DE102019123410A1

DE102019123410A1 - Verfahren und Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102019123410A1
Application number: DE102019123410.7A
Authority: DE
Inventors: Ralf Biedermann; Bernd Teichert; Thomas Meyer; Torsten Dsaak
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2039-09-03
Also published as: CN112442666A; CN112442666B; DE102019123410B4; US20210062327A1; US11905592B2

Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Betreiben einer Prozessgruppe (200, 700), welche zumindest einen ersten reaktiven Beschichtungsprozess und einen zweiten reaktiven Beschichtungsprozess durchführt, aufweisen: Beschichten eines Substrats mittels des ersten reaktiven Beschichtungsprozesses und mittels des zweiten reaktiven Beschichtungsprozesses; Regeln der Prozessgruppe (200, 700) mittels einer ersten Stellgröße des ersten Beschichtungsprozesses und einer zweiten Stellgröße des zweiten Beschichtungsprozesses und unter Verwendung eines Korrekturglieds (208); wobei das Korrekturglied (208) die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass deren Stellwerte sich voneinander unterscheiden.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren und eine Steuervorrichtung.
Im Allgemeinen kann ein Beschichtungsprozess dazu genutzt werden, eine Schicht auf ein Substrat aufzubringen. Der Beschichtungsprozess kann beispielsweise mittels einer physikalischen Gasphasenabscheidung erfolgen, wie beispielsweise der Kathodenzerstäubung (das sogenannte Sputtern). Modifikationen der Kathodenzerstäubung sind beispielsweise das sogenannte reaktive Sputtern und das reaktive Magnetronsputtern. Beim reaktiven Sputtern wird zum einen ein Arbeitsgas (z.B. Ar) verwendet, um die Kathode (das Targetmaterial) zu zerstäuben, wobei das Arbeitsgas nicht in die auf dem Substrat abgeschiedene Schicht eingebaut wird, und zum anderen wird mindestens ein Reaktivgas zugesetzt, mit dem das zerstäubte Targetmaterial (auch als Beschichtungsmaterial bezeichnet) chemisch reagiert, so dass sich das Reaktionsprodukt auf dem Substrat abscheidet.
Beim reaktiven Sputtern kann das Beschichten eines Substrats mit einer Schicht dadurch erfolgen, dass die Sputteranordnung in einen Arbeitspunkt (auch als Betriebspunkt bezeichnet) gebracht und/oder in diesem gehalten wird, in welchem eine Schicht mit den angestrebten Eigenschaften erhalten wird. Der Arbeitspunkt kann einen Satz von Betriebsparametern der Sputteranordnung festlegen, deren Ineinandergreifen die Eigenschaften der Schicht beeinflusst.
Im Gegensatz zum Sputtern ohne Reaktivgas, welches im Allgemeinen anschaulich relativ stabil ablaufen kann (beispielsweise ohne weitere Regelmechanismen oder nur geringe Eingriffe zu benötigen), kann das Sputtern unter Reaktivgas (auch als reaktives Magnetronsputtern bezeichnet) entsprechende Regeltechniken und Regelausrüstung benötigen, um das komplexe Zusammenspiel der Betriebsparameter zu beherrschen. Bei einigen Beschichtungsmaterialien ist dieses Zusammenspiel besonders empfindlich, da beispielsweise einerseits die gewünschten Schichteigenschaften nur in einem engen Bereich der Stöchiometrie erreicht werden und andererseits die Reaktionsdynamik häufig instabil (z.B. bistabil) ist. Eine instabile Reaktionsdynamik kann beispielsweise dazu tendieren den erwünschten Arbeitspunkt selbstständig zu verlassen und/oder zwischen zwei sich selbst einstellenden (stabilen) Reaktionsmodi pendeln.
Das bistabile Verhalten wird meist durch eine positive Rückkopplung innerhalb der Reaktionsdynamik hervorgebracht, welche einige der Reaktionsmodi durch sich selbst stabilisiert. Beim reaktiven Sputtern kann beispielsweise die Sputterkathode mit Sauerstoff als Reaktivgas reagieren, was deren Oberfläche wiederstandfähiger gegenüber dem Plasma macht und dadurch die Zerstäubung hemmt. Dadurch kann weniger Sauerstoff verbraucht werden, was zu einem Überschuss von Sauerstoff führt, welcher wiederum die Oberfläche des Beschichtungsmaterials stärker oxidiert. Eine Reduktion des Reaktivgases baut dessen Überschuss ab, so dass die Oxidation der Sputterkathode abnimmt. Dies beschleunigt das Zerstäuben des Beschichtungsmaterials und erhöht damit auch den Verbrauch an Reaktivgas, bis dessen Überschuss abgebaut ist und die Reaktionsdynamik selbsttätig zu einer metallischen Oberfläche der Sputterkathode kippt. Wird allerdings ein Reaktionsprodukt benötigt, welches unvollständig reagiert ist, ist es erforderlich, den Sputterprozess in einem instabilen Reaktionsmodus (auch als Übergangsmodus bezeichnet) zwischen den stabilen Reaktionsmodi zu betreiben (auch als Balanceregelung bezeichnet). Diese Regelung wird für einen einzelnen Beschichtungsprozess herkömmlich beherrscht.
In einer hochproduktiven Beschichtungsanlage können mehrere gleiche Beschichtungsprozesse hintereinander erfolgen, so dass das Substrat schneller und/oder mit einer dickeren Schicht beschichtet wird. Herkömmlicherweise werden die mehreren Beschichtungsprozesse gastechnisch voneinander separiert mittels sogenannter Pumpkammern, die zwischen zwei Beschichtungsprozessen angeordnet sind und eine derart starke Gassenke bereitstellen, dass ein Gasaustausch zwischen den Beschichtungsprozessen gehemmt werden kann. Dies führt zwar zu einem hohen Platzbedarf für die Beschichtungsanlage, verhindert aber anschaulich, dass sich die Beschichtungsprozesse gegenseitig beeinflussen. Soll der Platzbedarf reduziert werden, kann dies die Gasseparation beeinträchtigen. Bei einer reduzierten Gasseparation können sich die Beschichtungsprozesse dann gegenseitig beeinflussen, so dass deren Regelkreise gegenseitig als Störgröße aufeinander wirken. Dies kann ähnlich zu dem Übergangsmodus bewirken, dass der erwünschte Arbeitspunkt selbstständig verlassen wird und die Reaktionsdynamik trotz Regelung zum Kippen neigt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass sich die Komplexität, der mehreren zu regelnden Beschichtungsprozesse reduzieren lässt, indem der Freiheitsgrad der Regelkreise verringert wird. Damit kann anschaulich eine Gruppenregelung bereitgestellt werden, welche es ermöglicht, die mehreren Beschichtungsprozesse gemeinsam als Gruppe zu regeln. Anschaulich werden dazu die Stellgrößen verschiedener Beschichtungsprozesse miteinander verknüpft, so dass diese nicht mehr unabhängig voneinander sind.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Betreiben einer Prozessgruppe, welche zumindest einen ersten reaktiven Beschichtungsprozess und einen zweiten reaktiven Beschichtungsprozess durchführt, aufweisen: Beschichten eines Substrats mittels des ersten reaktiven Beschichtungsprozesses und mittels des zweiten reaktiven Beschichtungsprozesses; Regeln der Prozessgruppe mittels einer ersten Stellgröße des ersten Beschichtungsprozesses und einer zweiten Stellgröße des zweiten Beschichtungsprozesses und unter Verwendung eines Korrekturglieds; wobei das Korrekturglied die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass deren Stellwerte sich voneinander unterscheiden.
Der Unterschied in den Stellwerten kompensiert anschaulich, dass die Beschichtungsprozesse nicht völlig identisch sind, z.B. aufgrund von Unterschieden in der räumlichen Anordnung, in den jeweils benachbarten Beschichtungsprozessen, in der Vorbenutzung, aufgrund baulicher Unterschiede, usw. Dieser Unterschied der Beschichtungsprozesse kann nur ungenügend berücksichtigt werden, wenn die Stellwerte identisch wären.
Es zeigen

1 und 8 jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm;
2A, 2B und 7 jeweils eine Prozessgruppe gemäß verschiedenen Ausführungsformen verschiedenen Ansichten;
3A und 3B, 4A und 4B, 5A und 5B sowie 6A und 6B jeweils das Regeln des Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Diagrammen;
9 und 10 jeweils mehrere Korrelationsmatrizen in einer schematischen tabellarischen Ansicht;
11 eine Austauschmatrix in einem grafischen Diagramm; und
12 und 13 jeweils das Bilden eines Korrekturglieds gemäß dem Verfahren in einem schematischen Ablaufdiagramm.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (z.B. ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. einer elektrisch leitfähigen Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „gekoppelt“ oder „Kopplung“ im Sinne einer (z.B. mechanischen, hydrostatischen, thermischen und/oder elektrischen), z.B. direkten oder indirekten, Verbindung und/oder Wechselwirkung verstanden werden. Mehrere Elemente können beispielsweise entlang einer Wechselwirkungskette miteinander gekoppelt sein, entlang welcher die Wechselwirkung (z.B. ein Signal) übertragen werden kann. Beispielsweise können zwei miteinander gekoppelte Elemente eine Wechselwirkung miteinander austauschen, z.B. eine mechanische, hydrostatische, thermische und/oder elektrische Wechselwirkung. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (z.B. körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden, z.B. mittels eines direkten körperlichen Kontakts. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment, etc.) zu übertragen.
Als chemische Verbindung (z.B. das Reaktionsprodukt) kann ein Material verstanden werden, das aus Atomen von zwei oder mehreren chemischen Elementen (z.B. „M“ und „R“) besteht. Der Begriff „stöchiometrisch“ kann im Zusammenhang mit einem Material verstanden werden, als dieses eine chemische Verbindung (z.B. MR_1-x, MR_2-x, MR_3-x, M₂R_3-x, usw.) und/oder Kristallgitter aufweist, welche(s) im Wesentlichen keine Leerstellen (d.h. x=0) aufweist. Die Leerstellen können hierin auf ein Reaktivmaterial „R“ bezogen sein, z.B. auf Sauerstoff und/oder Stickstoff. Beispielsweise kann ein stöchiometrisches Oxid im Wesentlichen vollständig oxidiert sein, d.h. bei Erwärmung oder anderweitiger chemischer Aktivierung im Wesentlichen keinen Sauerstoff mehr aufnehmen (d.h. allgemeiner gesprochen mit dem Reaktivmaterial gesättigt sein). In Analogie kann ein stöchiometrisches Nitrid im Wesentlichen vollständig nitriert sein, d.h. bei Erwärmung oder anderweitiger chemischer Aktivierung im Wesentlichen keinen Stickstoff mehr aufnehmen.
Unterstöchiometrisch kann in diesem Zusammenhang verstanden werden, als dass das Material eine Vielzahl von Leerstellen (d.h. x>0, z.B. x>0,1) aufweist, z.B. Sauerstoffleerstellen und/oder Stickstoffleerstellen. Die Leerstellen können Plätze im Kristallgitter des Materials sein, die unbesetzt bleiben. Wird ein unterstöchiometrisches Material erwärmt und/oder chemisch aktiviert, kann dieses die Leerstellen besetzen, z.B. indem dieses das Reaktivmaterial (Sauerstoff bzw. Stickstoff) aufnimmt und in sein Kristallgitter einbaut.
Im Allgemeinen kann ein stöchiometrisches Material anteilig weniger (z.B. im Wesentlichen keine) Leerstellen aufweisen als ein unterstöchiometrisches Material. Alternativ oder zusätzlich kann das stöchiometrische Material einen kleineren Absorptionskoeffizienten aufweisen als ein unterstöchiometrisches Material. Beispielsweise kann der Absorptionskoeffizient des Materials mit anteilig steigender Anzahl von Leerstellen zunehmen.
Eine Prozessgruppe kann Teil einer Vakuumanlage sein, welche eine Vielzahl von Vakuumkammern aufweist. Die Vakuumkammern können mittels einer Substrat-Transferöffnung miteinander verbunden sein, so dass diese z.B. ein gemeinsames Vakuumsystem bilden. Das Vakuumsystem kann nach außen im Wesentlichen luftdicht verschließbar sein, z.B. mittels zumindest eines Ventils, zumindest eines Kammerdeckels, mehreren Dichtungen und/oder zumindest einer Transferöffnung-Klappe.
Als Steuern kann eine beabsichtigte Beeinflussung eines Systems verstanden werden. Dabei kann der momentane Zustand des Systems (auch als Ist-Zustand bezeichnet) gemäß einer Vorgabe (auch als Soll-Zustand bezeichnet) verändert werden. Regeln kann als Steuern verstanden werden, wobei zusätzlich einer Zustandsänderung des Systems durch Störungen entgegengewirkt wird. Anschaulich kann die Steuerung eine nach vorn gerichtete Steuerstrecke aufweisen und somit anschaulich eine Ablaufsteuerung implementieren, welche eine Eingangsgröße (z.B. die Vorgabe) in eine Ausgangsgröße umsetzt. Die Steuerstrecke kann aber auch Teil eines Regelkreises sein, so dass eine Regelung implementiert wird. Die Regelung weist im Gegensatz zu der reinen Vorwärts-Steuerung eine fortlaufende Einflussnahme der Ausgangsgröße auf die Eingangsgröße auf, welche durch den Regelkreis bewirkt wird (Rückführung). Mit anderen Worten kann alternativ oder zusätzlich zu der Steuerung eine Regelung verwendet werden bzw. alternativ oder zusätzlich zu dem Steuern ein Regeln erfolgen. Der Zustand des Systems (auch als Arbeitspunkt bezeichnet) kann von einer oder mehr als einer Regelgröße des Systems repräsentiert werden, deren Ist-Wert den Ist-Zustand des Systems und deren Soll-Wert (auch als Führungswert bezeichnet) den Soll-Zustand des Systems repräsentiert. Bei einer Regelung wird ein Ist-Zustand des Systems (z.B. basierend auf einer Messung ermittelt) mit dem Soll-Zustand des Systems verglichen und die eine oder mehr als eine Regelgröße mittels einer entsprechenden Stellgröße (unter Verwendung eines Stellglieds) derart beeinflusst, dass die Abweichung des Ist-Zustands von dem Soll-Zustand des Systems minimiert wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Gruppenregelung bereitgestellt werden, welche eine Prozessgruppe mehrerer (z.B. K) Beschichtungsprozesse mit geringer Gastrennung voneinander zusammen regelt (wobei beispielsweise K>1, K>5, oder K>10 ist). Die mehreren Beschichtungsprozesse können beispielsweise in ihrem Beschichtungsmaterial, ihrem Reaktivgas, und/oder dem Typ ihrer Beschichtungsvorrichtung (z.B. thermisch oder zerstäubend) übereinstimmen.
Beispielsweise kann jeder Beschichtungsprozess einen reaktiven Sputterprozess aufweisen, welcher mit einem oder mehr als einem Reaktivgase (z.B. m Reaktivgasen) eine chemische Verbindung eines Bestandteils des oder jedes Reaktivgases mit dem Beschichtungsmaterial auf einem Substrat abscheidet (wobei beispielsweise m=1, m>1 oder m>2 ist).
Das Regeln kann mittels eines Regelkreises erfolgen, welcher ein schnelles Regelglied (z.B. eine Totzeit von weniger als 1 s oder als 100 ms aufweisend) aufweist, dem ein oder mehr als ein langsameres Regelglied (z.B. eine Totzeit von mehr als 1 s oder als 10 s aufweisend) nachgeschaltet sein kann (auch als kaskadiert bezeichnet).
Die Beschichtungsprozesse der Prozessgruppe können beispielsweise mittels einer oder mehr als einer Korrelationsmatrix zu einer Regelgruppe zusammengefasst sein. Die oder jede Korrelationsmatrix kann veränderlich in einer speicherprogrammierbaren Steuervorrichtung (SPS) abgespeichert sein.
Ein vom Betreiber vorgegebener Gruppen-Soll-Arbeitspunkt kann mittels der SPS rechnerisch auf die Beschichtungsprozesse der Prozessgroppe verteilt werden. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem mittels einer mathematischen Operation die Korrelationsmatrix mit dem Gruppen-Soll-Arbeitspunkt derart verknüpft wird, dass sich für jeden der mehreren Beschichtungsprozesse ein entsprechender Soll-Arbeitspunkt ergibt.
1 veranschaulicht ein Verfahren 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagram. Das Verfahren 100 kann zum Betreiben einer Prozessgruppe verwendet werden, welche zumindest einen ersten reaktiven Beschichtungsprozess und einen zweiten reaktiven Beschichtungsprozess durchführt.
Das Verfahren 100 weist auf, in 101, Beschichten eines Substrats mittels des ersten reaktiven Beschichtungsprozesses und (z.B. danach) mittels des zweiten reaktiven Beschichtungsprozesses; und in 103, Regeln der Prozessgruppe mittels zumindest einer (d.h. einer oder mehr als einer) ersten Stellgröße des ersten Beschichtungsprozesses und zumindest einer zweiten Stellgröße des zweiten Beschichtungsprozesses und unter Verwendung eines Korrekturglieds. Das Beschichten des Substrats kann jeweils aufweisen, ein Beschichtungsmaterial zu dem Substrat hin zu emittieren, wobei das Beschichtungsmaterial einem Reaktivgas ausgesetzt ist, und eine Schicht auf dem Substrat zu bilden, welche das Beschichtungsmaterial und zumindest einen Bestandteil eines Reaktivgases aufweist.
Das Regeln 103 kann aufweisen, dass das Korrekturglied zumindest die oder jede erste Stellgröße und die oder jede zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass deren jeweiliger Stellwert sich voneinander unterscheidet. Das Korrekturglied kann beispielsweise die oder jede erste Stellgröße mit der oder jeder zweiten Stellgröße mittels einer Verknüpfung V derart miteinander verknüpfen, dass sich der Stellwert S_a der oder jeder ersten Stellgröße sich von dem Stellwert S_b der oder jeder zweiten Stellgröße unterscheidet. Beispielsweise kann die Relation V(S_a )= S_b erfüllt sein.
Das Verfahren 100 weist optional auf, in 105, Erfassen einer Eigenschaft des beschichteten Substrats. Die Eigenschaft kann beispielsweise aufweisen: ein spezifischer elektrischer Widerstand der Schicht, eine chemische Zusammensetzung der Schicht, eine räumliche Verteilung der Dicke der Schicht (auch als Schichtdicke bezeichnet) der Schicht, eine optische Eigenschaften der Schicht und/oder des beschichteten Substrats,
Das Verfahren 100 weist optional auf, in 107, Verändern einer Gruppen-Führungsgröße (z.B. gemäß einem Gruppen-Soll-Arbeitspunkt) der Prozessgruppe auf Grundlage der Eigenschaft des beschichteten Substrats. Das Verändern 107 kann aufweisen, dass die zumindest eine erste Stellgröße und/oder die zumindest eine zweite Stellgröße auf Grundlage der Gruppen-Führungsgröße verändert werden.
Das Regeln 103 des oder jedes Beschichtungsprozesses kann beispielsweise aufweisen: Stellen bzw. Regeln eines elektrischen Versorgens (z.B. von elektrischen Versorgungen) des oder der Beschichtungsprozesse(s) (welche(r) beispielsweise zum Erzeugen der Plasmas verwendet wird/werden); und/oder Stellen bzw. Regeln eines Zuflusses (z.B. von mehreren Zuflüssen) von Reaktionsgas und/oder Arbeitsgas.
Beispielsweise kann als Stellgröße eines Beschichtungsprozesses eine Größe (z.B. die Stellung) eines Stellglieds des Beschichtungsprozesses verwendet werden, mittels dessen das Versorgen (z.B. Zuführen und/oder Entziehen) des Beschichtungsprozesses mit einem Medium (elektrische Energie, Material, thermische Energie, usw.) erfolgt (auch als Medienversorgung bezeichnet). Beispielsweise kann zum Regeln des oder jedes Beschichtungsprozesses eine oder mehr als eine der folgenden Größen des Beschichtungsprozesses als Stellgröße des Beschichtungsprozesses verwendet werden: eine elektrische Größe zum Versorgen des Beschichtungsprozesses, eine chemische Zusammensetzung des Prozessgases (aufweisend das Arbeitsgas und/oder das Reaktivgas), ein Zufluss des Prozessgases (z.B. die räumliche Verteilung des Zuflusses), ein Zufluss des Arbeitsgases (z.B. die räumliche Verteilung des Zuflusses), ein Zufluss des Reaktivgases (z.B. die räumliche Verteilung des Zuflusses), eine Transportgeschwindigkeit des Substrats, eine Emissionsrate des Beschichtungsmaterials. Die elektrische Größe kann beispielsweise aufweisen: eine elektrische Leistung, einen elektrischen Strom (welcher zum Beispiel durch das Plasma hindurchfließt), eine elektrische Spannung (welche zum Beispiel über dem Plasma angelegt ist).
Beispielsweise kann als Regelgröße eines Beschichtungsprozesses eine Größe des Beschichtungsprozesses oder dessen Resultats verwendet werden, die sich in Reaktion auf die Medienversorgung einstellt. Beispielsweise kann zum Regeln des oder jedes Beschichtungsprozesses eine oder mehr als eine der folgenden Größen des Beschichtungsprozesses als Regelgröße des Beschichtungsprozesses verwendet werden: ein Druck des Prozessgases (und/oder dessen räumliche Verteilung), ein Partialdruck des Arbeitsgases (und/oder dessen räumliche Verteilung); ein Partialdruck eines oder mehr als eines Reaktivgases (und/oder dessen räumliche Verteilung), eine Eigenschaft (z.B. chemische Zusammensetzung) des Reaktionsproduktes, eine elektrische Spannung (die beispielsweise über dem Plasma abfällt), ein elektrischer Strom (der beispielsweise dem Plasma zugeführt wird).
Einige Größen des Beschichtungsprozesses können in einigen Konfigurationen als Stellgröße verwendet werden und in anderen Konfigurationen als Regelgröße verwendet werden. Beispielsweise kann eine Spannung nach dem Strom oder andersherum geregelt werden.
Beispielsweise kann jeder der Beschichtungsprozesse multistabil (z.B. bistabil) sein. Mit anderen Worten kann der oder jeder Beschichtungsprozess zumindest zwei stabile Arbeitspunkte (z.B. einen oxydischen Arbeitspunkt und einen metallischen Arbeitspunkt) und einen Übergangsbereich zwischen den zwei stabilen Arbeitspunkten aufweisen. Das Regeln 103 kann dann beispielsweise gemäß einer Balanceregelung erfolgen, beispielsweise, indem jeder der Beschichtungsprozesse in einem instabilen Reaktionsmodus zwischen den stabilen Reaktionsmodi gehalten wird.
2A und 2B veranschaulichen jeweils eine Prozessgruppe 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Aufbaudiagrammen 200a, 200b.
Die Prozessgruppe 200 kann mehrere reaktive Beschichtungsprozesse durchführen, z.B. zwei oder mehr reaktive Beschichtungsprozesse (z.B. drei, vier, fünf, sechs oder mehr). Dazu kann die Prozessgruppe 200 mehrere Beschichtungsbereiche 104a, 104b, ..., 104K aufweisen, wobei in jedem der Beschichtungsbereiche 104a, 104b, ..., 104K genau ein Beschichtungsprozess erfolgen kann.
Jeder der Beschichtungsbereiche 104a, 104b, ..., 104K kann eine entsprechende Beschichtungsvorrichtung 114a, 114b, ..., 114K aufweisen zum Durchführen des jeweiligen Beschichtungsprozesses darin. Jeder der Beschichtungsbereiche 104a, 104b, ..., 104K kann mittels (z.B. genau) einer Vakuumkammer bereitgestellt sein oder werden. Eine oder mehr als eine Vakuumkammer kann mittels eines Kammergehäuses bereitgestellt sein oder werden. Mehrere Vakuumkammern in einem Kammergehäuse können auch als Kompartments bezeichnet werden. Jede Vakuumkammer kann optional eine Öffnung aufweisen, welche mittels eines Kammerdeckels verschlossen ist. Optional kann die Beschichtungsvorrichtung an dem Kammerdeckel befestigt sein (zusammen auch als Prozessdeckel bezeichnet). Das oder jedes Kammergehäuse kann beispielsweise stirnseitig (z.B. eingangsseitig und/oder ausgangsseitig jeweils) einen Kammerflansch aufweisen, mittels dessen zwei Kammergehäuse miteinander verbunden werden können. Die oder jede Vakuumkammer in einem Kammergehäuse kann zwischen den zwei Kammerflanschen des Kammergehäuses angeordnet sein.
Die Vakuumkammern können voneinander separiert sein, z.B. mittels sogenannter Kammerwände, so dass diese vakuumtechnisch teilweise (wenn auch gering) voneinander gassepariert sind. Die Gasseparation kann allerdings derart klein sein, dass die mehreren Beschichtungsprozess ein Gas miteinander austauschen (auch als Gasaustausch bezeichnet). Beispielsweise kann ein Gasstrom aus einem zweiten Beschichtungsbereich 104b durch einen ersten Beschichtungsbereich 104a hindurch zu einem ersten Pumpbereich 106a hin erfolgen.
Die Beschichtungsvorrichtung kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Beschichten zumindest eines Substrat 102 (d.h. eines oder mehr als eines Substrats 102) eingerichtet sein, welches z.B. durch den jeweiligen Beschichtungsbereich hindurch transportiert 111 wird. Beispielsweise kann die Beschichtungsvorrichtung zum Bereitstellen eines gasförmigen Beschichtungsmaterials (Materialdampf) eingerichtet sein, welches z.B. auf dem zumindest einen Substrat 102 zum Bilden einer Schicht abgeschieden werden kann. Eine Beschichtungsvorrichtung kann zumindest eines von Folgendem aufweisen: eine Sputtervorrichtung oder eine thermisch-Verdampfen-Vorrichtung (z.B. einen Laserstrahlverdampfer, einen Lichtbogenverdampfer, einen Elektronenstrahlverdampfer und/oder einen thermischen Verdampfer). Eine Sputtervorrichtung kann zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials mittels eines Plasmas (auch als Sputtern bezeichnet) eingerichtet sein. Eine thermisch-Verdampfen Vorrichtung kann zum Verdampfen des Beschichtungsmaterials mittels thermischer Energie eingerichtet sein.
Jedem reaktiven Beschichtungsprozess kann mindestens ein Reaktivgas zugeführt werden, mit dem das emittierte (z.B. zerstäubte) Beschichtungsmaterial chemisch reagiert, so dass sich das Reaktionsprodukt auf dem Substrat 102 abscheidet.
Das Reaktivgas kann ein gasförmiges Material aufweisen, welches mit dem Beschichtungsmaterial chemisch reagiert und/oder mittels einer chemischen Reaktion in die abgeschiedene Schicht eingebaut werden kann. Wird beispielsweise ein Beschichtungsmaterial verwendet, welches ein Nitrid (z.B. AlNy) bilden kann, oder soll ein Nitrid des Targetmaterials abgeschieden werden, kann das Reaktivgas Stickstoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Wird beispielsweise ein Beschichtungsmaterial verwendet, welches ein Oxid (z.B. AlOx) bilden kann, oder soll ein Oxid des Targetmaterials abgeschieden werden, kann das Reaktivgas Sauerstoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Reaktivgas kann beispielsweise ein Gasgemisch (Reaktivgasgemisch) aus mehreren gasförmigen Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein, welche mit dem Beschichtungsmaterial und/oder der abgeschiedenen Schicht reagieren, z.B. Sauerstoff und Stickstoff, z.B. wenn ein Oxinitrid (z.B. AlOxNy) abgeschieden werden soll. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Reaktivgas mindestens eines von Folgendem aufweisen: Wasserstoff, Wasser (gasförmig, z.B. Wasserdampf), Sauerstoff, Stickstoff, Schwefelwasserstoff, einen Kohlenwasserstoff (z.B. Methan), Fluor, Chlor, ein Stickoxid (z.B. Stickstoffmonoxid oder Stickstoffdioxid).
Im Folgenden wird zum vereinfachten Verständnis auf ein Sputtern als Beschichtungsprozesses (auch als Sputter-Beschichtungsprozess bezeichnet) Bezug genommen. Das Beschriebene kann in Analogie auch für einen anderen Beschichtungsprozess gelten, z.B. allgemein für eine reaktive physikalische Gasphasenabscheidung (rPVD). Das Sputtern kann mittels eines Arbeitsgases (auch als plasmabildendes Gas bezeichnet) erfolgen, welches dem Sputter- Beschichtungsprozess zugeführt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Arbeitsgas ein gasförmiges Material aufweisen, welches reaktionsträge ist, d.h. welches sich nur an wenigen chemischen Reaktionen beteiligt. Das Arbeitsgas kann beispielsweise angepasst sein an das verwendete Beschichtungsmaterial. Beispielsweise kann ein Arbeitsgas ein Gas oder ein Gasgemisch aufweisen, welches mit dem Beschichtungsmaterial kaum oder gar nicht zu einem Feststoff reagiert. Beispielsweise kann das Beschichtungsmaterial innert gegenüber dem Arbeitsgas sein. Das Arbeitsgas kann beispielsweise ein Edelgas (z.B. Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon) oder mehrere Edelgase aufweisen. Aus dem Arbeitsgas kann das Plasma gebildet werden, welches im Wesentlichen das Zerstäuben der Magnetronkathode (auch als Sputterkathode bezeichnet), die das Beschichtungsmaterial aufweist, bewirkt.
Das Reaktivgas weist eine höhere chemische Reaktivität als das Arbeitsgas auf, z.B. bezüglich des Beschichtungsmaterials. Das Reaktivgas und das Arbeitsgas können gemeinsam oder getrennt als Prozessgas (z.B. als Gasgemisch) zugeführt werden, beispielsweise mittels einer Gasversorgung.
Das Beschichtungsmaterial kann mittels des Arbeitsgases gesputtert (zerstäubt) werden und mittels eines zugeführten Reaktivgases kann eine chemische Verbindung (mit anderen Worten das Reaktionsprodukt) gebildet werden, z.B. eine Metallverbindung oder eine Halbmetallverbindung, welche z.B. auf ein Substrat 102 abgeschieden werden kann. Beispielsweise kann die chemische Verbindung ein Metalloxid (z.B. AlOx) oder Halbmetalloxid mit Sauerstoff als Reaktivgas, ein Metallnitrid (z.B. AlNy) oder Halbmetallnitrid mit Stickstoff als Reaktivgas, ein Metalloxinitrid (z.B. AlOxNy) oder Halbmetalloxinitrid mit Sauerstoff und Stickstoff als Reaktivgas oder eine andere Metallverbindung oder Halbmetallverbindung mit einem anderen Reaktivgas (z.B. ein Metallcarbid oder Halbmetallcarbid mittels eines kohlenstoffhaltigen Reaktivgases) aufweisen oder daraus gebildet sein. Mit anderen Worten kann das abzuscheidende Schichtmaterial (mit anderen Worten das Reaktionsprodukt) ein Metall und/oder ein Halbmetall aufweisen.
Beispielsweise kann mehr als einem (z.B. jedem) Beschichtungsprozess der Prozessgruppe 200 dasselbe Arbeitsgas und/oder Reaktivgas zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann mehr als ein (z.B. jeder) Beschichtungsprozess dasselbe Beschichtungsmaterial verwenden.
Die Prozessgruppe 200 kann ferner zwei Pumpbereiche 106a, 106b aufweisen, zwischen denen die mehreren Beschichtungsbereiche 104a, 104b, ..., 104K angeordnet sind. Jedem der zwei Pumpbereiche 106a, 106b kann Gas entzogen werden, z.B. mehr als jedem der Beschichtungsbereiche 104a, 104b, ..., 104K. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozessgruppe 200 eine Pumpenanordnung 814 (aufweisend zumindest eine Hochvakuumpumpe) aufweisen. Die Pumpenanordnung 814 kann eingerichtet sein, zumindest den zwei Pumpbereichen 106a, 106b und optional zumindest einem (z.B. jedem) Beschichtungsbereich 104a, 104b, ..., 104K ein Gas (z.B. das durch Reaktion an Reaktivgas verarmte Prozessgases) zu entziehen, so dass in jedem der Bereiche ein Vakuum (d.h. ein Druck kleiner als 0,3 bar) und/oder ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10^-3 Millibar (mbar) bis ungefähr 10^-7 mbar (mit anderen Worten Hochvakuum) oder ein Druck von kleiner als Hochvakuum, z.B. kleiner als ungefähr 10^-7 mbar (mit anderen Worten Ultrahochvakuum) bereitgestellt sein oder werden kann.
Zum Entziehen von Gas aus einem Beschichtungsbereich können die darin angeordnete Beschichtungsvorrichtung und/oder der Kammerdeckel einen Pumpenanschluss (anschaulich Saugzugriff) aufweisen, welcher mit der Pumpenanordnung 814 gekoppelt ist. Beispielsweise kann das Beschichtungsmaterial der Sputter-Beschichtungsvorrichtung zwischen dem Pumpenanschluss und dem Substrat 102 (bzw. dem Transportpfad 111) angeordnet sein. Die oder jede Sputter-Beschichtungsvorrichtung kann beispielsweise zwei Magnetronkathoden aufweisen, zwischen denen der Pumpenanschluss angeordnet ist.
Beispielsweise kann jede der Beschichtungsvorrichtungen 114a, 114b, ..., 114K (z.B. Magnetrons) einen Kammerdeckel aufweisen oder zumindest an einem solchen befestigt sein, wobei der Kammerdeckel einen oder mehr als einen Pumpenanschluss aufweisen kann, durch welchen hindurch dem entsprechenden Beschichtungsprozess das Gas entzogen werden kann. An den Kammerdeckel kann dann eine oder mehr als eine Vakuumpumpe angekuppelt sein, z.B. pro Pumpenanschluss genau eine Vakuumpumpe (beispielsweise sogenannte gepumpte Magnetrons).
Ferner kann die Prozessgruppe 200 derart eingerichtet sein, dass die Vakuumbedingungen (die Prozessbedingungen) innerhalb jedes der mehreren Beschichtungsbereiche 104a, 104b, ..., 104K (z.B. Prozessdruck, Prozesstemperatur, chemische Zusammensetzung des Prozessgases, usw.) gestellt oder geregelt werden können, z.B. während des Durchführens des Beschichtungsprozesses (z.B. gemäß dem Soll-Arbeitspunkt).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozessgruppe 200 eine Gasversorgung 702 aufweisen. Mittels der Gasversorgung 702 kann zumindest einem (z.B. jedem) Beschichtungsbereich 104a, 104b, ..., 104K das Prozessgas zugeführt werden zum Bilden einer Prozessatmosphäre in den Bereichen. Der Prozessdruck kann sich aus einem Gleichgewicht an Prozessgas bilden, welches mittels der Gasversorgung 702 zugeführt und mittels der Pumpenanordnung 814 entzogen wird.
Um die Prozessgruppe 200 möglichst kompakt zu gestalten, können die Beschichtungsbereiche 104a, 104b, ..., 104K aneinandergrenzen bzw. ohne dazwischenliegende Pumpbereiche 106a, 106b bereitgestellt sein. Dies kann zu Folge haben, dass die Beschichtungsbereiche 104a, 104b, ..., 104K mehr Gas untereinander austauschen.
Beispielsweise kann zwischen zwei einander unmittelbar benachbarten Beschichtungsbereichen weniger (oder gar keine) Pumpleistung anliegen als an jedem der zwei einander unmittelbar benachbarten Beschichtungsbereiche.
Die auf dem Substrat 102 abgeschiedene Schicht, kann somit mehrere Teilschichten aufweisen, von denen jede Teilschicht mittels eines der mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b gebildet wird. Beispielsweise kann jede der Teilschichten das Beschichtungsmaterial und einen Bestandteil des Reaktivgases aufweisen, z.B. ein Reaktionsprodukt dieser.
Das Regeln der Prozessgruppe 200 kann beispielsweise mittels einer Gruppenregelungsvorrichtung 228 erfolgen, wie im Folgenden genauer beschrieben wird.
3A und 3B veranschaulichen jeweils das Regeln 103 der Prozessgruppe 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Regeldiagrammen 300a, 300b. Die zu steuernde bzw. zu regelnde Größe 306 (vereinfacht auch als Regelgröße bezeichnet) eines Beschichtungsprozesses kann z.B. ein Druck und/oder eine Gaszusammensetzung sein, welche der jeweilige Beschichtungsprozess verwendet, z.B. innerhalb eines der Beschichtungsbereiche 104a, 104b.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann als Größe eine physikalische Größe verstanden werden, welche eine quantitativ erfassbare Eigenschaft einer physikalischen Entität (z.B. eines Objektes, eines Vorgangs oder eines Zustand) repräsentiert (z.B. diese beschreibt und/oder zu dieser korreliert). Ihr Zustand kann optional von der Zeit t und/oder dem Ort abhängen, beispielsweise die Zusammensetzung und/oder der Druck des Prozessgases.
Die Regelgröße 306 kann einen Ist-Zustand repräsentieren, welcher von einem Messglied 304 erfasst wird. Das Messglied 304 kann den erfassten Ist-Zustand als erste Eingangsgröße 303 (auch als Rückführungsgröße 303 bezeichnet) einer Steuervorrichtung 208 zuführen (auch als Rückführung 303 bezeichnet). Allgemeiner gesprochen kann die Rückführungsgröße 303 auch ein Vektor sein, je nach der Anzahl der zugeführten Messdaten. Ferner kann der Steuervorrichtung 208 ein Soll-Zustand 316 als zweite Eingangsgröße (auch als Vorgabegröße 316 bezeichnet) zugeführt werden, z.B. ein Soll-Druck. Allgemeiner gesprochen kann die Vorgabegröße 316 auch ein Vektor sein, je nach der Anzahl der Vorgaben.
Die Steuervorrichtung 208 kann die Rückführungsgröße mit der Vorgabegröße 316 vergleichen und auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichens ein Stellglied 302 ansteuern 301. Das Stellglied 302 kann beispielsweise der Stellantrieb eines Ventils der Gasversorgung 702 und/oder der Pumpenanordnung 814 sein, welches einen Normvolumenstrom, der das Reaktivgas aufweist, führt. Das Stellglied 302 kann derart angesteuert werden, dass eine Abweichung des Soll-Zustands von dem Ist-Zustand der Regelgröße 306 (auch als Regelabweichung bezeichnet) minimiert wird.
Als Stellgröße wird die diejenige Größe bezeichnet, welche verändert wird, um ein Einfluss auf die Regelgröße zu nehmen.
Der momentane Wert der Stellgröße ist der Stellwert (beispielsweise die Stellung eines Ventils).
Im Allgemeinen können verschiedene Stellgrößen verwendet werden, um auf dieselbe Regegröße Einfluss zu nehmen. Beispielsweise kann der Druck eines Gases als Regelgröße beeinflusst werden, indem der Normvolumenstrom an Gas, das zugeführt und/oder entzogen wird, verändert oder indem eine Temperatur des Gases verändert wird. Der Normvolumenstrom kann wiederum verändert werden, indem ein Ventil zumindest teilweise (d.h. teilweise oder vollständig) geöffnet bzw. geschlossen wird. Ebenso kann das Gas komprimiert und/oder entspannt werden, um dessen Druck zu ändern. Bezüglich eines Ventils kann die Stellgröße beispielsweise die Stellung des Stellantriebs oder eine diesem zugeführte Spannung und/oder Frequenz sein. Ein weiteres Beispiel für die Stellgröße ist der Öffnungszustand eines Ventils. Bei einem pneumatischen Stellantrieb wird beispielsweise der pneumatische Druck auf den Stellantrieb als Stellgröße verwendet.
Beispielsweise kann die Prozessgruppe 200 mehrere Steuervorrichtungen 208 aufweisen, von denen jede Steuervorrichtung 208 eingerichtet ist, genau einen der Beschichtungsprozesse zu regeln (auch als Einzelregler 208 bezeichnet), wie in Regeldiagramm 300a veranschaulicht ist.
Ebenso kann die Prozessgruppe 200 eine oder mehr als eine Steuervorrichtung 208 aufweisen, von denen jede Steuervorrichtung 208 eingerichtet ist, mehrere der Beschichtungsprozesse gemeinsam zu regeln (auch als Gruppenregler bezeichnet), wie in Regeldiagramm 300b veranschaulicht ist. Beispielsweise kann genau ein Gruppenregler 208 alle Beschichtungsprozesse der Prozessgruppe 200 regeln.
Die Prozessgruppe 200 kann das Korrekturglied 218 aufweisen, welches eine erste Stellgröße S_a eines ersten Beschichtungsprozesses 304a und eine zweite Stellgröße S_b eines zweiten Beschichtungsprozesses 304b miteinander verknüpft. Im Allgemeinen können mittels des Korrekturglieds 218 mehrere Stellgrößen miteinander verknüpft werden, von denen jede Stellgröße jeweils genau einem der mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b zugeordnet ist. Jede der mehreren Stellgrößen kann Einfluss auf denselben Typ Regelgröße haben, z.B. auf einen Druck und/oder eine Gaszusammensetzung.
Die Verknüpfung V der mehreren Stellgrößen (auch als Stellverknüpfung V bezeichnet) miteinander mittels des Korrekturglieds 218 kann aufweisen, dass diese miteinander korreliert (z.B. abhängig voneinander und/oder parametrisiert) sind. Das Korrekturglied 218 und die eine oder mehr als eine Steuervorrichtung 208 können zusammen Teil der Gruppenregelungsvorrichtung 228 sein oder diese bilden. Das Korrekturglied 218 kann im Allgemeinen Teil einer Steuervorrichtung 208 oder separat von dieser bereitgestellt sein oder werden. Das Korrekturglied 218 kann beispielsweise mittels Software, einer Datenbank und/oder einer Festverschaltung implementiert sein oder werden.
Die Stellverknüpfung kann beispielsweise eine mathematische Verknüpfung aufweisen, z.B. ein festes Verhältnis und/oder einen festen Abstand der Stellwerte der mehreren Stellgrößen zueinander. Die Stellverknüpfung kann beispielsweise die Stellwerte der mehreren Stellgrößen aufeinander abbilden oder eine gemeinsame Referenzgröße auf die Stellwerte der mehreren Stellgrößen abbilden (auch als Parametrisierung bezeichnet).
Beispielsweise kann für die mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b ein gemeinsamer Ist-Arbeitspunkt (auch als Gruppen-Ist-Arbeitspunkt IA_G bezeichnet) bereitgestellt werden, aus welchem gemäß der Stellverknüpfung die einzelnen einzustellenden Stellwerte ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann dasselbe in Analogie für einen Gruppen-Soll-Arbeitspunkt SA_G gelten. Beispielsweise können die einzustellenden Stellwerte mittels des Gruppen-Ist-Arbeitspunkts IA_G und/oder des Gruppen-Soll-Arbeitspunkt SA_G parametrisiert sein. Optional kann der Gruppen-Ist-Arbeitspunkt auf Grundlage des Ist-Arbeitspunkts 306 eines oder mehr als eines Beschichtungsprozesses der mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b bereitgestellt werden.
Die Stellverknüpfung vereinfacht die Komplexität des Regelns der mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b. Anschaulich wirkt die Stellverknüpfung der Entkopplung der mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b voneinander entgegen. Unter Kenntnis der Stellverknüpfung verschmelzen die Regelkreise der mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b regeltechnisch zu einem gemeinsamen Regelkreis. Beispielsweise können die mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b auf Grundlage genau eines Messglieds 304 geregelt werden. Das Messglied 304 kann beispielsweise den Ist-Zustand der Regelgröße 306 genau eines oder mehrerer Beschichtungsprozesse 304a, 304b erfassen. Es können allerdings auch mehrere Messglieder 304 eingesetzt werden, wie später noch genauer beschrieben wird.
Die Regelgröße eines Beschichtungsprozesses kann im Allgemeinen den Arbeitspunkt des Beschichtungsprozesses repräsentieren, z.B. den Druck des Reaktivgases. Die Stellgröße kann beispielsweise einen dem Beschichtungsprozess zugeführten und/oder entzogenen Reaktivgasfluss repräsentieren.
4A und 4B veranschaulichen jeweils das Regeln 103 der Prozessgruppe 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Diagrammen 400a, 400b.
Die Prozessgruppe 200 (genannt auch Depositionszone) kann mit mehreren gleichartig eingerichteten Prozesskomponenten (z.B. Beschichtungsvorrichtungen) und gleichen Beschichtungsmaterialen eine Schicht auf dem Substrat 102 abscheiden. Bei der Prozessgruppe 200 bilden die individuellen Prozesskomponenten (z.B. Magnetrons) eine gemeinsame Gruppe. Die Prozesskomponenten können nicht mehr ohne weiteres einzeln angesteuert werden, da die Prozessgase, welche den entsprechenden Prozesskomponenten zugeführt werden, den Arbeitspunkt der gesamten Gruppe beeinflussen.
Beispielsweise kann das Beschichtungsmaterial ein leitfähiges Metall oder Halbmetall oder eine Legierung aus solchen aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Beschichtungsmaterial kann optional ein Metall oder Halbmetall aufweisen, das von einem anderen chemischen Element dotiert ist, z.B. um die Leitfähigkeit des Beschichtungsmaterials zu verbessern. In einem reaktiven Magnetron-Sputter-Beschichtungsprozess kann aus dem Beschichtungsmaterial und einem oder mehr als einem geeigneten Reaktivgas eine chemische Verbindung (auch als Reaktionsprodukt bezeichnet) auf dem Substrat abgeschieden werden. Im einfachsten Fall wird ein Beschichtungsmaterial, das aus einem einzigen chemischen Element M besteht, mit einem einzigen Reaktivgas R (das in den jeweiligen Beschichtungsbereich eingelassen wird) das Reaktionsprodukt M_xR_y abgeschieden (beispielsweise mit x≠0 und y≠0) .
Die Rate (d.h. Menge pro Zeit) an zugeführtem Reaktivgas und/oder zerstäubten Beschichtungsmaterial kann gemäß der entsprechenden chemischen Valenz und/oder Stöchiometrie des Reaktionsprodukts M_xR_y geregelt werden. Beispielsweise verbinden sich Silizium mit der Valenz +IV und Stickstoff mit der Valenz -III zu Si₃N₄. Die Rate, mit der ein Gas zugeführt und/oder entzogen wird (d.h. deren Fluss), kann beispielsweise als Normvolumenstrom angegeben werden. Im Folgenden wird zum einfacheren Verständnis auf eine Stöchiometrie von x=y=1 und auf den Normvolumenstrom Bezug genommen. Das Beschriebene kann allerdings auch für eine andere Stöchiometrie, z.B. x≠y, oder eine andere Größe der Rate gelten.
Beispielsweise kann das Reaktionsprodukt M_xR_y, mittels welchem die Schicht gebildet wird, ein Oxid oder Nitrid aufweisen oder daraus gebildet sein. Dazu kann beispielsweise unter Sauerstoff bzw. Stickstoff als Reaktivgas gesputtert werden.
Im Allgemeinen können auch mehrere verschiedene Reaktivgase R¹ und R² einem Beschichtungsprozess zugeführt werden, z.B. als Gasgemisch. Mit anderen Worten kann das Prozessgas mehrere verschiedene Reaktivgase aufweisen. Dies kann es ermöglichen, den Beschichtungsprozess einzustellen und/oder die Materialeigenschaften der abgeschiedenen Schicht auf dem Substrat einzustellen. Beispielsweise kann eine Barriere-Schicht, mittels eines Reaktivgasgemisches hergestellt werden. Dann kann das Reaktionsprodukt MR¹R² abgeschieden werden.
Die stöchiometrische Zusammensetzung und somit die Schichteigenschaften des Reaktionsprodukts bzw. der zu bildenden Schicht MR¹R² können von einer Vielzahl von Faktoren abhängen, z.B.

• von der chemischen Reaktivität der Ausgangsverbindungen;
• vom Reaktivgas-Mischungsverhältnis R¹ zu R²;
• von den übrigen Parametern des Arbeitspunktes des Beschichtungsprozesses (auch als Prozessbedingungen bezeichnet).

Eine Variation der Prozessbedingungen zum Bilden eines Reaktionsprodukts MR¹R² bewirkt somit eine Veränderung der Schichteigenschaften, wie beispielsweise der Schichtdicke und/oder der Brechzahl der Schicht. Die Prozessbedingungen können beabsichtigt verändert werden (auch als Regeln bezeichnet), z.B. derart, dass gezielte Schichteigenschaften eingestellt werden können. Die Prozessbedingungen können unbeabsichtigt verändert werden, so dass ein Driften und andere Störereignisse (allgemeiner auch als Störgröße oder Störung bezeichnet) das Zielergebnis verschlechtern.
Eine Steuervorrichtung bzw. ein mittels dieser bereitgestellter Regekreis kann dem Einfluss der Störgröße entgegenwirken, z.B. deren Einfluss automatisch ausgleichen. Dies ermöglicht, dass der Beschichtungsprozess stabiler und zielgerichteter verläuft.
Für mehrere voneinander separierte Beschichtungsprozesse (auch als Einzelprozesse bezeichnet), die beispielsweise vollständig gasgetrennt voneinander sind, können auch voneinander separierte Regelkreise verwendet werden. Ein solcher wenig komplexer Fall ist beispielsweise in Diagramm 400a veranschaulicht.
Bei der Prozessgruppe 200 ist die Komplexität allerdings erhöht, da mehrere Prozesskomponenten gemeinsam als Gruppe (Depositionszone) agieren und die Stellgröße des Regelkreises des Reaktivgases mehrdimensional sein kann. Ein solcher wenig komplexerer Fall ist beispielsweise in Diagramm 400b veranschaulicht. In einem solchen zweidimensionalen Regelkreis kann der Zusammenhang zwischen Regelgröße zu Stellgröße komplizierter sein, da eine Vielzahl von Kombinationen von Stellgröße 1 (S_a ¹) und Stellgröße 2 (S_a ²) denselben Zustand der Regelgröße ergeben. Mit anderen Worten kann der momentane Arbeitspunkt nur noch schwer eindeutig sein.
Kommt eine weitere Regelgröße dazu, kann der Regelkreis nicht mehr ohne weiteres graphisch darstellbar sein. Mittels einer sogenannten multivariaten Kovarianz-Analyse (ANCOVA) kann beispielsweise auf Grundlage von Versuchsdaten ein mathematisches Modell ermittelt werden, welches das Verhalten des zu regelnden Gesamtsystems vorhersagen kann.
5A und 5B veranschaulichen jeweils das Regeln 103 eines des k-ten Beschichtungsprozesses der Prozessgruppe 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Diagrammen 500a, 500b, in welchen der Parameter-Raum des k-ten Beschichtungsprozesses bei zwei Stellgrößen und zwei Regelgrößen des (z.B. einer elektrischen Spannung 513 und der Brechzahl 511 der Schicht aus MR¹R²) dargestellt ist. In Diagramm 500a sind Schnitte der Diagramme 500b veranschaulicht. Die Spannung 513 kann beispielsweise die an der Beschichtungsvorrichtung und/oder eine über das Plasma abfallende Spannung 513 (auch als Brennspannung 513 bezeichnet) sein. Das für die Spannung 513 Beschriebene kann in Analogie für eine elektrische Größe gelten, welche die die elektrische Leistung, die einer Beschichtungsvorrichtung zugeführt wird (auch als Generatorleistung bezeichnet), repräsentiert.
In einem solchen komplexen Regekreis existieren häufig Scharen, Flächen oder Hyperflächen, die eine Lösung des Gesamtsystems repräsentieren. Hat der zu regelnde k-ten Beschichtungsprozess zu viele Freiheitsgrade, kann ein Automatismus zu einer „unglücklichen“ Lösung gelangen.
Die Komplexität lässt sich vereinfachen, indem ein oder mehr als ein Freiheitsgrad des k-ten Beschichtungsprozesses invariant eingerichtet wird. Im dem in Diagrammen 500a, 500b veranschaulichten Beispiel ist der Einfluss des Gasflusses eines ersten Reaktivgases R¹ auf die Spannung 513 als Regelgröße wesentlich stärker als des Gasflusses eines zweiten Reaktivgases R². Es kann daher die Spannung 513 als eine Regelgröße mittels des Gasflusses (z.B. Normvolumenstrom) des ersten Reaktivgases R¹ als Stellgröße geregelt werden, wobei das Verhältnis des Gasflusses von R¹ zu R² konstant bleibt.
Im dem in Diagrammen 500a, 500b veranschaulichten Beispiel ist die Brechzahl 511 als zusätzliche Regelgröße unempfindlicher auf eine Variation der Stellgröße Gasfluss des zweiten Reaktivgases R². Ferner kann die Brechzahl 511 mittels eines kleineren sogenannten P-Glieds (auch als Proportionalglied bezeichnet) geregelt werden (anschaulich langsamer) als die Spannung 513, beispielsweise wenn die Brechzahl 511 zeitlich verzögert (z.B. erst nachdem die gesamte Schicht gebildet wurde) ermittelt wird.
Die zeitliche Verzögerung zwischen dem Erreichen eines Ist-Zustands einer Regelgröße und dessen Erfassung wird auch Totzeit Δt bezeichnet. Allgemeiner gesprochen separiert die Totzeit Δt den Zeitpunkt, zu dem das System einen Ist-Zustand einnimmt, und dem Zeitpunkt, zu dem der erfasste Ist-Zustand zurückgeführt 303, z.B. der Steuervorrichtung 208 zugeführt, wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann für jeden Beschichtungsprozess ein solcher Regelkreis, der mehrere Regelgrößen (mit unterschiedlichen Totzeiten Δt) des Beschichtungsprozesses mittels mehrerer Stellgrößen des Beschichtungsprozesses regelt, kaskadiert sein. Beispielsweise kann eine primäre Regelgröße eine kleinere Totzeit Δt aufweisen als eine sekundäre Regelgröße des Beschichtungsprozesses.
Der kaskadierte Regelkreis kann ein erstes Regelglied (anschaulich auch als schnelles Regelglied bezeichnet) aufweisen, welches die primäre Regelgröße P_a ¹ mittels derjenigen Stellgröße F_a ¹ regelt, welche den größten Einfluss (auch als Hebel bezeichnet) auf die primäre Regelgröße hat, d.h. δP_a ¹/δF_a ¹ > δP_a ¹/δF_a ^x (mit x≠1) . Eine oder mehr als eine zusätzliche Stellgröße F_a ^x mit kleinerem Hebel als die Stellgröße (d.h. δP_a ¹/δF_a ¹ > δP_a ¹/δF_a ^x) kann in dem Zeitfenster des schnellen Regelglieds konstant gehalten werden (d.h. dem Regeln der Regelgröße gegenüber invariant sein).
Der kaskadierte Regelkreis kann ferner ein zweites Regelglied (anschaulich auch als langsames Regelglied bezeichnet) aufweisen, welches zumindest eine sekundäre Regelgröße P_a ² mittels derjenigen zusätzlichen Stellgröße F_a ² regelt, welche den größten Einfluss auf die sekundäre Regelgröße P_a ² hat, d.h. δP_a ²/δF_a ² > δP_a ²/δF_a ^x (mit x≠2).
Während der schnelle Regelkreis den Arbeitspunkt des Beschichtungsprozesses konstant hält, wird die zumindest eine (anschaulich trägere) sekundäre Regelgröße, deren Rückführung 303 zeitverzögert erfolgt, langsamer geregelt.
Das langsame Regelglied kann beispielsweise die Brechzahl 511 der Schicht regeln. Diese kann mittels einer optischen Messung erfasst werden. Die Totzeit Δt der Brechzahl 511 kann beispielsweise mehrere Größenordnungen größer sein als die der primären Regelgröße. Alternativ oder zusätzlich kann die Totzeit Δt der Spannung U kleiner sein als 100 ms (Millisekunden) und die Totzeit Δt der zweiten Regelgröße größer sein als 30 s (Sekunden).
Welche Stellgröße das langsame Regelglied nachführt, kann beispielsweise vorgegeben werden, z.B. nach Datenlage. Im dem in Diagrammen 500a, 500b veranschaulichten Beispiel kann beispielsweise der Soll-Zustand des schnellen Regelgliedes nachgeführt werden oder das Gasfluss-Verhältnis der Reaktivgase R¹ und R².
Andere Beispiele für Regelgrößen mit großer Totzeit Δt bzw. langsame Regelglieder können aufweisen:

• die Schichtdicke als langsame Regelgrößen, welche beispielsweise mittels der optischen Messung der Schicht alternativ oder zusätzlich zu der Brechzahl 511 ermittelt werden kann;
• ein langsames drittes Regelglied kann beispielsweise eine langsame Regelgröße stellen. Beispielsweise kann die Schichtdicke als Regelgröße, die erfasst wird mittels der optischen Messung, eine Generatorleistung als Stellgröße regeln.
• ein viertes Regelglied kann optional aus lateralen Informationen (z.B. mehreren Spuren von Inline oder einer ExSitu-Traversenmessung) zusätzliche Informationen über die

Schichtdickenverteilung quer zur Transportrichtung bereitstellen. Die Stellgröße solcher lateraler Informationen als Eingangssignal des vierten Regelglieds kann beispielweise aufweisen: die Trimgaskanäle einer Sputterkathode und/oder das einstellbare Magnetfeld einer Sputter-Beschichtungsvorrichtung.
6A und 6B veranschaulichen jeweils das Regeln 103 der Prozessgruppe 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Diagrammen 600a, 600b.
Prozessgruppe 200 kann mehrere (z.B. n) identische Prozessdeckel aufweisen, von denen jeder Prozessdeckel eine Beschichtungsvorrichtung aufweisen kann und/oder dasselbe Beschichtungsmaterial aufweisen kann. Jeder Beschichtungsprozess kann beispielsweise von genau einem Prozessdeckel durchgeführt werden. Dies erreicht bei hoher Produktivität eine gemeinsame Schicht abzuscheiden.
Im idealen Fall wären die Beschichtungsprozesse 304a, 304b der Prozessgruppe 200 derart ähnlich, dass deren Beschichtungskomponenten mittels identischer Stellwerte angesteuert werden können. In einer realen Prozessgruppe 200 können deren momentane Konfiguration (z.B. eine bauliche Variation der Prozessdeckel) und/oder eine Wechselwirkung (z.B. ein Gasaustausch) zwischen den Beschichtungsprozessen 304a, 304b als Störgröße wirken. Würde man jeden Prozessdeckel individuell mit einem dedizierten Regelkreis regeln, kann ein auseinanderlaufen der Beschichtungsprozesse 304a, 304b erfolgen. Beispielsweise kann ein erster Beschichtungsprozess 304a in einen Gasexzess driften während ein diesem unmittelbar benachbarter zweiter Beschichtungsprozess in ein Gasdefizit driftet. Die dedizierten Regelkreise können eine solche Abdrift nicht ohne weiteres erkennen und/oder hemmen. Beispielsweise kann der Gasaustausch den Gasexzess und das Gasdefizit gegeneinander kompensieren, so dass die dedizierten Regelkreise die Abdrift nicht erkennen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Korrekturglied 218 eingerichtet sein, ein Intervall D, in welchem der Stellwert jedes der dedizierten Regelkreise liegen darf, zu begrenzen (vgl. Diagramm 600a). Eine solche Stellverknüpfung kann beispielsweise der Relation (S_a+S_b)/2 ∈ D genügen, wobei S_a der Stellwert des ersten Beschichtungsprozesses 304a und S_b der Stellwert des zweiten Beschichtungsprozesses 304b ist
Alternativ oder zusätzlich kann die Differenz D zwischen den Stellwerten S_a, S_b der mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b nach oben begrenzt werden. Eine solche Stellverknüpfung kann beispielsweise der Relation S_a-S_b ≤ D genügen, wobei S_a der Stellwert des ersten Beschichtungsprozesses 304a und S_b der Stellwert des zweiten Beschichtungsprozesses 304b ist. Der Ist-Wert der Differenz D kann dem Korrekturglied 218 beispielsweise mittels einer Benutzerschnittstelle vorgegeben werden.
Die Komplexität eines solchen Regelkreises kann allerdings noch immer sehr hoch sein. Beispielsweise kann es für den Betreiber der Prozessgruppe 200 erforderlich sein, bei n Prozessdeckeln bzw. Beschichtungsprozessen und m Stellgrößen insgesamt 2·m·n Grenzen für die Stellwerte zu überwachen. Bei 10 Magnetrons und zwei Gasflüsse pro Beschichtungsprozess als Stellgröße ergäben sich somit 40 Grenzen, die einzeln zu überwachen wären. Ferner können die Einzelregler teuer und/oder komplexer sein als ein Gruppenregler. Die Einzelregler könnten mittels des Korrekturglieds alternativ oder zusätzlich zu der Begrenzung der Stellgröße synchronisiert werden, was allerdings technisch aufwändig sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass der Regelkreis der Prozessgruppe 200 weiter vereinfacht werden kann, z.B. indem der Regelkreis nur auf die folgenden Größen bezogen wird: den Gesamtdruck, den Gasfluss des ersten Reaktivgases R¹, den Gasfluss des zweiten Reaktivgases R², die Generatorleistung, die Brennspannung. Alle weiteren Parameter des Arbeitspunktes der Prozessgruppe bzw. deren Beschichtungskomponenten können initial parametriert werden und deren Parametrisierung mittels des Korrekturglieds 218 (z.B. in einer Korrelationsmatrix) implementiert werden, wie im Folgenden genauer beschrieben wird. Beispielsweise kann die Verknüpfung eine Parametrisierung der Stellgrößen der mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b aufweisen.
Im Folgenden wird zum vereinfachten Verständnis auf eine Parametrisierung mittels einer Korrelationsmatrix Bezug genommen. Das Beschriebene kann allerdings auch für eine andere Art der Parametrisierung gelten.
Das Bilden einer Korrelationsmatrix für die Prozessgruppe 200 kann beispielsweise mittels einer multivariaten Kovarianz-Analyse (ANCOVA) erfolgen. Die Größe und Dimension der Korrelationsmatrix, welche verallgemeinert ein Tensor sein kann, aber im Folgenden vereinfacht als auch Matrix bezeichnet wird, kann von einem Resultat einer Wechselwirkungsanalyse der Beschichtungsprozess bzw. der entsprechenden Beschichtungskomponenten abhängen.
Optional können mehrere separate Korrelationsmatrizen für eine Prozessgruppe verwendet werden oder diese werden in einem Tensor höherer Stufe zusammengefasst. Der erste Vektor einer Korrelationsmatrix kann die individuellen Beschichtungsprozess bzw. der entsprechenden Beschichtungskomponenten referenzieren. Bei einer stark ausgeprägten Wechselwirkung der Regelgrößen untereinander kann auch ein Tensor höherer Stufe verwendet werden, bei dem jeder weitere Vektor eine wechselwirkende Regelgröße referenziert. Das derart bereitgestellte Korrekturglied 218 kann zusammen mit der einen oder mehr als einen Steuervorrichtung 208 der Prozessgruppe einen Gruppenregler implementieren, der eine auszuwählende Gruppen-Stellgröße auf einen vorzugebenden Gruppen-Soll-Zustand der Regelgröße regelt. Die einzelnen Beschichtungsprozesse bzw. die entsprechenden Beschichtungskomponenten der Prozessgruppe 200 können gemäß der Korrelationsmatrix abhängig voneinander gestellt werden. Ein Beispiel für eine solche Stellverknüpfung ist beispielsweise in Diagramm 600b veranschaulicht.
Das Regeln kann beispielsweise aufweisen, die Stellwerte S_a , S_b der mehreren Beschichtungsprozesse 304a, 304b zu verändern derart, dass deren Differenz D voneinander konstant bleibt (d.h. gegenüber dem Regeln 103 invariant ist). Eine solche Stellverknüpfung kann beispielsweise der Relation S_a-S_b = D genügen, wobei S_a der Stellwert des ersten Beschichtungsprozesses 304a und S_b der Stellwert des zweiten Beschichtungsprozesses 304b ist.
Die Korrelationsmatrix kann während der Inbetriebnahme und/oder einer Prozessoptimierung ermittelt und/oder aktualisiert werden. Das Regeln 103 kann mittels einer speicherprogrammierbaren Steuervorrichtung (SPS) erfolgen, in welcher die Korrelationsmatrix als Korrekturglied 218 in Form einer Feldvariablen hinterlegt sein kann. Über eine Benutzerschnittstelle kann die Korrelationsmatrix bzw. die Feldvariable vom Betreiber der Prozessgruppe 200 verändert werden, so dass deren Veränderung in der SPS abgespeichert wird. Die Benutzerschnittstelle kann beispielsweise eine veränderbare Zuordnung der einzelnen Beschichtungsprozesse zu der Prozessgruppe bereitstellen, z.B. mittels einer Checkbox. Wird ein Beschichtungsprozess aus der Prozessgruppe 200 entfernt, so werden die dem entfernten Beschichtungsprozess zugeordneten Komponenten der Korrelationsmatrix auf null gesetzt.
Im Folgenden wird das Ermitteln der Korrelationsmatrix der Stellverknüpfung genauer beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, kann die Stellverknüpfung mittels einer ANCOVA ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Methoden verwendet werden zum Ermitteln der Stellverknüpfung, z.B. eine Fuzzilogik oder ein künstliches neuronales Netz (kNN). Ein kNN kann mit herkömmlichen Trainingsverfahren, beispielsweise dem sogenannten Backpropagation-Verfahren oder Deeplearning-Verfahren, trainiert werden. Im Training werden die Trainingsvektoren gemäß den jeweils gewünschten Eingangsparametern (beispielsweise Normvolumenstrom, Druck, Saugleistung, Partialdruck, usw.) ermittelt.
7 veranschaulicht eine Prozessgruppe 700 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer Querschnittsansicht 713 und einer Draufsicht 711 auf die Prozessdeckel, z.B. eingerichtet wie die Prozessgruppe 200. Die Prozessgruppe 700 weist vier Beschichtungsbereiche 104a bis 104d auf, welche entlang eines Transportpfades 111 zwischen zwei Pumpbereichen 106a, 106b angeordnet sind. Der Transportpfad 111 kann mittels einer Transportvorrichtung bereitgestellt werden, welche in jedem der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d mehrere Transportrollen 112 aufweist. Einander unmittelbar benachbarte Bereiche (z.B. Beschichtungsbereiche 104a bis 104d bzw. Pumpbereiche 106a, 106b) können mittels einer sogenannten Substrattransferöffnung 702 miteinander gasleitend verbunden sein, sodass zwischen diesen ein Gasaustausch. Jede der Sputter-Beschichtungsvorrichtungen 114a bis 114b kann beispielsweise zwei Magnetronkathoden aufweisen. Jeder der zwei Pumpbereiche 106a, 106b kann frei sein von einer Beschichtungsvorrichtung und/oder eine Abdeckplatte 704 aufweisen, welche den Pumpanschluss von dem Transportpfad 111 separiert. In 711 sind die Prozessdeckel der Prozessgruppe 700 veranschaulicht, wobei die blind verschlossenen Pumpenanschlüsse 714 mittels eines Kreuzes und die mit der Pumpenanordnung 814 gekoppelten Pumpenanschlüsse 712 mittels eines Kreises dargestellt sind.
8 veranschaulicht ein Verfahren 800 zum Kalibrieren der Prozessgruppe 700 in einem schematischen Ablaufdiagramm. Im Folgenden wird zum einfacheren Verständnis Bezug genommen auf den Druck P als Regelgröße, dem Normvolumenstrom F als Stellgröße und dem Gasaustausch als Wechselwirkung. Das Beschriebene kann in Analogie auch für eine andere Regelgröße, eine andere Stellgröße, eine andere Wechselwirkung, mehrere Regelgrößen pro Beschichtungsprozess, mehrere Wechselwirkungen pro Beschichtungsprozess und/oder mehrere Stellgrößen pro Beschichtungsprozess gelten. Der Normvolumenstrom F kann beispielsweise die Rate an Gas (z.B. Inertgas, z.B. Argon) in einen der Beschichtungsbereiche angeben.
In dem Verfahren 800 kann die Pumpenanordnung 814 in den Arbeitspunkt gebracht werden, in dem diese auch während des Durchführens der Beschichtungsprozesse 304a, 304b ist. Die Beschichtungsvorrichtungen müssen aber nicht notwendigerweise in Betrieb sein.
Das Verfahren 800 kann aufweisen: Ermitteln eines Ist-Drucks P_a eines ersten Beschichtungsbereichs 104a, wenn dem zweiten Beschichtungsbereich 104b ein zweiter Normvolumenstrom zugeführt und/oder entzogen wird; und Ermitteln eines Ist-Drucks P_b eines zweiten Beschichtungsbereichs 104b, wenn dem ersten Beschichtungsbereich 104a ein erster Normvolumenstrom zugeführt und/oder entzogen wird. In ähnlicher Weise kann der Gasaustausch zwischen den mehr als zwei Beschichtungsbereichen 104c, 104c ermittelt werden, z.B. mittels des sich bei einem Normvolumenstrom einstellenden Ist-Drucks P_c, P_d.
Beispielsweise kann in Konfiguration 801 jedem der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d derselbe Normvolumenstrom F_a zugeführt werden und der sich daraus ergebende Druck in jedem der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d erfasst werden. Aufgrund des Gasaustauschs der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d untereinander sowie mit dem Pumpbereichen 106a, 106b können sich die Ist-Drücke voneinander unterscheiden, wobei der Unterschied jeweils den Gasaustausch repräsentiert.
Alternativ oder zusätzlich kann in Konfiguration 803 jedem der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d ein solcher Normvolumenstrom zugeführt werden, dass der sich daraus ergebende Druck in jedem der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d identisch ist. Aufgrund des Gasaustauschs der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d untereinander sowie mit dem Pumpbereichen 106a, 106b können sich die Ist-Normvolumenströme F_a bis F_b (z.B. zumindest paarweise) voneinander unterscheiden, wobei der Unterschied jeweils den Gasaustausch repräsentiert.
Alternativ oder zusätzlich kann in Konfiguration 805 für jeden der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d eine effektive Saugleistung L (auch als Ist-Saugleistung bezeichnet) ermittelt werden. Die Ist-Saugleistung kann repräsentieren, welcher Normvolumenstrom den entsprechenden Beschichtungsbereich entzogen wird. Eine erste Saugleistung L_a, welche an dem ersten Beschichtungsbereich 104a anliegt, kann beispielsweise auf Grundlage des ersten Normvolumenstroms F_a und des sich daraus ergebenden ersten Ist-Drucks P_a ermittelt werden. In analoger Weise kann die Saugleistung der anderen Beschichtungsbereiche 104b bis 104d ermittelt werden, z.B. in der Konfiguration 801 oder Konfiguration 803. Die Saugleistung kann beispielsweise auf Grundlage des Quotienten aus dem Normvolumenstrom und dem Druck ermittelt werden. Aufgrund des Gasaustauschs der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d untereinander sowie mit dem Pumpbereichen 106a, 106b können sich die Ist-Saugleistungen L_a bis L_a voneinander unterscheiden, wobei der Unterschied jeweils den Gasaustausch repräsentiert.
Alternativ oder zusätzlich kann in Konfiguration 807 für jeden der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d ein effektiver Gasaustausch X (auch als Ist-Gasaustausch bezeichnet) ermittelt werden. Der Ist-Gasaustausch X kann repräsentieren, welcher Normvolumenstrom dem entsprechenden Beschichtungsbereich aus einem anderen Beschichtungsbereich zugeführt wird. Eine zweiter Ist-Gasaustausch X_b, welcher dem zweiten Beschichtungsbereich 104b aus dem ersten Beschichtungsbereich 104a zugeführt wird, kann beispielsweise ermittelt werden, indem nur der erste Beschichtungsbereich 104a mit dem Normvolumenstrom F_a versorgt und der sich daraus ergebende zweite Ist-Druck P_b ermittelt. Der Ist-Gasaustausch des k-ten Beschichtungsbereichs (k = 1, 2, 3 oder 4) kann beispielsweise folgende Relation erfüllen: X_n = P_n · L_n - F_a. Die Werte für L_n können beispielsweise gemäß 805 ermittelt werden. In analoger Weise kann der Ist-Gasaustausch X des dritten und vierten Beschichtungsbereichs 104c, 104d ermittelt werden. Mittels der Relation für X_n lässt sich auch ein erster Ist-Gasaustausch X_a des ersten Beschichtungsbereichs 104a ermitteln, welcher anschaulich den Widerstand berücksichtigt, welcher dem aus dem ersten Beschichtungsbereich 104a abfließenden Gasstrom entgegenwirkt. Aufgrund des Gasaustauschs der Beschichtungsbereiche 104a bis 104d untereinander sowie mit dem Pumpbereichen 106a, 106b können sich die Ist-Gasaustausche X_a bis X_a voneinander unterscheiden, wobei der Unterschied jeweils den Gasaustausch repräsentiert. In analoger Weise kann der Ist-Gasaustausch ermittelt werden, wenn nur der zweite Beschichtungsbereich 104b, nur der dritte Beschichtungsbereich 104c oder nur der vierte Beschichtungsbereich 104c mit Gas versorgt wird. Der jeweilige mit Gas versorgte Beschichtungsbereich wird auch als Quellbereich bezeichnet.
Mehrere der in einer oder mehr als einer der Konfigurationen 801, 803, 805, 807 ermittelten Größen (auch als Gasaustauschgrößen, z.B. Ist-Normvolumenströme, Ist-Saugleistungen, Ist-Gasaustausche, und/oder Ist-Drücke), welche den Gasaustausch repräsentieren, können einzeln verwendet werden und/oder miteinander kombiniert werden, wie im Folgenden genauer beschrieben wird.
Optional kann der Unterschied der Gasaustauschgrößen in einer oder mehr als einer der Konfigurationen 801, 803, 805, 807 minimiert werden (z.B. iterativ oder mittels einer Variationsrechnung). Dies optimiert das Prozessergebnis der Prozessgruppe 700.
9 veranschaulicht mehrere Korrelationsmatrizen 901a, 901b, 901c, 901d zum Kalibrieren der Prozessgruppe 700 in einer schematischen tabellarischen Ansicht 900, von denen jede Korrelationsmatrix in einer ersten Dimension 91 die mehreren Beschichtungsbereiche bzw. darin durchgeführten Beschichtungsprozesse 304a, 304b referenziert und in einer zweiten Dimension 95 die Gasaustauschgrößen referenziert. Anschaulich kann das Bilden eines Korrekturglieds auf Grundlage der in 800 ermittelten Gasaustauschgrößen erfolgen, wobei das Korrekturglied zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine oder jede) der Korrelationsmatrizen 901a, 901b, 901c, 901d aufweisen kann. Beispielsweise kann k=a dem ersten Beschichtungsprozess 304a, k=b dem zweiten Beschichtungsprozess 304b, k=c dem dritten Beschichtungsprozess 304c und k=d dem vierten Beschichtungsprozess 304d zugeordnet sein. Der Austauschfaktor Y_k kann der normierte Ist-Gasaustausch X_k/X_a für 901a, X_k/X_b für 901b, X_k/X_c für 901c und X_k/X_d für 901d sein.
Die Korrelationsmatrizen 901a, 901b, 901c, 901d können auch als Tensor 900 höherer Stufe zusammengefasst werden, welcher dann beispielsweise in einer dritten Dimension den Quellbereich referenziert. Es kann aber auch eine einfachere Korrelationsmatrix verwendet werden, wie im Folgenden beschrieben wird.
10 veranschaulicht mehrere Korrelationsmatrizen 1001a, 1001b zum Kalibrieren der Prozessgruppe 700 in einer schematischen tabellarischen Ansicht 1000, von denen jede Korrelationsmatrix in einer ersten Dimension 91 die mehreren Beschichtungsbereiche bzw. darin durchgeführten Beschichtungsprozesse 304a, 304b referenziert und in einer dritten Dimension 93 den Quellbereich referenziert. Anschaulich kann das Bilden eines Korrekturglieds auf Grundlage der in 800 ermittelten Gasaustauschgrößen erfolgen, wobei das Korrekturglied zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine oder jede) der Korrelationsmatrizen 1001a, 1001b aufweisen kann. Eine erste Korrelationsmatrix 1001a (auch als Austauschmatrix bezeichnet) kann beispielsweise die Austauschfaktoren Y_k angeben. Eine zweite Korrelationsmatrix 1001b (auch Saugmatrix als bezeichnet) kann beispielsweise die Ist-Saugleistungen L_k angeben. Anschaulich sind die Korrelationsmatrizen 1001a, 1001b jeweils Schnitte durch den in 900 gebildeten Tensor, der die Matrizen 901a, 901b, 901c, 901d aufweist, entlang der dritten Dimension 93.
Die Korrelationsmatrizen 1001a, 1001b können auch als Tensor 1000 höherer Stufe zusammengefasst werden, welcher dann beispielsweise in der zweiten Dimension die Art der Gasaustauschgröße Y_k, L_k referenziert.
Im Folgenden wird vereinfacht auf die Austauschmatrix 1001a Bezug genommen. Das Beschriebene kann in Analogie allerdings auch für eine Korrelationsmatrix Ä der anderen hierin beschriebenen Korrelationsmatrizen bzw. einen entsprechenden Tensor Ä zweiter oder höherer Stufe gelten.
11 veranschaulicht die Austauschmatrix 1001a in einem grafischen Diagramm 1100.
12 veranschaulicht das Bilden eines Korrekturglieds 218, welches im Folgenden von einem mathematischen Model Ö (vereinfacht als Korrekturglied Ö bezeichnet) repräsentiert wird, in einem schematischen Ablaufdiagramm 1200. Das mathematische Model Ö kann allgemeiner gesprochen einer ersten Größe (z.B. eine Führungsgröße) eine zweite Größe (z.B. die Stellgröße) zuordnen und beispielsweise auch ein komplexeres Programm oder eine Simulation aufweisen. Hinsichtlich des mathematischen Models Ö wird im Folgenden vereinfacht Bezug auf Vektoren, Matrizen und Tensoren genommen.
Um zu erleichtern, dass auf Grundlage des erfassten Ist-Drucks beim Durchführen der Beschichtungsprozesse 304a, 304b der einzustellende Normvolumenstrom ermittelt werden kann, kann das Korrekturglied alternativ oder zusätzlich zu der Austauschmatrix 1001a (im Folgenden Austauschmatrix Ä) die Inverse Â^-1 der Austauschmatrix Ä aufweisen (auch als Austauschinverse Â^-1 bezeichnet).
Ist die Austauschmatrix Ä keine quadratische Matrix, kann anstatt der Austauschinversen Â^-1 beispielsweise die sogenannte Pseudoinverse der Austauschmatrix Ä verwendet werden.
Die Pseudoinverse einer Matrix bezeichnet eine Verallgemeinerung der inversen Matrix auf singuläre und nichtquadratische Matrizen, weshalb sie häufig auch als verallgemeinerte Inverse bezeichnet wird. Beispielsweise kann die Pseudoinverse eine Drazin-Inverse, eine Bott-Duffin-Inverse oder eine Moore-Penrose-Inverse aufweisen oder daraus gebildet sein. Eine Matrix Î kann genau dann Pseudoinverse Â^-1 einer Matrix Ä sein, wenn sie zumindest einer (z.B. allen) der folgenden Relationen genügt: ÂÎÂ = Âund ÎÂÎ= Î Selbiges gilt für höherstufige Tensoren.
Alternativ oder zusätzlich kann aus der nichtquadratischen Matrix Ä eine quadratische Matrix Âq gebildet werden, z.B. indem deren Überbestimmung entfernt wird. Alternativ oder zusätzlich können alle Komponenten (d.h. z.B. eine Spalte) der Matrix Ä entfernt werden, deren Summe am geringsten ist, z.B. rekursiv bis die Matrix Ä quadratisch ist oder zumindest eine Pseudoinverse gebildet werden kann. In Ähnlicher Weise können nur diejenigen Austauschgrößen zum Bilden der Korrelationsmatrix Ä verwendet werden, die den größten Hebel aufweisen.
In analoger Weise kann die Dimension der Korrelationsmatrix an die Dimension der Rückführungsgröße und/oder Vorgabegröße 316 der Steuervorrichtung 208 angepasst sein oder werden, z.B. an die Dimension der Messdaten. Beispielsweise kann die Rückführungsgröße als n-dimensionaler Vektor der Form {erster Ist-Druck des ersten Beschichtungsprozesses 304a, zweiter Ist-Druck des zweiten Beschichtungsprozesses 304b, ..., K-ter Ist-Druck des K-ten Beschichtungsprozesses 304K} vorliegen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorgabegröße 316 als n-dimensionaler Vektor der Form {erster Soll-Druck des ersten Beschichtungsprozesses 304a, zweiter Soll-Druck des zweiten Beschichtungsprozesses 304b, ..., K-ter Soll-Druck des K-ten Beschichtungsprozesses 304K} vorliegen.
Somit kann beispielsweise bereitgestellt werden, dass beispielsweise $(n \times n) Matrix \cdot (n \times n) Matrix = (n \times n) Matrix;$
oder $(n \times n) Matrix \cdot (n \times m) Matrix = (m \times n) Matrix;$
oder $(n \times m) Matrix \cdot (n) - Vektor = (m) Vektor;$
oder $(n \times n) Matrix \cdot (n) - Vektor = (n) Vektor$
ist.
In analoger Weise können n einzustellende Stellwerte der Prozessgruppe 700 als n-dimensionaler Stellvektor zusammengefasst werden, z.B. als n-dimensionaler Vektor der Form {dem ersten Beschichtungsprozess 304a zugeführter erster Normvolumenstrom, dem zweiten Beschichtungsprozess 304b zugeführter zweiter Normvolumenstrom, ..., dem K-ten Beschichtungsprozess 304K zugeführter K-ter Normvolumenstrom}. Wird bei jedem Beschichtungsprozess zusätzlich eine räumliche Verteilung des Druckes geregelt (auch als Trimmen bezeichnet), z.B. an m Orten des Beschichtungsprozesses, können die Stellwerte als zweistufiger (n _×m)-dimensionaler Tensor zusammengefasst werden oder als Tensor einer höheren Stufe als zwei.
Im Folgenden wird im Allgemeinen auf einen Tensor Bezug genommen, wobei der Tensor optional einstufig sein kann (d.h. aus genau einer Tensorkomponente bestehen kann, z.B. einem Skalar), zweistufig sein kann (d.h. eine Matrix sein kann), dreistufig sein kann oder eine Stufe von mehr als drei aufweisen kann. Die Dimension n (oder m) jedes Vektors, der den Tensor aufspannt, kann im Allgemeinen zwei oder mehr sein, z.B. drei oder mehr, z.B. vier oder mehr, z.B. fünf oder mehr, usw.
Soll die Prozessgruppe 700 gemäß genau einer Vorgabegröße als Tensor erster Stufe, d.h. einer Gruppen-Führungsgröße (z.B. gemäß einem Gruppen-Soll-Arbeitspunkt), geregelt werden, kann das Korrekturglied die Gruppen-Führungsgröße mit einem n-dimensionalen Einheitstensor Î (z.B. Einheitsvektor) multiplizieren, um die n-dimensionale Vorgabegröße bereitzustellen. Auf analoge Weise kann aber auch eine Vorgabegröße als Tensor höherer (z.B. zweiter) Stufe bereitgestellt werden.
Wird ein Beschichtungsprozess der Prozessgruppe 700 aus der Gruppenregelung mittels des Korrekturglieds herausgenommen, können dessen Komponenten auf null gesetzt werden bzw. kann die Dimension auf n-1 reduziert werden. Auf diese Weise kann das Korrekturglied an die vorherrschende Konfiguration (oder deren Veränderung) der Prozessgruppe 700 angepasst werden, ohne eine aufwändige Kalibrierung vornehmen zu müssen.
Beispielsweise kann der Stelltensor Ê folgender Relation genügen: Ê = Ô ·Φ, wobei Ö das Korrekturglied ist und Φ die Vorgabegröße (z.B. eine oder mehr als eine Führungsgröße aufweisend), z.B. der Gruppen-Soll-Arbeitspunkt SA_G.
Das Korrekturglied Ö kann beispielsweise die Austauschinverse Ä und optional die Inverse S^-1 der Saugmatrix aufweisen, z.B. deren Produkt.
Beispielsweise kann ein vektorieller Gasfluss F als Stelltensor Ê verwendet werden, wobei F = (F_a, F_b, ..., F_K ist. Dann kann ein vektorieller Druck P als Vorgabegröße verwendet werden, wobei P = (P_a, P_b, ..., P_K) ist. Dann kann F = Ô ·P sein. Wobei das Korrekturglied Ô = Â^-1 ·S^_1 sein kann.
Optional kann P = Î ·SP sein, wobei SP der als Gruppen-Führungsgröße SA_G verwendete skalare Druck sein kann. Alternativ kann ein (n ×1) dimensionales Korrekturglied Ö mit dem skalaren Druck SP multipliziert werden, so dass ein n-dimensionaler Stelltensor Ê ermittelt wird.
Das so erhaltene Korrekturglied Ö kann die Komponenten des Stelltensors Ê (z.B. die erste Stellgröße S_a und die zweite Stellgröße S_b ) miteinander verknüpfen, z.B. über die Relation Ê = Ô ·Φ.
Beispielsweise kann eine erste Komponente Ô_a des Korrekturglieds Ö die Relation Ôa(IA_G, SA_G) = S_a erfüllen, so dass S_a = S_a(IA_G, SA_G) parametrisiert ist. Beispielsweise kann eine zweite Komponente Ôb die Relation Ôb(IA_G, SA_G) = Sb, so dass Sb = Sb(IA_G, SA_G) parametrisiert ist. Die Parametrisierung über den Gruppen-Ist-Arbeitspunkt IA_G und/oder den Gruppen-Soll-Arbeitspunkt SAG kann somit die erste Stellgröße S_a und die zweite Stellgröße S_b miteinander verknüpfen. Beispielsweise kann V(S_a) = S_b erfüllt sein, wenn die Relation V(Ôa(IA_G, SA_G))= Ôb(IA_G, SA_G) oder allgemeiner VÔ_a=Ô_b erfüllt ist, so dass sich V=Ô_bÔ_a ^-1ergibt. Es kann selbstverständlich auch eine andere Verknüpfung implementiert werden, welche die erste Stellgröße S_a und die zweite Stellgröße S_b miteinander verknüpft.
Beispielsweise kann S_b = V(S_a) = S_a-D sein oder S_b = V(S_a) = S_a·S, wobei s ein skalarer Faktor sein kann, der bewirkt, dass das Verhältnis S_a/S_b konstant bleibt. Es kann aber auch eine andere Art der Verknüpfung V gewählt werden.
Das derart bereitgestellte Korrekturglied Ö kann in einer Steuervorrichtung 208 abgespeichert werden, welche die Prozessgruppe dann mittels der ersten Stellgröße und der zweiten Stellgröße und unter Verwendung des Korrekturglieds Ö regelt und so die Gruppenregelvorrichtung implementiert.
13 veranschaulicht das Bilden (z.B. Aktualisieren) eines Korrekturglieds Ö in einem schematischen Ablaufdiagramm 1300.
Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Korrekturglied Ö eines kaskadierten Regelkreises anhand der Brennspannung U als zusätzliche Stellgröße jedes Beschichtungsprozesses 304a, 304b beschrieben. Das Beschriebene kann in Analogie aber auch für eine andere zusätzliche Stellgröße jedes Beschichtungsprozesses gelten. Die Brennspannung U kann anschaulich die Leistungsaufnahme jedes der Beschichtungsprozesse repräsentieren.
Auf Grundlage von F = Ö · P, mit dem Korrekturglied Ô = Â^-1 · S^-1 kann das Regeln der Prozessgruppe 200,700 erfolgen, z.B. jedes der Beschichtungsprozesse 304a, 304b, ..., 304K. Beim so geregelten Durchführen der Beschichtungsprozesse 304a, 304b, ..., 304K kann für jeden der Beschichtungsprozesse 304a, 304b, ..., 304K die Brennspannung U erfasst werden und in einer Matrix 1302 (auch als Spannungsmatrix bezeichnet) zusammengefasst werden. Die Spannungsmatrix kann beispielsweise in einer ersten Dimension die Beschichtungsprozesse 304a, 304b, ..., 304K und in einer zweiten Dimension die Beschichtungsvorrichtungen 114a, 114b, ..., 114K referenzieren, so dass diese nur Diagonalkomponenten U_jj=U_j aufweist. Auf Grundlage der Spannungsmatrix kann eine Variationsmatrix 1304 ermittelt werden, z.B. auf Grundlage einer Variationsrechnung. Die Variationsrechnung kann beispielsweise aufweisen, eine Variation dU_ji jeder Komponente U_ji der Spannungsmatrix zu ermitteln, beispielsweise gemäß folgender Relation: $d U_{i j} = (\frac{d U_{j} - U_{m e a n}}{U_{m e a n}} \cdot α) + 1$
Dabei kann U_mean der Mittelwert der Komponenten U_ji der Spannungsmatrix sein und α kann den Hebel repräsentieren (d.h. diese reflektiert den Anteil des Proportionalglieds, d.h. P-Glieds). Beispielsweise kann α gleich 0,5 sein.
Die Inverse dU^-1 der Variationsmatrix 1304 kann dem Korrekturglied Ö hinzugefügt werden, so dass dann
Ô = Â^-1 · dU^-1 · S^_1 ist. Das so aktualisierte Korrekturglied Ö berücksichtigt die Kaskadierung der Regelstrecke. Eine Anpassung von α kann zur Feinabstimmung verwendet werden, z.B. über eine Benutzerschnittstelle.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Prozessgruppe, welche zumindest einen ersten reaktiven Beschichtungsprozess und einen zweiten reaktiven Beschichtungsprozess durchführt, das Verfahren aufweisend:

Beschichten eines Substrats mittels des ersten reaktiven Beschichtungsprozesses und mittels des zweiten reaktiven Beschichtungsprozesses; Regeln der Prozessgruppe mittels einer ersten Stellgröße des ersten Beschichtungsprozesses und einer zweiten Stellgröße des zweiten Beschichtungsprozesses und unter Verwendung eines Korrekturglieds; wobei das Korrekturglied die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass deren Stellwerte sich voneinander unterscheiden können (d.h. der Stellwert der ersten Stellgröße kann verschieden von dem Stellwert der zweiten Stellgröße sein, z.B. zum selben Zeitpunkt).

Beispiel 2 ist das Verfahren gemäß Beispiel 1, ferner aufweisend: Versorgen der Prozessgruppe mit Gas, wobei das Beschichten aufweist, eine Schicht auf dem Substrat zu bilden, welche zumindest einen Bestandteil des Gases aufweist.
Beispiel 3 ist das Verfahren gemäß Beispiel 2, wobei die erste Stellgröße eine Rate des Gases repräsentiert, welche dem ersten reaktiven Beschichtungsprozess zugeführt wird; und/oder wobei die zweite Stellgröße eine Rate des Gases repräsentiert, welche dem zweiten reaktiven Beschichtungsprozess zugeführt wird.
Beispiel 4 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, wobei eine erste Regelgröße des ersten Beschichtungsprozesses von der ersten Stellgröße beeinflusst wird und ein zweite Regelgröße des Beschichtungsprozesses von der zweiten Stellgröße beeinflusst wird, wobei die erste Stellgröße (z.B. deren Stellwert) von der zweiten Stellgröße (z.B. deren Stellwert) eine größere Abweichung aufweist als die erste Regelgröße (z.B. deren Ist-Wert) von der zweiten Regelgröße (z.B. deren Ist-Wert) .
Beispiel 5 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei das Beschichten des Substrats aufweist, mittels des ersten reaktiven Beschichtungsprozesses eine erste Teilschicht auf dem Substrat zu bilden und mittels des zweiten reaktiven Beschichtungsprozesses eine zweite Teilschicht auf der ersten Teilschicht zu bilden.
Beispiel 6 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei das Beschichten des Substrats aufweist, eine (z.B. transparente oder opake) Schicht auf dem Substrat zu bilden, und/oder wobei ein Reaktionsprodukt des ersten Beschichtungsprozesses und/oder des zweiten Beschichtungsprozesses bzw. die Schicht transparent oder opak ist; und/oder wobei ein Reaktionsprodukt des ersten Beschichtungsprozesses und/oder des zweiten Beschichtungsprozesses bzw. die Schicht unterstöchiometrisch ist (d.h. Leerstellen aufweist).
Beispiel 7 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, wobei der erste reaktive Beschichtungsprozess und der zweite reaktive Beschichtungsprozess voneinander gassepariert sind.
Beispiel 8 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, wobei der erste reaktive Beschichtungsprozess und der zweite reaktive Beschichtungsprozess in verschiedenen Vakuumkammern (z.B. in verschiedenen Kompartments innerhalb eines Kammergehäuses) der Prozessgruppe erfolgen.
Beispiel 9 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei die Prozessgruppe einen oder mehr als einen zusätzlichen reaktiven Beschichtungsprozess durchführt, von denen jeder Beschichtungsprozess mittels einer zusätzlichen Stellgröße geregelt wird, wobei das Korrekturglied die zusätzliche Stellgröße mit der ersten Stellgröße und der zweiten Stellgröße verknüpft derart, dass deren Stellwerte sich paarweise voneinander unterscheiden.
Beispiel 10 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei das Korrekturglied die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass diese eine (z.B. gegenüber dem Regeln) invariante Differenz oder ein (z.B. gegenüber dem Regeln) invariantes Verhältnis zueinander aufweisen.
Beispiel 11 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 10, wobei das Korrekturglied die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße mit derselben Referenzgröße verknüpft (z.B. parametrisiert), wobei beispielsweise die Verknüpfungen der Referenzgröße mit der ersten Stellgröße und mit der zweiten Stellgröße linear voneinander abhängig sind, wobei beispielsweise das Korrekturglied die Referenzgröße auf die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße abbildet.
Beispiel 12 ist das Verfahren gemäß Beispiel 11, wobei die Referenzgröße eine Gruppen-Führungsgröße der Prozessgruppe ist.
Beispiel 13 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, wobei das Korrekturglied eine Wechselwirkung (z.B. einen Gasaustausch) zwischen dem ersten Beschichtungsprozess und dem zweiten Beschichtungsprozess repräsentiert.
Beispiel 14 ist das Verfahren gemäß Beispiel 13, wobei das Korrekturglied einen ersten Datentensor aufweist, welcher zumindest eine erste Tensorkomponente aufweist, welche die Wechselwirkung von dem ersten Beschichtungsprozess zu dem zweiten Beschichtungsprozess repräsentiert; und zumindest eine zweite Tensorkomponente aufweist, welche die Wechselwirkung von dem zweiten Beschichtungsprozess zu dem ersten Beschichtungsprozess repräsentiert.
Beispiel 15 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 14, wobei das Korrekturglied ferner einen Gasfluss berücksichtigt, welcher dem ersten Beschichtungsprozess und/oder dem zweiten Beschichtungsprozess entzogen wird.
Beispiel 16 ist das Verfahren gemäß Beispiel 15, wobei das Korrekturglied einen zweiten Datentensor aufweist, welcher zumindest eine erste Tensorkomponente aufweist, welche den Gasfluss, welcher dem ersten Beschichtungsprozess entzogen wird, repräsentiert; und zumindest eine zweite Tensorkomponente aufweist, welche den Gasfluss, welcher dem zweiten Beschichtungsprozess entzogen wird, repräsentiert, wobei beispielsweise der Gasfluss dem ersten Beschichtungsprozess bzw. dem zweiten Beschichtungsprozess durch einen Pumpenanschluss hindurch entzogen wird, welcher unmittelbar an den jeweiligen Beschichtungsprozess angrenzt, wobei beispielsweise ein Kammerdeckel, welcher den Beschichtungsprozess (bzw. den entsprechenden Beschichtungsbereich) begrenzt, den Pumpenanschluss aufweist und/oder die Beschichtungsvorrichtung trägt, mittels welcher der Beschichtungsprozess durchgeführt wird (z.B. ein gepumptes Magnetron).
Beispiel 17 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 16, wobei das Korrekturglied ferner eine elektrische Leistungsaufnahme des ersten Beschichtungsprozesses und/oder des zweiten Beschichtungsprozesses berücksichtigt.
Beispiel 18 ist das Verfahren gemäß Beispiel 17, wobei das Korrekturglied einen dritten Datentensor aufweist, welcher zumindest eine erste Tensorkomponente aufweist, welche die Leistungsaufnahme des ersten Beschichtungsprozesses repräsentiert; und zumindest eine zweite Tensorkomponente aufweist, welche die Leistungsaufnahme des zweite Beschichtungsprozesses repräsentiert.
Beispiel 19 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 18, wobei die erste Stellgröße und/oder die zweite Stellgröße (z.B. mehrere Komponenten aufweisen, die) eine räumliche Gasverteilung des ersten bzw. zweiten Beschichtungsprozesses repräsentieren.
Beispiel 20 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 19, ferner aufweisend: Erfassen einer Eigenschaft des beschichteten Substrats; Verändern einer Gruppen-Führungsgröße der Prozessgruppe auf Grundlage der Eigenschaft des beschichteten Substrats, wobei die erste Stellgröße und/oder die zweite Stellgröße auf Grundlage der Gruppen-Führungsgröße verändert werden.
Beispiel 21 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 20, wobei der erste reaktive Beschichtungsprozess und/oder der zweite reaktive Beschichtungsprozess mittels einer physikalischen Gasabscheidung erfolgen, z.B. mittels Sputterns.
Beispiel 22 ein Verfahren zum Kalibrieren einer Prozessgruppe, welche zumindest einen ersten Beschichtungsprozess und einen zweiten Beschichtungsprozess aufweist, das Verfahren aufweisend: Ermitteln einer ersten Wechselwirkung zwischen einer ersten Stellgröße (z.B. Gasfluss) des ersten Beschichtungsprozesses und einem Ist-Zustand (z.B. Druck) des zweiten Beschichtungsprozesses; Ermitteln einer zweiten Wechselwirkung zwischen einer zweiten Stellgröße (z.B. Gasfluss) des zweiten Beschichtungsprozesses und einem Ist-Zustand (z.B. Druck) des ersten Beschichtungsprozesses; Bilden eines Korrekturglieds auf Grundlage der ermittelten ersten Wechselwirkung und ermittelten zweiten Wechselwirkung;
wobei das Korrekturglied die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass deren Stellwerte sich voneinander unterscheiden können; Bereitstellen einer Gruppenregelungsvorrichtung, welche eingerichtet ist zum Regeln der Prozessgruppe mittels der ersten Stellgröße und der zweiten Stellgröße und unter Verwendung eines Korrekturglieds.
Beispiel 23 ist eine Gruppenregelungsvorrichtung zum Ansteuern einer Prozessgruppe, wobei die Gruppenregelungsvorrichtung einen oder mehr als einen Prozessor aufweist, der eingerichtet ist, Folgendes durchzuführen: Regeln eines ersten Beschichtungsprozesses der Prozessgruppe mittels einer ersten Stellgröße und unter Verwendung eines Korrekturglieds; Regeln eines zweiten Beschichtungsprozesses der Prozessgruppe mittels einer zweiten Stellgröße und unter Verwendung des Korrekturglieds; wobei das Korrekturglied die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass deren Stellwerte sich voneinander unterscheiden können.

Claims

Verfahren (100) zum Betreiben einer Prozessgruppe (200, 700), welche zumindest einen ersten reaktiven Beschichtungsprozess und einen zweiten reaktiven Beschichtungsprozess durchführt, das Verfahren (100) aufweisend: • Beschichten (101) eines Substrats mittels des ersten reaktiven Beschichtungsprozesses und mittels des zweiten reaktiven Beschichtungsprozesses; • Regeln (103) der Prozessgruppe (200, 700) mittels einer ersten Stellgröße des ersten Beschichtungsprozesses und einer zweiten Stellgröße des zweiten Beschichtungsprozesses und unter Verwendung eines Korrekturglieds (208); • wobei das Korrekturglied (208) die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass deren Stellwerte sich voneinander unterscheiden.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: Versorgen der Prozessgruppe (200, 700) mit Gas, wobei das Beschichten aufweist, eine Schicht auf dem Substrat zu bilden, welche zumindest einen Bestandteil des Gases aufweist.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 2, • wobei die erste Stellgröße eine Rate des Gases repräsentiert, welche dem ersten reaktiven Beschichtungsprozess zugeführt wird; und/oder • wobei die zweite Stellgröße eine Rate des Gases repräsentiert, welche dem zweiten reaktiven Beschichtungsprozess zugeführt wird.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Beschichten des Substrats aufweist, mittels des ersten reaktiven Beschichtungsprozesses eine erste Teilschicht auf dem Substrat zu bilden und mittels des zweiten reaktiven Beschichtungsprozesses eine zweite Teilschicht auf der ersten Teilschicht zu bilden.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste reaktive Beschichtungsprozess und der zweite reaktive Beschichtungsprozess in verschiedenen Vakuumkammern der Prozessgruppe (200, 700) erfolgen.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Korrekturglied (208) die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass diese eine Differenz, welche invariant gegenüber dem Regeln ist, oder ein Verhältnis, welches invariant gegenüber dem Regeln ist, zueinander aufweisen.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Korrekturglied (208) eine Referenzgröße mit der ersten Stellgröße verknüpft und die Referenzgröße mit der zweiten Stellgröße verknüpft.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Korrekturglied (208) eine Wechselwirkung zwischen dem ersten Beschichtungsprozess und dem zweiten Beschichtungsprozess repräsentiert.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 8, wobei das Korrekturglied (208) einen ersten Datentensor aufweist, welcher • zumindest eine erste Tensorkomponente aufweist, welche die Wechselwirkung von dem ersten Beschichtungsprozess zu dem zweiten Beschichtungsprozess repräsentiert; und • zumindest eine zweite Tensorkomponente aufweist, welche die Wechselwirkung von dem zweiten Beschichtungsprozess zu dem ersten Beschichtungsprozess repräsentiert.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Korrekturglied (208) ferner einen Gasfluss berücksichtigt, welcher dem ersten Beschichtungsprozess und/oder dem zweiten Beschichtungsprozess entzogen wird.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 10, wobei der Gasfluss dem ersten Beschichtungsprozess bzw. dem zweiten Beschichtungsprozess durch einen Pumpenanschluss hindurch entzogen wird, welcher unmittelbar an den jeweiligen Beschichtungsprozess angrenzt.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Korrekturglied (208) einen zweiten Datentensor aufweist, welcher • zumindest eine erste Tensorkomponente aufweist, welche den Gasfluss, welcher dem ersten Beschichtungsprozess entzogen wird, repräsentiert; und • zumindest eine zweite Tensorkomponente aufweist, welche den Gasfluss, welcher dem zweiten Beschichtungsprozess entzogen wird, repräsentiert.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Korrekturglied (208) ferner eine elektrische Leistungsaufnahme des ersten Beschichtungsprozesses und/oder des zweiten Beschichtungsprozesses berücksichtigt.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 13, wobei das Korrekturglied (208) einen dritten Datentensor aufweist, welcher • zumindest eine erste Tensorkomponente aufweist, welche die Leistungsaufnahme des ersten Beschichtungsprozesses repräsentiert; und • zumindest eine zweite Tensorkomponente aufweist, welche die Leistungsaufnahme des zweite Beschichtungsprozesses repräsentiert.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die erste Stellgröße und/oder die zweite Stellgröße eine räumliche Gasverteilung repräsentieren.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der erste reaktive Beschichtungsprozess und/oder der zweite reaktive Beschichtungsprozess mittels einer physikalischen Gasabscheidung erfolgen.
Verfahren zum Kalibrieren einer Prozessgruppe (200, 700), welche zumindest einen ersten Beschichtungsprozess und einen zweiten Beschichtungsprozess aufweist, das Verfahren aufweisend: • Ermitteln einer ersten Wechselwirkung zwischen einer ersten Stellgröße des ersten Beschichtungsprozesses und einem Ist-Zustand des zweiten Beschichtungsprozesses; • Ermitteln einer zweiten Wechselwirkung zwischen einer zweiten Stellgröße des zweiten Beschichtungsprozesses und einem Ist-Zustand des ersten Beschichtungsprozesses; • Bilden (1200) eines Korrekturglieds (208) auf Grundlage der ermittelten ersten Wechselwirkung und ermittelten zweiten Wechselwirkung; • wobei das Korrekturglied (208) die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass deren Stellwerte sich voneinander unterscheiden; • Bereitstellen einer Gruppenregelungsvorrichtung, welche eingerichtet ist zum Regeln der Prozessgruppe (200, 700) mittels der ersten Stellgröße und der zweiten Stellgröße und unter Verwendung eines Korrekturglieds (208).
Gruppenregelungsvorrichtung (208) zum Ansteuern einer Prozessgruppe (200, 700), wobei die Gruppenregelungsvorrichtung einen oder mehr als einen Prozessor aufweist, der eingerichtet ist, Folgendes durchzuführen: • Regeln eines ersten Beschichtungsprozesses der Prozessgruppe (200, 700) mittels einer ersten Stellgröße und unter Verwendung eines Korrekturglieds (208); • Regeln eines zweiten Beschichtungsprozesses der Prozessgruppe (200, 700) mittels einer zweiten Stellgröße und unter Verwendung des Korrekturglieds (208) ; • wobei das Korrekturglied (208) die erste Stellgröße und die zweite Stellgröße miteinander verknüpft derart, dass deren Stellwerte sich voneinander unterscheiden.