DE102018216969A1 - Plasma treatment device and method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber - Google Patents
Plasma treatment device and method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018216969A1 DE102018216969A1 DE102018216969.1A DE102018216969A DE102018216969A1 DE 102018216969 A1 DE102018216969 A1 DE 102018216969A1 DE 102018216969 A DE102018216969 A DE 102018216969A DE 102018216969 A1 DE102018216969 A1 DE 102018216969A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- arc
- pulse
- process time
- power
- output
- 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.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32917—Plasma diagnostics
- H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
- H01J37/32944—Arc detection
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3464—Operating strategies
- H01J37/3467—Pulsed operation, e.g. HIPIMS
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Es sind eine Plasma-Behandlungsvorrichtung und ein Verfahren zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer beschrieben. Die Plasma-Behandlungsvorrichtung weist einen Plasmagenerator zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer auf, der Plasmagenerator konfiguriert ist die Pulse über eine Prozesszeit gemäß einer vorbestimmten Pulsfolge zu erzeugen und auszugeben. Der Plasmagenerator weis eine Are-Einheit auf, die geeignet ist einen Überschlag oder einen bevorstehenden Überschlag, auch Arc-Event genannt, zu erkennen und darauf ansprechend einen Puls der an die Prozesskammer ausgegeben wird oder ausgegeben werden soll, abzubrechen, zu verändern und/oder ausfallen zu lassen, was als Are-Eingriff bezeichnet wird. Ferner ist wenigstens eine Steuereinheit vorgesehen, die konfiguriert ist, um ein Verfahren auszuführen, das folgendes aufweist: das Bestimmen oder Empfangen einer Prozesszeit und Pulsfolge für die Prozesskammer in/an einer Steuereinheit, das Ansteuern eines Plasmagenerators um über die bestimmte Prozesszeit hinweg die Pulsfolge auszugeben, das Erkennen eines Arc-Events, das einen Überschlag oder einen bevorstehenden Überschlag anzeigt, ansprechend auf das Erkennen eines Arc-Events das Durchführen eines Are-Eingriffs der das Abbrechen, Verändern und/oder Ausfallenlassen eines Pulses, der an die Prozesskammer ausgegeben wird oder ausgegeben werden soll, das Erhalten von Daten über Are-Eingriffe und Bestimmen anhand der Daten eine Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge, um eine durch die Arc-Eingriffe bedingte Leistungsreduzierung wenigsten teilweise zu kompensieren, und das Ansteuern des Plasmagenerators, um im Anschluss an die bestimmte Prozesszeit über die Dauer der bestimmten Prozesszeitverlängerung hinweg die entsprechende Pulsfolge auszugebenA plasma treatment device and a method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber are described. The plasma treatment device has a plasma generator for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber, the plasma generator is configured to generate and output the pulses over a process time in accordance with a predetermined pulse sequence. The plasma generator has an Are unit which is suitable for recognizing a rollover or an upcoming rollover, also called an arc event, and in response to this, aborting, changing and / or interrupting a pulse which is or is to be output to the process chamber to drop out what is called an Are intervention. Furthermore, at least one control unit is provided which is configured to carry out a method, which comprises: determining or receiving a process time and pulse sequence for the process chamber in / on a control unit, controlling a plasma generator in order to output the pulse sequence over the determined process time recognizing an arc event that indicates a rollover or an upcoming rollover, in response to the detection of an arc event, performing an intervention of canceling, changing and / or dropping a pulse that is output to the process chamber or outputted, obtaining data about Are interventions and determining on the basis of the data a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to at least partially compensate for a power reduction caused by the Arc interventions, and actuating the plasma generator in order to follow the specific process time over the daue r to output the corresponding pulse sequence according to the determined process time extension
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plasma-Behandlungsvorrichtung und ein Verfahren zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer für die plasmaunterstützte Behandlung von Substraten.The present invention relates to a plasma treatment device and a method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber for the plasma-assisted treatment of substrates.
In der Technik sind unterschiedlichste Einsatzgebiete bekannt, in denen eine elektrische Leistung üblicherweise mit einer Frequenz von wenigstens 40KHz bereitgestellt wird, um ein Plasma aus einem Gas anzuregen und für bestimmte Prozesse aufrecht zu erhalten. Ein Beispiel hierfür ist die plasmaunterstützte Gasphasenabscheidung in der Halbleitertechnik oder der Photovoltaikindustrie.A wide variety of fields of application are known in the art, in which electrical power is usually provided at a frequency of at least 40 kHz in order to excite a plasma from a gas and to maintain it for certain processes. An example of this is plasma-assisted gas phase deposition in semiconductor technology or the photovoltaic industry.
Hierbei werden zum Beispiel Wafer in sogenannten Waferboote geladen, die teilweise aus elektrisch leitenden Platten bestehen und in entsprechende Prozesskammern eingebracht. An die Waferboote wird dann eine elektrische Leistung mit einer Frequenz von wenigstens 40KHz angelegt, um ein Plasma aus einem geeigneten Prozessgas zwischen den Platten und zwischen an den Platten aufgenommenen Wafern zu erzeugen. Ein Beispiel für eine solche Plasma-Behandlungsvorrichtung ist in der
Solchen Plasma-Behandlungsvorrichtungen bestehen jeweils in der Regel aus einer einzelnen Prozesskammer der ein einzelner Plasmagenerator zugeordnet ist. Bei der benachbarten Anordnung mehrer Prozesskammern wurde zwar zum Teil eine gemeinsame Nutzung von Gasschränken und sonstigen Peripheriegeräten in Betracht gezogen, aber bisher verfügte jede Prozesskammer über einen einzelnen Plasmagenerator. Ein solcher Plasmagenerator besitzt in der Regel ein regelbares Netzteil mit einem Ausgang, das geeignet an seinem Ausgang einen Gleichstrom mit einer vorbestimmten Spannung und/oder Stärke auszugeben, einen Wandler, der geeignet ist, aus einem Gleichstrom am Eingang einen Wechselstrom mit einer vorbestimmten Frequenz von wenigstens 40KHz als ein Ausgangssignal zu formen und das Ausgangssignal an die verbunden Prozesskammer anzulegenSuch plasma treatment devices generally consist of a single process chamber to which a single plasma generator is assigned. With the adjacent arrangement of several process chambers, the sharing of gas cabinets and other peripheral devices was sometimes considered, but so far each process chamber had a single plasma generator. Such a plasma generator generally has a controllable power supply unit with an output which is suitable for outputting a direct current with a predetermined voltage and / or strength at its output, a converter which is suitable for converting an alternating current with a predetermined frequency from a direct current at the input Form at least 40KHz as an output signal and apply the output signal to the connected process chamber
Während der Prozesse wird die elektrische Leistung üblicherweise vom jeweiligen Plasmagenerator periodisch als Puls zur Verfügung gestellt, wobei hier in der Regel über lange Zeitperioden hinweg ein Tastgrad (Quotient aus Pulsdauer und Periodendauer) von kleiner 0,1 eingestellt wird. Eine derart gepulstes betreiben eines Plasmas in der Prozesskammer hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Typischerweise bleiben daher über weite Strecken der Prozesse 90% der verfügbaren Dauerleistung eines Plasmagenerators ungenutzt. Es gibt auch Prozesse mit wesentlich kleineren Tastgraden aber auch Prozesse oder Prozeßabschnitte mit höheren Tastgraden. Das Netzteil und der Wandler werden hierbei üblicherweise über einen Regler angesteuert, der abhängig von einem Prozessrezept (der erforderlichen Leistung) über eine Prozessdauer hinweg eine entsprechende Pulsfolge für die Prozesskammer ermittelt und entsprechende Ansteuersignale erzeugt. Dabei werden die Prozessdauer und die Pulsfolge in der Regel vorab festgelegt und nicht mehr verändert.During the processes, the electrical power is usually made available periodically as a pulse by the respective plasma generator, a duty cycle (quotient of pulse duration and period duration) of less than 0.1 being generally set here over long time periods. Such a pulsed operation of a plasma in the process chamber has proven to be particularly advantageous. Typically, 90% of the available continuous power of a plasma generator therefore remains unused over long stretches of the processes. There are also processes with much smaller duty cycles, but also processes or process sections with higher duty cycles. The power supply unit and the converter are usually controlled via a controller which, depending on a process recipe (the required power), determines a corresponding pulse sequence for the process chamber over a process duration and generates corresponding control signals. The process duration and the pulse sequence are usually defined in advance and are no longer changed.
Üblicherweise besitzen Plasmageneratoren auch eine Bogen-Unterdrückungseinheit (auch Arc-Unterdrückungseinheit genannt), die geeignet ist aktuelle Prozessdaten über Prozesse der Prozesskammer und aktuelle Daten des Netzteils und/oder des Schalters zu erhalten und in Echtzeit auszuwerten, um einen Überschlag oder einen bevorstehenden Überschlag (auch Arc genannt) zu erkennen. Arcs können zu lokal verbrannten, aufgeschmolzenen oder ungleichmäßig beschichteten Wafern führen. Ferner kann es auch zu Beschädigungen am Waferträger kommen, was zu Produktionsausfall oder hohe Serviceaufwänden führen kann. Daher sind Arcs möglichst zu vermeiden.Plasma generators usually also have an arc suppression unit (also known as an arc suppression unit), which is suitable for obtaining current process data about processes in the process chamber and current data from the power supply unit and / or the switch, and evaluating them in real time in order to determine a rollover or an upcoming rollover also known as Arc). Arcs can lead to locally burned, melted, or unevenly coated wafers. Furthermore, the wafer carrier can also be damaged, which can lead to production downtime or high service costs. Therefore, arcs should be avoided if possible.
Die Arc-Unterdrückungseinheit kann zum Beispiel mit dem Netzteil und/oder dem Schalter in Verbindungstehen, um diese gegebenenfalls ansprechend auf die Erkennung eines Überschlags oder einen bevorstehenden Überschlags anzusteuern, um Überschläge in der Prozesskammer zu vermeiden oder rasch zu unterdrücken. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass elektrische Leistungspulse erst gar nicht Aufgebaut werden oder ein entsprechender Puls zum Beispiel in einen Absorber umgeleitet wird. Dies kann auch erfolgen während ein Puls schon teilweise in die Prozesskammer geleitet wurde.The arc suppression unit can be connected to the power supply unit and / or the switch, for example, in order to control them in response to the detection of a rollover or an upcoming rollover, in order to avoid or quickly suppress rollovers in the process chamber. This happens, for example, by the fact that electrical power pulses are not built up at all or a corresponding pulse is diverted to an absorber, for example. This can also be done while a pulse has already been partially directed into the process chamber.
Plasma Generator Hersteller geben üblicherweise geeignete Einstellungen für das Bogen-Unterdrückungsmanagement (auch Are-Management genannt) vor, welche gegebenenfalls auch vom Anlagenbetreiber verändert werden können. Darüber hinaus können moderne Behandlungsanlagen anhand von Arc-Unterdrückungswerten über einen Prozessabbruch entscheiden, wenn zum Beispiel innerhalb eines Zeitraums zu viele Arc-Events aufgetreten sind, oder wenn Leistung, Strom und/oder Spannung außerhalb der Toleranz liegen.Plasma generator manufacturers usually specify suitable settings for arc suppression management (also called are management), which can also be changed by the system operator if necessary. In addition, modern treatment plants can use arc suppression values to decide on a process termination if, for example, too many arc events have occurred within a period of time, or if power, current and / or voltage are out of tolerance.
Plasma Generator Hersteller bieten insbesondere Arc-Management bzw. Arc-Unterdrückungs Softwarelösungen an, die in den Prozess eingreifen, indem sie Strom/Spannung reduzieren und Prozesspausen erzwingen. Eine Reduzierung von Strom/Spannung und Prozesspausen, können jedoch sofern sie vorab geplant werden, die Prozesszeiten entsprechend verlängern und somit den Durchsatz einer Prozessanlage beeinträchtigen. Wenn hingegen in dieser Art und Weise in den laufenden Prozess eingegriffen wird, führt dies zu einer geringen Mittelleistung über die Prozesszeit hinweg. Dies kann dazu führen, dass die abgeschieden Schichtdicken geringer sind als gewollt, da zum Beispiel bei PECVD-Prozessen die Abscheidedicke proportional zur eingebrachten Leistung ist. Geringere Schichtdicken können zu Problemen bei späteren Bearbeitungsprozessen oder gar zu einem kompletten Funktionsausfall der abgeschieden Schicht führen.Plasma generator manufacturers in particular offer arc management or arc suppression software solutions that intervene in the process by reducing current / voltage and forcing process breaks. A reduction of current / voltage and process breaks, however, if they are planned in advance, can increase the process times accordingly and thus affect the throughput of a process plant. If, however, in this way in the ongoing process intervention, this leads to a low average power over the process time. This can result in the deposited layer thicknesses being less than desired, since, for example in PECVD processes, the deposition thickness is proportional to the power input. Lower layer thicknesses can lead to problems in later machining processes or even to a complete failure of the deposited layer.
Anlagenbetreiber definieren ferner Prozessabbruchkriterien wie Spannung, Strom, Leistung oder Anzahl von Arcs. Damit können sie den Prozess Abbrechen bevor es zu Beschädigung am Werkstückträger kommt. Dafür muss der Anlagenbetreiber aber die Abbruchkriterien so wählen, dass das Arc Management System kaum Chance hat zu reagieren. Ein Prozessabbruch mit anschließender Suche nach der Ursache des Arcings ist zeitaufwendig, reduziert den Anlagendurchsatz und führt zu Materialverlust.Plant operators also define process termination criteria such as voltage, current, power or number of arcs. This allows you to cancel the process before the workpiece carrier is damaged. To do this, the plant operator must select the termination criteria so that the Arc Management System has little chance of reacting. A process termination followed by a search for the cause of the arc is time-consuming, reduces the system throughput and leads to material loss.
Der Anlagenbetreiber möchte daher möglichst keine Prozessabbrüche, keine durch Arcs bedingten Beschädigungen am Wafer und/oder Werkstückträger aber auch keine zu dünn abgeschieden Schichten.The plant operator would therefore like to avoid any process interruptions, no damage to the wafer and / or workpiece carrier caused by Arcs, and also no layers that were deposited too thinly.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Bereitstellung elektrischer Leistung effizienter zu gestalten, um möglichst wenigstens eines der oben genannten Probleme zu vermeiden oder zu verringern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Plasma-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer nach Anspruch 9 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich unter anderem aus den Unteransprüchen.The present invention is therefore based on the object of making the provision of electrical power more efficient in order to avoid or reduce at least one of the problems mentioned above as far as possible. According to the invention, this object is achieved by a plasma treatment device according to claim 1 and a method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber according to claim 9. Further refinements of the invention result, inter alia, from the subclaims.
Die Plasma-Behandlungsvorrichtung weist einen Plasmagenerator auf, der konfiguriert ist zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer, wobei der Plasmagenerator konfiguriert ist die Pulse über eine Prozesszeit gemäß einer vorbestimmten Pulsfolge zu erzeugen und auszugeben, und wobei der Plasmagenerator eine Are-Einheit aufweist, die geeignet ist einen Überschlag oder einen bevorstehenden Überschlag, auch Arc-Event genannt, zu erkennen und darauf ansprechend einen Puls der an die Prozesskammer ausgegeben wird oder ausgegeben werden soll, abzubrechen, zu verändern und/oder ausfallen zu lassen, was als Are-Eingriff bezeichnet wird. Die Plasma-Behandlungsvorrichtung weist insbesondere auch wenigstens eine Steuereinheit auf, die konfiguriert ist, um Prozessdaten über Prozesse in der wenigstens einen Prozesskammer zu erhalten und auszuwerten und anhand der Prozessdaten wenigstens eine Prozesszeit und eine über die Prozesszeit hinweg durch den Plasmagenerator zur Verfügung zu stellende Pulsfolge zu bestimmen, oder eine bestimmte Prozesszeit und Pulsfolge zu empfangen, wobei die Pulsfolge konfiguriert über die Prozesszeit ist eine vorbestimmte Leistung in die Prozesskammer einzubringen, den Plasmagenerator anzusteuern, über die Prozesszeit hinweg die Pulsfolge auszugeben. Die wenigstens eine Steuereinheit ist ferner konfiguriert Daten über Are-Eingriffe zu erhalten und anhand der Daten eine Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge zu ermitteln, um eine durch die Arc-Eingriffe bedingte Leistungsreduzierung wenigsten teilweise zu kompensieren. Eine solche Plasma-Behandlungsvorrichtung bietet die Möglichkeit durch Arc-Events auftretende Leistungsverlust wenigsten steilweise zu kompensieren, was die Homogenität von Prozessen verbessert und ein aggressiveres Arc-Management ermöglicht.The plasma treatment device has a plasma generator that is configured to output pulses of electrical power to at least one process chamber, the plasma generator is configured to generate and output the pulses over a process time according to a predetermined pulse sequence, and the plasma generator is an Are unit which is suitable for recognizing a rollover or an upcoming rollover, also called an arc event, and in response responding to a pulse which is or is to be output to the process chamber, cancels, changes and / or cancels out what are -Intervention is called. In particular, the plasma treatment device also has at least one control unit that is configured to receive and evaluate process data about processes in the at least one process chamber and, based on the process data, at least one process time and a pulse sequence to be made available by the plasma generator over the process time to determine, or to receive a specific process time and pulse sequence, the pulse sequence configured to bring a predetermined power into the process chamber via the process time, to control the plasma generator, to output the pulse sequence over the process time. The at least one control unit is also configured to receive data about Are interventions and to use the data to determine a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to at least partially compensate for a power reduction caused by the Arc interventions. Such a plasma treatment device offers the possibility of compensating for power losses that occur due to arc events at least in steep increments, which improves the homogeneity of processes and enables more aggressive arc management.
Bevorzugt weist die Plasma-Behandlungsvorrichtung eine Einheit aufweist, die konfiguriert ist die Anzahl der Are-Eingriffe zu ermitteln und an die wenigstens eine Steuereinheit zu übermitteln. Allein die einfach zu ermittelnde Anzahl der Eingriffe kann eine Grundlage für die Bestimmung eines ungefähren Leistungsverlustes für die Bestimmung einer Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge bieten. Insbesondere kann die Einheit konfiguriert sein zum Erkennen von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Are-Eingriffen, zum Ermitteln der Anzahl jeder Art von Are-Eingriff und zum Übermitteln der Anzahl an die wenigstens eine Steuereinheit. Durch die Unterscheidung der Arc-Eingriffe kann eine besser Einschätzung der Leistungsverlust erfolgen. Die Einheit kann Teil der Arc-Einheit ist, die die Are-Eingriffe vornimmt. Bei einer Ausführungsform ist die Arc-Einheit konfiguriert zum Erkennen von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Arc-Events und zum Auswählen unterschiedlicher vorbestimmter Arc-Eingriffe entsprechend dem Arc-Event.The plasma treatment device preferably has a unit that is configured to determine the number of interventions and transmit it to the at least one control unit. The simply ascertainable number of interventions alone can provide a basis for determining an approximate loss of performance for determining a process time extension with a corresponding pulse sequence. In particular, the unit can be configured to recognize at least two different types of Are interventions, to determine the number of each type of Are intervention and to transmit the number to the at least one control unit. By differentiating the Arc interventions, a better assessment of the loss of performance can be made. The unit can be part of the arc unit that performs the Are operations. In one embodiment, the arc unit is configured to recognize at least two different types of arc events and to select different predetermined arc interventions corresponding to the arc event.
Insbesondere kann die Arc-Einheit konfiguriert sein zum Erkennen wenigstens zwei der Folgenden Arc-Events: ein Imax-Event, das einen Überstrom, d.h. einen Strom oberhalb eines Schwellenwertes, und somit das Auftreten eines Arcs anzeigt; ein U*I-Event, das vor dem Erreichen eines Überstroms einen übermäßigen Stromanstieg bei gegebener Spannung (Uxl) derart anzeigt, dass bei weiterer Leistungslieferung des Auftreten eines Überstrom zu erwarten wäre; einen Micro-Arc, der durch eine Stromspitze bei gegebener Spannung angezeigt wird. Diese Events haben unterschiedliche Einflüsse auf den Prozess, wobei ein Imax-Event den größten Einfluss hat und möglichst zu vermeiden ist, da er zu Beschädigungen der Sebstrate oder eines Substratträgers führen kann. Durch entsprechende Eingriffe in Micro-Arc-Evetns und U*I-Events, die häufig Vorboten eines immanenten Imax-Events sind können diese gegebenenfalls verhindert werden. Dabei kann die Arc-Einheit insbesondere konfiguriert sein beim Erkennen eines Imax-Events den laufenden Puls komplett abzubrechen und die Leistung anschließend langsam zu erhöhen, sodass gegebenenfalls auch der Folgepuls nicht voll ausgegeben wird; beim Erkennen eines U*I-Events den laufenden Puls zu unterbrechen und soweit möglich innerhalb der geplanten Pulszeit mit ansteigender Leistungsrampe neu zu starten; und beim Erkennen eines Micro-Arcs den laufenden Puls zu unterbrechen und nach kurzer Wartezeit normal weiter auszugeben.In particular, the arc unit can be configured to recognize at least two of the following arc events: an Imax event which indicates an overcurrent, ie a current above a threshold, and thus the occurrence of an arc; a U * I event which, before reaching an overcurrent, indicates an excessive current increase at a given voltage (Uxl) in such a way that an overcurrent would be expected if further power was supplied; a micro-arc, which is indicated by a current peak at a given voltage. These events have different influences on the process, whereby an Imax event has the greatest influence and should be avoided if possible, since it can lead to damage to the sebum rate or to a substrate carrier. Appropriate interventions in micro-arc events and U * I events, which are often harbingers of an immanent Imax event, can prevent these if necessary. The arc unit can be configured in particular when the Imax event is detected to abort the current pulse completely and then slowly increase the power, so that the following pulse may not be fully output; to interrupt the current pulse when a U * I event is detected and, if possible, to restart within the planned pulse time with an increasing power ramp; and to interrupt the current pulse when a micro-arc is detected and continue to output it after a short waiting time.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit konfiguriert ist, beim Erreichen einer bestimmten Anzahl von Arc-Events innerhalb der Prozesszeit oder eines Prozessabschnitts den Plasmagenerator anzusteuern, die pro Puls der verbleibenden Pulsfolge abgegebene Leistung zu reduzieren und eine entsprechende Leistungsreduzierung beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge zu berücksichtigen. Durch die Leistungsreduzierung der verbleibenden Pulse kann die Wahrscheinlichkeit von Arcs während des laufenden Prozesses verringert werden, wobei ein entsprechender Leistungsverlust aber wenigstens teilweise ausgeglichen werden kann, um ein gewünschtes Prozessergebnis zu erhalten.In a further embodiment, the control unit is configured to control the plasma generator when a certain number of arc events are reached within the process time or a process section, to reduce the power output per pulse of the remaining pulse train, and to reduce the power correspondingly when determining the process time extension with a corresponding pulse train to consider. By reducing the power of the remaining pulses, the probability of arcs during the running process can be reduced, but a corresponding power loss can be at least partially compensated for in order to obtain a desired process result.
Beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge, kann die mittlere Leistung der Pulse niedriger gewählt wählen als mittlere Leistung der Pulse während der vorhergehenden Prozesszeit, um die Wahrscheinlichkeit von Arcs während der Prozesszeitverlängerung zu reduzieren.When determining the process time extension with a corresponding pulse sequence, the average power of the pulses can be chosen to be lower than the average power of the pulses during the previous process time in order to reduce the probability of arcs during the process time extension.
Das Verfahren zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer, weist Folgendes auf: Bestimmen oder Empfangen einer Prozesszeit und Pulsfolge für die Prozesskammer in/an einer Steuereinheit, Ansteuern eines Plasmagenerators um über die bestimmte Prozesszeit hinweg die Pulsfolge auszugeben, Erkennen eines Arc-Events, das einen Überschlag oder einen bevorstehenden Überschlag anzeigt, ansprechend auf das Erkennen eines Arc-Events Durchführen eines Are-Eingriffs der das Abbrechen, Verändern und/oder Ausfallenlassen eines Pulses, der an die Prozesskammer ausgegeben wird oder ausgegeben werden soll, aufweist, Erhalten von Daten über Arc-Eingriffe und Bestimmen anhand der Daten eine Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge, um eine durch die Arc-Eingriffe bedingte Leistungsreduzierung wenigsten teilweise zu kompensieren, und Ansteuern des Plasmagenerators um im Anschluss an die bestimmte Prozesszeit über die Dauer der bestimmten Prozesszeitverlängerung hinweg die entsprechende Pulsfolge auszugeben. Durch das Verfahren lassen sich die schon oben angegebenen Vorteile erreichen.The method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber has the following: determining or receiving a process time and pulse train for the process chamber in / on a control unit, controlling a plasma generator in order to output the pulse train over the specific process time, recognizing an arc Receive events indicating a rollover or an upcoming rollover in response to the detection of an arc event, performing an Are intervention that includes canceling, changing, and / or dropping a pulse that is being delivered to the process chamber or is to be delivered of data via arc interventions and determine on the basis of the data a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to at least partially compensate for a power reduction caused by the arc interventions, and actuation of the plasma generator to follow the determined process time over the duration of the determined process time output the corresponding pulse train. The advantages already mentioned above can be achieved by the method.
Bevorzugt weisen die Daten über Are-Eingriffe die Anzahl der Are-Eingriffe auf, welche leicht zu ermitteln ist. Bevorzugt ist es möglich unterschiedliche Arten von Arc-Eingriffen durchzuführen und die Daten über Are-Eingriffe dann wenigstens die Arten der Arc-Eingriffe und die jeweilige Anzahl von Are-Eingriffen aufweisen.The data on Are interventions preferably have the number of Are interventions, which is easy to determine. It is preferably possible to carry out different types of Arc interventions and the data on Are interventions then have at least the types of Arc interventions and the respective number of Are interventions.
Bei einer Ausführungsform weist das Erkennen von Arc-Events, das Erkennen von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Arc-Events auf, wobei das Durchführen des Arc-Eingriffs das Auswählen eines vorbestimmten Arc-Eingriffs aus einer Vielzahl vorbestimmter Are-Eingriffe entsprechend dem Arc-Event und das Durchführen des ausgewählten Arc-Eingriffs aufweist. Auf diese Weise kann gezielter auf bestimmte Ereignisse eingegangen werden. Insbesondere weist das Erkennen von Arc-Events, das Erkennen von wenigstens zwei der Folgenden Arc-Events auf: ein Imax-Event, das einen Überstrom, d.h. einen Strom oberhalb eines Schwellenwertes, und somit das Auftreten eines Arcs anzeigt, ein U*I-Event, das vor dem Erreichen eines Überstroms einen übermäßigen Stromanstieg bei gegebener Spannung derart anzeigt, dass bei weiterer Leistungslieferung des Auftreten eines Überstrom zu erwarten wäre, und/oder einen Micro-Arc, der durch eine Stromspitze bei gegebener Spannung angezeigt wird. Entsprechend kann das Durchführen des Arc-Eingriffs Folgenden bewirken: beim Erkennen eines Imax-Events den laufenden Puls komplett abzubrechen und die Leistung anschließend langsam zu erhöhen, sodass gegebenenfalls auch der Folgepuls nicht voll ausgegeben wird, beim Erkennen eines U*I-Events den laufenden Puls zu unterbrechen und soweit möglich innerhalb der geplanten Pulszeit mit ansteigender Leistungsrampe neu zu starten, und/oder beim Erkennen eines Micro-Arcs den laufenden Puls zu unterbrechen und nach kurzer Wartezeit normal weiter auszugeben. Die Vorteile der unterschiedlichen Are-Eingriffe wurden schon oben erläutert.In one embodiment, recognizing arc events comprises recognizing at least two different types of arc events, performing the arc intervention selecting a predetermined arc intervention from a plurality of predetermined are interventions corresponding to the arc event and performing the selected arc intervention. In this way, specific events can be addressed more specifically. In particular, the detection of arc events has the detection of at least two of the following arc events: an Imax event that has an overcurrent, i.e. a current above a threshold value, and thus indicating the occurrence of an arc, a U * I event which, before reaching an overcurrent, indicates an excessive current rise at a given voltage such that an overcurrent would be expected if further power was supplied, and / or a micro-arc, which is indicated by a current peak at a given voltage. Accordingly, performing the arc intervention can have the following effects: when a Imax event is detected, the current pulse is aborted completely and the output is then slowly increased, so that the subsequent pulse may not be fully output when a U * I event is detected Interrupt pulse and restart as far as possible within the planned pulse time with increasing power ramp, and / or interrupt the current pulse when a micro-arc is detected and continue to output normally after a short waiting time. The advantages of the different Are interventions have already been explained above.
Bei einer Ausführungsform wird beim Erreichen einer bestimmten Anzahl von Arc-Events innerhalb der Prozesszeit und/oder eines Prozessabschnitts der Plasmagenerator angesteuert die pro Puls der verbleibenden Pulsfolge abgegebene Leistung zu reduzieren, wobei eine entsprechende Leistungsreduzierung beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge berücksichtigt wird. Dabei beträgt die Leistungsreduzierung für die verbleibenden Pulse wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20%.In one embodiment, when a certain number of arc events are reached within the process time and / or a process section, the plasma generator is controlled to reduce the power output per pulse of the remaining pulse sequence, with a corresponding power reduction being taken into account when determining the process time extension with a corresponding pulse sequence. The power reduction for the remaining pulses is at least 10%, preferably at least 20%.
Beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge kann die mittlere Leistung pro Puls niedriger gewählt werden als die mittlere Leistung pro Puls während der Prozesszeit, um die Wahrscheinlichkeit von Arcs in der Prozesszeitverlängerung zu verringern. Insbesondere kann die mittlere Leistung pro Puls während der Prozesszeitverlängerung um wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20% niedriger gewählt werden als die mittlere Leistung pro Puls während der Prozesszeit.When determining the process time extension with the appropriate pulse sequence, the average power per pulse can be chosen lower than that average power per pulse during the process time to reduce the probability of arcs in the process time extension. In particular, the average power per pulse during the process time extension can be selected to be at least 10%, preferably at least 20% lower than the average power per pulse during the process time.
Die Erfindung wird nachfolgen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Plasma-Behandlungsvorrichtung; -
2 eine schematische Darstellungen einer Soll-Pulsfolge, wie sie über einen Zeitraum von einem Plasmagenerator abgegeben werden soll; -
3 eine schematische Darstellungen einer beispielhaften Pulsfolge entsprechend1 , wie sie tatsächlich vom Plasmagenerator abgegeben wurde; -
4 eine schematische Darstellungen eines Einzelpulses, bei dem ein erster Fehler detektiert wurde und eine dem Fehler entsprechende Korrektur vorgenommen wurde; -
5 eine schematische Darstellungen eines Einzelpulses, bei dem ein zweiter Fehler detektiert wurde und eine dem Fehler entsprechende Korrektur vorgenommen wurde; -
6 eine schematische Darstellungen von drei Pulsen der Soll-Pulsfolge, bei denen ein dritter Fehler detektiert wurde und eine dem Fehler entsprechende Korrektur vorgenommen wurde; -
7 eine schematische Darstellungen einer beispielhaften Pulsfolge, wie sie von einem Plasmagenerator über einen vorbestimmten Zeitraum abgegeben wurde, mit einem Beispiel einer Verlängerung des Abgabezeitraums; -
8 eine schematische Darstellungen einer beispielhaften Pulsfolge, wie sie von einem Plasmagenerator über einen vorbestimmten Zeitraum abgegeben wurde, mit einem alternativen Beispiel einer Verlängerung des Abgabezeitraums; -
9 eine schematische Darstellungen einer beispielhaften Pulsfolge, wie sie von einem Plasmagenerator über einen vorbestimmten Zeitraum abgegeben wurde, mit einem weiteren Beispiel einer Verlängerung des Abgabezeitraums.
-
1 a schematic representation of an exemplary embodiment of a plasma treatment device; -
2nd a schematic representations of a target pulse sequence as it is to be delivered over a period of time by a plasma generator; -
3rd a schematic representations of an exemplary pulse sequence accordingly1 how it was actually delivered by the plasma generator; -
4th a schematic representations of a single pulse, in which a first error was detected and a correction corresponding to the error was carried out; -
5 a schematic representations of a single pulse, in which a second error was detected and a correction corresponding to the error was carried out; -
6 a schematic representation of three pulses of the target pulse sequence, in which a third error was detected and a correction corresponding to the error was carried out; -
7 a schematic representations of an exemplary pulse sequence, as it was delivered by a plasma generator over a predetermined period, with an example of an extension of the delivery period; -
8th a schematic representations of an exemplary pulse sequence, as it was delivered by a plasma generator over a predetermined period, with an alternative example of an extension of the delivery period; -
9 a schematic representations of an exemplary pulse sequence, as it was delivered by a plasma generator over a predetermined period, with a further example of an extension of the delivery period.
Die Prozesseinheiten
Die Prozesseinheiten
Der Plasmagenerator
Die Schalteinheit
Die Steuereinheit
Die Leistungsanforderungen der einzelnen Prozesseinheiten sind für einen jeweiligen Prozess in der Regel vorgegeben und bestehen aus einer bestimmten Pulsfolge, die über eine bestimmte Prozesszeit hinweg ausgegeben werden sollen. Die Leistungsanforderungen können aus einem Speicher einer entsprechenden nicht dargestellten Anlagensteuerung aus einem Speicher zur Verfügung gestellt werden, sie können aber gegebenenfalls auch durch die Anlagensteuerung ermittelt werden, wobei ein Bediener zum Beispiel bei einer PECVD eine zu erreichende Schichtdicke auf Substraten in der Prozesskammer angibt und die Anlagensteuerung die entsprechenden Parameter bestimmt, einschließlich der Leistungsanforderungen in Form einer bestimmten Pulsfolge, die über eine Prozesszeit ausgegeben werden soll. Die Pulsfolge besteht in der Regel aus einer Abfolge von Pulsen gleicher Dauer, gleichem Abstand zwischen den Pulsen und gleicher Leistung, auch wenn dies nicht notwendig ist und variieren kann. Die gesamt über die Prozesszeit ausgegebene Leistung bestimmt wesentlich das erreichte Prozessergebnis. Bei einer PECVD ist die abgeschiedene Schichtdicke proportional zu der ausgegebenen Leistung. Entsprechende Pulsfolgen können je nach Schichttyp und Schichtdicke aus wenigen hundert oder weniger, bis mehreren Tausend oder gar Zigtausenden Pulsen bestehen. Dabei wird die Anzahl natürlich durch die Leistung und die Pulslänge mitbestimmt. Um kurze Prozesszeiten zu erhalten, git es die Tendenz pro Puls möglichst viel Leistung zur Verfügung zu stellen, was aber die Gefahr von Bögen oder Arcs erhöht.The performance requirements of the individual process units are generally specified for a particular process and consist of a specific pulse sequence that is to be output over a specific process time. The performance requirements can be made available from a memory of a corresponding system controller (not shown) from a memory, but they can also be determined by the system controller if necessary, with an operator, for example in the case of a PECVD, specifying a layer thickness to be achieved on substrates in the process chamber and the System control determines the corresponding parameters, including the performance requirements in the form of a specific pulse sequence that is to be output over a process time. The pulse sequence generally consists of a sequence of pulses of the same duration, the same distance between the pulses and the same power, even if this is not necessary and can vary. The total output over the process time essentially determines the process result achieved. With a PECVD, the deposited layer thickness is proportional to the output power. Corresponding pulse sequences can, depending on the layer type and layer thickness, consist of a few hundred or fewer, up to several thousand or even tens of thousands of pulses. The number is of course determined by the power and the pulse length. In order to obtain short process times, there is a tendency to provide as much power as possible per pulse, but this increases the risk of arcs or arcs.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind entsprechende Ausgänge der Regler mit entsprechenden Eingängen der Are-Einheit
Die Arc-Einheit
Die Arc-Einheit
Da die Leistung jedoch wesentlich für das Prozessergebnis ist, ist die Steuereinheit
Dies wird nachfolgend anhand der
Die gewünschte oder angeforderte Pulsfolge gemäß
Die unvollständige Pulsausgabe beruht auf Arc-Eingriffen der Arc-Einheit
Micro-Arc-Events treten üblicherweise zu Beginn eines Pulses auf und zeichnen sich durch eine kleine Spitze in der Leistung ab. Sie können aber auch zu jedem Zeitpunkt des Pulses auftreten.
U*I-Arc-Events können zu jedem Zeitpunkt eines Pulses auf und zeichnen sich durch eine übermäßigen Anstieg im Strom (der Leistung bei gleichbleibender Spannung) aus, wobei der Strom unterhalb des Schwellenwertes für einen Überstrom liegt. Der Anstieg jedoch zeigt an, dass bei weiterer Leistungszufuhr voraussichtlich ein Überstrom auftreten würde.
Imax-Arc-Events können zu jedem Zeitpunkt eines Pulses auf und zeichnen sich durch eine Überstrom (übergroße Leistung bei gleichbleibender Spannung) aus, wobei der Strom oberhalb eines Schwellenwertes liegt, der das Auftreten eines Überschlags bzw. Arcs anzeigt.
Die oben genannten Werte sind natürlich nur beispielhaft zu nehmen und hängen Wesentlich von den eingestellten Eingriffsparametern, wie Unterbrechungspause und gegebenenfalls Rampen sowie Parametern der Pulsfolge, wie Pulslänge und Pulsperiode ab. Jedenfalls kann der Fachmann anhand der obigen Erklärung erkennen, dass unterschiedliche Arc-Events unterschiedliche Are-Eingriffe zur Folge haben können. Diese unterschiedlichen Eingriffe können wiederum unterschiedliche Auswirkungen auf die eingebrachte Leistung haben. Durch Ermitteln der Anzahl der Are-Eingriffe (je Typ) und Kenntnis der ungefähren Auswirkung auf die eingebrachte Leistung (Fehlleistung) kann eine entsprechende Steuereinheit eine Prozesszeitverlängerung mit einer entsprechenden Pulsfolge bestimmen, die an die normale Prozesszeit angehängt werden kann, um die Fehlleistung wenigstens teilweise zu kompensieren. Hierdurch lassen sich Prozessergebnisse über mehrere Prozesse hinweg homogenisieren. Dabei kann das Vorsehen einer Prozesszeitverlängerung auch davon abhängen ob eine Wesentliche Anzahl vn Arc-Eingriffen stattgefunden hat. Mit anderen Worten beim Auftreten von Arc-Events unterhalb einer Schwelle kann der Prozess auch normal beendet werden.The above-mentioned values are, of course, only to be taken as examples and depend essentially on the set intervention parameters, such as interruption pause and, if necessary, ramps, and parameters of the pulse sequence, such as pulse length and pulse period. In any case, the specialist recognize from the above explanation that different arc events can result in different are interventions. These different interventions can in turn have different effects on the performance brought in. By determining the number of interventions (per type) and knowing the approximate effect on the power input (faulty performance), a corresponding control unit can determine a process time extension with a corresponding pulse sequence that can be appended to the normal process time to at least partially correct the faulty performance to compensate. This allows process results to be homogenized across multiple processes. The provision of a process time extension can also depend on whether a significant number of Arc interventions have taken place. In other words, if arc events occur below a threshold, the process can also be ended normally.
Natürlich kann die Steuereinheit eine entsprechende Analyse von Arc-Events und Engriffen auch für die angehängte Prozesszeit vornehmen und eine weitere Prozesszeitverlängerung bestimmen. Auch ist es möglich während der Prozesszeitverlängerung Pulse mit einer geringen Leistung auszugeben als während der normalen Prozesszeit. Hierdurch lässt sich die Wahrscheinlichkeit von weitern Arc-Events reduzieren auch wenn die angehängte Prozesszeit hierdurch verlängert wird.Of course, the control unit can also carry out a corresponding analysis of arc events and attacks for the attached process time and determine a further process time extension. It is also possible to output pulses with a lower output during the process time extension than during the normal process time. In this way, the probability of further arc events can be reduced even if the attached process time is thereby extended.
Die
Bei der
Bei der
Bei den bisherigen Ausführungsformen hat die Steuereinheit die Arc-Events jeweils zur Kenntnis genommen und nur ein eine Prozesszeitverlängerung ermittelt. Bei einer Ausführungsform ist es aber auch möglich, dass die Steuereinheit über Arc-Eingriffe in die normale Pulsfolge eingreift. So ist es zum Beispiel bekannt und möglich, dass eine Steuereinheit einen Prozess komplett abbricht, wenn zu viele Arc-Events auftreten, wobei hier in der Vergangenheit nicht zwischen Arc-Typen unterschieden wurde. In der Folge wurde die im Prozess befindliche Charge von Substraten in der Regel vollständig verworfen oder die Substrate wurden aufgearbeitet (die teilweise aufgebrachte Schicht beispielsweise durch Ätzen entfernt), inspiziert und erneut einer Beschichtung ausgesetzt).In the previous embodiments, the control unit took note of the arc events and determined only one process time extension. In one embodiment, however, it is also possible for the control unit to intervene in the normal pulse sequence via arc interventions. For example, it is known and possible for a control unit to abort a process completely if too many arc events occur, although no distinction has been made here between arc types in the past. As a result, the batch of substrates in the process was generally completely discarded or the substrates were processed (the partially applied layer was removed, for example by etching), inspected and again exposed to a coating).
Gemäß der nun vorliegenden Ausführungsform wird hingegen in Betracht gezogen statt einen Prozess abzubrechen, beim Auftritt einer bestimmten Anzahl von Arc-Events die Pulsfolge derart zu verändern, dass die Leistung pro Puls verringert wird, um die Wahrscheinlichkeit für Arc-Events für die verbleibende Pulsfolge zu verringern. Dabei kann für die Entscheidung ob eine Leistungsverringerung vorgenommen wird von der Gesamtanzahl der Arc-Events im bisherigen Prozess oder auch die Anzahl der Arc-Events pro Arc-Typ herangezogen werden. Darüber hinaus kann aber auch einen gehäuftes Auftreten von Arc-Events innerhalb eines kürzeren Zeitraums der Prozessfolge zu einer entsprechenden Entscheidung führen. Insbesondere wenn kurz hintereinander mehrere Arc-Events des Arc-Typs
Ein entsprechendes Beispiel ist in
Die angegebenen Werte hinsichtlich der Anzahl von Arc-Events, die zu einem über einen Are-Eingriff hinausgehenden Eingriff führen sind natürlich nur beispielhaft zu sehen. Dies gilt auch für die 50% Leistungsreduzierung. Vielmehr ist es natürlich möglich, die Leistung zunächst um einen geringeren Wert zu reduzieren (Beispielsweise 10%), um dann zu sehen, ob die Leistungsreduzierung ausreicht, um die Arc-Events ausreichend zu reduzieren. Wenn dies nicht der Fall ist, kann es innerhalb der Prozessfolge noch zu einer weiteren (oder mehreren) Reduzierung(en) kommen. Dadurch, dass die Steuereinheit in der Lage ist, eine hierdurch entstehende Fehlleistung durch eine Prozesszeitverlängerung mit Pulsfolge wenigstens teilweise zu kompensieren, können Substratchargen gegebenenfalls trotz größerer Probleme im Prozess erfolgreiche prozessiert werden.The specified values with regard to the number of arc events that lead to an intervention beyond an Are intervention can of course only be seen as an example. This also applies to the 50% power reduction. Rather, it is of course possible to first reduce the performance by a lower value (for example 10%), in order to then see whether the reduction in performance is sufficient to reduce the arc events sufficiently. If this is not the case, another (or more) reduction (s) can occur within the process sequence. Due to the fact that the control unit is able to at least partially compensate for a resulting malfunction through a process time extension with a pulse sequence, substrate batches can possibly be processed successfully despite major problems in the process.
Beim Auftreten einer übermäßigen Anzahl von Arcs könnten statt einer Leistungsreduzierung für Folgepulse auch die Are-Eingriffe angepasst werden, indem zum Beispiel die jeweiligen Unterbrechungszeiten verlängert werden und/oder die Rampen beim U*I-Arc-Eingriff oder dem Imax-Eingriff flacher ausgestaltet werden. Während diese bisher möglichst so ausgelegt waren, dass der Eingriff möglichst geringe Fehlleistung erzeugt, kann er nun so ausgelegt werden, dass es die Wahrscheinlichkeit von nachfolgenden Arcs reduziert. Die jeweils entstehende Fehlleistung kann geschätzt werden und durch die Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge wenigstens teilweise kompensiert werden.If an excessive number of arcs occurs, instead of a power reduction for subsequent pulses, the are interventions could also be adapted, for example by extending the respective interruption times and / or making the ramps flatter during the U * I arc intervention or the Imax intervention . While these have so far been designed so that the intervention generates as little error as possible, it can now be designed so that it reduces the probability of subsequent arcs. The resulting faulty performance can be estimated and at least partially compensated for by the process time extension with a corresponding pulse sequence.
Die Möglichkeit der Prozesszeitverlängerung mit Pulsfolge kann die Homogenität der Prozessergebnisse erhöhen und bietet verbesserte Eingriffsmöglichkeiten in den Prozess. Insbesondere können Arc-Eingriffe primär dahingehend konzipiert werden, dass die Gefahr von nachfolgenden Arcs reduziert werden (längere Pausen, flachere Rampen), da größere Leistungsverlust kompensiert werden können. Darüber hinaus können zum Beispiel auch die Kriterien, wann ein Eingriff stattfindet dahingehend angepasst werden, dass gegebenenfalls früher oder öfters eingegriffen wird, um die Imax-Arc-Events möglichst zu vermeiden. Dies gilt insbesondere für U*I-Events aber auch für Micro-Arc-Events.The possibility of extending the process time with a pulse sequence can increase the homogeneity of the process results and offers improved possibilities for intervention in the process. In particular, arc interventions can primarily be designed in such a way that the risk of subsequent arcs is reduced (longer breaks, flatter ramps), since greater power loss can be compensated for. In addition, for example, the criteria for when an intervention takes place can also be adapted so that intervention can be made sooner or more often in order to avoid the Imax Arc events as far as possible. This applies in particular to U * I events but also to micro-arc events.
Die unterschiedlichen obigen Ansätze können soweit kompatibel miteinander kombiniert werden, sodass sich dem Fachmann je nach Prozesserfordernis unterschiedlichste Ansätze ergeben. Wie ausgeführt, kann die Aufgrund von Arcing nicht eingespeiste Leistung am Ende der normalen Pulsfolge eingespeist werden. Mithin wird die Prozessdauer nicht mehr als fixer Wert hinterlegt, sondern wird im Wesentlichen über die eingespeiste Leistung gesteuert. Dies ermöglicht eine deutlich besser Integration des Plasma Generators mit der Beschichtung Anlage sowie modifizierte Rezepte.The different approaches above can be combined with each other in such a way that they are compatible with one another, depending on the process requirements. As stated, the power not fed in due to arcing can be fed in at the end of the normal pulse sequence. As a result, the process duration is no longer stored as a fixed value, but is essentially controlled by the power fed in. This enables a significantly better integration of the plasma generator with the coating system and modified recipes.
Neue Rezepte würden nicht mehr notwendig Prozessdauer und Leistung definieren, sondern könnten mit einer Soll-Leistung die Energiemenge zählen. Die Soll-Leistung könnten dabei mit weiteren Toleranzen definiert werden, als bei den derzeit gängigen Rezepten üblich. Somit könnte der Prozesskontroller per if-Abfrage oder while-Schleife einfach stoppen, sobald die gewünschte Energiemenge gemeldet wurde. Diese weitere Änderung könnte als alternative angesehen werden zu dem Prozess am Ende der Abscheidung die Anzahl Arcs zu erfragen und dann die zusätzliche Zeit zu berechnen. Vorteilhaft wäre es die richtige Wirkleistung (Im Werkstückträger abgelieferte Energiemenge) zu berechnen. Moderne Plasma Generatoren können mit der eingespeiste, der abgeführte Leistung und der Phasenverschiebung des Stroms die Wirkleistung bestimmen. Ungenauigkeiten sollten hier so klein wie möglich gehalten werden, da die Leistung Korrektur ansonsten zu einer größeren Abweichung führen kann, als wenn Sie nicht vorgenommen wird.New recipes would no longer need to define process duration and performance, but could count the amount of energy with a target performance. The target output could be defined with further tolerances than is customary with the current recipes. The process controller could simply stop using an if query or while loop as soon as the desired amount of energy was reported. This further change could be as Alternatively, consider the process at the end of the deposition to query the number of arcs and then calculate the additional time. It would be advantageous to calculate the correct active power (amount of energy delivered in the workpiece carrier). Modern plasma generators can determine the active power with the fed-in, the dissipated power and the phase shift of the current. Inaccuracies should be kept as small as possible here, since the performance correction can otherwise lead to a greater deviation than if it is not made.
Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, ohne auf die konkreten Ausführungsformen begrenzt zu sein. Insbesondere kann der Plasmagenerator auch nur für eine Plasmaeinheit eingesetzt werden. Dabei kann es sich um unterschiedlichste Plasmaeinheiten handeln, bei denen das Prozessergebnis wesentlich von der eingebrachten Leistung abhängt. Auch kann die Anzahl der von einem Plasmagenerator zu versorgenden Plasmaeinheiten von der dargestellten Anzahl (hier zwei) abweichen.The invention has been described above on the basis of preferred embodiments of the invention, without being limited to the specific embodiments. In particular, the plasma generator can also be used only for one plasma unit. This can involve a wide variety of plasma units in which the process result depends largely on the power input. The number of plasma units to be supplied by a plasma generator can also differ from the number shown (here two).
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 documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included 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 PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102015004419 A1 [0003, 0025]DE 102015004419 A1 [0003, 0025]
- DE 102018204585 [0028]DE 102018204585 [0028]
Claims (17)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018216969.1A DE102018216969A1 (en) | 2018-10-03 | 2018-10-03 | Plasma treatment device and method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber |
CN201980064712.0A CN112912989A (en) | 2018-10-03 | 2019-10-02 | Plasma processing apparatus and method of outputting power pulses to at least one processing chamber |
PCT/EP2019/076754 WO2020070214A1 (en) | 2018-10-03 | 2019-10-02 | Plasma treatment device and method for emitting pulses of electrical power to at least one process chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018216969.1A DE102018216969A1 (en) | 2018-10-03 | 2018-10-03 | Plasma treatment device and method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018216969A1 true DE102018216969A1 (en) | 2020-04-09 |
DE102018216969A9 DE102018216969A9 (en) | 2020-12-24 |
Family
ID=68233964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018216969.1A Ceased DE102018216969A1 (en) | 2018-10-03 | 2018-10-03 | Plasma treatment device and method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112912989A (en) |
DE (1) | DE102018216969A1 (en) |
WO (1) | WO2020070214A1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006002333A1 (en) * | 2006-01-18 | 2007-07-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Arc discharge extinguishing comprises detecting a pulse, determining the time between discharges and then changing the pulse pattern |
WO2008061775A1 (en) * | 2006-11-23 | 2008-05-29 | Hüttinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Method for operating a plasma process and plasma system |
EP1978542A1 (en) * | 2007-03-08 | 2008-10-08 | HÜTTINGER Elektronik GmbH + Co. KG | Method and device for suppressing arch discharges when operating a plasma processor |
WO2014094738A2 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG | Arc extinguishing method and power supply system having a power converter |
DE102013110883B3 (en) * | 2013-10-01 | 2015-01-15 | TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG | Apparatus and method for monitoring a discharge in a plasma process |
WO2016124440A1 (en) * | 2015-02-03 | 2016-08-11 | Trumpf Huettinger Sp. Z O. O. | Arc treatment device and method therefor |
DE102015004419A1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | Centrotherm Photovoltaics Ag | Wafer boat and plasma treatment device for wafers |
DE102018204585A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | centrotherm international AG | Plasma generator, plasma treatment apparatus and method for pulsed supply of electrical power |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19651615C1 (en) * | 1996-12-12 | 1997-07-10 | Fraunhofer Ges Forschung | Sputter coating to produce carbon layer for e.g. magnetic heads |
US8133359B2 (en) * | 2007-11-16 | 2012-03-13 | Advanced Energy Industries, Inc. | Methods and apparatus for sputtering deposition using direct current |
DE102009002684B4 (en) * | 2009-04-28 | 2013-12-24 | TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG | Method for supplying power to a plasma load and plasma supply device for its implementation |
-
2018
- 2018-10-03 DE DE102018216969.1A patent/DE102018216969A1/en not_active Ceased
-
2019
- 2019-10-02 CN CN201980064712.0A patent/CN112912989A/en active Pending
- 2019-10-02 WO PCT/EP2019/076754 patent/WO2020070214A1/en active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006002333A1 (en) * | 2006-01-18 | 2007-07-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Arc discharge extinguishing comprises detecting a pulse, determining the time between discharges and then changing the pulse pattern |
WO2008061775A1 (en) * | 2006-11-23 | 2008-05-29 | Hüttinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Method for operating a plasma process and plasma system |
EP1978542A1 (en) * | 2007-03-08 | 2008-10-08 | HÜTTINGER Elektronik GmbH + Co. KG | Method and device for suppressing arch discharges when operating a plasma processor |
WO2014094738A2 (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG | Arc extinguishing method and power supply system having a power converter |
DE102013110883B3 (en) * | 2013-10-01 | 2015-01-15 | TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG | Apparatus and method for monitoring a discharge in a plasma process |
WO2016124440A1 (en) * | 2015-02-03 | 2016-08-11 | Trumpf Huettinger Sp. Z O. O. | Arc treatment device and method therefor |
DE102015004419A1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | Centrotherm Photovoltaics Ag | Wafer boat and plasma treatment device for wafers |
DE102018204585A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | centrotherm international AG | Plasma generator, plasma treatment apparatus and method for pulsed supply of electrical power |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112912989A (en) | 2021-06-04 |
DE102018216969A9 (en) | 2020-12-24 |
WO2020070214A1 (en) | 2020-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1864313B1 (en) | Vacuum plasma generator | |
DE202018006714U1 (en) | Power converter unit, plasma processing device and control device for controlling multiple plasma processes | |
DE202018006738U1 (en) | Power converter unit, plasma processing device and control device for controlling multiple plasma processes | |
EP2700083B1 (en) | Method for supplying sequential power impulses | |
EP2095392B1 (en) | Method for operating a plasma process and plasma system | |
EP1705687B1 (en) | Method of Arc Detection | |
EP2771901B1 (en) | Method for supplying sequential power impulses | |
EP3369107A1 (en) | Method for adjusting the impedance of a load to the output impedance of a power generator and impedance adjustment assembly | |
EP3879558B1 (en) | Plasma generator, plasma processing device, and method for pulsed provision of electrical energy | |
EP1933362A1 (en) | Arc detection system, plasma power supply and arc detection method | |
DE102018216969A1 (en) | Plasma treatment device and method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber | |
EP2750256A1 (en) | Method for identifying arcing faults and corresponding circuit breaker | |
WO2010149790A2 (en) | Method for coating a substrate in a vacuum chamber having a rotating magnetron | |
DE102014216551B4 (en) | Method and device for dead time control in switched-mode power supplies | |
DE102010040608B4 (en) | Digital time multiplexer regulator | |
WO2020011668A1 (en) | Power supply device and method for operating same | |
WO2002033716A1 (en) | Method and device for reducing the contact erosion of a switchgear | |
EP2784895B1 (en) | Control device for an energy distribution system and method for controlling an energy distribution system | |
EP3375006B1 (en) | Sputtering arrangement and sputtering method for optimized distribution of the energy flow | |
DE2259479C3 (en) | Method and arrangement for setting an electrical discharge machining machine | |
EP2795658A1 (en) | Homogeneous hipims coating method | |
EP2869450B1 (en) | Process and device for the switch-on times of parallel circuit output adjusters | |
DE102013205936B4 (en) | Method for controlling a controlled system with a standardized selection variable | |
DE102022111529A1 (en) | Power supply arrangement, plasma generation device and method for controlling several plasma processes | |
DE102010038603A1 (en) | Direct current plasma system, has direct current power supply connected to cathode and anode of plasma chamber, and switch connected between anode potential and plasma chamber potential |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H05H0001480000 Ipc: H05H0001460000 |
|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |