DE102022108634A1

DE102022108634A1 - Plasmasystem und Verfahren zum Betrieb eines Plasmasystems

Info

Publication number: DE102022108634A1
Application number: DE102022108634.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph Hofstetter
Original assignee: Trumpf Huettinger GmbH and Co KG
Current assignee: Trumpf Huettinger GmbH and Co KG
Priority date: 2022-04-08
Filing date: 2022-04-08
Publication date: 2023-10-12
Also published as: WO2023194582A1

Abstract

Plasmasystems (100) und Verfahren zum Betrieb desselben, aufweisend eine Stromversorgungseinheit (110), ein Anpassungsnetzwerk (120), eine Plasmabearbeitungskammer (130), eine Steuervorrichtung (141) und eine Datenverarbeitungseinrichtung (140), wobei das Verfahren mit:a. Generierung eines ersten und zweiten Leistungssignals (123) für einen Plasmaprozess mit einer ersten und zweiten Stromversorgungseinheit,b. Zuführen des ersten Leistungssignals an ein Anpassungsnetzwerk,c. Anpassen des ersten Leistungssignals im Anpassungsnetzwerk,d. Zuführen des angepassten Leistungssignals in die Plasmabearbeitungskammer,e. Versorgen des Plasmaprozesses mit dem angepassten Leistungssignal,f. Aufnahme von Daten in Form von Parametern beider Leistungssignale und/oder von Prozessgrößen und/oder Zustandsgrößen im Zusammenhang mit dem Plasmaprozess aus mindestens zwei der folgenden Einheiten: erste, zweite Stromversorgungseinheit, Anpassungsnetzwerk, Plasmabearbeitungskammer,g. Synchronisieren und Aufbereiten der aufgenommenen Daten,h. Aufnahme von Ergebnissen des Plasmaprozesses,i. Analyse der Daten, insbesondere durch Vergleich mit gespeicherten Daten, mit Überprüfung und Generierung eines Parameterbündels zur Verbesserung des Ergebnisses des Plasmaprozesses,j. Anpassen von Parametern, entsprechend dem Parameterbündel, aus mindestens zwei der folgenden Einheiten:erste, zweite Stromversorgungseinheit, Anpassungsnetzwerk,Plasmabearbeitungskammer.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Plasmasystems und ein Plasmasystem.
Stand der Technik
Zur Oberflächenbeschichtung von Glas und Halbleiterelementen werden Verfahren auf Basis von Plasmaprozessen eingesetzt. Ein Plasma ist eine Ansammlung elektrisch geladener und neutraler Partikel, wie Elektronen, Atome, Ionen und freie Radikale. Das Plasma existiert nur unter bestimmten Umgebungsbedingungen, welche durch die Vorrichtung und das Verfahren des Plasmaprozesses eingestellt werden müssen. Ein Prozess zur Beschichtung von Oberflächen, insbesondere von Gläsern und Halbleitern, ist das Sputtern. Dabei wird mittels eines Plasmas ein Target zerstäubt, was sich dann auf dem Werkstück, Substrat genannt, niederschlägt.
Beim Sputtern können unterschiedliche Defekte im Substrat auftreten. Ein Beispiel sind Haarrisse, sogenannte Crazings. Dabei handelt es sich um Defekte in der Oberfläche des Werkstücks, die sich rissartig durch das Substrat ziehen. Crazings sind unerwünscht und können aufgrund von Schäden zum Ausschuss des betroffenen Teils führen. Die Ursachen für das Auftreten sind nicht restlos verstanden. Als eine Ursache werden Potentialunterschiede zwischen dem Plasma und Erde vermutet. Um diese im laufenden Prozess zu verringern, wurde der Versuch unternommen, Parameter des Plasmas zu ändern. Das geschieht durch Anpassung der Parameter des mit dem Plasma gekoppelten Stromkreises. Dies ist der Stromkreis der Leistungsversorgung, der zusätzlich auch ein Anpassungsnetzwerk aufweisen kann. Es ist dabei nicht sofort ersichtlich, welche Parameter, möglicherweise auch kombiniert, in welcher Art und Weise geändert werden müssen, um Crazings zu verringern und so die Integrität des Werkstücks sicherzustellen.
EP3796362A1 beschreibt ein Verfahren zur Plasmabearbeitung eines Substrats in einer Plasmakammer und ein Plasmabearbeitungssystem. Das Plasmabearbeitungssystem umfasst einen Generator mit Steuerung und eine Plasmakammer mit Elektroden und Sensorik. Die Methode umfasst die Versorgung einer Plasmakammer mit Leistung, um ein Plasma zu erzeugen. Anschließend das Beobachten eines Parameters, der im Zusammenhang mit dem Plasmaprozess steht. Danach Ermitteln eines Merkmals im Zusammenhang mit einem beobachteten Parameter. Zum Schluss Einstellen der Leistung während des Plasmaprozesses, um das Merkmal zu reduzieren. Auch wird aufgezeigt, dass Methoden künstlicher Intelligenz oder des maschinellen Lernens genutzt werden können, um Merkmale oder Parameter zu identifizieren.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Plasmasystems und ein Plasmasystem bereitzustellen, wobei Parameter der Leistungsbereitstellung mithilfe von Daten so eingestellt werden, dass durch Verhinderung von Defekten, wie beispielsweise Crazings, die Produkt- und Prozessqualität des Sputter-Prozesses steigt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und/oder ein Plasmasystem gemäß Anspruch 7.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 und 8 bis 10 und/oder der Beschreibung.
Vorgesehen ist ein Verfahren zum Betrieb eines Plasmasystems, das Plasmasystem insbesondere aufweisend eine Stromversorgungseinheit, ein Anpassungsnetzwerk, eine Plasmabearbeitungskammer, eine Steuervorrichtung und eine Datenverarbeitungseinrichtung, das Verfahren aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:

a. Generierung eines ersten Leistungssignals für einen Plasmaprozess mit einer ersten Stromversorgungseinheit,
b. Generierung eines zweiten Leistungssignals für einen Plasmaprozess mit einer zweiten Stromversorgungseinheit,
c. Zuführen des ersten Leistungssignals in ein Anpassungsnetzwerk,
d. Anpassen des ersten Leistungssignals im Anpassungsnetzwerk und Zuführen des angepassten Leistungssignals in die Plasmabearbeitungskammer,
e. Versorgen des Plasmaprozesses in der Plasmabearbeitungskammer mit dem angepassten Leistungssignal,
f. Aufnahme von Daten in Form von Parametern der, insbesondere beider, Leistungssignale und/oder von Prozessgrößen und/oder Zustandsgrößen im Zusammenhang mit dem Plasmaprozess aus mindestens zwei der folgenden Einheiten: erste Stromversorgungseinheit, zweite Stromversorgungseinheit, Anpassungsnetzwerk, Plasmabearbeitungskammer,
g. Synchronisieren und Aufbereiten der aufgenommenen Daten, insbesondere zur Datenanalyse,
h. Aufnahme von Ergebnissen des Plasmaprozesses,
i. Analyse der Daten, insbesondere durch Vergleich mit gespeicherten Daten, bevorzugt mit Überprüfung und Generierung eines Parameterbündels zur Verbesserung des Ergebnisses des Plasmaprozesses,
j. Anpassen von Parametern, entsprechend dem Parameterbündel, von mindestens zwei der folgenden Einheiten: erste Stromversorgungseinheit, zweite Stromversorgungseinheit, Anpassungsnetzwerk, Plasmabearbeitungskammer.

Parameter des Leistungssignals sind Werte von, insbesondere physikalischen, Größen, die das Leistungssignal beschreiben, wie beispielsweise Stromstärke, Leistung, Spannung oder Pulsfrequenz. Diese können an jeder Stelle in einer Stromversorgungseinheit oder zwischen Stromversorgungseinheit und Plasmabearbeitungskammer aufgenommen werden.
Zustandsgrößen und Prozessgrößen von Stromversorgungseinheit, Anpassungsnetzwerk oder Plasmabearbeitungskammer können physikalische oder chemische Größen sein oder auch andere Größen, die im Zusammenhang mit dem Plasmabearbeitungsprozess stehen. Das kann beispielsweise der Gasdruck des Plasmaprozesses sein.
Das Synchronisieren der Daten kann durch Aufnahme von Zeitdaten passieren. Dadurch können die Daten aus Stromversorgungseinheit, Anpassungsnetzwerk und Plasmabearbeitungskammer zeitlich derart arrangiert werden, dass beispielsweise Daten zum Prozessstart aus allen Teilen des Plasmasystems synchron analysiert werden.
Die Analyse der Daten kann durch Vergleich mit anderen Daten geschehen. Auch kann die Analyse durch Vergleich mit Schwellwerten geschehen. Auch können verschiedene Größen miteinander verrechnet werden, beispielsweise durch Differenzbildung. Auch ist es denkbar, dass Häufigkeiten von bestimmten Werten einer Größe zur Analyse verwendet werden.
Das Ergebnis des Plasmaprozesses kann z.B. die Qualität eines bearbeiteten Substrats sein. Ein Substrat mit weniger Crazings als ein herkömmlich produziertes Substrat hat eine höhere Qualität. Ein Substrat mit weniger Ausfallteilen hat eine höhere Qualität als ein Substrat mit vergleichsweise mehr Ausfallteilen, z.B. ausgefallenen Transistoren, Bildpunkten oder Ähnlichem.
Ein Parameterbündel ist dabei eine Menge Parameter, mindestens zwei Elemente aufweisend. Dabei kann ein Parameterbündel Werte für mehrere Größen enthalten. So kann beispielsweise ein Parameterbündel einen Parameterwert für eine Spannung und einen Wert für eine Frequenz für die Stromversorgungseinheit und gleichzeitig einen Wert für eine Impedanz für das Anpassungsnetzwerk enthalten.
Das Parameterbündel wird derart erstellt, dass durch Einstellen dieser Werte während des Durchführens des Prozesses der Prozess verbessert wird. Verbessert meint ein in Bezug auf definierte Anforderungen verbessertes Ergebnis. In diesem Fall kann die Vermeidung, Reduzierung der Stärke oder Reduzierung der Folgen von Crazings eine Verbesserung darstellen.
Dabei können die aufgenommenen Daten und/oder Parameterbündel auf einem Datenspeicher gespeichert werden. Dabei kann es sich insbesondere um einen Speicher, der Zugriff für eine Mehrzahl Datenverarbeitungseinheiten mehrerer Plasmasysteme bietet, insbesondere über drahtlose Verbindung, insbesondere in einem Cloud-Speicher, handeln. Der Ort des Speichers kann dabei unabhängig von dem Ort des Plasmasystems gewählt werden. Mit Cloud-Speicher ist hier eine, insbesondere örtlich entfernte, vorzugsweise anonymisierte, Speichervorrichtung gemeint, in der insbesondere Ergebnisse, also Nutzerbwertungen von mehr als einer, vorteilhafterweise von mehreren hundert oder mehreren tausend unterschiedlichen Nutzern gespeichert werden. Hierdurch können verschiedene Nutzer unabhängig vom Fertigungsstandort zur Optimierung des Verfahrens oder Systems beitragen. Es wurde erkannt, dass die beschriebenen Verfahren durchschlagende Erfolge, also Zuordnungsinformationen mit der richtigen Zuordnung mit der höchsten Wahrscheinlichkeit besonders dann bekommen, wenn mehrere zehntausend, insbesondere mehrere hunderttausend Nutzerbewertungen ausgelesen wurden. Eine solche Datenmenge ist für eine einzelne Fertigungsstätte oftmals in einem Jahr nicht erreichbar. Demnach wäre das Verfahren ohne Cloud-Speicher eventuell uninteressant geblieben.
Nachdem der Prozess mit Parametern eines Parameterbündels bestückt wurde, kann verglichen werden, ob die durch das Parameterbündel geplante Verbesserung des Plasmaprozesses eingetreten ist, und diese Information mit den aufgenommenen Daten und dem Parameterbündel gespeichert werden.
Zum Synchronisieren, Aufbereiten, Analysieren der Daten und/oder Generieren des Parameterbündels kann ein Verfahren auf Basis von Maschinellem Lernen (Machine-Learning) oder künstlicher Intelligenz eingesetzt werden. Dieses Verfahren kann durch Trainingsdaten initiiert werden. Diese Trainingsdaten können aus einem Speicher geladen werden. Auch können die Trainingsdaten von einem baugleichen oder einem anderen, insbesondere ähnlichen, Plasmasystem stammen. Dabei können die von einem nicht baugleichen Plasmasystem stammenden Trainingsdaten vor dem Trainingsprozess angepasst werden. Zusätzlich kann das Verfahren durch Überprüfung, ob eine Verbesserung durch ein Parameterbündel auftrat, lernen und sich selbst, insbesondere autonom, verbessern.
Als Parameter, die an der Stromversorgungseinheit aufgenommen werden können, kommen bei Hochfrequenz-Stromversorgungseinheiten beispielsweise die vorwärtslaufende Leistung Pi und die reflektierte Leistung Pr in Frage.
Auch wird die Aufgabe gelöst durch ein Plasmasystem, umfassend

a. eine erste Stromversorgungseinheit, geeignet zur Erzeugung eines Leistungssignals,
b. eine zweite Stromversorgungseinheit, geeignet zur Erzeugung eines Leistungssignals,
c. Mindestens ein Anpassungsnetzwerk, geeignet zur Anpassung eines Leistungssignals,
d. Eine Plasmabearbeitungskammer, geeignet einen Plasmaprozess zu führen,
e. Eine Datenverarbeitungs- und Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit, eingerichtet ist, Daten in Form von Prozess- und/oder Zustandsgrößen in zumindest zwei der folgenden Einheiten:
- i. erste Stromversorgungseinheit,
- ii. zweite Stromversorgungseinheit,
- iii. Anpassungsnetzwerk,
- iv. Plasmabearbeitungskammer oder aufzunehmen, zu synchronisieren, aufzubereiten und zu analysieren und
- - ein Parameterbündel zu generieren, das geeignet ist, das Ergebnis des Plasmaprozesses zu verbessern und
- - bei Bedarf auf Basis des Parameterbündels eine der folgenden Einheiten anzusteuern:
  1. i. erste Stromversorgungseinheit,
  2. ii. zweite Stromversorgungseinheit,
  3. iii. Anpassungsnetzwerk,
  4. iv. Plasmabearbeitungskammer.

Die Daten und/oder Parameterbündel können, insbesondere in einem Speicher, der Zugriff für eine Mehrzahl Datenverarbeitungseinheiten mehrerer Plasmasysteme bietet, insbesondere über drahtlose Verbindung, insbesondere in einem Cloud Speicher, gespeichert werden.
Auch ist denkbar, dass die Daten und/oder Parameterbündel in einem lokalen Speicher gesichert werden oder dass Daten und/oder Parameterbündel aus einem zentralen Speicher, insbesondere einem Cloud Speicher, in einen lokalen Speicher geladen werden können.
Die Datenverarbeitungseinheit kann zur Analyse aufgenommene Daten mit gespeicherten Daten vergleichen.
Nachdem der Prozess mit Parametern eines Parameterbündels bestückt wurde, kann verglichen werden, ob die durch das Parameterbündel geplante Verbesserung des Ergebnisses des Plasmaprozesses eingetreten ist, und diese Information kann mit den aufgenommenen Daten und dem Parameterbündel gespeichert werden. Eine Verbesserung des Ergebnisses des Plasmaprozesses kann durch manuelle Kontrolle durch einen Bediener geschehen und anschließend kann die Eingabe der Ergebnisse mittels einer Schnittstelle durch einen Bediener geschehen. Auch kann eine automatische Überprüfung des Substrats durchgeführt werden, beispielsweise durch elektrische oder optische Prüfung. Das Ergebnis der automatischen Prüfung kann automatisiert an die Datenverarbeitungseinrichtung gesendet werden. Auch dieses Ergebnis kann genutzt werden, um festzustellen, ob ein Parameterbündel eine geplante Verbesserung des Ergebnisses des Plasmaprozesses herbeigeführt hat.
Eine oder mehrere oder alle von Stromversorgungssteuerung, Anpassungsnetzwerksteuerung oder Plasmabearbeitungskammersteuerung können in die Generalsteuerung integriert sein. Dabei können, unabhängig davon, ob die Steuerungen in ein Bauteil integriert sind, Stromversorgungssteuerung, Anpassungsnetzwerksteuerung und Plasmabearbeitungskammersteuerung zeitgleich angesteuert werden.
Die Datenverarbeitungseinheit und Generalsteuerung können in ein Bauteil integriert sein. Dieses Bauteil kann, wie die Datenverarbeitungseinheit allein, einen Speicher und/oder eine Schnittstelle zur Kommunikation mit einem Speichermedium, insbesondere einem Cloud Speicher, enthalten.
Die Datenverarbeitungseinheit kann eine Recheneinheit aufweisen. Auch kann die Datenverarbeitungseinheit auf eine räumlich getrennte, insbesondere über drahtlose Verbindung verbundene, insbesondere Cloud basierte, Recheneinheit zugreifen.
Das Plasmasystem kann mehrere Stromversorgungen und/oder mehrere Anpassungsnetzwerke umfassen. Dabei ist die Anzahl der Stromversorgungen und der Anpassungsnetzwerke gleich oder ungleich.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Einzelne Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch getrennt von anderen Merkmalen der jeweiligen Ausführungsbeispiele die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren oder Vorrichtungen weiterbilden.
Es zeigen:

1 zeigt ein Verfahren zum Betrieb eines Plasmasystems
2 zeigt ein weiteres Verfahren zum Betrieb eines Plasmasystems
3 zeigt eine Ausführungsform eines Plasmasystems
4 zeigt eine Ausführungsform eines Plasmasystems
5 zeigt eine Ausführungsform eines Plasmasystems
6 zeigt die Zusammenarbeit zweier Plasmasysteme mit einem Cloud Speicher
7 eine Ausführungsform einer Steuereinheit.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Das beschriebene Verfahren sowie das beschriebene Plasmasystem dient der Verbesserung von schwierigen, wenig optimalen Plasmaprozessen mit dem Einsatz eines digitalen Verfahrens zur integrativen und iterativen Verbesserung, insbesondere Optimierung, von Plasmaprozess-Parametern. Dieses System und/oder Verfahren kann auch als ein Digitaler Prozess-Assistent (DPA) bezeichnet werden.
Das Verfahren sowie das Plasmasystem zur Verbesserung, insbesondere zur Optimierung, von Plasmaprozessen können dabei mehrere der folgenden Schritte aufweisen:

a) Generatordaten aufnehmen, hauptsächlich Pi und Pr, welches die schnelleren Daten sind, die den Plasmaprozess repräsentieren. Die meisten anderen Plasmadaten, wie Druck oder Gasmischung sind oftmals träger und nur langsamer zu bestimmen.
b) Beobachten von Zündverhalten, Arc-Verhalten, Impedanzverlauf, Energieeintrag, Zeitverhalten und weiteren Eigenschaften des Plasmasystems.
c) Daten analysieren, korrelieren, synchronisieren.
d) Verbesserungen, insbesondere Prozessverbesserungen, bestimmen, Zeitschritte, Leitungshöhe und -rampe, Energiedichte, Frequenz- und Frequenzrampen, Pulsfrequenzen und -weiten, Arc-Parameter adaptieren.
e) Verbesserungen intern in Stromversorgungseinheit umsetzen, insbesondere Parameteranpassungen.
f) Verbesserungsempfehlungen an Anlagensteuerung senden, z.B. Zeitablaufvorschläge, Zyklen, Leistungseinstellungen.
g) Synchronisation aller Abläufe zum Prozess sicherstellen, um die Wirksamkeit zu bestätigen und weitere Verbesserung zu ermöglichen.
h) Erfassen und berücksichtigen von weiteren Prozessparametern aus der übergeordneten Anlagensteuerung, z.B. Druck, Gasmischung, Beschichtungs- bzw. Reduktionsziel.
i) Gespeicherte Erfahrungs-Daten aus der Datenbank verwenden.
j) Iterationen bei wiederkehrenden Prozessen, bzw. Prozessschritten nutzen, um die Wirksamkeit zu überprüfen und weiter zu verbessern.
k) Gewonnene Daten, Verbesserungen, Parameter in einer Datenbank speichern.
l) Rezeptur für Gesamtprozess bestimmen und vorschlagen.

Weiterhin können das beschriebene Verfahren sowie das beschriebene Plasmasystem über mehrere der folgenden Eigenschaften bzw. Funktionalitäten verfügen:

m) Es werden Synchronisationsinformationen verarbeitet um Prozessstart, Prozessschritte, Wiederholungen und Prozessende zu berücksichtigen.
n) Die Methode kann synchron zu den Prozessschritten arbeiten. Das Erkennen, Reagieren und/oder Verbessern kann synchronisiert werden.
o) Durch die synchrone Bearbeitung der Informationen sind gezielte Iterationen anwendbar, deren Ergebnis überprüfbar, und weitere Verbesserungen möglich.
p) Informationen aus der übergeordneten Anlagesteuerung und von anderen Systemkomponenten können berücksichtigt werden.
q) Manuelle Bestimmungen und Eingriffe können und/oder sollen vermindert, insbesondere auf ein Minimum reduziert werden
r) Ziel ist ein deutlich verbessertes, insbesondere optimiertes, Prozessrezept zu erhalten und anzuwenden.
s) Der DPA kann in der Stromversorgungseinheit, in der Systemsteuerung, einem ergänzenden Host-Rechner, oder Web-basiert ausgeführt werden.

1 zeigt ein mögliches Ablaufdiagramm eines Verfahrens. Dabei wird in Schritt 11 ein Leistungssignal produziert. Nachdem es an das Anpassungsnetzwerk geleitet wurde, wird in Schritt 12, wenn notwendig, das Signal angepasst. Im nächsten Schritt 13 wird der Plasmaprozess mit dem Leistungssignal betrieben. Danach werden in Schritt 14 Daten aufgenommen, zum einen Parameter des Leistungssignals, zum anderen Zustands- und Prozessgrößen der Stromversorgung, des Anpassungsnetzwerks und/oder der Plasmabearbeitungskammer. Diese Daten werden in Schritt 15 synchronisiert, das heißt mit dem zeitlichen Zusammenhang des tatsächlichen Auftretens konnotiert und zugleich aufbereitet, um eine Analyse in Schritt 16 zu ermöglichen. Aus diesen analysierten Daten werden in Schritt 17 Parameterbündel generiert. Das Parameterbündel ist eine Menge Werte von Stellgrößen des Plasmasystems, wobei das Bündel derart gestaltet werden kann, dass der Plasmaprozess, beispielsweise durch die Verringerung der Schäden durch Crazings, verbessert wird. In Schritt 18 werden diejenigen Parameter des Plasmaprozesses geändert, die Teil des Parameterbündels sind. Danach beginnt in dieser Ausführungsform des Verfahrens wieder Schritt 11.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung. In Schritt 21 werden Prozessdaten aufgenommen. Diese können an Stromversorgungseinheit, Anpassungsnetzwerk und/oder Plasmabearbeitungseinrichtung und/oder Leistungssignal aufgenommen werden. Daraus ergeben sich die aufgenommenen Prozessdaten 21a. Diese werden in Schritt 22 analysiert. Dafür können neben den aufgenommenen Prozessdaten 21a auch gespeicherte Daten 26a verwendet werden. Die Analyse kann die Bestimmung einer Korrelation, Verfahren mit künstlicher Intelligenz oder andere Analyseverfahren umfassen. Die Analyse wird derart durchgeführt, dass daraus im nächsten Schritt 23 ein Parameterbündel abgeleitet werden kann. In Schritt 24 werden bestehende Prozessparameter durch die korrespondierenden Parameter aus dem Parameterbündel ersetzt, wodurch sich die Eigenheiten des Prozesses ändern. In Schritt 25 wird das Parameterbündel und das Ergebnis der Implementierung des Parameterbündels erfasst. Wenn sich das Parameterbündel wie erwartet positiv auf den Prozess ausgewirkt hat, wird es gespeichert. Ebenso wird gespeichert, wenn ein Bündel, das einen positiven Einfluss haben soll, diesen verfehlt. Daraus ergeben sich mit dem Speichern der aufgenommenen Daten in Schritt 26 21a die gespeicherten Daten 26a. Darauf folgt erneut der Prozessschritt 21 und ein Kreisprozess entsteht.
3 zeigt ein Plasmasystem 100 mit einer Stromversorgungseinheit 110 und einer Stromversorgungssteuerung 111. Diese ist separat von der Stromversorgungseinheit 110 dargestellt, kann aber auch Teil der Stromversorgungseinheit 110 sein. Die Stromversorgungssteuerung 111 kann die Stromversorgungseinheit 110 steuern. Weiterhin verfügt das Plasmasystem 100 über ein Anpassungsnetzwerk 120 und eine Anpassungsnetzwerksteuerung 121 zum Steuern dieser. Die Anpassungsnetzwerksteuerung 121 ist separat vom Anpassungsnetzwerk 120 angeordnet, kann aber auch in diesem integriert sein. Ein Leistungssignal 123 wird von der Stromversorgungseinheit 110 zum Anpassungsnetzwerk 120 geleitet. Weiterhin wird das durch das Anpassungsnetzwerk 120 bei Bedarf angepasste Leistungssignal 123 zur Plasmabearbeitungskammer 130 geleitet. Diese kann von einer Plasmabearbeitungskammersteuerung 131 gesteuert werden. Die Stromversorgungseinheitsteuerung 111, die Anpassungsnetzwerksteuerung 121 und die Plasmabearbeitungskammersteuerung 131 werden durch die Generalsteuerung 141 gesteuert. Die Generalsteuerung 141 wird mit einem Datenstrom 142 von der Datenverarbeitungseinrichtung 140 mit Steuerdaten versorgt. Die Datenverarbeitungseinrichtung 140 kann Daten von Stromversorgungseinheit 110, Anpassungsnetzwerk 120 und/oder Plasmabearbeitungskammer 130 aufnehmen und verarbeiten. Diese können im Speicher 150 gespeichert werden. Zusätzlich können Daten aus dem Speicher 150 zum Zwecke der Analyse abgerufen werden.
4 zeigt eine Ausführungsform eines zuvor beschriebenen Plasmasystems 100. Dabei wurden die Generalsteuerung 141, die Stromversorgungseinheitsteuerung 111, die Anpassungsnetzwerksteuerung 121 und die Plasmabearbeitungskammer 131 in die Datenverarbeitungseinrichtung 140 zur Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 145 zusammengefasst. Dabei kann die neue Einheit alle Funktionen integrieren, sodass der gleiche Leistungsumfang bereitgestellt werden kann.
5 zeigt eine Ausführungsform eines zuvor beschriebenen Plasmasystems 100, wobei die Datenverarbeitungs- und Steuerungseinheit 145 mit dem Speicher 150 über eine Cloud Speicher Verbindung 143 kommuniziert. Bei dieser Ausführungsform kann der Speicher 150 ortsfern des Plasmasystems angesiedelt sein. Zusätzlich kann die Datenverarbeitungs- und Steuerungseinheit 145 über einen internen Speicher verfügen. Damit können Daten aus dem ortsfernen Speicher 150 zwischengespeichert werden, beispielsweise um Latenzzeiten zu reduzieren.
6 zeigt eine Ausführungsform, bei der mehrere Datenverarbeitungs- und Steuereinheiten 145a, 145b über eine Cloud Speicher Verbindung 143 auf einen Speicher 150 zugreifen. Jede der Datenverarbeitungs- und Steuereinheiten 145a, 145b kann Teil eines anderen Plasmasystems 100 sein. Diese können somit auf die gleichen Daten zugreifen und gemeinsam Daten schreiben. Dadurch können mehrere Plasmasysteme 100 voneinander lernen.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Steuereinheit 600, im Folgenden genannt ein Steuersystem' 600, das geeignet ist Anweisungen zum Ausführen eines oder mehrerer Aspekte der Verfahren in einer der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auszuführen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 600 verwendet werden, um eine Steuervorrichtung 141, eine Datenverarbeitungseinrichtung 140, oder eine Datenverarbeitungs- und Steuereinheit 145 zu realisieren. Die Komponenten in 7 sind als Beispiele zu verstehen und beschränken nicht den Umfang der Verwendung oder Funktionalität von Hardware, Software, Firmware, eingebetteten Logikkomponenten, oder einer Kombination von mehreren solcher Komponenten zur Implementierung spezieller Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Einige oder alle der dargestellten Komponenten können ein Teil des Steuersystems 600 sein.
Das Steuersystem 600 enthält in dieser Ausführungsform zumindest einen Prozessor 601, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, DSP) oder einen programmierbaren Logikbaustein (PLD, FPGA). Das Steuersystem 600 kann auch einen Arbeitsspeicher 603 und einen Datenspeicher 608 umfassen, die beide miteinander und mit anderen Komponenten über einen Bus 640 kommunizieren. Der Bus 640 kann auch eine Anzeige 632, eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 633, eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen 634, eine oder mehrere Speichervorrichtungen 635 und verschiedene Speichermedien 636 miteinander und mit einem oder mehreren Vorrichtungen des Prozessors 601, dem Arbeitsspeicher 603 und dem Datenspeicher 608 verbinden. Alle diese Elemente können direkt oder über eine oder mehrere Schnittstellen 622, 623, 624, 625, 626 oder Adapter mit dem Bus 640 gekoppelt werden.
Das Steuersystem 600 kann irgendeine geeignete physikalische Form haben, einschließlich, aber nicht begrenzt auf einen oder mehrere integrierte Schaltkreise (ICs), Leiterplatten (PCBs), mobile Handgeräte, Laptop- oder Notebook-Computer, verteilte Computersysteme, Rechengitter oder Server. Der Prozessor 601 oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU ) enthält gegebenenfalls eine Cache-Speichereinheit 602 zum temporären lokalen Speichern von Befehlen, Daten oder Prozessoradressen. Der Prozessor 601 ist konfiguriert, um die Ausführung der Anweisungen, welche auf mindestens einem Speichermedium gespeichert sind, zu unterstützen.
Der Speicher 603 kann verschiedene Komponenten aufweisen einschließlich, aber ist nicht zu begrenzen auf eine Direktzugriffsspeicherkomponente z. B. RAM 604 insbesondere ein statischer RAM „SRAM“, ein dynamischer RAM "DRAM, usw., ein Nur-Lese-Komponente, z. B. ROM 605, und beliebige Kombinationen davon. Der ROM 605 kann auch fungieren, um Daten und Anweisungen unidirektional an den oder die Prozessor en 601 zu kommunizieren, und der RAM 604 kann auch fungieren, um Daten und Anweisungen bidirektional an den oder die Prozessoren 601 zu kommunizieren.
Der Festspeicher 608 ist bidirektional mit dem oder den Prozessoren 601, wahlweise durch eine Speichersteuereinheit 607, verbunden. Der Festspeicher 608 bietet zusätzliche Speicherkapazität. Der Speicher 608 kann verwendet werden, um das Betriebssystem 609, Programme 610, Daten 611, Anwendungen 612, Anwendungsprogramme, und dergleichen zu speichern. Häufig, jedoch nicht immer, ist der Speicher 608 ein sekundäres Speichermedium (wie eine Festplatte), das langsamer als der Primärspeicher (z. B. Speicher 603) ist. Der Speicher 608 kann z.B. auch ein magnetische, eine optische oder ein transistorisierte , eine Festkörper-Speichervorrichtung (z. B. Flash-basierte Systeme) oder eine Kombination von beliebigen der oben genannten Elementen umfassen. Der Informationsspeicher 608 kann in geeigneten Fällen als virtueller Speicher in den Speicher 603 integriert werden.
Der Bus 640 verbindet eine Vielzahl von Subsystemen. Bus 640 kann ein beliebiger von mehreren Typen von Busstrukturen sein, z.B. ein Speicherbus, einen Speichercontroller, ein peripherer Bus, einen lokalen Bus, und alle Kombinationen davon, unter Verwendung einer Vielzahl von Busarchitekturen. Informationen und Daten können auch über eine Anzeige 632 angezeigt werden. Beispiele für eine Anzeige 632 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, eine Flüssigkristallanzeige (LCD), ein organisches Flüssigkristall-Display (OLED), einer Kathodenstrahlröhre (CRT), eine Plasmaanzeige, und beliebigen Kombinationen davon. Die Anzeige 632 kann mit Prozessor(en) 601, Speichern 603, 608, Eingabegeräten 633, und weiteren Komponenten über den Bus 640 verbunden sein.
Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Netzwerkschnittstelle 620 mit einem externen Netzwerk, z.B. einer Cloud 630 verbinden. Das kann z.B. ein LAN, WLAN, etc. sein. Es kann Verbindung zu weiteren Speichermedien, Servern, Druckern, Anzeigegeräten aufbauen. Es kann einen Zugang zum Telekommunikationsvorrichtungen und Internet aufweisen. Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Grafiksteuerung 621 und einer Grafikschnittstelle 622 verbinden, die mit zumindest einer Eingabevorrichtungen 633 verbindbar ist .
Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Eingabeschnittstelle 623 verbinden, die mit zumindest einer Eingabevorrichtung 633 verbindbar ist Eine Eingabevorrichtung kann z.B. ein Tastenfeld, eine Tastatur, eine Maus, ein Stift, ein Touchscreen usw. einschließen.
Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Ausgabeschnittstelle 624 verbinden, die mit zumindest einer Ausgabevorrichtung 634 verbindbar ist. Eine Ausgabevorrichtungen 634 kann eine Leuchtanzeige, eine LED-Anzeige ein Display, z.B. LCD, OLED usw. oder eine Schnittstelle zu einer solchen Einrichtung aufweisen.
Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Speicherzugriffsschnittstelle 625 verbinden, die mit zumindest einer Speichervorrichtung 635 verbindbar ist. Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer weiteren Speicherzugriffsschnittstelle 626 verbinden, die mit zumindest einer Speichermedium 636 verbindbar ist. Eine Speichervorrichtung 635 oder ein Speichermedium 636 kann z.B. ein Festkörper, ein Magnetspeicher oder ein optischer Speicher sein, insbesondere einen nichtflüchtigen Speicher aufweisen. Das Speichermedium kann in Betrieb des Steuersystems vom Steuersystem getrennt werden, ohne dass Daten verloren gehen.
Anzeige 632, Eingabevorrichtung 633, Ausgabevorrichtung 634, Speichervorrichtung 635, Speichermedium 636 können jeweils außerhalb des Steuersystems 600 angeordnet sein oder in ihm integriert sein. Sie können auch über eine Verbindung zum Internet oder anderen Netzwerkschnittstellen mit dem Steuersystems 600 verbunden sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3796362 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Plasmasystems (100), das Plasmasystems (100) insbesondere aufweisend eine Stromversorgungseinheit (110), ein Anpassungsnetzwerk (120), eine Plasmabearbeitungskammer (130), eine Steuervorrichtung (141) und eine Datenverarbeitungseinrichtung (140), das Verfahren aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: a. Generierung eines ersten Leistungssignals (123) für einen Plasmaprozess mit einer ersten Stromversorgungseinheit (110) , b. Generierung eines zweiten Leistungssignals (123) für einen Plasmaprozess mit einer zweiten Stromversorgungseinheit (110), c. Zuführen des ersten Leistungssignals an ein Anpassungsnetzwerk (120), d. Anpassen des ersten Leistungssignals (123) im Anpassungsnetzwerk (120) und Zuführen des angepassten Leistungssignals in die Plasmabearbeitungskammer (130), e. Versorgen des Plasmaprozesses in der Plasmabearbeitungskammer (130) mit dem angepassten Leistungssignal, f. Aufnahme von Daten in Form von Parametern beider Leistungssignale und/oder von Prozessgrößen und/oder Zustandsgrößen im Zusammenhang mit dem Plasmaprozess aus mindestens zwei der folgenden Einheiten: erste Stromversorgungseinheit (110), zweite Stromversorgungseinheit (110), Anpassungsnetzwerk (120), Plasmabearbeitungskammer (130), g. Synchronisieren und Aufbereiten der aufgenommenen Daten, insbesondere zur Datenanalyse, h. Aufnahme von Ergebnissen des Plasmaprozesses, i. Analyse der Daten, insbesondere durch Vergleich mit gespeicherten Daten, bevorzugt mit Überprüfung und Generierung eines Parameterbündels zur Verbesserung des Ergebnisses des Plasmaprozesses, j. Anpassen von Parametern, entsprechend dem Parameterbündel, aus mindestens zwei der folgenden Einheiten: erste Stromversorgungseinheit (110), zweite Stromversorgungseinheit (110), Anpassungsnetzwerk (120), Plasmabearbeitungskammer (130).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen Daten und/oder Parameterbündel auf einem Datenspeicher (150), insbesondere in einem Speicher, der Zugriff für eine Mehrzahl von Datenverarbeitungseinheiten mehrerer Plasmasysteme bietet, insbesondere über drahtlose Verbindung (143), insbesondere in einem Cloud Speicher, gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem der Prozess mit Parametern eines Parameterbündels bestückt wurde, verglichen wird, ob die durch das Parameterbündel geplante Verbesserung des Plasmaprozesses eingetreten ist, und diese Information mit den aufgenommenen Daten und dem Parameterbündel gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Synchronisieren, Aufbereiten, Analyse der Daten und/oder Generierung des Parameterbündels ein Verfahren auf Basis von Machine-Learning oder künstlicher Intelligenz eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Stromversorgungseinheit (110) die vorwärtslaufende Leistung Pi und/oder die reflektierte Leistung Pr aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Parameterbündel die vorwärtslaufende Leistung Pi und/oder die reflektierte Leistung Pr umfasst.
Plasmasystem (100), umfassend a. Eine erste Stromversorgungseinheit (110), geeignet zur Erzeugung eines Leistungssignals (123), b. Eine zweite Stromversorgungseinheit (110), geeignet zur Erzeugung eines Leistungssignals (123), c. Mindestens ein Anpassungsnetzwerk (120), geeignet zur Anpassung eines Leistungssignals (123), d. Eine Plasmabearbeitungskammer (130), geeignet einen Plasmaprozess zu führen, e. Eine Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (145), dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (145), eingerichtet ist, Daten in Form von Prozess- und/oder Zustandsgrößen in zumindest zwei der folgenden Einheiten: i. erste Stromversorgungseinheit (110), ii. zweite Stromversorgungseinheit (110), iii. Anpassungsnetzwerk (120), iv. Plasmabearbeitungskammer (130) oder aufzunehmen, zu synchronisieren, aufzubereiten und zu analysieren und - ein Parameterbündel zu generieren, das geeignet ist, das Ergebnis des Plasmaprozess zu verbessern und - bei Bedarf auf Basis des Parameterbündels eine der folgenden Einheiten anzusteuern: i. erste Stromversorgungseinheit (110), ii. zweite Stromversorgungseinheit (110), iii. Anpassungsnetzwerk (120), iv. Plasmabearbeitungskammer (130).
Plasmasystem (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (145), eingerichtet ist, die Daten und/oder Parameterbündel, insbesondere in einem Speicher (150), der Zugriff für eine Mehrzahl von Datenverarbeitungseinheiten (145a, 145b) mehrerer Plasmasysteme (100) bietet, insbesondere über drahtlose Verbindung (143), insbesondere in einem Cloud Speicher, zu speichern.
Plasmasystem (100) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungs- und Steuereinheit (145) in eine Datenverarbeitungseinheit (140) und Generalsteuerung (141) oder in eine Datenverarbeitungseinheit (140), eine Generalsteuerung (141) und mindestens eine der folgenden Steuerungen: Stromversorgungssteuerung (111), Anpassungsnetzwerksteuerung (121) oder Plasmabearbeitungskammersteuerung (131) aufgeteilt ist.
Plasmasystem (100) nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasmasystem (100) mehr als zwei Stromversorgungen (110) und/oder mehrere Anpassungsnetzwerke (120) umfasst.