CN112442666A - 方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

在多种实施方案中，操作进行至少第一反应涂覆过程和第二反应涂覆过程的过程组(200，700)的方法可以包括：通过第一反应涂覆过程和通过第二反应涂覆过程来涂覆基底；通过第一涂覆过程的第一操纵变量和第二涂覆过程的第二操纵变量并使用矫正元素(208)对过程组(200，700)进行闭环控制；其中，所述矫正元素(208)使第一操纵变量和第二操纵变量彼此相关，以使它们的控制值互不相同。

Description

方法和控制装置

技术领域

多种实施例涉及一种方法和一种控制装置。

背景技术

通常，可以利用涂覆过程将层施加到基底上。所述涂覆过程例如可以通过物理气相沉积，例如阴极雾化(也称为溅射)来实现。对阴极雾化的改进例如是已知的反应溅射和反应磁控溅射。在反应溅射中，一方面，使用工作气体(例如Ar)雾化阴极(目标材料)，在这种情况下，工作气体未掺入沉积在基底上的层中，而另一方面，添加至少一种反应气体(也称为涂覆材料)，雾化的目标材料与之发生化学反应，以使反应产物沉积在基底上。

在反应溅射的情况下，可以通过将溅射布置移动到设定点(也称为操作点)和/或将其保持在该点处，用层涂覆基底，从而在该点处获得具有期望性质的层。所述设定点可以限定溅射布置的一组操作参数，所述一组操作参数的相互作用影响所述层的性质。

与例如通常能够以相对稳定的方式(例如，无需其他控制机制或仅需很小的干预)运行的没有反应气体的溅射相反，在反应气体下的溅射(也称为反应磁控溅射)可能需要适当的控制技术和控制设备来控制操作参数的复杂的相互作用。对于一些涂覆材料，这种相互作用可能特别敏感，因为，例如，首先，期望的层性质仅在窄的化学计量范围内获得，其次，反应动力学经常不稳定(例如，双稳态)。不稳定的反应动力学可能，例如，导致系统自行离开其自身的期望设定点和/或在两种自建立(稳定)的反应模式之间摆动。

双稳态特性通常是由反应动力学中的正反馈引起的，其本质上稳定一些反应模式。在反应溅射的情况下，例如，溅射阴极可以与作为反应气体的氧气反应，这使得其表面更耐等离子体，因此抑制雾化。结果，可以消耗较少的氧气，这导致氧气过量，这反过来更显著地氧化涂覆材料的表面。反应气体量的减少减少其过量，使得溅射阴极的氧化减少。这加速涂覆材料的雾化，并因此还增加反应气体在其过量被降解之前的消耗，并且反应动力学自动转换到溅射阴极的金属表面。但是，如果需要反应不完全的反应产物，则必须在稳定反应模式之间以不稳定反应模式(也称为过渡模式)进行溅射过程(也称为平衡控制)。该控制模式通常是针对单个涂覆过程来控制的。

在高生产率的涂覆系统中，可以连续进行多个相同的涂覆过程，从而使基底被涂覆得更快和/或具有较厚的层。常规地，就气体技术而言，所述多个涂覆过程通过泵室彼此分开，所述泵室设置在两个涂覆过程之间，并提供强的气体槽(gas sink)，从而可以抑制涂覆过程之间的气体交换。这导致对涂覆系统的高空间需求，但是防止例如涂覆过程之间的相互作用。如果要减少空间需求，这可能会损害气体分离。在减少气体分离的情况下，涂覆过程然后可以互相影响，使得其控制电路作为干扰变量互相作用。与过渡模式类似，这可能会导致系统偏离其自身的期望设定点的效果，并且尽管受到控制，反应动力学也倾向于偏移。

发明内容

在各种实施方案中，已经认识到，可以通过减小控制电路的自由度来降低要控制的多个涂覆过程的复杂性。因此，说明性地，可以提供一种组控制系统，其能够将多个涂覆过程作为一个组共同地进行控制。说明性地，为此，各个涂覆过程的操纵变量(也称为“控制变量”、“操纵输入”、“操纵过程参数”或“校正变量”)彼此相关，使得他们不再独立。每个操纵变量可以对应于控制器输出。

在各种实施方案中，操作至少进行第一反应涂覆过程和第二反应涂覆过程的过程组的方法可以包括：通过第一反应涂覆过程和通过第二反应涂覆过程来涂覆基底；通过第一涂覆过程的第一操纵变量和第二涂覆过程的第二操纵变量并使用矫正元素对过程组进行闭环控制；其中，所述矫正元素(也称为校正项)使第一操纵变量和第二操纵变量彼此相关，以使它们的控制值互不相同。

控制值的差异例如补偿了以下事实，即，例如由于空间布置、各相邻的涂覆过程、先前使用的差异，由于结构差异等，涂覆过程并不完全相同。如果控制值相同，则只能不充分考虑涂覆过程中的这种差异。

附图说明

附图分别显示：

图1和8以示意性流程图示出了各实施方案中的方法；

图2A、2B和7以各种视图示出了各实施方案中的过程组；

图3A和图3B、图4A和图4B、图5A和图5B以及图6A和图6B以各种图示出各实施方案中的方法的控制；

图9和图10以示意性表格视图示出了多个相关矩阵。

图11以曲线图示出了交换矩阵；以及

图12和13以示意性流程图示出了通过所述方法形成矫正元素。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考了附图，附图构成详细描述的一部分并且在附图中示出了可以执行本发明的具体实施方案以用于说明。在这方面，方向术语，例如“顶部”、“底部”、“前部”、“背部”、“前面”、“后面”等，相对于所描述的图的取向使用。由于实施方案的部件可以以许多不同的取向定位，所以方向术语仅用于说明，而绝不是限制性的。显然，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以利用其他实施方案，并且可以进行结构或逻辑上的改变。显然，除非另外特别说明，否则本文所述的各种说明性实施方案的特征可以彼此组合。因此，以下的详细描述不应以限制性的方式来解释，并且本发明的保护范围由所附权利要求限定。

在本说明书的背景中，术语“连接”、“附接”和“耦接”用于描述直接或间接连接(例如，欧姆连接和/或导电连接，例如导电连接)，直接或间接附接以及直接或间接耦接。在附图中，适当时，相同或相似的元件被赋予相同的附图标记。

在各种实施方案中，术语“耦接的”或“耦接”可以以(例如机械的、流体静力学的、热的和/或电的)连接和/或相互作用(例如直接或间接的连接和/或相互作用)的意义来理解。多个元件可以例如沿着相互作用的链彼此耦接，沿所述相互作用的链可以传输相互作用(例如信号)。例如，两个相互耦接的元件可以彼此交换相互作用，例如机械的、流体静力学的、热的和/或电的相互作用。在各种实施方案中，“耦接”可以以机械(例如整体或物理)耦接的意义理解，例如通过直接物理接触机械耦接。耦接可以被构造成传递机械相互作用(例如，力、扭矩等)。

化合物(例如反应产物)可以理解为是指由两种或更多种化学元素(例如“M”和“R”)的原子组成的材料。与材料相关的术语“化学计量的”可以理解为是指所述材料包括化合物(例如MR_1-x、MR_2-x、MR_3-x、M₂R_3-x等)和/或基本上没有晶格空位(即x＝0)的晶体晶格。本文的晶格空位可以基于反应材料“R”，例如基于氧和/或氮。例如，化学计量的氧化物可以基本上完全氧化，即可以在加热或其他化学活化时基本上不再吸收氧(即，更一般地说，可以用反应材料饱和)。类似地，化学计量的氮化物可以基本上完全氮化，即，在加热或其他化学活化时可以基本上不再吸收氮。

在这种情况下，“亚化学计量的”可以理解为是指所述材料具有多个晶格空位(即x＞0，例如x＞0.1)，例如氧晶格空位和/或氮晶格空位。晶格空位可以是材料的晶体晶格中未被占据的位置。如果亚化学计量的材料被加热和/或化学活化，则这可能占据晶格空位，例如因为它通过吸收反应材料(氧或氮)并将其掺入其晶格中。

通常，化学计量的材料可以具有比亚化学计量的材料成比例地更少的(例如基本上没有)晶格空位。替代地或额外地，化学计量的材料可以具有比亚化学计量的材料更小的吸收系数。例如，材料的吸收系数可以随着成比例地上升的晶格空位的数量增加。

一个过程组可以是具有多个真空室的真空系统的一部分。真空室可以通过基底传送开口彼此连接，使得它们形成例如公共真空系统。真空系统可以以基本上气密的方式从外部密封，例如通过至少一个阀、至少一个腔室盖、多个密封件和/或至少一个传送开口舱口密封。

开环控制可以理解为是指对系统的预期影响。系统的当前状态(也称为“实际状态”或“瞬时状态”)可以根据预定义状态(也称为目标状态或设定点状态)进行更改。闭环控制可以被视为是开环控制，其中，系统状态的变化额外地通过扰动来抵消。说明性地，开环控制系统可以具有前馈控制系统，并因此例如可以实施将输入参数(例如，预定义状态)转换为输出参数的顺序控制。然而，控制系统也可以是闭环控制电路的一部分，从而实施闭环控制。与纯前馈控制相反，闭环控制具有由闭环控制电路引起的输出参数对输入参数的持续影响(反馈)。换句话说，可以替代开环控制系统或除开环控制系统之外使用闭环控制系统，或者替代开环控制系统或除开环控制系统之外实施闭环控制。系统的状态(也称为设定点)可以由系统的一个或多个受控变量表示，其实际值表示系统的实际状态，而目标值(也称为命令值)表示系统的目标状态。在闭环控制的情况下，将系统的实际状态(例如基于测量确定)与系统的目标状态进行比较，并使一个或多个受控变量(也称为“过程变量”、“感测过程参数”或“测量输出”)通过相应的操纵变量(使用控制元件)以这样的方式被影响，使得系统的实际状态与目标状态的差异被最小化。每个受控变量可以对应于感应输入。

在多种实施方案中，可以提供一种组控制系统，所述组控制系统共同控制具有彼此之间的低的气体分离度的多个(例如K个)涂覆过程的过程组(例如，K＞1、K＞5或K>10)。多个涂覆过程可以例如在其涂覆材料、其反应气体和/或其涂覆设备类型(例如热或雾化)方面对应。

例如，每个涂覆过程可以具有反应溅射过程，所述反应溅射过程使用一种或多种反应气体(例如，m种反应气体)以将所述反应气体或每种反应气体的成分的化合物与涂覆材料一起沉积在基底上(其中，例如m＝1、m>1或m>2)。

该控制可通过具有高速控制元件(例如，死区时间小于1s或小于100ms)的闭环控制电路来实现，其可以在下游跟随一个或多个低速控制元件(例如死区时间大于1s或大于10s)(也称为级联)。

过程组的涂覆过程可以例如通过一个或多个相关矩阵进行组合，以产生控制组。所述相关矩阵或每个相关矩阵可以可变地存储在可编程逻辑控制器(PLC)中。

由操作者定义的组目标设定点可以通过PLC数学地分配到过程组的涂覆过程。这可以例如通过使用数学关系以使相关矩阵与组目标设定点关联来实现，从而为多个涂覆过程中的每一个产生对应的目标设定点。

图1以示意性流程图说明了多种实施方案中的方法100。所述方法100可以用于操作至少执行第一反应涂覆过程和第二反应涂覆过程的过程组。

所述方法100包括：在101中，通过第一反应涂覆过程以及(例如，其后)通过第二反应涂覆过程涂覆基底；以及在103中，通过第一涂覆过程的至少一个(即一个或多个)第一操纵变量(也称为第一操纵输入或第一操纵过程参数)，以及第二涂覆过程的至少一个第二操纵变量(也称为第二操纵输入或第二操纵过程参数)，并使用矫正元素对过程组进行闭环控制。在每种情况下，基底的涂覆可包括向基底喷射涂覆材料，其中涂覆材料暴露于反应气体，以及在基底上形成包括涂覆材料和反应气体的至少一种成分的层。

所述闭环控制103可以包括通过矫正元素使所述或每个第一操纵变量与所述或每个第二操纵变量的至少一个彼此相关，使得它们各自的控制值彼此不同。所述矫正元素可以例如通过关系V使所述或每个第一操纵变量与所述或每个第二操纵变量关联，使得所述或每个第一操纵变量的控制值S_a与所述或每个第二操纵变量的控制值S_b不同。例如，可以满足关系V(S_a)＝S_b。

所述方法100任选地包括，在105中，检测经涂覆基底的性质。所述性质可以包括例如：层的比电阻率、层的化学组成、层的厚度的空间分布(也称为层厚度)，或层和/或经涂覆基底的光学性质。

方法100任选地包括，在107中，基于经涂覆基底的性质来改变处理组的组命令变量(例如，根据组目标设定点)。所述改变107可以包括基于组命令变量来改变至少一个第一操纵变量和/或至少一个第二操纵变量。

所述或每个涂覆过程的闭环控制103可以包括，例如：设定或控制对涂覆过程的供应(例如供电)(例如用于产生等离子体)；和/或设定或控制反应气体和/或工作气体的流入(例如多次流入)。

例如，在涂覆过程中使用的操纵变量可以是涂覆过程的控制元件的参数(例如位置)，通过该参数实现向涂覆过程或从涂覆过程供应(例如，供给和/或取出)媒介(电能、材料、热能等)(也称为媒介供应)。例如，为了控制所述或每个涂覆过程，可以将涂覆过程的以下一个或多个参数用作涂覆过程的操纵变量：用于涂覆过程供应的电参数、过程气体(包括工作气体和/或反应气体)的化学组成、过程气体的流入(例如，流入的空间分布)、工作气体的流入(例如，流入的空间分布)、反应气体的流入(例如，流入的空间分布)、基底的传输速度、涂覆材料的排放速率。所述电参数可以包括例如：电功率、电流(例如流过等离子体的电流)、电压(例如施加在等离子体两端的电压)。

例如，在涂覆过程中使用的受控变量可以是涂覆过程的参数或其响应于媒介供应而建立的结果。例如，对于所述或每个涂覆过程的闭环控制，可以使用涂覆过程的以下一个或多个参数作为涂覆过程的受控变量：过程气体的压力(和/或其空间分布)、工作气体的分压(和/或其空间分布)；一种或多种反应气体的分压(和/或其空间分布)、反应产物的性质(例如化学组成)、电压(例如，落在等离子体两端的电压)、电流(例如，供应给等离子体的电流)。

涂覆过程的一些参数在一些配置中可用作操纵变量，而在其他配置中用作受控变量。例如，可以根据电流来控制电压，反之亦然。

例如，每个涂覆过程可以是多稳态的(例如双稳态的)。换句话说，所述或每个涂覆过程可以具有至少两个稳定的设定点(例如，氧化设定点和金属的设定点)以及两个稳定的设定点之间的过渡区域。在这种情况下，闭环控制103可以例如通过平衡控制来实现，例如通过将每个涂覆过程保持在稳定反应模式之间的不稳定反应模式中来实现。

图2A和图2B各自以各种构造图200a、200b说明了各实施方案中的过程组200。

过程组200可以执行多个反应涂覆过程，例如两个或多个反应涂覆过程(例如，三个、四个、五个、六个或更多)。为此，过程组200可以具有多个涂覆区域104a、104b、…、104K，其中在涂覆区域104a、104b、…、104K的每一个中可以恰好实现一个涂覆过程。

涂覆区域104a、104b、……、104K的每一个可以具有相应的涂覆设备114a、114b、……、114K，以在其中执行相应的涂覆过程。涂覆区域104a、104b、……、104K的每一个可以已经提供，或者可以通过真空室(例如恰好一个)来提供。一个或多个真空室可以已经提供，或者可以通过室外壳来提供。室外壳中的多个真空室也可以称为隔室。每个真空室可任选地具有通过室盖封闭的开口。任选地，所述涂覆设备可以固定在室盖(也统称为过程盖)上。所述或每个室外壳可以例如在端面处(例如在每个室的入口侧和/或出口侧)具有室法兰，两个室外壳可以通过所述室法兰彼此连接。室外壳中的所述或每个真空室可设置在室外壳的两个室法兰之间。

所述真空室可以例如通过所谓的室壁彼此隔离，从而为了真空目的将这些真空室彼此部分地(如果只是轻微地)气体隔离。但是，气体隔离可能很微弱，以至于多个涂覆过程彼此交换气体(也称为气体交换)。例如，可能存在从第二涂覆区域104b穿过第一涂覆区域104a到第一泵区域106a的气体料流。

在多种实施方案中，所述涂覆设备可以被配置为用于涂覆穿过各自的涂覆区域被输送111的至少一个基底102(即，一个或多个基底102)。例如，所述涂覆设备可以被配置为提供气态涂覆材料(材料蒸气)，该气态涂覆材料可以沉积在例如至少一个基底102上以形成层。涂覆设备可以包括以下的至少一种：溅射设备或热蒸发设备(例如，激光喷射蒸发器、光电弧蒸发器、电子束蒸发器和/或热蒸发器)。溅射设备可以被配置为通过等离子体雾化涂覆材料(也称为溅射)。热蒸发设备可以被配置为通过热能蒸发涂覆材料。

可以向每个反应涂覆过程供应至少一种反应气体，所喷射的(例如，雾化的)涂覆材料与所述反应气体进行化学反应，使得反应产物沉积在基底102上。

所述反应气体可以包括与涂覆材料发生化学反应的气态材料和/或可以通过化学反应结合到沉积的层中。如果，例如，使用可能形成氮化物(例如AlN_y)的涂覆材料，或目标材料的氮化物将被沉积，则反应气体可以包括氮气或由氮气形成。如果，例如，使用可能形成氧化物(例如AlO_x)的涂覆材料，或目标材料的氧化物将被沉积，则反应气体可以包括氧气或由氧气形成。所述反应气体可以包括例如由多种气态材料组成的气体混合物(反应气体混合物)或由其形成，例如当氮氧化物(例如AlO_xN_y)将被沉积时，所述气态材料与涂覆材料和/或沉积的层反应，例如氧气和氮气。在各种实施方案中，所述反应气体可以包括以下中的至少一种：氢气、水(气态，例如蒸汽)、氧气、氮气、硫化氢、碳氢化合物(例如甲烷)、氟气、氯气、氮氧化物(例如一氧化氮或二氧化氮)。

为了简化理解，在下文中参考溅射作为涂覆过程(也称为溅射涂覆过程)。这些描述也可以类似地应用于另一种涂覆过程，例如通常应用于反应物理气相沉积(rPVD)。所述溅射可以通过供应给溅射涂覆过程的工作气体(也称为等离子体形成气体)来实现。

在多种实施方案中，所述工作气体可以包括相对不起反应的的气态材料，即只涉及很少的化学反应的气态材料。所述工作气体可以例如与所使用的涂覆材料相匹配。例如，工作气体可以包括几乎不或完全不与涂覆材料反应而产生固体的气体或气体混合物。例如，涂覆材料相对于工作气体可以是惰性的。工作气体可以例如包括稀有气体(例如，氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气)或包括多种稀有气体。等离子体可以由实质上引起包括涂覆材料的磁控阴极(也称为溅射阴极)雾化的工作气体形成。

例如相对于涂覆材料，反应气体具有比工作气体更高的化学反应性。反应气体和工作气体可以作为过程气体(例如作为气体混合物)共同地或分开地供应，例如通过气体供应共同地或分开地供应。

可以通过工作气体来溅射(雾化)涂覆材料，并且可以通过所供应的反应气体来形成化合物(换句话说，反应产物)，例如，沉积在例如基底102上的金属化合物或半金属化合物。例如，所述化合物可以包括以下或由其形成：用氧气作为反应气体时的金属氧化物(例如AlO_x)或半金属氧化物，用氮气作为反应气体时的金属氮化物(例如AlN_y)或半金属氮化物，用氧气和氮气作为反应气体时金属氮氧化物(例如AlO_xN_y)或半金属氧氮化物，或者用另一种反应气体时的另一种金属化合物或半金属化合物(例如用含碳的反应气体时的金属碳化物或半金属碳化物)。换句话说，待沉积的层材料(换句话说，反应产物)可以包括金属和/或半金属。

例如，可以向过程组200的多于一个(例如每个)涂覆过程供应相同的工作气体和/或反应气体。替代地或额外地，多于一个(例如每个)涂覆过程可以使用相同的涂覆材料。

所述过程组200可以进一步包括两个泵区域106a、106b，在所述两个泵区域之间设置有多个涂覆区域104a、104b、…、104K。可以从两个泵区域106a、106b中的每一个(例如多于一个的涂覆区域104a、104b、…、104K)抽出气体。在各种实施方案中，所述过程组200可以具有泵布置814(包括至少一个高真空泵)。所述泵布置814可以被配置为至少从两个泵区域106a、106b以及任选地至少一个(例如每个)涂覆区域104a、104b、…、104K中抽出气体(例如由反应气体反应耗尽的过程气体)，从而在所述区域的每一个中可以已经提供或者可以提供真空(即小于0.3bar的压力)和/或约10^-3毫巴(mbar)至约10^-7mbar的压力(换句话说，高真空)，或低于高真空的压力，例如低于约10^-7mbar(换句话说，超高真空)。

为了从涂覆区域抽出气体，布置在其中的涂覆设备和/或室盖可具有耦接至所述泵布置814的泵连接件(即抽吸通道)。例如，溅射涂覆设备的涂覆材料可以设置在泵连接件与基底102之间(或输送路径111)。所述或每个溅射涂覆设备可以具有例如在其间设置了泵连接件的两个磁控阴极。

例如，涂覆设备114a、114b、…、114K(例如磁控管)的每一个可具有或至少固定至室盖，其中所述室盖可具有一个或多个泵连接件，气体可穿过所述泵连接件从相应的涂覆过程中抽出。然后可以将一个或多个真空泵耦接至室盖，例如每个泵连接件恰好一个真空泵(例如，所谓的泵磁控管)。

另外，过程组200可以被配置为使得多个涂覆区域104a、104b、…、104K的每一个内的真空条件(过程条件)(例如，过程压力、过程温度、过程气体的化学组成等)，可以例如在进行涂覆过程期间(例如根据目标设定值)进行设定或控制。

在各种实施方案中，过程组200可以具有气体供应702。通过气体供应702，可以对至少一个(例如每个)涂覆区域104a、104b、…、104K供应过程气体以在所述区域中形成过程气氛。所述过程压力可以由过程气体的平衡形成，所述过程气体通过气体供应702供入并通过泵布置814抽出。

为了使过程组200尽可能紧凑，涂覆区域104a、104b、…、104K可以彼此邻接或不设有介于其间的泵区域106a、106b。其结果可能是涂覆区域104a、104b、…、104K彼此交换更多的气体。

例如，与两个直接相互临近的涂覆区域的每一个相比，两个直接相互临近的涂覆区域之间的泵输出可能更少(或根本没有)。

因此，沉积在所述基底102上的层可以具有多个子层，其中每个子层是通过多个涂覆过程304a、304b中的一个形成的。例如，每个子层可以包括涂覆材料和反应气体的成分，例如其反应产物。

如在下文中更具体地描述的，可以例如通过组控制装置228来控制过程组200。

图3A和图3B各自以各控制图300a、200b说明了各种实施方案中的过程组200的闭环控制103。在涂覆过程中通过开环或闭环控制(也以简化形式称为受控变量)而控制的参数306可以例如是例如所述涂覆区域104a、104b之一内的各自涂覆过程所使用的压力和/或气体组成。

在各种实施方案中，参数可以被理解为是指代表(例如，描述和/或关联)物理实体(例如，对象、操作或状态)的可定量检测的属性的物理参数。其状态可以任选地取决于时间t和/或位置，例如过程气体的组成和/或压力。

受控变量306可以表示由测量元件304检测到的实际状态。测量元件304可将检测到的实际状态作为第一输入参数303(也称为反馈参数303)馈送至控制装置208(也称为反馈303)。更一般而言，根据所提供的测量数据的数量，所述反馈参数303也可以是向量。另外，可以对所述控制装置208提供目标状态316作为第二输入参数(也称为指定参数316)，例如目标压力。更一般而言，根据预定义状态的参数的数量，指定参数316也可以是向量。

所述控制装置208可以将反馈参数与指定参数316进行比较并基于比较结果控制301(例如，致动)控制元件302。所述控制元件302(也称为控制构件或致动器)可以例如是气体供应702和/或泵布置814的阀的致动驱动器，所述致动驱动器传导包括反应气体的标准体积流量。控制元件302可以被控制，以使受控变量306的目标状态与实际状态的任何差异(也称为控制偏差)最小化。

所述操纵变量是指为了影响受控变量而改变的变量。所述操纵变量的当前值为控制值(例如阀的位置)。

通常，可以使用各种操纵变量以影响同一个受控变量。例如，可以通过改变所供应和/或抽取的气体的标准体积流速或通过改变气体的温度来影响作为受控变量的气体压力。标准体积流速可通过至少部分地(即，部分地或完全地)打开或关闭阀而依次改变。气体同样可以被压缩和/或膨胀以便改变其压力。对于阀，操纵变量例如可以是致动驱动器的位置或提供给致动驱动器的电压和/或频率。操纵变量的另一个示例是阀的打开状态。例如，在气动致动驱动器的情况下，致动驱动上器的气动压力被用作操纵变量。

例如，过程组200可以具有多个控制装置208，其中每个控制装置208被配置成恰好控制一个涂覆过程(也称为单独的控制器208)，如控制图300a所示。

过程组200同样可以具有一个或多于一个的控制装置208，其中每个控制装置208被配置为共同控制多于一个的涂覆过程(也称为组控制器)，如控制图300b所示。例如，恰好一个组控制器208可以控制过程组200的所有涂覆过程。

过程组200可以包括矫正元素218，其将第一涂覆过程304a的第一操纵变量S_a和第二涂覆过程304b的第二操纵变量S_b彼此关联。通常，通过矫正元素218，多个操纵变量可以彼此关联，其中每个操纵变量被分配至多个涂覆过程304a、304b中的恰好一个。多个操纵变量中的每一个可以影响同一类型的受控变量，例如压力和/或气体组成。

通过矫正元素218，多个操纵变量彼此之间的关系V(也称为控制关系V)可以包括它们彼此之间的相关性(例如，彼此依赖和/或以参数化的形式)。矫正元素218和一个或多个控制装置208可以一起是或形成组控制装置228的一部分。矫正元素218通常可以是控制装置208的一部分，或者以与控制装置208分开的形式已经被提供或者提供。矫正元素218可以例如通过软件、数据库和/或固定连接已经实现或实现。

所述控制关系例如可以包括数学关系，例如多个操纵变量的控制值相对于彼此的固定比率和/或固定间隔。所述控制关系可以例如将多个操纵变量的控制值彼此映射，或者将公共参考参数映射到多个操纵变量的控制值上(也称为参数化)。

例如，对于多个涂覆过程304a、304b，可以提供共同的瞬时设定点(也称为组实际设定点IA_G)，由所述瞬时设定点根据控制关系确定要建立的单独的控制值。替代地或额外地，其可以类似地应用于组目标设定点SA_G。例如，要建立的控制值可以通过组实际设定点IA_G和/或组目标设定点SA_G来参数化。任选地，可以基于多个涂覆过程304a、304b中的一个或多个涂覆过程的实际设定点306来设置组实际设定点。

所述控制关系简化多个涂覆过程304a、304b的闭环控制的复杂性。说明性地，所述控制关系抵消多个涂覆过程304a、304b彼此的解耦。在了解控制关系的情况下，就控制技术而言，存在多个涂覆过程304a、304b的控制电路的融合，以给出公共控制电路。例如，多个涂覆过程304a、304b可以基于恰好一个测量元件304来控制。测量元件304可以例如检测恰好一个或多个涂覆过程304a、304b的受控变量306的实际状态。但是，也可以使用多个测量元件304，如稍后更具体描述的。

涂覆过程的受控变量通常可以代表涂覆过程的设定点，例如反应气体的压力。操纵变量可以代表例如供应到涂覆过程和/或从涂覆过程中抽出(例如，移除)的反应气体流速。

图4A和图4B以各个控制图400a、400b分别说明各种实施方案中的过程组200的闭环控制103。

过程组200(也称为沉积区)可以使用以相同方式配置的多个过程组件(例如涂覆设备)以及相同的涂覆材料在基底102上沉积层。在过程组200中，单独的过程组件(例如磁控管)形成公共组。由于供应到相应过程组件的过程气体会影响整个组的设定值，因此过程组件的单独控制不再可能直接进行。

例如，所述涂覆材料可以包括导电金属或半金属或其合金，或由其形成。所述涂覆材料可以任选地包括被另一种化学元素掺杂的金属或半金属，例如以便改善涂覆材料的电导率。在反应磁控溅射涂覆过程中，可以使用涂覆材料以及一种或多种合适的反应气体在基底上沉积化合物(也称为反应产物)。在最简单的情况下，由单一化学元素M组成的涂覆材料可以与(进入各自的涂覆区域的)单一反应气体R反应以沉积反应产物M_xR_y(例如，其中x≠0且y≠0)。

可以根据反应产物M_xR_y的相应化学价和/或化学计量来控制所供应的反应气体和/或雾化的涂覆材料的速率(即，每单位时间的量)。例如，具有+IV价的硅和具有-III价的氮结合形成Si₃N₄。气体供入和/或排出的速率(即，其流速)可以报告为例如标准体积流速。在下文中，为了简单理解，可以参考化学计量x＝y＝1和标准体积流速。然而，已经描述的内容也可以适用于不同的化学计量，例如，x≠y，或不同的速率或参数。

例如，形成层的反应产物M_xR_y可以包括氧化物或氮化物或由其形成。为此，例如，溅射可以在作为反应气体的氧气或氮气下实现。

通常，也可以将多种不同的反应气体R¹和R²供应给涂覆过程，例如作为气体混合物。换句话说，所述过程气体可以包括多种不同的反应气体。这可以使得能够调节涂覆过程和/或调节沉积在基底上的层的材料性质。例如，可以通过反应气体混合物来制造阻挡层。在这种情况下，可以沉积反应产物MR¹R²。

化学计量组成以及因此的反应产物或待形成的MR¹R²层的层性质可能取决于许多因素，例如

·起始化合物的化学反应性；

·反应气体混合比R¹:R²；

·涂覆过程的设定点的其他参数(也称为过程条件)。

因此，形成反应产物MR¹R²的过程条件的改变导致层性质的变化，例如层厚度和/或层的折射率。可以有意地改变所述过程条件(也称为控制)，例如以可以建立特定层属性的方式改变。所述过程条件可能被无意地改变，从而漂移和其他扰动事件(更通常地也称为干扰参数或干扰)恶化目标结果。

控制装置或由其提供的闭环控制电路可以抵消干扰参数的影响，例如自动补偿其影响。这使得涂覆过程能够更加稳定和面向目标运行。

对于彼此隔离的多个涂覆过程(也称为单独的过程)，其例如具有彼此完全的气体隔离，也可以使用相互隔离的闭环控制电路。这种较小的复杂性的情况例如在图400a中示出。

但是，在过程组200的情况下，由于多个过程组件一起作为一个组(沉积区)而增加了复杂性，并且反应气体的闭环控制回路的操纵变量可能是多维的。这种较小的复杂性的情况例如在图400b中示出。在这样的二维闭环控制电路中，受控变量和操纵变量之间的相关性可能更加复杂，因为操纵变量1(S_a ¹)和操纵变量2(S_a ²)的大量组合导致受控变量的相同状态。换句话说，当前设定点(也称为瞬时设定点)可能难以辨别。

如果还有附加的受控变量，所述闭环控制电路可能不再容易以曲线图形式表示。通过所谓的多元协方差分析(ANCOVA)，例如，在实验数据的基础上，可以确定可以预测待控制的整个系统的行为的数学模型。

图5A和图5B各自以各个图500a、500b说明了各种实施方案中的过程组200的第k个涂覆过程的闭环控制103，其中第k个涂覆过程的参数空间以两个操纵变量和两个受控变量(例如MR¹R²层的折射率511和电压513)表示。图500a示出了图500b的截面。电压513可以例如是落在涂覆设备和/或等离子体两端的电压513(也称为燃烧电压513)。对电压513的描述内容可以相应地适用于表示提供给涂覆设备的电功率(也称为发电机功率)的电参数。

在这种复杂的闭环控制电路中，经常存在代表整个系统的解的曲线、曲面或超曲面的集。如果要控制的第k个涂覆过程具有太多的自由度，则自动作用可能会导致“不满意”的解。

通过将第k个涂覆过程的一个或多个自由度设置为不变，可以简化复杂性。在图500a、500b所示的实施例中，第一反应气体R¹的气体流速对作为受控变量的电压513的影响比第二反应气体R²的气体流速强得多。因此，可以通过作为操纵变量的第一反应气体R¹的气体流速(例如标准体积流速)来控制作为受控变量的电压513，其中R¹:R²的气体流速之比保持恒定。

在图500a、500b所示的实施例中，作为附加受控变量的折射率511对第二反应气体R²的气体流速的操纵变量的变化较不敏感。此外，折射率511可以通过比电压513更小的所谓的P元素(也称为比例元素)(即，更平缓地)来控制，例如当确定折射率511有时间延迟时(例如，仅在整个层已经形成之后)。

受控变量达到实际状态与其检测之间的时间延迟也称为死区时间Δt。更一般而言，死区时间Δt将系统采用实际状态的时刻与所检测的实际状态被反馈303(例如发送至控制装置208)的时刻分开。

在多种实施方案中，通过涂覆过程的多个操纵变量来控制涂覆过程中的多个受控变量(具有不同的死区时间Δt)的这种闭环控制电路可以针对每个涂覆过程级联。例如，涂覆过程的主要受控变量可能比次要受控变量具有更短的死区时间Δt。

所述级联闭环控制电路可以具有第一控制元件(也描述性地称为高速控制元件)，所述第一控制元件通过操纵变量F_a ¹来控制所述主要受控变量P_a ¹，所述操纵变量F_a ¹对所述主要受控变量具有最大影响(也称为杠杆作用)，即δP_a ¹/δF_a ¹>δP_a ¹/δF_a ^x(其中x≠1)。具有比所述操纵变量更小杠杆作用的一个或多个附加操纵变量F_a ^x(即δP_a ¹/δF_a ¹>δP_a ¹/δF_a ^x)可以在高速控制元件的时间窗口内保持恒定(即相对于受控变量的控制是不变的)。

所述级联闭环控制电路还可以具有第二控制元件(也描述性地称为低速控制元件)，所述第二控制元件通过附加操纵变量F_a ²来控制至少次要受控变量P_a ²，所述附加操纵变量F_a ²对所述次要受控变量P_a ²具有最大影响，即δδP_a ²/δF_a ²>δP_a ²/δF_a ^x(其中x≠2)。

在高速控制电路保持涂覆过程的设定点恒定的同时，至少一个(描述性地较慢的)次要受控变量(其反馈303具有时间延迟)处于较慢的闭环控制下。

所述低速控制元件可以控制例如层的折射率511。这可以通过光学测量来检测。折射率511的死区时间Δt可以例如比主要受控变量的死区时间Δt大几个数量级。替代地或额外地，电压U的死区时间Δt可以小于100ms(毫秒)，并且第二受控变量的死区时间Δt可以大于30s(秒)。

由低速控制元件跟踪的操纵变量可以例如根据数据位置来定义。例如，在图500a、500b所示的实施例中，可以跟踪高速控制元件的目标状态，或者反应气体R¹和R²的气体流量比。

具有长死区时间Δ的受控变量或低速控制元件的其它实例可包括：

·作为慢受控变量的层厚度，其可以例如通过替代折射率511或除折射率511之外进行层的光学测量来确定；

·低速第三控制元件可以设定例如慢受控变量。例如，通过光学测量检测的作为受控变量的层厚度可以由作为操纵变量的发电机功率控制。

·第四控制元件可以任选地由横向信息(例如来自在线或非原位导线测量的多条迹线)提供关于横向于传输方向的层厚度分布的附加信息。来自第四控制元件的作为输入信号的这种横向信息的操纵变量可以包括，例如：溅射阴极的调整气体通道和/或溅射涂覆设备的可调磁场。

图6A和图6B以各个控制图600a、600b分别说明了各种实施方案中的过程组200的闭环控制103。

过程组200可以具有多个(例如，n个)相同的过程盖，其中每个过程盖可以具有一个涂覆设备和/或每个过程盖可以具有相同的涂覆材料。例如，每个涂覆过程可以通过恰好一个过程盖来执行。这实现了以高生产率沉积组合层。

在理想情况下，过程组200的涂覆过程304a、304b将具有这样的相似性，使得它们的涂覆分量可以通过相同的控制值来控制。在实际过程组200中，其当前配置(例如过程盖的构造变化)和/或涂覆过程304a、304b之间的相互作用(例如气体交换)可以作为干扰变量。如果用专用闭环控制电路单独控制每个过程盖，则涂覆过程304a、304b可能分歧。例如，第一涂覆过程304a可能漂移到气体过量，而与其紧邻的第二涂覆过程漂移到气体不足。所述专用闭环控制电路可能不立即识别和/或抑制这种漂移。例如，气体交换可以相互补偿气体过量和气体不足，使得专用闭环控制电路不识别漂移。

在各种实施方案中，所述矫正元素218可以被配置为限制间隔D，每个专用闭环控制电路的控制值可以位于所述间隔D中(参见图600a)。这种控制关系可以例如满足关系(S_a+S_b)/2∈D，其中S_a是所述第一涂覆过程304a的控制值，而S_b是所述第二涂覆过程304b的控制值。

替代地或额外地，多个涂覆过程304a、304b的控制值S_a、S_b之间的差值D可以被限制在上端。这种控制关系可以例如满足关系S_a-S_b≤D，其中S_a是所述第一涂覆过程304a的控制值，而S_b是所述第二涂覆过程304b的控制值。差值D的实际值可以例如通过用户界面输入到所述矫正元素218中。

然而，这种闭环控制电路的复杂性可能仍然很高。例如，对于过程组200的操作员来说，给定n个过程覆盖或涂覆过程和m个操纵变量，可能有必要监控控制值的总共2·m·n个极限。每个涂覆过程给定10个磁控管和两个气体流量作为操纵变量，因此结果将是40个必须单独监控的极限。此外，单独的控制器可能比组控制器更昂贵和/或更复杂。可以通过矫正元素来同步单独的控制器，以替代限制操纵变量或作为限制操纵变量的附加，但是这在技术上可能是复杂的。

在各种实施方案中，已经认识到，过程组200的闭环控制电路可以进一步简化，例如因为闭环控制电路仅基于以下参数：总压力、第一反应气体R¹的气体流量、第二反应气体R²的气体流量、发电机输出、燃烧电压。过程组的设定点或其涂覆分量的所有其他参数可以最初被参数化，并且其参数化可以通过矫正元素218(例如在相关矩阵中)来实现，如在下文中更具体描述的。例如，所述关系可以包括多个涂覆过程304a、304b的操纵变量的参数化。

为了简化理解，在下文中参考通过相关矩阵进行的参数化。然而，所描述的内容也可以应用于其它类型的参数化。

例如，可以通过多元协方差分析(ANCOVA)来形成过程组200的相关矩阵。所述相关矩阵的尺寸和维度通常可以是张量，但在下文中也简称为矩阵，其可以取决于涂覆过程或相应涂覆分量的相互作用分析的结果。

任选地，可以对一个过程组使用多个独立的相关矩阵，或者将这些矩阵组合成高阶张量。相关矩阵的第一个向量可以参考单独涂覆过程或相应的涂覆分量。在受控变量彼此高度显著相互作用的情况下，也可以使用高阶张量，其中每个另外的向量参考相互作用受控变量。以这种方式设置的矫正元素218可以与过程组的一个或多个控制装置208一起实现组控制器，所述组控制器将待选择的操纵变量控制到待定义的受控变量的组目标状态。根据相关矩阵，可以根据相关矩阵使单独涂覆过程或过程组200的相应涂覆部件彼此依赖。例如，在图600b中示出了这种控制关系的一个实例。

所述闭环控制可以包括，例如，以这样的方式改变多个涂覆过程304a、304b的控制值S_a、S_b，使得它们的差D相对保持恒定(即，相对于闭环控制103是不变的)。这种控制关系可以例如满足关系S_a-S_b＝D，其中S_a是第一涂覆过程304a的控制值，而S_b是第二涂覆过程304b的控制值。

可以在启动和/或过程优化期间确定和/或更新所述相关矩阵。闭环控制103可以通过可编程逻辑控制器(PLC)实现，其中作为矫正元素218的相关矩阵可以以场变量的形式存储。通过用户界面，过程组200的操作者可以改变相关矩阵或场变量，使得其变化被存储在PLC中。所述用户界面例如可以例如通过复选框向过程组提供单个涂覆过程的变量赋值。如果从过程组200中移除了涂覆过程，则分配给被移除的涂覆过程的相关矩阵的分量被设置为零。

下面是对控制关系的相关矩阵的确定的更详细的描述。如上所述，控制关系可以通过ANCOVA来确定。可选地或额外地，也可以使用其他方法来确定控制关系，例如模糊逻辑或人工神经网络(ANN)。ANN可以通过传统的训练方法来训练，例如所谓的反向传播方法或深度学习方法。在训练中，训练向量根据每种情况下所需的输入参数(例如，标准体积流速、压力、抽吸输出、分压等)来确定。

图7以过程盖的横断面视图713和俯视图711示出了各种实施方案中的过程组700，过程组700例如被配置为类似于过程组200。过程组700具有沿着两个泵区域106a、106b之间的传输路径111设置的四个涂覆区域104a至104d。传输路径111可以通过在涂覆区域104a至104d中的每一个中具有多个传输辊112的传输设备来提供。直接彼此相邻的区域(例如涂覆区域104a至104d或泵区域106a、106b)可以通过所谓的基底转移开口702以气体传导的方式彼此连接，使得气体在这些区域之间交换。例如，溅射涂覆设备114a至114b的每一个可以具有两个磁控管阴极。两个泵区域106a、106b中的每一个都可以没有任何涂覆设备和/或具有将泵连接件与传输路径111隔离的盖板704。711示出了过程组700的过程盖，其中具有终端封闭的泵连接件714用十字表示，并且耦接到泵布置814的泵连接件712用圆圈表示。

图8以示意性流程图示出了校准过程组700的方法800。在下文中，为了简单理解，参考作为受控变量的压力P、作为操纵变量的标准体积流速F以及作为相互作用的气体交换。已经描述的内容也可以类似地应用于另一个受控变量、另一个操纵变量、另一个相互作用、每个涂覆过程的多个受控变量、每个涂覆过程的多个相互作用和/或每个涂覆过程的多个操纵变量。标准体积流速F可以例如指定进入一个涂覆区域的气体速率(例如惰性气体，例如氩气)。

在所述方法800中，泵布置814可以移动到它在涂覆过程304a、304b的执行期间也采用的设定点。然而，所述涂覆设备不一定需要在运行中。

所述方法800可以包括：当第二标准体积流速被供应到第二涂覆区域104b和/或从其抽出(例如，移除)时，确定第一涂覆区域104a的实际压力P_a；以及当第一标准体积流速被供应到第一涂覆区域104a和/或从其中抽出时，确定第二涂覆区域104b的实际压力P_b。以类似的方式，例如通过在标准体积流速下建立的实际压力P_c、P_d，可以确定多于两个的涂覆区域104c、104d之间的气体交换。

例如，在配置801中，涂覆区域104a至104d的每一个可以以相同的标准体积流速F_a被供应，并且可以在涂覆区域104a至104d的每一个中检测由此导致的压力。由于涂覆区域104a至104d之间的以及与泵区域106a、106b之间的气体交换，实际压力可能彼此不同，其中每种情况下的差异代表气体交换。

替代地或额外地，在配置803中，涂覆区域104a至104d的每一个可以以这样的标准体积流速供应，使得涂覆区域104a至104d的每一个中的由此导致的压力相同。由于涂覆区域104a至104d之间的以及与泵区域106a、106b之间的气体交换，实际标准体积流速F_a至F_b可以彼此(例如至少成对地)不同，其中每种情况下的差异代表气体交换。

替代地或额外地，在配置805中，可以为涂覆区域104a至104d的每一个确定有效抽吸输出L(也称为实际抽吸输出)。所述实际抽吸输出可以代表从相应的涂覆区域获得的标准体积流速。施加到第一涂覆区域104a的第一抽吸输出L_a可以，例如，基于第一标准体积流速F_a和由此导致的第一实际压力P_a来确定。其他涂覆区域104b至104d的抽吸输出可以以类似的方式确定，例如在配置801或配置803中。所述抽吸输出可以例如基于标准体积流速和压力的商来确定。由于涂覆区域104a至104d之间的以及与泵区域106a、106b之间的气体交换，实际抽吸输出L_a至L_d可能彼此不同，其中每种情况下的差异代表气体交换。

替代地或额外地，在配置807中，可以为涂覆区域104a至104d的每一个确定有效气体交换X(也称为实际气体交换)。实际气体交换X可以表示从另一个涂覆区域向相应的涂覆区域供应的标准体积流速。从第一涂覆区域104a供给到第二涂覆区域104b的第二实际气体交换X_b可以例如通过仅向第一涂覆区域104a提供标准体积流速F_a并确定由此导致的第二实际压力P_b来确定。第k个涂覆区域(k＝1、2、3或4)的实际气体交换可以满足以下关系，例如：X_n＝P_n·L_n-F_a。L_n的值可以例如根据805来确定。第三和第四涂覆区域104c、104d的实际气体交换可以以类似的方式确定。通过对于X_n的关系，还可以确定第一涂覆区域104a的第一实际气体交换X_a，其说明性地考虑了对流出第一涂覆区域104a的气流的阻力。由于涂覆区域104a至104d之间的以及与泵区域106a、106b之间的气体交换，实际气体交换X_a至X_d可能彼此不同，其中每种情况下的差异代表气体交换。如果仅第二涂覆区域104b、仅第三涂覆区域104c或仅第四涂覆区域104d被供应气体，则可以以类似的方式确定实际的气体交换。供应有气体的各个涂覆区域也被称为膨胀区域。

在配置801、803、805、807中的一个或多于一个中确定的表示气体交换的参数中的两个或更多个(也作为气体交换参数，例如实际标准体积流速、实际抽吸输出、实际气体交换和/或实际压力)可以单独使用和/或彼此组合使用，如下面更具体描述的。

在配置801、803、805、807中的一个或多于一个中，气体交换参数的差异可以任选地被最小化(例如迭代地或通过变化计算)。这优化了过程组700的过程结果。

图9以示意性表格总览900示出了用于过程组700的校准的多个相关矩阵901a、901b、901c、901d，其中每个相关矩阵在第一维91中参考在其中执行的多个涂覆区域或涂覆过程304a、304b，并且在第二维95中参考气体交换参数。说明性地，可以基于在800中确定的气体交换参数形成矫正元素，其中所述矫正元素可以包括相关矩阵901a、901b、901c、901d中的至少一个(即，一个或多于一个或每个)。例如，k＝a可以分配给第一涂覆过程304a，k＝b分配给第二涂覆过程304b，k＝c分配给第三涂覆过程304c，以及k＝d分配给第四涂覆过程304d。对于901a，交换因子Y_k可以是标准化实际气体交换X_k/X_a，对于901b为X_k/X_b，对于901c为X_k/X_c以及对于901d为X_k/X_d。

所述相关矩阵901a、901b、901c、901d也可以被整理为高阶张量900，其在这种情况下例如在第三维中参考膨胀区域。但是也可以使用更简单的相关矩阵，如下所述。

图10以示意性表格视图1000示出了用于过程组700的校准的多个相关矩阵1001a、1001d，其中每个相关矩阵在第一维91中参考在其中执行的多个涂覆区域或涂覆过程304a、304b，并且在第三维93中参考膨胀区域。说明性地，可以基于在800中确定的气体交换参数形成矫正元素，其中所述矫正元素可以包括相关矩阵1001a、1001b中的至少一个(即，一个或多于一个或每个)。第一相关矩阵1001a(也称为交换矩阵)可以指定例如交换因子Y_k。第二相关矩阵1001b(也称为抽吸矩阵)可以指定例如实际抽吸输出L_k。说明性地，所述相关矩阵1001a、1001b可以是贯穿在900中形成的张量的每个部分，所述张量包括第三维93中的矩阵901a、901b、901c、901d。

所述相关矩阵1001a、1001b也可以被整理为高阶张量1000，其在这种情况下参考例如在第二维中的气体交换参数Y_k、L_k的性质。

下文简单参考交换矩阵1001a。然而，所描述的也可以类似地应用于本文所描述的其他相关矩阵的相关矩阵

或相应的二阶或更高阶张量

图11以曲线图1100示出了交换矩阵1001a。

图12以示意性流程图1200示出了矫正元素218的形成，所述矫正元素218在下文中由数学模型

(简称为矫正元素

)表示。更一般地说，所述数学模型

可以将第二变量(例如操纵变量)分配给第一变量(例如命令变量)，并且例如还可以具有更复杂的程序或模拟。关于数学模型

下文简单地参考向量、矩阵和张量。

为了便于基于在涂覆过程304a、304b的执行中检测到的实际压力来确定要建立的标准体积流速，作为交换矩阵1001a(下文为交换矩阵

)的替代或补充，矫正元素可以具有交换矩阵

的逆矩阵

(也称为交换逆矩阵

)。

如果所述交换矩阵

不是方阵，可以例如使用所谓的交换矩阵

的伪逆矩阵，而不是交换逆矩阵

矩阵的伪逆是指将逆矩阵到奇异矩阵和非方阵的广义化，这是为什么它也经常被称为广义逆的原因。例如，所述伪逆矩阵可以包括Drazin逆矩阵、Bott-Duffin逆矩阵或Moore-Penrose逆矩阵或由其形成。当矩阵

满足下列关系的至少一个(例如所有)时，矩阵

可以是矩阵

的伪逆矩阵

且

这同样适用于高阶张量。

替代地或额外地，非方阵

可以用于形成方阵

例如通过消除或补救其超定。替换地或额外地，可以移除矩阵

的具有最低和的所有分量(即，例如，一列)，例如递归地移除直到矩阵

是正方形或者至少可以形成伪逆矩阵。以类似的方式，可以仅使用那些具有最大杠杆作用的交换参数来形成相关矩阵

以类似的方式，相关矩阵的维度可以已经被拟合或者可以被拟合到控制设备208的反馈变量和/或指定变量316的维度，例如测量数据的维度。例如，所述反馈变量可以采取以下形式的n维向量的形式：{第一涂覆过程304a的第一实际压力，第二涂覆过程304b的第二实际压力，…，第K涂覆过程304K的第K实际压力}。替代地或额外地，所述指定变量316可以采取以下形式的n维向量的形式：{第一涂覆过程304a的第一目标压力，第二涂覆过程304b的第二目标压力，…，第K涂覆过程304K的第K目标压力}。

例如，因此可以提供，例如，

(n×n)矩阵·(n×n)矩阵＝(n×n)矩阵；或

(n×n)矩阵·(n×m)矩阵＝(m×n)矩阵；或

(n×m)矩阵·(n)-向量＝(m)向量；或

(n×n)矩阵·(n)-向量＝(n)向量。

以类似的方式，过程组700中n个待设定控制值可以被组合作为n维控制向量，例如作为以下形式的n维向量：{供给第一涂覆过程304a的第一标准体积流速，供给第二涂覆过程304b的第二标准体积流速，…，供给第K涂覆过程304K的第K标准体积流速}。如果压力的空间分布在每个涂覆过程中被额外地控制(也称为修整)，例如在涂覆过程中的m个位点处，则控制值可以被组合为二阶(n×m)维张量或者比二阶更高阶的张量。

下文一般参考张量，其中所述张量任选地可以是一阶的(即，可以正好由一个张量分量组成，例如标量)、二阶的(即，可以是矩阵)、三阶的，或者可以具有多于三阶的阶。由张量定义的每个向量的维数n(或m)通常可以是两个或更多、例如三个或更多、例如四个或更多、例如五个或更多，等等。

如果过程组700将根据作为一阶张量的一个指定变量，即组命令变量(例如根据组目标设定点)来控制，则矫正元素可以将组命令变量乘以n维单位张量

(例如单位向量)，以便提供n维指定变量。以类似的方式，替代地，可以提供指定变量作为高阶(例如二阶)张量。

如果过程组700的涂覆过程通过矫正元素从组控制中被移除，则其分量可以被设置为零或者维度可以被减小到n-1。以这种方式，所述矫正元素可以适合于过程组700的主要配置(或其变化)，而不必进行复杂的校准。

例如，所述控制张量

可以满足以下关系：

其中

是矫正元素，Φ是指定参数(其例如具有一个或多个命令变量)，例如组目标设定点SA_G。

所述矫正元素

可以具有例如交换逆矩阵

和任选地抽吸矩阵的逆矩阵S^-1，例如其乘积。

例如，矢量气流F可用作控制张量

其中F＝(F_a，F_b，…，F_K)。在这种情况下，可以使用矢量压力P作为指定参数，其中P＝(P_a，P_b，…、P_K)。然后可能是

的情况，其中所述矫正元素可能是

任选地，可以是

的情况，其中SP可以是用作组命令变量SA_G的标量压力。或者，可以用标量压力SP乘以(n×1)维矫正元素，从而确定n维控制张量

这样获得的矫正元素

可以将控制张量

(例如第一操纵变量S_a和第二操纵变量)的分量彼此关联，例如通过关系

彼此关联。

例如，矫正元素

的第一分量

可以满足关系

因此参数化S_a＝S_a(IA_G,SA_G)。例如，第二个分量

可以满足关系

因此参数化S_b＝S_b(IA_G,SA_G)。经由组实际设定点IA_G和/或组目标设定点SA_G的参数化因此可以将第一操纵变量S_a和第二操纵变量S_b彼此关联。例如，当满足关系

或更一般地

时，可以满足V(S_a)＝S_b，结果是

当然也可以实现将第一操纵变量S_a和第二操纵变量S_b相互关联的不同的关系。

例如，可能是S_b＝V(S_a)＝S_a-D或S_b＝V(S_a)＝S_a·s的情况，其中s可以是具有S_a/S_b比率保持不变的作用的标量因子。可以替代地选择另一种关系V。

以这种方式提供的矫正元素

可以存储在控制装置208中，然后控制装置208通过第一操纵变量和第二操纵变量并使用矫正元素

来控制过程组，并因此实现组控制装置。

图13以示意性流程图1300示出了矫正元素

的形成(例如更新)。

下面参照作为每个涂覆过程304a、304b的附加操纵变量的燃烧电压U描述级联闭环控制电路的矫正元素

的实例。所描述的内容可以替代地类似地应用于每个涂覆过程的另一个附加操纵变量。说明性地，燃烧电压U可以代表涂覆过程的每一个的功率消耗。

基于

以矫正元素

可以控制过程组200、700，例如涂覆过程304a、304b、…、304K的每一个。在以这种方式控制的涂覆过程304a、304b、…、304K的性能中，可以检测涂覆过程304a、304b、…、304K的每一个的燃烧电压U，并将其整理在矩阵1302中(也称为电压矩阵)。所述电压矩阵可以参考例如第一维度的涂覆过程304a、304b、…、304K和第二维度的涂覆设备114a、114b、…、114K，使得其仅具有对角分量U_jj＝U_j。基于所述电压矩阵，可以例如基于变化计算确定变化矩阵1304。所述变化计算可以包括例如根据以下关系确定电压矩阵的每个分量U_ji的变化dU_ji：

这里，U_mean可以表示电压矩阵的分量U_ji的平均值，α可以表示杠杆作用(即，这反映了比例元素的分量，即，P分量)。例如，α可以是0.5。

变化矩阵1304的逆矩阵dU^-1可以被添加到矫正元素

因此情况是

dU^-1·S^-1。如此更新的矫正元素

考虑了闭环控制区的级联。α的调整可用于微调，例如通过用户界面微调。

下面是与以上描述和附图中所示内容相关的多种实施例的描述。

实施例1是操作至少执行第一反应涂覆过程和第二反应涂覆过程的过程组的方法，所述方法包括：通过所述第一反应涂覆过程以及通过所述第二反应涂覆过程涂覆基底；通过来自所述第一涂覆过程的第一操纵变量(也称为第一操纵过程输入)以及来自所述第二涂覆过程的第二操纵变量(也称为第二操纵过程输入)并使用矫正元素来闭环控制所述过程组；其中所述矫正元素将所述第一操纵变量和所述第二操纵变量彼此关联，使得它们的控制值可以彼此不同(即，所述第一操纵变量的控制值可以与所述第二操纵变量的控制值不同，例如在同一时间不同)。

实施例2是根据实施例1的方法，其进一步包括：向过程组供应气体，其中所述涂覆包括在基底上形成包括所述气体的至少一种成分的层。

实施例3是根据实施例2的方法，其中所述第一操纵变量表示供应给所述第一反应涂覆过程的气体的速率；和/或其中所述第二操纵变量表示供应给所述第二反应涂覆过程的气体的速率。

实施例4是根据实施例1至3中任一项的方法，其中所述第一涂覆过程的第一受控变量被所述第一操纵变量影响，所述涂覆过程的第二受控变量被所述第二操纵变量影响，其中所述第一操纵变量(例如其控制值)与所述第二操纵变量(例如其控制值)的差异(例如，差)大于所述第一受控变量(例如其实际值)与所述第二受控变量(例如其实际值)的差异。

实施例5是根据实施例1至4中任一项的方法，其中所述基底的涂覆包括通过所述第一反应涂覆过程在所述基底上形成第一子层，以及通过所述第二反应涂覆过程在所述第一子层上形成第二子层。

实施例6是根据实施例1至5中任一项的方法，其中所述基底的涂覆包括在所述基底上形成层(例如透明或不透明层)，和/或其中所述第一涂覆过程和/或所述第二涂覆过程的反应产物或所述层是透明或不透明的；和/或其中所述第一涂覆过程和/或所述第二涂覆过程的反应产物或所述层是亚化学计量的(即具有晶格空位)。

实施例7是根据实施例1至6中任一项的方法，其中所述第一反应涂覆过程和所述第二反应涂覆过程彼此气体隔离。

实施例8是根据实施例1至7中任一项的方法，其中所述第一反应涂覆过程和所述第二反应涂覆过程在所述过程组的不同真空室(例如，在室外壳内的不同隔室中)中实现。

实施例9是根据实施例1至8中任一项的方法，其中所述过程组执行一个或多个附加的反应涂覆过程，其中每个涂覆过程通过附加的操纵变量来控制，其中所述矫正元素将所述附加的操纵变量与所述第一操纵变量和所述第二操纵变量关联，使得其控制值成对地彼此不同。

实施例10是根据实施例1至9中任一项的方法，其中所述矫正元素将所述第一操纵变量和所述第二操纵变量彼此关联，使得它们具有不变的相互差异(例如相对于闭环控制操作(例如，闭环控制))或不变的相互比率(例如相对于闭环控制操作(例如，闭环控制))。

实施例11是根据实施例1至10中任一项的方法，其中所述矫正元素将所述第一操纵变量和所述第二操纵变量与同一参考参数(例如以参数化形式)关联，其中例如所述参考参数与所述第一操纵变量和与所述第二操纵变量的关系彼此线性相关，其中例如所述矫正元素将所述参考参数映射到所述第一操纵变量和所述第二操纵变量上。

实施例12是根据实施例11的方法，其中所述参考参数是所述过程组的组命令变量(也称为“组设定点参数”、“组参考变量”或“组设定点变量”)。

实施例13是根据实施例1至12中任一项的方法，其中所述矫正元素表示所述第一涂覆过程和所述第二涂覆过程之间的相互作用(例如气体交换)。

实施例14是根据实施例13的方法，其中所述矫正元素具有第一数据张量，所述第一数据张量至少具有表示所述第一涂覆过程对所述第二涂覆过程的影响的第一张量分量(例如，它们彼此相互作用的指向所述第二涂覆过程的部分)；并且至少具有表示所述第二涂覆过程对所述第一涂覆过程的影响的第二张量分量(例如，它们彼此相互作用的指向所述第一涂覆过程的部分)。

实施例15是根据实施例1至14中任一项的方法，其中所述矫正元素额外地考虑从所述第一涂覆过程和/或所述第二涂覆过程中抽出的气流。

实施例16是根据实施例15的方法，其中所述矫正元素具有第二数据张量，所述第二数据张量至少具有表示从所述第一涂覆过程中抽出的气流的第一张量分量；并且至少具有表示从所述第二涂覆过程中抽出的气流的第二张量分量，其中，例如，从所述第一涂覆过程或所述第二涂覆过程中通过直接邻接相应涂覆过程的泵连接件抽出所述气流，其中，例如，限定涂覆过程(或相应的涂覆区域)的室盖包括泵连接件和/或带有通过其进行涂覆过程的涂覆设备(例如，泵送磁控管)。

实施例17是根据实施例1至16中任一项的方法，其中所述矫正元素额外考虑所述第一涂覆过程和/所述第二涂覆过程的电功率消耗。

实施例18是根据实施例17的方法，其中所述矫正元素具有第三数据张量，所述第三数据张量至少具有表示所述第一涂覆过程的功率消耗的第一张量分量；并且至少具有表示第二涂覆过程的功率消耗的第二张量分量。

实施例19是根据实施例1至18中任一项的方法，其中所述第一操纵变量和/或所述第二操纵变量(例如具有多个分量)表示所述第一或第二涂覆过程的空间气体分布。

实施例20是根据实施例1至19中任一项的方法，其进一步包括：检测经涂覆基底的性质；基于经涂覆基底的性质改变所述过程组的组命令变量，其中所述第一操纵变量和/或所述第二操纵变量基于所述组命令变量而改变。

实施例21是根据实施例1至20中任一项的方法，其中所述第一反应涂覆过程和/所述第二反应涂覆过程通过物理气相沉积，例如通过溅射来实现。

实施例22是校准至少具有第一涂覆过程和第二涂覆过程的过程组的方法，所述方法包括：确定(例如，查明)所述第一涂覆过程的第一操纵变量(例如气体流量)和所述第二涂覆过程的实际状态(例如压力)之间的第一相互作用；确定(例如，查明)所述第二涂覆过程的第二操纵变量(例如气体流量)和所述第一涂覆过程的实际状态(例如压力)之间的第二相互作用；基于所确定的(例如，查明的)第一相互作用和所确定的(例如，查明的)第二相互作用形成矫正元素；其中所述矫正元素将所述第一操纵变量和所述第二操纵变量彼此关联，使得它们的控制值可以彼此不同；提供组控制装置，所述组控制装置被配置为通过所述第一操纵变量和所述第二操纵变量并使用矫正元素控制所述过程组。

实施例23是用于控制过程组的组控制装置，其中所述组控制装置包括一个或多个被配置为执行以下操作的处理器：通过第一操纵变量并使用矫正元素对所述过程组的第一涂覆过程进行闭环控制；通过第二操纵变量并使用矫正元素对所述过程组的第二涂覆过程进行闭环控制；其中所述矫正元素将所述第一操纵变量和所述第二操纵变量相互关联，使得它们的控制值可以彼此不同。

Claims (18)

1.一种操作过程组(200，700)的方法(100)，所述过程组至少执行第一反应涂覆过程和第二反应涂覆过程，所述方法(100)包括：

·通过所述第一反应涂覆过程和通过所述第二反应涂覆过程涂覆(101)基底；

·通过所述第一涂覆过程的第一操纵变量和所述第二涂覆过程的第二操纵变量并使用矫正元素(208)闭环控制(103)所述过程组(200，700)；

·其中所述矫正元素(208)将所述第一操纵变量和所述第二操纵变量彼此关联，使得它们的控制值彼此不同。

2.如权利要求1所述的方法(100)，其进一步包括：

向所述过程组(200，700)供应气体，其中所述涂覆包括在所述基底上形成包括所述气体的至少一种成分的层。

3.如权利要求2所述的方法(100)，

·其中所述第一操纵变量表示供应给所述第一反应涂覆过程的气体的速率；和/或

·其中所述第二操纵变量表示供应给所述第二反应涂覆过程的气体的速率。

4.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中所述基底的涂覆包括通过所述第一反应涂覆过程在基底上形成第一子层，以及通过所述第二反应涂覆过程在所述第一子层上形成第二子层。

5.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中所述第一反应涂覆过程和所述第二反应涂覆过程在所述过程组(200，700)的不同真空室中进行。

6.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中，所述矫正元素(208)将所述第一操纵变量和所述第二操纵变量彼此关联，使得它们具有：

相对于所述闭环控制不变的相互差异，或

相对于所述闭环控制不变的相互比率。

7.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中所述矫正元素(208)将参考参数与所述第一操纵变量关联，并将所述参考参数与所述第二操纵变量关联。

8.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中所述矫正元素(208)表示所述第一涂覆过程和所述第二涂覆过程之间的相互作用。

9.如权利要求8所述的方法(100)，

其中所述矫正元素(208)具有第一数据张量，所述第一数据张量

·至少具有表示所述第一涂覆过程对所述第二涂覆过程的影响的第一张量分量；并且

·至少具有表示所述第二涂覆过程对所述第一涂覆过程的影响的第二张量分量。

10.如权利要求1所述的方法(100)，其中所述矫正元素(208)还考虑从所述第一涂覆过程和/或所述第二涂覆过程中抽出的气流。

11.如权利要求10所述的方法(100)，其中，从所述第一涂覆过程或所述第二涂覆过程中通过与相应的涂覆过程直接相邻的泵连接件抽出所述气流。

12.如权利要求10或11所述的方法(100)，

其中所述矫正元素(208)具有第二数据张量，所述第二数据张量

·至少具有表示从所述第一涂覆过程中抽出的气流的第一张量分量；并且

·至少具有表示从所述第二涂覆过程中抽出的气流的第二张量分量。

13.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中，所述矫正元素(208)额外考虑所述第一涂覆过程和/或所述第二涂覆过程的电功率消耗。

14.如权利要求13所述的方法(100)，其中所述校正元素(208)具有第三数据张量，所述第三数据张量

·至少具有表示所述第一涂覆过程的功率消耗的第一张量分量；并且

·至少具有表示所述第二涂覆过程的功率消耗的第二张量分量。

15.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中所述第一操纵变量和/或所述第二操纵变量表示空间气体分布。

16.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中所述第一反应涂覆过程和/所述第二反应涂覆过程通过物理气相沉积来实现。

17.一种校准过程组(200，700)的方法，所述过程组至少具有第一涂覆过程和第二涂覆过程，所述方法包括：

·确定所述第一涂覆过程的第一操纵变量和所述第二涂覆过程的实际状态之间的第一相互作用；

·确定所述第二涂覆过程的第二操纵变量和所述第一涂覆过程的实际状态之间的第二相互作用；

·基于所确定的第一相互作用和所确定的第二相互作用形成(1200)矫正元素(208)；

·其中所述矫正元素(208)将所述第一操纵变量和所述第二操纵变量彼此关联，使得它们的控制值彼此不同。

·提供组控制装置，所述组控制装置被配置为通过所述第一操纵变量和所述第二操纵变量并使用所述矫正元素(208)控制所述过程组(200，700)。

18.一种控制过程组(200，700)的组控制装置(208)，其中所述组控制装置包括一个或多个被配置为执行以下操作的处理器：

·通过第一操纵变量并使用矫正元素(208)对所述过程组(200，700)的第一涂覆过程进行闭环控制；

·通过第二操纵变量并使用矫正元素(208)对所述过程组(200，700)的第二涂覆过程进行闭环控制；

·其中所述矫正元素(208)将所述第一操纵变量和所述第二操纵变量彼此关联，使得它们的控制值彼此不同。

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