DE102011082775A1 - Method for simultaneous optimization of different layer properties by controlling vacuum separation process, involves forming mathematical links from spectral lines and generating intensity linkage by multiplying mathematical links - Google Patents

Method for simultaneous optimization of different layer properties by controlling vacuum separation process, involves forming mathematical links from spectral lines and generating intensity linkage by multiplying mathematical links Download PDF

Info

Publication number
DE102011082775A1
DE102011082775A1 DE201110082775 DE102011082775A DE102011082775A1 DE 102011082775 A1 DE102011082775 A1 DE 102011082775A1 DE 201110082775 DE201110082775 DE 201110082775 DE 102011082775 A DE102011082775 A DE 102011082775A DE 102011082775 A1 DE102011082775 A1 DE 102011082775A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
intensity
determined
value
control
link
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE201110082775
Other languages
German (de)
Other versions
DE102011082775B4 (en
Inventor
Volker Linss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Von Ardenne GmbH
Original Assignee
Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Von Ardenne Anlagentechnik GmbH filed Critical Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority to DE102011082775.7A priority Critical patent/DE102011082775B4/en
Publication of DE102011082775A1 publication Critical patent/DE102011082775A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102011082775B4 publication Critical patent/DE102011082775B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8411Application to online plant, process monitoring
    • G01N2021/8416Application to online plant, process monitoring and process controlling, not otherwise provided for

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

The method involves coating substrate in vacuum chamber using material extracted from target connected with magnetron under application of voltage between target and counter electrode by controlled voltage source. The process gas is introduced into vacuum chamber using an optical emission spectrum. The optical emission spectrum is received by spectral lines during coating process. The layer parameters are controlled based on optical emission spectrum. The mathematical links are formed from spectral lines and an intensity linkage is generated by multiplying the mathematical links.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Optimierung verschiedener Schichteigenschaften durch Steuerung eines Vakuumabscheideprozesses, bei dem ein Substrat in einer Vakuumkammer mittels eines aus einem mit einem Magnetron verbundenen Target herausgelösten Materials unter Anlegen einer von einer geregelten Spannungsquelle bereitgestellten Targetspannung zwischen dem Target und einer Gegenelektrode und unter Einleitung eines Prozessgases in die Vakuumkammer in einem Prozessraum beschichtet wird, wobei ein optisches Emissionsspektrum aufgenommen wird und daraus prozesssignifikante Daten des Vakuumabscheideprozesses zur Weiterverarbeitung in Mess- oder Regelungsprozessen ermittelt werden. The invention relates to a method for the simultaneous optimization of different layer properties by controlling a vacuum deposition process in which a substrate in a vacuum chamber by means of a material dissolved out of a magnetron associated with a target voltage provided by a regulated voltage source voltage between the target and a counter electrode and under Initiation of a process gas is coated in the vacuum chamber in a process space, wherein an optical emission spectrum is recorded and from it process-significant data of the vacuum deposition process for further processing in measurement or control processes are determined.

Unter Intensität wird nachfolgend der Wert der Intensität einer Spektrallinie eines Materials verstanden. Werden mehrere Intensitäten eines Materials erwähnt, bedeutet dies, dass aus einem Spektrogramm mehrere Spektrallinien definiert sind, in deren Höhe, das heißt der Wert der Intensität der jeweiligen Spektrallinie ermittelt und als Intensität weiter verarbeitet wird. Intensity is understood below to mean the value of the intensity of a spectral line of a material. If several intensities of a material are mentioned, this means that several spectral lines are defined from a spectrogram, in whose height, that is, the value of the intensity of the respective spectral line is determined and further processed as intensity.

Ein Prozessgas wie es nachfolgend bezeichnet wird, dient unter anderem der Einstellung des Druckes im Vakuumraum. Es kann aus einem Arbeitsgas bestehen, was inert ist, also den Prozess nicht chemisch beeinflusst, wie beispielsweise Argon, Krypton oder Xenon. Für reaktive Prozesse kann das Prozessgas aber auch aus einem Reaktivgas, beispielweise Sauerstoff, bestehen, um chemische Reaktionen bei der Schichtabscheidung auszulösen, beispielsweise aus Sauerstoff für eine Oxidation. Das Prozessgas kann auch aus einem Gemisch von Arbeitsgas und Reaktivgas bestehen. A process gas, as referred to below, serves, among other things, to adjust the pressure in the vacuum space. It can consist of a working gas, which is inert, ie does not chemically influence the process, such as argon, krypton or xenon. However, for reactive processes, the process gas can also consist of a reactive gas, for example oxygen, in order to trigger chemical reactions during the layer deposition, for example from oxygen for oxidation. The process gas may also consist of a mixture of working gas and reactive gas.

Das Prozessgas, insbesondere das Arbeitsgas und das Reaktivgas sind an dem Beschichtungsprozess beteiligte Materialien, kurz auch Prozessmaterialien im Sinne der Erfindung genannt. The process gas, in particular the working gas and the reactive gas are materials involved in the coating process, in short also referred to as process materials in the context of the invention.

Ein weiteres Prozessmaterial stellt das Targetmaterial dar, aus dem ein Target eines Magnetrons besteht, beispielsweise Aluminium oder Zink. Ebenso sind in einem Reaktivprozess neu entstandene Materialien Prozessmaterialien. Another process material is the target material that makes up a target of a magnetron, such as aluminum or zinc. Likewise, newly developed materials are process materials in a reactive process.

Um die Abscheidung einer Schicht mit gleichbleibenden Schichteigenschaften zu gewährleisten, ist es notwendig, den Arbeitspunkt des Beschichtungsprozesses über eine lange Zeit, während der sich das Targetmaterial verbraucht, konstant zu halten. Insbesondere ist eine Homogenität bezüglich der Schichtdicke, der Schichtzusammensetzung (Dotierung) sowie weiterer Eigenschaften, wie Schichtwiderstand, langzeitstabil zu halten. Der sukzessive Verbrauch des Targetmaterials wirkt dem entgegen. In erster Linie ändern sich in Folge des Verbrauchs geometrisch die Lagebeziehungen zwischen Targetoberfläche, Magnetfeld und Gaseinströmung. In order to ensure the deposition of a layer having constant layer properties, it is necessary to keep the working point of the coating process constant for a long time during which the target material consumes. In particular, homogeneity with respect to the layer thickness, the layer composition (doping) and other properties, such as sheet resistance, must be maintained for a long time. The successive consumption of the target material counteracts this. First and foremost, geometric relationships between target surface, magnetic field and gas inflow change geometrically as a result of consumption.

Mit einer ersten Optimierung (sogenanntes Trimming) lassen sich Gasdruckverteilungen von Arbeits- und Reaktivgasen vornehmen. With a first optimization (so-called trimming) gas pressure distributions of working and reactive gases can be made.

Nachgeregelt werden im laufenden Prozess die Flüsse der Gase sowie die Targetspannung, die auch als Prozessparameter bezeichnet werden. Ein weiterer Prozessparameter ist auch die Rotationsgeschwindigkeit bei rotierenden Targets. In the ongoing process, the flows of the gases and the target voltage, which are also referred to as process parameters, are readjusted. Another process parameter is the rotation speed with rotating targets.

Die Prozessparameter auch kurzzeitig automatisch nachzuregeln, ist wegen des durchlaufenden Substrates notwendig. Eine Lösung, bei der der Quotient zweier Intensitäten zur Regelung benutzt wird, wurde bereits in der DE 10 2009 053 903 B2 beschrieben. The process parameters also automatically readjust for a short time is necessary because of the passing substrate. A solution in which the quotient of two intensities is used for control has already been described in the DE 10 2009 053 903 B2 described.

Die Überprüfung der Langzeitstabilität beruht auf optischer Emissionsspektroskopie (OES) mindestens zweier Linien aus dem Plasma, das sich über der Targetoberfläche bei Anlegen der Targetspannung im Vakuum einstellt. Dabei geben Intensitätslinien zu diskreten Wellenlängen Aufschluss über Zustände an dem Beschichtungsprozess beteiligter Materialen, Prozessmaterialien, wie oben benannt. The verification of the long-term stability is based on optical emission spectroscopy (OES) of at least two lines from the plasma, which is established in a vacuum above the target surface when the target voltage is applied. Intensity lines at discrete wavelengths provide information about states of materials involved in the coating process, process materials, as named above.

Das Plasma wird beobachtet, und es werden Prozessparameter nachgeführt, um konstante Schichtparameter, insbesondere einen konstanten Schichtwiderstand der wachsenden Schicht zu gewährleisten. The plasma is observed, and process parameters are tracked to ensure constant layer parameters, in particular a constant sheet resistance of the growing layer.

Übliche (preiswerte) Spektrometer und deren Anordnung in Prozessnähe haben Nachteile bezüglich der gemessenen Intensitäten bzw. derer Absolutwerte (Genauigkeit, Ablagerungen, Schwankungen). Die z. T. unscharfe Auflösung über die Wellenlänge hat zur Folge, dass Kompromisse bezüglich einwandfrei identifizierbarer (regeltechnisch verwertbarer) Intensitätslinien gemacht werden müssen. Die Linien liegen mitunter auch sehr dicht beieinander. Conventional (inexpensive) spectrometers and their arrangement near the process have disadvantages with respect to the measured intensities or their absolute values (accuracy, deposits, fluctuations). The z. T. fuzzy resolution over the wavelength has the consequence that compromises must be made with respect to perfectly identifiable (control technically usable) intensity lines. The lines are sometimes very close to each other.

In der DE 103 41 513 B4 "Verfahren zur Regelung des Reaktivgasflusses in reaktiven plasmagestützten Vakuumbeschichtungsprozessen" wurde bereits eine Beobachtung zweier Linien des OES-Signal beschrieben und eine Lösung zur Regelung des Reaktivgasflusses in reaktiven plasmagestützten Vakuumbeschichtungsprozessen offenbart, bei der eine Regelgröße, die durch ein Plasma des Vakuumbeschichtungsprozesses bestimmt wird, aus der Vakuumkammer als Regelstrecke mittels optischer Spektroskopie in einem Messglied erfasst wird und die dem Vakuumbeschichtungsprozess zugeführte Menge eines Reaktivgases als Stellgröße eingestellt wird. Dabei wird die Regelgröße als ein Rechenwert aus einem Messwert der Intensität einer Spektrallinie des prozessbeteiligten Beschichtungsmaterials und einem Messwert der Intensität einer Spektrallinie des Reaktivgases oder als ein Rechenwert aus einem zu ermittelnden Wert der entsprechenden – Intensitäten eingesetzt. In der darin ebenfalls offenbarten Anordnung enthält das Messglied ein akustisch-optisches Spektrometer mit einem Steuereingang, der mit einem Reglerausgang verbunden ist. In the DE 103 41 513 B4 "Method for controlling the reactive gas flow in reactive plasma-assisted vacuum coating processes" has already been described an observation of two lines of the OES signal and discloses a solution for controlling the reactive gas flow in reactive plasma-assisted vacuum deposition processes, in which a controlled variable, which is determined by a plasma of the vacuum coating process out the vacuum chamber is detected as a controlled system by means of optical spectroscopy in a measuring element and set the amount of reactive gas fed to the vacuum coating process as a manipulated variable becomes. In this case, the controlled variable is used as a calculated value from a measured value of the intensity of a spectral line of the process-involved coating material and a measured value of the intensity of a spectral line of the reactive gas or as a calculated value from a value to be determined of the corresponding intensities. In the arrangement also disclosed therein, the measuring element includes an acousto-optic spectrometer with a control input connected to a controller output.

In dieser bekannten Lösung wurden zwar die Intensitäten zweier Linien ins Verhältnis gesetzt und als Regelgröße verwendet, es wurde jedoch der Reaktivgasfluss als Stellgröße eingesetzt, was nicht in ausreichendem Maße eine Konstanz der Schichtparameter bei fortlaufender Targeterosion, wie beispielweise einen konstanten Schichtwiderstand, der wachsenden Schicht gewährleistet. In this known solution, although the intensities of two lines were set in relation and used as a controlled variable, but the reactive gas flow was used as a control variable, which does not sufficiently ensure a consistency of the layer parameters in continuous target erosion, such as a constant sheet resistance, the growing layer ,

In der EP 1 553 206 A1 wird ein Magnetron-Sputter-Verfahren mit einer Arbeitspunktregelung beschrieben. Dabei wird der Quotient zweier Intensitäten von Spektrallinien am Beschichtungsprozess beteiligter Materialien als Regelgröße für die Regelung eingesetzt. Bei dieser Regelung ist die Targetspannung als Stellgröße wirksam. Mit der Erfindung hat sich gezeigt, dass die Wirkung einer derartigen Arbeitspunktregelung verbessert werden kann. In the EP 1 553 206 A1 describes a magnetron sputtering process with an operating point control. The quotient of two intensities of spectral lines in the coating process of participating materials is used as the control variable for the control. In this control, the target voltage is effective as a manipulated variable. The invention has shown that the effect of such operating point control can be improved.

Nachteil oben genannter Verfahren ist es, dass lediglich eine Schichteigenschaft, fortfolgend als Schichtparameter bezeichnet, mit einer Arbeitspunktregelung des Verfahrens unter Verwendung von mathematischen Verknüpfungen von Intensitäten von Spektrallinien am Beschichtungsprozess beteiligter Materialien, mithin allein anhand messbarer Prozesseigenschaften, gesteuert werden kann. Disadvantage of the above-mentioned method is that only a layer property, hereinafter referred to as layer parameters, can be controlled with an operating point control of the method using mathematical combinations of intensities of spectral lines in the coating process of participating materials, thus only on the basis of measurable process properties.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Beschichtungsverfahren bereitzustellen, mit dem gleichzeitig verschiedene Schichtparameter optimiert werden können und das zuverlässig ist und sicher langzeitstabil arbeitet. It is therefore an object of the invention to provide a coating method with which simultaneously different layer parameters can be optimized and which is reliable and safe long-term stable.

Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Der Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 15 betrifft besondere Ausführungsformen. This object is achieved by means of a method according to independent claim 1. The subject matter of dependent claims 2 to 15 relates to particular embodiments.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass zur Steuerung eines ersten Schichtparameters a von mindestens drei Prozessmaterialen Spektrallinien aus dem optischen Emissionsspektrum ermittelt werden,
dass mindestens zwei Intensitäten ermittelt werden und eine Relativintensität durch eine erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i ≠ j gebildet wird (bei mehr als zwei Intensitäten werden die Relativintensitäten R1, R2, ... paarweise gebildet),
dass bei mehr als einer Relativintensität mit einer zweiten mathematischen Verknüpfung f2(Ri) eine erste Intensitätsverknüpfung IV_1 als erstes prozess-signifikantes Datum zur Steuerung des ersten Schichtparameters a berechnet wird,
dass zur Steuerung eines zweiten Schichtparameters b von mindestens einem Prozessmaterial Spektrallinien aus dem optischen Emissionsspektrum ermittelt werden,
dass aus jeweils zwei der Intensitäten mindestens Relativintensitäten durch die erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i ≠ j gebildet werden,
dass aus den Relativintensitäten mit einer zweiten mathematischen Verknüpfung f2(Ri) eine zweite Intensitätsverknüpfung IV_2 als zweites prozesssignifikantes Datum zur Steuerung des zweiten Schichtparameters b berechnet wird.
In the method according to the invention, it is provided that spectral lines from the optical emission spectrum are determined for controlling a first layer parameter a of at least three process materials,
at least two intensities are determined and a relative intensity is formed by a first mathematical link f 1 (I i , I j ), i ≠ j (with more than two intensities the relative intensities R 1 , R 2 , ... are formed in pairs) .
in the case of more than one relative intensity with a second mathematical linkage f 2 (R i ), a first intensity linkage IV_1 is calculated as the first process-significant datum for controlling the first slice parameter a,
that spectral lines from the optical emission spectrum are determined for controlling a second layer parameter b of at least one process material,
in each case two relative intensities of at least two intensities are formed by the first mathematical link f 1 (I i , I j ), i ≠ j,
in that from the relative intensities with a second mathematical linkage f 2 (R i ), a second intensity linkage IV_2 is calculated as a second process-significant datum for controlling the second slice parameter b.

Bei dem Verfahren ist die Substrattemperatur konstant zu halten. Auch werden zweckmäßigerweise solche Spektrallinien für die Intensitätsbestimmung herangezogen, die hinreichend signifikant sind. In the process, the substrate temperature should be kept constant. Also suitably such spectral lines are used for the determination of intensity, which are sufficiently significant.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass zur Steuerung eines ersten Schichtparameters a von mindestens drei Prozessmaterialen Spektrallinien aus dem optischen Emissionsspektrum ermittelt werden,
dass aus einem ersten Prozessmaterial mindestens vier Intensitäten I1, ... I4 ermittelt werden und aus jeweils zwei der vier Intensitäten mindestens drei Relativintensitäten R1, R2, R3 durch eine erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet werden,
dass aus einem zweiten Prozessmaterial mindestens eine Intensität I5 ermittelt und aus einem dritten Prozessmaterial mindestens eine Intensität I6 ermittelt wird und eine Relativintensität R4 durch die erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet wird,
dass aus den Relativintensitäten R1, R2, R3 und R4 mit einer zweiten mathematischen Verknüpfung f2(Ri) eine erste Intensitätsverknüpfung IV_1 als erstes prozess-signifikantes Datum zur Steuerung des ersten Schichtparameters a berechnet wird,
dass zur Steuerung eines zweiten Schichtparameters b von mindestens zwei Prozessmaterialen Spektrallinien aus dem optischen Emissionsspektrum ermittelt werden,
dass aus dem ersten Prozessmaterial mindestens sechs Intensitäten I7, ... I12 ermittelt werden und aus jeweils zwei der sechs Intensitäten mindestens drei Relativintensitäten R5, R6, R7 durch die erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet werden,
dass aus einem vierten Prozessmaterial mindestens eine Intensität I13 ermittelt und aus dem ersten Prozessmaterial mindestens eine weitere Intensität I14 ermittelt wird und eine Relativintensität R8 durch die erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet wird,
dass aus den Relativintensitäten R5, R6, R7 und R8 mit einer zweiten mathematischen Verknüpfung f2(Ri) eine zweite Intensitätsverknüpfung IV_2 als zweites prozesssignifikantes Datum zur Steuerung des zweiten Schichtparameters b berechnet wird.
In a preferred embodiment of the method is provided
in that spectral lines from the optical emission spectrum are determined for controlling a first layer parameter a of at least three process materials,
that at least four intensities I 1 ,... I 4 are determined from a first process material and from at least three of the four intensities R 1 , R 2 , R 3 by a first mathematical link f 1 (I i , I j ) , i ≠ j are formed,
that at least one intensity I 5 is determined from a second process material and at least one intensity I 6 is determined from a third process material and a relative intensity R 4 is formed by the first mathematical link f 1 (I i , I j ), i ≠ j ,
that from the relative intensities R 1 , R 2 , R 3 and R 4 with a second mathematical linkage f 2 (R i ) a first intensity linkage IV_1 is calculated as the first process-significant datum for controlling the first slice parameter a,
that spectral lines from the optical emission spectrum are determined for controlling a second layer parameter b of at least two process materials,
at least six intensities I 7 ,... I 12 are determined from the first process material, and at least three relative intensities R 5 , R 6 , R 7 are determined by the first mathematical link f 1 (I i , I j ) from two of the six intensities. , i ≠ j are formed,
that at least one intensity I 13 is determined from a fourth process material and at least one further intensity I 14 is determined from the first process material and a relative intensity R 8 is formed by the first mathematical link f 1 (I i , I j ), i ≠ j ,
a second intensity connection IV_2 is calculated from the relative intensities R 5 , R 6 , R 7 and R 8 with a second mathematical linkage f 2 (R i ) as a second process-significant datum for controlling the second slice parameter b.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass es sich bei der ersten mathematischen Verknüpfung um einen Quotienten, der aus zwei Intensitäten gebildet wird, handelt. In a preferred embodiment of the method, it is provided that the first mathematical combination is a quotient which is formed from two intensities.

Weiterhin ist es möglich, dass es sich bei der zweiten mathematischen Verknüpfung um ein Produkt von mindestens zwei derartigen Quotienten, welche Relativintensitäten darstellen, handelt. Furthermore, it is possible for the second mathematical combination to be a product of at least two such quotients, which represent relative intensities.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Intensitätsverknüpfung IV_1 als Regelgröße in dem Regelungsprozess derart eingesetzt wird, dass der Setpoint der Generatorspannung als Stellgröße der Regelung derart geführt wird, dass die Intensitätsverknüpfung IV_1 als Regelgröße der Regelung, auf einen als Führungsgröße eingestellten Sollwert IV_1S der Intensitätsverknüpfung IV_1 konstant gehalten wird. In one embodiment, it is provided that the first intensity linkage IV_1 is used as a controlled variable in the control process in such a way that the setpoint of the generator voltage is controlled as a manipulated variable of the control in such a way that the intensity linkage IV_1 is used as the controlled variable of the closed-loop control, setpoint value IV_1 S set as the reference variable the intensity link IV_1 is kept constant.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Intensitätsverknüpfung IV_2 als Regelgröße in dem Regelungsprozess derart eingesetzt wird, dass der Druck des Prozessgases, insbesondere der Druck des Arbeitsgases, über eine Stellung an einem Mass Flow Controller und/oder die Leistung für eine Steuereinrichtung zur Regelung des Sauerstoffflusses als Stellgröße der Regelung derart geführt wird, dass die Intensitätsverknüpfung IV_2 als Regelgröße der Regelung, auf einen als Führungsgröße eingestellten Sollwert IV_2S der Intensitätsverknüpfung IV_2 konstant gehalten wird. In one embodiment, it is provided that the intensity linkage IV_2 is used as a control variable in the control process such that the pressure of the process gas, in particular the pressure of the working gas, via a position on a mass flow controller and / or the power for a control device for controlling the Oxygen flow is performed as a control variable of the control such that the intensity linkage IV_2 is kept constant as a control variable of the control, set to a setpoint as the reference value IV_2 S of the intensity link IV_2.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sollwert IV_1S für einen Wert ai eines ersten zu erreichenden Schichtparameters as aus einer Funktion IV_1 = f(a) festgelegt wird. In one embodiment, it is provided that the desired value IV_1 S for a value a i of a first slice parameter a s to be achieved is determined from a function IV_1 = f (a).

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sollwert IV_1S für einen Wert ai eines zu erreichenden Schichtparameters as aus einer Funktion IVS = f(as) ermittelt wird und dass die Funktion IVS = f(as) während eines Kalibrierbeschichtungsprozesses erfasst wird, indem Werte ai des Schichtparameters gemessen werden, bei Nichtübereinstimmung eines aktuellen Wertes an der Werte ai die Generatorspannung so lange verändert wird, bis ein späterer Wert an+x dem Wert des beabsichtigten Schichtparameters as entspricht und die dabei zu ermittelnde Intensitätsverknüpfung IV_1 als Sollwert IV_1S eingesetzt und als Führungsgröße eingestellt wird. In one embodiment, it is provided that the target value to be reached IV_1 S for a value a i of a layer parameter a s from a function IV S = f (a s) is determined and that the function IV S = f (a s) during a Kalibrierbeschichtungsprozesses is detected by values a i of the layer parameter are measured, if a current value a n of the values a i is not matched, the generator voltage is changed until a later value a n + x corresponds to the value of the intended layer parameter a s and thereby determining intensity link IV_1 used as setpoint IV_1 S and set as a reference variable.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sollwert IV_1S für einen Wert ai eines zu erreichenden Schichtparameters a ermittelt wird, indem während eines Beschichtungsprozesses Werte ai der Schichteigenschaften a gemessen werden, bei Nichtübereinstimmung eines aktuellen Wertes an der Werte ai die Targetspannung und/oder die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Magnetsystem und Target so lange verändert wird, bis ein späterer Wert an+x dem Wert der beabsichtigten Schichteigenschaft a entspricht und die dabei zu ermittelnde Intensitätsverknüpfung IV als Sollwert IVS eingesetzt und als Führungsgröße eingestellt wird. In one embodiment, it is provided that the target value IV_1 S for a value a i a to-reach layer parameter a is determined by measuring during a coating process values a i of the layer properties a, in case of non-conformity of a current value a of the values n a i is the target voltage and / or the speed of the relative movement between the magnet system and the target is changed until a later value a n + x corresponds to the value of the intended layer property a and the intensity linkage IV to be determined is used as the desired value IV S and set as the reference variable.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sollwert IV_2S für einen Wert bi des zweiten zu erreichenden Prozessparameters bs aus einer Funktion IV_2 = f(b) festgelegt wird. In one embodiment, it is provided that the desired value IV_2 S for a value b i of the second process parameter b s to be achieved is determined from a function IV_2 = f (b).

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sollwert IV_2S für einen Wert bi eines zu erreichenden Schichtparameters b aus einer Funktion IVS = f(bs) ermittelt wird und dass die Funktion IVS = f(bs) während eines Kalibrierbeschichtungsprozesses erfasst wird, indem Werte bi des Schichtparameters gemessen werden, bei Nichtübereinstimmung eines aktuellen Wertes bn der Werte bi der Druck am Mass Flow Controller und/oder die Leistung für die Steuereinrichtung zur Regelung des Sauerstoffflusses so lange verändert wird, bis ein späterer Wert bn+x dem Wert des beabsichtigten Schichtparameters b entspricht und die dabei zu ermittelnde Intensitätsverknüpfung IV_2 als Sollwert IV_2S eingesetzt und als Führungsgröße eingestellt wird. In one embodiment, it is provided that the desired value IV_2 S for a value b i of a slice parameter b to be achieved is determined from a function IV S = f (b s ) and that the function IV detects S = f (b s ) during a calibration coating process is measured by measuring values b i of the layer parameter, if a current value b n of the values b i does not match the pressure on the mass flow controller and / or the power for the control device for regulating the oxygen flow is changed until a later value b n + x corresponds to the value of the intended layer parameter b and the intensity linkage IV_2 to be determined is used as the desired value IV_2 S and set as the reference variable.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuerung des ersten Schichtparameters a und die Steuerung des zweiten Schichtparameters b gleichzeitig unabhängig voneinander ohne Nachsteuern des jeweils anderen Parameters erfolgt. In one embodiment, it is provided that the control of the first slice parameter a and the control of the second slice parameter b occur simultaneously independently of each other without subsequent control of the respective other parameter.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuerung der Generatorspannung mittels eines Proportional-Integral-Differential-Reglers erfolgt. In one embodiment, it is provided that the control of the generator voltage by means of a proportional-integral-differential controller takes place.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuerung des Druckes des Arbeitsgases am Mass Flow Controller und/oder der Leistung an der Steuereinrichtung zur Regelung des Sauerstoffflusses mittels eines Proportional-Integral-Reglers erfolgt. In one embodiment, it is provided that the control of the pressure of the working gas at the mass flow controller and / or the power at the control device for controlling the oxygen flow by means of a proportional-integral controller takes place.

Es ist Bestreben, möglichst signifikante Spektrallinien zu verwenden, um die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhöhen. Hierzu wurden oben die Spektrallinien verschiedener Materialien angegeben. Weiterhin kann die Signifikanz dadurch erhöht werden, dass mindestens eine der Spektrallinien als Emissionslinie, die nicht dem neutralen Materialzustand sondern dem angeregten Materialzustand, beispielsweise eine ionisierte Linie, zuzuordnen ist, ausgewählt wird. It is an effort to use spectral lines that are as significant as possible in order to increase the accuracy of the method according to the invention. For this purpose, the spectral lines of different materials were given above. Furthermore, the significance can be increased by virtue of the fact that at least one of the spectral lines as the emission line, which is not the neutral material state, but the excited state Material State, for example, an ionized line, assign is selected.

Die Erfindung kann nun insbesondere auf eine Langzeitstabilisierung der Schichtqualität bei Abscheideprozessen und hierbei insbesondere auf die Entwicklung eines langzeitstabilen reaktiven Prozesses zur Abscheidung von ZnO:Al als TCO gerichtet sein, wobei in einer Ausführungsform ein reaktives Gas mit Argon als erstes Prozessmaterial und Sauerstoff als zweites Prozessmaterial, vorgesehen ist. The invention can now be directed in particular to a long-term stabilization of the layer quality in deposition processes and in particular to the development of a long-term stable reactive process for the deposition of ZnO: Al as TCO, wherein in one embodiment a reactive gas with argon as the first process material and oxygen as the second process material , is provided.

Es ist mithin in einer Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass es sich bei dem dritten Prozessmaterial um Zn+ und bei dem vierten Prozessmaterial um Aluminium handelt. Thus, in one embodiment of the method, it is provided that the third process material is Zn + and the fourth process material is aluminum.

Dabei wird ein Substrat mittels eines aus dem mit dem Magnetron verbundenen Target herausgelösten Materials unter Anlegen einer von einer geregelten Spannungsquelle bereitgestellten Targetspannung zwischen dem Target und einer Gegenelektrode, und unter Einleitung eines Prozessgases in die Vakuumkammer in einem Prozessraum beschichtet, wobei die Leistung über einen Sauerstofffluss geregelt wird. In this case, a substrate is coated by means of a material released from the target connected to the magnetron by applying a target voltage provided by a regulated voltage source between the target and a counterelectrode, and introducing a process gas into the vacuum chamber in a process space, the power via an oxygen flow is regulated.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass als erster Schichtparameter a der spezifische Widerstand der Schicht und als zweiter Schichtparameter die dynamische Abscheiderate gesteuert, vorzugsweise optimal gesteuert wird. In one embodiment, it is provided that the resistivity of the layer is controlled as the first layer parameter a, and the dynamic deposition rate is controlled, preferably optimally controlled, as the second layer parameter.

Ausgangpunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass eine eindeutige Zuordnung von Schichteigenschaften, Spannungswert der Targetspannung, Geschwindigkeit der relativen Targetbewegung und der Intensität von Spektrallinien festzustellen ist. Dabei ist weiterhin festzustellen, dass durch die Bildung einer Intensitätsverknüpfung zweier Intensitäten störende Einflüsse auf diese eindeutige Zuordnung ausgeschaltet werden können. Starting point of the method according to the invention is that a clear assignment of layer properties, voltage of the target voltage, speed of the relative target movement and the intensity of spectral lines is observed. It should also be noted that disturbing influences on this unambiguous assignment can be eliminated by the formation of an intensity combination of two intensities.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt The invention will be described in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawings shows

1 den Regelkreis mit der Generatorspannung als Stellgröße und 1 the control circuit with the generator voltage as manipulated variable and

2 den Regelkreis mit dem Sauerstofffluss als Stellgröße, 2 the control loop with the oxygen flow as a control variable,

In diesem Ausführungsbeispiel, das sich auf einen Reaktivprozess zur Abscheidung von ZnO:Al bezieht, wird – stellvertretend für alle anderen möglichen Kombinationen von Schichteigenschaften a und b der Flächenwiderstand ρ, der einen bestimmten Wert aufweisen soll und insbesondere über die Substratlänge konstant und homogen verlaufen soll, sowie die dynamische Abscheiderate ddr betrachtet. Hierbei werden gleichzeitig zwei unabhängige Regelkreise, einen zur Regelung des Flächenwiderstandes und einen zur Regelung der dynamischen Abscheiderate eingesetzt. In this exemplary embodiment, which relates to a reactive process for the deposition of ZnO: Al, the sheet resistance ρ, which is to have a specific value and is intended to be constant and homogeneous over the substrate length, becomes representative of all other possible combinations of layer properties a and b , as well as the dynamic rate of precipitation ddr considered. Two independent control loops are used at the same time, one for regulating sheet resistance and one for controlling the dynamic deposition rate.

Wie in 1 gezeigt, werden mittels eines oder mehrerer optischer Emissionspektrometer als Messglied 4 die Intensitäten I1 bis I6 gemessen. Aus je zwei dieser Spektrallinien wird ein eine erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij) gebildet. Es wird der Quotient aus einer Zn+–Linie und einer Sauerstofflinie, sowie drei Quotienten aus Argonlinien gebildet. Aus den vier Quotienten wird eine zweite mathematische Verknüpfung f2() gebildet, welche das Produkt von vier ersten mathematischen Verknüpfungen und im Ergebnis die erste Intensitätsverknüpfung IV_1 ist. As in 1 are shown by means of one or more optical emission spectrometer as a measuring element 4 the intensities I 1 to I 6 measured. From each two of these spectral lines, a first mathematical link f 1 (I i , I j ) is formed. The quotient of a Zn + line and an oxygen line, as well as three quotients of argon lines is formed. From the four quotients, a second mathematical link f 2 () is formed, which is the product of four first mathematical links and, as a result, the first intensity link IV_1.

Aus einem vorherigen Kalibrierbeschichtungsprozess liegen nun die Wertepaare {IV_1i, ρi} für einen Wert ai einer i-ten Messung einer Schichteigenschaft a, beispielsweise mit ρi als dabei ermittelter Flächenwiderstand vor. From a previous calibration coating process, the value pairs {IV_1 i , ρ i } for a value a i of an i-th measurement of a layer property a, for example with ρ i as the sheet resistance determined here, are now present.

Soll nun ein bestimmter Flächenwiderstand ρ eingestellt werden, so wird aus dem entsprechenden Wertepaar der entsprechende IV_1-Wert entnommen und als Sollwert IV_1S eingesetzt. Aus dem Istwert IV_1 und dem Sollwert IV_1S wird sodann die Regelabweichung ∆IV_1 berechnet und einem Regler 5 zugeführt. Der Regler 5 und die hier dargestellte Berechnung wird in einem Prozessrechner 6 realisiert. Dieser ermittelt auch den entsprechenden Wert einer Steuerspannung Ust, die dem spannungsgeregelten Generator 7 als Stellglied zugeführt wird, woraus sich bei diesem eine Ausgangsspannung als Targetspannung UT einstellt, die an das Target in der Vakuumkammer 8, die als Regelstrecke betrachtet werden kann, angelegt wird. If a specific surface resistance ρ is now to be set, the corresponding IV_1 value is taken from the corresponding value pair and used as the desired value IV_1 S. The control deviation ΔIV_1 is then calculated from the actual value IV_1 and the desired value IV_1 S and a controller 5 fed. The regulator 5 and the calculation presented here is in a process computer 6 realized. This also determines the corresponding value of a control voltage U st , the voltage-controlled generator 7 is supplied as an actuator, resulting in this an output voltage sets as a target voltage U T , which is applied to the target in the vacuum chamber 8th , which can be regarded as a controlled system, is created.

Wie in 12 gezeigt, werden mittels eines oder mehrerer optischer Emissionspektrometer als Messglied 4 die Intensitäten I7 bis I14 gemessen. Aus je zwei Spektrallinien wird eine erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij) gebildet. Es wird der Quotient aus einer Aluminium-Linie und einer Argon-Linie, wobei die es sich hier um ionisiertes Argon I14 handelt, sowie drei Quotienten aus Argonlinien gebildet. Aus den vier Quotienten wird eine zweite mathematische Verknüpfung f2() gebildet, welche das Produkt von vier ersten mathematischen Verknüpfungen und im Ergebnis die zweite Intensitätsverknüpfung IV_2 ist. As in 12 are shown by means of one or more optical emission spectrometer as a measuring element 4 the intensities I 7 to I 14 measured. From each two spectral lines, a first mathematical link f 1 (I i , I j ) is formed. It is the quotient of an aluminum line and an argon line, which here is ionized argon I 14 , and three quotients of argon lines formed. From the four quotients, a second mathematical link f 2 () is formed, which is the product of four first mathematical links and, as a result, the second intensity link IV_ 2.

Aus einem vorherigen Kalibrierbeschichtungsprozess liegen nun die Wertepaare {IV_2i, ddri} für einen Wert bi einer i-ten Messung einer Schichteigenschaft b, beispielsweise mit ddri als dabei ermittelte dynamische Abscheiderate vor. From a previous calibration coating process, the value pairs {IV_2 i , ddr i } are now present for a value b i of an ith measurement of a layer property b, for example with ddr i as the dynamic deposition rate determined thereby.

Soll nun eine bestimmte dynamische Abscheiderate ddr eingestellt werden, so wird aus dem entsprechenden Wertepaar der entsprechende IV_2-Wert entnommen und als Sollwert IV_2S eingesetzt. Aus dem Istwert IV_2 und dem Sollwert IV_2S wird sodann die Regelabweichung ∆IV_2 berechnet und einem Regler 5 zugeführt. Der Regler 5 und die hier dargestellte Berechnung wird in einem Prozessrechner 6 realisiert. Dieser ermittelt auch den entsprechenden Wert einer Steuerleistung Ust, die dem leistungsgeregelten reaktiven Gascontroller 9 als Stellglied zugeführt wird, woraus sich bei diesem ein Sauerstofffluss einstellt, der in der Vakuumkammer 8, die als Regelstrecke betrachtet werden kann, erzeugt oder in diese eingeleitet wird. If a specific dynamic deposition rate ddr is to be set, the corresponding IV_2 value is taken from the corresponding value pair and used as the desired value IV_2 S. From the actual value IV_2 and the desired value IV_2 S , the control deviation ΔIV_2 is then calculated and a controller 5 fed. The regulator 5 and the calculation presented here is in a process computer 6 realized. This also determines the corresponding value of a control power U st , the power-controlled reactive gas controller 9 is supplied as an actuator, resulting in this adjusts an oxygen flow in the vacuum chamber 8th , which can be regarded as a controlled system, is generated or introduced into this.

Mit der Erfindung wird somit erreicht, dass solche mathematische Verknüpfungen, insbesondere solche Quotienten gefunden werden, die für eine jeweilige Regelung eine eindeutige Abhängigkeit von ddr und ρ zeigen. With the invention is thus achieved that such mathematical operations, in particular those quotients are found that show a definite dependence of ddr and ρ for each control.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

4 4
Messglied measuring element
5 5
Regler regulator
6 6
Prozessrechner process computer
7 7
Generator generator
8 8th
Vakuumkammer vacuum chamber
9 9
Reaktiver Gascontroller Reactive gas controller

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009053903 B2 [0009] DE 102009053903 B2 [0009]
  • DE 10341513 B4 [0013] DE 10341513 B4 [0013]
  • EP 1553206 A1 [0015] EP 1553206 A1 [0015]

Claims (15)

Verfahren zur gleichzeitigen Optimierung verschiedener Schichteigenschaften durch Steuerung eines Vakuumabscheideprozesses, bei dem ein Substrat in einer Vakuumkammer mittels eines aus einem mit einem Magnetron verbundenen Target herausgelösten Materials unter Anlegen einer von einer geregelten Spannungsquelle bereitgestellten Targetspannung zwischen dem Target und einer Gegenelektrode und unter Einleitung eines Prozessgases in die Vakuumkammer in einem Prozessraum beschichtet wird, wobei ein optisches Emissionsspektrum aufgenommen wird und aus Intensitäten von Spektrallinien der an dem Beschichtungsprozess beteiligen Prozessmaterialien, prozesssignifikante Daten des Vakuumabscheideprozesses zur Weiterverarbeitung in Mess- oder Regelungsprozessen ermittelt und verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung eines ersten Schichtparameters a von mindestens einem Prozessmaterial Spektrallinien aus dem optischen Emissionsspektrum ermittelt werden, dass Relativintensitäten durch eine erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet werden, dass bei mehr als einer Relativintensität aus den Relativintensitäten mit einer zweiten mathematischen Verknüpfung f2(Ri) eine erste Intensitätsverknüpfung IV_1 als erstes prozess-signifikantes Datum zur Steuerung des ersten Schichtparameters a berechnet wird, dass zur Steuerung eines zweiten Schichtparameters b von mindestens einem Prozessmaterial Spektrallinien aus dem optischen Emissionsspektrum ermittelt werden, dass Relativintensitätendurch die erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet werden, dass bei mehr als einer Relativintensität aus den Relativintensitäten R5, R6, R7 und R8 mit einer zweiten mathematischen Verknüpfung f2(Ri) eine zweite Intensitätsverknüpfung IV_2 als zweites prozesssignifikantes Datum zur Steuerung des zweiten Schichtparameters b berechnet wird. A method for simultaneously optimizing various layer properties by controlling a vacuum deposition process comprising exposing a substrate in a vacuum chamber by means of a material released from a magnetron-bonded target applying a target voltage provided by a regulated voltage source between the target and a counter electrode and introducing a process gas into the vacuum chamber is coated in a process space, whereby an optical emission spectrum is recorded and determined and used from intensities of spectral lines of the process materials involved in the coating process, process-significant data of the vacuum deposition process for further processing in measuring or control processes, characterized in that for controlling a first Layer parameters a of at least one process material spectral lines are determined from the optical emission spectrum that relative intensities by a first mathematical combination of f 1 (I i, I j), i ≠ j are formed, that more than a relative intensity from the relative intensities with a second mathematical combination f 2 (R i) a first intensity link IV_1 first process-significant For controlling the first slice parameter a, it is calculated that for controlling a second slice parameter b of at least one process material, spectral lines are determined from the optical emission spectrum such that relative intensities are formed by the first mathematical link f 1 (I i , I j ), i ≠ j in that with more than one relative intensity from the relative intensities R 5 , R 6 , R 7 and R 8 with a second mathematical link f 2 (R i ), a second intensity link IV_2 is calculated as the second process-significant datum for controlling the second slice parameter b. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass zur Steuerung eines ersten Schichtparameters a von mindestens drei Prozessmaterialen Spektrallinien aus dem optischen Emissionsspektrum ermittelt werden, dass aus einem ersten Prozessmaterial mindestens vier Intensitäten I1, ... I4 ermittelt werden und aus jeweils zwei der vier Intensitäten mindestens drei Relativintensitäten R1, R2, R3 durch eine erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet werden, dass aus einem zweiten Prozessmaterial mindestens eine Intensität I5 ermittelt und aus einem dritten Prozessmaterial mindestens eine Intensität I6 ermittelt wird und eine Relativintensität R4 durch die erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet wird, dass aus den Relativintensitäten R1, R2, R3 und R4 mit einer zweiten mathematischen Verknüpfung f2(Ri) eine erste Intensitätsverknüpfung IV_1 als erstes prozesssignifikantes Datum zur Steuerung des ersten Schichtparameters a berechnet wird, dass zur Steuerung eines zweiten Schichtparameters b von mindestens zwei Prozessmaterialen Spektrallinien aus dem optischen Emissionsspektrum ermittelt werden, dass aus dem ersten Prozessmaterial mindestens sechs Intensitäten I7, ... I12 ermittelt werden und aus jeweils zwei der sechs Intensitäten mindestens drei Relativintensitäten R5, R6, R7 durch die erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet werden, dass aus einem vierten Prozessmaterial mindestens eine Intensität I13 ermittelt und aus dem ersten Prozessmaterial mindestens eine weitere Intensität I14 ermittelt wird und eine Relativintensität R8 durch die erste mathematische Verknüpfung f1(Ii, Ij), i≠j gebildet wird, dass aus den Relativintensitäten R5, R6, R7 und R8 mit einer zweiten mathematischen Verknüpfung f2(Ri) eine zweite Intensitätsverknüpfung IV_2 als zweites prozesssignifikantes Datum zur Steuerung des zweiten Schichtparameters b berechnet wird. A method according to claim 1, characterized in that for controlling a first layer parameter a of at least three process materials spectral lines are determined from the optical emission spectrum that at least four intensities I 1 , ... I 4 are determined from a first process material and from two of the four Intensities at least three relative intensities R 1 , R 2 , R 3 are formed by a first mathematical link f 1 (I i , I j ), i ≠ j that at least one intensity I 5 determined from a second process material and from a third process material at least an intensity I 6 is determined and a relative intensity R 4 is formed by the first mathematical link f 1 (I i , I j ), i ≠ j , that of the relative intensities R 1 , R 2 , R 3 and R 4 with a second mathematical link f 2 (R i ) a first intensity link IV_1 as the first process-significant date for controlling the first Schichtpara a is calculated that for controlling a second layer parameter b of at least two process materials spectral lines from the optical emission spectrum are determined that from the first process material at least six intensities I 7 , ... I 12 are determined and from two of the six intensities at least three relative intensities R 5 , R 6 , R 7 are formed by the first mathematical link f 1 (I i , I j ), i ≠ j that determines at least one intensity I 13 from a fourth process material and at least one further from the first process material Intensity I 14 is determined and a relative intensity R 8 is formed by the first mathematical link f 1 (I i , I j ), i ≠ j that from the relative intensities R 5 , R 6 , R 7 and R 8 with a second mathematical Link f 2 (R i ) a second intensity link IV_2 as a second process-significant date for controlling the second slice parameter b berec hnet is. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Intensitätsverknüpfung IV_1 als Regelgröße in dem Regelungsprozess derart eingesetzt wird, dass der Setpoint der Generatorspannung als Stellgröße der Regelung derart geführt wird, dass die Intensitätsverknüpfung IV_1 als Regelgröße der Regelung, auf einen als Führungsgröße eingestellten Sollwert IV_1S der Intensitätsverknüpfung IV_1 konstant gehalten wird. The method of claim 1 or 2, characterized in that the first intensity linkage IV_1 is used as a controlled variable in the control process such that the setpoint of the generator voltage is performed as a control variable of the control such that the intensity link IV_1 as a control variable of the scheme, one as a reference variable setpoint IV_1 S of the intensity link IV_1 is kept constant. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensitätsverknüpfung IV_2 als Regelgröße in dem Regelungsprozess derart eingesetzt wird, dass der Druck des Prozessgases, insbesondere der Druck des Arbeitsgases, über eine Stellung an einem Mass Flow Controller und/oder die Leistung für eine Steuereinrichtung zur Regelung des Sauerstoffflusses als Stellgröße der Regelung derart geführt wird, dass die Intensitätsverknüpfung IV_2 als Regelgröße der Regelung, auf einen als Führungsgröße eingestellten Sollwert IV_2S der Intensitätsverknüpfung IV_2 konstant gehalten wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the intensity linkage IV_2 is used as a controlled variable in the control process such that the pressure of the process gas, in particular the pressure of the working gas, via a position on a mass flow controller and / or the power is performed for a control device for controlling the flow of oxygen as a control variable of the control such that the intensity link IV_2 is kept constant as a control variable of the control, set to a setpoint as the reference value IV_2 S of the intensity link IV_2. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert IV_1S für einen Wert ai eines ersten zu erreichenden Schichtparameters as aus einer Funktion IV_1 = f(a) festgelegt wird. Method according to Claim 3 or 4, characterized in that the desired value IV_1 S for a value a i of a first slice parameter a s to be achieved is determined from a function IV_1 = f (a). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert IV_1S für einen Wert ai eines zu erreichenden Schichtparameters as aus einer Funktion IVS = f(as) ermittelt wird und dass die Funktion IVS = f(as) während eines Kalibrierbeschichtungsprozesses erfasst wird, indem Werte ai des Schichtparameters gemessen werden, bei Nichtübereinstimmung eines aktuellen Wertes an der Werte ai die Generatorspannung so lange verändert wird, bis ein späterer Wert an+x dem Wert des beabsichtigten Schichtparameters as entspricht und die dabei zu ermittelnde Intensitätsverknüpfung IV_1 als Sollwert IV_1S eingesetzt und als Führungsgröße eingestellt wird. A method according to claim 5, characterized in that the desired value IV_1 S to reach a for a value a i layer parameter a s from a function IV S = f (a s) is determined and that the function IV S = f (a s) during one Calibration coating process is detected by values a i of the layer parameter are measured, if a current value a n of the values a i, the generator voltage is changed until a later value a n + x corresponds to the value of the intended layer parameter a s and the case to be determined intensity link IV_1 used as setpoint IV_1 S and set as a reference variable. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert IV_1S für einen Wert ai eines zu erreichenden Schichtparameters a ermittelt wird, indem während eines Beschichtungsprozesses Werte ai der Schichteigenschaften a gemessen werden, bei Nichtübereinstimmung eines aktuellen Wertes an der Werte ai die Targetspannung und/oder die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Magnetsystem und Target so lange verändert wird, bis ein späterer Wert an+x dem Wert der beabsichtigten Schichteigenschaft a entspricht und die dabei zu ermittelnde Intensitätsverknüpfung IV als Sollwert IVS eingesetzt und als Führungsgröße eingestellt wird. Method according to Claim 5, characterized in that the desired value IV_1 S for a value a i of a slice parameter a to be achieved is determined by measuring values a i of the slice properties a during a coating process, if a current value a n of the values a i does not match the target voltage and / or the speed of the relative movement between the magnet system and the target is changed until a later value a n + x corresponds to the value of the intended layer property a and the intensity linkage IV to be determined is used as the desired value IV S and set as the reference variable , Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert IV_2S für einen Wert bi des zweiten zu erreichenden Prozessparameters bs aus einer Funktion IV_2 = f(b) festgelegt wird. Method according to one of Claims 3 to 7, characterized in that the desired value IV_2 S for a value b i of the second process parameter to be achieved b s is determined from a function IV_2 = f (b). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert IV_2S für einen Wert bi eines zu erreichenden Schichtparameters b aus einer Funktion IVS = f(bs) ermittelt wird und dass die Funktion IVS = f(bs) während eines Kalibrierbeschichtungsprozesses erfasst wird, indem Werte bi des Schichtparameters gemessen werden, bei Nichtübereinstimmung eines aktuellen Wertes bn der Werte bi der Druck am Mass Flow Controller und/oder die Leistung für die Steuereinrichtung zur Regelung des Sauerstoffflusses so lange verändert wird, bis ein späterer Wert bn+x dem Wert des beabsichtigten Schichtparameters b entspricht und die dabei zu ermittelnde Intensitätsverknüpfung IV_2 als Sollwert IV_2S eingesetzt und als Führungsgröße eingestellt wird. Method according to claim 8, characterized in that the desired value IV_2 S for a value b i of a slice parameter b to be achieved is determined from a function IV S = f (b s ) and that the function IV S = f (b s ) during a Calibration coating process is detected by values b i of the layer parameter are measured, in case of non-compliance of a current value b n of the values b i the pressure on the mass flow controller and / or the power for the controller to control the oxygen flow is changed until a later Value b n + x corresponds to the value of the intended layer parameter b and the intensity linkage IV_2 to be determined is used as the desired value IV_2 S and set as the reference variable. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des ersten Schichtparameters a und die Steuerung des zweiten Schichtparameters b gleichzeitig unabhängig voneinander ohne Nachsteuern des jeweils anderen Parameters erfolgt. Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the control of the first slice parameter a and the control of the second slice parameter b occur simultaneously independently of each other without subsequent control of the respective other parameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Generatorspannung mittels eines Proportional-Integral-Differential-Reglers erfolgt. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the control of the generator voltage by means of a proportional-integral-differential controller takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Druckes des Arbeitsgases am Mass Flow Controller und/oder der Leistung an der Steuereinrichtung zur Regelung des Sauerstoffflusses mittels eines Proportional-Integral-Reglers erfolgt. Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the control of the pressure of the working gas at the mass flow controller and / or the power to the control device for controlling the oxygen flow by means of a proportional-integral controller takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Intensitäten aus einer Spektrallinie einer ionisierten Form eines Prozessmaterials gewonnen wird. Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that one or more intensities is obtained from a spectral line of an ionized form of a process material. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Prozessmaterial um Argon, bei dem zweiten Prozessmaterial um Sauerstoff und bei dem dritten Prozessmaterial um Zn+ und bei dem vierten Prozessmaterial um Aluminium handelt.. Method according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the first process material is argon, the second process material is oxygen and the third process material is Zn + and the fourth process material is aluminum. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Schichtparameter a um den spezifischen Widerstand der Schicht und bei dem zweiten Schichtparameter b um die dynamische Abscheiderate handelt. Method according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the first layer parameter a is the specific resistance of the layer and the second layer parameter b is the dynamic deposition rate.
DE102011082775.7A 2011-09-15 2011-09-15 Method for the simultaneous optimization of different layer properties Expired - Fee Related DE102011082775B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011082775.7A DE102011082775B4 (en) 2011-09-15 2011-09-15 Method for the simultaneous optimization of different layer properties

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011082775.7A DE102011082775B4 (en) 2011-09-15 2011-09-15 Method for the simultaneous optimization of different layer properties

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011082775A1 true DE102011082775A1 (en) 2013-03-21
DE102011082775B4 DE102011082775B4 (en) 2016-09-01

Family

ID=47751011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011082775.7A Expired - Fee Related DE102011082775B4 (en) 2011-09-15 2011-09-15 Method for the simultaneous optimization of different layer properties

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011082775B4 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1553206A1 (en) 2002-05-29 2005-07-13 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Reactive sputtering method and device
DE102006049608A1 (en) * 2006-10-20 2008-04-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device for adjusting a working point during reactive sputtering within a defined sputtering region comprises a measuring unit, an evaluating unit for calculating the intensity ratios and a control circuit for controlling reactive gas flow
DE10341513B4 (en) 2002-09-06 2010-10-07 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Process for controlling the reactive gas flow in reactive plasma-assisted vacuum coating processes
DE102009042103A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Innovent E.V. Method for treating a surface, comprises producing a plasma beam from a process gas or flame beam from burning gas, by which the surface is coated with plastic, glass, metal, ceramics, glass ceramics, wood or textile

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1553206A1 (en) 2002-05-29 2005-07-13 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Reactive sputtering method and device
DE10341513B4 (en) 2002-09-06 2010-10-07 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Process for controlling the reactive gas flow in reactive plasma-assisted vacuum coating processes
DE102006049608A1 (en) * 2006-10-20 2008-04-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device for adjusting a working point during reactive sputtering within a defined sputtering region comprises a measuring unit, an evaluating unit for calculating the intensity ratios and a control circuit for controlling reactive gas flow
DE102009042103A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Innovent E.V. Method for treating a surface, comprises producing a plasma beam from a process gas or flame beam from burning gas, by which the surface is coated with plastic, glass, metal, ceramics, glass ceramics, wood or textile

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011082775B4 (en) 2016-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19752322B4 (en) Method and device for the highly automated production of thin films
DE19506515C1 (en) Reactive coating process using a magnetron vaporisation source
EP0282835B1 (en) Process and device for controlling the reactive coating of substrates with layers, using magnetron cathodes
EP3289113A1 (en) Method for producing coated substrates
EP1591557B1 (en) Coating method for In-line apparatus.
DE10347521A1 (en) Method for producing a multilayer layer and device for carrying out the method
DE102009053756B4 (en) Process for coating a substrate in a vacuum chamber with at least one rotating magnetron
DE4343042C1 (en) Method and device for plasma-activated vapour deposition
DE102011008047B4 (en) Method for controlling a deposition process
DE10341513B4 (en) Process for controlling the reactive gas flow in reactive plasma-assisted vacuum coating processes
DE102011017583B4 (en) Method for determining process-significant data of a vacuum deposition process and its further processing in measurement or control processes
EP1592821B1 (en) Method for producing a multilayer coating and device for carrying out said method
DE102011082775B4 (en) Method for the simultaneous optimization of different layer properties
DE102014100179A1 (en) Process for the reactive deposition of layers
DE102009053903B3 (en) Coating substrate in vacuum chamber having rotating magnetron, comprises guiding past the substrate to the magnetron in substrate transport direction, and coating the substrate by material extracted from target connected with the magnetron
DE102014103746A1 (en) Sputtering arrangement and method for controlled reactive sputtering
DE102006049608A1 (en) Device for adjusting a working point during reactive sputtering within a defined sputtering region comprises a measuring unit, an evaluating unit for calculating the intensity ratios and a control circuit for controlling reactive gas flow
DE10143145C1 (en) Production of layer system used for optical precision components comprises depositing individual layers on substrate in vacuum deposition chamber using pulsed magnetron sputtering stations at prescribed speed
DE102011076267B3 (en) Conducting gas in magnetron-vacuum coating system, comprises passing substrate to magnetron, introducing reactive gas on both sides along longitudinal extent in axial direction of target and controllably adjusting reactive gas flow
DE102005015587B4 (en) Method and arrangement for stabilizing an operating point of reactive plasma-assisted vacuum coating processes
DE102005033515A1 (en) Use of plasma-activated electron beam vaporization with diffuse cathodic vacuum arc for coating substrates, controls operational parameters affecting layer thickness and its distribution
DE102006036403B4 (en) Process for coating a substrate with a defined layer thickness distribution
EP0580837B1 (en) Process for producing thin films by means of reactive cathode sputtering and device for implementing it
EP0151737B1 (en) Process for controlling and monitoring the incorporation of a doping material into conductive metallic layers during their manufacture
DE102014103732A1 (en) Sputtering arrangement and method for controlled reactive sputtering

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE LIPPERT, STACHOW & PARTNER, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VON ARDENNE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: VON ARDENNE ANLAGENTECHNIK GMBH, 01324 DRESDEN, DE

Effective date: 20140918

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE LIPPERT, STACHOW & PARTNER, DE

Effective date: 20140918

Representative=s name: LIPPERT STACHOW PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE , DE

Effective date: 20140918

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee