JP6596474B2 - 閉ループ制御 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、反応性堆積プロセスの制御のためのアセンブリ、そのようなアセンブリを含む装置、及び反応性堆積プロセスを制御する方法に関する。本発明の実施形態は特に、反応性堆積プロセスのための閉ループ制御アセンブリ、反応性堆積プロセスのための閉ループ制御装置を含む堆積装置、及び反応性堆積プロセスを制御する方法に関する。

多くの応用形態において、基板、例えば、フレキシブル基板上に薄い層を堆積する必要がある。通常、フレキシブル基板はフレキシブル基板コーティング装置の種々のチャンバ内でコーティングされる。さらに、基板コーティング装置の１つのチャンバ内にフレキシブル基板のストック、例えば、フレキシブル基板のロールを配置することができる。通常、フレキシブル基板は、気相堆積技法、例えば、物理的気相堆積または化学気相堆積を用いて真空中でコーティングされる。

特にフレキシブル基板の場合であるが、また他の基板の場合にも、フレキシブル基板が高速で移動している間に、フレキシブル基板上への堆積が行われることが多いので、堆積プロセスの堆積速度は重要である。例えば、パッケージング業界では、パッケージングをコーティングするために、反応性堆積プロセスによって堆積することができる、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２または他の層のような層を用いることができる。

例えば、ＳｉＯ２は酸素モードにおいてスパッタリングすることができるが、このモードでは堆積速度は遅い。金属モードでは、吸収性ＳｉＯｘ層が堆積される。それゆえ、移行モードにおいてＳｉＯ２プロセスを実行するのが最も効率的である。このモードでは、透明なＳｉＯ２を高速で堆積することができる。カソードを移行モードに保つために、特殊な制御ルーチンと組み合わせて、ＰＥＭ（プラズマ発光監視）またはラムダセンサのような特殊な監視機構を用いることができる。これは余分なハードウェア及びソフトウェアを必要とし、それゆえ、費用がかかる解決法である。したがって、高速であり、信頼性があり、実施することがより簡単である反応性堆積プロセスが必要とされる。

上記の事柄を踏まえて、独立請求項１による反応性堆積プロセスを制御する方法、独立請求項９による反応性堆積プロセスのために構成される閉ループ制御アセンブリ、請求項１４による、基板上への層の反応性堆積のための堆積装置が提供される。本発明の更なる態様、利点及び特徴は、従属請求項、説明及び添付の図面から明らかである。

一実施形態によれば、反応性堆積プロセスを制御する方法が提供される。方法は、電源によってカソードに電力を供給することと、電源に電圧設定点を与えることと、カソードに供給される電力に相関する電力値を受信することと、閉ループ制御を与えるため電力値に基づいてプロセスガスの流れを制御することとを含む。

別の実施形態によれば、閉ループ制御アセンブリが提供される。閉ループ制御アセンブリは、その中にチャンバ及びカソードを有する堆積装置内での反応性堆積プロセスのために構成される。閉ループ制御アセンブリは、カソードに電力を供給するためカソードに接続される電源と、チャンバ内にプロセスガスを供給するように構成されるガス供給源と、電源に電圧設定点を与え、かつ電源から電力値を受信するため、電源に接続されるコントローラとを含み、コントローラは、電力値に基づいてプロセスガスのガス流を制御するためにガス供給源に更に接続される。

更なる実施形態によれば、基板上への層の反応性堆積のための堆積装置が提供される。装置は、その中で基板上に層を堆積するためのチャンバと、チャンバ内にプラズマを生成するためのカソードと、閉ループ制御アセンブリとを含む。閉ループ制御アセンブリは、カソードに電力を供給するためカソードに接続される電源と、チャンバ内にプロセスガスを供給するように構成されるガス供給源と、電源に電圧設定点を与え、かつ電源から電力値を受信するため、電源に接続されるコントローラとを含み、コントローラは、電力値に基づいてプロセスガスのガス流を制御するためにガス供給源に更に接続される。

実施形態は開示される方法を実行するための装置にも向けられ、それぞれ説明される方法ステップを実行するための装置部分を含む。これらの方法ステップは、ハードウェア構成要素によって、適切なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータによって、２つの任意の組み合わせによって、または任意の他の方法において実行することができる。さらに、本発明による実施形態は、説明される装置が動作する方法にも向けられる。方法は、装置のあらゆる機能を実行するための方法ステップを含む。

本発明の先に記載された特徴を細部にわたって理解することができるように、複数の実施形態を参照することによって、先に手短に要約された本発明の更に詳細な説明を行うことができる。添付の図面は本発明の実施形態に関連し、以下の記述において説明される。

通常の反応性堆積プロセスのヒステリシス曲線を示すグラフである。 本明細書において説明される実施形態による、反応性堆積プロセスのための閉ループ制御のための制御アセンブリの概略図である。 本明細書において説明される実施形態による、閉ループ制御アセンブリを有する堆積装置の概略図である。 本明細書において説明される実施形態による、反応性堆積プロセスのための閉ループ制御のための制御アセンブリと、反応性堆積プロセスの制御のために用いられることになるパラメータを示す概略図である。 本明細書において説明される実施形態による、閉ループ制御アセンブリを有する更なる堆積装置の概略図である。 本明細書において説明される実施形態による、反応性堆積プロセスの閉ループ制御の方法を示す流れ図である。

ここで、本発明の種々の実施形態が詳細に参照されることになり、その１つまたは複数の例が図示される。図面に関する以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ構成要素を指している。一般的に、個々の実施形態に関する違いのみが説明される。本発明の説明として各例が与えられるが、本発明を限定するつもりはない。さらに、１つの実施形態の一部として図示及び説明される特徴は、更なる実施形態をもたらすために、他の実施形態において用いることができるか、または他の実施形態と併用することができる。説明はそのような変更及び変形を含むことを意図している。

本明細書において説明される実施形態は、とりわけ、パッケージング用のウェブ、フレキシブル光起電デバイスまたは他の応用形態などのフレキシブル基板を処理するのに適応した基板処理システムに言及する。詳細には、基板処理システムは、巻出しモジュールから巻き出されるウェブなどのフレキシブル基板の連続処理のために適応される。

ここで、本明細書において説明される実施形態において用いられるようなフレキシブル基板またはウェブは、通常、可撓性であるという特徴を有することができることに留意されたい。用語「ウェブ」は、用語「ストリップ」または用語「フレキシブル基板」と同意語として用いることができる。例えば、本明細書の実施形態において説明されるようなウェブはホイルとすることができる。

しかしながら、高速に移動しているフレキシブル基板に対する堆積プロセスにとって、簡単なプロセス制御による高い堆積速度が特に有益であると考えることができるが、高速、かつ十分に制御された堆積がスループット及び／または歩留りを増大させ、それゆえ、堆積装置の所有コストが下がるので、本明細書において説明される実施形態から他の反応性堆積プロセスも利益を享受することができる。

本明細書において説明される実施形態によれば、反応性堆積プロセスのための閉ループ制御が提供される。それによって、通常、ヒステリシスを伴う反応性堆積プロセスに対して、簡略化された装置要件とともに、高速で、かつ信頼性のあるプロセス制御モードを与えることができる。例えば、本明細書において説明される閉ループ制御は、プラズマモニタ、ラムダセンサなどを不要にする。

図１は、通常の反応性堆積プロセスのヒステリシス曲線を示すグラフ１０を示す。これは、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の堆積とすることができ、プラズマ内に酸素を供給しながら、カソードからシリコンがスパッタリングされる。それにより、酸化ケイ素を基板上に堆積することができる。図１に示される曲線１２は、酸素などのプロセスガスの流れの関数として、スパッタカソードに与えられる電圧のような堆積パラメータを示す。しかしながら、例えば、ラムダセンサを用いて測定することができる、プラズマ内の酸素含有量などの、他の堆積パラメータに対しても類似のヒステリシス曲線を見ることができる。したがって、グラフ１０において与えられる値は正規化された値として示される。

図１に示される矢印１４によって示されるように、曲線１２はヒステリシスを示す。少ないプロセスガス流に対して、比較的高いカソード電圧が与えられ、金属モードにおいて堆積プロセスが行われる。金属モードでは、高い堆積速度を与えることはできるが、吸収層が堆積されるので、複数の応用形態に対して適切ではない。より高いプロセスガス流量に対して、堆積プロセスは酸素モードに変わり、透明な酸化ケイ素層を堆積することができる。けれども、堆積速度は比較的遅い。したがって、本明細書において説明されるような反応性堆積プロセスを制御する方法は、通常、堆積プロセスが移行モードにおいて提供されるように制御し、酸化ケイ素などの透明な層を比較的速い速度で堆積することができる。

酸素センサ（ラムダセンサ）またはプラズマ監視（ＰＥＭ）を用いる電流制御モードなどの制御モードは、堆積プロセスを移行モードにおいて安定した状態に保つために、センサ装置、及び高速ロジック制御を有する制御ユニットのための追加のハードウェアを必要とする。プラズマ特性の情報を与えるそのようなセンサからの信号は、電源またはガス供給源を制御するために、高速ロジックコントローラに送ることができる。したがって、カソード電力を移行モードにおいて制御し続けるために、これまで、特殊な制御ルーチンとともに、ＰＥＭまたはラムダセンサのような特殊な監視機構が用いられた。これは余分なハードウェア及びソフトウェアを必要とし、それゆえ、費用がかかる解決法である。さらに、電流制御モードは必ずしも有益ではない。

本明細書において説明される実施形態は、反応性堆積プロセスのための閉ループ制御を提供し、カソードを電力制御することができる。それにより、堆積速度がカソードに供給される電力に比例するので、堆積速度を一定にすることができる。

本明細書において説明される実施形態は、電圧制御または上側電圧制限を用いることによって、カソードを移行モードに保つことができる電圧電源または発生器を含む。しかしながら、電源に電圧制御を与えるとき、電源は固定された１つのパラメータを保つことだけできるので、電圧電源は結果として電圧制御されることになり、電力が一定に保たれない。電圧制御が用いられる場合には、電力、それゆえ、堆積速度が、使用されるプロセスガス（あるいは脱ガス）とともに変化し、これは必ずしも許容できるとは限らない。また、電源を電圧モードにおいて動作する場合には、堆積速度の手動調整が必要とされる。

したがって、本明細書において説明される実施形態は、電源の電圧制御に加えて、閉制御ループとして電力制御を提供し、実際の電力が監視され、プロセスガスの流量が、電力を本質的に一定に保つように制御される。それにより、本質的に一定の堆積速度を与える閉ループ制御を提供することができる。本明細書において説明される実施形態によれば、ＳｉＯ_２プロセスなどの反応性堆積プロセスは、電圧制御されるか、または電圧制限され、スパッタ電力を一定に保つＯ_２流調節を確立する。それにより、閉ループ制御が提供される。

本明細書において参照される例は、主にＳｉＯ_２堆積に言及するが、反応性堆積プロセスを制御する方法、反応性堆積プロセスのために構成される閉ループ制御アセンブリ、及び基板上への層の反応性堆積のための堆積装置は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＳｎＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４などを堆積するなどの他の反応性堆積プロセスに対しても利用することができる。

図２は、本明細書において説明される実施形態を例示するための閉ループ制御アセンブリ２００を示す。制御アセンブリは、電源２１０を含む。参照番号２１２によって示されるように、電源は通常、中周波電源などのＡＣ電源とすることができる。本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる、幾つかの実施形態によれば、電源の発振周波数は１ｋＨｚ〜２００ｋＨｚとすることができる。電源２１０はカソードアセンブリに接続される。

図２に示されるように、カソードアセンブリは第１のカソード２１４及び第２のカソード２１５を含むことができる。それにより、カソードまたはカソードアセンブリにそれぞれ電力が供給される。本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる、幾つかの実施形態によれば、ＡＣ波形の半サイクル中に、一方のカソードが他方のカソードのための対電極（アノード）をそれぞれ提供するように交替する方法で、ＡＣ電力をカソード２１４及びカソード２１５に供給することができる。カソードアセンブリに電力を供給することによって、プラズマ２０が生成される。

本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる、幾つかの実施形態によれば、電源２１０は、ＤＣ発生器と、中周波発振器などのＡＣ発振器とを含むことができる。ＤＣ発生器は、発振器に対する出力として、ＤＣ電力、ＤＣ電圧、及びＤＣ電流を有する。発振器は、カソードまたはカソードアセンブリにそれぞれ供給される、出力電力、出力電圧、出力電流、及び出力周波数を有する。矢印２２２によって示されるように、電源は、コントローラから電圧設定点信号を受信する。さらに、矢印２２４によって示されるように、電源は、コントローラに電力値を与える。その結果、通常、電力値は、電源または発振器のそれぞれによってカソードに供給される実際のＡＣ電力である。

矢印２３２によって示されるように、プラズマ２０のプラズマ領域内にプロセスガスが供給される。本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる、通常の実施形態によれば、プロセスガスはアルゴン、酸素、窒素、Ｈ_２、Ｈ_２Ｏ及びＮ_２Ｏのうちの少なくとも１つを含むことができる。通常、反応性堆積プロセスのための反応性ガスとして酸素を供給することができる。酸素ベースの反応プロセスのためのプロセスガス内に少量の窒素を与えることは、生成されるプラズマ２０を安定させることに対して有益である。

通常の実施形態によれば、電圧設定点値２２２は、電源２１０がカソードに与えることができる、電圧に対する上限値として与えられる。図１に関して、上限値は、例えば、０．６〜０．８、例えば、０．７の正規化された値を有することができる。それにより、金属モードから開始するプロセスにおいて、移行モード、例えば、図１の曲線１２の右側ヒステリシス部分で層を堆積するように電圧を調整することができる。

したがって、電圧設定点値２２２は、その堆積プロセスを移行モード内に保つための限界値として設定することができる。その結果、電源によって供給される電力は、プラズマ領域２０内の反応性ガスの流れによって決まる。例えば、酸化ケイ素堆積プロセスに対して、電力は、電圧設定点値によって制限される間の酸素流によって決めることができる。実際の電力は、矢印２２４によって示されるように、コントローラへの信号として与えられる。コントローラは閉ループ制御を提供し、カソードに供給される実際の電力に基づいて、矢印２３２によって示されるプロセスガス流を制御する。

したがって、本明細書において説明される幾つかの実施形態によれば、電源の電圧が設定点値によって固定され、電源２１０の出力電力は、コントローラによってプロセスガス流を調整することによって制御される。本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる、幾つかの実施形態によれば、コントローラはプログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）とすることができる。プロセスガス流、例えば、酸素流を調整して、出力電力を、それゆえ、堆積速度を一定に保つので、ラムダセンサまたはプラズマ監視（ＰＥＭ）のような追加のハードウェアを有することなく、移行モードにおいて、一定の堆積速度を与えることができる。

図３は、閉ループ制御アセンブリを含む堆積装置３００を示す。図３に示される堆積装置３００は、電源２１０を含む。ＡＣ電源は、堆積装置３００の回転可能なカソード３１４及びチャンバ３２に接続される。

本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる、異なる実施形態によれば、ＡＣ電源を、一方のカソードと、ハウジングによって、または堆積装置の他の部品によって、または別の電極によって設けられる対電極とに接続することができる。例えば、他方の電極は、カソード３１４と反対側の基板面に設けることができる。更なるオプションによれば、２つのカソードを備えるカソードアセンブリを設けることができ、交流電力によって駆動されるツインカソードアセンブリを設けるために、ＡＣ電源は第１のカソード及び第２のカソードに接続される。通常、中周波電力が適用される。

通常の実施形態によれば、カソードはマグネトロンスパッタリングカソードとすることができる。さらに、本明細書において説明されるような反応性堆積プロセス、それぞれの制御アセンブリ及び堆積装置に対して、図２に示されるような平面カソード、または図３及び図５に示されるような回転するカソードを利用することができる。

理解されるように、カソード２１４、２１５及び３１４、並びに本明細書において参照される他のカソードは、ＡＣ電力が供給されるときに、カソードまたはアノードのいずれかとすることができる。しかしながら、その機能がＡＣ周波数波形の半サイクル中にアノードの機能とすることができる場合であっても、スパッタリングターゲットはカソードと呼ばれる。

図３に示されるように、電圧設定点２２２がコントローラ３１０によって与えられ、コントローラ３１０は電力値を受信し、電力値は、通常、カソード３１４に出力される実際に供給されるＭＦ電力である。コントローラ３１０は、チャンバ３２内にプロセスガスを供給するためのガス導管３３４を含むガス供給源３３０に信号２３２を与える。基板３０は、層、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＳｎＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４などの反応性堆積のためにチャンバ３２を通って移送される。

チャンバ３２のプラズマ領域内の導管３３４によって供給されるガス流量は、カソード３１４に供給される電源２１０の出力電力に比例する。コントローラ３１０は、電源からコントローラ３１０に信号として与えられる実際の電力値２２４が本質的に一定であるように、ガス流量を制御する。それにより、閉ループ制御が確立される。

図４は、カソード２１４及び２１５に電力を供給するための閉ループ制御アセンブリの更に別の実施形態を示す。閉ループ制御及び閉ループ制御を動作させる方法は図４及び図６に関して説明される。矢印４２２及び４２４によって示されるように、設定点電圧及び設定点電力をコントローラ３１０に与えることができる。これは、例えば、操作者によってグラフィカルユーザインターフェースを通して行うことができる。通常、設定点電圧をＤＣ電圧とすることができ、設定点電力を中周波電力とすることができる。しかしながら、設定点電圧を中周波電圧とすることもでき、設定点電力をＤＣ電力とすることもでき、ＤＣ電力は電源内のＤＣ発生器から発振器に出力される。コントローラ３１０は、矢印２２２によって示されるように、電源２１０に設定点電圧を与える。

通常、電源２１０は、ＤＣ発生器４１２と、ＡＣ発振器、例えば、中周波発振器４１４とを含むことができる。電源２１０は、所望の出力電圧として、特に電源２１０によって供給される電圧の電圧上限値として電圧設定点２２２を用いるように構成される。例えば、設定点電圧がＤＣ電圧である場合には、電源２１０は、ＤＣ発生器４１２によって発振器４１４に与えられるＤＣ電圧の上限値として設定点を用いることができる。例えば、設定点電圧がＭＦ電圧である場合には、電源２１０は、発振器４１４によってカソードに与えられるＭＦ電圧の上限値として設定点を用いることができる。それにより、電源は図６のステップ６０２に示されるように電圧制御において動作される。

本明細書において説明される通常の実施形態によれば、電圧設定点４２２は、堆積プロセスが移行モードにおいて行われるように与えられる。その結果、電圧上限値に起因して、移行モードを安定させることができ、発振器４１４によってカソード２１４及び２１５に供給される実際のＡＣ電力は、プラズマ領域内で利用可能なプロセスガスによって決まる。カソード２１４及び２１５に供給される実際の電力は、例えば、発振器からコントローラ３１０に信号２２４として与えられる。これは、実際の電力Ｐａｃｔが受信される図６のステップ６０４に対応する。コントローラは、ステップ６０６において、実際の電力Ｐａｃｔを設定点電力４２４と比較する。ステップ６０８に示されるように、プロセスガスのガス流、特にプロセスガスに含まれる反応性ガスのガス流が調整される。これが図４において矢印２３２によって示される。例えば、実際の電力が設定点電力より小さい場合には、例えば、酸化ケイ素堆積プロセスのための酸素流を増加させる。実際の電力が設定点電力より大きい場合には、例えば、酸化ケイ素堆積プロセスのための酸素流を減少させる。他の反応性堆積プロセス及び対応する反応性プロセスガスに対して同様の制御を実施することができる。

通常の実施形態によれば、酸素流を特定の限度内に調整することができ、所定の増分によって調整することができる。ステップ６０８からステップ６０４への矢印によって示されるように、本質的に一定の電力を供給するため閉ループ制御が実施される。それにより、移行モードにおいて本質的に一定の堆積速度が与えられ、堆積速度は電源の電圧制御によって設定される。

図６は更なるステップ６１０を示しており、本明細書において説明される実施形態の幾つかの任意の変更に従って与えることができる。それにより、電源２１０からコントローラ３１０への信号として与えられる実際の電力２２４に加えて、実際の電圧も電源２１０からコントローラ３１０への信号として与えられる。ステップ６１０において、実際の電圧が監視される。実際の電圧が下限値未満に降下する場合には、酸素モードが検出される。これは図１に関して理解されることができる。正規化された電圧が、０．４未満の値に降下する場合には、反応性堆積プロセスは図１に示されるように酸素モードにある。幾つかの実施形態によれば、堆積プロセスのために金属モードを介して移行モードに戻すために、酸素流量を最小酸素設定点レベルに設定することができる。

図５は、本明細書における実施形態による、基板、例えば、フレキシブル基板上への層の反応性堆積のための堆積装置５００の一例を概略的に示す。

通常の実施形態によれば、堆積装置５００は、基板１４の堆積及び巻取り前に、基板１４を巻き出すための巻出しローラ１３２及び巻戻しローラ１３４を含むことができる。堆積装置５００は、異なる処理チャンバを通って基板１４を並進させるためのローラシステム（図示せず）を含むことができる。詳細には、本明細書における実施形態による堆積装置は、プラスチックフィルム上でロールツーロール堆積するためのスパッタロールコータとして構成することができる。

装置５００の処理モジュールは、基板１４を処理ドラム３０６に適切に送り込み、そして処理された基板１４’をプロセスモジュールから巻取りモジュール３０４に送り込むのを容易にするためのローラ３１０、３１２を更に含むことができる。堆積装置５００は、本開示の実施形態による透明物体を製造するのに適応した、アプライドマテリアルズ社によって製造されるＳｍａｒｔＷｅｂ（商標）とすることができる。本明細書における実施形態に適応させることができるロールツーロール堆積装置の例は、２００４年２月１８日に出願され、公開番号ＥＰ １ ５６１ ８３７ Ａ１号で公開される「Ｓｔｒｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａ ｖａｃｕｕｍ ｃｈａｍｂｅｒ ａｎｄ ａ ｃｏａｔｉｎｇ ｃｙｌｉｎｄｅｒ」と題する欧州特許出願公開第２００４０００３５７４号において記述されており、その出願は本開示と矛盾しないかぎり、参照により本明細書に援用される。

図５に示される例示的な装置は、６つのターゲットアセンブリ５２０−１〜５２０−６を有し、基板１４上に１つの層または層スタックを堆積するように構成される第１の堆積アセンブリを含む。通常の実施形態によれば、層スタックの幾つかの層はそれぞれ、個別の堆積チャンバ内で、または堆積チャンバの個別の区画内で堆積することができる。代替的には、各区画を用いて、同じ材料層を更に堆積することができる。

本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる、幾つかの実施形態によれば、装置５００は６つの区画、チャンバまたはサブチャンバを含むことができ、各区画が個別の処理パラメータ下で、特に個別の処理ガスを用いて動作することができる。図５に示されるように、装置はＳｉターゲット、例えば、噴霧式Ｓｉターゲット管５２２を備えた６つの回転可能なＭＦカソードまたはターゲットアセンブリ５２０−１〜５２０−６を含むことができる。参照を容易にするために、コントローラ３１０、例えば、ＤＣ発生器４１２及びＭＦ発振器４１４を有する電源２１０、ガス供給源３３０、及びガス導管３３４は第１のターゲットアセンブリ５２０−１に対してのみ示される。

通常の実施形態によれば、電源及びガス供給源は、堆積装置の区画のそれぞれに対して設けることができ、コントローラ３１０を用いて各区画内の堆積を制御することができる。代替的には、ＰＬＣなどのコントローラを各堆積プロセスに対して設けることができる。その結果、通常、共通のユーザインターフェースを設けて、各堆積ゾーンに対する設定点電圧及び設定点電力を与えることができる。更なる代替の変更形態によれば、２つ以上、更には全ての堆積ゾーンに対して、類似の設定点電圧及び設定点電力を与えることができる。

本明細書において説明される幾つかの実施形態によれば、特に異なる層を含む層スタックの堆積のため、堆積アセンブリ５２０−１〜５２０−６のうちの１つまたは複数を、反応性堆積プロセスのために、そして本明細書において説明される実施形態による閉ループ制御アセンブリと一緒に設けることができる。

例えば、本明細書において説明される実施形態による閉ループ制御を用いて、３つのシリコン含有誘電体膜（ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４）を有する３層透明層スタックを製造することができる。それにより、堆積区画のうちの１つまたは複数に対して、ラムダセンサまたはＰＥＭを回避することができる。

更なる実施形態によれば、図５に示され、６つの区画、ターゲットアセンブリまたはカソードを有する装置５００は、例えば、８、１０、更には１２個の区画、ターゲットアセンブリまたはカソードまで更に拡大することもできる。通常、追加のカソードを用いて、層厚及び／または堆積速度に基づいて基板の速度を制限しながら層を堆積することができるので、そのような拡大によって、少なくともスループットを更に高めることができる。

カソードアセンブリ５２０−１に対して例示的に示されるように、コントローラ３１０に設定点電圧４２２及び設定点電力４２４を与えることができる。コントローラ３１０は電源２１０に設定点電圧を与える。通常、電源２１０は、ＤＣ発生器４１２及びＡＣ発振器、例えば、中周波発振器４１４を含むことができる。電源は、堆積プロセスが移行モードにおいて行われるように、電圧制御において動作される。その結果、電圧上限値に起因して、移行モードを安定させることができ、発振器４１４によってカソード２１４及び２１５に供給される実際のＡＣ電力は、ガス供給源３３０によって導管３３４に供給される利用可能なプロセスガスによって決まる。カソード５２２に供給される実際の電力は、コントローラ３１０への信号として与えられる。プロセスガスのガス流は、実際の電力に基づいて調整される。

上記のように、本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることができる、幾つかの実施形態によれば、ＭＦ発生器はＰ_ＭＦ制御されるか、またはＵ_ＭＦ制御される。その場合に、通常、電圧限界値に達していないとき、発生器またはプロセスの電力制御をプロセスガスの流量の閉ループ制御によって利用することができる。電源に与えられるＰ_ＭＦ設定点を要求されるプロセスＰ_{ＭＦ−Ｓｅｔ}設定点より約１０％高く設定することができる。Ｕ_{ＤＣ／ＭＦ}限界設定点は、プロセスによって要求される設定点Ｕ_{ＤＣ／ＭＦ−Ｓｅｔ}に変更される。

酸素流は、要求されるＭＦ−電力（ＰＭＦ−Ｓｅｔ）及び実際のＭＦ−電力（ＰＭＦ−Ａｃｔ）の差に応じて変更される。ＰＭＦ−ＡｃｔがＰＭＦ−Ｓｅｔより小さい場合には、ガス流、例えば、酸素流を増加させる。ＰＭＦ−ＡｃｔがＰＭＦ−Ｓｅｔより大きい場合には、ガス流、例えば、酸素流を減少させる。

ガス流、例えば、酸素流は、毎分流量Δだけ限度（最小流量限度及び最大流量限度）内で変更することができる。ガス流量を変更することによるＭＦ−電力制御に加えて、実際の電圧（ＵＤＣ／ＭＦ−Ａｃｔ）は通常、設定点電圧（ＵＤＣ／ＭＦ−Ｓｅｔ）のすぐ近くにすべきである。実際の電圧がしきい値限度を下回る場合には、酸素モード堆積が検出され、上記のような対抗措置を提供することができる。

本明細書において説明される実施形態によれば、本明細書において説明されるような、閉ループ制御アセンブリ、閉ループ制御アセンブリを含む装置及び反応性層堆積の方法を用いて、ＰＥＭまたはラムダセンサのような追加のハードウェアを不要にする。さらに、移行モードにおける安定した堆積速度、すなわち、十分な堆積速度を提供することができる。

明細書は、最良の形態を含む本発明を開示し、かつ任意の当業者が本発明を実施し、利用できるようにするために複数の例を用いる。本発明は種々の具体的な実施形態に関して説明されてきたが、特許請求の範囲の精神及び範囲内で、変更を加えて本発明を実施できることは、当業者には認識されよう。特に、上記の実施形態及び変更形態の複数の例の互いに非排他的な特徴は、互いに組み合わせることができる。

本発明に関して特許を受けることができる範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に思い浮かぶ他の例も含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲内にあることを意図している。

これまでの説明は本発明の実施形態に向けられてきたが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

1. 反応性堆積プロセスを制御する方法であって、
   電源によってカソードに電力を供給することと、
   前記電源を電圧制御下で動作させ、かつ前記反応性堆積プロセスを移行モードで行うようにするため、前記電源に電圧設定点を与えることと、
   前記カソードに供給された前記電力に相関する電力値を受信することと、
   閉ループ制御を与えるため前記電力値に基づいてプロセスガスの流れを制御することであって、前記プロセスガスが前記反応性堆積プロセスのための反応性ガスとして酸素を含み、前記反応性堆積プロセスのプラズマを安定させるために窒素を含む、制御することと、
   を含む方法。
2. 前記カソードに供給される前記電力は、特に１ｋＨｚから２００ｋＨｚの発振周波数を有するＭＦ電力である、請求項１に記載の方法。
3. 前記電圧設定点は前記電源のための上限値である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記電圧設定点は、前記カソードを移行モードにおいて動作させるように構成される、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記電力値は、特にＭＦ電力として、前記カソードに供給される実際の電力である、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記受信された電力値は、前記プロセスガスの流れを制御することによって安定する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記プロセスガス中に含まれる前記酸素の酸素流が制御される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記電源によって供給される前記電圧の実際の電圧値を受信し、前記実際の値に基づいて堆積モードを監視することと、
   前記実際の電圧値が下限を下回って低下する場合、前記プロセスガスの流量を最小の設定点レベルに設定し、前記移行モードに戻すこととを更に含む、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
9. 中にチャンバ（３２）及びカソード（２１４、２１５、３１４、５２２）を有する堆積装置（３００、５００）内で反応性堆積プロセスのために構成される閉ループ制御アセンブリ（２００）であって、
   前記カソード（２１４、２１５、３１４、５２２）に電力を供給するため前記カソードに接続される電源（２１０）と、
   前記チャンバ（３２）内にプロセスガスを供給するように構成されるガス供給源（３３０）であって、前記プロセスガスは前記反応性堆積プロセスのための反応性ガスとして酸素を含み、前記反応性堆積プロセスのプラズマを安定させるために窒素を含む、ガス供給源（３３０）と、
   前記電源を電圧制御下で動作させるよう、かつ前記反応性堆積プロセスが移行モードで行われるように前記電源に電圧設定点を与えるため、かつ前記電源から電力値を受信するための、前記電源（２１０）に接続されたコントローラ（３１０）であって、前記コントローラは、前記電力値に基づいて前記プロセスガスのガス流を制御するために前記ガス供給源（３３０）に更に接続される、コントローラ（３１０）と
   を備える閉ループ制御アセンブリ（２００）。
10. 前記電力値は前記カソード（２１４、２１５、３１４、５２２）に供給される実際の電力である、請求項９に記載のアセンブリ（２００）。
11. 前記電源（２１０）は、特にＤＣ発生器（４１２）及び発振器（４１４）を有する、ＭＦ電源である、請求項９または１０に記載のアセンブリ（２００）。
12. 前記電源（２１０）は、１ｋＨｚから２００ｋＨｚの発振周波数を有する前記電力を供給するように構成される、請求項９ないし１１のいずれか一項に記載のアセンブリ（２００）。
13. 前記コントローラ（３１０）は、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法の少なくとも１つを実行するように構成されたプログラムコードを含む、請求項９ないし１２のいずれか一項に記載のアセンブリ（２００）。
14. 前記電圧設定点（２２２、４２２）は電圧上限値である、請求項９ないし１３のいずれか一項に記載のアセンブリ（２００）。
15. 基板上への層の反応性堆積のための堆積装置（３００、５００）であって、
    その中で前記基板上に前記層を堆積するためのチャンバ（３２）と、
    前記チャンバ内にプラズマを生成するためのカソード（２１４、２１５、３１４、５２２）と、
    請求項９ないし１４のいずれか一項に記載の閉ループ制御アセンブリ（２００）と
    を備える堆積装置（３００、５００）。

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