JP2012153976A - 真空析出プロセスのプロセス的に重要なデータを求めるための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセス上重要なデータを求める際の誤差を最小限に抑えるため、真空析出プロセスのプロセス的に重要なデータの求める方法を提供する。
【解決手段】マグネトロンに連結されたターゲットでコーティングされる際の光学的発光スペクトルで、少なくとも２つのプロセス材料によって、スペクトル線の少なくとも３つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_３が光学的発光スペクトルから求められることによって解決される。この発光スペクトルから、単一または多重の強度が互いに数学的に合成され、そして合成結果から、他の数学的合成によってプロセス上重要なデータが求められ、このデータが後続の測定プロセスまたは制御プロセスで使用される。
【選択図】なし

Description

本発明は、基板が真空室内で、制御される電圧源によって供給されるターゲット電圧をターゲットと対向電極との間にかけながらかつプロセスガスを真空室内に導入しながら、マグネトロンに連結されたターゲットから溶出した材料によって、プロセス室内でコーティングされ、その際光学的発光スペクトルが撮影され、この発光スペクトルから、真空析出プロセスのプロセス的に重要なデータが測定プロセスまたは制御プロセスでの更なる処理のために求められる、真空析出プロセスのプロセス的に重要なデータを求めるための方法に関する。

以下、強度とは、材料のスペクトル線の強さの値であると理解される。１つの材料の複数の強度について言及するときは、これは、１つの分光写真から複数のスペクトル線の高さが定められていることを意味する。すなわち、それぞれのスペクトル線の強さの値が求められ、強度としてさらに処理される。

次に述べるようなプロセスガスは特に、真空室内の圧力を調節する働きをする。プロセスガスは１つの作動ガスからなっていてもよい。この作動ガスは不活性である。すなわち、例えばアルゴン、クリプトンまたはキセノンのように、プロセスに対して化学的な影響を及ぼさない。反応性プロセスに関しては、層析出の際に例えば酸化のための酸素によって化学反応を起こすために、プロセスガスが反応ガス、例えば酸素からなっていてもよい。しかし、プロセスガスは作動ガスと反応ガスの混合物からなっていてもよい。

プロセスガス、特に作動ガスと反応ガスは、コーティングプロセスに関与する材料である。本発明においては、この材料を短く、プロセス材料と呼ぶ。

他のプロセス材料はマグネトロンのターゲットを構成するターゲット材料、例えばアルミニウムまたは亜鉛である。

同じパラメータを有する層の析出を保証するために、ターゲット材料が消費される間、長時間にわたってコーティングプロセスを一定に保つ必要がある。特に、層の厚さ、層組成（ドーピング）および層抵抗のような他の特性に関する均一性を長時間安定して保持すべきである。ターゲット材料の連続的な消費がこれに逆らう。消費の結果、まず第１に、ターゲット表面と磁界とガス流入部との間の位置関係が変化する。

最初の較正（いわゆるトリミング）によって、作動ガスと反応ガス（定義は下記参照）のガス圧分配を行うことができる。

プロセス進行中に、プロセスパラメータとも呼ばれるガス圧やターゲット電圧が再調整される。マグネトロン回転時の回転速度も他のプロセスパラメータである。

プロセスパラメータを短時間で自動的に再調整することは、連続的な基板のために必要である。調整のために２つの強度の商を利用する解決策は特許文献１に既に開示されている。

長時間安定性の検査は、プラズマからなる少なくとも２つの線の光学的発光分光学（ＯＥＳ）に基づいている。このプラズマは真空室内でターゲット電圧をかける際にターゲット表面にわたって生じる。その際、不連続波長に関する強度線は、コーティングプロセスに関与する材料、すなわち上述のようなプロセス材料の状態を示す。

成長する層の一定の層パラメータ、特に一定の層抵抗を保証するために、プラズマが観察され、プロセスパラメータが再調整される。

普通の（低価格の）分光計と、プロセス近くにおける分光計の配置は、測定された強度またはその絶対値に関して欠点を有する（精度、保存、変動）。波長に関する分解能が部分的に不鮮明であると、申し分なく識別可能な（制御技術的に利用可能な）強度線に関して妥協をしなければならないという結果になる。この線は時として互いに密接配置されている。

特許文献２「反応性のプラズマ支援式真空コーティングプロセスで反応ガス流を制御するための方法」において既に、ＯＥＳ信号の２つの線の観察が記載され、反応性のプラズマ支援式真空コーティングプロセスで反応ガス流を制御するための解決策が開示されている。この解決策では、真空コーティングプロセスのプラズマによって決まる制御量が、制御系としての真空室から、光学的発光分光学を用いて測定要素内で検出され、真空コーティングプロセスに供給される反応ガスの量が補正係数として調節される。その際、プロセスに関与するコーティング材料のスペクトル線の強度の測定値と、反応ガスのスペクトル線の強度の測定値とからの計算値としての制御量あるいはこれらの強度から求められる値の計算値としての制御量が使用される。この特許文献２に同様に開示された装置では、測定要素がコントローラ出力部に接続された制御入力部を有する音響−光学式分光計を備えている。

この公知の解決策では、２つの線の強度の比が求められて、制御量として使用されるが、反応ガス流は補正係数として使用される。これは、例えば成長する層の一定の層抵抗のような、連続するターゲット浸食の場合の層パラメータの不変性を十分に保証しない。

特許文献３には、動作点制御を行うマグネトロンスパッタ法が記載されている。その際、コーティングプロセスに関与する材料のスペクトル線の２つの強度の商が、制御のための制御量として使用される。この制御の場合、ターゲット電圧が補正係数として有効である。本発明によって、このような動作点制御の作用が改善可能であることがわかった。

独国特許発明第１０２００９０５３９０３Ｂ２号明細書 独国特許発明第１０３４１５１３Ｂ４号明細書 欧州特許出願公開第１５５３２０６Ａ１号明細書

本発明の課題は、次の測定プロセスまたは制御プロセスを確実に行うために、測定場所によっておよび／または分光計によって引き起こされる、プロセス的に重要なデータを求める際の誤差を最小限に抑えることにある。

この課題は本発明に従い、少なくとも２つのプロセス材料によって、スペクトル線の少なくとも３つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_３が光学的発光スペクトルから求められることによって解決される。１対の強度Ｉ_１．．．Ｉ_３から、第１の数学的合成によって、第１の相対強度Ｒ_１が計算される。他の対の強度Ｉ_１．．．Ｉ_３から、第２の数学的合成によって、第２の相対強度Ｒ_２が計算される。最後に、第１相対強度Ｒ_１と第２相対強度Ｒ_２から、第３の数学的合成によって、プロセス的に重要なデータとしての強度合成ＩＶが計算される。そして、このプロセス的に重要なデータは次の測定プロセスまたは制御プロセスで使用される。それによって、測定プロセスまたは制御プロセスの精度と信頼性が高められる。

本方法の実施形態では、少なくとも２つのプロセス材料から少なくとも４つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_４が求められる。同じプロセス材料に由来しないそれぞれ２つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_４から、第１相対強度Ｒ_１が計算される。同じプロセス材料に由来しないそれぞれ２つの他の強度Ｉ_１．．．Ｉ_４から、第２相対強度Ｒ_２が計算される。

それによって、一方の材料の強度を他の材料で較正することができる。

プロセス制御のためおよび成長する層の特性を推定するために本発明に従って複数の線を使用することにより、線強度が当然励起条件に依存するという事実が考慮される。例えば、圧力に依存してＺｎ線対Ｏ線の比が生じる。というのは、相互作用横断面が電子温度（すなわち圧力）に異なるように依存するからである。

本発明の根底をなす効果は、本発明の利用に関係なく、数学的な合成によって、誤差を含む強度の絶対値あるいは誤差の大きな単一の相対強度がもはや使用されないで、２つの相対強度によって得られる第３相対強度が使用されることにある。この第３相対強度の誤差は外乱が十分に除去されている。数学的な合成の方法と、強度の選択と、この強度が推定される材料は、次に詳しく説明するように、プロセス的に重要なデータの利用によって決定される。

本発明の利用は、真空室内での析出プロセスを制御するための方法に関する。この方法の場合、プロセスに関与する材料のスペクトルがその場所で撮影され、それからプロセス材料の複数の強度が求められ、この強度が互いに数学的に合成され、数学的合成の結果が制御回路の制御量として使用され、この制御回路は、数学的合成の結果が基準量に従うように、補正係数としてのプロセスパラメータを調節する。

高い層品質を保証するためには、コーティングプロセス中にターゲット浸食の増大によって生じる層パラメータの変化を、動作点の長時間安定化を保証することによって回避することが必要である。

本発明は特に、析出プロセスの際の層品質の長時間安定を目指すことができ、そしてこの場合特にＴＣＯとしてのＺｎＯ：Ａｌを析出するための長時間安定した反応プロセスの開発を目指すことができる。その際、基板は、制御される電圧源から供給されるターゲット電圧をターゲットと対向電極との間にかけながらかつ真空室にプロセスガスを導入しながら、マグネトロンに連結されたターゲットから溶出した材料によってプロセス室内でコーティングされる。この場合、出力または放電電流は酸素流を介して制御される。

本発明のこのような利用のために、
少なくとも２つのプロセス材料から少なくとも４つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_４が求められ、この場合一方のプロセス材料の第１スペクトル線の強度Ｉ_１と、一方のプロセス材料の第２スペクトル線の強度Ｉ_２が、プロセス室内の第１場所で測定され、これらの強度から第１相対強度Ｒ_１が第１の数学的合成ｆ_１（Ｉ_１，Ｉ_２）によって求められ、
第１スペクトル線の強度Ｉ_３と第２スペクトル線の強度Ｉ_４が、第１場所とは異なるプロセス室内の第２場所で測定され、これらの強度から第２相対強度Ｒ_２が第２の数学的合成ｆ_２（Ｉ_３，Ｉ_４）によって求められ、そして
第３の数学的合成ｆ_３が第１相対強度Ｒ_１と第２相対強度Ｒ_２からｆ_３＝｛ｆ_１（Ｉ_１，Ｉ_２），｛ｆ_２（Ｉ_３，Ｉ_４）｝によって求められ、強度合成ＩＶとしてのその結果が制御プロセスの制御量として使用される。

この制御は、制御の制御量としての強度合成ＩＶが基準量として調節された強度合成ＩＶの目標値ＩＶ_ｓに一定に保持されるよう、ターゲット電圧Ｕ_Ｔおよび／または磁気系とターゲットとの間の相対運動の速度が、制御の補正係数として使用されるように行うことができる。

ターゲット電圧および／または相対速度の速度制御は、非常に少ない費用で行うことができる。値を連続運転で一定に保持するために、速度制御または電圧制御が行われる。この制御は、強度合成が一定値に保たれるように、電圧および／または速度を調節するために利用可能である。

本方法の実施形態では、第２の数学的合成が第１の数学的合成と同じ種類である（ｆ_１＝ｆ_２）。

第１スペクトル線としてターゲット材料のスペクトル線を、そして第２スペクトル線として反応ガスのスペクトル線を選択することができると有利である。

本発明に係る方法の精度を高めるために、できるだけ重要なスペクトル線が使用される。そのために、上記では、異なる材料のスペクトル線を使用した。さらに、少なくとも１つのスペクトル線が、中立の材料状態ではなく、励起された材料状態（例えばイオン化された亜鉛線）に割り当てられる発光線として選択されることによって、重要性が高められる。

層特性、ターゲット電圧の電圧値、ターゲット相対運動の速度およびスペクトル線の強度の一義的な割り当てを決定できることが本発明に係る方法の出発点である。その際さらに、２つの強度の強度合成を求めることによって、この一義的な割り当てに対する妨害作用を閉め出すことができる。

商ｆ_１＝Ｉ_１／Ｉ_２とｆ_２＝Ｉ_３／Ｉ_４を求める形態の第１と第２の数学的合成が行われることにより、強度を有利に実現することができる。

第３の数学的合成は、商ｆ_３＝ｆ_１（Ｉ_１，Ｉ_２）／ｆ_２（Ｉ_３，Ｉ_４）あるいは平均値ｆ_３＝ｆ_１（Ｉ_１，Ｉ_２）＋ｆ_２（Ｉ_３，Ｉ_４）／２を求める形態で行うことができる。

上記の割り当ては、達成すべき層特性ａの値ａ_ｉに関する強度合成ＩＶを関数ＩＶ＝ｆ（ａ）によって定めることにより、目標値を設定するために合目的に使用可能である。

そのために、層特性の値ａ_ｉを測定することにより、関数ＩＶ＝ｆ（ａ）が較正コーティングプロセス中に検知され、実際の値ａ_ｎが値ａ_ｉに一致しない場合に、後の値ａ_ｎ＋ｘが意図した層特性の値に一致するまで、ターゲット電圧および／または磁気系とターゲットとの間の相対運動の速度が変更され、その際求められる強度合成ＩＶが目標値ＩＶ_ｓとして使用され、かつ基準量として生じる。

さらに、良好に再現可能な結果をもたらし、それによって本方法の精度を高めることができるがしかし複雑である、上述の較正コーティングプロセスのコストを低減することができるように、本方法を構成することができる。その際、達成すべき層特性ａの値ａ_ｉに関する目標値ＩＶ_ｓが、コーティングプロセス中に層特性の値ａ_ｉを測定することにより求められ、実際の値ａ_ｎが値ａ_ｉに一致しない場合に、後の値ａ_ｎ＋ｘが意図した層特性の値に一致するまで、ターゲット電圧および／または磁気系とターゲットとの間の相対運動の速度が長時間にわたり変更され、その際求められる強度合成ＩＶが目標値ＩＶ_ｓとして使用され、かつ基準量として生じる。それによって、いろいろなパラメータを読み取ることができる特性曲線を生じないで、層パラメータの量に関連した目標値を求める特性曲線を生じる。

解決策の第１代替形態、すなわちターゲット電圧Ｕ_Ｔの変化は、ターゲットと磁気系との間の静的配置構造および動的配置構造を有する装置でのスパッタプロセスのために使用可能である。第２代替形態は動的配置構造のために使用可能である。この動的配置構造では両代替形態が適用可能である。

本発明が平面マグネトロンで使用されると、この平面マグネトロンによって、相対運動がターゲットを介して発生する、ターゲット表面と相対的なプラズマの運動によって実現される。これは例えば、ターゲットの下で運動可能な磁気系によって実現可能である。しかし、平面マグネトロンを基板と相対的に動かすことができる。この両相対運動の速度は、本発明に係る方法の特別な実施形態では、強度合成を一定に保つために制御可能である。

本発明はさらに、管マグネトロンでの使用のために特に適している。管マグネトロンは好ましくは、基板の搬送方向に対して横方向に位置する細長い磁気系を備え、この磁気系を中心に、管ターゲットが回転可能に配置されている。それによって特に、均一なターゲット浸食が達成され、ターゲット材料収量が高められる。本発明では、回転運動が基板に対する管ターゲットの相対運動として見なされ、その回転速度が制御される。

実際には、スペクトル線の強度がターゲット回転中に変動することがわかった。本発明に係る方法に対するこのような変動の影響を閉め出すために、強度合成が管マグネトロンの少なくとも１回転にわたる平均値として生じると有利である。

上述の方法は特に、真空室内の個々のマグネトロンに適している。プラズマと異なる動作電圧を介して２個のマグネトロンに影響を及ぼすことができる。この理由から、有利な実施形態では、真空室内に２個のマグネトロンが配置され、制御がその都度各マグネトロンのために分離して行われる。各マグネトロンのために、その都度他のマグネトロンと異なるスペクトル線の少なくとも１つの強度を使用することにより、両制御の分離が補助され、相互の影響が最小限に抑えられる。それによって、両制御において異なる強度合成が使用される。

制御のための利用に役立つ本方法の他の実施形態では、３つのプロセス材料から４つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_４が求められる。その際、第１プロセス材料から第１強度Ｉ_１が求められ、第２プロセス材料から第２強度Ｉ_２が求められ、第３プロセス材料から第３強度Ｉ_３と第４強度Ｉ_４が求められる。第１強度Ｉ_１は第３強度Ｉ_３と共に第１の数学的合成によって第１相対強度Ｒ_１に合成され、第２強度Ｉ_２と第４強度Ｉ_４は第２の数学的合成によって第２相対強度Ｒ_２に合成される。第１相対強度Ｒ_１と前記第２相対強度Ｒ_２から、第３の数学的合成によって強度合成ＩＶが求められ、制御量として制御回路で使用される。

プロセスパラメータであるターゲット電圧が制御回路において補正係数として使用されると合目的である。

反応性析出プロセスの場合に、プロセスパラメータである反応ガス流を補正係数として使用することができる。

反応性析出プロセスの場合さらに、第１乃至第４強度Ｉ_１−Ｉ_４を、プロセス材料である作動ガス、反応ガスおよびターゲット材料から求めることができる。

例えば、層要素の線の強度を、作動ガスの線の強度で「較正」することを試みることができる。

例えば、
［Ｉ（Ｚｎ）／Ｉ（Ａｒ，１）］ ／ ［Ｉ（Ｏ）／Ｉ（Ａｒ，２）］
この場合、 Ｉ（Ｚｎ）は亜鉛線の強度であり、
Ｉ（Ｏ）は酸素線の強度であり、Ｉ（Ａｒ，１）は第１アルゴン線の強度であり、Ｉ（Ａｒ，２）は第２アルゴン線の強度である。

合目的な合成は数学的には異なるものと見なすことができる。というのは、純粋な商が所定の範囲においてのみ良好な近似であるからである。

本発明に係る方法の他の利用可能性、すなわちドーピングの測定では、２つのターゲット材料によるコーティングの際に、３つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_３が３つのプロセス材料から求められる。その際、第１ターゲット材料から第１強度Ｉ_１が求められ、第２ターゲット材料から第２強度Ｉ_２が求められ、そして第３プロセス材料から第３強度Ｉ_３が求められる。第１強度Ｉ_１は第２強度Ｉ_２と共に第１の数学的合成によって第１相対強度Ｒ_１に合成され、第２強度Ｉ_２と第３強度Ｉ_３は第２の数学的合成によって第２相対強度Ｒ_２に合成される。第１相対強度Ｒ_１と第２相対強度Ｒ_２から、第３の数学的合成によって強度合成ＩＶが求められ、プロセス的に重要なデータとして、一方または他方のターゲット材料による析出された層のドーピングのための測定部に供給される。

この方法は特にアルミニウム−亜鉛−酸化物−（ＡＺＯ）−コーティングにおいて利用可能である。相対強度Ｒ_１はターゲット材料であるアルミニウムの強度と、ターゲット材料である亜鉛の強度から求められ、第２相対強度Ｒ_２は反応ガスである酸素の強度とターゲット材料であるアルミニウムの強度あるいはターゲット材料である亜鉛の強度から求められる。

第１相対強度はＲ_１＝Ｉ_１／Ｉ_２によって、第２相対強度はＲ_２＝Ｉ_３／Ｉ_１によって、そして強度合成はＩＶ＝Ｒ_１／Ｒ_２によって求めることが可能である。

これにより、幾分広いドーピング濃度を用いることができる。ＡＺＯの場合最初から少なくとも３つの線：亜鉛、酸素およびアルミニウムを必要とした（合成例えば［Ｉ（Ｚｎ）／Ｉ（Ａｌ）］ ／ ［Ｉ（Ｏ）／Ｉ（Ｚｎ）］；場合によっては異なるＺｎ線によって）。

次に、実施形態に基づいて本発明を詳しく説明する。

補正係数としてターゲット電圧を有する制御回路に基づいて、本発明に係る方法の第１の実施形態を示す。 補正係数として回転速度を有する制御回路に基づいて、本発明に係る方法の第２の実施形態を示す。 作動ガス（ＡＧ）と反応ガス（ＲＧ）とターゲット材料（ＴＭ）のスペクトル線の位置とその強度を分光写真で示す。 プロセス材料である作動ガス（ＡＧ）と反応ガス（ＲＧ）とターゲット材料（ＴＭ）の強度の絶対値の時間的な変化を示す。 ３つのプロセス材料である作動ガス（ＡＧ）と反応ガス（ＲＧ）とターゲット材料（ＴＭ）の４つの強度から強度合成関数ＩＶを求めることを示す。 ３つのプロセス材料である第１ターゲット材料（ＴＭａ）と第２ターゲット材料（ＴＭｂ）と反応ガス（ＲＧ）の強度の絶対値の時間的な変化を示す。 ３つのプロセス材料である第１ターゲット材料（ＴＭａ）と第２ターゲット材料（ＴＭｂ）と反応ガス（ＲＧ）の４つの強度から強度合成関数ＩＶを求めることを示す。

次の実施形態では、真空コーティング装置で縦方向に搬送される基板が、搬送方向に対して横方向に配置された管マグネトロンによってコーティングされることを前提としている。その際、いろいろな層特性を有する層が析出される。図示した本発明に係る制御と平行して、それ自体公知の制御装置が出力に応じて酸素流を制御する。この制御装置は図に詳しく示していない。

ＺｎＯ：Ａｌを析出するための反応プロセスに関するこの実施形態において、他のすべての層特性ａの代わりに、比抵抗ρが考察される。この比抵抗は所定の値を有し、特に基板長さにわたって一定であり、かつ均一である。

図１に示すように、測定要素４としての１個または複数の光学式発光分光計を用いて、第１スペクトル線と第２スペクトル線の強度Ｉ_１１、Ｉ_２１、Ｉ_１２、Ｉ_２２がそれぞれプロセス空間内の第１場所と第２場所で測定される。さらに、第１の数学的合成ｆ_１（Ｉ_１１，Ｉ_２１）と第２の数学的合成ｆ_２（Ｉ_１２，Ｉ_２２）が求められる。その際、第２の数学的合成は第１の数学的合成と同じ種類である（ｆ_１＝ｆ_２）。すなわち、第１の数学的合成が商を求めるものであるとき、第２の数学合成も商を求めることによって実現される。

第１および第２の数学的合成から、第３の数学的合成ｆ_３＝｛ｆ_１（Ｉ_１１，Ｉ_２１），ｆ_２（Ｉ_１２，Ｉ_２２）｝によって、強度合成ＩＶが求められる。その結果は制御装置の制御量として使用される。

前の較正コーティングプロセスから、層特性ａのｉ番目の測定の値ａ_ｉに関する対の値｛ＩＶ_ｉ，ρ_ｉ｝、例えばその際検知された比抵抗としてのρ_ｉを有する対の値が存在している。

所定の比抵抗ρが生じると、対応する対の値から、対応するＩＶ値が推定され、目標値ＩＶ_ｓとして使用される。そして、実際値ＩＶと目標値ＩＶ_ｓから制御偏差ΔＩＶが計算され、コントローラ５に供給される。このコントローラ５とここに図示した計算はプロセスコンピュータ６内で実現される。このプロセスコンピュータは制御電圧Ｕ_ｓｔの対応する値を算出し、この制御電圧はアクチュエータとしての電圧制御されるジェネレータ７に供給される。このジェネレータから出力電圧がターゲット電圧Ｕ_Ｔとして生じる。このターゲット電圧は制御系と見なすことができる真空室８内のターゲットに加えられる。

強度合成ＩＶを一定に保つ他の方法は、ターゲット回転速度Ｎの変更である。この場合、ターゲット電圧は酸素流を介して一定に保たれる。

図２に示すようにさらに、測定要素４としての１個または複数の光学式発光分光計を用いて、第１スペクトル線と第２スペクトル線の強度Ｉ_１１、Ｉ_２１、Ｉ_１２、Ｉ_２２がそれぞれプロセス空間内の第１場所と第２場所で測定される。さらに、第１の数学的合成ｆ_ｉ（Ｉ_１１，Ｉ_２１）と第２の数学的合成ｆ_２（Ｉ_１２，Ｉ_２２）が求められる。その際、第２の数学的合成は第１の数学的合成と同じ種類である（ｆ_１＝ｆ_２）。すなわち、第１の数学的合成が商を求めるものであるとき、第２の数学的合成も商を求めることによって実現される。

第１および第２の数学的合成から、第３の数学的合成ｆ_３＝｛ｆ_１（Ｉ_１１，Ｉ_２１），ｆ_２（Ｉ_１２，Ｉ_２２）｝によって、強度合成ＩＶが求められる。その結果は制御装置の制御量として使用される。

前の較正コーティングプロセスから、層特性ａのｉ番目の測定の値ａ_ｉに関する対の値｛ＩＶ_ｉ，ρ_ｉ｝、例えばその際検知された比抵抗としてのρ_ｉを有する対の値が存在している。

所定の比抵抗ρが生じると、対応する対の値から、対応するＩＶ値が求められ、目標値ＩＶ_ｓとして使用される。そして、実際値ＩＶと目標値ＩＶ_ｓから制御偏差ΔＩＶが計算され、コントローラ５に供給される。このコントローラ５とここに図示した計算は同様に再びプロセスコンピュータ６内で実現される。このプロセスコンピュータは回転数ｎの対応する値を算出し、この回転数はアクチュエータとしてのターゲット駆動部９に供給される。このターゲット駆動部からターゲット回転速度Ｎが生じる。このターゲット回転速度は制御対象と見なすことができる真空室８内のターゲットと基板との間の相対速度を決定する。

図３において、作動ガス、この場合アルゴン（Ａｒ）の第１スペクトル線１１と、作動ガスの第２スペクトル線１２と、反応ガス、この場合酸素（Ｏ_２）のスペクトル線１３と、第１ターゲット材料、この場合アルミニウム（Ａｌ）のスペクトル線１４と、第２ターゲット材料、この場合亜鉛（Ｚｎ）のスペクトル線１５が分光写真１０に示してある。

図４と図５の実施形態では、プラズマ室内での電子の高エネルギー励起状態の程度と、その電子温度の程度が、線形強度に基づいて多重強度から求められる。層特性を調節するための制御量を導き出すために、電子温度のこの程度に基づいて単一強度の評価が行われる。

プロセス材料である作動ガス（ＡＧ）と反応ガス（ＲＧ）とターゲット材料（ＴＭ）のその都度３つについてスペクトル線１１〜１４の全部で少なくとも４つの強度Ｉ_１〜Ｉ_４が出力量として測定および処理される。その際、２つのプロセス材料（ＡＧとＴＭ）について１つずつの強度 − 単一強度 − が求められ、そして第３プロセス材料（ＡＧ）について少なくとも２つの強度 − 多重強度 − が求められる。

制御のために、先ず最初にそれぞれ１つの単一強度が多重強度に対して対比される（数学的に合成させられる）。それから、２つの制御量が得られる。この制御量は互いに対比させられて（数学的に合成されられて）最終制御量を生じる。

第１近似では、従来技術で知られているように、制御にとって、プロセス材料に関する単一強度を取り入れることで十分である。ターゲット近くおよび基板近くで測定を行うと、制御が一層改善される。

しかしながら、本発明では、１つの同一の材料に関する２つ以上の線形強度（多重強度）から、他の制御量が導き出される。強度の比を求めることにより、図５から分かるように、分光計の感度の変動を補正することができる（例えばコリメータを追加減衰することによって）。この場合、制御は従来技術に従って鈍感である。

多重強度の測定のために、本例ではアルゴンの作動ガスについて言及する。しかし、本発明はその他のプロセス材料にも適用可能である。数学的な合成もここでは例示的に記載する。例えば差または比を求めることによるような他の数学的合成を、制御量を実際に求めるために使用することができる。

例えば、ターゲット材料の強度Ｉ_ＴＭと作動ガスの第１強度Ｉ_ＡＧ１から、第１相対強度Ｒ_１が次式によって求められる。
Ｒ_１＝Ｉ_ＴＭ ／ Ｉ_ＡＧ１

第２相対強度Ｒ_２が反応ガスの強度Ｉ_ＲＧと作動ガスの第２強度Ｉ_ＡＧ２から次式によって求められる。
Ｒ_２＝Ｉ_ＲＧ ／ Ｉ_ＡＧ２

最終的に制御量として使用される強度合成ＩＶは次式から求められる。
ＩＶ＝Ｒ_１ ／ Ｒ_２

上述の思想によって、改善された精度が達成される。それによって、他の実施形態では、ドーピング濃度も決定することができる。

多重強度決定のために他の量も使用することができるという上記前提の下で、例えば第１ターゲット材料（例えばＡｌ）のスペクトル線１４の強度Ｉ_ＴＭａと、第２ターゲット材料（例えばＺｎ）のスペクトル線１５の強度Ｉ_ＴＭｂとから、第１相対強度Ｒ_１が次式によって求められる。
Ｒ_１＝Ｉ_ＴＭａ ／ Ｉ_ＴＭｂ

反応ガスのスペクトル線１３の強度Ｉ_ＲＧと第１ターゲット材料のスペクトル線１４の強度Ｉ_ＴＭａから、第２相対強度Ｒ_２が次式によって求められる。
Ｒ_２＝Ｉ_ＲＧ ／ Ｉ_ＴＭａ

その代わりに、第２相対強度Ｒ_２が作動ガスの第１強度Ｉ_ＡＧ１と作動ガスの第２強度Ｉ_ＡＧ２から次式によって求められる。
Ｒ_２＝Ｉ_ＡＧ１ ／ Ｉ_ＡＧ２

最終的にドーピング濃度の程度として使用される強度合成ＩＶは次式から求められる。
ＩＶ＝Ｒ_１ ／ Ｒ_２

４ 測定要素
５ コントローラ
６ プロセスコンピュータ
７ ジェネレータ
８ 真空室
９ ターゲット駆動装置
１０ 分光写真
１１ 作動ガスの第１スペクトル線
１２ 作動ガスの第２スペクトル線
１３ 反応ガスのスペクトル線
１４ 第１ターゲット材料のスペクトル線
１５ 第２ターゲット材料のスペクトル線

Claims (15)

1. 基板が真空室内で、制御される電圧源によって供給されるターゲット電圧をターゲットと対向電極との間にかけながらかつプロセスガスを真空室内に導入しながら、マグネトロンに連結されたターゲットから溶出した材料によって、プロセス室内でコーティングされ、その際光学的発光スペクトルが撮影され、コーティングプロセスに関与するプロセス材料のスペクトル線の強度から、真空析出プロセスのプロセス的に重要なデータが測定プロセスまたは制御プロセスでの更なる処理のために求められる、真空析出プロセスのプロセス的に重要なデータを求めるための方法において、
   少なくとも２つのプロセス材料によって、スペクトル線（１１〜１５）の少なくとも３つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_３が光学的発光スペクトル（１０）から求められることと、
   １対の強度Ｉ_１．．．Ｉ_３から、第１の数学的合成によって、第１の相対強度Ｒ_１が計算されることと、
   他の対の強度Ｉ_１．．．Ｉ_３から、第２の数学的合成によって、第２の相対強度Ｒ_２が計算されることと、
   前記第１相対強度Ｒ_１と前記第２相対強度Ｒ_２から、第３の数学的合成によって、プロセス的に重要なデータとしての強度合成ＩＶが計算されることを特徴とする方法。
2. 少なくとも２つのプロセス材料から少なくとも４つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_４が求められることと、
   同じプロセス材料に由来しないそれぞれ２つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_４から、第１相対強度Ｒ_１が計算されることと、
   同じプロセス材料に由来しないそれぞれ２つの他の強度Ｉ_１．．．Ｉ_４から、第２相対強度Ｒ_２が計算されることとを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも２つのプロセス材料から少なくとも４つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_４が求められ、この場合一方のプロセス材料の第１スペクトル線の強度Ｉ_１と、一方のプロセス材料の第２スペクトル線の強度Ｉ_２が、プロセス室内の第１場所で測定され、これらの強度から第１相対強度Ｒ_１が第１の数学的合成ｆ_１（Ｉ_１，Ｉ_２）によって求められることと、
   第１スペクトル線の強度Ｉ_３と第２スペクトル線の強度Ｉ_４が、前記第１場所とは異なるプロセス室内の第２場所で測定され、これらの強度から第２相対強度Ｒ_２が第２の数学的合成ｆ_２（Ｉ_３，Ｉ_４）によって求められることと、
   第３の数学的合成ｆ_３が前記第１相対強度Ｒ_１と前記第２相対強度Ｒ_２からｆ_３＝｛ｆ_１（Ｉ_１，Ｉ_２），｛ｆ_１（Ｉ_３，Ｉ_４）｝によって求められ、強度合成ＩＶとしてのその結果が制御プロセスの制御量として使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 制御プロセスの制御量としての前記強度合成ＩＶが基準量として調節された強度合成ＩＶの目標値ＩＶ_ｓに一定に保持されるよう、ターゲット電圧Ｕ_Ｔおよび／または磁気系とターゲットとの間の相対運動の速度が、制御の補正係数として使用されるように、前記強度合成ＩＶが制御プロセスの制御量として用いられることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 達成すべき層特性ａの値ａ_ｉに関する前記目標値ＩＶ_ｓが関数ＩＶ＝ｆ（ａ）によって定められることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
6. 達成すべき層特性ａの値ａ_ｉに関する前記目標値ＩＶｓが関数ＩＶ_ｓ＝ｆ（ａ）から求められることと、層特性の値ａｉを測定することにより、前記関数ＩＶ_ｓ＝ｆ（ａ）が較正コーティングプロセス中に検知され、実際の値ａ_ｎが値ａ_ｉに一致しない場合に、後の値ａ_ｎ＋ｘが意図した層特性ａの値に一致するまで、ターゲット電圧Ｕ_Ｔおよび／または磁気系とターゲットとの間の相対運動の速度が変更され、その際求められる強度合成ＩＶが目標値ＩＶ_ｓとして使用され、かつ基準量として生じることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 達成すべき層特性ａの値ａ_ｉに関する前記目標値ＩＶ_ｓが、コーティングプロセス中に層特性ａの値ａ_ｉを測定することにより求められ、実際の値ａ_ｎが値ａ_ｉに一致しない場合に、後の値ａ_ｎ＋ｘが意図した層特性ａの値に一致するまで、ターゲット電圧および／または磁気系とターゲットとの間の相対運動の速度が変更され、その際求められる強度合成ＩＶが目標値ＩＶ_ｓとして使用され、かつ基準量として生じることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 平面マグネトロンの場合に、相対運動がターゲットを介して発生する、ターゲット表面と相対的なプラズマの運動によって実現されるかあるいは基板と相対的な平面マグネトロンの運動によって実現され、その速度が制御されることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 管マグネトロンの場合、相対運動が基板と相対的な管ターゲットの回転運動によって実現され、その回転速度Ｎが制御され、ターゲット電圧が酸素流を介して一定に保たれることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の方法。
10. ３つのプロセス材料から４つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_４が求められ、この場合第１プロセス材料から第１強度Ｉ_１が求められ、第２プロセス材料から第２強度Ｉ_２が求められ、第３プロセス材料から第３強度Ｉ_４と第４強度Ｉ_４が求められることと、第１強度Ｉ_１が第３強度Ｉ_３と共に第１の数学的合成によって第１相対強度Ｒ_１に合成され、第２強度Ｉ_２と第４強度Ｉ_４が第２の数学的合成によって第２相対強度Ｒ_２に合成され、前記第１相対強度Ｒ_１と前記第２相対強度Ｒ_２から、第３の数学的合成によって強度合成ＩＶが求められ、制御量として制御回路で使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
11. プロセスパラメータであるターゲット電圧Ｕ_Ｔが制御回路において補正係数として使用されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 反応性析出プロセスの場合に、プロセスパラメータである反応ガス流が補正係数として使用されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 反応性析出プロセスの場合に、第１乃至第４強度Ｉ_１−Ｉ_４がプロセス材料である作動ガス、反応ガスおよびターゲット材料から求められることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. ２つのターゲット材料によるコーティングの際に、３つの強度Ｉ_１．．．Ｉ_３が３つのプロセス材料から求められ、この場合第１ターゲット材料から第１強度Ｉ_１が求められ、第２ターゲット材料から第２強度Ｉ_２が求められ、そして第３プロセス材料から第３強度Ｉ_３が求められることと、第１強度Ｉ_１が第２強度Ｉ_２と共に第１の数学的合成によって第１相対強度Ｒ_１に合成され、第２強度Ｉ_２と第３強度Ｉ_３が第２の数学的合成によって第２相対強度Ｒ_２に合成され、前記第１相対強度Ｒ_１と前記第２相対強度Ｒ_２から、第３の数学的合成によって強度合成ＩＶが求められ、プロセス的に重要なデータとして、一方または他方のターゲット材料による析出された層のドーピングのための測定部に供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
15. アルミニウム−亜鉛−酸化物−（ＡＺＯ）−コーティングの場合に、第１相対強度Ｒ_１がターゲット材料であるアルミニウムの強度と、ターゲット材料である亜鉛の強度から求められ、第２相対強度Ｒ_２が反応ガスである酸素の強度とターゲット材料であるアルミニウムの強度あるいはターゲット材料である亜鉛の強度から求められることを特徴とする請求項１４に記載の方法。

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