TW202240022A - 非化學計量的金屬化合物層之沉積 - Google Patents

Abstract

提供一種由濺射沉積在一片件上沉積一層的方法、一種塗佈機及一種用於根據該方法控制一塗佈機的處理器。該方法包括同時在一片件上提供金屬及反應物質之沉積從而在預定濺射條件下形成一層，藉此在該片件上提供一沉積層，該沉積層包含一金屬化合物。該沉積層隨後經輻照，且量測光學透射率。比較與該所量測輻射相關之一量測參數與該參數之一個所儲存值。該等濺射條件作為該比較的一結果藉此經調適。

Description

非化學計量的金屬化合物層之沉積

本發明係關於濺射之領域。更具體而言，本發明係關於濺射非化學計量的金屬化合物層，詳言之次化學計量的金屬氧化物及/或金屬氮化物及/或金屬碳化物層。

控制層之複合物為製造化合物層中之重要但困難的問題。提供含有化合物之層，諸如氧化物層要求材料及環境之仔細調節及生長參數的良好控制。數種化學及物理氣相沉積技術可用於此用途。詳言之，濺射沉積可提供幾奈米厚度的層，該等層可用作針對若干應用的塗層。

經由磁控管濺射之沉積為熟知技術，技術在磁場影響下使用供電靶材，使得受控環境中之氣體在靶材上形成電漿軌跡。此情形引起材料經由電漿離子轟擊自其表面的移除及濺射原子至基板上的沉積。在定製材料需要特定性質時，特定複合物需要提供於沉積層，例如堆疊之一或多個層中。濺射沉積可用以提供可能不同之材料的多個層，從而允許形成堆疊之每一個別層的材料之複合物及厚度的控制。此操作可在不同階段進行。然而，控制塗層複合物為有挑戰的，此是由於改變一個沉積參數通常以不可受控或不可預測方式常常影響剩餘參數。

為了藉由濺射沉積形成氧化物或氮化物層，金屬靶材可以「反應模式」，亦即在不僅含有放電氣體(通常氬)而且含有反應氣體(例如，氧氣或氮氣)的環境中濺射。金屬濺射至基板上，且與環境反應氣體反應，從而形成金屬化合物層。儘管金屬靶材易於可用，但金屬靶材在以反應模式濺射時遭受熟知靶材中毒效應。金屬化合物膜不僅按需要形成於基板上，而且形成於濺射靶材自身上。因此，濺射產率且藉此濺射沉積速率經顯著減小。此外，反應氣體分壓力依據至塗佈隔室中之反應氣體流呈現遲滯作用。在低反應氣體流下，製程以所謂「金屬模式」操作，且沉積層如所預料為金屬的。在較高反應氣體流下，化合物層形成於基板上，而且形成於靶材表面上。製程現以「中毒模式」操作，且所沉積金屬化合物層如所預料為陶瓷。自金屬模式至中毒模式之轉變點相較於反向轉變以不同臨限反應氣體流發生，且取決於靶材表面的當前狀態。此外，兩個模式之間的轉變由濺射製程變數之急劇改變來表徵，其中反應氣體流的小改變導致沉積層之性質上的大變化。靠近轉變點的工作點因此固有地為不穩定的。此情形意謂，金屬靶材容易地提供金屬層的沉積或化學計量金屬化合物層的沉積。然而，以下各者之沉積在金屬靶材情況下技術上為極其困難的：具有特定非化學計量複合物(MO _x)之次氧化物層或具有特定非化學計量複合物(MN _x)之次氮化物層或者具有特定非化學計量複合物(MC _x)的次碳化物層。

相較於金屬靶材，陶瓷靶材(例如，氧化物靶材)在其工作點處提供更穩定操作，此是因為靶材中毒及所得遲滯效應經減小或很大程度上不存在。然而，陶瓷靶材之製造及操縱因為以下各者常常為困難的：原始材料之高熔融點，及此等陶瓷之差的機械性質，諸如陶瓷塗層的相對高之脆性及高硬度。此外，氧化物常常並非良好導體，因此陶瓷靶材之濺射相較於金屬通常在功率上受到更多約束，且要求具有高階電弧管理設定之電源的使用。在完全絕緣靶材材料的狀況下，其用途通常限於在製程期間以射頻AC供電，其常常為昂貴且低效的且不可易於按比例放大至大靶材及高功率位準。

本發明之實施例的一目標為提供一種沉積層，詳言之次化學計量金屬化合物層，例如次化學計量金屬氧化物的可靠且靈敏方法，該方法允許控制層之至少輻射吸收率，視需要層複合物，且視需要其他參數，諸如厚度及/或密度。另一目標為提供該方法之電腦實施、經組態以施行方法之演算法之步驟的電腦程式及包括用於執行方法之此類電腦實施的濺射系統。

本發明提供一種由濺射沉積在一片件上沉積一層的方法。該方法包含以下步驟： - 在一片件上提供金屬及反應物質之濺射沉積從而在預定濺射條件下形成一層，藉此在該片件上提供一沉積層，該沉積層包含一金屬化合物， - 隨後輻照該片件上的該沉積層且量測通過至少該沉積層的光學透射率， - 比較所透射之該輻射的一所量測輻射參數與該輻射參數的至少一個儲存值， - 作為對該比較的一回應而調適該等預定濺射條件。

本發明之方法可提供來自靶材材料自身及/或添加反應氣體流的反應物質。

本發明之實施例的優勢為，準確的非化學計量複合物可藉由量測取決於複合物之光學性質來沉積。本發明之實施例之優勢為，至少好於用於連線量測的現有化學或光譜測定分析，氧數量的非常靈敏之量測可藉由量測沉積層的透射率來提供。

方法可自動地進行而無需至少濺射步驟與輻照步驟之間的人工干預。參數之比較及條件的比較亦可自動地進行。

在本發明之一些實施例中，該至少一個所儲存值對應於金屬與反應物質之一非化學計量化合物中的一參考量，該等反應物質例如為氧及/或氮及/或碳。

在本發明之一些實施例中，該至少一個所儲存值對應於金屬與一反應物質之該化合物的一參考密度。

在本發明之一些實施例中，至少一個所儲存值包含對應於缺氧金屬氧化物中氧的參考密度及/或參考量之值。

實施例之優勢為，層的複合物可經準確地判定並控制，視需要或另外亦基於光學量測準確地判定且控制密度。此情形可針對非化學計量金屬化合物，例如缺氧金屬氧化物層中氧的密度及/或量進行。

在本發明之一些實施例中，量測光學透射率包含量測輻射波長解析的透射率，其中輻射具有範圍為UV輻射之波長直至IR輻射之波長的波長。

本發明之實施例之一優勢為，不透明度的位準可易於依據複合物，詳言之沉積層中之氧含量針對層來估計。另一優勢為，關於沉積層之其他參數，諸如厚度、密度等的資訊亦可自量測獲得。

在本發明之一些實施例中，量測光學透射率包含藉由整合感測器量測由具有預定波長範圍之複數個源及/或由寬頻光源產生的輻射之透射率。本發明之實施例之優勢為，輻射透射率，諸如可見光之光學透射率的量測可藉由諸如光電二極體的價格低廉整合感測器進行。

在本發明之一些實施例中，方法包含提供用於濺射，視需要是導電陶瓷靶材的陶瓷靶材，該陶瓷靶材包含至少一種金屬化合物，例如金屬氧化物及/或氮化物及/或碳化物。

本發明之實施例的優勢為，金屬靶材中毒被減小或甚至避免。另一優勢為，動態沉積速率及電壓取決於連續關係中的氧反應。本發明之實施例的優勢為，導電靶材可用於中間頻率或DC濺射中，該導電靶材例如具有低於1000 Ω.cm，例如，低於100 Ω.cm，諸如低於10 Ω.cm或甚至小於1 Ω.cm的電阻率。

在本發明之一些實施例中，提供金屬之濺射沉積包含提供至少鎢的濺射沉積。在一些實施例中，提供濺射沉積進一步提供一靶材，該靶材包含至少一種氧化鎢。在一些實施例中，方法包含沉積非化學計量氧化鎢層，其中氧與鎢之比率為2.3或以上，例如2.5或以上，例如2.7或以上且低於3，例如2.99或以下，例如2.95或以下，例如2.9或以下。本發明之實施例之優勢為，包含金屬的層，例如氧化鎢層可具備定製氧含量用於沉積。

在本發明之一些實施例中，方法進一步包含在含有反應氣體，例如氧及/或氮及/或含有碳的氛圍存在情況下進行濺射。舉例而言，在氣體存在情況下進行濺射包含在含有氧及/或氮及/或碳的氣體及惰性氣體存在情況下進行濺射，其中惰性氣體的量高於反應氣體的量；例如反應氣體流相對於至濺射製程中之入射氣體流之總量的分率小於總氣體流的50%，例如小於40%，例如甚至小於30%，諸如小於20%。

在本發明之一些實施例中，控制該等預定濺射條件之步驟包含以下步驟：控制該等條件，使得該沉積層具有一受控透射率，該受控透射率不同於該層之該材料之該化學計量對應物的透射率。本發明之實施例的優勢為，包含非化學計量金屬化合物，諸如碳化物、氮化物或氧化物，例如非化學計量氧化鎢的層可經可靠地沉積。

在本發明之一些實施例中，控制濺射參數包含控制濺射功率、氣體分壓力或氣體流，及/或磁場強度。本發明之實施例的優勢為，層之非金屬元素，例如層的反應物質之含量，例如氧含量可經準確地控制以便向層授予金屬或陶瓷特性。

在本發明之一些實施例中，方法可包含在提供濺射沉積從而在片件上形成沉積層之前量測片件之光學透射率的預備步驟，藉此提供初步量測。方法亦可包含在提供濺射沉積之前作為對初步量測之回應控制預定濺射條件。優勢為，片件之條件可經獲得，且準確地量測用於建立參考量測，該參考量測可用於在沉積之後校正量測值。

在本發明之一些實施例中，量測光學透射率的步驟包含藉由配置於該片件之同一側上的感測器及該輻射源在反射模式中進行量測的步驟。本發明之實施例的優勢為，層透射率可經量測，且濺射條件可甚至在具有低透射率或可為不透明的片件中進行控制。

在另一態樣中，本發明提供一種處理器，該處理器包含用於引入透射率量測資料之輸入端、用於控制濺射參數的致動器控制之資料(包括濺射功率、氣體流等)的輸出端。處理器經組態、經調適或程式化以執行第一態樣的方法。處理器可包括資料庫、具有演算法之指令等中的任一者。處理器可包含用於處理資料的電子單元，例如處理單元，例如微處理器。

在另一態樣中，本發明提供一種用於沉積層的濺射沉積塗佈機。裝置包括用於控制濺射參數的致動器；一感測系統，該感測系統包括用於藉由沉積於一基板上之一層發送輻射的一輻射源；及用於偵測通過該層之輻射的一感測器。裝置亦包括先前態樣的處理器，該處理器可連接或連接至該感測系統及該等致動器，從而回應於自該感測系統獲得之該等量測值控制該等致動器。

本發明之特定及較佳態樣在隨附獨立及非獨立請求項中闡述。在適當時且並非僅如申請專利範圍中所明確闡述一般，來自非獨立請求項的特徵可與獨立請求項之特徵與其他非獨立請求項之特徵組合。

本發明之此等及其他態樣將自下文描述之實施例為顯而易見，且參看該(些)實施例闡述。

本發明將關於特定實施例且參看某些圖式來描述，但本發明不限於此而是僅受申請專利範圍限制。尺寸及相對尺寸並不對應於用以實踐本發明的實際減小。

此外，術語第一、第二及類似者在描述內容且申請專利範圍中用於區分類似元件，且不必用於在時間、空間、順序上或以任何其他方式上描述序列。應理解，因此使用之術語在適當環境下為可互換的，且本文中描述之本發明的實施例能夠以不同於本文中所描述或說明之序列操作。

此外，描述內容及申請專利範圍中之術語頂部、下方及類似者出於描述目的而使用且並非有必要用於描述相對位置。應理解，因此使用之術語在適當環境下為可互換的，且本文中描述之本發明的實施例能夠以不同於本文中所描述或說明之定向的定向操作。

應注意到，用於申請專利範圍中之術語「包含」不應解譯為約束至下文列出之構件；術語「包含」並不排除其他元件或步驟。術語「包含」因此應解譯為指定如所提及的所陳述特徵、整數、步驟或組件之存在，但不排除一個或多個其他特徵、整數、步驟或組件或其群組的存在或添加。術語「包含」因此涵蓋僅所陳述特徵存在的情形及此等特徵及一或多個其他特徵存在的情形。因此，表達「包含構件A及B之裝置」的範疇不應解譯為限於裝置僅由組件A及B組成。其意謂，關於本發明，裝置的僅相關組件為A及B。

貫穿本說明書提及「一個實施例」或「一實施例」意謂，結合實施例描述之特定特徵、結構或特性包括於本發明之至少一個實施例中。因此，片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」貫穿說明書在各種地方的出現不必皆指同一實施例，但可指同一實施例。此外，在一或多個實施例中，如自本發明對於熟習此項技術者將顯而易見的是，特定特徵、結構或特性可以任何合適方式組合。

類似地，應瞭解，在本發明之例示性實施例的描述中，本發明之各種特徵出於使本發明流線型化且輔助理解本發明之各種態樣中一或多者的目的有時在單一實施例、圖式或描述內容中分組在一起。然而，本發明之此方法並非解譯為反映本發明相較於每一請求項中明確敘述之特徵需要更多特徵的意圖。確切而言，如以下申請專利範圍所反映，本發明之態樣在於少於單一前述所揭示實施例的所有特徵。因此，詳細描述內容之後的申請專利範圍據此明確地併入於此詳細描述內容中，其中每一請求項自身代表本發明的分離實施例。

此外，雖然本文中所描述之一些實施例包括在其他實施例中包括之一些但非其他特徵，但不同實施例之特徵的組合意謂是在本發明的範疇內，且形成不同實施例，如熟習此項技術者將理解。舉例而言，在以下申請專利範圍中，所主張實施例中的任一者可以任何組合使用。

本文中提供之描述內容中，闡述眾多特定細節。然而，應理解，本發明之實施例可經實踐而無需此等特定細節。在其他個例中，熟知方法、結構及技術尚未詳細描述以便不使此描述內容之理解混淆。

其中在本發明之參考「陶瓷靶材」的實施例中，參考包括金屬及其他非金屬元素的靶材。在本發明之一些實施例中，陶瓷靶材包括金屬氧化物MO _y，其中靶材材料之氧量『y』相較於是0的氧量更靠近於化學計量指數。舉例而言，對於NiO _Y或ZnO _Y，氧含量『y』可通常介於0.7與0.99之間；對於TiO _Y、SnO _Y或ZrO _Y，氧含量『y』可通常介於1.6與1.97之間；對於In ₂O _Y或WO _Y，y可具有2.3與2.99之間的值；對於Ta ₂O _Y及Nb ₂O _Y，y值可介於4與4.98之間。然而，本發明不限於金屬氧化物，且可提供其他金屬化合物。舉例而言，陶瓷靶材可包含金屬氮化物、氮氧化物等。

其中在本發明之參考「片件」的實施例中，參考待濺射之物件。此物件可為基板，例如玻璃或具有塗層之基板，例如具有一或多個沉積材料層的基板。片件包括接收濺射材料的表面。舉例而言，片件可為未經塗佈基板或塗佈有層或堆疊的基板。

材料之性質可藉由添加層或層堆疊來定製，該添加層或層堆疊是藉由在片件之表面上進行濺射來進行。舉例而言，金屬化合物可沉積於表面上作為薄層。材料之一些性質，諸如一些金屬氧化物及氮化物的彼等性質可藉由其複合物之小變化，例如藉由摻雜劑或空位缺陷之存在來顯著地改變。提供所要求之小變化可為有挑戰性的，此是因為氣體中複合物或靶材之複合物或一般而言大部分製程參數的變化常常影響剩餘參數。此情形常常以不可控或不可預測方式發生。本發明藉由提供光學分析來提供回饋控制。詳言之，關於通過至少所沉積(薄)層或至少由該所沉積(薄)層吸收之光的參數經量測且與預期值進行比較。參數為光學透射率參數，例如但不限於透射率。基於比較之結果，可改變濺射參數，使得依據比較之結果，以下沉積步驟可導致具有更靠近於所要特性之光學特性的層。另外，量測資料可鏈接至沉積層之複合物的值，例如金屬化合物層上的非金屬元素之量。

請注意，沉積在合適塗佈機中執行，且光學分析及回饋控制與沉積發生所在之塗佈機一致地執行。在分析步驟中或在濺射步驟與分析步驟之間無需人類操縱。

在第一態樣中，本發明是關於一種用於由在預定，例如已知製程參數下之濺射沉積提供至少一個層的方法。方法包括量測且分析至少透射通過沉積層的輻射，且比較該輻射與自透射輻射導出之參數的所要值。該值可儲存於記憶體單元中。方法亦允許例如藉由調適沉積參數來校正濺射條件以便基於比較使沉積最佳化，以便提供為片件提供沉積層，該沉積層具有性質，使得透射輻射更逼近所要值。方法允許由濺射條件之最佳化來控制沉積層的吸收。詳言之，在由金屬化合物形成之層中提供準確量的非金屬元素。此情形改變該層的吸收性質。

在本發明之在描述內容及申請專利範圍中參考『輻射透射率』或『光學透射率』的實施例中，參考通過材料透射之入射輻射功率的分率。遍及本發明之描述內容，輻射透射率量測指通過至少沉積層透射之輻射之此等參數中之任一者的量測，例如透射率依據輻射波長或者由源提供之整合波長範圍之總透射率的量測。應注意，反射率、透射率及吸收率遵循關係R+T+A = 1。表面反射率之影響可理論上藉由量測給定材料，例如薄膜的影響由校準來補償，因此吸收率可自透射率獲得。此等兩個參數鏈接且取決於尤其層之厚度、孔隙率及複合物，因此此等層參數可由透射率之量測來推斷。

在一些實施例中，至少一個所儲存值鏈接至層中的複合物，例如鏈接至氧量作為層中氧化物的部分。詳言之，氧量可為存在於缺氧非化學計量金屬氧化物中的氧，此是由於透射率對於不僅厚度，而且複合物為極其靈敏的，詳言之對於金屬氧化物中的氧含量為靈敏的。此氧量僅為實例，且其所儲存值或範圍可鏈接至以下各者之次化學計量值或範圍：氮化物中之氮，氮氧化物中之氧及氮，碳化物中之碳等。

在一些實施例中，方法包括回應於以下各者調適針對以下沉積的濺射之功率及/或沉積環境中氣體的複合物，及/或濺射之持續時間，及/或磁場：指示先前沉積層過於不透明或過於透明的輻射透射率之量測、經提供以改變不僅層厚度而且另外或替代地改變複合物，詳言之其化學計量的改變。

請注意，至少在片件上提供沉積及輻照沉積層的步驟可在無人類干預情況下例如藉由使用已知自動化製程裝置自動依序地進行。在一些實施例中，所有方法步驟經自動地施行，包括回饋迴路及調適參數。在一些實施例中，沉積在不同於大氣壓力之壓力下且藉由定製複合物在塗佈機中執行，且方法步驟在不需要塗佈機改變至大氣壓力且在大氣複合物情況下經依序執行。換言之，不需要完全開啟塗佈機且不需要使用者操縱片件。

在一些實施例中，本發明之方法允許複合物之非耦合量測，且獨立於至少單一額外層性質；例如，層之厚度或光學性質，諸如折射率或消光係數。

第1圖繪示具有呈虛線框形式之額外步驟之方法的實施例之流程圖。方法包括提供101待塗佈之片件，由濺射沉積在片件上沉積102至少一個材料層，例如一個層。沉積102包含提供金屬及諸如氧之反應物質，例如視需要在環境中存在氧的情況下濺射金屬或金屬氧化物。方法包括依序量測103輻射透射率，例如依據波長透射的光之百分數；及比較104量測值與透射率之至少一個參考值。方法包括在量測值是在預定範圍外情況下(例如，在量測值是在最小值以下情況下)調適105預定製程參數。因此，製程參數可例如為了隨後片件中之沉積針對其他沉積步驟經校正。隨後待塗佈之片件之層的複合物，例如層中之氧含量可因此得到控制。

提供101片件可包含提供未經塗佈基板或具有已知透射率的先前塗佈基板，或具有已知透射率，例如所量測透射率的包括塗佈層或一致提供之層堆疊之基板。

一些應用要求具有準確及已知光學性質，諸如透明度的基板。方法允許量測沉積層之後的輻射透射率，且比較該輻射透射率與其所要值或範圍。所要值或範圍可儲存於記憶體中。方法允許在透射率並未擬合所要範圍情況下(例如在透射率相較於所要值較大或較小情況下)校正沉積參數。在一些實施例中，若透射率相較於範圍內之預期值較低或較高，則參數可針對例如對不同片件或同一片件的後續濺射進行校正。

作為實例，若透射率低於預定值或低於其較佳值周圍的其範圍內之值中的任一者，則待濺射之下一片件的濺射參數可經改變以便提供較高透射率。舉例而言，較薄層可例如藉由在沉積製程期間減小濺射功率來提供。舉例而言，層中之較高氧含量可例如藉由在沉積製程期間增大氧氣流來提供。舉例而言，製程之其他參數可例如藉由以下操作來發生變化：改變磁場強度或例如改變氣體分壓力，或例如改變塗佈區前方的停留時間或可產生較高透射率之任何其他製程參數。若透射率高於預期透射率，則任何單一或多個參數可較佳地以相反方式調整。

預期值或範圍與所量測值之間的差可用以判定沉積參與應被調整多少。此情形可為例如基於儲存於記憶體中之校準參考值，或是基於理論計算。本發明不限於此等值。舉例而言，學習演算法可經應用以改良濺射條件之調整，從而以實驗方式有利地考慮濺射條件之相依性。一些應用另外可受益於沉積層的化學複合物之量測。化學複合物可影響許多層性質；例如結構性質(例如，層形態或結晶度)、機械性質(例如，層應力或硬度)、電性質(例如，載體密度及行動性)，及光學性質(例如，總體或光學透射率或吸收)效能。透射率是關於至少層的複合物及厚度。由於經濺射之元素為已知的，因此透射率及厚度可為層中元素之數量的指示器。層厚度可在由任何合適構件進行濺射之後或期間量測，或層厚度可經計算(基於沉積時間之準確校準等等)，使得有可能將透射率鏈接至正沉積之元素的特定數量。因此，視需要方法可包括另外鏈接114量測值與對應於特定複合物的至少一個所儲存值。視需要，特定複合物為非化學計量金屬化合物，例如但不限於缺氧氧化物。在本發明之一些實施例中，若所量測透明度是在可接受臨限值外部，則併入於沉積層中之氧量可經控制且調整以為層提供更高或更小透射率。缺氧層將通常顯現某吸收度。較高吸收率減小透射率(由於R+T+A=1)。因此，由於次化學計量氧化物層的減小之透射率直接是關於次化學計量度及其層厚度兩者：對於給定固定複合物，較厚層將產生更大吸收率且較低透射率。

在本發明之實施例中，金屬氧化物之一或多個次氧化物複合物可鏈接114至儲存於記憶體單元中的對應透射率值。在比較所量測透射率與鏈接至特定複合物之所儲存值之後，可能推斷層的實際複合物。發現，複合物之極準確量測值可被獲得，因為似乎複合物之效應在氧化物之透射率上可為非常重要的。因此，不需要複雜專用化學光譜測定設置，諸如盧瑟福背向散射光譜儀或X射線光電光譜儀來獲得沉積層的複合物，盧瑟福背向散射光譜儀或X射線光電光譜儀為昂貴的且難以整合至濺射沉積設置中。本發明藉由提供能能夠量測輻射透射率之感測系統及經組態以分析透射率資料之合適處理器而允許在不需要昂貴設置情況下的化學複合物分析，昂貴設置可內嵌地提供。

本發明之方法的方式(approach)允許以可撓且準確方式例如在不需要使沉積層之厚度發生變化或甚至在組合層厚度與厚度變化從而用於廣泛範圍之準確控制的情況下控制層的透射率。舉例而言，提供最佳厚度但次佳透射率的濺射製程可經控制且改變，使得複合物在不需要改變層厚度情況下改變，從而允許控制透射率。

為了量測輻射透射率，可使用感測系統，該感測系統包括至少一個輻射源及至少一個感測器。第3圖繪示此類設置之實例，該設置包括具有濺射腔室及濺射靶材之塗佈機。塗佈機隔室308可包括濺射靶材系統，例如平面或管狀靶材309，該靶材309可為金屬的或可為例如陶瓷的。塗佈機隔室308跟隨有量測區域，在該量測區域處，片件在濺射之後可經例如自動地置放。換言之，在濺射沉積之後，片件到達感測器304。在此量測區域中，來自源301之輻射300可通過片件，該片件於在塗佈機隔室308中之沉積之後包括沉積層堆疊302 (其可包含相同或不同材料及複合物的僅一個層或若干層)。輻射亦可通過片件之基板303，該片件在一些實施例中對於輻射300可為透明的。感測器及輻射源可為在片件之相對側處從而在透射模式下進行量測。在一些實施例中，輻射源直接撞擊經沉積的層。在一些實施例中，輻射源可使輻射撞擊基板的與沉積層所在之表面相對的表面。在感測器304中獲得之信號發送至處理器305，該處理器305提供對應於信號之透射率的值且比較該值與儲存於記憶體306中之至少一個值，例如其所要值或集合。若量測值非常不同於所要值，則根據比較之結果，處理器可將信號發送至控制器307以改變105用以提供來自層堆疊302之層的塗佈機隔室308之濺射條件。

本發明提供堆疊之至少一個層之沉積參數的控制。舉例而言，調適105濺射條件可包含調適電源設定或電力遞送、跑道(race track)角度寬度及定向、磁場強度。塗佈機中之幾何形狀可例如藉由在塗佈機中移動片件、護罩或濺射源來調諧。在本發明之實施例中，調適條件包含調適腔室氣氛中氣體的量及/或類型。舉例而言，分壓力可經改變。分壓力將為處理腔室中氣體入口、泵汲容量及其相對幾何形狀的結果；例如，氣體流在泵汲容量又降低時可經減低；同時維持相同壓力工況。舉例而言，方法可包含例如藉由以下操作來調適115環境中反應物質的量：調整遞送至環境(例如，由閥或質量流量控制器)或自環境提取(例如，藉由自反應製程泵汲或獲得)的氧或氮的量。舉例而言，方法可包含例如藉由調整遞送至靶材之功率位準來調適115到達片件之靶材材料的量(由於反應物質可由例如來自陶瓷靶材的靶材材料提供)。舉例而言，調適105濺射參數且詳言之調適115反應物質可包含例如藉由調整磁場強度及藉由氣體粒子影響電子之局部碰撞密度來調適靶材前方的電漿密度。先前提及之濺射參數中的每一者可個別或組合地調整以調適待塗佈之以後片件中或在同一片件之以後塗佈步驟中層中的反應物質之含量。控制器307或數個控制器可經組態以控制用於致動閥及/或電磁鐵供電等的致動器。

更詳細地轉至感測系統，取決於感測器304，不同資訊可自量測值獲得。對於層厚度已知或可由專用量測系統量測的量測值，感測器系統可包括簡單整合光感測器，且可包括寬頻(例如，白色光源)或窄頻(例如，特定色彩LED)輻射源。

因此，在本發明之一些實施例中，量測透射率103可包括使用整合感測器量測113一或多個輻射源之整合透射率，該整合感測器量測廣泛範圍之波長的透射率。在此狀況下，量測通過片件透射之總輻射的分率(作為單一值)。若光源為寬頻(例如，鹵素燈)，則總體透射率之資訊在該寬頻波長範圍內獲得。若源具有較窄頻帶，例如紅色LED從而具有靠近630 nm之頻譜輸出及+/- 30 nm的頻譜頻帶寬度(亦即，在約600 nm開始、在630 nm具有最大且在660 nm結束的高斯曲線)，則僅整合頻譜回應針對該特定波長窗來量測。然而，額外，例如不同源，例如另一LED光源301，例如綠色(約560 nm之波長範圍)及/或藍色(約480 nm的範圍)可並行地整合。可有可能的是獲得對應於源之波長內容(wavelength content)的若干整合式透射率值。此情形可例如藉由提供連續輻照，例如藉由一個接一個地觸發源來進行且由感測器304使量測同步，使得透射率回應可鏈接至具有已知小的波長頻帶之對應源。光電二極體始終執行到達光電二極體之任何光的全整合；因此源正界定頻譜內容。

使用整合感測器，諸如光電二極體的優勢為其廣泛可用性及所要求的低廉設置。

因為光學透射量測值可為頻譜上可選擇的，且繪示針對多個個別波長值或其範圍之透射率的值，所以可能的是使用所透射輻射之頻譜資訊。因此，量測透射率可包括獲得123所透射輻射的頻譜資訊。換言之，有可能量測輻射波長解析的透射率。輻射可具有範圍為UV輻射之波長直至IR輻射的波長。舉例而言，此情形可用以研究沉積層的厚度。如較早所提及，厚度可由專用量測系統，諸如電系統或類似者來獲得，或厚度可經由理論計算及來自例如沉積時間的計算來推斷。然而，在一些實施例中，方法可包括計算106層的性質，例如單一層或多個層的性質。此等性質可包括來自輻射透射率自身之量測值的折射率、消光係數、孔隙率及密度、厚度等。整合量測值可仍針對給定及/或已知厚度來界定複合物，例如缺氧金屬氧化物中之氧量。對比而言，頻譜量測值允許減去額外層參數；例如，層厚度、甚至光學性質，諸如例如頻譜蛇者率及消光係數。舉例而言，層之厚度及相關資料可自透射輻射之頻譜分析來提取。換言之，頻譜透射率曲線其自身可足以計算層厚度。具有干涉圖案可足以且可用以調諧製程參數以調整層厚度(另外調諧至複合物；經沉積之元素的特定數量)。此情形在下文參看第4圖來論述。

視需要，方法可包括另外量測107層沉積之前的透射率，以便設定基線或初始條件。此步驟為可選的，此是因為設定基線可理論上進行。舉例而言，若層沉積對熟知片件執行，則僅需要知曉沉積之後的透射率。舉例而言，對於透射率已知曉或可提前量測的諸如未經塗佈玻璃之裸露基板，在所儲存值或資料處理中可考慮已知透射率。

在一些實施例中，透射率之量測藉由使輻射撞擊片件之表面且觀測離開相反表面的光來執行，此情形意謂片件需要於在輻射源與感測器之間進行濺射之後置放，如較早所描述。然而，若片件呈現極低透射率，則透射率量測可甚至在反射模式中執行。

舉例而言，一些應用包括製造鏡面，諸如活性鏡面。對於活性鏡面之製造，待塗佈之片件可為高品質鏡面(例如，在基板上，例如在玻璃或金屬板上具有足夠厚的Ag或Al層)。在此狀況下，頻譜反射率為重要參數，而透射率可過低而不能對片件準確地量測。然而，本發明仍允許使用透射率量測值來界定且控制MO _x層的複合物。在此狀況下，有可能較佳藉由量測片件之反射率(其可為極高的)來設定基線，儘管以上操作可以理論方式或作為預量測進行。在濺射沉積層，例如非化學計量氧化物層之後，量測(或再次量測)反射率。雙重透射率歸因於進入沉積層且反射回之輻射的效應可自待控制之層的量測值提取。在此狀況下，方法可包括計算，例如計算演算法，該計算需要將自經塗佈片件之頂表面處的反射且自在濺射沉積層與塗佈之前的片件之間的界面處反射之輻射發生的干涉考慮在內。再者，此反射圖案可允許基於通過沉積層之雙重或多個橫向輻射計算單一或多個層性質，同時使用基線光學資料，在此狀況下反射率。因此，層品質仍關於透射率資料(通過沉積層，例如非化學計量氧化物層或包括此層之層堆疊的輻射)評估，同時真實量測值為反射率量測值。

舉例而言，在另一大的應用領域中，濺射塗層正提供於可撓性基板，例如PET或PI或任何類型箔上，該可撓性基板甚至可包括可撓性玻璃。此類塗佈系統常常被稱作絲網塗佈機(web coater)或輥-輥塗佈機，同時基板自輥解繞，運輸通過塗佈區且最終重新捲繞在另一輥上。在此典型塗佈機中，可撓性基板在輥子上導引，且在被帶至塗佈區時捲繞於冷卻滾筒上。實際上，許多聚合物可撓性基板可允許有限溫度增大從而開始變形；例如拉伸或形成皺褶，因此影響所沉積膜的品質。雖然濺射沉積可產生對基板的顯著量之熱負載，但起源於膜冷凝、來自電漿之撞擊粒子及輻射；特殊預防需要被考慮以控制溫度。將基板捲繞於經冷卻之冷卻滾筒上可自基板提取顯著量的加熱能量以允許穩定濺射沉積而不具有顯著基板變形。在許多狀況下，基板及所沉積塗層在其可用於許多應用中時顯現透射率的顯著部分：例如作為窗膜(需要至窗的層壓件以控制視覺及熱透射率)，例如作為用於行動裝置之觸控式螢幕中的層壓件，例如作為用於顯示器的抗反射塗層，例如作為用於食品封裝且在許多其他狀況下之氣體或濕氣阻障層。控制經濺射非化學計量金屬化合物層的層性質在此狀況下又為本質的。經由至少沉積層量測透射率藉由將輻射源及感測器置放於可撓性基板之相對側處不可易於靠近濺射隔室而進行。基板跨越金屬冷卻滾筒。然而，在多數狀況下，冷卻滾筒具有用於使冷卻系統與由沉積製程加熱的基板之間的熱傳送最佳化的高度反射且拋光(低粗糙度)外表面。儘管可能具有至少一個塗層之片件，例如箔顯現透明度，但反射量測可經執行，同時使用冷卻滾筒作為參考及校準反射表面以便界定輻射通過要求量測及控制之層的輻射之(雙倍)透射。以上關於鏡面的相同推理適用，然而，在此狀況下，參考反射表面並非待塗佈之片件的部分。

因此，對於此反射組態，感測器及輻射源配置於片件之同一側處，例如感測器及輻射源中之兩者面向具有沉積層的表面。

此情形亦允許量測並非透明或具有極低透明度的片件，例如，沉積於非透明基板上的透明層。

反射量測值又可用以評估層堆疊之透射率，只要堆疊302針對輻射300顯現足夠透射率。在反射狀況下；接著傳入輻射將通常形成自法線相對於表面的角度(較佳儘可能小；例如小於15度，例如小於10度，諸如7度)。偵測器將接著較佳置放為靠近頻譜位置，因此具有與入射角之法線對稱的類似角度，以便捕獲反射輻射的最佳信號。反射量測中之非法線定位的原因常常來自實際視點，此是由於源及感測器常常為兩個實體單元且需要緊挨彼此地置放。然而，本發明並不受反射上的角度組態限制，且可使用其他角度。

視需要，方法可包括將一或多個層沉積成堆疊，隨後在層之前依序量測透射率，隨後在沉積之後量測透射率。在將沉積MR _X層之區之前進行量測可為有利的以理解且補償例如在塗佈機中在上游沉積之層中片件的不受控變化，M指金屬組分且R指化合物的單一或多個反應組分(例如，氧、氮、碳)。

方法包括同時藉由濺射提供金屬且在沉積層上提供非金屬元素。在如第2圖中所繪示之一些實施例中，由反應濺射沉積來沉積102層包含在包含例如氧的環境中使用金屬靶材來濺射112金屬。在一些實施例中，金屬靶材包含一個高度純金屬，例如鎢或鎳。替代地，金屬靶材可包含合金金屬靶材，例如鎳鎢合金(NiW)靶材。

視需要，濺射沉積包含藉由至少一個陶瓷靶材進行的沉積122。此靶材可藉由濺射同時提供金屬及非金屬元素。陶瓷靶材可具有用於濺射之無溝槽的單一材料片件。在一些實施例中，用於濺射之材料為導電的，從而允許在RF頻率下進行濺射。材料可含有實質量的缺氧金屬氧化物或其化合物。

在特定實例中，氧化鎢層以一氧量在控制環境中沉積，可使該氧量發生變化。剩餘濺射條件已知曉。靶材為陶瓷靶材(金屬氧化物靶材)。透射率在沉積步驟之後量測。作為依據波長透射通過經塗佈片件之輻射之百分數的透射率針對九個不同氧量繪示於第4圖中。雖然氧氣流之量在每一狀況下不同，但剩餘沉積條件對於所有量測實質上相同(例如，在流改變情況下壓力的輕微改變可被忽略或在需要情況下進行計算)。

故意地，在濺射製程期間可產生缺氧三氧化鎢WO _x，其中x低於3且高於2，例如2.3或以上，例如2.5或以上，例如2.7或以上，且低於3，例如2.95或以下，例如2.9或以下。在純Ar氣體氛圍中濺射可具有相對於靶材複合物進一步減小層複合物(減低層複合物之x值)的趨勢。在第4圖之實例中，WO _Y靶材具備靠近2.8的y值。在純Ar氣體中進行濺射減小待形成於片件上的層。舉例而言，已發現，沉積層為其中x逼近2.1之次化學計量氧化物WO _X，此情形意謂，在濺射沉積製程期間，自靶材泵汲氧發生。此情形使得富金屬層被沉積。在濺射製程期間添加氧相對於純Ar中之製程增大層的氧含量，且在過量氧在層形成期間被併入的情況下，提供類似於靶材複合物或更靠近於化學計量或甚至高於化學計量(x高於3)的層。

用於對應於第4圖中繪示之量測值之層的輻射源為寬頻帶源。輻射經由沉積層之一側發送，例如輻照在該步驟中並未沉積的基板之表面或反之亦然，且透射率經量測。圖形繪示相較於無片件存在之狀況的作為在片件之另一側處到達偵測器的輻射之百分數的頻譜透射率。允許校準源強度及偵測器(頻譜)靈敏度的參考量測通常於在感測區中傳遞之2個片件之間的間隙中進行。

可清楚地看出，當濺射環境中氧的含量為50 sccm或更高時，沉積層具有大約相同的最大透射率，其中干涉峰值繪示稍微高於90%之最大透射率且靠近80%之中值範圍。干涉圖案之此等最大值與進入塗佈區之片件的透射率對應，該片件在此狀況下為平坦玻璃基板。可安全地假設，以50 sccm及以上之含量沉積的層對於具有高於400 nm之波長的輻射為大體透明的。亦可推斷，層含有主要化學計量氧化鎢WO ₃。

然而，對於40 sccm及更低的含量，最大透射率下降。在40 sccm下，對於高於大約700 nm之波長，透射率低於70%。中值範圍亦下降。對於35 sccm，最大透射率瞭解為大約400 nm低於70%，且大約600 nm之波長的透射率已下降至50%以下。最低相對最小透射率對於1000 nm波長之輻射發生，其中最低相對最小透射率低於30%的輻射。在最佳狀況情境下，在僅5 sccm之氧含量改變情況下，在大約500 nm下存在10%之透射率下降(最大值及中值範圍兩者)，且對於800 nm之輻射存在大約35%的透射率下降。

趨勢在低於50%之絕對最大透射率情況下以30 sccm繼續。在25 sccm及20 sccm之氧含量情況下沉積的層分別繪示30%以下且15%以下的最大透射率。總體而言，在氧含量自40 sccm下降至20 sccm時，對於大約400 nm之波長存在60%，在幾乎80%與幾乎15%之間的透射率下降。

下表繪示濺射環境中之不同氧氣流量值(以sccm計)下由電子微型探針分析儀量測之沉積層的氧含量(x值)及層厚度。 表-原子比率鎢/氧計之氧含量及厚度對氧氣流

O 2流(sccm) 0 15	x值 2.08 2.55	厚度(nm)
20	2.8	666
25 30 35 40	2.88 2.96 2.98 2.99	630 620 571 555
50	3	506
60	3	452
80 100	3 3	355 293

因此，有可能藉由針對給定層厚度控制層中的氧含量來準確地控制透射率，此情形又可充當層複合物的準確指示器。

亦注意到，對於腔室中低於35%的氧含量，所獲得層正更多地吸收750 nm以上的輻射。實際上，對於在25 sccm或20 sccm情況下在腔室中沉積的層，對於大約750 nm以上的輻射，層具有0%透射率，因此為完全不透明的。在查看此等樣本時，樣本顯現帶青色外觀，從而在較低氧氣流下變得更黑。

第4圖繪示區分其中x值範圍為2.8至3的WO _X層之不同複合物的極高解析度。對於所繪示之圖形，以下情形看起來有可能：變得困難得多且不可能的是估計在例如2.1與2.8之間的x值，同時具有2.55之x值的層之透射率具有低於1%的透射率。然而，額外測試已展示，此情形不必為該狀況。在所繪示狀況下在較低氧氣流且較低x值下的解析度之損失由600 nm之高相對厚度引起(由分析實驗室裝備，例如Dektak步驟量測來量測)。將層厚度減小至例如200 nm或以下(其在多層光學堆疊中更常見)將使透射率指數增大且將允許在更次化學劑量計複合物中引入更大靈敏度；例如在WO _X狀況下在2.3與2.8之間且對於5與20 sccm之氧之間的流。另一方面，現針對2.96 (30 sccm O2流)與3.00 (至少50 sccm O2流)之間的複合物繪示的所顯示解析度及極端靈敏度在較小層厚度下降低，同時其將逼近透明狀態。

此外，由透射輻射形成之透射圖案繪示不同波長值的最大值及最小值。有可能的是自此圖案提取與沉積層之厚度相關的資訊。此是來自沉積於具有不同折射率之一片件上的具有特定折射率之一層之光學干涉的典型效應。輻射在行進通過層之後在片件之頂表面及表面上反射。總反射輻射針對一些波長可顯現相長干涉且針對其他波長顯現相消干涉，此是因為來自輻射之行進光學路徑為不同的。路徑差取決於折射率及頂層的厚度，且與入射角度組合。反射可繪示類似於來自水表面上之油滴之彩色條紋的彩色條紋。由於反射變成波長相依的且假定隨波長的中性或穩定衰減吸收，透射將顯現逆干涉圖案(因為A+R+T = 1)。頂部層之光學厚度可自最大值及/或最小值發生所在之波長計算。干涉之幅值(最大透射率或最大反射率相對於最小值的差)可允許計算折射率。自第4圖，可推斷，以50 sccm或以上沉積的層實際上在類似折射率下為透明的，但具有不同層厚度(在極值之間波長間隔的改變)。

以40 sccm或以下之氧氣流沉積的層之透射回應繪示某吸收發生。此情形是典型金屬行為，且在較低x下變成更佔優勢的；其中相對於化學計量介電層的過量金屬存在。更大金屬分率將顯現更大吸收率及較低透射率。在此狀況下，透射率正由必須由輻射橫越之金屬狀態區或粒子的總量管控。因此，透射率位準由材料之吸收位準來界定；從而意謂其複合物(或MOx中的x值)及其厚度。

以下參數亦可自量測值獲得。具有已知x值及厚度的非化學計量層在孔隙率增大時以特定方式改變，此情形可被視為密度的減低。對於高氧含量(透明層)，干涉圖案之最小強度增大，從而降低其幅值。類似於不存在層情況下的行為，具有極低密度之材料最終並不顯示干涉圖案。此情形將在下文參看用於分析結果之處理器的態樣來解釋。

諸如消光係數、光學指數等的其他性質亦可例如自頻譜資訊獲得，且藉由調適濺射條件在其他沉積步驟中自透射率量測來最佳化。

在一些實施例中，沉積金屬包含使用例如靶材來沉積鎢及鎳，該靶材包含該等金屬，例如其合金。

方法可應用在多區塗佈機中。多區塗佈機為具有複數個台或區的濺射系統或設施，該等台或區包括濺射步驟經執行所在的如先前參看第3圖界定之隔室。每一區包括靶材總成以提供濺射，例如一或兩個管狀靶材。台可維持在控制環境中，例如複數個濺射腔室中。若被要求，則台可經隔離，使得每一腔室中之環境可經獨立地控制，及/或以便避免自一個隔室洩漏至另一隔室之氣體的交叉污染。一些靶材需要在純Ar氣體中濺射以便藉由與靶材材料類似的複合物來沉積層。在一些應用中，某反應氣體之存在可在使靶材表面中毒或污染正沉積之層中具有有害效應。運輸系統允許將基板引入至設施中，且又將片件(例如，基板或至少部分經塗佈基板)自一個台運輸至下一台，直至塗佈製程結束且可自設施減去。此類運輸可包括移動平台、鏈條、傳送帶等。

簡言之，方法包括例如藉由將片件帶至濺射區來提供101片件，在片件上沉積102層，及量測103層及層沉積所在之片件之剩餘部分的透射率。方法包括在透射率在可接受範圍外部情況下在比較104量測值與所要範圍之後改變105濺射區中濺射製程的參數，使得之後片件可以靠近於理想參數的參數濺射。此情形在用於改良要求層之濺射參數來獲得所要透明度且因此獲得所要層特性的方法中建立回饋迴路。

在一些實施例中，片件可在沉積之前進行量測107，藉此設定基板之透射率的基線及在沉積新層之前已存在的任何塗層，如較早所解釋。詳言之，量測可在多區塗佈機中的一個台與另一台之間執行。舉例而言，量測可在兩個濺射步驟之間，例如在兩個濺射台或隔室之間執行，例如每一濺射步驟之間的量測。

在另一態樣中，本發明是關於處理器305或處理單元，該處理器305或處理單元包括用於接收輻射透射率量測值的資料輸入埠。處理器包括控制資料輸出埠從而發送控制信號至濺射裝置從而控制濺射製程。處理器經程式化以在接收輻射透射率量測值時處理資料並執行至少比較步驟，且發送控制資料輸出用於控制濺射製程參數(例如，氣體複合物，例如濺射腔室中之氧含量，本發明不限於此)。處理器亦可控制諸如沉積及撞擊輻射的其他步驟。

處理器305可具有對記憶體之存取，例如用於存取具有所要透射率值或其範圍的查找表的資料埠，例如記憶體單元306。其可包括透射率與化學複合物的資料鏈接值。舉例而言，透射率值之集合可與預定金屬氧化物之次氧化物複合物之各別氧含量鏈接。處理器可經程式化以在諸如螢幕或類似者之使用者介面裝置中輸出資料且繪示化學複合物。

處理器305可裝備有軟體從而允許基於分析模型或自學習模型執行簡單或複雜演算法且併有來自歷史資料的機器學習。若干演算法可依序或並行地執行以便自正提供之透射率資料擷取最大可能資訊。關於演算法可如何起作用以提取所沉積MR _X層之層性質的通用方法繪示於第5圖中，其中x低於化學計量指數。可採用定性解譯為層性質，諸如層厚度t、層複合物x或層孔隙率p的定量計算。

在此實施例中，演算法在不使用參考資料或基線量測情況下饋送有單一頻譜透射率量測。在此圖示狀況下但不限於此模型或概念，演算法可試圖提取所沉積非化學計量氧化物層的各種性質及準確值。作為分析之部分，演算法可偵測曲線中的由干涉引起之若干最大值及最小值。任何連續極值可允許計算層厚度。若若干極值出現於圖形中，可執行一致性檢查從而改良準確性。若相鄰最大值變得靠近於彼此(如圖形中所繪示)；亦即，若垂直實線朝向垂直點線靠近，則此情形指示層厚度t的增大。透射率曲線或整合式透射率值的總體形狀可指示氧化物層之非化學計量的位準。若MR _X中之x值逼近化學計量指數，則觀測到具有高透射率的介電層。若x值進一步落於化學計量化合物的指數下方，從而意謂增大分率之金屬存在於層中，則總體透射率將隨著增大之層厚度以指數方式地減低(藉由另一曲線特性界定)。

圖形中之曲線箭頭繪示增大x值狀況下圖形的演變。界定所研究層之孔隙率需要進一步分析。已觀測到，具有已知x值及厚度的非化學計量層將在孔隙率增大時以特定方式改變(密度正被減小)。在此狀況下，可注意到曲線之起源於增大之孔隙率的兩個獨特改變。在更具介電性行為(對於MR _X中之較高x值)內，干涉圖案之最小值如圖形上所指示向上潛變；水平實線朝向點線移動。在極低密度狀況下，干涉圖案可消失且可達到高透射率，如同無層存在一半，從而與無密度的限值對應。在金屬吸收率正被注意到的更多混合複合物內(對於MR _X層中的較低x值)，具有已知x值及厚度之層的透射率曲線移位至較高值。實際上，由於較少吸收粒子存在於較不密集層中，因此輻射更易於被透射。在此狀況下，圖形中孔隙率的向上箭頭將影響整個曲線且不僅影響最小值。

並行地，不同演算法可執行以將層性質中之所觀測改變平移朝向製程參數的選擇以調整層以便傳回至所要標稱層性質。此情形可要求局部或全域地在濺射隔室中調諧單一或多個參數，以便實現經要求的調整。

此外，演算法可考慮到，大部分參數可具有互連回應。舉例而言，處理器可包括越過片件來自一或多個感測系統的額外輸入，用於偵測例如厚度。在片件上之特定方位處，若層顯現為過薄的，則處理器可控制且增大濺射功率以便增大粒子量，從而留下靶材且最終產生增大的層厚度。然而，同時，反應氣體分壓力可下降，此是因為將更多金屬粒子帶至電漿中，從而與可用反應氣體平衡反應且減小MR _X形成的反應氣體之可用量。因此，x值可受到影響且減小，同時層厚度增大。此情形可皆由在處理器中執行之演算法考慮在內。

並行地，又一人工智慧演算法可基於機器學習執行以理解且控制給定條件及環境下濺射參數中每一者的靈敏度。若要求微調特定參數，則調整之量可以一方式調適，使得關鍵且準確量的控制經執行。過小的調整將花費過長時間，且若干片件可在所要條件及層效能經重新建立之後在次佳條件下濺射。另一方面，調整過度可使得製程震盪且完全脫離控制。自學習演算法可提供快速且準確製程調諧的智慧。

在另一態樣中，本發明是關於諸如繪示於第3圖中之塗佈機或例如多區塗佈機的塗佈機，該塗佈機包含：用於感測透射率之感測構件、用於根據感測構件之量測值控制製程參數的控制構件，及視需要用於基於透射率量測值提供某容許度位準內的層之控制值的讀數(例如，沉積層的化學沉積物)。塗佈機可包含處理器305，該處理器305經組態以執行本發明之第一態樣之方法的步驟，包括但不限於信號處理及與所儲存值的比較。

第6圖繪示塗佈機500，該塗佈機500包含具有各別靶材總成的若干濺射區501。此濺射區可包含例如如繪示於第3圖中之具有管狀靶材、平面靶材等的塗佈機隔室308。塗佈機包含下游量測區域502，該下游量測區域502包含諸如輻射源301 (例如，LED、多個LED)的合適感測系統以及感測器304 (例如，諸如分光儀、光電二極體或類似者的整合感測器，其可與輻射源或頻譜分析儀同步)。感測器304產生取決於接收之輻射的信號，該信號經由經塗佈層或層堆疊302及基板303透射。

塗佈機可包含感測系統311，該感測系統311量測經由層反射的強度，可自該層獲得透射資料，如較早所解釋。

電子處理器305自感測器304接收信號。處理器經調適以處理量測值。經處理信號可與可儲存於記憶體單元306中之透射率值或值集合進行比較，該記憶體單元306可整合或連接至處理器。取決於比較之結果，處理器可產生且發送信號至控制器307以控制濺射參數。下一片件之濺射參數接著經調適且最佳化。濺射參數之特定參數及變化量可因此經選擇為所量測透射率參數與預期透射率參數之間的差。舉例而言，參數可為波長之預定範圍之輻射透射率的百分數。所量測參數與預期參數之間的差可鏈接至將用於下一反覆中之濺射參數，例如氣體流的變化量。此差可經校準、以實驗方式或由理論模式獲得等。

視需要，塗佈機可經調適以提供第一塗層，接著量測透射率，且若透射率不同於預期透射率調適後續濺射區的濺射條件，使得相同或不同材料的其他塗層可在需要情況下以最佳化條件應用。亦有可能的是量測同一材料的之後的多個濺射隔室，以確保整個層具有所要性質。在此狀況下，濺射隔室中之一者可裝備有額外調諧機構(例如，線上可控制磁性系統，從而具有用於非常準確地控制局部電漿密度的伺服驅動器陣列)以允許補償引入某偏移或偏離的其他區。

濺射區中之至少一者包括用於控制沉積條件，例如濺射功率的構件等。此等構件可包括致動器503或類似者。在一些實施例中，控制器307及致動器503經調適以例如藉由控制機械閥及泵而以準確且預定量引入諸如氧氣的預定氣體來控制環境之氣體之量及複合物以及環境的壓力。區在存在具有閥、護罩、閘等的多個區(多個塗佈機)的狀況下與外部隔離及/或彼此隔離。濺射製程作為對感測系統之量測值的回應在回饋迴路中控制。

在一些實施例中，處理器305、記憶體單元306及控制器307中的任一者或每一者可為電腦系統504的部分。該電腦系統504可包括使用者介面及輸出端，例如用於顯示由感測系統量測之透射率值及視需要鏈接至感測系統之沉積層之化學複合物的螢幕505。記憶體單元306或不同記憶體單元，例如外部單元亦可用以儲存此等量測值且視需要化學複合物。

運輸系統506 (移動平台、鏈條、傳送帶等)允許引入且運輸片件至塗佈機中且塗佈機的不同區或台之間。系統可將新片件帶至用於沉積的腔室中，或可為允許對相同片件進行循環濺射的旋轉組態，參見第7圖、第8圖。

多區塗佈機可包含至少在一個濺射台之後，例如在複數個濺射台之後，例如在每一濺射台之後的量測區域。(至少一個)量測區或區域可包括如較早所解釋的感測系統。在一些實施例中，不同台之包括環境條件的濺射條件可經不同地控制，例如環境複合物(諸如，氧量)彼此可為不同的且在一個台中經不同地控制。

若待塗佈之片件的基線應已知曉，則多區塗佈機可具有第一濺射台之前的第一量測區域507。此情形可在可具有自理論值偏離或簡單未知之透射率的片件或基板的狀況下發生。

量測區域507允許檢查確認片件是根據預期值且之後的量測區域502允許分析是MR _X之後一層的影響。有可能的是使用兩個感測系統，兩個感測系統可皆位於塗佈機中，例如塗佈機之隔室中之一者的蓋子上，詳言之用於量測的隔室上。因此，塗佈機可包括一或多個濺射區501，且感測系統可為在塗佈機中，至少濺射區或隔室之後，視需要濺射區之前，視需要在塗佈隔室之間，甚至塗佈機後方(例如，在片件正離開或已離開塗佈機時)。

第7圖繪示根據本發明之實施例的塗佈機之替代性運輸系統603。第7圖繪示具有用於安裝若干片件之開口的旋轉盤之側視圖：繪示一個塗佈區601及一個量測區域或區602，然而可存在若干塗佈及量測區。為了提供單一複合物/材料層，啟動至少一個塗佈區601。舉例而言，實現所要塗層可要求載體板之許多迴旋以實現所要層性質(例如，厚度、複合物、孔隙率……)。對於按迴旋沉積的每一分率層，透射率量測可經執行以馬上微調沉積製程參數。在沉積之後，充當運輸系統603的旋轉盤經旋轉，使得片件進入量測區，量測區依舊可與塗佈區601隔離。為了製造多層(不同複合物的)，各種塗佈區可經依序啟動，且相同量測系統可用於同一片件上之沉積之間，因此形成堆疊。

第8圖繪示具有不同運輸系統703的替代性實施例，在該運輸系統703處使用滾筒而非盤或帶。圖繪示具有用於安裝若干片件(如第8圖所繪示)之開口之旋轉滾筒的俯視圖：繪示若干塗佈區701 (例如，所繪示3個)及一個量測區702。包括更多量測區，視需要更多塗佈區可增大平行化處理及沉積的速度。量測及塗佈區依舊可經圍封，使得濺射材料並不影響量測區中的感測器及/或輻射源。

為了製造單一複合物/材料層，至少一個塗佈區為活性的，且可要求載體滾筒之許多迴旋以實現所要層性質(例如，厚度、複合物、孔隙率……)。對於每迴旋沉積之每一分率層，片件可藉由滾筒之旋轉經移動至量測區，且透射率量測可經執行以馬上微調沉積製程參數。

為了製造多層(不同複合物的)，各種塗佈區可依序啟動，且可使用相同量測系統。

本發明允許使用輻射透射率來調適並最佳化金屬化合物層的濺射條件，詳言之從而要求具有特定非化學計量x值，例如針對次化學計量金屬氧化物的層，該次金屬氧化物例如在化學計量指數化合物複合物的80%與99%之間，較佳地化學計量指數化合物複合物的85%與98%之間。詳言之，此情形應用至作為沉積層之輻射透射率隨著複合物改變的材料。此等材料可包括氧化鎢、氧化鎳鎢、氧化鈦、氧化鋯、氧化銦、氧化錫、氧化鉭、氧化鈮及過渡金屬的大部分其他氧化物。此等材料可包括氮化矽、氮化鋁及金屬元素的一些其他氮化物。相同情形可適用於具有金屬及多個反應化合物的碳化物或混合化合物；例如，含有氧、氮、碳及/或硼中的至少2者。

另外，對於透射率之控制，有可能歸因於輕微複合變化繪示的準確透射率來控制複合物。本發明亦允許例如藉由使用寬頻輻射及頻譜量測來使用相同量測來獲得如上文看到的層厚度或密度。

第9圖繪示在自18至30 sccm之不同氧氣流下且針對高得多之總壓力提供之若干層之波長中的透射頻譜。層為靠近900 nm之厚的WO _X層，該等層遠厚於第4圖中繪示之彼等層且比該等層更多孔。詳言之，頻譜中之更多干涉峰值指示作為峰值中之間隔的較厚層允許厚度計算。增大之孔隙率相較於第4圖中之層產生針對此等次化學計量層的較高透射率及減小之干涉幅值；較低氧氣流下減小的吸收率，此是因為較低吸收質量存在。x值預期為是在2.7與2.95之間。

對應於第4圖中之30 sccm之氣體流且第9圖中之24 sccm之氣體流的具有靠近40%之透射率的曲線具有不同干涉幅值。此情形確認針對更多孔層之較低幅值的效應。

可假設，氧氣流判定層中金屬化合物之複合物或x值。再次比較第9圖與第4圖，對於同一氧氣流(且因此類似x值)，較高透射率在第9圖中找到。又第9圖繪示每一曲線的比第4圖更多的條紋，因此第9圖中之層較厚。因此，可推斷，給出第9圖之結果的層相較於對應於第4圖的一層呈現較高孔隙率。

簡言之，第4圖及第9圖中之圖形繪示，總體透射率或頻譜解析之透射率隨著氧氣流極大地改變，從而允許複合物的準確控制。

本發明利用如下事實：大部分氧化物材料之次化學計量層繪示頻譜吸收(相對於其化學計量參考的較低的透射率)，同時具有額外氧(超化學計量)通常並不製造更透明的層，且因此將不允許控制高於其化學計量指數值的x值。

在以下內容中論述之實例的大部分是關於用於藉由不僅厚度控制而且控制層之複合物，具體而言沉積層中的氧量來提供具有可控制透射程度之金屬氧化物層的方法及裝置。然而，相同方法可例如在其他金屬化合物，例如氮化物、碳化物等的沉積期間與其他反應氣體一起使用。儘管許多金屬氮化物層在UV、VIS及NIR波長中顯現金屬性質，但亦知曉一些氮化物產生透明塗層。舉例而言，本發明可用以提供包含寬帶隙次氮化物的層：例如，SiN _X、AlN _X、BN _X。舉例而言，Si或Al層在Ar氣中之濺射產生吸收層，同時藉由使用含有氮之氣體氛圍自分別含有Si或Al金屬的靶材濺射沉積Si ₃N ₄或AlN產生透明塗層，或至少針對至少可見輻射具有非零透光度的塗層，塗層可與片件的其他層干涉。因此，例如，本發明可用以提供非化學計量SiN _X層。類似分析可自量測透射率及非化學計量之混合物執行，化學計量與金屬化合物可藉由此光學量測來量化且控制。本發明允許MO _XN _Y(金屬氮氧化物)的沉積，其中M可為許多其他金屬材料中的例如Ti、Si、Al、B。藉由添加金屬氮化物，可涵蓋最實際的濺射層。薄層繪示至少部分透明度的任何其他金屬化合物可使用此技術沉積。舉例而言，一些金屬碳化物可又顯現透明度，且再者本發明之方法及裝置可用以界定層複合物、厚度及密度。在碳化物當中，具有作為薄膜之所展示某透明度屬於碳化矽及碳化鈦。因此，非化學計量碳化物亦可由本發明獲得。

101:提供 102:沉積 103:量測 104:比較 105:調適 106:計算 107:量測 112:濺射 113:量測 114:鏈接 115:調適 122:沉積 123:獲得 300:輻射 301:輻射源 302:層或層堆疊 303:基板 304:感測器 305:處理器 306:記憶體 307:控制器 308:塗佈機隔室 309:平面或管狀靶材 311:感測系統 500:塗佈機 501:濺射區 502:下游量測區域 503:致動器 504:電腦系統 505:螢幕 506:運輸系統 507:第一量測區域 601:塗佈區 602:量測區域或區 603:運輸系統 701:塗佈區 702:量測區 p:層孔隙率 t:層厚度 x:層複合物

第1圖為根據本發明之實施例的在濺射參數控制情況下由濺射沉積來沉積層之方法的流程圖。

第2圖圖示第1圖之方法的細節。

第3圖圖示根據本發明之實施例的包括感測系統之濺射裝置。

第4圖為圖示分別在以標準立方公分/每分鐘(sccm)計之不同氧氣流中提供之不同層的依據波長之透射率的圖形。

第5圖為圖示透射率依據波長的指示改變層厚(t)、層複合物(x)及層孔隙率(p)的一般回應之圖形。

第6圖圖示根據本發明之實施例的多區塗佈機。

第7圖為根據本發明之實施例的旋轉盤塗佈機的側視圖，該旋轉盤塗佈機用於在若干階段向不同片件或相同片件提供不同或相同複合物層。

第8圖為根據本發明之實施例的滾筒多區塗佈機的俯視圖，該塗佈機用於在若干階段向多個片件提供不同或相同複合物層。

第9圖為類似於第4圖之圖形的圖形，從而繪示在不同氧氣流及總壓力下提供之若干層的波長計之透射頻譜。

圖式僅為示意性的，且並非限制性的。在圖式中，元件中之一些的大小可經誇示，且為了圖示目的並未按比例繪製。

申請專利範圍中之任何參考標記不應解釋為限制範疇。

在不同圖式中，相同參考標記指相同或類似元件。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

101:提供

102:沉積

103:量測

104:比較

105:調適

106:計算

107:量測

113:量測

114:鏈接

115:調適

123:獲得

Claims (11)

1. 一種由濺射沉積在一片件上沉積一層的方法，該方法包含以下步驟 - 藉由在一片件上同時沉積(102)金屬及反應物質而提供一金屬化合物層從而在預定濺射條件下形成一層，藉此在該片件上提供一沉積層，該沉積層包含該金屬化合物， - 隨後輻照該片件上之該沉積層且量測(103)通過至少該沉積層的光學透射率， - 比較(104)該輻射的所透射之一所量測輻射參數與該輻射參數的至少一個儲存值， - 作為對該比較的一回應而調適(105)該等預定濺射條件。
2. 如請求項1所述之方法，其中沉積(102)金屬物質的步驟包含以下步驟：提供一陶瓷靶材，該陶瓷靶材包含用於濺射的次化學計量金屬化合物，視需要其中提供一陶瓷靶材之步驟包含提供一金屬氧化物及/或氮化物及/或碳化物用於濺射的步驟，該金屬氧化物及/或氮化物及/或碳化物視需要具有低於1000 Ω.cm的一靶材材料電阻率。
3. 如請求項1所述之方法，其中該至少一個所儲存值對應於金屬之一非化學計量化合物中反應物質的一參考量，其中該等反應物質例如為氧及/或氮及/或碳。
4. 如請求項1所述之方法，其中該至少一個所儲存值對應於金屬與一反應物質之該化合物的一參考密度。
5. 如請求項1所述之方法，其中量測光學透射率的步驟包含以下步驟：量測輻射波長解析之透射率，其中撞擊輻射包含具有範圍為UV輻射波長直至IR輻射波長之一波長的撞擊輻射，或其中量測光學透射率的步驟包含藉由一整合感測器量測(113)輻射之透射率的步驟，該輻射由具有預定波長範圍的複數個源及/或由一寬頻帶光源產生。
6. 如請求項1所述之方法，其中提供金屬之濺射沉積的步驟包含以下步驟：提供至少鎢之濺射沉積，視需要進一步包含提供一靶材的步驟，該靶材包含至少一種鎢氧化物，視需要其中沉積一層之步驟包含沉積一氧化鎢層的步驟，其中氧與鎢之比率為2.3或以上，例如2.5或以上，例如2.7或以上且低於3，例如2.99或以下，例如2.95或以下，例如2.9或以下。
7. 如請求項1所述之方法，其進一步包含以下步驟：在一氣體氛圍存在情況下進行濺射，該氣體氛圍含有反應物質及/或氣體，例如氧及/或氮及/或碳，視需要進一步含有一惰性氣體，其中惰性氣體的量高於反應氣體的量；例如反應氣體流相對於至濺射製程中之入射氣體流之總量的分率小於總氣體流的50%，例如小於40%，例如甚至小於30%，諸如小於20%。
8. 如請求項1所述之方法，其中控制該等預定濺射條件之步驟包含以下步驟：控制該等條件，使得該沉積層具有一受控透射率，該受控透射率不同於該層之該材料之化學計量對應物的透射率。
9. 如請求項1所述之方法，其中量測光學透射率的步驟包含藉由配置於該片件之同一側上的感測器及該輻射源以反射模式進行量測的步驟。
10. 一種處理器(305)，其包含用於引入透射量測資料之輸入端、用於控制濺射參數之致動器控制的資料之一輸出端，該處理器經組態以至少執行前述請求項中任一項之方法的比較(104)步驟及調適(105)步驟。
11. 一種濺射沉積塗佈機，包括： - 致動器，該致動器用於控制濺射參數， - 一感測系統，該感測系統包括用於發送輻射通過沉積於一基板上之一層的一輻射源及用於偵測通過該層之輻射的一感測器 - 前述請求項之處理器，該處理器可連接至該感測系統及該等致動器，該處理器用於回應於自該感測系統獲得之該等量測值控制該等致動器。

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