ES2915224T3 - Sistema de retroalimentación y sistema de deposición al vacío con el mismo, y método asociado - Google Patents

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Abstract

Un sistema (210) de retroalimentación para controlar las propiedades de una única capa o de una superposición de múltiples capas que está siendo aplicada sobre un blanco (10) o sustrato revestido por medio de un proceso de revestimiento al vacío controlado por una pluralidad de medios de control del proceso, estando el sistema (210) de retroalimentación caracterizado por que comprende - al menos un dispositivo (220) de monitorización para implementar al menos dos técnicas de medición distintas para determinar señales de medición en cada una de una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato (11) revestido, por lo que una primera técnica de medición está adaptada para aplicarse simultáneamente a más de una de la pluralidad de ubicaciones y una segunda técnica de medición está adaptada para aplicarse al menos a una de la pluralidad de ubicaciones, siendo una de las técnicas de medición primera y segunda una medición de transmisión espectral, - al menos una unidad (230) de procesamiento, adaptada para recibir las señales de medición, configurada para determinar, a partir de las señales de medición recibidas, los valores reales de una primera propiedad de capa en la pluralidad de ubicaciones y de una segunda propiedad de capa, diferente de la primera propiedad de capa, en al menos una de la pluralidad de ubicaciones y/o para determinar desviaciones entre los valores reales de las propiedades de capa primera y segunda y los valores deseados de las propiedades de capa, - un controlador (240) para proporcionar señales de activación para activar la pluralidad de medios de control del proceso y para generar señales de control adicionales para accionar aún más al menos uno de la pluralidad de medios de control del proceso en el proceso de revestimiento en base a los valores determinados y/o a las desviaciones entre los valores reales de la propiedad de capa y los valores deseados de la propiedad de capa y en el conocimiento de un modelo de capa que expresa parámetros de capa en función de ajustes y/o variaciones de al menos dos de la pluralidad de medios de control del proceso, de modo que las propiedades de la superposición de capas caen dentro de unos valores de tolerancia permitidos.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de retroalimentación y sistema de deposición al vacío con el mismo, y método asociado
Campo de la invención
La presente invención se refiere en general al campo del revestimiento al vacío, por ejemplo, la pulverización catódica. Más particularmente, la presente invención se refiere a dispositivos de monitorización y a métodos para controlar las propiedades de una única capa o de una superposición de múltiples capas que está siendo apilada sobre un blanco o sustrato revestido por medio de un proceso de revestimiento al vacío controlado por una pluralidad de medios de control del proceso.
Antecedentes de la invención
La técnica de depósito de material por medio de revestimiento al vacío ya se conoce desde hace décadas y, por lo tanto, no necesita ser explicada más detalladamente. Baste decir que, por ejemplo, para un proceso de deposición por pulverización catódica, normalmente se genera un plasma en una cámara de baja presión en la que está presente un gas inerte como el argón, posiblemente combinado o sustituido con un gas activo como el oxígeno o el nitrógeno, para depositar una capa del material de pulverización catódica sobre un "sustrato" y que se aplica un voltaje elevado a través de un denominado "objetivo de pulverización catódica" (que contiene el material que se va a pulverizar). Algunos átomos de gas se ionizan y el objetivo de pulverización catódica es bombardeado con estos iones, lo que da lugar a que los átomos se separen del objetivo de pulverización catódica y se depositen en el sustrato.
Los revestimientos pueden consistir en una capa de material depositado o en varias capas, por ejemplo, tres o seis o diez o catorce o incluso más de catorce capas de diversos materiales que se depositan unas encima de otras. Mediante una selección adecuada de las propiedades de cada capa, por ejemplo, espesor o conductividad, y mediante una elección adecuada del material, se pueden obtener superposiciones de revestimientos a medida, con propiedades muy concretas. No obstante, es un desafío técnico obtener las propiedades concretas previstas debido a la dificultad de controlar las propiedades de cada capa individual en un lote de producción. Es aún más difícil obtener además propiedades uniformes sobre áreas superficiales relativamente grandes, como, por ejemplo, pantallas, o parabrisas de automóviles, o vidrio para ventanas de una casa o edificio de oficinas.
Se desean mediciones integradas de valores de propiedades de capa de una capa o superposición de capas, para permitir mediciones de cada capa del dispositivo en tiempo real. Las mediciones en tiempo real pueden permitir, por ejemplo, la corrección en tiempo real de variaciones de fabricación no deseadas y pueden garantizar la fabricación estable de productos dentro de las especificaciones. Se sabe que los procesos complejos e insuficientemente controlados pueden conducir a una pérdida de producción no deseada del producto resultante.
En el documento WO2014/105557A1 de First Solar Inc., se describe una instalación de pulverización catódica que está optimizada para producir una superposición de revestimientos fija concreta de tres capas para dispositivos fotovoltaicos. Esta instalación 100 de pulverización catódica se muestra de manera esquemática en la FIG. 1, que es una copia de la FIG. 2 del documento WO2014/105557A1, y comprende un sistema 110 de medición óptica ex situ en el extremo de la línea de producción para adquirir datos ópticos, por ejemplo datos de reflexión y/o transmisión, del revestimiento completo, así como dos sistemas 111, 112 de medición óptica in situ para adquirir datos ópticos de una superposición de revestimientos parcial con una capa y dos capas, respectivamente, después de la aplicación de cada capa. Los datos de medición son recogidos por un sistema informático con un paquete de software para modelado óptico que es capaz de calcular el espesor de capa real más probable y los valores de las constantes ópticas de cada capa depositada, haciendo uso de las denominadas "técnicas de ajuste de curvas", basadas en los datos de medición y en los parámetros de la superposición de revestimientos que se va a producir (por ejemplo, los materiales y el espesor previsto de cada capa), y en las propiedades conocidas del material. La salida del análisis de modelado se puede usar tanto para monitorizar como para controlar las condiciones de deposición de la capa que está siendo depositada. Por ejemplo, si el espesor calculado de las capas depositadas no es un valor deseado, un controlador puede indicar al sistema de deposición que efectúe un cambio en las condiciones de deposición en la producción de sustratos posteriores. Un ejemplo dado en el documento WO2014/105557A1 es, si el resultado del modelado demuestra que la capa depositada tiene un valor de espesor fuera de un intervalo aceptable, efectuar un cambio en la potencia empleada para pulverizar el material para llevar el espesor nuevamente al intervalo deseado. Se sabe, no obstante, que las condiciones de deposición particulares pueden influir en los mismos parámetros de capa de manera diferente. Por ejemplo, el documento “Electrical and optical properties of ITO thin films prepared by DC magnetron sputtering for lowemitting coatings” de Hadi Askari et al., describe una relación entre la potencia de pulverización catódica y el flujo de oxígeno en la resistencia eléctrica y la reflexión infrarroja de una capa de ITO. En particular, este documento describe la variación de las propiedades eléctricas y ópticas de las películas de ITO desarrolladas con diferentes flujos de oxígeno. Todas las películas se depositaron con una potencia de pulverización catódica de 4,3 kW y la temperatura de deposición del sustrato fue de 400 °C. Puede verse en el documento que la transmisión óptica no cambia mucho con el flujo de oxígeno, pero la reflexión óptica aumenta seriamente con la disminución del flujo de oxígeno, en la región de los IR. Por otro lado, la resistencia de la lámina alcanza un óptimo (mínimo) en un valor intermedio del flujo de oxígeno.
Compendio de la invención
Es un objeto de la presente invención proporcionar una buena solución para mejorar el control del revestimiento de revestimientos de una o varias capas sobre un sustrato, como por ejemplo vidrio.
El objetivo anterior se logra mediante un método y un dispositivo según la presente invención según se define en las reivindicaciones adjuntas.
En un primer aspecto, la presente invención proporciona un sistema de retroalimentación para controlar las propiedades de una única capa o de una superposición de múltiples capas que está siendo aplicada sobre un blanco o sustrato revestido mediante un proceso de revestimiento al vacío controlado por una pluralidad de medios de control del proceso. El sistema de retroalimentación se caracteriza por que comprende
- al menos un dispositivo de monitorización para implementar al menos dos técnicas de medición distintas para determinar señales de medición en cada una de una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato revestido, por lo que una primera técnica de medición está adaptada para ser aplicada simultáneamente a una pluralidad de ubicaciones y una segunda técnica de medición está adaptada para ser aplicada al menos a una ubicación, siendo una de las técnicas de medición primera y segunda una medición de transmisión espectral, - al menos una unidad de procesamiento adaptada para recibir las señales de medición, configurada para determinar, a partir de las señales de medición recibidas, valores reales de una primera propiedad de capa en la pluralidad de ubicaciones y de una segunda propiedad de capa, diferente de la primera propiedad de capa, al menos en una ubicación y/o para determinar las desviaciones entre los valores reales de las propiedades de capa primera y segunda y los valores deseados de las propiedades de capa, y
- un controlador para proporcionar señales de activación para activar la pluralidad de medios de control del proceso y para generar señales de control adicionales para accionar aún más al menos uno de la pluralidad de medios de control del proceso en el proceso de revestimiento en base a los valores determinados y/o a las desviaciones entre los valores reales de las propiedades de capa y los valores deseados de las propiedades de capa y al conocimiento de un modelo de capa que expresa parámetros de capa en función de ajustes y/o variaciones de al menos dos de la pluralidad de medios de control del proceso, de modo que las propiedades de la superposición de capas queden dentro de valores de tolerancia predeterminados.
En un sistema de retroalimentación según realizaciones de la presente invención, al menos una unidad de procesamiento puede adaptarse para recibir datos de calibración de un punto de trabajo nominal en el blanco o sustrato revestido y para tener esto en cuenta al determinar los valores reales de la primera propiedad de capa y de la segunda propiedad de capa.
Un sistema de retroalimentación según realizaciones de la presente invención puede comprender además un primer medio de almacenamiento para almacenar datos de calibración del punto de trabajo nominal en el blanco o sustrato revestido.
Un sistema de retroalimentación según realizaciones de la presente invención puede comprender además un segundo medio de almacenamiento para almacenar el modelo de capa de la capa que está siendo aplicada sobre el sustrato.
En un sistema de retroalimentación según realizaciones de la presente invención, el dispositivo de monitorización puede configurarse para implementar, como la otra de las técnicas de medición primera y segunda, cualquiera de una medición de transmisión espectral que cubra al menos una banda significativa del espectro visible, una medición de transmisión espectral en el espectro infrarrojo, una técnica de medición sin contacto, una medición de reflexión especular o difusa, una medición de elipsometría, una inspección visual.
En un sistema de retroalimentación según realizaciones de la presente invención, al menos un dispositivo de monitorización puede comprender una pluralidad de primeros elementos sensores para determinar señales de medición en cada una de la pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato revestido.
En un sistema de retroalimentación según realizaciones de la presente invención, al menos un dispositivo de monitorización puede comprender una pluralidad de segundos elementos sensores para determinar señales de medición en una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato revestido.
En un sistema de retroalimentación según realizaciones de la presente invención, al menos un dispositivo de monitorización está configurado para implementarse como un sistema de medición in situ.
La presente invención proporciona además un sistema de retroalimentación según cualquiera de las realizaciones del primer aspecto, en donde la retroalimentación está configurada para implementarse en un proceso de revestimiento al vacío que es un proceso integrado.
Un sistema de retroalimentación según realizaciones de la presente invención puede comprender además un dispositivo de visualización para monitorizar parámetros del sistema. El dispositivo de visualización comprende una interfaz de entrada configurada para recibir al menos un parámetro del proceso, para el que el proceso de revestimiento al vacío requiere una entrada, y al menos un parámetro de sustrato, que representa una propiedad física de una superposición intermedia de capas; y una interfaz de usuario adaptada para mostrar en un dispositivo de visualización al menos un parámetro del proceso y al menos un parámetro de sustrato, de modo que se ilustra la influencia de al menos un parámetro del proceso sobre al menos un parámetro de sustrato.
En un segundo aspecto, la presente invención proporciona un método para controlar las propiedades de una única capa o de una superposición de múltiples capas que está siendo aplicada sobre un blanco o sustrato revestido mediante un proceso de revestimiento al vacío controlado por una pluralidad de medios de control del proceso. El método se caracteriza por que comprende
- proporcionar un modelo de una capa que está siendo aplicada sobre el sustrato, expresando el modelo los parámetros de capa en función de los ajustes y/o variaciones de al menos dos de la pluralidad de medios de control del proceso,
- iniciar el proceso de revestimiento de la única capa o de la superposición de múltiples capas al accionar la pluralidad de medios de control del proceso,
- medir señales de medición en una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato revestido, determinando así al menos una señal de medición en cada una de las ubicaciones de medición, siendo la medición mediante al menos dos técnicas de medición distintas, por lo que una primera técnica de medición se aplica simultáneamente a una pluralidad de ubicaciones y una segunda técnica de medición se aplica al menos a una ubicación, siendo una de las técnicas de medición primera y segunda una medición de transmisión espectral, - usar las señales de medición y el conocimiento del modelo de capa para determinar los valores reales de al menos dos propiedades de capa diferentes en la pluralidad de ubicaciones y/o para determinar las desviaciones entre los valores reales de las propiedades de capa y los valores deseados de las propiedades de capa,
- accionar aún más la pluralidad de medios de control del proceso en el proceso de revestimiento en base a los valores determinados y/o a las desviaciones entre los valores reales de las propiedades de capa y los valores deseados de las propiedades de capa en la pluralidad de ubicaciones y al conocimiento del modelo de capa, de modo que las propiedades de la única capa o de la superposición de múltiples capas que se está aplicando queden dentro de valores de tolerancia predeterminados.
Un método según realizaciones de la presente invención puede comprender además calibrar un punto de trabajo nominal en el blanco o sustrato revestido. La determinación de al menos dos propiedades de película delgada diferentes en la pluralidad de ubicaciones puede entonces tener en cuenta el conocimiento del punto de trabajo nominal calibrado.
En un método según realizaciones de la presente invención, tanto la primera técnica de medición como la segunda técnica de medición se aplican in situ mientras el sustrato se mueve a través del proceso de deposición al vacío. En un método según realizaciones de la presente invención, medir señales de medición según la otra de las técnicas de medición puede comprender realizar una técnica de medición sin contacto. Medir señales de medición según la otra de las técnicas de medición puede comprender, por ejemplo, realizar cualquiera de una medición de transmisión espectral en infrarrojos, una técnica de medición sin contacto, una medición de reflexión especular o difusa, una medición de elipsometría o una inspección visual.
En un método según realizaciones de la presente invención, activar la pluralidad de medios de control del proceso en el proceso de revestimiento puede comprender activar medios de control del proceso que tengan un impacto espacial diferente en la capa que se está aplicando.
En otro aspecto, no cubierto por las reivindicaciones adjuntas, la presente descripción proporciona el uso de un método según cualquiera de las realizaciones del método del segundo aspecto de la presente invención, para controlar las propiedades de una única capa o una superposición de múltiples capas que se está aplicando sobre un blanco o sustrato revestido en un proceso de revestimiento al vacío integrado.
En otro aspecto, no cubierto por las reivindicaciones adjuntas, la presente descripción proporciona el uso de un método según cualquiera de las realizaciones del método del segundo aspecto de la presente invención, para controlar al menos dos propiedades de capa de una única capa o de una superposición de múltiples capas que está siendo aplicada sobre un blanco o sustrato revestido. El uso puede ser para obtener uniformidad de al menos dos propiedades de capa de una única capa o de una superposición de múltiples capas que se está aplicando sobre un blanco o sustrato revestido.
En otro aspecto concreto, no cubierto por las reivindicaciones adjuntas, la presente descripción proporciona un dispositivo de visualización para monitorizar parámetros de un medio de control del proceso de un proceso de revestimiento al vacío y de un sustrato sobre el que está siendo aplicada una única capa o una superposición de múltiples capas mediante el proceso de revestimiento al vacío. El dispositivo de visualización comprende una interfaz de entrada configurada para recibir al menos un parámetro del proceso, para el que el proceso de revestimiento al vacío requiere una entrada, y al menos un parámetro de sustrato, que representa una propiedad física de una superposición intermedia de capas; y una interfaz de usuario adaptada para mostrar en un dispositivo de visualización al menos un parámetro del proceso y al menos un parámetro de sustrato, de modo que se ilustra la influencia de al menos un parámetro del proceso sobre al menos un parámetro de sustrato. Es una ventaja de las realizaciones de la presente invención que, al mostrar al menos un parámetro del proceso y al menos un parámetro de sustrato de una superposición intermedia de capas, de modo que se ilustra la influencia de al menos un parámetro del proceso sobre al menos un parámetro de sustrato, permite controlar mejor el proceso de revestimiento al vacío.
La influencia de al menos un parámetro del proceso sobre al menos un parámetro de sustrato puede ilustrarse relacionando al menos un parámetro de sustrato con al menos un parámetro del proceso en la interfaz de usuario, teniendo en cuenta una velocidad a la que se mueve el sustrato y/o una tasa a la que se ve influido al menos un parámetro de sustrato por al menos un parámetro de sustrato. Un operador puede obtener fácilmente efectos de parámetros del proceso sobre parámetros de sustrato durante el funcionamiento, bajo el control de una interfaz de usuario adecuada.
Al menos un parámetro de sustrato puede comprender la primera propiedad de capa y/o la segunda propiedad de capa según realizaciones del primer aspecto de la presente invención.
En un tercer aspecto, la presente invención proporciona un sistema de deposición al vacío para depositar una superposición de capas sobre un sustrato. El sistema de deposición al vacío comprende:
- medios de deposición para depositar una secuencia de capas en donde estos medios de deposición están adaptados para ser controlados usando una pluralidad de parámetros del proceso,
- medios de medición para medir al menos un parámetro de sustrato de una superposición intermedia de capas antes de depositar la siguiente capa de la superposición de capas,
- un sistema de retroalimentación según realizaciones del primer aspecto de la presente invención, en donde los medios de medición comprenden al menos el dispositivo de monitorización y la unidad de procesamiento.
En otros aspectos no cubiertos por las reivindicaciones adjuntas, el sistema de retroalimentación puede ser sustituido por un dispositivo de visualización según realizaciones del otro aspecto concreto de la presente descripción, para monitorizar al menos uno de los parámetros del proceso y al menos uno de los parámetros de sustrato.
En el tercer aspecto de la presente invención, la formación de una superposición de capas sobre un sustrato puede controlarse mejor mediante el sistema de retroalimentación según el primer aspecto. En otro ejemplo, no cubierto por las reivindicaciones, el sistema de retroalimentación es sustituido por un dispositivo de visualización según los ejemplos de la presente descripción.
Un sistema de deposición al vacío puede comprender, por ejemplo, una pluralidad de cámaras que sean controladas por separado. De este modo, es ventajoso si tal sistema comprende además un dispositivo de visualización en el que los parámetros de sustrato en una etapa intermedia pueden vincularse a los parámetros del proceso o a los parámetros del proceso derivados de una o más etapas anteriores, ya que esto permite un mejor control de los parámetros de sustrato. El dispositivo de visualización puede, por ejemplo, relacionar al menos un parámetro de sustrato con al menos un parámetro del proceso en base a la velocidad a la que se mueve el sustrato a través de las diferentes cámaras.
La presente invención define, por lo tanto, un sistema de retroalimentación según la reivindicación 1, así como un método según la reivindicación 7 y un dispositivo de deposición al vacío según la reivindicación 15.
Las realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.
Con el fin de resumir la invención y las ventajas logradas con respecto a la técnica anterior, se han descrito anteriormente en la presente memoria ciertos objetos y ventajas de la invención. Por supuesto, debe entenderse que no necesariamente todos estos objetos o ventajas pueden lograrse según cualquier realización particular de la invención. Así, por ejemplo, los expertos en la materia reconocerán que la invención puede realizarse o llevarse a cabo, dentro del sentido de las reivindicaciones, de una manera que logre u optimice una ventaja o grupo de ventajas como se enseña en la presente memoria sin lograr necesariamente otros objetos o ventajas como se puede enseñar o sugerir en la presente memoria.
Los aspectos anteriores y otros de la invención serán evidentes y se aclararán en referencia a la realización o a las realizaciones que se describen más adelante en la presente memoria.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá ahora con más detalle, a modo de ejemplo, en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La FIG. 1 muestra un sistema de pulverización catódica de una técnica anterior con un sistema de medición ex situ y dos sistemas de medición in situ, para determinar propiedades de capa de capas individuales en una superposición de capas.
La FIG. 2 ilustra de manera esquemática sustratos que se mueven bajo un objetivo cilíndrico de pulverización catódica y un dispositivo de monitorización según realizaciones de la presente invención.
La FIG. 3 ilustra un sistema de pulverización catódica en el que se puede implementar el dispositivo de monitorización según realizaciones de la presente invención.
La FIG. 4 ilustra una vista superior de un aplicador de revestimiento por lotes según realizaciones de la presente invención.
La FIG. 5 ilustra una vista lateral de un aplicador de revestimiento de carrete a carrete según realizaciones de la presente invención.
La FIG. 6 y la FIG. 7 muestran posibles capturas de pantalla de una interfaz de usuario de un dispositivo de visualización según realizaciones de la presente descripción que no caen dentro del sentido de la invención.
Los dibujos son solo esquemáticos y no son limitantes. En los dibujos, el tamaño de algunos de los elementos puede estar exagerado y no estar dibujado a escala con fines ilustrativos. Las dimensiones y las dimensiones relativas no corresponden necesariamente a reducciones reales para la práctica de la invención.
Cualesquiera signos de referencia en las reivindicaciones no debe interpretarse como limitante del alcance.
En los diferentes dibujos, los mismos signos de referencia se refieren a elementos iguales o análogos.
Descripción detallada de realizaciones ilustrativas
La presente invención se describirá con respecto a realizaciones particulares y en referencia a ciertos dibujos, pero la invención no está limitada por estos, sino únicamente por las reivindicaciones.
Los términos primero, segundo y similares en la descripción y en las reivindicaciones se usan para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir una secuencia, ya sea temporal, espacial, en clasificación o de cualquier otra manera. Debe entenderse que los términos así empleados son intercambiables bajo las circunstancias apropiadas y que las realizaciones de la invención descritas en la presente memoria son capaces de funcionar en secuencias distintas a las descritas o ilustradas en la presente memoria.
Es más, la terminología direccional tal como superior, inferior, delantero, trasero, frontal, posterior, bajo, sobre y similares en la descripción y en las reivindicaciones se emplea con fines descriptivos en referencia a la orientación de los dibujos que se describen y no necesariamente para describir posiciones relativas. Debido a que los componentes de las realizaciones de la presente invención se pueden posicionar en varias orientaciones diferentes, la terminología direccional se emplea solo con fines ilustrativos y de ninguna manera pretende ser limitante, a menos que se indique lo contrario. Por lo tanto, debe entenderse que los términos así empleados son intercambiables bajo las circunstancias apropiadas y que las realizaciones de la invención descritas en la presente memoria son capaces de funcionar en otras orientaciones distintas a las descritas o ilustradas en la presente memoria.
Debe observarse que el término "que comprende", usado en las reivindicaciones, no debe interpretarse como restringido a los medios enumerados a continuación del mismo; no excluye otros elementos o etapas. Por lo tanto, debe interpretarse que especifica la presencia de las características, cifras, etapas o componentes indicados a los que se hace referencia, pero no excluye la presencia o añadido de una o más de otras características, cifras, etapas o componentes, o grupos de los mismos. Así, el alcance de la expresión "un dispositivo que comprende los medios A y B" no debe limitarse a los dispositivos que consisten solo en los componentes A y B. Significa que, con respecto a la presente invención, los únicos componentes relevantes del dispositivo son A y B.
La referencia a lo largo de esta descripción a "una realización" significa que una característica, estructura o rasgo particular descrito en relación con la realización está incluida en al menos una realización de la presente invención. Por lo tanto, las apariciones de la expresión "en una realización" en varios lugares a lo largo de esta descripción no se refieren todas necesariamente a la misma realización, pero pueden hacerlo. Es más, las características, estructuras o rasgos particulares pueden combinarse de cualquier manera adecuada, como sería evidente para un experto en la técnica a partir de esta descripción, en una o más realizaciones.
De manera similar, debe apreciarse que en la descripción de realizaciones ejemplares de la invención, varias características de la invención se agrupan a veces en una única realización, figura o descripción de la misma con el fin de simplificar la descripción y ayudar a la comprensión de uno o más de los diferentes aspectos innovadores. Este método de descripción, no obstante, no debe interpretarse como reflejo de una intención de que la invención reivindicada requiera más características de las que se enumeran expresamente en cada reivindicación. Más bien, como reflejan las siguientes reivindicaciones, los aspectos innovadores no se encuentran en todas las características de una única realización descrita anteriormente. Por lo tanto, las reivindicaciones que siguen a la descripción detallada se incorporan por la presente de manera expresa a esta descripción detallada, siendo cada reivindicación independiente por sí misma como una realización separada de esta invención.
Es más, aunque algunas realizaciones descritas en la presente memoria incluyen algunas características incluidas en otras realizaciones, pero no otras, la presente invención cubre la combinación de características definidas en las reivindicaciones adjuntas.
En la descripción proporcionada en la presente memoria, se exponen numerosos detalles concretos. No obstante, se entiende que las realizaciones de la invención pueden practicarse sin estos detalles concretos sin apartarse del sentido de las reivindicaciones.
En otros casos, los métodos, estructuras y técnicas bien conocidos no se han mostrado en detalle para no entorpecer una comprensión de esta descripción.
Definiciones
Con "sistema de revestimiento al vacío" se quiere indicar un sistema para proporcionar, por ejemplo depositar, capas de material sobre una superficie sólida (sustrato). Un sistema de revestimiento al vacío funciona sustancialmente al vacío, es decir, a presiones muy por debajo de la presión atmosférica. Las capas proporcionadas pueden tener un espesor que va desde un átomo (monocapa) hasta unos pocos milímetros. Se pueden depositar múltiples capas de diferentes materiales y diferentes espesores. Los sistemas de revestimiento al vacío incluyen sistemas de deposición química de vapor, en los que se emplea un vapor químico como fuente de partículas, y sistemas de deposición física de vapor, en los que se emplea una fuente líquida o sólida. Un tipo particular de sistemas de revestimiento al vacío a los que se pueden aplicar realizaciones de la presente invención es un sistema de pulverización catódica.
Con “superposición de múltiples capas” se quiere indicar una superposición de múltiples capas, que pueden diferir en composición, y en donde cada capa tiene un espesor de 1 nm a 10 pm y habitualmente de 3 nm a 200 nm.
Un “proceso de revestimiento al vacío integrado” es un proceso en el que el revestimiento se puede realizar de forma continua, es decir, un sustrato que se va a revestir entra en una cámara de procesamiento, es revestida y abandona la cámara de procesamiento, todo ello sin que se tenga que interrumpir el vacío en la cámara de procesamiento. Una "medición integrada" en el contexto de la presente invención es una medición que se aplica en una cámara de vacío sin interrumpir el vacío, a diferencia de una medición ex situ como se conoce en la técnica. Proceso de revestimiento al vacío, medios de control del proceso, parámetros del proceso
Un proceso de pulverización catódica, o en general un proceso de revestimiento al vacío, se controla mediante una pluralidad de medios de control del proceso. Los ajustes de los parámetros del proceso de los medios de control del proceso influyen en las propiedades mecánicas, ópticas y/o eléctricas de una capa que está siendo depositada. Algunos parámetros del proceso tienen un efecto más global, mientras que otros tienen un efecto más local. Al seleccionar y cambiar un parámetro del proceso en particular, se pueden cambiar las propiedades de capa, lo cual es una propiedad deseada en términos de, por un lado, obtener propiedades concretas sobre el sustrato completo, obtener uniformidad de las propiedades de capa sobre un sustrato y, por otro lado, obtener uniformidad de las propiedades de capa sobre diferentes sustratos a lo largo del tiempo. No obstante, una dificultad reside en que no es fácil determinar qué parámetro del proceso cambiar para lograr una propiedad de capa particular global o localmente. Esto se debe al hecho de que la influencia de un primer parámetro del proceso en una primera propiedad de capa no puede verse independientemente de su influencia en una segunda propiedad de capa. Es más, una propiedad de capa en particular puede ajustarse a veces mediante más de un parámetro del proceso y es difícil saber, sin conocimiento adicional, qué parámetro del proceso modificar para obtener un resultado deseado en una propiedad de capa, sin degradar otra propiedad de capa.
Sin ser necesariamente exhaustivos, a continuación en la presente memoria se enumeran los medios de control del proceso y sus correspondientes parámetros del proceso:
- Fuente de alimentación: los parámetros del proceso relacionados con la fuente de alimentación son, por ejemplo, la forma de onda o el nivel de potencia, por ejemplo nivel de voltaje o nivel de intensidad, que está relacionado con la energía aplicada al sistema. El nivel de la fuente de alimentación es habitualmente un parámetro global del proceso, es decir, el nivel de la fuente de alimentación no se puede cambiar solo en una ubicación. Un nivel de fuente de alimentación más elevado con el resto de parámetros de deposición constantes puede, por ejemplo, llevar a un espesor mayor. En un proceso de pulverización catódica, la fuente de alimentación está conectada habitualmente al magnetrón para alimentar el objetivo. No obstante, en paralelo, se pueden proporcionar fuentes de alimentación adicionales; por ejemplo para alimentar un sistema de ánodo activo o, por ejemplo, para alimentar una fuente de iones.
- Suministro principal de gas/líquido: un parámetro del proceso relacionado con el suministro principal de gas/líquido es el flujo de gas/líquido. La distribución de gas determina la presión parcial dependiente de la ubicación en una cámara de proceso. La distribución del gas es un parámetro complejo, ya que entran en juego diferentes gases, ya sean puros o con distintas proporciones de mezcla. La influencia del suministro principal de gas/líquido puede limitarse a extenderse más allá del tamaño del sistema de distribución en el interior de la cámara de proceso.
- Suministro de gas/líquido reactivo: los parámetros del proceso relacionados con el suministro de gas/líquido reactivo son la distribución de gas/líquido y las presiones parciales implicadas, o el caudal de gas/líquido. Un flujo de gas reactivo más alto generará habitualmente una tasa de pulverización más baja. Al cambiar el flujo de gas reactivo, se puede controlar el espesor de la capa que está siendo depositada; no obstante, también se puede influir sobre su composición y rendimiento. La influencia del suministro de gas/líquido reactivo puede limitarse a extenderse ligeramente más allá del tamaño del sistema de distribución en el interior de la cámara de proceso. - Objetivo: un parámetro del proceso relacionado con el objetivo es el movimiento del objetivo, por ejemplo velocidad de rotación.
- Magnetrón: los parámetros del proceso relacionados con el magnetrón son, por ejemplo, la intensidad del campo magnético, el movimiento del imán o la velocidad de rotación. El movimiento del imán incluye la orientación de la barra magnética y la posición de la barra magnética. La posición de la barra magnética determina la densidad de plasma y, por lo tanto, la tasa de pulverización catódica. Especialmente si la barra magnética consta de una pluralidad de secciones de barra magnética, la influencia de la barra magnética es local. Un campo magnético local más fuerte produce una tasa de pulverización catódica local más elevada.
- Ánodo: un parámetro del proceso relacionado con el ánodo es el nivel de ajuste del ánodo; por ejemplo, la resistencia a tierra. El ajuste del ánodo es un parámetro global.
- Calentamiento: un parámetro del proceso relacionado con el calentamiento es un nivel de temperatura. El calentamiento tiene una influencia local, ya que se pueden aplicar temperaturas distintas en diferentes ubicaciones. La FIG. 2 ilustra un sistema de revestimiento al vacío integrado en forma de un sistema 200 de pulverización catódica según una realización de la presente invención, por ejemplo, un sistema de pulverización catódica para pulverizar superficies de área grande, como sustratos de área grande o conjuntos de sustratos más pequeños. El sistema 200 de pulverización catódica está configurado para pulverizar una o más capas de material sobre un sustrato 10. El sustrato puede ser cualquier capa sólida subyacente. Puede ser, por ejemplo, un sustrato en blanco, es decir, un sustrato de material sin revestir, o un sustrato de material de sustrato que en sí mismo ya esté revestido por una o más capas de material. En el caso de depositar por pulverización catódica una o más capas de material sobre el sustrato, el sistema 200 de pulverización catódica comprende al menos un objetivo 201, por ejemplo en la realización según se ilustra en la FIG. 2 al menos un objetivo 201 cilíndrico; no obstante, la presente invención no se limita a un tipo particular de deposición al vacío, y mucho menos a un tipo particular de pulverización catódica. Al menos un objetivo 201 cilíndrico puede fijarse al menos a un bloque de extremo (no ilustrado en la FIG. 2) en la interfaz 202, 203. La rotación de al menos un objetivo 201 cilíndrico en torno a su eje de rotación puede ser accionada por un primer medio de accionamiento. Se puede proporcionar una barra 204 magnética en el interior del objetivo 201 cilíndrico. La barra 204 magnética puede ser una barra magnética integral de una única sección o puede comprender, como se ilustra en la FIG. 2, una pluralidad de secciones de barra magnética, que se pueden accionar individualmente, accionadas por segundos medios de accionamiento, hacia el eje del objetivo y alejándose de este, y por lo tanto alejándose y acercándose a la superficie del objetivo. La barra 204 magnética puede ser giratoria en torno al eje del objetivo, por ejemplo accionada por un tercer medio de accionamiento. Accionada por el tercer medio de accionamiento para rotar en torno eje del objetivo, la barra 204 magnética puede experimentar, por ejemplo, un movimiento oscilatorio.
En un sistema 200 de pulverización catódica según las realizaciones de la presente invención, se pueden proporcionar una pluralidad de zonas 300a, 300b, 300c, 300d de pulverización catódica, en las que se proporciona al menos un objetivo 201 (cilíndrico en la realización ilustrada, pero la invención no se limita a ello) en cada zona de pulverización catódica. Esto se ilustra en una vista lateral en la FIG. 3. Habitualmente, un sistema 200 de pulverización catódica puede comprender al menos cinco, por ejemplo al menos quince, por ejemplo al menos hasta cincuenta o más zonas 300x de pulverización catódica. Tal sistema de pulverización catódica es idealmente adecuado para campañas de producción que contienen una variedad de productos, cada uno con una superposición de revestimientos concreta que incluye una cantidad relativamente grande de capas, por ejemplo al menos tres, al menos seis, o por ejemplo al menos diez o por ejemplo al menos catorce, o incluso más de catorce capas de revestimiento. También se pueden proporcionar zonas P de bombeo, habitualmente para separar diferentes materiales objetivo, o diferentes capas o diferentes procesos.
Los sistemas de revestimiento al vacío de la técnica anterior pueden comprender un sistema 301 sensor ex situ para medir las propiedades de toda la superposición de capas de revestimiento. Este suele ser un sistema transversal, en el que un cabezal medidor puede moverse a lo ancho del sustrato. En los sistemas conocidos, habitualmente se miden y verifican el grado de reflexión y el color, pero tal sistema de medición no permite determinar a partir de esto los grosores de capa individuales de las capas en la superposición de revestimientos. Siempre y cuando se utilicen datos de medición espectral del sistema de medición ex situ y un sistema informático con un paquete de software para el modelado óptico, se puede calcular, solo aproximadamente, el espesor de capa real más probable de cada capa depositada, en base a los parámetros de control del proceso de la superposición de revestimientos que se va a producir y en base a las propiedades conocidas del material. La incertidumbre aumenta a medida que la superposición de revestimientos contiene más capas y/o a medida que disminuye la precisión de la medición. Para obtener una mayor precisión de las propiedades de las capas individuales y, por lo tanto, de toda la superposición, en los dispositivos de la técnica anterior, se deben usar otras técnicas, tales como pruebas destructivas (por ejemplo, vaciado mediante ataque químico de ciertas capas), lo que da como resultado retrasos prolongados, lo que no es factible para campañas de producción que contienen una variedad de productos, cada uno con una superposición de revestimientos única. En consecuencia, el ajuste de las zonas de pulverización catódica (por ejemplo, en base al ajuste de los medios de control del proceso) no es fácil. Si además se desean comprobar las propiedades de las capas y su uniformidad sobre la superficie del sustrato, el número de mediciones y la preparación de las muestras aumentarán con mucha rapidez. Es más, si la superposición de revestimientos es gruesa o contiene muchas capas, el sustrato puede permanecer en los sistemas de vacío durante muchos minutos. Si se produce una desviación en la superposición en una de las primeras capas cerca del sustrato original, el retraso al advertir este efecto a partir del sistema sensor ex situ puede ser significativo. Como resultado, un volumen significativo de producto puede tener ya una calidad inferior a la óptima y ser difícil de retroalimentar a los medios de control del proceso de desviación de capa debido al retraso.
Para aumentar la calidad de la superposición de revestimientos, el sistema de revestimiento al vacío según realizaciones de la presente invención, cuyo ejemplo se ilustra en la FIG. 2, comprende un sistema 210 de retroalimentación para controlar las propiedades de una única capa o de una superposición de múltiples capas que se ha aplicado sobre un sustrato 10, por ejemplo, un blanco o un sustrato ya revestido previamente. El sustrato 10 (blanco o previamente revestido) junto con el revestimiento recién aplicado (capa única o superposición de múltiples capas) forma lo que se denomina el sustrato 11 revestido.
El sistema 210 de retroalimentación comprende al menos un dispositivo 220 de monitorización para determinar señales de medición. El dispositivo 220 de monitorización está configurado como un sistema de medición in situ, lo que significa que la medición de una capa se hace posible después de que la capa se forme sobre el sustrato, mientras el sustrato se mueve a través del dispositivo de deposición al vacío. Las mediciones se realizan en tiempo real, de modo que la corrección de las desviaciones en las capas se puede hacer en tiempo real.
El dispositivo 220 de monitorización está configurado para implementar al menos dos técnicas de medición distintas para determinar las señales de medición. Las distintas técnicas de medición son tales que se obtiene información diferente, es decir, diferentes propiedades de capa, a partir de las señales de medición, tales como por ejemplo, información sobre propiedades mecánicas, como el espesor de la capa o la rugosidad de la capa, información sobre propiedades ópticas, como la reflectividad o la transmitancia, o información sobre propiedades eléctricas, como la resistencia específica. Si bien las distintas técnicas de medición pueden tener una forma completamente diferente de medir; algunas de las distintas técnicas de medición pueden estar estrechamente relacionadas, tales como por ejemplo, mediciones de transmisión en una banda de longitud de onda infrarroja y mediciones de transmisión en el espectro visible, o mediciones de transmisión bajo diferentes ángulos. Es importante que las distintas técnicas de medición se seleccionen de modo que proporcionen información sobre las diferentes propiedades de las capas.
Las señales de medición se obtienen en cada una de una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato 11 revestido. Una primera técnica de medición está adaptada para aplicarse simultáneamente a una pluralidad de ubicaciones y una segunda técnica de medición está adaptada para aplicarse al menos a una ubicación. Esto significa que, en realizaciones de la presente invención, tanto la primera como la segunda técnica de medición pueden aplicarse a una pluralidad de ubicaciones. Una medición sobre una pluralidad de ubicaciones proporciona información dependiente de la posición. Esto permite ver si la desviación de una propiedad material es una desviación local o global. En el primer caso, debería activarse de manera diferenciada un medio de control del proceso que tenga una influencia local, mientras que en el segundo caso debería adoptarse la activación de un medio de control del proceso que tenga una influencia global. Al menos una ubicación donde se aplica la segunda técnica de medición puede ser una de las ubicaciones donde también se aplica la primera técnica de medición. Alternativamente, al menos una ubicación donde se aplica la segunda técnica de medición puede ser una ubicación donde no se aplican otras técnicas de medición.
Una de las técnicas de medición primera y segunda es una medición de transmisión espectral. La otra de las técnicas de medición primera y segunda puede ser cualquier otra técnica de medición adecuada, tal como por ejemplo una medición de transmisión, por ejemplo también una medida de transmisión espectral, pero en otra banda de longitud de onda; una medida de reflexión; elipsometría (que mide un cambio en la polarización transmitida o reflejada); una técnica de medición sin contacto, como una sonda Hall o una técnica de corrientes de Foucault; una técnica de captación de imágenes por cámara con iluminación de campo claro o de campo oscuro, reflexión especular o difusa en el lado del sustrato o en el lado del revestimiento, etc.
Para implementar las distintas técnicas de medición, el dispositivo 220 de monitorización puede comprender una pluralidad de elementos 221, 222 sensores. En la realización ilustrada en la FIG. 2, se proporcionan una pluralidad de primeros elementos 221 sensores, para implementar la primera técnica de medición; y se proporcionan dos segundos elementos 222 sensores, para implementar la segunda técnica de medición. En la realización ilustrada, los segundos elementos 222 sensores están distribuidos entre la pluralidad de primeros elementos 221 sensores, pero la presente invención no está limitada a esto. En realizaciones alternativas, podría proporcionarse un único segundo elemento 222 sensor y este único segundo elemento sensor podría ubicarse bien entre dos primeros elementos 221 sensores, o adyacente a la pluralidad de primeros elementos 221 sensores, o incluso en una ubicación completamente diferente.
El dispositivo 220 de monitorización también puede comprender un controlador 223 de sensores, para recibir, posiblemente almacenar y transmitir las señales de medición obtenidas de los elementos 221, 222 sensores individuales. El controlador 223 de sensores ya puede procesar o preprocesar datos; por ejemplo, para visualizar los datos sin procesar en un gráfico o tabla o, por ejemplo, para filtrar, promediar o comparar datos con resultados de referencia. Es más, el controlador 223 de sensores puede restablecer, iniciar, calibrar ajustes de pantalla o controlar de cualquier forma la funcionalidad de los elementos sensores. El controlador 223 de sensores, según se ilustra en la realización de la FIG. 2, es un controlador independiente, pero según realizaciones de la presente invención, la funcionalidad del controlador de sensores podría implementarse mediante cualquier otra unidad de procesamiento, combinada con otros tipos de procesamiento. Los diferentes tipos de procesamiento pueden implementarse como módulos interconectados y de ejecución independiente.
El sistema 210 de retroalimentación comprende además al menos una unidad 230 de procesamiento. La unidad 230 de procesamiento está adaptada para recibir las señales de medición, ya sea desde el controlador 223 de sensores o directamente desde los elementos 221, 222 sensores si no se dispone de un controlador de sensores independiente. La unidad 230 de procesamiento está además adaptada para recibir datos de calibración de un punto de trabajo nominal en el blanco 10 o sustrato previamente revestido, cuyos datos de calibración pueden almacenarse en un primer medio 231 de almacenamiento. Los datos de calibración pueden incluir características del sustrato y variables del proceso. La unidad 230 de procesamiento puede estar adaptada además, pero no necesita estarlo, para recibir conocimiento de un modelo de capa de la capa que se está aplicando, expresando el modelo de capa los parámetros de capa de la capa que se está aplicando en función de ajustes y/o variaciones de al menos dos de una pluralidad de medios de control del proceso. El modelo de capa se puede almacenar en un segundo medio 232 de almacenamiento.
La unidad 230 de procesamiento está configurada para determinar, a partir de los datos de calibración y de las señales de medición, los valores reales de al menos dos propiedades de película delgada diferentes en la pluralidad de ubicaciones. La unidad de procesamiento puede comparar los valores reales de al menos dos propiedades de película delgada diferentes en la pluralidad de ubicaciones con los valores deseados correspondientes.
Si la unidad 230 de procesamiento está adaptada para recibir conocimiento de un modelo de capa de la capa que se está aplicando, la unidad 230 de procesamiento puede usar este conocimiento para convertir la diferencia entre los valores reales de las diferentes propiedades de película delgada y los valores deseados en la pluralidad de ubicaciones en señales que pueden emplearse para generar señales de activación para activar la pluralidad de medios de control del proceso.
El sistema 210 de retroalimentación comprende además un controlador 240 adaptado para recibir señales de la unidad 230 de procesamiento. En caso de que estas señales sean valores representativos de la desviación entre los valores reales de al menos dos propiedades de película delgada diferentes en la pluralidad de ubicaciones y los valores deseados correspondientes, el controlador 240 puede adaptarse para recibir conocimiento del modelo de capa de la capa que se está aplicando y puede configurarse para usar este conocimiento para convertir la diferencia entre los valores reales de las diferentes propiedades de película delgada y los valores deseados en la pluralidad de ubicaciones en señales que pueden emplearse para generar señales de activación para activar la pluralidad de medios de control del proceso. En la realización alternativa en la que el conocimiento del modelo de capa se aplica a la unidad 230 de procesamiento como se ha expuesto anteriormente, la comparación entre los valores reales y los deseados de las propiedades de película delgada se ha realizado en la unidad 230 de procesamiento y el controlador 240 está adaptado para recibir señales para su uso en la generación de señales de actuación para los medios de control del proceso. En cualquier caso, el controlador 240 genera, en base a los datos de entrada recibidos, señales de actuación para activar la pluralidad de medios de control del proceso. A este respecto, el controlador 240 no solo genera señales de control para accionar los medios de control del proceso, sino que también genera señales de control adicionales para accionar aún más la pluralidad de medios de control del proceso, de modo que el proceso de revestimiento al vacío se lleva a cabo con diferentes parámetros del proceso, de modo que lleva las propiedades de la capa o superposición de capas dentro de valores de tolerancia predeterminados.
En realizaciones particulares, la información de los ajustes actuales del actuador, conocidos por el controlador 240, puede proporcionar una entrada esencial al modelo de capa para comprender la sensibilidad de los actuadores cerca del régimen de su punto de trabajo real. Solo como ejemplo, si la fuerza del campo magnético es alta; un pequeño cambio en la posición del imán puede generar un gran efecto en la intensidad del campo, mientras que el mismo movimiento del actuador para un campo magnético débil puede causar un efecto menor en la intensidad del campo. De modo que, de hecho: el modelo almacenado en el segundo medio 232 de almacenamiento puede estar usando la entrada de 240 y puede proporcionar una entrada o bien a la unidad 230 de procesamiento o bien al controlador 240. Si el sistema de retroalimentación de la presente invención se implementa en un sistema de aplicador de revestimiento al vacío existente, el segundo medio de almacenamiento estará con toda probabilidad acoplado funcionalmente a la unidad 230 de procesamiento, ya que esto requiere las modificaciones mínimas a las partes y piezas existentes. No obstante, si se construye un aplicador de revestimiento al vacío completamente nuevo, que implemente la funcionalidad de retroalimentación según las realizaciones de la presente invención, acoplar el segundo medio 232 de almacenamiento, o bien a la unidad 230 de procesamiento o bien al controlador 240, es una opción de diseño.
El controlador 223 de sensores, la unidad 230 de procesamiento y el controlador 240 se ilustran en la FIG. 2 como dispositivos separados. Esta es sin duda una posible implementación de la presente invención, pero la invención no se limita a ella. Cualquier combinación de controlador 223 de sensores, unidad 230 de procesamiento y/o controlador 240 puede incorporarse como módulos de una misma plataforma de software o hardware. Por ejemplo, el módulo de software que gestiona las señales puede ser parte de la unidad 230 de procesamiento o compartirse con ella. De hecho, si, por ejemplo, el controlador 240 ya está presente en un sistema de revestimiento, el controlador 223 de sensores y la unidad 230 de procesamiento pueden ser dos unidades físicamente independientes o una sola unidad. Si son una unidad física, los procesos del controlador 223 de sensores, de la unidad 230 de procesamiento e incluso del controlador 240 pueden combinarse, modularse o ejecutarse en el mismo procesador lógico o en múltiples procesadores independientes. En realizaciones alternativas, la unidad 230 de procesamiento y el controlador 240 se pueden integrar en un único componente que incorpore la funcionalidad tanto de la unidad 230 de procesamiento como del controlador 240, por ejemplo, determinación de las propiedades de capa a partir de los valores de medición, identificación de la posible desviación de las propiedades de una capa en particular con respecto a un valor deseado y, de ser así, identificación de qué parámetros del proceso deben cambiarse para obtener los valores deseados de las propiedades de capa.
Es importante darse cuenta de que la retroalimentación proporcionada por la unidad 230 de procesamiento, al comparar los valores reales de propiedad de capa con los valores deseados de propiedad de capa, puede actuar potencialmente sobre una pluralidad de medios de control del proceso, es decir, se puede lograr obtener un valor deseado de propiedad de capa de diferentes maneras. Seleccionar el parámetro del proceso correcto que se va a cambiar, al proporcionar las señales de actuación correspondientes para activar los medios de control del proceso, de modo que se obtengan propiedades de capa sustancialmente uniformes, es una tarea difícil, ya que cambiar un parámetro del proceso particular para mejorar una propiedad de capa particular podría deteriorar otra propiedad de capa.
La FIG. 2 también muestra esquemáticamente un dispositivo 241 de visualización para monitorizar parámetros de los medios de control del proceso del proceso al vacío en combinación con una representación de datos recuperados del dispositivo de monitorización. Este dispositivo 241 de visualización comprende una interfaz 242 de entrada configurada para recibir al menos un parámetro del proceso, para el cual el proceso de revestimiento al vacío requiere una entrada, y al menos un parámetro de sustrato, que representa una propiedad física de una superposición intermedia de capas. La interfaz 242 de entrada puede recibir su información de diferentes componentes del sistema 200 de pulverización catódica, es decir, la interfaz 242 de entrada puede recibir entradas generadas por el sistema. Puede, por ejemplo, recibir su información del dispositivo 220 de monitorización y/o del controlador 223 de sensores y/o de la unidad 230 de procesamiento y/o del primer medio 231 de almacenamiento o del segundo medio 232 de almacenamiento y/o del controlador 240. No obstante, la interfaz de entrada no se limita a ello. Por ejemplo, también puede recibir entradas del operador. La interfaz 242 de entrada también puede recibir una combinación de entradas del operador y entradas generadas por el sistema. Por ejemplo, el operador puede haber elegido una opción para ajustar automáticamente los ajustes del sistema, una vez que la unidad de procesamiento sea capaz de generar ajustes del proceso adecuados de manera fiable. Además de esta opción, o alternativamente, una entrada del operador, por ejemplo, en caso de emergencia, puede anular cualquier entrada generada por el sistema.
El dispositivo de visualización también puede comprender una interfaz 243 de usuario adaptada para mostrar en un dispositivo de visualización al menos un parámetro del proceso y al menos un parámetro de sustrato, de modo que sea ilustrada la influencia de al menos un parámetro del proceso sobre al menos un parámetro de sustrato. La interfaz 243 de usuario puede mostrar parámetros del proceso derivados, que están vinculados con ajustes de actuación; por ejemplo, el actuador puede ajustar el flujo de gas desde un controlador de flujo másico y la presión resultante en la cámara se mide como parámetro del proceso. Debe entenderse que la medición de la presión resultante puede depender además, por ejemplo, de la temperatura de la cámara, la velocidad de bombeo, los ajustes de la válvula, etc. y de otros ajustes relacionados con el actuador o con las condiciones del sistema.
Más adelante en la descripción se describirán ejemplos de tal dispositivo de visualización, según realizaciones de la presente invención.
Según realizaciones de la presente invención, se proporciona un modelo de capa para ayudar a conseguir esta tarea. El modelo de capa proporciona la inteligencia para ajustar la actuación de los medios de control del proceso para que se obtengan las propiedades de capa deseadas.
Modelo
El modelo de capa expresa los parámetros de capa de la capa que se está aplicando en función de los ajustes y/o de las variaciones de al menos dos de una pluralidad de medios de control del proceso. Dicho modelo se puede construir de cualquier manera adecuada, como por ejemplo mediante experimentos, mediante aprendizaje automático, por ejemplo inteligencia artificial o aprendizaje profundo.
Construir un modelo mediante experimentos significaría que, en un espacio n-dimensional, siendo n el número de parámetros del proceso, por ejemplo, el nivel de la fuente de alimentación, el flujo de gas principal, el flujo de gas reactivo, el movimiento del objetivo, el movimiento de la barra magnética, el nivel de ajuste del ánodo, el nivel de temperatura, se ajustan diferentes valores para la pluralidad de parámetros del proceso y se miden las diferentes propiedades de capa para cada conjunto de valores. Técnicas bien conocidas para hacer esto son el diseño de experimentos factorial completo o factorial parcial. En un diseño de experimento factorial completo, cada uno de los n parámetros del proceso toma un número discreto de valores posibles y, para todas las combinaciones posibles de estos valores, se miden las propiedades de capa. Al hacer esto, se aclara el efecto de cada parámetro del proceso sobre cualquiera de las propiedades de capa. Si el número de combinaciones en un experimento factorial completo es demasiado alto para ser factible, se puede llevar a cabo un experimento factorial parcial, en el que se omiten una pluralidad de las combinaciones posibles. Estos experimentos pueden realizarse a priori (es decir, antes de que comience la producción controlada) o in situ (es decir, mientras se ejecuta la producción controlada). En el último caso, se pueden implementar de manera consistente variaciones pequeñas y controladas sobre los parámetros del proceso y monitorizar su efecto o impacto sobre las mediciones o propiedades de capa. En el último caso, las fluctuaciones deberían ser lo suficientemente pequeñas como para no afectar el desempeño deseado del revestimiento y para mantener las propiedades de capa dentro de la ventana de especificación. Este método permite verificar constantemente la sensibilidad real de los parámetros del proceso sobre las propiedades de capa, mientras que estas pueden cambiar a lo largo de la duración de una campaña de producción o de la vida útil de las piezas implicadas (por ejemplo, el espesor del material objetivo).
El resultado final de la etapa de construcción del modelo es al menos un modelo que expresa los parámetros de capa en función de los ajustes y/o de las variaciones de una pluralidad de medios de control del proceso, a menudo representados por la metodología de superficie de respuesta. El resultado final puede ser un único modelo que incorpore valores para todas las propiedades de capa en función de los ajustes de todos los medios de control del proceso. Alternativamente, el resultado final puede ser una pluralidad de modelos, en la que cada modelo exprese valores para una única propiedad de capa en función de los ajustes de todos los medios de control del proceso. También alternativamente, el resultado final puede ser una pluralidad de modelos, en la que cada modelo exprese valores para una pluralidad de propiedades de capa en función de los ajustes de todos los medios de control del proceso. Cada uno de los modelos implicados puede estar basado en trabajo experimental o en relaciones físicas descritas y demostradas con fórmulas matemáticas. Por ejemplo, las interferencias constructiva y destructiva pueden proporcionar franjas en los espectros de transmitancia y reflectancia, lo que permite calcular el espesor óptico de una capa a partir de la posición de los extremos. Es más, hay varios modelos disponibles y que se emplean en paquetes de software para el diseño y análisis de películas delgadas que proporcionan el cálculo de constantes ópticas para una capa sobre un sustrato.
El modelo informa al usuario de cuál es la sensibilidad de una propiedad de capa con respecto a parámetros particulares del proceso. Resulta que existe una correlación cruzada entre los diferentes parámetros del proceso y las propiedades de capa.
Cómo utilizar el modelo
En una situación práctica, se deseará depositar una capa sobre un sustrato, por medio de un dispositivo de revestimiento al vacío. La capa necesita tener propiedades particulares y deseadas, tales como, por ejemplo, una resistividad, transmisión, rugosidad y/o espesor particulares. El dispositivo de revestimiento al vacío será accionado por señales de actuación y determinar los valores de estas queda dentro de las habilidades de una persona experta en la técnica.
No obstante, resulta que la capa depositada no siempre tiene las propiedades deseadas. Esto puede deberse a un entorno ligeramente modificado, al envejecimiento del aplicador de revestimiento al vacío, al calentamiento del aplicador de revestimiento al vacío, al material que se deposita en algunos componentes del aplicador de revestimiento al vacío, tales como las paredes de la cámara de vacío o los orificios del sistema de distribución de gas, a la desgasificación de las paredes porosas, a la erosión del objetivo que da lugar a un aumento de la intensidad del campo magnético, etc., que pueden dar lugar a la desviación de uno o más parámetros del proceso. Es un objeto de la presente invención proporcionar una solución a este problema y accionar el sistema de revestimiento de tal manera que, al final, la capa que está siendo aplicada tenga las propiedades deseadas con buena repetibilidad y reproducibilidad.
Para ello, según realizaciones de la presente invención, se proporciona un sistema de retroalimentación para medir al menos dos valores de medición, mediante al menos dos técnicas de medición distintas, de las cuales una es una medición de transmisión espectral. Como ejemplo, sin que la presente invención se limite a ello, se pueden llevar a cabo dos mediciones de transmisión, una en la banda de longitud de onda infrarroja y otra en la banda de longitud de onda visible. Una de las mediciones se lleva a cabo en una pluralidad de ubicaciones, mientras que la otra medición se lleva a cabo en al menos una ubicación. Ambas mediciones pueden llevarse a cabo en una pluralidad de ubicaciones.
Los valores de medición se pueden emplear en un método según realizaciones de la presente invención. El método puede implementarse en software.
A partir de los valores de medición, se determinan las propiedades de capa de material. En el caso del ejemplo de dos mediciones de transmisión, la resistividad p de la capa que se está aplicando se puede determinar a partir de la primera medición de transmisión en la banda de longitud de onda infrarroja, mientras que el espesor d, el índice de refracción n y el coeficiente de absorción k se pueden determinar a partir de la segunda medición de transmisión en la banda de longitud de onda visible. Por supuesto, si es necesario determinar otras propiedades de capa de material, se pueden emplear correspondientemente otras técnicas de medición.
Según realizaciones de la presente invención, al menos una medición es una medición que se aplica simultáneamente en diferentes ubicaciones, que proporciona información dependiente de la posición. Esto permite ver si la desviación de una propiedad material es una desviación local o global y, por lo tanto, si debe activarse preferiblemente de manera diferente un medio de control del proceso que tenga una influencia local o que tenga una influencia global.
Imagínese, por ejemplo, que, para una aplicación particular, el espesor de capa y la resistividad son de la mayor importancia para obtener un valor uniforme. El espesor de capa puede verse influido, por ejemplo, cambiando el nivel de fuente de alimentación (influencia global) y/o cambiando el flujo de suministro de gas/líquido reactivo (influencia global o local, dependiendo de si el flujo de suministro de reactivo cambia en todas partes, o solo en una o más ubicaciones) y/o ajustando la barra magnética (influencia local), etc. La medición que proporciona información del espesor de capa debe ser preferiblemente una medición que también proporcione información de posición. La resistividad puede verse influida por, por ejemplo, el flujo de suministro principal de gas/líquido (influencia global o local) y/o cambiando el nivel de fuente de alimentación (influencia global), etc. Dado que el nivel de fuente de alimentación influye tanto en el espesor como en la resistividad, es necesario tomar decisiones inteligentes para llegar a las propiedades materiales deseadas.
A partir del modelo de capa, que expresa los parámetros de capa de la capa que está siendo aplicada en función de los ajustes y/o variaciones de una pluralidad de medios de control del proceso, puede identificarse para cada uno de los parámetros del proceso implicados en el control del proceso de revestimiento los subintervalos que pueden adoptarse para obtener la primera propiedad de capa, por ejemplo, el espesor, dentro de un intervalo de tolerancia en torno al valor deseado de la primera propiedad de capa. Dependiendo de si la propiedad de capa se ha determinado a partir de una medición en una sola ubicación, o a partir de una pluralidad de mediciones simultáneas en diferentes ubicaciones repartidas espacialmente sobre el sustrato, puede tener más sentido activar de manera diferente los medios de control del proceso que tienen una influencia global o una influencia local. Quedará claro a partir del modelo que algunos de los parámetros del proceso no tienen mucha influencia en la primera propiedad de capa, lo que implica que para estos parámetros del proceso el subintervalo permisible es muy grande. Si el parámetro del proceso en particular no influye en absoluto en la primera propiedad de capa, el parámetro del proceso en particular puede tomar cualquier valor. Se obtiene así un primer conjunto de subintervalos de parámetros del proceso.
De manera similar, a partir del modelo de capa se pueden identificar, para cada uno de los parámetros del proceso implicados en el control del proceso de revestimiento, los subintervalos que puede tomar para obtener la segunda propiedad de capa, por ejemplo, la resistividad, dentro de un intervalo de tolerancia en torno al valor deseado de la segunda propiedad de capa. Se obtiene así un segundo conjunto de subintervalos de parámetros del proceso. Según realizaciones de la presente invención, los parámetros del proceso a establecer se seleccionan a partir del interior de la sección entre los conjuntos primero y segundo de subintervalos de parámetros del proceso. Esto quiere decir que para cada parámetro del proceso se selecciona un valor que hace que tanto la primera propiedad de capa como la segunda propiedad de capa caigan dentro de su intervalo de tolerancia.
Si no se pueden encontrar valores comunes de los parámetros del proceso en la sección entre los conjuntos primero y segundo de subintervalos, los rangos de tolerancia de una o más de las propiedades de capa deberían hacerse un poco menos estrictos o podría ponerse en cuestión el diseño de la superposición de capas. Si se pueden encontrar muchos valores comunes de parámetros del proceso en la sección entre los conjuntos primero y segundo de subintervalos, los intervalos de tolerancia de una o más de las propiedades de capa se pueden hacer más estrictos. Las señales de actuación se generan en base a los valores comunes seleccionados de cada uno de los parámetros del proceso, para su aplicación a los medios de control del proceso correspondientes. Estas señales de actuación pueden ser señales eléctricas, tales como voltajes o intensidades.
Ejemplo
Tomemos un ejemplo real del material TCO (Óxido Conductor Transparente) más importante, que es el ITO (Óxido de Indio y Estaño). Las propiedades de capa fundamentales de un material TCO son, como sugiere su nombre, tener una transmitancia suficientemente alta en el espectro visible y una resistencia eléctrica suficientemente baja. El ITO, en particular, tiene un rendimiento relativamente bien conocido de las propiedades de capa para una variación en las condiciones del proceso, lo que quiere decir que podemos implementar directamente un modelo de capa a partir de la información que se ha publicado para depositar este material por pulverización catódica a partir un objetivo de ITO cerámico. El dispositivo de monitorización consta de dos técnicas de medición. Por llevar el ejemplo a su esencia; supongamos que realizamos dos mediciones de transmitancia sobre el espectro visible y que realizamos entre estas una medición sin contacto de corriente de Foucault para medir la resistencia. Supóngase que las propiedades de capa deseada predicen que la transmitancia debe mantenerse por encima de un cierto umbral; por ejemplo, un promedio superior al 84% en un intervalo entre 500 nm y 600 nm, mientras que la resistencia de la n Q /
lámina □ debe mantenerse por debajo de 170
De la bibliografía, sabemos que habitualmente:
- un mayor espesor de capa D reducirá la resistencia de la lámina
- un mayor espesor de capa D reducirá la transmitancia
- un mayor flujo de oxígeno reactivo O aumentará la resistencia de la lámina
- un mayor flujo de gas reactivo O aumentará la transmitancia
- una mayor intensidad de campo magnético B reducirá la resistencia de la lámina
- una mayor intensidad de campo magnético B aumentará la transmitancia
- una mayor temperatura T reducirá la resistencia de la lámina
- una mayor temperatura T aumentará la transmitancia
La sensibilidad de cada efecto no es lineal y algunos pueden incluso pivotar al impacto opuesto sobre el efecto después de superar un extremo.
Mostremos un posible escenario de la evolución del dispositivo de monitorización, de la unidad de procesamiento y del controlador a lo largo del tiempo:
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El ejemplo anterior está simplificado a propósito, para mostrar escenarios de algoritmos del modelo de capa que implican la necesidad de regular solo un único medio de control del proceso. Es más, las mediciones de transmitancia pueden implicar un análisis de franjas de interferencia junto con un software óptico de película delgada para determinar el espesor de capa, el índice de refracción y el coeficiente de extinción. El ejemplo anterior se limita a un sencillo análisis de umbral de transmitancia para estimar el espesor de capa. Además, en el ejemplo anterior, la regulación se limita a solo tres medios de control del proceso: nivel de alimentación, ajuste local del campo magnético y ajuste local del flujo de gas reactivo. La sensibilidad de ajuste puede depender del punto de trabajo actual y de la condición del aplicador de revestimiento (por ejemplo, antigüedad del objetivo, nivel de contaminación...) y tampoco se detalla en este ejemplo.
Es importante tener en cuenta la importancia de tener al menos dos técnicas de medición distintas y de tener una distribución espacial. En el ejemplo, en el Tiempo 1, 3 y 5; la medición de T(%) en el lado izquierdo sale de la especificación hasta exactamente el mismo valor. Debido a la inteligencia del modelo de capa, que interpreta en paralelo las propiedades de capa derivadas a partir de los otros resultados de medición, para los tres casos; se implementan diferentes escenarios y el controlador activa diferentes medios de control del proceso para devolver el proceso a la ventana de tolerancia aceptable predeterminada. Tener solo una única medición no permitiría devolver el proceso a su régimen deseado.
Si bien la invención se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y en la descripción anterior, dicha ilustración y descripción deben considerarse ilustrativas o ejemplares y no restrictivas. La descripción anterior detalla ciertas realizaciones de la invención. No obstante, se apreciará que, independientemente de lo detallado que aparezca lo anterior en el texto, la invención se puede practicar de muchas maneras dentro del sentido de las reivindicaciones adjuntas.
La invención no se limita a las realizaciones descritas. Por ejemplo, en la realización ilustrada en la FIG. 2, solo se muestra un objetivo 201 y solo un dispositivo 220 de monitorización. En realizaciones de la presente invención se podría proporcionar una pluralidad de objetivos, uno tras otro, depositando cada uno una capa diferente sobre el sustrato. Se pueden proporcionar dispositivos de monitorización individuales integrados entre dos objetivos colindantes, retroalimentando señales de medición para adaptar los ajustes del objetivo anterior para cambiar la capa que está siendo depositada por el objetivo anterior. Alternativamente, se puede proporcionar un dispositivo de monitorización integrado, que retroalimente señales de medición para adaptar los ajustes de más de un objetivo anterior para cambiar las capas que están siendo depositadas por esta pluralidad de objetivos. En la realización ilustrada en la FIG. 3, se proporciona una pluralidad de dispositivos 421,422 de monitorización integrados, en la que el dispositivo 421 de monitorización puede, por ejemplo, retroalimentar señales de medición para adaptar ajustes para los objetivos de las zonas 300a y 300b de pulverización catódica, mientras que el dispositivo 422 de monitorización puede retroalimentar señales de medición para adaptar ajustes para el objetivo únicamente de la zona 300c de pulverización catódica. No es necesario que los objetivos sean objetivos cilíndricos, sino que también pueden ser objetivos planos.
No es necesario que el sistema de deposición sea un sistema de pulverización catódica, sino que puede ser cualquier otro sistema de deposición al vacío, incluso procesos de revestimiento al vacío híbridos complejos como la familia de CVD (por ejemplo, PECVD o ALD), la familia de PVD (por ejemplo, deposición asistida mediante iones, HiPIMS, evaporación mediante arco), o una combinación de estos.
En las realizaciones descritas anteriormente, el sistema de pulverización catódica era un sistema de pulverización catódica integrado. Además, esto no pretende ser limitativo de la presente invención. Otro ejemplo, por ejemplo ilustrado en la FIG. 4, implementa los conceptos básicos de la presente invención en un aplicador 40 de revestimiento por lotes. El aplicador 40 de revestimiento por lotes tiene un tambor 41 que rota en torno a un eje y que tiene una pared 42 de cámara que rodea el tambor giratorio. En la pared 42 de cámara se pueden colocar varias fuentes 43 de deposición de material, en la realización se ilustran dos con objetivos cilíndricos y dos con objetivos planos. Cada fuente 43 de deposición de material se extiende a lo largo de la pared 42 de cámara en una dirección paralela al eje de rotación del tambor. De hecho, estas fuentes 43 de deposición de material podrían ser una distribución de pequeñas fuentes adyacentes entre sí, cada una también con una fuente de alimentación independiente (lo que hace que la fuente de alimentación sea una variable local y no global). En una determinada zona 44 de la pared 42 de cámara, se puede posicionar un dispositivo 45, 48 de monitorización longitudinal para monitorizar el crecimiento de la capa, dicho dispositivo 45, 48 de monitorización forma parte de un sistema de retroalimentación según la presente invención, cuyas otras partes no se muestran para no sobrecargar el dibujo. El dispositivo 45, 48 de monitorización permite implementar al menos dos técnicas de medición distintas para determinar señales de medición en cada una de una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato revestido, por lo que una primera técnica de medición está adaptada para ser aplicada simultáneamente a una pluralidad de ubicaciones y una segunda técnica de medición está adaptada para ser aplicada al menos a una ubicación, siendo una de las técnicas de medición primera y segunda (la que hace uso de la fuente 46 de luz) una medición de transmisión espectral.
Como ejemplo, en tal configuración, una superposición de capas deseada a ser depositada puede ser un interferómetro de Fabry-Pérot con muchas capas de material de índice de refracción alterno alto y bajo. En el aplicador 40 de revestimiento, está presente al menos una fuente que es capaz de producir el material de índice de refracción alto y bajo, por ejemplo un objetivo de Si bajo oxígeno gaseoso (n bajo) y bajo nitrógeno gaseoso (n alto). Preferiblemente, se proporcionan dos fuentes diferentes bajo un ambiente gaseoso similar, cada una con los mismos o diferentes parámetros de control del proceso, una de las cuales deposita el material de n bajo y una que deposita el material de n alto. El tambor 41 rota constantemente y se ejecuta secuencialmente un proceso seguido del otro proceso; la superposición total puede tener solo dos capas o más: por ejemplo 3 o 6 o 20 o 100 o incluso aún más. El aplicador 40 de revestimiento por lotes ilustrado en la FIG. 4 muestra cuatro fuentes: estas pueden ser fuentes de pulverización catódica, fuentes generales de PVD, fuentes de CVD o fuentes de activación de capa (por ejemplo, fuentes de iones; no depositan una capa, sino que alteran la morfología o composición de la capa). Varias fuentes pueden ser la misma o similares; por ejemplo, las fuentes ilustradas por círculos en la FIG. 4 puede estar depositando el material de n bajo (por ejemplo, objetivos cilíndricos de Si en modo óxido), mientras que los rectángulos pueden estar depositando el material de n alto (por ejemplo, objetivos planos de Nb en modo óxido), mientras que el símbolo 47 de resistencia puede ser una fuente de activación de óxido o un calentador o una fuente de iones o una fuente de polarización en la cámara o en el sustrato; todos los cuales están cubiertos por los medios de control del proceso. Según realizaciones de la presente invención, durante cada capa (al menos una revolución del tambor, más preferiblemente muchas revoluciones del tambor) los dispositivos de monitorización pueden ajustarse y corregirse mientras se construye la capa o pueden ajustarse para una al menos de las próximas capas que se van a depositar en la superposición multicapa.
Sin embargo, realizaciones alternativas incluyen aplicadores 50 de revestimiento de carrete, como se ilustra, por ejemplo, en la FIG. 5. Un aplicador de revestimiento de carrete puede entenderse como un aplicador de revestimiento por lotes: es decir, se abre para cargar un sustrato (que es un rollo 51 de material flexible; por ejemplo, PET) y se abre nuevamente después del ciclo de revestimiento para retirar el sustrato (rollo 52 revestido de material), antes de colocar un nuevo rollo 51. Durante el funcionamiento, el rollo 51 se desenrolla, el sustrato flexible pasa por las fuentes 53 de deposición, posiblemente sobre un gran tambor de enfriamiento, y puede pasar posteriormente por un dispositivo 54, 58 de monitorización antes de un procesamiento adicional o antes de rebobinarse en una bobina 52 receptora. En el sistema al vacío, el sustrato flexible se trata y reviste. El tratamiento puede cubrir una etapa de desgasificación (tratamiento térmico) o una etapa de activación superficial (tratamiento con plasma); el revestimiento puede cubrir cualquier proceso único o múltiple. de revestimiento al vacío y/o PVD y/o CVD Cada una de las fuentes (tratamiento y revestimiento) está cubierta por los medios de control del proceso y contribuye al rendimiento de las propiedades de capa (por ejemplo, un pretratamiento de activación superficial con plasma puede ayudar a mejorar la adhesión del revestimiento al sustrato). El dispositivo 54, 58 de monitorización permite implementar al menos dos técnicas de medición distintas para determinar señales de medición en cada una de una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato revestido, por lo que una primera técnica de medición está adaptada para ser aplicada simultáneamente a una pluralidad de ubicaciones y una segunda técnica de medición está adaptada para aplicarse al menos a una ubicación, siendo una de las técnicas de medición primera y segunda (la que hace uso de la fuente 55 de luz) una medición de transmisión espectral.
La medición de la transmitancia en un aplicador de revestimiento de carrete puede tener dos configuraciones diferentes: la fuente de luz y el detector están en lados opuestos del sustrato, o la fuente de luz y el detector están en el mismo lado del sustrato y se usa la reflexión de una superficie pulida para evaluar la doble transmitancia. la cual tiene también una medición de reflexión superpuesta (aplicable también en las aplicaciones de revestimiento sin carrete). De hecho, puede haber ubicaciones en las que no sea posible iluminar el sustrato desde la parte posterior, ya que dicho sustrato flexible es guiado sobre un gran tambor de enfriamiento pulido (el pulido es importante para tener un buen contacto térmico entre el tambor y el sustrato). El tambor brillante puede actuar como un reflector. Usar una fuente 55 de luz en el mismo lado del sustrato que el lado del detector y usar la reflexión especular en el tambor permite medir la transmisión de doble paso (desde la fuente 55 de luz a través del sustrato, reflejada en el tambor 56, pasando nuevamente a través del sustrato y captada por el sensor), además de la reflexión.
La FIG. 6 muestra una posible captura de pantalla de una interfaz 243 de usuario de un dispositivo de visualización según realizaciones de la presente descripción que no están cubiertas por las reivindicaciones adjuntas.
La parte inferior de la pantalla muestra una representación de sustratos, por ejemplo hojas de vidrio, que se mueven a lo largo de los distintos compartimentos (CMP) de un aplicador de revestimiento. Este aplicador de revestimiento está adaptado para ejecutar las diferentes etapas de un proceso de revestimiento al vacío. En este ejemplo, las hojas están numeradas del 41 al 53 y se mueven de izquierda a derecha a través del aplicador de revestimiento. La vista puede ser, por ejemplo, una vista animada de barras en movimiento y/o números de identificación de las hojas. Durante el funcionamiento, las hojas pueden moverse, por ejemplo, a una velocidad de 5 m/min. Como se muestra en la captura de pantalla, una sola hoja vidrio puede extenderse a lo largo de varios compartimentos al mismo tiempo. Los diferentes compartimentos o zonas de revestimiento también se muestran en la parte inferior de la pantalla. En este ejemplo, se muestran las zonas de revestimiento 2 a 13. En este ejemplo, cada compartimento está representado por dos bloques. Esto se puede hacer, por ejemplo, para separar los ajustes de los objetivos individuales en una configuración de CA dual en el interior de un compartimento. Estas zonas de revestimiento se alternan con elementos sensores (sentido 1-4) y con elementos 610 de bombeo. Usando los elementos sensores es posible obtener parámetros de sustrato, que representan una propiedad física de una superposición intermedia de capas. Un elemento sensor puede posicionarse junto a un elemento de bombeo para permitir un entorno más limpio para el elemento sensor.
La parte izquierda de la pantalla muestra una versión ampliada de las zonas de revestimiento, los elementos de detección y los elementos de bombeo en la parte inferior de la pantalla.
La parte del medio de la pantalla muestra más detalles de los parámetros del proceso (medios de control del proceso/actuadores y condiciones del proceso). En este ejemplo, la parte del medio de la pantalla muestra parámetros del proceso del actuador 1 en la zona de revestimiento 11 (CMP 67) y los parámetros de sustrato del elemento 4 sensor (CMP 68). La parte del medio de la pantalla también muestra parámetros de sustrato. Se puede mostrar una versión retrasada de parámetros de sustrato, de modo que se ilustre la influencia de los parámetros del proceso en el parámetro de sustrato. Por lo tanto, la representación puede ser tal que se ilustre una correlación y relevancia entre, por un lado, los medios de control del proceso o los parámetros del proceso y, por otro lado, parámetros de sustrato. El parámetro de sustrato puede, por ejemplo, tener una respuesta retrasada ante un cambio en el parámetro del proceso. En este ejemplo, el parámetro de sustrato muestra una medición de transmisión espectral de la hoja medida por el sensor 4. En este ejemplo, la transmisión espectral se mide sobre el ancho de una hoja. Los parámetros de sustrato que se muestran pueden ser mediciones directas de un sensor o pueden ser propiedades de capa derivadas.
La interfaz de usuario puede diseñarse de modo que haya información más detallada disponible al pinchar sobre un parámetro determinado. Por ejemplo, al pinchar sobre una posición concreta en el gráfico que muestra la medición de transmisión, el gráfico puede cambiar a una respuesta de transmitancia espectral correspondiente a esa ubicación en el sustrato.
La interfaz de usuario puede permitir configurar un actuador. Esto se puede hacer individualmente o conforme a una combinación. Los parámetros del proceso que se corresponden con estos ajustes se pueden guardar o cargar. Los parámetros del proceso se pueden dividir en parámetros del proceso que representan los medios y parámetros del proceso que representan las condiciones. Por ejemplo, se puede configurar un flujo de gas en el MFC (controlador de flujo másico). Esto puede hacerse, por ejemplo, en sccm (centímetros cúbicos estándar por minuto). En ese caso, el flujo de gas se corresponde con el medio. Al ajustar el flujo de gas, cambian las condiciones. Esto puede ser, por ejemplo, la presión parcial del gas que, por ejemplo, puede medirse con un manómetro. El manómetro puede detectar condiciones del proceso que no estén directamente relacionadas con los medios de control del proceso. Esto puede ocurrir, por ejemplo, si se produce una fuga en la cámara de vacío o si una bomba de vacío deja de funcionar.
Los parámetros de sustrato y los parámetros de control pueden representarse en diferentes formatos (por ejemplo, valores, diales, controles deslizantes, botones de opción, casillas de verificación y demás).
La parte derecha de la pantalla muestra una representación en el tiempo de al menos un parámetro de sustrato, que representa una propiedad física de una superposición intermedia de capas (esta puede ser, por ejemplo, una medición directa o una propiedad de capa derivada), junto con una representación de al menos un parámetro del proceso. Los parámetros de sustrato pueden ser, por ejemplo, parámetros globales de rendimiento de capa o parámetros locales de rendimiento de capa. La columna de la derecha muestra un número de hoja en función del tiempo, la columna del medio muestra un parámetro del proceso del actuador 1 en la zona de revestimiento 11 (CMP 67) en función del tiempo y la columna de la derecha muestra un parámetro de sustrato medido por el elemento 4 sensor (CMP 68) en función del tiempo. Se muestra la transmisión espectral promediada sobre la anchura de la hoja. Estos gráficos muestran una respuesta retrasada del parámetro de sustrato del elemento 4 sensor ante un cambio del parámetro del proceso del actuador 1. Como se ilustra, los parámetros del proceso y los parámetros de sustrato pueden representarse de diferentes maneras. Pueden, por ejemplo, representarse como un gráfico (por ejemplo, como un gráfico de barras), como valores numéricos, como colores (por ejemplo, se puede usar un color diferente si un parámetro supera un umbral). Los parámetros también pueden mostrarse frente a una ventana de tolerancia aceptable o a valores límite (por ejemplo, las líneas discontinuas verticales en el gráfico de barras de la derecha que muestran el parámetro de sustrato en función del tiempo).
El tiempo de al menos un parámetro de sustrato puede cambiarse con respecto al tiempo de al menos un parámetro del proceso para relacionar los parámetros entre sí. Se puede cambiar el tiempo teniendo en cuenta la velocidad del sustrato (por ejemplo, hojas de vidrio) en el sistema de deposición al vacío. Los parámetros de control y los parámetros del proceso pueden, por ejemplo, estar correlacionados por hoja de vidrio. Se puede utilizar una escala temporal diferente para los diferentes parámetros.
En base a la respuesta de al menos un parámetro de sustrato, se puede representar una indicación para al menos un ajuste de configuración de medios de control del proceso. Esto puede hacerse, por ejemplo, mostrando un parámetro de control real y mostrando el valor sugerido del parámetro de control. También se puede hacer sugiriendo cómo cambiar un medio de control del proceso concreto (por ejemplo, mostrando una flecha junto a un parámetro de control, en donde la flecha tiene una dirección y un tamaño determinados).
La FIG. 7 muestra una interfaz 243 de usuario según realizaciones de la presente descripción no cubiertas por las reivindicaciones adjuntas, en donde los parámetros de control y los parámetros de sustrato están vinculados. Esta interfaz de usuario ejemplar se subdivide en diferentes filas 710, 720, 730, 740, cada una de las cuales muestra diferentes tipos de información. La FIG. 7 se muestra como un ejemplo únicamente con fines ilustrativos y de ninguna manera pretende ser limitante para el presente ejemplo no cubierto por las reivindicaciones adjuntas.
Tanto el número de filas como la información ilustrada por fila pueden diferir en gran medida de lo que se ilustra en la FIG. 7.
En una primera fila 710, se ilustra un parámetro del proceso por nodo (correspondiente con una posición de objetivo) en un gráfico de barras. En este gráfico de barras se muestran el valor real del parámetro del proceso, el valor deseado del parámetro del proceso y la dirección en la que se debería controlar o ajustar el parámetro del proceso. Otros parámetros de control (como el número y el estado de las posiciones de ajuste (recuento de nodos detectados y estado de recuento de nodos detectados), si se produce un error en la barra magnética, el estado de actividad del actuador, si se cala el motor, si se produce un error de la Eeprom, si se produce un error del motor o si se produce un error óptico) se ilustran mediante símbolos para cada nodo.
Una segunda fila 720 se subdivide en diferentes ventanas secundarias, cada una de las cuales muestra diferentes parámetros del proceso. En una primera ventana secundaria se muestra la humedad en función del tiempo (gráfico), en una segunda ventana secundaria se muestra la temperatura en función del tiempo (tabla), en una tercera ventana secundaria se muestra la tasa de transmisión (gráfico de barras), en una cuarta ventana secundaria se muestra el canal de alimentación de CC (gráfico de barras), en una quinta ventana secundaria se muestra el voltaje de entrada (gráfico de barras), en una sexta ventana secundaria se muestra la intensidad (gráfico de barras). Esto es solo con fines ilustrativos y se pueden representar otros o más parámetros de un cátodo concreto; tanto configuraciones reales (a partir de la tercera ventana secundaria en adelante) como datos históricos o de tendencias (para las dos primeras ventanas secundarias). El ejemplo no cubierto por las reivindicaciones no se limita a estos parámetros del proceso. También se pueden mostrar otros parámetros del proceso como, por ejemplo, la presión externa e interna de un compartimento.
En una tercera fila 730 también se muestran parámetros del proceso por nodo. Esto es similar a lo que se muestra en la primera fila 710. Un compartimento habitualmente contiene una configuración de magnetrón dual y tiene dos objetivos; por ejemplo, permitiendo que la corriente que emplea CA cambie entre ambos objetivos para cierto comportamiento ventajoso del proceso. Donde, en la realización ilustrada, la fila 710 representa un parámetro del proceso por nodo para el primer objetivo, la fila 730 representa los ajustes individuales para el segundo objetivo. En la cuarta fila 740 se muestran parámetros de sustrato que representan una propiedad física de una superposición intermedia de capas. En este gráfico se muestra la desviación del espesor de una única capa, que está siendo depositada por el cátodo dual en función de la posición. Las diferentes curvas se corresponden con medidas de espesor en diferentes instantes.
Los parámetros del proceso pueden mostrarse de modo tal que sea visible una tendencia en los ajustes de los medios de control actuantes (mediante flechas en un control deslizante o mediante un histograma). La interfaz de usuario puede mostrar parámetros de sustrato espacialmente correspondientes.
Un sistema de deposición al vacío según realizaciones de la presente invención comprende un sistema de retroalimentación según realizaciones del primer aspecto de la presente invención. En ejemplos no cubiertos por las reivindicaciones, el sistema de retroalimentación puede ser sustituido por el dispositivo de monitorización de la presente descripción.
El sistema de retroalimentación cierra el ciclo de control para controlar las propiedades de una única capa o de una superposición de múltiples capas. El dispositivo de visualización permite tener conocimiento visualmente de lo que sucede en el ciclo de control cerrado, tanto en términos de ajuste de parámetros de control, como en términos de parámetros de sustrato resultantes. En realizaciones particulares, el dispositivo de visualización facilita que el operador cierre el ciclo de control. El operador puede, por ejemplo, interferir en el ciclo cerrado anulando ajustes particulares. Esto puede usarse, por ejemplo, en caso de emergencia, cuando el operador observa que el sistema evoluciona en una dirección fuera de control, o cuando el operador observa que la evolución hacia una configuración aceptable y estable es demasiado lenta. En todos los casos, el ciclo de control se cierra teniendo en cuenta al menos un parámetro de sustrato, que representa una propiedad de una superposición intermedia de capas. El sistema de retroalimentación y el dispositivo de visualización pueden incluso usarse en paralelo. El dispositivo de visualización se puede usar, por ejemplo, en el arranque y/o para un ajuste aproximado de los parámetros de control, el sistema de retroalimentación se puede usar luego para un ajuste fino de los parámetros de control. Estos parámetros de control pueden usarse para generar otras señales de control más.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (210) de retroalimentación para controlar las propiedades de una única capa o de una superposición de múltiples capas que está siendo aplicada sobre un blanco (10) o sustrato revestido por medio de un proceso de revestimiento al vacío controlado por una pluralidad de medios de control del proceso, estando el sistema (210) de retroalimentación caracterizado por que comprende
- al menos un dispositivo (220) de monitorización para implementar al menos dos técnicas de medición distintas para determinar señales de medición en cada una de una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato (11) revestido, por lo que una primera técnica de medición está adaptada para aplicarse simultáneamente a más de una de la pluralidad de ubicaciones y una segunda técnica de medición está adaptada para aplicarse al menos a una de la pluralidad de ubicaciones, siendo una de las técnicas de medición primera y segunda una medición de transmisión espectral,
- al menos una unidad (230) de procesamiento, adaptada para recibir las señales de medición, configurada para determinar, a partir de las señales de medición recibidas, los valores reales de una primera propiedad de capa en la pluralidad de ubicaciones y de una segunda propiedad de capa, diferente de la primera propiedad de capa, en al menos una de la pluralidad de ubicaciones y/o para determinar desviaciones entre los valores reales de las propiedades de capa primera y segunda y los valores deseados de las propiedades de capa,
- un controlador (240) para proporcionar señales de activación para activar la pluralidad de medios de control del proceso y para generar señales de control adicionales para accionar aún más al menos uno de la pluralidad de medios de control del proceso en el proceso de revestimiento en base a los valores determinados y/o a las desviaciones entre los valores reales de la propiedad de capa y los valores deseados de la propiedad de capa y en el conocimiento de un modelo de capa que expresa parámetros de capa en función de ajustes y/o variaciones de al menos dos de la pluralidad de medios de control del proceso, de modo que las propiedades de la superposición de capas caen dentro de unos valores de tolerancia permitidos.
2. Un sistema (210) de retroalimentación según la reivindicación 1, que comprende además un primer medio (231) de almacenamiento para almacenar datos de calibración del punto de trabajo nominal en el blanco (10) o sustrato revestido y/o que comprende un segundo medio (232) de almacenamiento para almacenar el modelo de capa de la capa que está siendo aplicada sobre el sustrato (10).
3. Un sistema (210) de retroalimentación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo (220) de monitorización está configurado para implementar, como la otra de las técnicas de medición primera y segunda, cualquiera de una medición de transmisión espectral que cubre al menos una banda significativa del espectro visible, una medición de transmisión espectral en el espectro infrarrojo, una técnica de medición sin contacto, una medición de reflexión especular o difusa, una medición de elipsometría, una inspección visual.
4. Un sistema (210) de retroalimentación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos un dispositivo (220) de monitorización comprende una pluralidad de primeros elementos (221) sensores para determinar señales de medición en cada una de la pluralidad de ubicaciones espacialmente distribuidas sobre el sustrato (11) revestido y/o una pluralidad de segundos elementos (222) sensores para determinar señales de medición en una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato (11) revestido.
5. Un sistema (210) de retroalimentación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos un dispositivo (220) de monitorización está configurado para ser implementado como una medición in situ y/o en donde el sistema (210) de retroalimentación está configurado para implementarse en un proceso de revestimiento al vacío que es un proceso integrado.
6. Un sistema (210) de retroalimentación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo (241) de visualización para monitorizar parámetros del sistema (210), comprendiendo el dispositivo (241) de visualización :
- una interfaz (242) de entrada configurada para recibir al menos un parámetro del proceso, para el cual el proceso de revestimiento al vacío requiere una entrada, y al menos un parámetro de sustrato, que representa una propiedad física de una superposición intermedia de capas, y
- una interfaz (243) de usuario adaptada para mostrar en un dispositivo de visualización al menos el parámetro del proceso y al menos el parámetro de sustrato, de modo tal que se ilustra la influencia al menos del parámetro del proceso sobre al menos el parámetro de sustrato.
7. Método para controlar las propiedades de una única capa o de una superposición de múltiples capas que está siendo aplicada sobre un blanco (10) o sustrato revestido por medio de un proceso de revestimiento al vacío controlado por una pluralidad de medios de control del proceso, estando el método caracterizado por que comprende
- proporcionar un modelo de una capa que está siendo aplicada sobre el sustrato (10), expresando el modelo los parámetros de capa en función de los ajustes y/o de las variaciones de al menos dos de la pluralidad de medios de control del proceso,
- iniciar el proceso de revestimiento de una única capa o de una superposición de múltiples capas, al accionar la pluralidad de medios de control del proceso,
- medir señales de medición en una pluralidad de ubicaciones distribuidas espacialmente sobre el sustrato (11) revestido, determinando así al menos una señal de medición en cada una de las ubicaciones de medición, siendo la medición mediante al menos dos técnicas de medición distintas, por lo que una primera técnica de medición se aplica simultáneamente a más de una de la pluralidad de ubicaciones y una segunda técnica de medición se aplica al menos a una de la pluralidad de ubicaciones, siendo una de las técnicas de medición primera y segunda una medición de transmisión espectral,
- usar las señales de medición y el conocimiento del modelo de capa para determinar valores reales de al menos dos propiedades de capa diferentes en la pluralidad de ubicaciones y/o para determinar desviaciones entre los valores reales de la propiedad de capa y los valores deseados de la propiedad de capa,
- accionar aún más la pluralidad de medios de control del proceso en el proceso de revestimiento en base a los valores determinados y/o a las desviaciones entre los valores reales de la propiedad de capa y los valores deseados de la propiedad de capa en la pluralidad de ubicaciones y en el conocimiento del modelo de capa, de modo que las propiedades de la única capa o de la superposición de múltiples capas que está siendo aplicada caen dentro de los valores de tolerancia predeterminados.
8. Método según la reivindicación 7, que además comprende calibrar un punto de trabajo nominal en el blanco o sustrato revestido.
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, en donde tanto la primera técnica de medición como la segunda técnica de medición se aplican in situ mientras el sustrato se mueve a través del proceso de deposición al vacío.
10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde medir señales de medición según la otra de las técnicas de medición comprende realizar una técnica de medición sin contacto.
11. Método según la reivindicación 10, en donde medir señales de medición según la otra de las técnicas de medición comprende realizar cualquiera de una medición de transmisión espectral en el infrarrojo, una técnica de medición sin contacto, una medición de reflexión especular o difusa, una medición de elipsometría, una inspección visual.
12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en donde accionar la pluralidad de medios de control del proceso en el proceso de revestimiento comprende accionar medios de control del proceso que tienen un impacto espacial diferente sobre la capa que está siendo aplicada.
13. Uso de un método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12 para controlar las propiedades de una única capa o de una superposición de múltiples capas que está siendo aplicada sobre un blanco (10) o sustrato revestido en un proceso de revestimiento al vacío integrado.
14. Uso de un método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12 para controlar al menos dos propiedades de capa de una única capa o de una superposición de múltiples capas que está siendo aplicada sobre un blanco (10) o sustrato revestido.
15. Un sistema de deposición al vacío para depositar una superposición de capas sobre un sustrato, caracterizado por que comprende:
- medios para depositar una secuencia de capas, en donde estos medios están adaptados para ser controlados usando una pluralidad de parámetros del proceso,
- medios para medir al menos un parámetro de sustrato de una superposición intermedia de capas antes de depositar la siguiente capa de la superposición de capas, y
- un sistema (210) de retroalimentación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde los medios para medir al menos un parámetro de sustrato comprenden al menos el dispositivo de monitorización y la unidad de procesamiento.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11542596B2 (en) * 2019-07-01 2023-01-03 Viavi Solutions Inc. Optical monitor
EP4157801A1 (en) 2020-05-26 2023-04-05 Saint-Gobain Glass France Method for estimating a quality function of a mono- or multi-layered coated transparent substrate
EP3944030A1 (en) 2020-07-21 2022-01-26 Saint-Gobain Glass France Method to assist an operator in controlling a coating process
EP4105746A1 (en) 2021-06-17 2022-12-21 Saint-Gobain Glass France Method for adjusting parameters of a coating process to manufacture a coated transparent substrate
WO2023131710A1 (en) * 2022-01-09 2023-07-13 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Plasma power supply system and method
US20230359168A1 (en) * 2022-05-03 2023-11-09 Nanya Technology Corporation Method for controlling deposition tool

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4754757B2 (ja) * 2000-03-30 2011-08-24 東京エレクトロン株式会社 基板のプラズマ処理を調節するための方法、プラズマ処理システム、及び、電極組体
US7837836B2 (en) * 2004-02-12 2010-11-23 Seagate Technology Llc Method and apparatus for multi-stage sputter deposition of uniform thickness layers
WO2007029253A2 (en) * 2005-09-06 2007-03-15 Beyond Blades Ltd. 3-dimensional multi-layered modular computer architecture
TWI404152B (zh) * 2007-01-16 2013-08-01 Univ Nat Cheng Kung Immediate Damage Detection Method and Measurement of Porous Ultra - low Dielectric Materials
WO2009143921A1 (en) 2008-05-29 2009-12-03 Applied Materials, Inc A method for determining an optical property of an optical layer
KR101874429B1 (ko) * 2012-02-02 2018-08-03 삼성디스플레이 주식회사 표시장치 및 그 제조방법
DE102012109424A1 (de) 2012-10-04 2014-04-10 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Sputtermagnetron und Verfahren zur dynamischen Magnetfeldbeeinflussung
WO2014105557A1 (en) * 2012-12-27 2014-07-03 First Solar, Inc. Method and system for in-line real-time measurements of layers of multilayered front contacts of photovoltaic devices and calculation of opto-electronic properties and layer thicknesses thereof
JP6239294B2 (ja) * 2013-07-18 2017-11-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の運転方法

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