DE102020122547B4

DE102020122547B4 - Verfahren, Steuervorrichtung und nichtflüchtiger Datenspeicher

Info

Publication number: DE102020122547B4
Application number: DE102020122547.4A
Authority: DE
Inventors: Tim Weichsel
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2024-02-22
Anticipated expiration: 2040-08-29
Also published as: DE102020122547A1

Abstract

Verfahren (200) zum Einmessen eines reaktiven Beschichtungsprozesses, das Verfahren (200) aufweisend:• Ermitteln (201) einer ersten Auslenkung des Beschichtungsprozesses aus einem ersten Referenzzustand, welche mittels einer ersten Stellgröße, die den Beschichtungsprozess beeinflusst, angeregt wird;• Ermitteln (203) einer zweiten Auslenkung des Beschichtungsprozesses aus einem zweiten Referenzzustand, welche mittels der ersten Stellgröße angeregt wird;• wobei sich der erste Referenzzustand und der zweite Referenzzustand in einem Zustand einer zweiten Stellgröße, die den Beschichtungsprozess beeinflusst, voneinander unterscheiden;• Ermitteln (205), basierend auf der ersten Auslenkung und der zweiten Auslenkung, eines Modells des Beschichtungsprozesses, welches eine Verknüpfung zwischen der ersten Stellgröße und der zweiten Stellgröße implementiert.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren, eine Steuervorrichtung und einen nichtflüchtigen Datenspeicher.
Im Allgemeinen können verschiedene Beschichtungsverfahren dazu genutzt werden, Schichten oder Beschichtungen auf ein Substrat oder auf einen Träger aufzubringen. Zum Herstellen dünner Schichten können beispielsweise eine chemische oder eine physikalische Gasphasenabscheidung genutzt werden, wie beispielsweise die Kathodenzerstäubung (das sogenannte Sputtern). Modifikationen der Kathodenzerstäubung sind beispielsweise das sogenannte reaktive Sputtern und das reaktive Magnetronsputtern. Beim reaktiven Sputtern wird zum einen ein Inertgas (z.B. Ar) verwendet, um die Sputterkathode (d.h. das Beschichtungsmaterial) zu zerstäuben, wobei das Inertgas nicht zwangsläufig chemisch in die auf dem Substrat abgeschiedene Schicht eingebaut wird, und zum anderen wird mindestens ein Reaktivgas zugesetzt, mit dem das zerstäubte Beschichtungsmaterial chemisch reagiert, so dass sich das Reaktionsprodukt auf dem Substrat abscheidet.
Die sich ergebende Stöchiometrie des Reaktionsprodukts wird von dem eingestellten Arbeitspunkt des Gasphasenabscheidungsprozesses definiert. Anschaulich beeinflusst der Arbeitspunkt die chemischen Reaktionen, z.B. deren Geschwindigkeit und/oder zeitliche Abhängigkeit, die zu dem Reaktionsprodukt führen. So lassen sich beispielsweise vollständig reagierte (z.B. vollständig oxidierte) Reaktionsprodukte abscheiden, unvollständig reagierte Reaktionsprodukte (auch als unterstöchiometrisch bezeichnet) abscheiden oder auch das nicht-reagierte Beschichtungsmaterial.
Das Sputtern ohne Reaktivgas (d.h., wenn das Beschichtungsmaterial nicht reagiert wird), läuft anschaulich im Allgemeinen relativ stabil ab, beispielsweise ohne weitere Regelmechanismen. Wird ausreichend Reaktivgas hinzugefügt, kann die Reaktionsdynamik selbsttätig in den vollreaktiven Reaktionsmodus kippen, welcher sich selbst stabilisiert. Eine solche bistabile Reaktionsdynamik kann beispielsweise dazu tendieren, selbsttätig in einen der zwei (stabilen) Reaktionsmodi abzudriften, beispielsweise in den unterreaktiven Reaktionsmodus oder in den vollreaktiven Reaktionsmodus.
Das bistabile Verhalten wird unter anderem durch eine positive Rückkopplung innerhalb der Reaktionsdynamik hervorgebracht, welche einige der Reaktionsmodi in sich selbst stabilisiert. Reagiert beispielsweise bereits das noch zu zerstäubende Beschichtungsmaterial zu dem Reaktionsprodukt, kann die Zerstäubung gehemmt werden, wenn die Zerstäubungsrate des Reaktionsprodukts kleiner ist als des nicht regierten Beschichtungsmaterials. Dadurch kann der Verbrauch an Reaktivgas gesenkt werden, was zu einem Überschuss von Reaktivgas führt. Der Überschuss von Reaktivgas fördert die Reaktion des noch zu zerstäubenden Beschichtungsmaterials zu dem Reaktionsprodukt weiter und hemmt somit immer stärker die Zerstäubung, so dass sich dieser Zustand selbst stabilisiert. Eine Reduktion der Menge des Reaktivgases hemmt hingegen diesen Mechanismus, so dass das Zerstäuben des Beschichtungsmaterials beschleunigt wird und damit auch der Verbrauch an Reaktivgas erhöht wird. Dies baut den Überschuss an Reaktivgas ab und führt im weiteren Verlauf zu einem Mangel an Reaktivgas. Der Mangel von Reaktivgas hemmt die Reaktion des noch zu zerstäubenden Beschichtungsmaterials zu dem Reaktionsprodukt weiter und fördert somit immer stärker die Zerstäubung, so dass sich dieser Zustand selbst stabilisiert.
Für einige Beschichtungen kann es erwünscht sein, den Beschichtungsprozess in einem bestimmten Arbeitspunkt stabil zu halten, ohne dass der Reaktionsmodus wechselt. Um einen Zugang zu der Kennlinie des Beschichtungsprozess und zu dem kritischen Arbeitspunkt (auch als Kipppunkt bezeichnet), bei dem der Reaktionsmodus wechselt, zu erhalten, stehen bisher allerdings nur sehr langwierige und aufwendige Mechanismen zur Verfügung. Diese basieren unter anderem auf einem manuell durchgeführten Suchvorgang entlang der Kennlinie nach dem Kipppunkt, der viel Erfahrung und Vorwissen über den konkreten Beschichtungsprozess erfordert.
Die DE 10 2019 123 410 A1 beschreibt eine Gruppenregelung, welche es ermöglicht, mehrerer Beschichtungsprozesse der Gruppe gemeinsam als Gruppe zu regeln. Die WO 01/ 73 151 A1 beschreibt ein Verfahren zur Regelung von reaktiven Sputterprozessen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Verfahren und eine Steuervorrichtung bereitgestellt, welche es erleichtern, einen Zugang zu der Reaktionsdynamik des Beschichtungsprozesses zu erlangen, z.B. indem diese weniger Aufwand benötigen, weniger Vorkenntnisse benötigen und/oder zuverlässiger sind. Beispielsweise lässt sich die Position des Kipppunkts, bei denen der Reaktionsmodus kippt, leichter ermitteln und/oder vorhersagen. Dies verbessert ferner das Beschichtungsergebnis, insbesondere, wenn im laufenden Prozess Veränderungen (z.B. der von dem Prozess aufgenommenen elektrischen Leistung) vorgenommen werden sollen.
Mittels des hierin beschriebenen Verfahren kann besonders einfach und effizient ein automatisches Ermitteln des Kipppunkts implementiert werden, welches aufweist, dass eine Auswertung der zeitlichen Änderung der Prozessspannung U und/oder des Prozessdrucks p erfolgt anhand eines automatisierten Wechsels des Reaktionsmodus von oxydisch nach metallisch (oder umgekehrt), indem eine Variation der Prozessleistung P bei mindestens zwei verschiedenen konstanten Reaktivgasflüssen Φ erfolgt.
Mittels des Verfahrens kann besonders einfach und effizient ein automatisches Ermitteln der Kipppunkt-Kennlinie erfolgen bzw. der Prozessleistung am Kipppunkt als Funktion des Reaktivgaszufluss, für die Ermöglichung einer automatischen Arbeitspunktnachführung.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Beschichtungsprozess pro Messsequenz ausgelenkt, indem die dem Beschichtungsprozess zugeführte elektrische Leistung verändert wird bei: konstantem Gesamtgaszufluss, konstantem Inertgaszufluss und konstantem Reaktivgaszufluss. Nacheinander erfolgende Messsequenzen können sich in ihrem Reaktivgaszufluss und/oder Gesamtdruck voneinander unterscheiden, so dass dieser Parameterraum schrittweise durchgefahren wird (optional kann auch der Arbeitsgaszufluss variiert werden). Optional kann dem Beschichtungsprozess eine Leistungsregelung vorgeschaltet sein (anschaulich die elektrische Leistung als Regelgröße verwendend), so dass das Verändern der elektrischen Leistung geregelt erfolgt.
Es zeigen

1 die Kennlinie eines Beschichtungsprozess gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm;
2 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm;
3A und B jeweils eine Kennlinie eines Beschichtungsprozess in schematischen Diagrammen;
4, 5 und 6 jeweils das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Diagrammen;
7 eine Beschichtungsanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht; und
8 das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Regeldiagramm.

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.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann als Steuern eine beabsichtigte Beeinflussung eines Systems oder Vorgangs verstanden werden. Dabei kann der momentane Zustand des Systems bzw. Vorgangs (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 bzw. Vorgangs durch Störungen entgegengewirkt wird. Anschaulich kann die Steuerung eine nach vorn gerichtete Steuerstrecke aufweisen und somit 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 gerichteten Ablaufsteuerung eine fortlaufende Einflussnahme der Ausgangsgröße auf die Eingangsgröße auf, welche durch den Regelkreis bewirkt wird (auch als Rückführung bezeichnet). 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 bzw. Vorgangs (auch als Arbeitspunkt bezeichnet) kann von einer oder mehr als einer Kenngröße des Systems bzw. Vorgangs repräsentiert werden, deren Ist-Wert den Ist-Zustand des Systems bzw. Vorgangs und deren Soll-Wert (auch als Führungswert bezeichnet) den Soll-Zustand des Systems bzw. Vorgangs repräsentiert. Bei einer Regelung wird ein Ist-Zustand des Systems bzw. Vorgangs (z.B. basierend auf einer Messung ermittelt) mit dem Soll-Zustand des Systems bzw. Vorgangs verglichen und die eine oder mehr als eine Kenngröße mittels einer entsprechenden Stellgröße (unter Verwendung eines Stellglieds) derart beeinflusst, dass die Abweichung des Ist-Zustands von dem Soll-Zustand des Systems bzw. Vorgangs minimiert wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Beschichtungsprozess aufweisen, ein Beschichtungsmaterial in ein Vakuum (auch als Prozessvakuum bezeichnet) hinein zu emittieren, in welchem beispielsweise ein Substrat angeordnet ist, indem das Beschichtungsmaterial in den gasförmigen Zustand überführt wird; das Beschichtungsmaterial in der gasförmigen Phase mit einem Reaktivgas zu einem Reaktionsprodukt zu reagieren; und das Reaktionsprodukt auf einem Substrat abzuscheiden (auch als Beschichten des Substrats mittels des Reaktionsprodukts bezeichnet).
Das Prozessvakuum kann beispielsweise erzeugt werden als Gleichgewicht an abgepumptem Gas und optional zugeführtem Prozessgas. Das Prozessgas kann beispielsweise ein Reaktivgas aufweisen oder daraus gebildet sein, das mit dem Beschichtungsmaterial zu dem Reaktionsprodukt reagiert. Beispielsweise kann das Prozessgas ein Inertgas aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann beim Sputtern das Inertgas obligatorisch sein, das Reaktivgas kann optional sein.
Das Prozessvakuum kann einen Druck (auch als Prozessdruck oder Gesamtdruck bezeichnet) kleiner als 0,3 bar aufweisen oder weniger, z.B. einen Druck in einem Bereich von ungefähr 1 mbar bis ungefähr 10^-3 mbar (mit anderen Worten Feinvakuum) oder weniger, z.B. einen Druck in einem Bereich von ungefähr 10^-3 mbar bis ungefähr 10^-7 mbar (mit anderen Worten Hochvakuum) oder weniger, z.B. einen Druck kleiner als ungefähr 10^-7 mbar (mit anderen Worten Ultrahochvakuum). Beispielsweise kann der Druck beim Sputtern in einem Bereich von ungefähr 1 mbar bis ungefähr 10^-3 mbar sein.
Im Folgenden wird auf einen Sputterprozess zum Überführen des Beschichtungsmaterials in den gasförmigen Zustand Bezug genommen (dann auch als reaktives Sputtern bezeichnet). Das Beschriebene kann in Analogie auch für einen anderen Prozess zum Überführen des Beschichtungsmaterials in den gasförmigen Zustand gelten. Bei einem Sputterprozess kann das Beschichtungsmaterial mittels eines Plasmas zerstäubt, und so in den gasförmigen Zustand überführt, werden.
Das Beschichtungsmaterial kann beispielsweise ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. Zink. Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Metall (auch als metallischer Werkstoff bezeichnet) zumindest ein metallisches Element (d.h. ein oder mehrere metallische Elemente) aufweisen (oder daraus gebildet sein), z.B. zumindest ein Element aus der Folgenden Gruppe von Elementen: Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Titan (Ti), Nickel (Ni), Silber (Ag), Chrom (Cr), Platin (Pt), Gold (Au), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Zirkonium (Zr), Tantal (Ta), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Vanadium (V), Barium (Ba), Indium (In), Calcium (Ca), Hafnium (Hf), Samarium (Sm), Silber (Ag), und/oder Lithium (Li).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat zumindest eines von Folgendem aufweisen oder daraus gebildet sein: eine Keramik, ein Glas, ein Halbleiter (z.B. amorphes, polykristalliner oder einkristalliner Halbleiter, wie Silizium), ein Metall, und/oder ein Polymer (z.B. Kunststoff). Beispielsweise kann das Substrat eine Platte aufweisen, wie beispielsweise ein Wafer (ein Halbleitersubstrat), ein Metallblech oder eine Glasplatte. Alternativ kann das Substrat auch flexibel sein, wie beispielsweise eine Kunststofffolie, eine Metallfolie.
Im Folgenden wird zum Vereinfachen des Verständnisses auf die Größen des Beschichtungsprozesses (z.B. dessen Stellgröße, Regelgröße und/oder Kenngröße) Bezug genommen. Es kann verstanden werden, dass das für die Größen des Beschichtungsprozesses Beschriebene in Analogie für die an dem Durchführen bzw. Steuern/Regeln des Beschichtungsprozesses beteiligten Komponenten gelten kann. Beispielsweise kann das Verändern einer Stellgröße, welche anschaulich den Eingang der Regelstrecke bereitstellt, mittels Ansteuerns eines oder mehr als eines entsprechenden Stellglieds erfolgen. Beispielsweise kann das Erfassen einer Regelgröße, welche anschaulich den Ausgang der Regelstrecke bereitstellt, mittels eines oder mehr als eines Sensors erfolgen. Die Regelgröße muss nicht unmittelbar die physikalische Größe sein, welcher die Messung mittels des Sensors gilt, sondern kann auch eine darauf basierende Größe des Beschichtungsprozesses sein. Als Kenngröße kann eine Größe des Beschichtungsprozesses verstanden werden, auf welche mittels einer oder mehr als einer Stellgröße Einfluss genommen werden kann. Beispielsweise kann die Kenngröße mittels verschiedener Stellglieder beeinflusst werden. Als Regelgröße kann diejenige Kenngröße verstanden werden, welche mittels des Regelns konstant gehalten oder verändert werden soll, beispielsweise gemäß dem Soll-Zustand.
Beispiele für eine Stellgröße weisen auf: der dem Beschichtungsprozess zugeführte Gasfluss (auch als Gaszufluss bezeichnet), der dem Beschichtungsprozess entzogene Gasfluss (auch als Gasentzug bezeichnet), eine dem Beschichtungsprozess zugeführte elektrische Leistung (auch als Prozessleistung bezeichnet), eine Rotationsgeschwindigkeit des Targets, eine Transportgeschwindigkeit des Substrats, usw..
Beispiele für eine Kenngröße weisen auf: ein Gasdruck, dem der Beschichtungsprozess ausgesetzt ist (welcher beispielsweise eine Funktion des Gaszuflusses und/oder des Gasentzugs ist), eine elektrische Spannung (auch als Prozessspannung oder bei einem Plasma als Entladespannung bezeichnet), der der Beschichtungsprozess ausgesetzt ist (welche beispielsweise eine Funktion des Gasdrucks und/oder der Prozessleistung ist), eine Beschichtungsrate des Beschichtungsprozesses (welche beispielsweise eine Funktion der Prozessleistung und/oder des Gasdrucks ist).
Es kann allerdings verstanden werden, dass auch die elektrische Leistung eine Funktion der Entladespannung sein kann, je nachdem, welche der beiden Größen als Stellgröße verwendet wird.
Um die Rückführung zu implementieren, kann eine oder mehr als eine Kenngröße des Systems bzw. Vorgangs erfasst werden (dann auch als Messgröße bezeichnet), z.B. mittels eines oder mehr als eines Sensors. Ein Sensor kann Teil einer Messkette sein, welche eine entsprechende Infrastruktur (z.B. Prozessor, Speichermedium und/oder Bussystem oder dergleichen aufweisend) aufweist. Die Messkette kann eingerichtet sein, den entsprechenden Sensor anzusteuern, dessen erfasste Messgröße als Eingangsgröße zu verarbeiten und darauf basierend ein elektrisches Signal als Ausgangsgröße bereitzustellen, welches den Ist-Zustand der Eingangsgröße zum Zeitpunkt des Erfassens repräsentiert. Die Messkette kann beispielsweise mittels einer Steuervorrichtung (z.B. einer speicherprogrammierbaren Steuervorrichtung - SPS) implementiert sein oder werden.
Der Begriff „Steuervorrichtung“ kann als jede Art einer Logik implementierenden Entität verstanden werden, die beispielsweise eine Verschaltung und/oder einen Prozessor aufweisen kann, welche beispielsweise Software ausführen kann, die in einem Speichermedium, in einer Firmware oder in einer Kombination davon gespeichert ist, und darauf basierend Anweisungen ausgeben kann. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise mittels Codesegmenten (z.B. Software) konfiguriert sein, um den Betrieb eines Systems (z.B. seines Arbeitspunkts), z.B. einer Maschine oder einer Anlage, z.B. zumindest seiner kinematischen Kette, zu steuern. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuervorrichtung (SPS) aufweisen oder daraus gebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Datenspeicher (auch als Speichermedium bezeichnet) ein nichtflüchtiger Datenspeicher sein. Der Datenspeicher kann beispielsweise eine Festplatte und/oder zumindest einen Halbleiterspeicher (wie z.B. Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher und/oder Flash-Speicher) aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Nur-Lese-Speicher kann beispielsweise ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (kann auch als EPROM bezeichnet werden) sein. Der Direktzugriffsspeicher kann ein nichtflüchtiger Direktzugriffsspeicher (kann auch als NVRAM -„non-volatile random access memory“ bezeichnet werden) sein. Beispielsweise kann in dem Datenspeicher eines oder mehr als eines von Folgendem gespeichert werden: ein Abbruchkriterium; Codesegmente, die das Verfahren implementieren, ein oder mehr als ein Parameter des Verfahrens.
Der Begriff „Prozessor“ kann als jede Art von Entität verstanden werden, die die Verarbeitung von Daten oder Signalen erlaubt. Die Daten oder Signale können beispielsweise gemäß zumindest einer (d.h. einer oder mehr als einer) spezifischen Funktion behandelt werden, die vom Prozessor ausgeführt wird. Ein Prozessor kann eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, eine Mischsignalschaltung, eine Logikschaltung, einen Mikroprozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine programmierbare Gatter-Anordnung (FPGA), eine integrierte Schaltung oder eine beliebige Kombination davon aufweisen oder daraus gebildet sein. Jede andere Art der Implementierung der jeweiligen Funktionen, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden, kann auch als Prozessor oder Logikschaltung verstanden werden, beispielsweise auch virtuelle Prozessoren (oder eine virtuelle Maschine) oder eine Vielzahl dezentraler Prozessoren, die beispielsweise mittels eines Netzwerks miteinander verbunden sind, beliebig räumlich verteilt sind und/oder beliebige Anteile an der Implementierung der jeweiligen Funktionen haben (z.B. Rechenlastverteilung unter den Prozessoren). Dasselbe gilt im Allgemeinen für eine anders implementierte Logik zur Implementierung der jeweiligen Funktionen. Es versteht sich, dass einer oder mehrere der hierin detailliert beschriebenen Verfahrensschritte von einem Prozessor ausgeführt (z.B. realisiert) werden können, durch eine oder mehrere spezifische Funktionen, die von dem Prozessor ausgeführt werden.
Der Begriff „Stellglied“ kann als eine Komponente verstanden werden, die zum Beeinflussen des Systems bzw. Vorgangs in Antwort auf ein Ansteuern eingerichtet ist. Das Stellglied kann beispielsweise einen Aktuator (auch als Aktor bezeichnet) aufweisen. Das Stellglied kann eingerichtet sein, von der Steuervorrichtung ausgegebene Anweisungen (das sogenannte Ansteuern) in mechanische Bewegungen bzw. Veränderungen physikalischer Größen wie Druck oder Temperatur umzusetzen oder auf andere Weise seine Umgebung zu beeinflussen. Der Aktuator, z.B. ein elektromechanischer Umsetzer, kann zum Beispiel eingerichtet sein, in Antwort auf ein Ansteuern elektrische Energie in mechanische Energie (z.B. durch Bewegung) zu überführen. Das Stellglied (z.B. einen Gleichrichter, eine Stromquelle und/oder eine Spannungsquelle aufweisend) kann allerdings auch eingerichtet sein, in Antwort auf ein Ansteuern elektrische Energie in Prozessleistung zu überführen.
Anschaulich kann das Stellglied die Schnittstelle zwischen der Steuervorrichtung (ausgangsseitig) und dem zu regelnden bzw. zu steuernden System bzw. Vorgang (eingangsseitig) bilden. In Analogie kann der Sensor die Schnittstelle zwischen der Steuervorrichtung (eingangsseitig) und dem zu regelnden bzw. zu steuernden System bzw. Vorgang (ausgangsseitig) bilden.
Das hierin beschriebene Verfahren kann mittels einer Steuervorrichtung bzw. mittels Codesegmenten implementiert sein. Es kann daher verstanden werden, dass das für das Verfahren Beschriebene in Analogie gelten kann für die Steuervorrichtung bzw. die Codesegmente und umgekehrt.
1 veranschaulicht die Kennlinie 111 eines Beschichtungsprozess gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm 100. Das Diagramm 100 veranschaulicht anschaulich einen zweidimensionalen Schnitt durch den Zustandsraum des Beschichtungsprozesses (auch als Kennfeld bezeichnet), in welchem eine Kenngröße 103 des Beschichtungsprozesses über einer Stellgröße 101 des Beschichtungsprozesses aufgetragen ist. Die Kennlinie 111 kann als Aneinanderreihung von Arbeitspunkten des Beschichtungsprozesses verstanden werden, welche dieser einnimmt, wenn die Stellgröße 101 verändert wird.
Der Beschichtungsprozess kann mehrere Reaktionsmodi aufweisen, z.B. einen ersten Reaktionsmodus (der sogenannte metallische Reaktionsmodus, engl. „metallic mode“) und einen zweiten Reaktionsmodus (der sogenannte vollreaktive Reaktionsmodus, engl. „reactive mode“).
Anschaulich kann in dem ersten Reaktionsmodus eine geringe Reaktionsrate bzw. Umsetzungsrate und in dem zweiten Reaktionsmodus eine hohe Reaktionsrate bzw. Umsetzungsrate vorliegen. Der Begriff „metallisch“ für den ersten Reaktionsmodus wird unabhängig von der Art der beteiligten Reaktionspartner verwendet, so beispielsweise auch dann, wenn diese nicht-metallisch sind. Mittels des vollreaktiven Reaktionsmodus lässt sich beispielsweise ein vollständig reagiertes (z.B. vollständig oxidiertes) Reaktionsprodukt abscheiden, z.B. Zinnoxid (z.B. SnO₂), Zinkoxid (z.B. ZnO₂), Siliziumoxid (SiO₂), oder Aluminiumoxid (z.B. Al₂O₃). Mittels des metallischen Reaktionsmodus lässt sich beispielsweise ein kaum oder nicht reagiertes Material abscheiden, z.B. Zinn (z.B. Sn), Zink (z.B. Zn), Silizium (Si), oder Aluminium (z.B. Al).
Die Reaktionsmodi können sich voneinander unterscheiden, z.B. zumindest in dem Wert der Kenngröße 103. Beispielsweise kann die Kenngröße 103 in dem ersten Reaktionsmodus in einem ersten Bereich („range I“ oder erster Zustandsbereich) sein und kann in dem zweiten Reaktionsmodus in einem zweiten Bereich („range II“ oder zweiter Zustandsbereich).
Der erste Zustandsbereich und der zweite Zustandsbereich können einen Abstand voneinander aufweisen. Zwischen dem ersten Zustandsbereich und dem zweiten Zustandsbereich kann ein dritter Zustandsbereich angeordnet sein („range III“), in welchem die Kenngröße 103 ist, wenn der Beschichtungsprozess zwischen dem ersten Reaktionsmodus und dem zweiten Reaktionsmodus ist, d.h. wenn der Beschichtungsprozess in dem sogenannten Übergangsmodus (auch als transienter Reaktionsmodus bezeichnet, engl. „transition mode“) ist. Mittels des Übergangsmodus lässt sich beispielsweise ein unterstöchiometrisch reagiertes (z.B. unterstöchiometrisch oxidiertes) Reaktionsprodukt abscheiden, z.B. unterstöchiometrisches Zinnoxid (z.B. SnO_2-x, mit 2>x>0), unterstöchiometrisches Zinkoxid (z.B. ZnO_2-x, mit 2>x>0), unterstöchiometrisches Siliziumoxid (SiO_2-x, mit 2>x>0), oder unterstöchiometrisches Aluminiumoxid (z.B. Al₂O_3-x, mit 3>x>0).
Der Übergangsmodus kann als eigener (dritter) Reaktionsmodus verstanden werden, der aber im Gegensatz zu dem ersten Reaktionsmodus und dem zweiten Reaktionsmodus nicht selbst stabilisierend ist, sondern von selbst entweder in den ersten Reaktionsmodus oder den zweiten Reaktionsmodus kippt. Soll der Beschichtungsprozess in dem Übergangsmodus gehalten werden, ist ein beständiges Regeln des Beschichtungsprozesses erforderlich.
Aufgrund der sich selbst stabilisierenden Reaktionsmodi M und O kann die Kennlinie 111 in einem Werteintervall 101z der Stellgröße 101 mehrere Abschnitte [B, B'] und [A', A] aufweisen, welche bezüglich der Stellgröße einander überlappen. Mit anderen Worten kann die Kennlinie 111 in den mehreren Abschnitten des Beschichtungsprozesses keine eindeutige Abbildung der Stellgröße 101 auf die Kenngröße 103 bzw. auf den Reaktionsmodus sein. Noch anders ausgedrückt kann die Kennlinie 111 des Beschichtungsprozesses eine Hysterese (auch als Prozesshysterese bezeichnet) aufweisen.
Allgemeiner formuliert beschreibt die Hysterese eine Reaktionsdynamik, bei der die Kenngröße 103 nicht allein von der unabhängig veränderlichen Stellgröße 101, sondern auch vom vorherigen Zustand der Kenngröße 103 und/oder der Stellgröße 101 abhängt. Der Beschichtungsprozess kann also - abhängig von der Vorgeschichte - bei gleichem Wert der Stellgröße 101 einen von mehreren möglichen Arbeitspunkten auf der Kennlinie 111 einnehmen.
Ist der Beschichtungsprozess in dem ersten Reaktionsmodus, kann die Stellgröße 101 zwischen den Arbeitspunkten M und A beliebig verändert werden, ohne, dass der erste Reaktionsmodus verlassen wird. Überschreitet die Stellgröße den Arbeitspunkt A (der sogenannte Kipppunkt des ersten Reaktionsmodus), kippt der Beschichtungsprozess von selbst in den zweiten Reaktionsmodus (hin zum Arbeitspunkt B'). Ist der Beschichtungsprozess in dem zweiten Reaktionsmodus, kann die Stellgröße zwischen den Arbeitspunkten B und O beliebig verändert werden, ohne, dass der zweite Reaktionsmodus verlassen wird. Unterschreitet die Stellgröße den Arbeitspunkt B (der sogenannte Kipppunkt des zweiten Reaktionsmodus), kippt der Beschichtungsprozess von selbst in den ersten Reaktionsmodus (hin zum Arbeitspunkt A').
Die Kenngröße 103 kann beispielsweise eine messbare Eigenschaft (d.h. diese kann eine Messgröße sein) des Beschichtungsprozesses sein, welche bezüglich des Reaktionsmodus eindeutig ist. Mit anderen Worten kann die Kenngröße eine eindeutige Funktion des Reaktionsmodus sein. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn für die Kenngröße x ein Schwellenwert x₀ existiert, so dass immer x>x₀ für den ersten Reaktionsmodus und immer x<x₀ für den zweiten Reaktionsmodus ist. Haben der erste Reaktionsmodus und der zweite Reaktionsmodus einen Abstand voneinander, kann dasselbe gelten für ein Intervall [x_0a, x_0b], wobei x₀ E [x_0a, x_0b]. Für einen bistabilen Beschichtungsprozess reicht aber in erster Näherung die Verwendung genau eines Schwellenwerts x₀ zur Charakterisierung aus.
Beispiele für die Kenngröße weisen auf: eine Farbe und/oder Intensität der von dem Beschichtungsprozess emittierten Strahlung (z.B. deren spektrale Zusammensetzung); ein Gasdruck, dem der Beschichtungsprozess ausgesetzt ist (zum Beispiel ein Gesamtdruck oder ein Partialdruck); eine elektrische Spannung, ein Strom oder eine Leistung (allgemeiner eine elektrische Größe), mit welcher der Beschichtungsprozess versorgt wird; eine Beschichtungsrate des Beschichtungsprozesses; eine Eigenschaft einer mittels des Beschichtungsprozesses abgeschiedenen Schicht. Anhand einer solchen Kenngröße lässt sich beispielsweise zweifelsfrei ermitteln, ob der Beschichtungsprozess in dem ersten Reaktionsmodus oder in dem zweiten Reaktionsmodus ist.
Hierin wird unter anderem auf die elektrische Spannung U, mit der der Beschichtungsprozess versorgt wird (auch als Prozessspannung U bezeichnet), als exemplarische Kenngröße Bezug genommen. Das Beschriebene kann in Analogie für jede andere (z.B. hierin beschriebene) Kenngröße gelten, z.B. für den Prozessstrom. Die elektrische Spannung (oder jede andere elektrische Größe des Beschichtungsprozesses) kann beispielsweise eine besonders unkompliziert zu messende Kenngröße 103 sein, welche eine geringe Zeitverzögerung aufweist. Die Messung der mittels des Beschichtungsprozesses abgeschiedenen Schicht kann hingegen nur zeitverzögert einen Rückschluss auf den vorherrschenden Beschichtungsmodus zulassen.
Die Stellgröße 101 kann im Allgemeinen eine Eigenschaft sein, von welcher der Reaktionsmodus des Beschichtungsprozesses abhängt. Mit anderen Worten kann die Stellgröße 101 jede Größe sein, mittels welcher sich der Reaktionsmodus des Beschichtungsprozesses beeinflussen, z.B. umstellen, lässt. Beispiele für die Stellgröße weisen auf: ein dem Beschichtungsprozesses zugeführter Gasfluss (auch als Gaszufluss bezeichnet), die Prozessspannung, der Prozessstrom, ein Gasverhältnis, die Saugleistung der Vakuumpumpen, die zugeführte Prozessleistung, die Frequenz der zugeführten Spannung/Strom/Leistung, der Duty-Cycle (Verhältnis Puls AN-Zeit zu Periodendauer).
Der Gaszufluss kann beispielsweise ein Gasfluss an Reaktivgas (auch als Reaktivgaszufluss bezeichnet) sein. Beispiele für das Reaktivgas weisen auf: Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff und/oder Wasserdampf. Im Folgenden wird unter anderem auf einen Reaktivgaszuflusses Φ, mit dem der Beschichtungsprozess versorgt wird, als exemplarische Stellgröße Bezug genommen. Das Beschriebene kann in Analogie für jede andere (z.B. hierin beschriebene) Stellgröße gelten, z.B. eine chemische Zusammensetzung des Gaszuflusses.
Wird der Beschichtungsprozess mittels eines Plasmas durchgeführt, kann dem Beschichtungsprozesses zusätzlich ein plasmabildendes Gas zugeführt werden, z.B. ein Inertgas (z.B. Argon). Reagiert das Beschichtungsmaterial nicht zu einem Karbid, kann das plasmabildende Gas auch Stickstoff aufweisen.
Im Folgenden wird ein leicht zu verstehender Sputterprozess als Beispiel für den Beschichtungsprozess erläutert.
Ein reaktiver Sputterprozess kann eine sogenannte Prozesshysterese [A', A, B', B] bezüglich des eingelassenen Reaktivgaszuflusses f aufweisen. Die Prozesshysterese äußert sich in einer sprunghaften Änderung vieler Kenngrößen, wie z.B. Beschichtungsrate, Schichteigenschaften (z.B. die Stöchiometrie der Schicht), Prozessspannung, usw. Ab dem ersten Kipppunkt A (bezüglich des Reaktivgaszuflusses) fällt der Sputterprozess in den vollreaktiven Reaktionsmodus (z.B. oxydischen Reaktionsmodus). Ab dem zweiten Kipppunkt B erfolgt ein Rückkippen in den metallischen Reaktionsmodus (auch als unterreaktiver Reaktionsmodus bezeichnet). Die Kipppunkte A und B liegen auf der Kennlinie 111 bei den Reaktivgaszuflüssen Φ_A= Φ (A) =Φ_B'=Φ (B') und Φ_B= Φ (B) = Φ_A'=Φ (A'), sowie dazugehörigen Werten der Kenngröße 103, wie z.B. der Entladespannung U_A=U(A) und U_B=U (B) .
In dem schematischen Diagramm 100 ist anschaulich nur ein Schnitt durch den Zustandsraum des Beschichtungsprozesses dargestellt. Im vorliegend zweidimensionalen Schnitt ergibt sich die Kenngröße 103 (z.B. Entladespannung) als Funktion der Stellgröße 101 und der Vorgeschichte des Beschichtungsprozesses. Wird dieser Zusammenhang auf mehr als zwei Dimensionen erweitert, wird die Kennlinie 111 zu einer mehrdimensionalen Fläche (auch als Kennfläche bezeichnet), und jeder der Kipppunkte A, B wird zu einer Aneinanderreihung von mehreren Kipppunkten (auch als Kipppunkt-Kennlinie bezeichnet). Die Kennlinien ergeben sich als Schnitt durch die Kennfläche und geben an, wie sich der Kipppunkt, resp. Arbeitspunkt, verändert, wenn eine oder mehr als eine jeweilige Stellgröße verändert wird.
Das hierin bereitgestellte Verfahren 200 ermöglicht es anschaulich, die Lage einer oder mehr als einer solchen Aneinanderreihung von Kipppunkten möglichst präzise vorherzusagen bzw. abzuschätzen, welche beispielsweise in dem Schnitt entlang der Prozessleistung als exemplarische Kenngröße liegt. Dazu wird ein Modell des Beschichtungsprozesses (auch als Prozessmodell bezeichnet) bereitgestellt, welches eine Verknüpfung zwischen mehreren Stellgrößen implementiert. Mittels der Verknüpfung kann beispielsweise ermittelt werden, bei welchen Wertepaaren der zwei Stellgrößen (auch als Stellwertpaar bezeichnet) der Beschichtungsprozess kippt oder zumindest nahe dem Kippen ist, z.B. aus dem einem der Reaktionsmodi heraus.
Beispielsweise kann basierend auf dem Prozessmodell die Prozessleistung für einen beliebigen Wert des Gaszuflusses ermittelt werden, bei dem der Beschichtungsprozess aus dem vollreaktiven Reaktionsmodus heraus kippt. Beispielsweise kann basierend auf dem Prozessmodell der Gaszufluss für einen beliebigen Wert der Prozessleistung ermittelt werden, bei dem der Beschichtungsprozess aus dem vollreaktiven Reaktionsmodus heraus kippt. Dieser Wert des Gaszuflusses kann dann als (obere oder untere) Grenze beim Regeln des Beschichtungsprozesses verwendet werden.
Beispielsweise kann das Prozessmodell erleichtern, den Wert eines möglichst optimalen Reaktivgaszuflusses Φ zu ermitteln, bei welchem der Beschichtungsprozess gerade noch nicht kippt, d.h. möglichst nahe am offenen Rand des Intervalls (B, B'] oder [A', A) ist. Beispielsweise kann basierend auf dem Prozessmodell der kleinstmögliche Reaktivgaszufluss im Intervall (B, B'] bzw. der größtmögliche Reaktivgaszufluss im Intervall [A', A), der einen stabilen Beschichtungsprozess erlaubt, ermittelt werden.
2 veranschaulicht ein Verfahren 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
Verfahren 200 weist auf, in 201, Ermitteln einer ersten Auslenkung des Beschichtungsprozesses (auch als erster Auslenkvorgang bezeichnet) aus einem ersten Referenzzustand (auch als erster Referenz-Arbeitspunkt bezeichnet), welche mittels eines ersten Stellglieds angeregt wird.
Das Ermitteln der ersten Auslenkung kann aufweisen, dass das erste Stellglied angesteuert wird und eine Antwort des Beschichtungsprozesses auf das Ansteuern des ersten Stellglieds ermittelt (z.B. erfasst) wird, z.B. eine Antwort einer oder mehr als einer Kenngröße des Beschichtungsprozesses. Das Ansteuern des ersten Stellglieds kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Beschichtungsprozess aus dem ersten Referenzzustand ausgelenkt wird, z.B. kontinuierlich.
Verfahren 200 weist auf, in 203, Ermitteln einer zweiten Auslenkung des Beschichtungsprozesses (auch als zweiter Auslenkvorgang bezeichnet) aus einem zweiten Referenzzustand (auch als zweiter Referenz-Arbeitspunkt bezeichnet), welche mittels des ersten Stellglieds angeregt wird.
Das Ermitteln der zweiten Auslenkung kann aufweisen, dass das erste Stellglied angesteuert wird und eine Antwort des Beschichtungsprozesses auf das Ansteuern des ersten Stellglieds ermittelt (z.B. erfasst) wird, z.B. eine Antwort einer oder mehr als einer Kenngröße des Beschichtungsprozesses. Das Ansteuern des ersten Stellglieds kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Beschichtungsprozess aus dem zweiten Referenzzustand ausgelenkt wird, z.B. kontinuierlich.
Das erste Stellglied kann eingerichtet sein, den Beschichtungsprozess (z.B. dessen Arbeitspunkt, z.B. dessen Reaktionsmodus) bzw. eine erste Stellgröße zu beeinflussen. Das Ansteuern des ersten Stellglieds zum Ermitteln der ersten und/oder zweiten Auslenkung kann beispielsweise aufweisen, dass die erste Stellgröße (anschaulich der manipulierte Eingang) des Beschichtungsprozesses verändert wird, beispielsweise ohne eine andere Stellgröße des Beschichtungsprozess zu verändern.
Der erste und der zweite Referenzzustand können sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise können der erste Referenzzustand und der zweite Referenzzustand sich in einem Zustand der zweiten Stellgröße bzw. des zweiten Stellglieds voneinander unterscheiden. Beispielsweise können der erste Referenzzustand und der zweite Referenzzustand auf der Kennfläche liegen, z.B. bei verschiedenen Gaszuflüssen und/oder bei verschiedenen Prozessleistungen.
Verfahren 200 weist optional auf, den Beschichtungsprozess von dem ersten Referenzzustand in den zweiten Referenzzustand zu bringen oder den Beschichtungsprozess von dem zweiten Referenzzustand in den ersten Referenzzustand zu bringen. Dazu kann das zweite Stellglied angesteuert werden. Das Ansteuern des zweiten Stellglieds kann beispielsweise aufweisen, dass eine zweite Stellgröße (anschaulich ein zusätzlicher manipulierter Eingang) des Beschichtungsprozesses verändert wird.
Das Verfahren 200 weist auf, in 205, Ermitteln eines Modells des Beschichtungsprozesses (auch als Prozessmodell bezeichnet) basierend auf der ermittelten ersten Auslenkung und der ermittelten zweiten Auslenkung. Die Auslenkung des Beschichtungsprozess kann beispielsweise dessen jeweilige ermittelte Antwort auf ein Ansteuern des ersten Stellglieds und/oder des zweiten Stellglieds aufweisen.
Es kann verstanden werden, dass das Verfahren 200 optional aufweist, mehr als zwei (z.B. eine Anzahl von k) Auslenkungen des Beschichtungsprozesses aus einem jeweiligen Referenzzustand zu ermitteln und beim Ermitteln des Prozessmodells zu berücksichtigen. Beispielsweise kann das Verfahren 200 optional aufweisen, dass eine oder mehr als eine zusätzliche Auslenkung des Beschichtungsprozesses aus einem jeweiligen Referenzzustand (auch als Referenz-Arbeitspunkt bezeichnet), welche mittels des ersten Stellglieds angeregt wird, ermittelt wird, wobei die eine oder mehr als eine zusätzliche Auslenkung beim Ermitteln eines Prozessmodells berücksichtigt wird. Beispielsweise kann k eine natürliche Zahl sein, z.B. 2, 3, 4 oder mehr, z.B. 5 oder mehr, z.B. 10 oder mehr, z.B. 20 oder mehr.
Das Prozessmodell kann eine Verknüpfung zwischen dem Zustand des zweiten Stellgliedes und dem Zustand des ersten Stellgliedes (allgemeiner auch als Stellzustandspaar bezeichnet) implementieren bzw. eine Verknüpfung zwischen dem Zustand der zweiten Stellgröße und dem Zustand der ersten Stellgröße implementieren (allgemeiner auch als Stellzustandspaar bezeichnet).
Der Zustand eines Stellglieds kann beispielsweise dessen Soll-Zustand aufweisen, welcher beispielsweise von der entsprechenden Steuergröße, mittels dessen das Stellglied angesteuert wird (auch als dessen Eingangsgröße bezeichnet), angegeben wird. Die Steuergröße kann auch als dem Stellglied zugeführte Stellgröße bezeichnet werden. Der Zustand eines Stellglieds kann beispielsweise dessen Ist-Zustand aufweisen, welcher beispielsweise von der Stellgröße, die von dem Stellglied beeinflusst wird (auch als dessen Ausgangsgröße bezeichnet), angegeben wird. Allgemeiner gesprochen kann die Verknüpfung auch das Stellzustandspaar repräsentierende Größen miteinander verknüpfen, so dass das Stellzustandspaar mittelbar verknüpft ist.
Die Verknüpfung kann beispielsweise aufweisen, dass die erste Stellgröße mit der zweiten Stellgröße verknüpft ist. Die Verknüpfung kann beispielsweise aufweisen, dass eine erste Steuergröße, mittels welcher das erste Stellglied angesteuert wird, mit einer zweiten Steuergröße, mittels welcher das zweite Stellglied angesteuert wird, verknüpft ist.
Das Prozessmodell kann beispielsweise eingerichtet sein, den Zustand des ersten Stellgliedes (als Eingabe) in den Zustand des zweiten Stellgliedes zu überführen (als Ausgabe) und/oder den Zustand des zweiten Stellgliedes (als Eingabe) in den Zustand des ersten Stellgliedes zu überführen (als Ausgabe). Dies kann beispielsweise erreichen, dass mittels des Prozessmodells ein oder mehr als ein zusätzliches Stellzustandspaar berechnet werden kann, ohne den Beschichtungsprozess auslenken zu müssen.
Beispielsweise kann jedes der Stellzustandspaare ein Kipppunkt des Beschichtungsprozesses sein (d.h. auf der Kipppunkt-Kennlinie liegen), so dass das Prozessmodell zu dem Übergangsmodus korrespondiert. Beispielsweise kann jedes der Stellzustandspaare neben der Kipppunkt-Kennlinie liegen, so dass das Prozessmodell zu dem metallischen Reaktionsmodus oder dem vollreaktiven Reaktionsmodus korrespondiert.
Das Prozessmodell kann beispielsweise in einer wenig komplexen Implementierung eine analytische Formel aufweisen, welche die Verknüpfung implementiert. Das Prozessmodell kann beispielsweise in einer anderen wenig komplexen Implementierung eine Umsetzungstabelle (auch als Lookup-Tabelle bezeichnet) aufweisen, welche die Verknüpfung implementiert.
Das Prozessmodell kann beispielsweise in einer komplexeren Implementierung einen Algorithmus aufweisen, welcher die Verknüpfung implementiert. Der Algorithmus kann beispielsweise ein künstliches neuronales Netz aufweisen oder daraus gebildet sein.
Die Formel kann beispielsweise ein Polynom n-ten Grades aufweisen oder daraus gebildet sein (n kann beispielsweise 1, 2, 3, 4 oder mehr sein). Je geringer der Grad des Polynoms ist, desto weniger Daten über den Beschichtungsprozess werden benötigt (z.B. nur zwei Auslenkungen des Beschichtungsprozesses). Je höher der Grad des Polynoms ist, desto genauer kann das Prozessmodell sein. Der Grad des Polynoms kann beispielsweise gleich sein zu der Anzahl k an Auslenkungen, die beim Ermitteln des Prozessmodells berücksichtigt werden, oder kann kleiner sein als die Anzahl k, d.h. n≤k.
Im Folgenden wird zum erleichterten Verständnis auf ein Prozessmodell Bezug genommen, welches ein Polynom 1-ten Grades als Verknüpfung implementiert. Das für das Polynom 1-ten Grades Beschriebene kann selbstverständlich in Analogie für jedes andere Prozessmodell gelten, welches die oder eine andere Verknüpfung implementiert. Beispielsweise kann das Prozessmodell auch eine Verknüpfung des Reaktionsmodus mit dem Zustand des zweiten Stellgliedes und/oder dem Zustand des ersten Stellgliedes implementieren. Dies kann beispielsweise erreichen, dass mittels des Prozessmodells beliebige Stellzustandspaare ermittelt werden können, je nachdem, in welchem Reaktionsmodus der Beschichtungsprozess durchgeführt werden soll. Beispielsweise kann dem Prozessmodell als Angabe zugeführt werden, in welchem Reaktionsmodus der Beschichtungsprozess durchgeführt werden soll, wobei das Prozessmodell den Zustand des zweiten Stellgliedes und/oder den Zustand des ersten Stellgliedes ausgeben kann.
Das Verfahren weist optional auf, in 207, Ansteuern des ersten Stellglieds und/oder des zweiten Stellgliedes basierend auf dem Prozessmodell, z.B. beim Beschichten eines Substrats mittels des Beschichtungsprozesses.
3A und 3B veranschaulichen jeweils Schnitte durch den Zustandsraum des Beschichtungsprozesses (auch als Kennfeld bezeichnet) in schematischen Diagrammen 300a, 300b analog zu 1. In Diagramm 300a ist ein Schnitt durch den Zustandsraum des Beschichtungsprozesses entlang der Entladespannung als Kenngröße 103 und dem Gaszufluss an Reaktivgas (auch als Reaktivgaszufluss bezeichnet) als Stellgröße 101 dargestellt. Dargestellt ist ferner die Lage des Kipppunktes (KP) in Bezug auf die Entladungsspannung U und den Reaktivgasfluss Φ bei konstanter Prozessleistung P für den Übergang von metallisch nach oxydisch (Pfeil 1) und von oxydisch nach metallisch (Pfeil 2). In Diagramm 300b ist ein Schnitt durch den Zustandsraum des Beschichtungsprozesses entlang dem Prozessdruck als Kenngröße 103 und dem Reaktivgaszufluss als Stellgröße 101 dargestellt. Dargestellt ist ferner die Lage des Kipppunktes (KP) in Bezug auf den Prozessdruck p und den Reaktivgasfluss Φ bei konstanter Prozessleistung P für den Übergang von metallisch nach oxydisch (Pfeil 1) und von oxydisch nach metallisch (Pfeil 2). Das Reaktivgas kann beispielsweise molekularen Sauerstoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
Der Beschichtungsprozess (z.B. ein Sputterprozess) zeigt in Abhängigkeit des Reaktivgaszuflusses (z.B. molekularen Sauerstoff oder molekularen Stickstoff aufweisend) einen transienten Übergang zwischen oxydischem und metallischem Reaktionsmodus. Dabei ändern sich die Prozessspannung U und der Prozessdruck p ab einem bestimmten Reaktivgaszufluss Φ_A bzw. Φ_B annähernd sprunghaft. Dieser Punkt, bei dem die Änderung der Prozessspannung U und des Prozessdruck p eintritt, wird als Kipppunkt (kurz auch KP) bezeichnet. Mittels eines reaktiven Sputterprozesses, der molekularen Sauerstoff als Reaktivgas verwendet, kann beispielsweise zumindest eines von folgenden Reaktionsprodukten abgeschieden werden: Zinnoxid (z.B. SnO₂), Zinkoxid (z.B. ZnO₂), Siliziumoxid (SiO₂), Titanoxid (z.B. TiO₂), ZnSnO₃, Indiumzinnoxid (auch als ITO bezeichnet), Aluminiumdotiertes Zinkoxid (auch als AZO bezeichnet) oder Aluminiumoxid (z.B. Al₂O₃).
Die Kipppunkte A (Φ=Φ_A, U=U_A) und B (Φ=Φ_B, U=U_B) bezüglich der Entladespannung U liegen auf der Kennfläche bei den Werten der Spannung U_A=U(A) und U_B=U(B) sowie den Werten des Gaszuflusses an Reaktivgas Φ_A=Φ (A) bzw. Φ_B=Φ (B) .
Die Kipppunkte A (Φ=Φ_A, p=p_A) und B (Φ=Φ_B, p=p_B) bezüglich des Prozessdrucks p liegen auf der Kennfläche bei den Werten p_A=p(A) und p_B=p(B) sowie den Werten des Gaszuflusses an Reaktivgas Φ_A=Φ (A) und Φ_B=Φ(B).
Neben dem Reaktivgaszufluss Φ kann, bei derselben Prozessleistung P, jedem Kipppunkt eindeutig eine Prozessspannung U sowie ein Prozessdruck p zugeordnet werden, so dass der Kipppunkt durch die Koordinaten (P,Φ,p) und/oder die Koordinaten (P,U,Φ) eindeutig definiert ist. Bei dem Übergang von oxydischem zu metallischem Prozessmodus steigt die Prozessspannung U am Kipppunkt B sprunghaft an und der Prozessdruck p nimmt sprunghaft ab. Die relativen Änderungen AU/U und Δp/p liegen beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 5 % bis ungefähr 50 %.
Der Übergang von metallisch zu oxydisch weist einen umgekehrten Verlauf der Kennlinie 111 auf, wobei der Kipppunkt A verglichen mit dem Kipppunkt B aufgrund der im Ausgangszustand nicht mit Reaktivgas kontaminierten Targetoberfläche hin zu einem größeren Reaktivgaszufluss verschoben ist. Bei dem Wechsel von metallischem zu oxydischem Reaktionsmodus und zurück zeigt sich so eine Hysterese bezüglich des Reaktivgaszuflusses mit zwei unterschiedlichen Kippunken A und B.
Ist ein Kipppunkt ermittelt, kann basierend auf dessen Lage im Zustandsraum ein Soll-Reaktionsmodus eingestellt werden (z.B. der oxydische Reaktionsmodus oder der transiente Reaktionsmodus). Mit anderen Worten kann ein Arbeitspunkt (kurz auch AP) des Beschichtungsprozesses gemäß dem Soll-Reaktionsmodus eingestellt werden. Dies erreicht, dass Einfluss genommen werden kann auf die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht und/oder auf die Beschichtungsrate.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels des hierin beschriebenen Verfahrens ein besonders effizienter und leicht zu implementierender Automatismus bereitgestellt werden, welcher die Lage mehrerer Kipppunkte (z.B. als Liste von Koordinaten der diskreten Kipppunkte) als Prozessmodell automatisch oder zumindest halbautomatisch ermittelt. Dies erreicht, dass der Vorgang des Ermittelns der Kipppunkte weniger subjektiven Einflüssen unterliegt und besser reproduzierbar ist.
Alternativ oder zusätzlich kann mittels des hierin beschriebenen Verfahrens ein besonders effizienter und leicht zu implementierender Automatismus bereitgestellt werden, welcher die Kipppunkt-Kennlinie als Prozessmodell automatisch oder zumindest halbautomatisch ermittelt. Dies erreicht, dass der Vorgang des Ermittelns der Kipppunkt-Kennlinie weniger subjektiven Einflüssen unterliegt und besser reproduzierbar ist.
Das Prozessmodell kann beispielsweise die Verknüpfung implementieren zwischen der Prozessleistung P als Stellgröße des ersten Stellglieds und dem Reaktivgaszufluss Φ als Stellgröße des zweiten Stellglieds. Ein solches Prozessmodell kann ermöglichen, basierend auf der Prozessleistung P(B) des Beschichtungsprozess, denjenigen Reaktivgaszufluss Φ(B) zu ermitteln, bei dem ein Kipppunkt des Beschichtungsprozesses liegt. Ein solches Prozessmodell kann alternativ oder zusätzlich ermöglichen, basierend auf der Prozessleistung P(B) des Beschichtungsprozess denjenigen Reaktivgaszufluss Φ(B) zu ermitteln, bei dem der Beschichtungsprozess in dem Soll-Reaktionsmodus ist.
Das Durchführen des Beschichtungsprozesses kann demgemäß aufweisen, dass das zweite Stellglied angesteuert wird basierend auf dem Prozessmodell und basierend auf dem Zustand des ersten Stellglieds; und/oder dass das erste Stellglied angesteuert wird basierend auf dem Prozessmodell und basierend auf dem Zustand des zweiten Stellglieds.
In einer vereinfachten Implementierung des Verfahrens 200 kann die Auslenkung des Beschichtungsprozess ausgehend von genau zwei Referenzzuständen (z.B. unterschiedlicher Prozessleistungen P) durchgeführt werden. Nachfolgend kann der Kipppunkt für jede andere Prozessleistung basierend auf der Kipppunkt-Kennlinie ermittelt werden, was erreicht, dass dieser nicht gesondert experimentell ermittelt werden muss. Anhand der Kipppunkt-Kennlinie kann der Kipppunkt und somit auch der Arbeitspunkt gemäß dem Soll-Reaktionsmodus, z.B. in Antwort auf eine Veränderung der Prozessleistung unter Produktionsbedingungen, einfacher nachgeführt werden.
4 veranschaulicht das Verfahren 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm 400, in welchem die Auslenkung des Beschichtungsprozesses und die entsprechende Antwort des Beschichtungsprozesses über der Zeit t aufgetragen sind. Diesbezüglich wird auf einen Auslenkvorgang und dessen Erfassen Bezug genommen, wobei das für diesen Auslenkvorgang Beschriebene in Analogie gelten kann für mehrere Auslenkvorgänge und deren Erfassen.
In einer exemplarischen Implementierung weist das Anregen der Auslenkung auf, den Beschichtungsprozess von dem oxydischen Reaktionsmodus in den metallischen Reaktionsmodus zu bringen. Dies erreicht, dass der Kipppunkt B ermittelt werden kann, was in der Praxis häufig der relevantere Fall ist. Das Bringen des Beschichtungsprozesses von dem oxydischen Reaktionsmodus in den metallischen Reaktionsmodus kann mittels einer Vergrößerung der Prozessleistung erfolgen.
In einer exemplarischen Implementierung weist das Anregen der Auslenkung auf, die Prozessleistung zu verändern und den Gaszufluss, den Arbeitsgaszufluss und/oder den Reaktivgaszufluss invariant einzurichten, wenn die Prozessleistung verändert wird.
Es kann aber verstanden werden, dass das Anregen der Auslenkung alternativ oder zusätzlich aufweisen kann, den Beschichtungsprozess von dem metallischen Reaktionsmodus in den oxydischen Reaktionsmodus zu bringen. Dies erreicht, dass der Kipppunkt A ermittelt werden kann. Das Bringen des Beschichtungsprozesses von dem metallischen Reaktionsmodus in den oxydischen Reaktionsmodus kann mittels einer Verringerung der Prozessleistung erfolgen.
Es kann verstanden werden, dass das Ermitteln des Kipppunkts (B oder A) mittels einer Steuervorrichtung implementiert werden kann, so dass dieses automatisiert erfolgt.
Nachfolgend wird exemplarisch das Ermitteln des Kipppunkts B erläutert. Das bezüglich des Kipppunkts B Beschriebene kann in Analogie gelten für den Kipppunkt A. Dazu wird auf ein leicht verständliches Beispiel des Anregens der Auslenkung des Beschichtungsprozesses Bezug genommen, welche aufweist, dass die Prozessleistung P verändert wird. In diesem Fall kann der Beschichtungsprozess mittels des ersten Stellglieds mit Prozessleistung versorgt werden. Beispielsweise kann das erste Stellglied eine elektrische Leistungsversorgung aufweisen oder Teil dieser sein.
Das für die Prozessleistung P Beschriebene kann in Analogie für jede andere Stellgröße (bzw. jedes andere Stellglied) gelten, welches beispielsweise eingerichtet ist, den Reaktionsmodus beeinflussen (z.B. verändern) zu können.
Die Prozessleistung P kann in dem Referenzzustand 401 den Wert P₁ aufweisen. Die Auslenkung des Beschichtungsprozesses kann aufweisen, dass die Prozessleistung P verändert wird, auf den Wert P₂. In dem hier dargestellten Beispiel ist die Prozessleistung P zum erleichterten Verständnis eine lineare Funktion der Zeit t, d.h. dass P = P₁ + m·t ist in dem Zeitintervall (t₁, t₂). Der Anstieg m kann zeitinvariant sein, d.h. dass Δm/Δt=0 ist in dem Zeitintervall (t₁, t₂). Es kann verstanden werden, dass das für die lineare Zeitabhängigkeit der Prozessleistung P Beschriebene in Analogie gelten kann für jede andere Zeitabhängigkeit der Prozessleistung P= P₁ + m(t), welche als Auslenkung des Beschichtungsprozesses verwendet wird.
Grundsätzlich kann der Referenzzustand 401 irgendein Arbeitspunkt in dem Intervall (B, O) zum Ermitteln des Kipppunktes B bzw. dem Intervall (M, A) zum Ermitteln des Kipppunktes A sein.
Das Anregen der Auslenkung des Beschichtungsprozesses kann beispielsweise aufweisen, dass ausgehend vom dem Referenzzustand genau eine Stellgröße (z.B. die Prozessleistung P) verändert wird. Dies vereinfacht das Verfahren 200. In dem Fall können alle anderen Stellgrößen (z.B. das Gasverhältnis, der Reaktivgaszufluss und/oder der Inertgaszufluss) invariant sein in dem Zeitintervall (t₁, t₂), oder zumindest eine geringere relative Änderung aufweisen als die genau eine Stellgröße (z.B. die Prozessleistung P). Beispielsweise kann die Auslenkung des Beschichtungsprozesses eine kontinuierliche Erhöhung der Prozessleistung P bei festem Verhältnis von Reaktivgaszufluss zu Inertgaszufluss (d.h. Gaszuflüsse von Reaktivgas und von Inertgas) aufweisen.
Außerhalb des Zeitintervall (t₁, t₂) kann m=0 sein. Dies erreicht, dass ein stabiler Referenzzustand eingestellt wird.
Hierin wird als leicht verständliches Beispiel auf einen Beschichtungsprozess Bezug genommen, dessen Antwort auf die Auslenkung aufweist, dass dessen Entladespannung U und/oder dessen Prozessdruck p verändert wird. Das Erfassen der Antwort des Beschichtungsprozesses kann dann aufweisen, dass dessen Entladespannung U und/oder dessen Prozessdruck p erfasst wird, beispielsweise als Funktion der Prozessleistung P oder, wie in diesem wenig komplexen Beispiel, als Funktion der Zeit. Das für die Entladespannung U und/oder Prozessdruck p Beschriebene kann in Analogie gelten für jede andere Größe des Beschichtungsprozesses, welche sich beispielsweise erfassen lässt und/oder als Antwort auf die Auslenkung verändert wird.
Nachfolgend werden exemplarische Implementierung des Verfahrens bzw. dessen Komponenten erläutert, welche optional miteinander kombiniert werden können.
In einer exemplarischen Implementierung wird der Beschichtungsprozess in den Referenzzustand 401 gebracht, indem ein konstanter Gaszufluss an Inertgas (auch als Inertgaszufluss bezeichnet), z.B. Argon, eingestellt wird, sowie das Zerstäuben des Targets und die Umgebungsbedingungen konditioniert werden.
In einer exemplarischen Implementierung wird der Beschichtungsprozess in den Referenzzustand gebracht, indem ein konstanter Gaszufluss an Reaktivgas (auch als Inertgaszufluss bezeichnet), z.B. molekularer Sauerstoff, eingestellt wird, sowie das Zerstäuben des Targets und die Umgebungsbedingungen konditioniert werden.
In einer exemplarischen Implementierung weist das Anregen der Auslenkung des Beschichtungsprozess auf, die Prozessleistung zu verändern in dem Zeitintervall (t₁, t₂), z.B. mittels Ansteuerns des ersten Stellgliedes.
In einer exemplarischen Implementierung wird der Gaszufluss an Reaktivgas (auch als Reaktivgaszufluss) bezeichnet) und/oder der Gaszufluss an Inertgas (auch als Inertgaszufluss) konstant gehalten in dem Zeitintervall (t₁, t₂), z.B. mittels Ansteuerns des zweiten Stellgliedes.
In einer exemplarischen Implementierung weist das Ermitteln der Auslenkung des Beschichtungsprozess auf, die Prozessspannung U und/oder den Prozessdruck p zu erfassen oder zumindest zu überwachen, z.B. mittels der Steuervorrichtung und/oder mindestens einmal pro Sekunde.
In einer exemplarischen Implementierung weist das Verändern der Prozessleistung auf, dass die Prozessleistung gestellt und/oder geregelt wird, wie später noch genauer beschrieben wird.
In einer exemplarischen Implementierung weist der erste Referenzzustand einen geringeren Reaktivgaszufluss als der zweite Referenzzustand auf. Alternativ oder zusätzlich weist der erste Referenzzustand ein geringeres Verhältnis von Reaktivgaszufluss zu Inertgaszufluss (auch als Gasverhältnis bezeichnet) als der zweite Referenzzustand auf, wobei der Inertgaszufluss beider Referenzzustände beispielsweise zusätzlich konstant sein kann. Das Gasverhältnis kann anschaulich die chemische Zusammensetzung des dem Beschichtungsprozess zugeführten Gases repräsentieren.
Allgemeiner gesprochen kann daher alternativ oder zusätzlich zu dem Gasverhältnis die chemische Zusammensetzung des dem Beschichtungsprozess zugeführten Gases als zweite Stellgröße verwendet werden.
In einer exemplarischen Implementierung weist der erste Referenzzustand denselben Inertgaszufluss wie der zweite Referenzzustand auf. Dies erreicht eine bessere Vergleichbarkeit.
Beispielsweise kann das Gasverhältnis des ersten Referenzzustandes in einem Bereich sein von ungefähr 1:10 bis ungefähr 4:1. Beispielsweise kann das Gasverhältnis des ersten Referenzzustandes f = 1:2 sein oder weniger.
Beispielsweise kann das Gasverhältnis des zweiten Referenzzustandes in einem Bereich sein von ungefähr 1:10 bis ungefähr 4:1. Beispielsweise kann das Gasverhältnis des zweiten Referenzzustandes f = 1:1 sein oder mehr.
Beispielsweise kann der Gesamtdruck des ersten Referenzzustandes in einem Bereich sein von ungefähr 0,1 Pascal bis ungefähr 2 Pascal.
In einer exemplarischen Implementierung weist der erste Referenzzustand eine geringere Prozessleistung auf als der zweite Referenzzustand. Beispielsweise kann P₁ ungefähr 5 kW (Kilowatt) sein.
Die Prozessleistung des ersten und/oder zweiten Referenzzustands kann derart eingerichtet sein, dass ein Plasma gebildet wird. Das Gasverhältnis des ersten und/oder zweiten Referenzzustands kann derart eingerichtet sein, dass der Beschichtungsprozess in dem oxydischen Reaktionsmodus ist.
5 veranschaulicht das Verfahren 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm 500, in welchem die Auslenkung des Beschichtungsprozesses und die entsprechende Antwort des Beschichtungsprozesses über der Zeit t aufgetragen sind. Bezugnehmend auf Diagramm 500 wird erläutert, wie das Ermitteln eines Auslenkvorgangs ermittelt wird, als exemplarisches Beispiel für das Ermitteln des ersten Auslenkvorgangs bzw. Ermitteln des zweiten Auslenkvorgangs.
Das Anregen der Auslenkung kann aufweisen, ausgehend von dem ersten Referenzzustand 401 die Prozessleistung P schrittweise zu erhöhen bis hin zu dem Wert P₂, der beispielsweise in der Steuervorrichtung abgespeichert sein kann. Die Schrittweite s=ΔP bzw. Änderungsrate ΔP/Δt kann beispielsweise ebenfalls in der Steuervorrichtung abgespeichert sein. Die Schrittweite bzw. Änderungsrate der Prozessleistung P liegt beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 W/s (Watt pro Sekunde) bis ungefähr 100 W/s. Die Schrittweite s bzw. Änderungsrate kann aber auch in einem Bereich von ungefähr 1 W/s bis ungefähr 1 kW/s oder in einem Bereich von ungefähr 0,1 W/s bis ungefähr 10 kW/s sein.
Das Ermitteln der Auslenkung kann aufweisen, die zeitliche Änderung der Entladespannung ΔU und des Prozessdrucks Δp für eine (z.B. in der Steuervorrichtung abgespeicherte) Zeitbasis Δt=(t₂-t₁)/r zu ermitteln (wobei beispielsweise r≥10, r≥100, r≥1000, r≥10000 oder mehr sein kann). Es kann selbstverständlich auch die erste Ableitung von U und p nach der Zeit t ermittelt werden, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,1 s (Sekunden) bis ungefähr 1 s. Die Zeitbasis Δt kann aber auch in einem Bereich von ungefähr 10^-6 s bis ungefähr 100 s liegen. Die Ableitung nach der Zeit bietet sich an, wenn m(t) =m·t ist, wie oben beschrieben. Bei einer anderen zeitabhängigen Funktion m(t) kann die zeitliche Änderung der Entladespannung ΔU und des Prozessdrucks Δp auch gemäß der Kettenregel ermittelt werden, z.B. ΔU/ΔP · ΔP/Δt bzw. Δp/ΔP · ΔP/Δt.
Der Kipppunkt B kann bei derjenigen Prozessleistung P(B) sein, bei welcher die Änderung ΔU/Δt und/oder Δp/Δt ein Extremum annimmt. Dies kann im Fall der Prozessspannung U ein Maximum und im Fall des Prozessdrucks p ein Minimum sein. Dann ist die zweite Ableitung nach der Zeit Δ²U/Δt² = 0 und/oder Δ²p/Δt² = 0 an dem Kipppunkt B bzw. bei P(B).
Eine oder mehr als eine Angabe zum Arbeitspunkt (auch als Prozessdaten bezeichnet) des Beschichtungsprozesses am Kipppunkt B kann in der Steuervorrichtung abgespeichert werden. Beispiele für die Prozessdaten weisen auf: Die Prozessleistung P(B), die Prozessspannung U(B), der Prozessdruck p(B), der Reaktivgaszufluss Φ(B), die chemische Zusammensetzung des dem Beschichtungsprozess zugeführten Gases (z.B. das Gasverhältnis).
Auf analoge Weise kann das Ermitteln der ersten bzw. zweiten Auslenkung erfolgen, z.B. automatisiert. Beispielsweise kann der zweite Referenzzustand einen größeren Reaktivgaszufluss oder ein größeres Gasverhältnis aufweisen als der erste Referenzzustand. Durch die Reaktivgaszugabe wird erreicht, dass sich der Reaktionsmodus wieder von metallisch nach oxydisch ändert.
Optional kann das Verfahren aufweisen, dass der erste Auslenkvorgang wiederholt wird (eine Auslenkungssequenz bildend), beispielsweise bevor der zweite Auslenkvorgang erfolgt bzw. bevor der Arbeitsgaszufluss verändert wird, um die Genauigkeit zu vergrößern. Mit anderen Worten kann eine erste Auslenkungssequenz durchgeführt werden, die aufweist, dass mehrere erste Auslenkvorgänge durchgeführt werden. In analoger Weise kann das Verfahren optional aufweisen, dass eine zweite Auslenkungssequenz durchgeführt wird, die aufweist, dass mehrere zweite Auslenkvorgänge durchgeführt werden.
Aufeinanderfolgende Auslenkvorgänge einer Auslenkungssequenz können sich in ihrem Referenzzustand, von dem aus ausgelenkt wird, unterscheiden, z.B. (z.B. nur) in der Prozessleistung. Beispielsweise kann der Referenzzustand pro Auslenkvorgang hin zu dem Kipppunkt verschoben werden, so dass sich die nacheinander eingenommenen Referenzzustände der Auslenkungssequenz (z.B. nur) voneinander in der Prozessleistung unterscheiden. Beispielsweise kann der Referenzzustand ein oder mehr als einmal (z.B. iterativ) geändert werden, z.B. dem Kipppunkt B angenähert werden. Die Prozessleistung beim n-ten Auslenkvorgang kann beispielsweise größer sein als die Prozessleistung beim (n-1)-ten Auslenkvorgang und kleiner sein als P(B). Alternativ oder zusätzlich können sich aufeinanderfolgende Auslenkvorgänge einer Auslenkungssequenz in ihrer Schrittweite und/oder Änderungsrate der Prozessleistung voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann die Schrittweite und/oder Änderungsrate der Prozessleistung verkleinert werden, z.B. iterativ. Dies erhöht die Genauigkeit des Verfahrens.
6 veranschaulicht das Verfahren 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm 600, in welchem die ermittelte Prozessleistung über dem Reaktivgaszufluss aufgetragen ist. Bezugnehmend auf Diagramm 600 wird erläutert, wie das Prozessmodell ermittelt wird. Die zu dem i-ten Auslenkvorgang korrespondierenden Prozessdaten werden mit „_i“ indiziert (i≥2). Die zu dem ersten Auslenkvorgang korrespondierenden Prozessdaten werden beispielsweise mit „_1“ indiziert. Die zu dem zweiten Auslenkvorgang korrespondierenden Prozessdaten werden beispielsweise mit „_2“ indiziert.
Der mittels des ersten Auslenkvorgangs ermittelte erste Kipppunkt KP_1 kann bei dem Gasverhältnis f_1 des ersten Referenzzustandes und der Prozessleistung P_1 sein. Beispielsweise kann das Gasverhältnis f_1 des ersten Referenzzustandes in einem Bereich sein von ungefähr 1:10 bis ungefähr 4:1. Beispielsweise kann das Gasverhältnis des ersten Referenzzustandes f_1 = 1:2 sein oder weniger.
Der mittels des zweiten Auslenkvorgangs ermittelte zweite Kipppunkt KP_2 kann bei dem Gasverhältnis f_2 des zweiten Referenzzustandes und der Prozessleistung P_2 sein. Das Gasverhältnis f_2 des zweiten Referenzzustandes kann sich von dem Gasverhältnis f_1 des ersten Referenzzustandes unterscheiden. Beispielsweise kann das Gasverhältnis f_2 des zweiten Referenzzustandes in einem Bereich sein von ungefähr 1:10 bis ungefähr 4:1. Beispielsweise kann das Gasverhältnis des zweiten Referenzzustandes f_2 = 1:1 sein oder mehr.
Aus den für jeden Kipppunkt KP_i ermittelten Prozessgrößen P_i(f_i), d.h. dessen Koordinaten, kann, beispielsweise automatisiert, eine Ausgleichsrechnung durchgeführt werden, um eine Funktion P(f) zu ermitteln, welche die Prozessgrößen P_i(f_i) möglichst gut beschreibt. Die ermittelten Kipppunkte KP_i dienen somit anschaulich als Stützstellen für die Ausgleichsrechnung. In diesem Fall ist die Funktion P(f) anschaulich eine Näherung der Kipppunkte-Kennlinie.
Basierend auf der ermittelten Funktion P(f) kann beispielsweise für ein beliebiges Gasverhältnis f_x die zugehörige Prozessleistung P_x ermittelt werden, was sich beispielsweise schreiben lässt als: $P_x = P (f_x) .$
Bei einer wenigen komplexen Funktion kann anschaulich auch eine weniger komplexe Berechnung erfolgen, wie nachfolgend erläutert wird. In einem einfach zu implementierenden Beispiel ist die Funktion ein Polynom 1-ten Grades, was sich beispielsweise schreiben lässt als: $P (f) = (P_2 - P_1) / (f_2 - f_1) \cdot f + n .$
Der Parameter n bezeichnet die Verschiebung der Funktion entlang der y-Achse und kann als freie Variable behandelt werden.
Es kann verstanden werden, dass das Modell alternativ oder zusätzlich eine andere Funktion als Verknüpfung implementieren kann, beispielsweise die Prozessleistung als Funktion des Reaktivgaszuflusses und/oder die Prozessleistung als Funktion des Intergaszuflusses.
Es kann verstanden werden, dass die Verknüpfung auch höheren Grades bzw. höherer Ordnung sein kann. Dazu können beispielsweise mehr als zwei Kippunkte ermittelt werden, welche die Stützstellen der Funktion bereitstellen.
Das automatisierte Verfahren zum Ermitteln des Modells (beispielsweise ein Ermitteln der Kipppunkte aufweisend) erreicht eine reproduzierbare Kipppunkte-Identifizierung, frei von subjektiven Einflüssen sowie eine prozessspezifische Kipppunkte-Kennlinie, aus welcher weitere Kipppunkte ohne zusätzlichen experimentellen Aufwand ermittelt werden können. Die Arbeitspunkt-Anpassung (z.B. bei Anpassung der Prozessleistung P) kann somit über die Kipppunkt-Nachführung ohne Produktionsunterbrechung reproduzierbar gewährleistet werden.
Im Betrieb kann der Arbeitspunkt einen Abstand von dem Kipppunkt aufweisen, da sich der Prozess im Kipppunkt nur schwer oder nicht stabil betreiben lässt. Der Arbeitspunkt liegt im Betrieb beispielsweise wenige 10 sccm (Standardkubikzentimeter) an Reaktivgasfluss oberhalb des Kipppunkts, z.B. im oxydischeren Reaktionsmodus. Es erfolgt beispielsweise, z.B. bei einer Leistungsanpassung im Prozess, eine Arbeitspunktnachführung anhand des mittels des Modells berechneten Kipppunkts bei der neu einzustellenden Leistung.
7 veranschaulicht eine Beschichtungsanordnung 700 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht. Die Beschichtungsanordnung 700 kann eingerichtet sein, den (z.B. bistabilen) reaktiven Beschichtungsprozesses in einem Beschichtungsbereich 511 durchzuführen zum Beschichten des Substrats 508 in dem Beschichtungsbereich 511. Die Beschichtungsanordnung 700 kann aufweisen: eine Beschichtungsmaterialquelle 502 (z.B. eine Sputterkathode), welche eingerichtet ist, dem Beschichtungsprozess bzw. dem Beschichtungsbereich 511 ein gasförmiges Beschichtungsmaterial zuzuführen; das erste Stellglied 514 und das zweite Stellglied 504, welche beispielsweise eingerichtet sind, eine Reaktion des Beschichtungsmaterials 502t mit einem Reaktivgas 504g in dem Beschichtungsbereich 511 mittels Stellens einer Stellgröße zu verändern und/oder den Beschichtungsprozess zu versorgen, einen oder mehr als einen Sensor 506, welcher eingerichtet ist, eine oder mehr als eine Kenngröße 506k des Beschichtungsprozesses zu erfassen; und eine Steuervorrichtung 512, welche eingerichtet ist, die Beschichtungsmaterialquelle 502, das erste Stellglied 514 und/oder das zweite Stellglied 504 anzusteuern, z.B. auf Grundlage des Modells, der Kenngröße 506k und/oder eines vorgegebenen Reaktionsmodus (auch als Soll-Reaktionsmodus bezeichnet).
Die chemische Zusammensetzung des Reaktionsprodukts als Resultat der Reaktion des Beschichtungsmaterials 502t mit dem Reaktivgas 504g kann eine Funktion des Reaktionsmodus sein, in dem der Beschichtungsprozess ist. Das Reaktionsprodukt kann auf dem Substrat 508 abgeschieden werden, wenn dieses in dem Beschichtungsbereich 511 angeordnet ist.
Der Beschichtungsbereich 511 kann in einer Vakuumkammer (nicht dargestellt) angeordnet sein.
Die Steuervorrichtung 512 kann ferner eingerichtet sein, das Verfahren 200 durchzuführen. Dies ermöglicht es, den Beschichtungsprozess computergestützt (z.B. vollautomatisiert) einzumessen, was die Geschwindigkeit weiter erhöht. Das hierin beschriebene Verfahren 200 ist beispielsweise besonders geeignet, computergestützt durchgeführt zu werden.
Die Steuervorrichtung 512 kann beispielsweise einen oder mehr als einen Prozessor aufweisen, der eingerichtet ist, das Verfahren 200 durchzuführen. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise mittels Codesegmenten (z.B. Software) konfiguriert sein, das Verfahren auszuführen, welche auf einem Datenspeicher gespeichert sind.
Wird beispielsweise die Prozessleistung als Stellgröße eines Sputterprozesses verwendet, ergibt sich die Prozessspannung und der dem Beschichtungsprozess zugeführte elektrische Strom (auch als Prozessstrom bezeichnet) als Funktion der Prozessleistung und der Impedanz des Plasmas. Ändert sich die Impedanz des Plasmas bei konstanter Prozessleistung, können sich jeweils der Prozessstrom und die Prozessspannung ändern. Um dieses Zusammenspiel zu beherrschen, kann die Prozessleistung P beispielsweise geregelt werden (dann auch als leistungsgeregelter Sputterprozesses bezeichnet), wie nachfolgend erläutert wird.
8 veranschaulicht das Verfahren 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Regeldiagramm 800. Die Steuervorrichtung 512 kann eingerichtet sein, der Leistungsversorgung 812 eine Soll-Prozessleistung (P-Soll) bereitzustellen als erste Steuergröße und einer Gasversorgung 806 ein Soll-Gasverhältnis (f-Soll) als zweite Steuergröße bereitzustellen.
Die Leistungsversorgung 812 kann eine Spannung/Stromversorgung 804 (z.B. einen Gleichrichter und/oder einen Transformator aufweisend) aufweisen, die eingerichtet ist, den Prozessstrom und/oder die Prozessspannung bereitzustellen. Die Leistungsversorgung 812 kann optional eine Regelvorrichtung 802 (dann auch als geregelte Leistungsversorgung bezeichnet) aufweisen, welche eingerichtet ist, die Ist-Prozessleistung P(t) zu ermitteln, beispielsweise basierend auf dem Ist-Prozessstrom I(t) und/oder der Ist-Prozessspannung U(t), die Ist-Prozessleistung mit der Soll-Prozessleistung zu vergleichen und auf dem Vergleich basierend die Spannung/Stromversorgung 804 anzusteuern, z.B. gemäß einer Soll-Entladespannung (U-Soll). Beispielsweise kann die Regelvorrichtung 802 eingerichtet sein, die Soll-Prozessleistung in eine Soll-Entladespannung zu überführen basierend auf der ermittelten Ist-Prozessleistung.
Wird die Soll-Prozessleistung in die Soll-Prozessspannung überführt (auch als spannungsgestellte Leistungsregelung bezeichnet), kann sich der Prozessstrom als Funktion der Impedanz des Plasmas 801 ergeben. Es kann verstanden werden, dass in Analogie ebenso der Prozessstrom gemäß der Soll-Prozessleistung gestellt werden kann (auch als stromgestellte Leistungsregelung bezeichnet).
Die geregelte Leistungsversorgung 812 kann somit beispielsweise als Leistungsquelle betrieben werden, deren ausgegebene Ist-Prozessleistung (z.B. dessen Stromstärke) kaum oder gar nicht von der ausgegebenen Ist-Prozessspannung und/oder Ist-Prozessstrom abhängt. Die dem Plasma zugeführte Ist-Prozessleistung P(t) ergibt sich dann als Produkt des Ist-Prozessstroms I(t) und der Ist-Prozessspannung U(t). Eine exemplarische Implementierung des ersten Stellglieds 514 weist dann die Regelvorrichtung 802 auf, welche eingerichtet ist, die Soll-Prozessleistung bereitzustellen gemäß der Soll-Prozessspannung und basierend auf der Ist-Prozessleistung. Das erste Stellglied 514 kann beispielsweise Teil des Regelkreises der Leistungsversorgung 812 sein, welcher von der Steuervorrichtung 512 angesteuert wird.
Dasselbe kann in Analogie für eine anders geregelte Leistungsversorgung 812 gelten. Die geregelte Leistungsversorgung 812 kann beispielsweise als Stromquelle betrieben werden, deren ausgegebener Ist-Prozessstrom (z.B. dessen Stromstärke) kaum oder gar nicht von der ausgegebenen Ist-Prozessspannung abhängt, so dass der Prozessstrom als erste Stellgröße verwendet werden kann. Die geregelte Leistungsversorgung 812 kann beispielsweise als Spannungsquelle betrieben werden, deren ausgegebene Ist-Prozessspannung (z.B. dessen Stromstärke) kaum oder gar nicht von dem ausgegebenen Ist-Prozessstrom (z.B. dessen Stromstärke) abhängt, so dass die Prozessspannung als erste Stellgröße verwendet werden kann.
Eine andere exemplarische Implementierung des ersten Stellglieds 514 weist eine Spannung/Stromversorgung 804 auf, welche eingerichtet ist, die Prozessspannung gemäß der Soll-Prozessspannung und basierend auf einer Netzspannung bereitzustellen. Beispielsweise kann in diesem Fall die Regelvorrichtung 802 auch in der Steuervorrichtung 512 implementiert sein, so dass die Soll-Prozessspannung als erste Stellgröße verwendet wird. Dann muss nicht notwendigerweise eine geregelte Leistungsversorgung 812 verwendet werden.
In analoger Weise kann die Gasversorgung 806 eingerichtet sein, das Gasverhältnis bereitzustellen gemäß dem Soll-Gasverhältnis (f-Soll), oder einen internen Regelkreis aufweisen, der eingerichtet ist, das Soll-Gasverhältnis und/oder ein Soll-Gaszufluss (der das Reaktivgas und das Inertgas aufweist) in einen Soll-Gaszufluss des Reaktivgases und/oder einen Soll-Gaszufluss des Inertgases zu überführen. Eine exemplarische Implementierung des zweiten Stellglieds 504 weist beispielsweise ein Ventil auf, welches eingerichtet ist, den Soll-Gaszufluss des Reaktivgases und/oder des Inertgases zu verändern.
Andere Implementierungen des zweiten Stellglieds 504 weisen auf, dass die Gasversorgung 806 einen Gasflussregler aufweist, welcher eingerichtet ist, den Soll-Reaktivgaszufluss gemäß einem Soll-Gaszufluss zu stellen, wobei der Soll-Gaszufluss von der Steuervorrichtung bereitgestellt wird.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist ein Verfahren zum Einmessen eines reaktiven (z.B. bistabilen) Beschichtungsprozesses, aufweisend: Ermitteln einer ersten Auslenkung des Beschichtungsprozesses (z.B. eine erste Antwort einer Kenngröße des Beschichtungsprozesses aufweisend) aus einem ersten Referenzzustand, welche mittels eines ersten Stellglieds, das den Beschichtungsprozess (z.B. dessen Arbeitspunkt, z.B. dessen Reaktionsmodus) beeinflusst und/oder versorgt, angeregt wird; Ermitteln einer zweiten Auslenkung des Beschichtungsprozesses (z.B. eine zweite Antwort der Kenngröße des Beschichtungsprozesses aufweisend) aus einem zweiten Referenzzustand, welche mittels des ersten Stellglieds angeregt wird; wobei sich der erste Referenzzustand und der zweite Referenzzustand in einem Zustand eines zweiten Stellgliedes, das den Beschichtungsprozess (z.B. dessen Arbeitspunkt, z.B. dessen Reaktionsmodus) beeinflusst und/oder versorgt, voneinander unterscheiden (z.B. mehr als in dem Zustand des ersten Stellglieds); Ermitteln, basierend auf der ersten Auslenkung und der zweiten Auslenkung, eines Modells des Beschichtungsprozesses, welches eine Verknüpfung implementiert: zwischen dem Zustand des zweiten Stellgliedes (z.B. dessen Steuergröße) und einem Zustand des ersten Stellgliedes (z.B. dessen Steuergröße), und/oder zwischen dem Arbeitspunkt (z.B. Reaktionsmodus) des Beschichtungsprozesses und dem Zustand des ersten und/oder zweiten Stellgliedes (z.B. deren Steuergröße).
Beispiel 2 ist das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Beschichtungsprozess mittels des ersten Stellglieds und/oder mittels des zweiten Stellglieds versorgt wird.
Beispiel 3 ist das Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Beschichtungsprozess mittels des ersten Stellglieds mit elektrischer Leistung (z.B. den elektrischen Strom und/oder die elektrische Spannung stellend) versorgt wird; und/oder wobei der Beschichtungsprozess mittels des zweiten Stellglieds mit einem Gas (z.B. einem Reaktivgas und/oder einem Inertgas) versorgt wird, wobei das Gas beispielsweise von dem Beschichtungsprozess verbraucht (z.B. reagiert) wird und/oder ein Reaktant des Beschichtungsprozess ist.
Beispiel 4 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Auslenkung und/oder die zweite Auslenkung aufweisen, dass eine Kenngröße des Beschichtungsprozesses ausgelenkt wird, welche: den Arbeitspunkt (z.B. Reaktionsmodus) des Beschichtungsprozesses repräsentiert (z.B. dessen Prozessspannung), z.B. eine Umgebungseigenschaft (z.B. Druck) repräsentiert, welcher der Beschichtungsprozess ausgesetzt ist; und/oder stärker von dem ersten Stellglied als von dem zweiten Stellglied beeinflusst wird oder nur von dem ersten Stellglied beeinflusst wird.
Beispiel 5 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Modell zusätzlich eine Verknüpfung des Zustands des zweiten Stellgliedes und der Kenngröße implementiert.
Beispiel 6 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Stellglied eingerichtet ist, eine erste Stellgröße zu beeinflussen; und/oder wobei das zweite Stellglied eingerichtet ist, eine zweite Stellgröße zu beeinflussen.
Beispiel 7 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Auslenkung mehr mittels des ersten Stellglieds als mittels des zweiten Stellglieds oder nur mittels des ersten Stellglieds angeregt wird; und/oder wobei die zweite Auslenkung mehr mittels des ersten Stellglieds als mittels des zweiten Stellglieds oder nur mittels des ersten Stellglieds angeregt wird.
Beispiel 8 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: erstes Ansteuern des ersten Stellglieds zum Anregen der ersten Auslenkung des Beschichtungsprozesses; und/oder zweites Ansteuern des ersten Stellglieds zum Anregen der zweiten Auslenkung des Beschichtungsprozesses.
Beispiel 9 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: erstes Ansteuern des zweiten Stellglieds zum Bringen des Beschichtungsprozesses in den ersten Referenzzustand; und/oder zweites Ansteuern des zweiten Stellglieds zum Bringen des Beschichtungsprozesses in den zweiten Referenzzustand.
Beispiel 10 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend: wobei das erste Ansteuern des zweiten Stellglieds erfolgt, bevor die erste Auslenkung des Beschichtungsprozesses angeregt wird und/oder bevor die zweite Auslenkung des Beschichtungsprozesses angeregt wird; und/oder wobei das zweite Ansteuern des zweiten Stellglieds erfolgt, nachdem die erste Auslenkung des Beschichtungsprozesses angeregt wird und/oder bevor die zweite Auslenkung des Beschichtungsprozesses angeregt wird,
Beispiel 11 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend: Ansteuern des zweiten Stellglieds und/oder des ersten Stellglieds basierend auf dem ermittelten Modell.
Beispiel 12 ist ein Verfahren (z.B. das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11) zum Einmessen eines reaktiven (z.B. bistabilen) Beschichtungsprozesses, aufweisend: Ermitteln einer ersten Auslenkung des Beschichtungsprozesses (z.B. eine erste Antwort einer Kenngröße des Beschichtungsprozesses aufweisend) aus einem ersten Referenzzustand, welche mittels einer ersten Stellgröße, die den Beschichtungsprozess (z.B. dessen Arbeitspunkt, z.B. dessen Reaktionsmodus) beeinflusst und/oder versorgt, angeregt wird; Ermitteln einer zweiten Auslenkung (z.B. eine zweite Antwort der Kenngröße des Beschichtungsprozesses aufweisend) des Beschichtungsprozesses aus einem zweiten Referenzzustand, welche mittels der ersten Stellgröße angeregt wird; wobei sich der erste Referenzzustand und der zweite Referenzzustand in (z.B. einem Zustand) einer zweiten Stellgröße (z.B. deren Stellwert), die den Beschichtungsprozess (z.B. dessen Arbeitspunkt, z.B. dessen Reaktionsmodus) beeinflusst und/oder versorgt, voneinander unterscheiden (z.B. mehr als in der ersten Stellgröße); Ermitteln, basierend auf der ersten Auslenkung und der zweiten Auslenkung, eines Modells des Beschichtungsprozesses, welches eine Verknüpfung implementiert: zwischen der ersten Stellgröße (z.B. deren Stellwert) und der zweiten Stellgröße (z.B. deren Stellwert), und/oder zwischen dem Arbeitspunkt (z.B. Reaktionsmodus) des Beschichtungsprozesses und der ersten und/oder zweiten Stellgröße (z.B. deren Stellwert).
Beispiel 13 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste Stellgröße und/oder die zweite Stellgröße ein Versorgen des Beschichtungsprozesses beeinflussen.
Beispiel 14 ist das Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die erste Stellgröße eine elektrische Leistung repräsentiert, mit der der Beschichtungsprozess versorgt wird; und/oder wobei die zweite Stellgröße ein Gas (z.B. ein Reaktivgas aufweisend) repräsentiert, mit der der Beschichtungsprozess versorgt wird, wobei das Gas beispielsweise von dem Beschichtungsprozess verbraucht (z.B. reagiert) wird und/oder ein Reaktant des Beschichtungsprozess ist.
Beispiel 15 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die erste Auslenkung und/oder die zweite Auslenkung aufweisen, dass eine Kenngröße ausgelenkt wird, welche: den Arbeitspunkt (z.B. Reaktionsmodus) des Beschichtungsprozesses repräsentiert (z.B. dessen Prozessspannung), und/oder eine Umgebungseigenschaft (z.B. Druck) repräsentiert, welcher der Beschichtungsprozess ausgesetzt ist; und/oder stärker von der ersten Stellgröße als von der zweiten Stellgröße beeinflusst wird oder nur von der ersten Stellgröße beeinflusst wird.
Beispiel 16 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die erste Auslenkung mehr mittels der ersten Stellgröße als mittels der zweiten Stellgröße oder nur mittels der ersten Stellgröße angeregt wird; und/oder wobei die zweite Auslenkung mehr mittels der ersten Stellgröße als mittels der zweiten Stellgröße oder nur mittels der ersten Stellgröße angeregt wird.
Beispiel 17 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Modell eine Verknüpfung der zweiten Stellgröße und der Kenngröße implementiert.
Beispiel 18 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner aufweisend: erstes Verändern (z.B. mittels Ansteuerns des ersten Stellglieds) der ersten Stellgröße zum Anregen der ersten Auslenkung des Beschichtungsprozesses; und/oder zweites Verändern (z.B. mittels Ansteuerns des ersten Stellglieds) der ersten Stellgröße zum Anregen der zweiten Auslenkung des Beschichtungsprozesses.
Beispiel 19 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Anregen aufweist, die Kenngröße mehr mittels der ersten Stellgröße als mittels der zweiten Stellgröße oder nur mittels der ersten Stellgröße zu beeinflussen; und/oder wobei das Anregen aufweist, die Kenngröße mehr mittels des ersten Stellglieds als mittels des zweiten Stellglieds oder nur mittels des ersten Stellglieds zu beeinflussen.
Beispiel 20 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, ferner aufweisend: erstes Verändern (z.B. mittels Ansteuerns des zweiten Stellglieds) der zweiten Stellgröße zum Bringen des Beschichtungsprozesses in den ersten Referenzzustand; und/oder zweites Verändern (z.B. mittels Ansteuerns des zweiten Stellglieds) der zweiten Stellgröße zum Bringen des Beschichtungsprozesses in den zweiten Referenzzustand.
Beispiel 21 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, ferner aufweisend: wobei das erste Verändern des Zustands der zweiten Stellgröße erfolgt, bevor die erste Auslenkung des Beschichtungsprozesses angeregt wird und/oder bevor die zweite Auslenkung des Beschichtungsprozesses angeregt wird; und/oder wobei das zweite Verändern des Zustands der zweiten Stellgröße erfolgt, nachdem die erste Auslenkung des Beschichtungsprozesses angeregt wird und/oder bevor die zweite Auslenkung des Beschichtungsprozesses angeregt wird.
Beispiel 22 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, ferner aufweisend: Regeln des Beschichtungsprozesses mittels der ersten Stellgröße und/oder mittels der zweiten Stellgröße basierend auf dem ermittelten Modell.
Beispiel 23 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei der Beschichtungsprozess ein Plasma verwendet (d.h. plasmabasiert ist); und/oder wobei der Beschichtungsprozess eine physikalische Gasphasenabscheidung aufweist oder daraus gebildet ist.
Beispiel 24 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Beschichtungsprozess eine chemische Reaktion aufweist, bei welcher zwei Materialien zu einem Reaktionsprodukt reagieren.
Beispiel 25 ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei der Beschichtungsprozess einen Sputterprozess aufweist oder daraus gebildet ist.
Beispiel 26 ist eine Steuervorrichtung, die eingerichtet ist zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25.
Beispiel 27 ist ein nichtflüchtiger Datenspeicher, aufweisend Codesegmente, die Instruktionen aufweisen, welche eingerichtet sind, wenn von einem Prozessor durchgeführt, den Prozessor dazu zu bringen, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25 durchzuführen.
Beispiel 28 ist eine Beschichtungsanordnung, aufweisend: eine Beschichtungsvorrichtung, welche eingerichtet ist zum Durchführen des Beschichtungsprozesses (und welche beispielsweise das erste Stellglied und das zweite Stellglied aufweist), und eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 26, welche eingerichtet ist, die Beschichtungsvorrichtung anzusteuern.
Beispiel 29 ist eine Vakuumanordnung, aufweisend: eine Vakuumkammer und eine Beschichtungsanordnung gemäß Anspruch 28, deren Beschichtungsvorrichtung eingerichtet ist, den Beschichtungsprozess in der Vakuumkammer durchzuführen, die Vakuumanordnung optional ferner aufweisend: eine Transportvorrichtung zum Transportieren eines Substrats in der Vakuumkammer, z.B. entlang eines Transportpfads, welcher dem Beschichtungsprozess ausgesetzt ist.

Claims

Verfahren (200) zum Einmessen eines reaktiven Beschichtungsprozesses, das Verfahren (200) aufweisend: • Ermitteln (201) einer ersten Auslenkung des Beschichtungsprozesses aus einem ersten Referenzzustand, welche mittels einer ersten Stellgröße, die den Beschichtungsprozess beeinflusst, angeregt wird; • Ermitteln (203) einer zweiten Auslenkung des Beschichtungsprozesses aus einem zweiten Referenzzustand, welche mittels der ersten Stellgröße angeregt wird; • wobei sich der erste Referenzzustand und der zweite Referenzzustand in einem Zustand einer zweiten Stellgröße, die den Beschichtungsprozess beeinflusst, voneinander unterscheiden; • Ermitteln (205), basierend auf der ersten Auslenkung und der zweiten Auslenkung, eines Modells des Beschichtungsprozesses, welches eine Verknüpfung zwischen der ersten Stellgröße und der zweiten Stellgröße implementiert.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Stellgröße eine elektrische Leistung repräsentiert, mit der der Beschichtungsprozess versorgt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die zweite Stellgröße ein Gas repräsentiert, mit dem der Beschichtungsprozess versorgt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Beschichtungsprozess einen Sputterprozess aufweist.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, • wobei die erste Auslenkung überwiegend mittels der ersten Stellgröße oder nur mittels der ersten Stellgröße angeregt wird; und/oder • wobei die zweite Auslenkung überwiegend mittels der ersten Stellgröße oder nur mittels der ersten Stellgröße angeregt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Auslenkung und/oder die zweite Auslenkung aufweisen, dass eine Kenngröße ausgelenkt wird, welche einen Arbeitspunkt des Beschichtungsprozesses repräsentiert.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: • Ansteuern eines ersten Stellglieds, welches die erste Stellgröße verändert, zum Anregen der ersten Auslenkung des Beschichtungsprozesses; • nachfolgend, Ansteuern eines zweiten Stellglieds, welches die zweite Stellgröße verändert, zum Bringen des Beschichtungsprozesses in den zweiten Referenzzustand; • nachfolgend, Ansteuern des ersten Stellglieds, welches die erste Stellgröße verändert, zum Anregen der zweiten Auslenkung des Beschichtungsprozesses.
Verfahren (200) zum Einmessen eines reaktiven Beschichtungsprozesses, aufweisend: • Ermitteln einer ersten Auslenkung des Beschichtungsprozesses aus einem ersten Referenzzustand, welche mittels eines ersten Stellglieds, das den Beschichtungsprozess beeinflusst, angeregt wird; • Ermitteln einer zweiten Auslenkung des Beschichtungsprozesses aus einem zweiten Referenzzustand, welche mittels des ersten Stellglieds angeregt wird; • wobei sich der erste Referenzzustand und der zweite Referenzzustand in einem Zustand eines zweiten Stellgliedes, das den Beschichtungsprozess beeinflusst, voneinander unterscheiden; • Ermitteln, basierend auf der ersten Auslenkung und der zweiten Auslenkung, eines Modells des Beschichtungsprozesses, welches eine Verknüpfung zwischen dem Zustand des zweiten Stellgliedes und einem Zustand des ersten Stellgliedes implementiert.
Steuervorrichtung (512), die zum Durchführen des Verfahrens (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
Nichtflüchtiger Datenspeicher, aufweisend Codesegmente, die Instruktionen aufweisen, welche eingerichtet sind, wenn von einem Prozessor durchgeführt, den Prozessor dazu zu bringen, das Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.