被显示为具有4个源：这些可为溅射源、一般的PVD源、CVD源，或层激活源(例如：离子源；不进行层的沉积，但是可改变层的形态或组成)。数个源可能是相同的或类似的；例如：通过在图4中的圆圈来示出的源可沉积低n的材料(例如：在氧化物模式中的圆柱形的Si靶)，而矩形可沉积高n的材料(例如：在气化物模式下的平面的Nb靶)，而电阻器符号47可以是氧化物激活源或加热器，或是在腔室中或在基板上的离子源或偏压源；所有前述皆由处理控制装置所涵盖。根据本发明的实施例，在进行每个层的处理期间(圆筒的至少一次旋转，更佳地为圆筒的许多次旋转)，监控设备可在层被建立时进行调整和校正，或可针对于要被沉积在多层堆叠中的即将到来的层中的至少一个进行调整。

另外的替代性的实施例包含基料涂覆机(web coater)50((例如)如在图5中示出的)。基料涂覆机可被理解为一种分批式涂覆机：意即，基料涂覆机被打开以载入一基板(该基板是具有柔性材料的滚筒51；例如：PET)并且在经历涂覆循环之后再次地被打开以在放入新的滚筒51之前移除基板(具有材料的涂覆的滚筒52)。在进行操作期间，滚筒51被解开卷绕，柔性的基板沿着沉积源53通过、可能会经过大的冷却圆筒，并且随后可以在进行进一步的处理之前或在接收卷轴52上进行重新卷绕之前沿着监控设备54、58通过。在真空系统中，柔性的基板被处理和涂覆。处理可涵盖脱气步骤(热处理)或表面激活步骤(等离子体处理)；涂覆可涵盖任何的单个或多个PVD和/或CVD和/或真空涂覆工艺。每个源(处理和涂覆)由处理控制装置涵盖并且对于层特性的性能作出贡献(例如：表面激活等离子体预处理可有助于改善涂覆对于基板的附着)。监控设备54、58允许实施用于确定在空间上分布于涂覆的基板上的多个位置中的每一个处的测量信号的至少二个不同的测量技术，由此第一测量技术适于被同时地施用至多个位置，并且第二测量技术适于被施用到至少一个位置，第一测量技术和第二测量技术中的一个(使用光源55的测量技术)是光谱透射测量。

在基料涂覆机中的透射率测量可具有二种不同的设置：光源和检测器位于基板的相对的侧上，或光源和检测器位于基板的相同的侧上，并且来自研磨表面的反射被使用于双倍的透射率的评估并且也具有迭加的反射测量(也可适用于非基料涂覆的应用)。确实地，可能会有不可能从背侧照射基板的位置(因为此种柔性的基板被引导经过大的研磨的冷却圆筒(研磨对于在圆筒与基板之间具有良好的热接触而言是重要的))。光亮的圆筒可担任反射器的角色。在基板的与检测器侧相同的侧上使用光源55和使用在圆筒上的镜面反射允许(除了反射之外)测量双程的透射(从光源55出发、通过基板、在圆筒56上被反射、再次地通过基板，以及由传感器获取)。

图6显示：根据本发明的实施例的显示设备的使用者界面243的可能的屏幕截图。本发明不限于所显示的布局和参数。

屏幕的底部显示沿着涂覆机的各个分隔室(CMP)移动的基板(例如：玻璃板)的表示。此涂覆机适于执行真空涂覆工艺的不同的步骤。在此示例中，对于这些板进行编号(其中该编号是从41至53)，并且它们从左侧移动通过涂覆机至右侧。视图可例如为移动条和/或板的识别号的动画视图。在进行操作期间，板可例如以5m/min的速度移动。如在屏幕截图中所显示的，单个玻璃板可以同时延伸越过数个分隔室。不同的分隔室或涂覆区域亦被显示在屏幕的底部。在此示例中，显示了涂覆区域2至13。在此示例中，每一分隔室由二个区块来表示。这样做例如可以将在一个分隔室内的双AC配置中的个别的靶的设定分开。这些涂覆区域与传感器元件(感测1-4(sense 1-4))和泵送元件610交替出现。在使用传感器元件的情况下，获得基板参数是有可能的，这些基板参数表示中间的层堆叠的物理特性。传感器元件可以被设置在泵送元件的旁边以允许感测元件处于更清洁的环境中。

屏幕的左侧显示在屏幕的底部的涂覆区域、感测元件及泵送元件的缩放版本。

屏幕的中间显示处理参数(处理控制装置/致动器和处理条件)的更多的细节。在此示例中，屏幕的中间显示在涂覆区域11(CMP 67)中的致动器1的处理参数和传感器元件4(CMP 68)的基板参数。屏幕的中间亦显示基板参数。可显示基板参数的延迟版本以使得处理参数对于基板参数的影响被示出。这种表示可由此使得在处理控制装置或处理参数(就一方面而言)与基板参数(就另一方面而言)之间的相关性和重要性被示出。基板参数可例如具有对于处理参数的变化的延迟的响应。在此示例中，基板参数显示由传感器4测量的板的光谱透射率测量值。在此示例中，光谱透射率是跨越板的宽度来测量的。被显示的基板参数可为传感器的直接的测量值，或可为推导出的层特性。

可设计使用者界面以使得当点击某个参数时变为可获得较多的详细的信息。举例而言，当在显示透射率测量值的图形上的特定的位置上点击时，该图形可切换至与在基板上的此位置相对应的光谱透射率响应。

使用者界面可允许设定致动器。这可被单独地完成或通过配方(recipe)来完成。与这些设定对应的处理参数可被保存或载入。处理参数可被区分为表示装置的处理参数和表示条件的处理参数。气体流量可例如在MFC(质量流量控制器(mass flow controller))上被设定。这可例如以sccm(每分钟标准立方公分(standard cubic centimeters perminute))的单位来完成。在此情况中，气体流量与装置相对应。通过设定气体流量来使得条件改变。这可例如为可以(例如)利用压力计来测量的气体分压。压力计可检测不直接地与处理控制装置相关的处理条件。例如，如果在真空腔室中发生泄漏或如果真空泵停止工作，可能会发生此种情况。

基板参数和控制参数可利用不同的格式(例如：数值、度数板、滑动条、选择按钮、核选框等等)来表示。

屏幕的右侧显示表示中间的层堆叠的物理特性的至少一个基板参数的在时间上的表示(这可例如为直接的测量值或推导出的层特性)，以及连同至少一个处理参数的表示。基板参数可例如为全局的层性能参数或局部的层性能参数。右栏以时间的函数来显示板编号、中间栏以时间的函数来显示在涂覆区域11(CMP 67)中的致动器1的处理参数并且右栏以时间的函数来显示由传感器元件4(CMP 68)测量的基板参数。跨越板的宽度的平均光谱透射率被显示。这些图形显示了传感器元件4的基板参数对于致动器1的处理参数的变化的延迟的响应。如所示出的，处理参数和基板参数可以利用不同的方式来表示。它们可例如被表示为图形(例如，表示为条形图)、被表示为数值、被表示为颜色(例如，如果参数跨越临界值，可以使用不同的颜色)。参数亦可相对于可接受的公差窗口或限制值来显示(例如：右边的条形图中的垂直的虚线以时间的函数来显示基板参数)。

可与至少一个处理参数的时序相关地来移位至少一个基板参数的时序，以便使得参数彼此相关联。时序的移位可通过考虑在真空沉积系统中的基板(例如：玻璃板)的速度来完成。例如，控制参数和处理参数可在每一玻璃板上相关联。不同的时间尺度可被使用于不同的参数。

基于来自至少一个基板参数的响应，针对于至少一个处理控制装置设定调整的指示可被表示。这可例如通过显示实际的控制参数和通过显示控制参数的建议的数值来完成。它亦可通过建议如何改变特定的处理控制装置(例如，通过在控制参数旁边显示一箭头，其中该箭头具有某个方向和大小)来完成。

图7根据本发明的实施例来显示使用者界面243，其中将控制参数和基板参数相关联。此示例性的使用者界面被细分成不同的列710、720、730、740，其中每一列显示不同类型的信息。图7作为示例来显示而仅用于达成示出的目的，并且不旨在对于本发明作出限制。列的数目和每个列所示出的信息二者与在图7中示出的可以有很大程度上的不同。

在第一列710中，每个节点(与靶位置相对应)的处理参数被示出于条形图中。在此条形图中，显示处理参数的实际的数值、处理参数的所希望的数值，以及处理参数应该被控制或调整的方向。通过符号来示出针对于每一节点的其他的控制参数(例如：调整位置的数目和状态(检测到的节点计数和检测到的节点计数状态)、是否发生磁棒误差、致动器活动状态、是否发生马达失速、是否发生Eeprom误差、是否发生马达误差，或是否发生光学误差)。

第二列720被细分成不同的子视窗，其中每一子视窗显示不同的处理参数。在第一子视窗中，以时间的函数来显示湿度(图形)、在第二子视窗中，以时间的函数来显示温度(表格)、在第三子视窗中，透射率被显示(条形图)、在第四子视窗中，DC功率通道被显示(条形图)，在第五子视窗中，输入电压被显示(条形图)、在第六子视窗中，电流被显示(条形图)。这仅是为了达成示出的目的，并且，来自特定的阴极的其他的参数或更多的参数可被描绘；包括实际的设定(从第三子视窗开始)或历史数据或趋势数据(针对于前两个子视窗)二者。本发明不限于这些处理参数。其他的处理参数(诸如为(例如)分隔室的外部压力和内部压力)亦可显示。

在第三列730中，亦针对于每个节点显示处理参数。这类似于在第一列710中所显示的。分隔室通常包含双磁控管配置并且具有2个靶；例如，允许AC使用功率在靶二者之间切换以便进行某些有利的处理行为。在其中(在示出的实施例中)，列710针对于第一靶并且对于每一节点描绘处理参数，列730针对于第二靶描绘个别的设定。

在第四列740中，表示中间的层堆叠的物理特性的基板参数被显示。在此图形中，以位置的函数来显示通过双阴极来沉积的单层的厚度偏差。不同的曲线对应于在不同的时间点的厚度测量值。

处理参数可被显示以使得致动控制装置设定的趋势是看得见的(通过在滑动条上的箭头或通过直方图)。使用者界面可显示空间上对应的基板参数。

根据本发明的实施例的真空沉积系统可包含根据本发明的实施例的反馈系统和/或监控设备。反馈系统闭合用于控制单层或多层堆叠的特性的控制回路。显示设备允许在视觉上获取在闭合的控制回路中发生何种状况的知识(就控制参数的设定的方面和结果基板参数的方面二者而言)。在特定的实施例中，显示设备便于操作者闭合控制回路。操作者可例如通过取消特定的设定在闭合的回路中进行干涉。这可例如被使用在紧急情况(当操作者注意到系统往失控方向上发展时，或当操作者注意到朝着可接受的和稳定的设定的方向的发展变得太慢时)中。在所有的情况中，通过考虑表示中间的层堆叠的特性的至少一个基板参数来闭合控制回路。反馈系统和显示设备甚至可被并行地使用。显示设备可例如被使用在启动和/或被使用于控制参数的粗调，反馈系统然后可被使用于控制参数的微调。这些控制参数可被使用于产生另外的控制信号。

Claims (23)

1.一种反馈系统(210)，用于控制通过真空涂覆工艺被施覆在空白的或涂覆的基板(10)上的单层或多层堆叠的特性，所述真空涂覆工艺由多个处理控制装置来控制，所述反馈系统(210)包含：

至少一个监控设备(220)，所述至少一个监控设备用于实施用以确定在空间上分布于所述涂覆的基板(11)上的多个位置中的每一个处的测量信号的至少二个不同的测量技术，由此第一测量技术适于被同时地施用到多个位置，并且第二测量技术适于被施用到至少一个位置，所述第一测量技术和所述第二测量技术中的一个是光谱透射测量，

至少一个处理单元(230)，所述至少一个处理单元适于接收所述测量信号，被配置为用于从所接收的测量信号中确定在所述多个位置处的第一层特性的实际的数值，以及确定在所述至少一个位置处的不同于所述第一层特性的第二层特性的实际的数值，和/或用于确定实际的第一层特性数值和实际的第二层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差，

控制器(240)，所述控制器用于提供用以致动所述多个处理控制装置的致动信号，并且用于基于所确定的数值和/或实际的层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差并且基于来自将层参数表示为所述多个处理控制装置中的至少两个的设定和/或变化的函数的层模型的知识来产生另外的控制信号而在所述涂覆工艺中进一步地驱动所述多个处理控制装置中的至少一个，使得所述层堆叠的所述特性落在预定的公差值内。

2.如权利要求1所述的反馈系统(210)，其中所述至少一个处理单元(230)适于接收在所述空白的或涂覆的基板(10)上的标称的工作点的校准数据，并且用于在确定所述第一层特性的实际的数值和所述第二层特性的实际的数值时考虑所述标称的工作点的校准数据。

3.如权利要求2所述的反馈系统(210)，进一步包含：第一存储装置(231)，所述第一存储装置用于存储在所述空白的或涂覆的基板(10)上的所述标称的工作点的校准数据。

4.如权利要求1所述的反馈系统(210)，进一步包含：第二存储装置(232)，所述第二存储装置用于存储被施覆在所述基板(10)上的所述层的层模型。

5.如权利要求1所述的反馈系统(210)，其中所述监控设备(220)被配置为用于作为所述第一测量技术和所述第二测量技术中的另一个来实施覆盖可见光谱的至少一个显著波段的光谱透射测量、在红外线光谱中的光谱透射测量、非接触的测量技术、镜面或散射式反射测量、椭圆偏光测量、视觉检测中的任一个。

6.如权利要求1所述的反馈系统(210)，其中所述至少一个监控设备(220)包含：多个第一传感器元件(221)，用于确定在空间上分布于所述涂覆的基板(11)上的所述多个位置中的每一个处的测量信号。

7.如权利要求1所述的反馈系统(210)，其中所述至少一个监控设备(220)包含：多个第二传感器元件(222)，用于确定在空间上分布于所述涂覆的基板(11)上的多个位置处的测量信号。

8.如权利要求1所述的反馈系统(210)，其中所述至少一个监控设备(220)被实施为原位测量系统。

9.如权利要求1所述的反馈系统(210)，所述反馈系统被实施在真空涂覆工艺中，其中所述真空涂覆工艺是在线的工艺。

10.如权利要求1所述的反馈系统(210)，进一步包含：显示设备(241)，所述显示设备用于监控所述系统(210)的参数，所述显示设备(241)包含：

输入界面(242)，所述输入界面被配置为用于接收至少一个处理参数以及至少一个基板参数，其中所述真空涂覆工艺要求针对所述至少一个处理参数的输入，所述至少一个基板参数表示中间的层堆叠的物理特性，以及

使用者界面(243)，所述使用者界面适于在显示设备上显示所述至少一个处理参数和所述至少一个基板参数，使得所述至少一个处理参数对所述至少一个基板参数的影响被示出。

11.如权利要求10所述的反馈系统(210)，其中通过考虑所述基板移动的速度和/或所述至少一个基板参数受所述至少一个基板参数影响的速率，在所述使用者界面(243)中将所述至少一个基板参数与所述至少一个处理参数相关联，来示出所述至少一个处理参数对所述至少一个基板参数的影响。

12.如权利要求10所述的反馈系统(210)，其中所述至少一个基板参数包括所述第一层特性和/或所述第二层特性。

13.一种用于控制通过真空涂覆工艺被施覆在空白的或涂覆的基板(10)上的单层或多层堆叠的特性的方法，所述真空涂覆工艺由多个处理控制装置来控制，所述方法包含以下步骤：

提供被施覆在所述基板上的层的模型，所述模型将层参数表示为所述多个处理控制装置中的至少两个的设定和/或变化的函数，

通过驱动所述多个处理控制装置来启始所述单层或多层堆叠的所述涂覆工艺，

测量在空间上分布于所述涂覆的基板上的多个位置的测量信号，因而确定测量位置中的每一个处的至少一个测量信号，所述测量通过至少二个不同的测量技术来进行，由此第一测量技术被同时地施用到多个位置，并且第二测量技术被施用到至少一个位置，所述第一测量技术和所述第二测量技术中的一个是光谱透射测量，

使用测量信号和来自层模型的知识以确定所述多个位置处的至少二个不同的层特性的实际的数值，和/或确定实际的层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差，

基于确定的数值和/或所述多个位置处的实际的层特性数值与所希望的层特性数值之间的偏差并且基于来自所述层模型的知识而在所述涂覆工艺中进一步地驱动所述多个处理控制装置，使得被施覆的所述单层或多层堆叠的特性落在预定的公差值内。

14.如权利要求13所述的方法，还包含以下步骤：校准在所述空白的或涂覆的基板上的标称的工作点。

15.如权利要求14所述的方法，其中在确定所述多个位置处的至少二个不同的薄膜特性时考虑来自所校准的标称的工作点的知识。

16.如权利要求13所述的方法，其中当所述基板通过所述真空涂覆工艺移动时所述第一测量技术和所述第二测量技术二者被原位地施用。

17.如权利要求13所述的方法，其中根据所述测量技术中的另一个来测量测量信号包含：执行非接触的测量技术。

18.如权利要求17所述的方法，其中根据这些测量技术中的另一个来测量测量信号包含：执行在红外线中的光谱透射测量、非接触的测量技术、镜面或散射式反射测量、椭圆偏光测量、视觉检测中的任一个。

19.如权利要求13所述的方法，其中在所述涂覆工艺中驱动所述多个处理控制装置包含：驱动对被施覆的所述层具有不同的空间影响的处理控制装置。

20.一种如权利要求13、14、15、16、17、18、19中的任一个所述的方法的使用，用于在在线的真空涂覆工艺中控制被施覆在空白的或涂覆的基板(10)上的单层或多层堆叠的特性。

21.一种如权利要求13、14、15、16、17、18、19中的任一个所述的方法的使用，用于控制被施覆在空白的或涂覆的基板(10)上的单层或多层堆叠的至少二个层特性。

22.如权利要求21所述的使用，用于获得被施覆在空白的或涂覆的基板(10)上的单层或多层堆叠的至少二个层特性的均匀性。

23.一种用于在基板上沉积层堆叠的真空沉积系统，所述真空沉积系统包含：

用于沉积层的序列的多个装置，其中这些装置适于使用多个处理参数来进行控制，

用于在沉积层堆叠的下一个层之前测量中间的层堆叠的至少一个基板参数的装置，

如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12中的任一个所述的反馈系统(210)，其中用于测量至少一个基板参数的所述装置包含：至少所述监控设备和所述处理单元。

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