DE4326100B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Substraten in einer Vakuumkammer, mit einer Einrichtung zur Erkennung und Unterdrückung von unerwünschten Lichtbögen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Substraten in einer Vakuumkammer, mit einer Einrichtung zur Erkennung und Unterdrückung von unerwünschten Lichtbögen Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Beschichten von Substraten, mit in einer einen Prozeßgaseinlaß (3) auf weisenden Vakuumkammer (1) angeordneten Sputterkathoden (4, 5), mit aus dem abzusputternden Material bestehenden Sputtertargets (6, 7), einem mit den Kathoden (4, 5) über einen Doppelleiter (10) verbundenen Mittelfrequenzgenerator (9) und mit einer Einrichtung (16) zur Erkennung und Unterdrückung von unerwünschten Lichtbögen, sogenannten arc's, dadurch gekennzeichnet, daß ein kompensierter symmetrischer Spannungsteiler (12), zwischen den beiden Kathoden (4, 5) angeschlossen ist und ein Stromwandler (13) in die Zuleitung einer Kathode (5) eingeschleift ist und der Spannungsteiler (12) und der Stromwandler (13) über Leitungen (IK, UK) mit einer schwebend betriebenen Messinsel (16) verbunden sind zur Einspeisung der Spannungs- und Stromistwertsignale, und wobei die Meßinsel (16) als remote-Station in ein ringförmiges Netzwerk (9, 16, 17, 18, 19, 11) eingebunden ist, dessen master-Station sich in der im Generator (9) vorhandenen, programmierbaren Steuereinheit (11) befindet, wobei die Messinsel (16) über eine Verbindungsleitung (19) mit...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Substraten, insbesondere mit elektrisch nichtleitenden Schichten in reaktiver Atmosphäre, mit in einer einen Prozeßgaseinlaß aufweisenden Vakuumkammer angeordneten Sputterkathoden, mit aus dem abzusputternden Material bestehenden Sputtertargets, einem mit den Kathoden über einen Doppelleiter verbundenen Mittelfrequenzgenerator und einer Einrichtung zur Erkennung und Unterdrückung von unerwünschten Lichtbögen, sogenannten arc's.
  • Es sind ein Verfahren und eine Vorrichtung in einer älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung beschrieben ( DE 41 06 77 A1 ) zum reaktiven Beschichten eines Substrats mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff, beispielsweise mit Siliziumdioxid (SiO2), bestehend aus einer Wechselstromquelle, die mit in einer Beschichtungskammer angeordneten, Magnete einschließende Kathoden verbunden ist, die mit Targets zusammenwirken, wobei zwei erdfreie Ausgänge der Wechselstromquelle mit je einer ein Target tragenden Kathode verbunden sind, wobei beide Kathoden in der Beschichtungskammer nebeneinanderliegend in einem Plasmaraum vorgesehen sind und zum gegenüberliegenden Substrat jeweils etwa den gleichen räumlichen Abstand aufweisen. Der Effektivwert der Entladespannung wird dabei von einer, über eine Leitung an die Kathode angeschlossenen Spannungseffektivwerterfassung gemessen und als Gleichspannung einem Regler über eine Leitung zugeführt, der über ein Regelventil den Reaktivgasfluß vom Behälter in die Verteilerleitung so steuert, daß die gemessene Spannung mit einer Sollspannung übereinstimmt.
  • Es ist auch eine Vorrichtung zum reaktiven Beschichten eines Substrats in einer älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung beschrieben DE 41 36 655 A1 Zusatz zu DE 40 42 289 A1 , bei der eine elektrisch von der Vakuumkammer getrennte, als Magnetronkathode ausgebildete, aus zwei elektrisch voneinander getrennten Teilen bestehende Kathode, bei der der Targetgrundkörper mit Joch und Magneten, als der eine Teil unter Zwischenschaltung einer Kapazität an den negativen Pol einer Gleichstrom-Spannungsversorgung und das Target, als der andere Teil über eine Leitung und un ter Zwischenschaltung einer Drossel und einem dieser parallel liegenden Widerstand an die Stromversorgung angeschlossen ist und bei der das Target über eine weitere Kapazität mit dem Pluspol der Stromversorgung und mit der Anode verbunden ist, die ihrerseits unter Zwischenschaltung eines Widerstands auf Masse liegt, wobei in Reihe zur induktionsarmen Kapazität eine Induktivität in die Zweigleitung zum Widerstand und zur Drossel eingeschaltet ist und der Wert für den Widerstand typischerweise zwischen 2 KΩ und 10 KΩ liegt. Diese ältere Vorrichtung ist bereits so ausgebildet, daß sie die überwiegende Zahl, der während eines Beschichtungsprozesses auftretenden arc's unterdrückt und die Energie der arc's absenkt und die Wiederzündung des Plasmas nach einem arc, verbessert.
  • In der EP 0 544 107 A1 ist ein weiteres Verfahren beschrieben zur Unterdrückung von Lichtbogen beim Zerstäuben von zwei Sputtertargets mit einer Mittelfrequenzplasmaentladung. Hierbei ist der Mittelfrequenzgenerator über einen Transformator über die zwei Versorgungsleitungen mit den Katoden verbunden. Zwischen der Sekundärseite des Transformators und den Katoden sind passive Netzwerke angeordnet zur Unterdrückung von unerwünschten Lichtbogen. Eines der Netzwerke ist als Schwingkreis ausgebildet, welcher zwischen die beiden Versorgungsleitungen geschaltet ist. Je ein weiteres Netzwerk ist sowohl mit der jeweiligen Versorgungsleitung und der Erde der Vakuumkammer wie auch mit der jeweiligen Anode verbunden. Beim Auftreten eines Arc wird der Schwingkreis angestossen und beim Umschwingvorgang wird der Arc unabhängig von seinem Schädigungspotenzial gelöscht. Es erfolgt somit keine aktive Auswertung der Strom beziehungsweise Spannungscharakteristik der Entladung auf nicht tolerierbare Lichtbogen mit entsprechend gesteuertem Unterbrechen des Prozesses.
  • Im Gegensatz zur vorhergehenden Schrift wird in der DE 41 27 505 A1 eine Vorrichtung für die Unterdrückung von Lichtbogen bei Gasentladungsvorrichtungen beschrieben, bei der beim Auftreten von Lichtbogen aktiv geschaltete Schaltelemente eingesetzt werden. Eine Energiequelle ist mit einem Transformator über zwei Versorgungsleitungen mit den zwei Katoden verbunden. Zwischen die Versorgungsleitungen sind zwei Transformatoren in Serie geschaltet angeordnet, wobei zwischen den in Serie geschalteten Primärwicklungen ein Kondensator angeordnet ist. Wenn im Bereich der Katoden ein Lichtbogen auftritt, bricht zwischen den Verbindungsleitungen an den Primärwicklungen der Transformatoren und über dem Kondensator die Spannung zusammen und es fliesst ein hoher Entladungsstrom verursacht durch den Lichtbogen. An den Sekundärseiten der Transformatoren entsteht dadurch ein Spannungsimpuls mit welchem die Thyristorschalter gezündet werden, welche zwischen die Verbindungsleitungen geschaltet sind. Diese werden somit kurzzeitig kurzgeschlossen und die Thyristoren übernehmen den Entladestrom, wodurch der Lichtbogen gelöscht werden soll. Es erfolgt hierbei keine Auswertung der Strom- beziehungsweise Spannungskernlinie zur gezielten Löschung des Lichtbogens.
  • In der DE 41 27 504 A1 ist eine Schaltungsanordung offenbart zur Unterdrückung von Lichtbögen in einem gleichspannungsbetriebenen Plasmaentladung.mit Hilfe einer elektronischen Schaltung wird die Entladespannung im Zeitverlauf kontrolliert und wenn diese beim Auftreten eines Lichtbogens zusammenbricht ein Signal an einen Schalter abgegeben, der in der Zuleitung zur Plasmastrecke liegt und diese dann von der Spannung trennt. Bei der vorliegenden Anordnung handelt es sich um eine Gleichspannungsplasmaentladung, welche mit einem Gleichspannungsgenerator betrieben wird, wobei zur Ausschaltung eines Lichtbogens eine separate Schalteranordung zur Unterbrechung verwendet wird. Eine Lösung für eine Arcunterdrückungseinrichtung für ein Wechselspannungsplasma, insbesondere ein Mittelfrequenzplasma wird nicht vorgeschlagen.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für Beschichtungsvorrichtungen besonderer Größe und Leistung eine Einrichtung zur arc-Früherkennung und -Unterdrückung zu schaffen, die es dem Bedienungspersonal gestattet, die Vorrichtung so einzustellen, daß nur die, für einen bestimmten Beschichtungsprozeß schädlichen arc's unterdrückt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils eine Halbwelle des Mittelfrequenzsignals des Mittelfrequenz-Generators in eine Vielzahl von Zeitabschnitten unterteilt wird, wobei für einen vorab bestimmten Zeitabschnitt die elektrischen Werte von Strom und Spannung zur Bildung eines Istwertsignals erfaßt und in eine erdfreie Meßinsel eingegeben werden, wozu die Spannung über einen kompensierten symmetrischen Spannungsteiler, der zwischen den beiden Kathoden angeschlossen ist und der Strom über einen Wandler ermittelt wird, der in die Zuleitung einer Kathode eingeschleift ist und wobei die Meßinsel als remote-Station in ein ringförmiges Netzwerk eingebunden ist, dessen master-Station sich in der im Generator vorhandenen, beispielsweise als SPS Steuerung ausgebildeten Steuereinheit befindet, wobei die Sperrung des Generators beim Auftreten eines arc's über eine Verbindungsleitung erfolgt, die die Meßinsel mit dem Generator verbindet, wozu die Parameter der arc-Überwachung und der Meßwerterfassung über das Netzwerk mit Hilfe einer software z. B. von einer SPS vorgegeben werden.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale sind in den Patentansprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.
  • Die bei der infragestehenden Vorrichtung bevorzugt eingesetzten reaktiven Sputterprozesse zeigen, eine hysterese-behaftete Abhängigkeit der Entladespannung vom Reaktivgasanteil. Wegen der steilen Kennlinie im Arbeitspunkt neigen sie schon bei geringen Schwankungen der Prozeßparameter dazu, in einen anderen Zustand zu kippen, der für das Verfahren aber nicht geeignet ist. Eine stabile Prozeßführung erfordert u.a., daß die, vom MF-Generator in die Kathoden gespeiste Leistung, konstant ist. Daher ist es notwendig, als primäre Signale Spannung und Strom an den Kathoden zu messen und daraus durch Produktbildung den Leistungsistwert zu bilden. Die bei der Spannung vorhandene Spitze ist vom Zündverhalten der Anordnung abhängig, welches z. B. durch Gasart und Gasdruck beeinflußt wird. Dieser Bereich ist für den eigentlichen Sputterprozeß nicht wichtig, er beeinflußt jedoch in beträchtlichem Maß den Mittel- bzw. Effektivwert der Spannung. Würde man diese Größen als Maß für die Entladespannung heranziehen, würden Schwankungen im Zündverhalten, z. B. durch Druckinstabilitäten, eine Änderung der eigentlichen Entladespannung vortäuschen. Diese wird durch den an die Zündspitze anschließenden Signalbereich (Entladebereich) bestimmt. Der für die Entladung und damit für den Prozeß charakteristische Bereich, kann je nach Prozeßeinstellung auch andere Kurvenverläufe zeigen, so daß es sinnvoll ist, je nach verwendetem Prozeß, unterschiedliche Teilabschnitte der Signale für die Istwertbildung zu berücksichtigen.
  • Für die Beurteilung und die Dokumentation bestimmter Prozeßzustände ist es notwendig, die charakteristischen Signalverläufe z. B. mit einem Schreiber festzuhalten. Dazu müssen die Signale aber entsprechend aufbereitet werden, da übliche Schreiber Signale in dem entsprechenden Frequenzbereich (z. B. 40 kHz) nicht mehr abbilden können.
  • Der gemessene Strom enthält durch die Kathodenkapazität selbst sowie durch eventuell direkt an der Kathode angebrachte Kondensatoren eine Blindkompo nente, die durch geeignete Maßnahmen kompensiert werden muß.
  • Beim Sputtern mit einem Reaktivgas treten Überschläge in unterschiedlicher Form auf, die man üblicherweise als arc's bezeichnet. arc's treten auf den Targets zwischen Regionen, die mit einer isolierenden Schicht belegt sind, und Regionen, die metallisch blank sind, als Ladungsausgleich in Form von kleinen Lichtblitzen auf. Weiterhin kommt es zu Kurzschlüssen der Kathoden und/oder der Targets untereinander bzw. der Kathoden und/oder der Targets mit anderen Teilen in der Sputteranlage. Die arc's können den Sputterprozeß stören und die Targetoberfläche beschädigen. Die meisten dieser arc's sind ernergiearm und verlöschen ohne weiteres Zutun von selbst. Es kommt jedoch auch zu energiereicheren arc's, die in Form eines Lichtbogens dauerhaft bestehen bleiben und, falls sie nicht schnell gelöscht werden, zu schweren Schäden führen, die ein Weiterführen des Prozesses nicht zulassen. Um auf diese unterschiedlichen arc's in geeigneter Weise reagieren zu können, ist es notwendig, Verfahren zur sicheren Erkennung zu entwickeln, welche die schnelle Löschung der dauerhaften arc's ermöglichen. In 3 ist der Signalverlauf bei einem typischen arc qualitativ dargestellt (5. Halbwelle).
  • Die mittelfrequenz-gespeiste Doppelkathoden-Anordnung wird in der Regel aus Symmetriegründen erdfrei geschlossen. Die maximal auftretenden Spannungen zwischen den beiden Kathoden, liegen in der Größenordnung von 1...2 kV. Der Potentialunterschied zwischen Kathode und Erde, liegt in der gleichen Größenordnung. Es ist also notwendig, eine geeignete Methode zur Erfassung der Spannung zwischen den und des Stromes durch die Kathoden zu finden.
  • Da auf einer bestehenden Anlage unterschiedliche Verfahren und Prozesse zum Einsatz kommen können, muß die Möglichkeit einer sehr flexiblen Steuerung, der arc-Logik und der Meßwerterfassung gegeben sein, um auch den verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden.
    •
  • Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführmöglichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeichnung schematisch näher dargestellt und zwar zeigen:
  • 1 die prinzipielle Anordnung der Baugruppen der Vorrichtung,
  • 2 die diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit der Entladespannung vom Reaktivgasanteil und von der Mittelfrequenzleistung,
  • 3 typische Verläufe der Kathodenspannung und des Kathodenstroms,
  • 4 die diagrammatische Darstellung von Kathodenspannung und Kathodenstrom und die Aufteilung in einzelne Zeitabschnitte,
  • 5 die diagrammatische Darstellung einseitiger arc's (Kathode gegen Umgebung), wobei der arc-Zähler auf 3 eingestellt ist und das reset des arc-Zählers nach 2 intakten Halbwellen erfolgt,
  • 6 die Darstellung symmetrischer arc's (zwischen beiden Kathoden), wobei der arc-Zähler auf 3 eingestellt ist und das reset des arc-Zählers nach 2 intakten Halbwellen erfolgt,
  • 7 die Darstellung der Funktionsgruppen der Elektronik-Platine MAM, (Mittelfrequenzarc-logic-Meßwerterfassung),
  • Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus der Beschichtungskammer 1 mit dem Vakuumpumpenanschluß 2 und dem Gaseinlaß 3 und mit den in der Kammer angeordneten Kathoden 4, 5, mit den zugehörigen Targets 6, 7, dem Substrat 8, dem mit dem Koaxialkabel 10 verbundenen Mittelfrequenzgenerator 9 mit Steuerung 11, dem Spannungsteiler 12, dem Stromwandler 13 mit Kompensationswicklung 20, den beiden Kapazitäten 14, 15, dem Mittelfrequenz arc-logik-Meßwerterfasser 16 mit Isoliertransformator 21 und den Lichtwellenleitern 17, 18, 19, die den Generator 9 bzw. die Steuerung 11 mit der Schaltung 16 verbinden. Die Schaltung 16 ihrerseits ist in der 7 näher dargestellt und besteht im Wesentlichen aus den Analog/Digital-Wandler 23, dem Baustein 24 für Synchronisation und Takterzeugung, dem Baustein 25 für die arc-logik, dem Mikroprozessor 26 und dem Baustein 22 Analogeingänge und Trigger.
  • Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Halbwelle des Mittelfrequenzsignals in z. B. 10 Zeitabschnitte unterteilt wird (s. 4). Durch geeignete Auswahl eines solchen Zeitabschnitts und Erfassung der in diesem Augenblick vorhandenen Werte von Strom und Spannung, ist es möglich, das z. B. für eine Regelung am besten geeignete Signalsegment und nur dieses, zur Bildung eines Istwertsignals heranzuziehen. In 4 ist ein solcher Abschnitt mit R gekennzeichnet. Zur arc-Überwachung können die Signale in einem anderen, eventuell hierfür besser geeigneten Teilabschnitt überprüft werden (in 4 mit A gekennzeichnet). Weiterhin können die Signalpegel in den einzelnen Abschnitten nacheinander, mit langsamer Frequenz abgetastet werden (sampling-Verfahren) und so ein niederfrequentes -Signal erzeugt werden, welches die charakteristische Kurvenform des Mittelfrequenzsignals hat und auf einem üblichen Schreiber dargestellt werden kann (in 4 mit M gekennzeichnet). Die zur Rasterung der Halbwelle benötigten Signale werden durch die Nulldurchgänge des Spannungssignals synchronisiert.
  • Ein arc ist dadurch charakterisiert, daß die Spannung auf einen kleinen Wert (die Lichtbogenspannung) absinkt, wobei gleichzeitig der Strom auf seinem hohen Niveau bleibt, bzw. noch ansteigt. Die Überprüfung auf einen solchen Zustand findet in jeder Halbwelle, in einem dazu geeigneten Teilabschnitt statt, wie schon im vorigen Absatz erwähnt. Wenn in dem betrachteten Zeitpunkt der Betrag der Spannung unter einem Schwellwert Uarc liegt und der Betrag des Stromes größer als ein weiterer Schwellwert INull ist, handelt es sich um einen arc-Zustand. Die arc-Signale werden gezählt und zwar, in bis zu drei getrennten Ereigniszählern, von denen einer alle, der nächste alle in der positiven Halbwelle, und der dritte alle in der negativen Halbwelle auftretenden arc's zählt. Auf diese Weise kann man die unterschiedlichen symmetrischen und unsymmetrischen arc's getrennt auswerten. Wenn diese Zähler bestimmte, per Wahlschalter oder per software von der SPS voreingestellte Zählerstände erreichen, wird ein Signal erzeugt, welches für eine definierte, per Wahlschalter oder per software einstellbare Zeit den Generator sperrt. Danach wird die arc-Überwachung für eine definierte, per Wahlschalter oder per software einstellbare Zeit unterdrückt, um Fehlreaktionen auf Grund von Einschwingvorgängen bei wiederkehrender Leistung zu vermeiden. Über einen weiteren Zähler, welcher durch jeden auftretenden arc zurückgesetzt wird, wird die Anzahl von aufeinanderfolgenden intakten Halbwellen gezählt, in denen kein arc-Zustand entdeckt wird. Wenn dieser Zähler einen per Wahlschalter, oder per software voreingestellten Stand erreicht, werden die eigentlichen arc-Zähler zurückgesetzt, da dann davon ausgegangen werden kann, daß ein vorher aufgetretener dauerhafter arc gelöscht ist. In den 5 und 6 sind einige Beispiele zur arc-Überwachung dargestellt, wobei hier nur von einem einzigen arc-Zähler, der alle auftretenden arc's zählt, ausgegangen wurde.
  • Die Spannung wird über einen kompensierten symmetrischen Spannungsteiler 12 gemessen, der zwischen den Kathoden 4, 5 angeschlossen ist. Der Strom wird über einen Wandler 13 ermittelt, welcher in die Zuleitung einer Kathode eingeschleift ist. Zur Kompensation der Blindströme, durch die direkt an der vorhandenen Kapazitäten 15, wird eine Kompensationswicklung 20 aufgebracht, durch die über den Kondensator 14 ein kapazitiver Kompensationsstrom in Gegenrichtung durch den Wandler fließen kann.
  • Die Messung wird auf einer erdfreien Meßinsel 16 durchgeführt, welche in unmittelbarer Nähe der Kathoden 4, 5 untergebracht ist und auf dem mittleren Kathodenpotential liegt. Die Signale von und zu dieser Insel werden per Lichtwellenleiter (LWL) übertragen. Die Spannungsversorgung erfolgt über einen entsprechend isolierten Transformator 21.
  • Die Meßinsel 16 ist als remote-Station in einem ringförmigen Netzwerk 17, 18 eingebunden, dessen master-Station sich in der, im Generator vorhandenen Steuerung (z. B. SPS) 11 befindet. Über diese LWL-Verbindung wird die Meßwerterfassung gesteuert und die Daten von der Meßinsel in die Steuerung übertragen. Die Sperrung des Generators im arc-Fall, wird über eine separate LWL-Verbindung 19 realisiert, die eine schnelle Reaktion ermöglicht.
  • Alle wesentlichen Parameter der arc-Überwachung und der Meßwerterfassung werden über das Netzwerk per Software, z. B. von einer SPS vorgegeben.
  • Durch die beschriebene Vorrichtung werden nur die relevanten Bereiche innerhalb der Mittelfrequenz-Halbwelle zur Prozeß-Steuerung und -Stabilisierung herangezogen. Das bedeutet eine erheblich sicherere Prozeßführung, als bei den bisher bekannten Lösungen, die sich auf die Mittel bzw. Effektivwerte der Signale beziehen. Durch die Erfassung der Meßwerte, direkt an den Kathoden, werden Signalverformungen vermieden, die dabei anfallenden Isolationsprobleme sind durch die Verwendung von LWL-Strecken gelöst. Durch die Steuerung über ei nen bidirektionalen Netzwerkanschluß kann die Meßwerterfassung überaus flexibel gestaltet werden, da die arc-Überwachung und die Meßwerterfassung per Software parametrierbar sind. Dauerhafte arc's werden sicher erkannt und schnell gelöscht.
  • Das ausgeführte Beispiel basiert auf der in 1 dargestellten prinzipiellen Anordnung. Der Mittelfrequenz-Generator hat eine Frequenz von 40 kHz. Die für die Erfindung wesentlichen Teile, sind die Elektronik-Platine MAM 16, die über einen Isoliertrans formator 21 versorgt wird und der die Istwert-Signale, Kathodenstrom und Kathodenspannung über den Stromwandler 13 bzw. den Spannungsteiler 12 zugeführt werden, eine Kompensationsschaltung 14 und 20 sowie die LWL-Verbindungen 17, 18 und 19, die die Elektronik-Platine mit dem MF-Generator 9 und der vorhandenen SPS 11 verbinden.
  • 7 zeigt einen Überblick über die verschiedenen Funktionsgruppen der Elektronik-Platine MAM, bzw. der Meßinsel 16, wobei die, von der Kathodenversorgung abgenommene IK und UK in den Eingangsbaustein 22 einfließt, dessen aufbereitete Signale dann über die Bausteine 23, 24, 25 zum Mikroprozessor 26 und von diesem zum Generator 9 fließen.
    • 1
    Vakuumkammer
    2
    Vac-Pumpenanschluß
    3
    Prozeßgas-Anschluß
    4
    Kathode
    5
    Kathode
    6
    Target
    7
    Target
    8
    Substrat
    9
    Mittelfrequenzgenerator
    10
    Koaxialkabel, Doppelleiter
    11
    Steuerung (Speicher-Programmierbare
    Steuerung)
    12
    symmetrischer Spannungsteiler
    13
    Stromwandler
    14
    Kondensator, Kompensationsschaltung
    15
    Kapazität
    16
    Meßinsel, Mittelfrequenz arc-Logic
    Meßwerterfasser
    17
    Lichtwellenleiter
    18
    Lichtwellenleiter
    19
    Lichtwellenleiter
    20
    Kompensationswicklung
    21
    Isoliertransformator
    22
    Baustein für Analogeingänge und Trigger
    23
    A/D Wandler (Analog/Digital-Wandler)
    24
    Baustein für Synchronisation und
    Takterzeugung
    25
    arc-Logik
    26
    Mikroprozessor

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Beschichten von Substraten, mit in einer einen Prozeßgaseinlaß (3) auf weisenden Vakuumkammer (1) angeordneten Sputterkathoden (4, 5), mit aus dem abzusputternden Material bestehenden Sputtertargets (6, 7), einem mit den Kathoden (4, 5) über einen Doppelleiter (10) verbundenen Mittelfrequenzgenerator (9) und mit einer Einrichtung (16) zur Erkennung und Unterdrückung von unerwünschten Lichtbögen, sogenannten arc's, dadurch gekennzeichnet, daß ein kompensierter symmetrischer Spannungsteiler (12), zwischen den beiden Kathoden (4, 5) angeschlossen ist und ein Stromwandler (13) in die Zuleitung einer Kathode (5) eingeschleift ist und der Spannungsteiler (12) und der Stromwandler (13) über Leitungen (IK, UK) mit einer schwebend betriebenen Messinsel (16) verbunden sind zur Einspeisung der Spannungs- und Stromistwertsignale, und wobei die Meßinsel (16) als remote-Station in ein ringförmiges Netzwerk (9, 16, 17, 18, 19, 11) eingebunden ist, dessen master-Station sich in der im Generator (9) vorhandenen, programmierbaren Steuereinheit (11) befindet, wobei die Messinsel (16) über eine Verbindungsleitung (19) mit dem Generator (9) verbunden ist zur vorgebbaren Sperrung des Generators (9) beim Auftreten eines arc's.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationswicklung (20) am Stromwandler (13) aufgebracht ist, wobei die Kompensationswicklung über einen in Serie geschalteten Kondensator (14) an die beiden Leiter der Kathoden (4, 5) angeschlossen ist, derart dass über den Kondensator (14) ein kapazitiver Kompensationsstrom in Gegenrichtung durch den Stromwandler (13) fließen kann.
  3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale von und zu der Meßinsel (16) über Lichtwellenleiter (17, 18, 19) übertragen werden, wobei die Spannungsversorgung der Meßinsel (16) über einen isolierten Transformator (21) erfolgt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Meßinsel (16) im Wesentlichen aus einem Trigger (22) mit analogen Eingängen für Strom und Spannung (UK, IK) einem A/D-Wandler (23), einem Baustein für Synchronisation und Takterzeugung (24), einer arc-Logik-Schaltung (25) und einem Mikro-Prozessor (26) mit den Anschlüssen (17, 18) für die Steuerung (11) am Generator (9) gebildet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Meßinsel (16) enthaltene Baustein (22) für die Analogeingänge (UK, IK) und den Trigger aus Eingangs-Verstärkern (27, 28) mit nachgeschalteten Betragsbildnern (32, 33) und Referenzwerterzeu gern (34, 35) gebildet ist, die die Vergleichswerte für Strom (I null) und Spannung (U arc) bilden.
  6. Verfahren zum Beschichten von Substraten, indem mit einem Vakuum-Sputter Prozess von auf Sputterkathoden (4, 5), angeordneten Sputtertargets (6, 7), Material abgesputtert wird mit Hilfe einer Mittelfrequenzentladung, wobei die Stabilität der Entladung überwacht wird zur Erkennung und Unterdrückung von unerwünschten Lichtbögen, sogenannten arc's, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Halbwelle des Mittelfrequenzsignals des Mittelfrequenz-Generators (9) in eine Vielzahl von Zeitabschnitten unterteilt wird, wobei für einen vorab bestimmten Zeitabschnitt (R bzw. A) die elektrischen Werte von Strom und Spannung zur Bildung eines Istwertsignals erfaßt und in eine erdfreie Meßinsel (16) eingeben werden, wozu die Spannung über einen kompensierten symmetrischen Spannungsteiler (12), und der Strom über einen Wandler (13) ermittelt wird, wobei die Meßinsel (16) als remote-Station eingebunden in einem ringförmigen Netzwerk (9, 16, 17, 18, 19, 11) betrieben wird, dessen master-Station durch die programmierbare Steuerung (11) des Generators gebildet wird, wobei die Sperrung des Generators (9) beim Auftreten eines arc's über eine Verbindungsleitung (19) erfolgt, die die Meßinsel (16) mit dem Generator (9) verbindet, wozu die Parameter der arc-Überwachung und der Meßwerterfassung über das Netzwerk (17, 16, 19) mit Hilfe einer Software vorgegeben werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalpegel ausgewählter Signalsegmente, in einzelnen Abschnitten (R, A) nacheinander mit langsamer Frequenz, vorzugsweise im sampling-Verfahren, zur Erzeugung eines niederfrequenten Signals abtastbar sind, welches die Kurvenform des Mittelfrequenzsignals hat und mittels Schreiber darstellbar ist, wobei die zur Rasterung der Halbwelle benötigten Signale durch die Nulldurchgänge des Spannungssignals synchronisierbar sind.
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