DE102009053756A1

DE102009053756A1 - Verfahren zur Beschichtung eines Substrates in einer Vakuumkammer mit einem rotierenden Magnetron

Info

Publication number: DE102009053756A1
Application number: DE102009053756A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. Linss; Tilo Dr. Wünsche
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2029-11-21
Also published as: KR20120093816A; JP5599459B2; DE102009053756B4; WO2010149790A2; KR101465947B1; WO2010149790A3; DE102009061065A1; JP2012530851A; US8992742B2; US20120132517A1

Abstract

Der Erfindung, die ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrates in einer Vakuumkammer mit einem rotierenden Magnetron betrifft, wobei ein Substrat in einer Substrattransportrichtung an dem Magnetron vorbeigeführt und mittels eines aus einem mit dem Magnetron verbundenen Target herausgelösten Materials gegebenenfalls auch unter einer einer Reaktion des Materiales mit einem in der Vakuumkammer befindlichen Reaktivgases beschichtet wird, liegt die Aufgabe zugrunde, die Homogenität der Schicht auf einem Substrat durch eine Stabilisierung des Arbeitspunktes über die Targetrotation zu verbessern. Dies wird dadurch gelöst, dass eine durch den Targetumlauf hervorgerufene periodische Änderung eines ersten Prozessparameters durch eine periodische Änderung eines zweiten Prozessparameters mit einer determinierten Höhe ausgeregelt wird und/oder dass zwei Magnetron mit unterschiedlichen Drehzahlen vorgesehen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Subtrates in einer Vakuumkammer mit einem rotierenden Magnetron, wobei ein Substrat in einer Substrattransportrichtung an dem Magnetron vorbei geführt und mittels eines aus einem mit dem Magnetron verbundenen Target herausgelösten Materials gegebenenfalls auch unter einer Reaktion des Materiales mit einem in der Vakuumkammer befindlichen Reaktivgases beschichtet wird.
Es ist bekannt, Schichten mittels reaktiven Sputterns herzustellen. Dabei wird in einem Hochvakuum an ein Target eine Spannung, üblicherweise eine in der Polarität wechselnde Spannung, angelegt. Das Target wird mit einem Magnetfeld durchsetzt, wodurch der durch Hochvakuum und Targetspannung erzeugte Sputtereffekt ermöglicht oder unterstützt wird. Die Kombination von Target und Magnetfelderzeuger wird als Magnetron bezeichnet, das Sputtern somit als Magnetronsputtern.
In den Prozessraum wird nun gezielt ein Gas eingeleitet, welches mit dem Targetmaterial chemisch reagiert. Das Reaktionsprodukt lagert sich dann auf einer Oberfläche eines Substrates ab. Dies wird als reaktives Sputtern bezeichnet. Durch Einleiten von Sauerstoff als Reaktionsgas werden beispielsweise oxidische Schichten erzielt. So ist es beispielsweise möglich, eine ZnO:Al-Schicht aus einem Zn:Al-Target mittels dieses reaktiven Sputterns zu erzeugen.
In der Praxis haben sich sogenannte Rohrmagnetrons sehr bewährt. Hierbei ist ein rohrförmiges Target (Rohrtarget) vorgesehen, in dessen innerem Hohlraum der Magneterzeuger oder das Magnetsystem angeordnet ist. Bei dem Sputtervorgang wird das Rohrtarget gedreht, so dass es ständig um das feststehende Magnetfeld dreht. Damit wird erreicht, dass immer die gesamte Targetoberfläche vom Sputterprozess bearbeitet wird. Es können sich also keine Zonen unterschiedlichen Targetabtrages oder unterschiedlicher Targetoxidation herausbilden wie beim planaren Target. Damit wird u. a. gewährleistet, dass das Target gleichmäßig absputtert, wodurch eine bessere Targetausnutzung erreicht wird.
Rohrmagnetrons werden üblicherweise in in-line-Vakuumbeschichtungsanlagen eingesetzt. Dabei handelt es sich um längserstreckte Vakuumanlagen mit einem Substrattransportsystem, mittels dem Substrate durch die Vakuumbeschichtungsanlage unter Passieren verschiedener Bearbeitungsstationen, u. a. auch Rohrmagnetron-Beschichtungsstationen, hindurch bewegt werden.
Solche Rohrmagnetrons können allerdings nie ganz zylindrisch gefertigt und verbaut werden. Dies führt beim praktischen Einsatz zu einer Schwankung des Magnetfeldes an der gerade über dem Magnetsystem befindlichen Targetoberfläche. Dies ist mit einer Schwankung des Arbeitspunktes verbunden.
Unter Arbeitspunkt wird hier ein Punkt auf einem von mehreren Prozessparametern abhängigen mehrdimensionalem Strom-Spannungs-Kennlinienfeld verstanden. Zur Erreichung bestimmter Schichtqualitäten wird ein bestimmter Sollpunkt oder Sollbereich in dem Kennlinienfeld vorgegeben, in dem der Arbeitspunkt liegen soll, d. h. normalerweise wird der Arbeitspunkt so eingestellt, dass ein Optimum an zu erzielenden Schichteigenschaften erreicht wird.
Insbesondere bei reaktiven Prozessen ist die Abhängigkeit der Prozessparameter auf das Kennlinienfeld besonders stark oder nicht eindeutig, was sich in Form von Sprüngen oder Hysteresen zeigt. Das führt dazu, dass minimale Schwankungen des Magnetfeldes, die zu minimalen Schwankungen in der Impedanz führen, erhebliche Arbeitspunktschwankungen nach sich ziehen.
Eine Schwankung des Arbeitspunktes hat nun insbesondere bei reaktiven Prozessen zur Folge, dass die Schichteigenschaften auf dem Substrat entlang der Transportrichtung schwanken und dass selten das Optimum erreicht wird. Parameter der Schichteigenschaften können beispielsweise Transmission und Widerstand der abgeschiedenen Schicht sein. Bei einer Schwankung des Arbeitspunktes wird nun beim durchlaufenden Substrat eine Mischschicht abgeschieden, mit der nie das Optimum an Transmission als auch an Widerstand erreicht werden kann. Beispielsweise war es bisher nicht möglich, bei der reaktiven Herstellung von ZnO:Al-Schichten vom Rohrmagnetron über ein unbefriedigendes Maß an Transmission hinaus zu kommen.
Bei der Prozessführung wird der Arbeitspunkt nach Möglichkeit konstant gehalten. Hierfür sind Regelverfahren bekannt, beispielsweise das von der Anmelderin entwickelte Plasmaemissionsmonitoring (PEM) oder eine Leistungsregelung mittels Reaktionsgaszuführung bei einer konstant geregelten Spannung.
Bei der Leistungsregelung wird der zur Bereitstellung der Targetspannung eingesetzte Generator spannungsgeregelt betrieben und die gewünschte Leistung über den Reaktivgasfluss, insbesondere den Sauerstofffluss eingestellt. Beim Einsatz eines Rohrmagnetron kommt es nun während der Rohrum drehurig durch die Änderungen im Magnetfluss an der Targetoberfläche zur Nachregelung des Reaktivgasflusses, insbesondere des Sauerstoffflusses, während die Leistung sehr konstant gehalten werden kann.
Mit der Regelung des Reaktivgasflusses ist aber auch die Änderung anderer Größen verbunden, bei der Erzeugung einer ZnO:Al-Schicht die Intensität der Zn-Linie im optischen Emissionsspektrum. Das führt dazu, dass trotz sehr guter Konstanz der Spannung und der Leistung der Arbeitspunkt über die Rohrumdrehung variiert wird und es zu den bereits beschriebenen Mischschichten kommt, in denen gute mit schlechten Eigenschaften kombiniert sind.
Soll beispielsweise ein bestimmter Widerstand eingestellt werden, so wird dieser durch den hochohmigen Anteil in der Schicht bestimmt. Ein Grenzwert des spezifischen Widerstandes muss somit in der gesamten Schicht unterschritten werden. Das führt dazu, dass ein Teil der Schicht transparent abgeschieden wird aber bei Weiterdrehung des Rohres auch ein Teil mit noch niedrigerem Widerstand und hoher Absorption.
Der Arbeitspunkt muss also über die Rohrrotation nachgeführt werden, was allein mit Sauerstofffluss- und Leistungsregelung nicht gelingt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die Homogenität der Schicht auf einem Substrat durch eine Stabilisierung des Arbeitspunktes über die Targetrotation zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 16 zeigen Ausgestaltungen dieses Verfahrens.
Darin ist eine Regelung des Arbeitspunktes des Beschichtungsprozesses vorgesehen, bei dem an ein Rohr magnetron mit einem rotierenden Target und eine Gegenelektrode eine Targetspannung angelegt wird, derart, dass eine durch den Targetumlauf hervorgerufene periodische Änderung eines ersten Prozessparameters durch eine periodische Änderung eines zweiten Prozessparameters mit einer determinierten Höhe ausgeregelt wird.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass durch eine Beeinflussung der Targetspannung der Verlauf des ersten Prozessparameters durch einen an sich von dem ersten Prozessparameter unabhängigen zweiten Prozessparameter möglich ist.
In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine durch den Targetumlauf hervorgerufene periodische Änderung des ersten Prozessparameters durch eine periodische Änderung der Targetspannung U (zweiter Prozessparameter) um +ΔU und –ΔU ausgeregelt wird.
Insbesondere kann dabei der Betrag |ΔU| der Änderung ΔU kleiner als der Betrag |U| der Targetspannung U ist.
Als erster Prozessparamter kann die Intensität einer signifikanten Linie eines optischen Emissionsspektrogramms eingesetzt werden.
Eine andere Möglichkeit sieht vor, dass als erster Parameter der Reaktivgaspartialdruckes eingesetzt wird
Das Verfahren ist in beiden Formen der Targetspannung einsetzbar, in denen die Spannung eine Gleich- oder eine Wechselspannung ist.
In bevorzugter Weise werden eine periodische Schwankung des ersten Prozessparameters dadurch ausgeglichen, dass die Periodendauer der Änderung der Targetspannung U einem Targetumlauf entspricht, wobei die Targetspannung aus sinusförmig oder in einer von der Sinusform abweichenden Form, je nach Änderungsform des ersten Prozessparameters, geändert werden kann.
In einer weiteren Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Steuerungsmöglichkeit der üblicherweise eingesetzten Spannungsquellen ausgenutzt, die eigentlich zur Stabilisierung der Ausgestaltung vorgesehen ist, indem die Targetspannung als eine mittels einer Spannungsregelung geregelte Spannung angelegt und die von dem Rohrmagnetron aufgenommene Leistung durch eine Regelung des Reaktivgasflusses konstant gehalten wird.
Hierbei ist es möglich, dass die periodische Spannungsänderung durch eine Variation am Steuereingang der Spannungsregelung erzeugt wird.
In einer anderen Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine durch den Targetumlauf hervorgerufene periodische Änderung des ersten Prozessparameters durch eine periodische Änderung des Totaldruckes (zweiter Prozessparameter) ausgeregelt wird.
Dabei kann als erster Prozessparamter die Intensität einer signifikanten Linie eines optischen Emissionsspektrogramms oder der Reaktivgaspartialdruckes eingesetzt werden.
Es ist aber auch möglich, weitere Prozessparameter in das erfindungsgemäße Verfahren mit einzubeziehen, indem eine durch den Targetumlauf hervorgerufene periodische Änderung eines ersten Prozessparameters und/oder eines dritten Prozessparamters durch eine periodische Änderung eines zweiten Prozessparameters und/oder eines vierten Prozessparameters mit jeweils einer determinierten Höhe ausgeregelt wird, wobei als erster oder dritter Prozessparameter der Partialdruck des Reaktivgases oder die Intensität einer signifikanten Linie oder das Intensitätsverhältnis zweier Linien eines optischen Emissionsspektrogramms oder als zweiter oder vierter Prozessparameter die Spannung oder der Totaldruck eingesetzt werden können.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 17 gelöst. Die Ansprüche 18 und 19 zeigen besonders günstige Ausgestaltungen dieses Verfahrens.
Hierbei ist zum Ausgleich periodischer Schwankungen vorgesehen, dass mindestens zwei Magnetrons eingesetzt werden, die mit zueinander zumindest unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden. Die Wirkung des Ausgleichs kann auch noch dadurch verstärkt werden, dass beide Magnetron (7) in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden.
Eine besonders hervorragende Wirkung wird erreicht, wenn die beide erfindungsgemäßen Verfahren miteinander kombiniert werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
1 eine schematische Darstellung einer Vakuumkammer mit einer Anordnung zylindrischer Magnetron,
2 das Verhalten des Sauerstoff-Partialdruckes nach dem Stand der Technik und
3 das Verhalten des Sauerstoff-Partialdruckes bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
4 Algorithmus zur automatisierten Berechnung der periodischen Kompensationsfunktion
1 stellt den Stand der Technik dar und zeigt eine Vakuumkammer 1, die mit einer Vakuumpumpe 2 verbunden ist. Weiterhin ist die Vakuumkammer 1 mit einer Gasquelle 3 verbunden, die einen Steuergang 4 zum Steuern des Gasstromes in die Vakuumkammer 1 hinein aufweist. Die Vakuumkammer 1 ist Teil einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage, durch die ein Substrat 5 in Längs- und damit Transportrichtung 6 bewegt wird. Dies dient der Behandlung von mehreren Substraten 5 im Durchlaufbetrieb. Die Substrate 5 können dabei auf unterschiedliche Weise behandelt werden. Hier interessiert der Behandlungsschritt der Beschichtung.
Zur Beschichtung des Substrats 5 ist mindestens ein zylindrisches Magnetron 7 vorgesehen, das in einem Endblock 8 gelagert ist und über diesen in einer Drehrichtung 9 rotierend angetrieben wird. Zum Absputtern des außen auf dem Magnetron 7 befindlichen Target 10, das sich auf dem Substrat 5 (ggf. unter Reaktion mit einem über die Gasquelle 3 eingeleiteten Reaktivgas) abscheiden soll, wird an das Target 10 eine Targetspannung U_T angelegt. Hierzu ist das Target 10 (in aller Regel über das Magnetron 7) mit einer Spannungsquelle 11 verbunden. Die Spannungsquelle weist eine interne Spannungsregelung auf, die mit einem Spannungssteuereingang 12 versehen ist. Die an den Spannungssteuereingang 12 angelegte Steuerspannung U_St gibt die Höhe der Ausgangsspannung der Spannungsquelle 11 als bereitgestellte Targetspannung U_T vor. Bei einem konstanten Spannungswert der Steuerspannung U_St an dem Spannungssteuereingang 12 wird die Targetspannung U_T hochpräzise konstant gehalten.
Die Targetspannung U_T kann unterschiedliche Formen aufweisen und auf verschiedene Art und Weise angelegt werden. So ist es möglich, dass die Targetspannung U_T als Gleichspannung bereit gestellt wird, wobei die Gleichspannung auch als pulsierende Gleichspannung erzeugt werden kann. Wird nur ein einzelnes Magnetron 7 vorgesehen, so wird dann die Targetspannung U_T zwischen dem Magnetron 7 als Kathode und der Vakuumkammer 1 als Anode oder einer separaten Anode angelegt.
Ein einzelnes Magnetron 7 kann aber auch mit einer Wechselspannung als Targetspannung U_T beaufschlagt werden, wobei dann ebenfall die Vakuumkammer 1 als Gegenelektrode dienen oder eine separaten Gegenelektrode vorgesehen sein kann.
Werden zwei Magnetrons 7 eingesetzt, wie dies in 1 dargestellt ist kann jedes Magnetron mit einer Gleich- oder Wechselspannung als jeweilige Targetspannung U_T betrieben werden, genau so, wie oben für ein Einzelmagnetron beschrieben. Es ist aber auch möglich, die Targetspannung U_T zwischen beide Magnetrons 7 als Wechselspannung anzulegen. Dies stellt die bevorzugte Variante dar, wobei die Wechselspannung als Mittelfrequenz-Wechselspannung gestaltet ist, deren Frequenz in aller Regel zwischen einem und mehreren kHz liegt. Die erfindungsgemäße Steuerung der Targetspannung U_T ist für alle dargestellten Magnetronansteuerungen und Spannungsarten einsetzbar.
2 zeigt das übliche Verhalten eines Prozessparameters bei einem rotierenden Target 10 nach dem Stand der Technik. In diesem Beispiel wird als Reaktivgas von der Gasquelle 3 Sauerstoff mittels des Steuereinganges 4 in seinem Gasstrom gesteuert eingesetzt. Somit wird der Partialdruck des Reaktivgases Sauerstoff betrachtet. Wie vorstehend erläutert, können hier aber auch andere Prozessparameter oder auch eine Kombination verschiedener Prozessparameter Verwendung finden, wie beispielsweise die Intensität einer signifikanten Spektrallinie. Bei einer Abscheidung von ZnO:Al könnte hier beispielsweise auch die Intensität der Zn-Linie bei 636 nm im optischen Emissionsspektrum betrachtet werden.
Wie ersichtlich ist, ändert sich der Mittelwert 13 des Sauerstoffpartialdruckes über den dargestellten Zeitraum. Dies resultiert daraus, dass bei konstant gehaltener Targetspannung U_T über die Zufuhr an Sauerstoff die Leistung konstant gehalten wird. Dies führt zu unterschiedlichen Sauerstoffpartialdrücken, die in 1 als schwankender Mittelwert 13 erkennbar sind. Dies ist ein normales Prozessverhalten.
Entscheidend ist, dass sich der Sauerstoffpartialdruck in wesentlich kürzeren Perioden viel stärker ändert. Dies ist als Kurve 14 mit der wesentlich schnelleren Schwankung des Sauerstoffpartialdruckes um seinen Mittelwert 13 erkennbar und ein Ausdruck für ein unterschiedliches Prozessverhalten bei rotierendem Target 10. Die Periodendauer der Kurve 14 mit der kurzen Schwankung des Sauerstoffpartialdruckes entspricht der Umdrehung des zylindrischen Targets 10. Diese starke Schwankung des Sauerstoffpartialdruckes ist zugleich auch Ausdruck eines stark schwankenden Arbeitspunktes, was zu einer unterschiedlichen Schichtabscheidung über der Zeit führt.
Wird nun ein Substrat 5 in einer Beschichtungsanlage an einem Magnetron 7 vorbeigeführt, wie dies eingangs geschildert wurde, so werden unterschiedliche Beschichtungszonen entstehen, was ein streifenförmiges Aussehen hervorrufen kann. Die erzeugte Schicht ist also über der Fläche nicht homogen.
Bei einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren wird nun der Steuereingang 12 der Spannungsregelung für die Targetspannung U_T genutzt, an dem Ausgang der Spannungsquelle 11 die Spannung zu variieren, indem der Steuereingang 12 entsprechend manipuliert wird. Die bisher konstant gehaltene Targetspannung U_T wird entsprechend beeinflusst.
Dabei wird die Ausgangsspannung der Spannungsversorgung, d. h. die bereitgestellte Targespannung U_T mit einer Periodendauer zyklisch um einen Betrag ΔU heraufgesetzt und abgesenkt. Durch eine Variation von ΔU und der Periodendauer der Spannungsänderung wird nun erreicht, dass durch eine sich periodisch ändernde Targetspannung die durch die Targetdrehung hervorgerufene Schwankung des Arbeitspunktes verringert oder gar eliminiert wird, was in dem Verhalten des Sauerstoffpartialdruckes in dem Zeitbereich ab ca. 2000 s in 3 deutlich wird. In diesem Zeitbereich ändert sich der Sauerstoffpartialdruck mit der Ausnahme eine leichten ”Rauschens” nur noch im normalen Prozessverhalten, wie zu 1 geschildert.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren als Regelung betrachtet, so ist in diesem Falle die Regelgröße die Amplitude einer periodischen Änderung des Sauerstoffflusses und die Stellgröße die Amplitude und Periodendauer sowie die Phase einer Modulation der Targetspannung U_T. Zu beachten ist dabei, dass die Erfindung auch andere Prozessparameter als Regel- oder Stellgrößen einschließt. Neben den bereits benannten Möglichkeiten der Regelgrößen sind als Stellgrößen beispielsweise auch der Reaktivgasfluss, der Totaldruck oder ähnliches nutzbar.
In 3 ist aus dem Zeitraum vor der erfolgreichen Regelung eine starke Schwankung mit einer starken Schwankungsbreite erkennbar. Dies resultiert daraus, dass während dieses Zeitraumes zwar die Größe von ΔU richtig eingestellt war, was an der Amplitude in den Schwebungsknoten erkennbar ist, nicht aber die Periodendauer der Spannungsänderung ΔU. Mit einer Synchronisierung der Frequenz der Targetspannungsschwankung auf die Umdrehungsfrequenz des oder der Rohrtargets 10 wird dann das Verhalten des Partialdruckes auf der rechten Seite erreicht, womit eine hinreichende Homogenität in der Schichtabscheidung erreicht werden kann.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die automatisierte Ableitung einer Kompensation der Schwingung im Sauerstoffpartialdruck durch eine sinusförmige Modulation der Targetspannung beschrieben. Die Modulation ist durch die drei Parameter Amplitude, Frequenz und Phase gekennzeichnet. Dabei wird die Frequenz aus der Rotation des oder der Targets 10 gewonnen. Dies kann beispielsweise durch eine Messung der Rotationsfrequenz oder aus der Ableitung der Rotationsfrequenz aus den Betriebsparametern des Antriebs Magnetrons 7 erfolgen. Die Parameter Amplitude und Phase der Kompensationsschwingung werden ständig an die aktuellen Zustände angepasst. Dies erfolgt dadurch, dass die Amplitude der Schwingung des Sauerstoffpartialdrucks bestimmt wird. Überschreitet die Amplitude für eine Dauer von mehreren Perioden der Kompensationsschwingung einen Maximalwert müssen die Amplitude und die Phase neu berechnet werden.
Wie in 4 dargestellt, erfolgt die Berechnung so, dass zunächst die ohne Kompensation auftretende Schwingung des Sauerstoffpartialdrucks aus der derzeitigen Schwingung und der Kompensationsmodulation berechnet wird. Aus dieser Schwingung werden mit Hilfe des Levenberg-Marquardt-Algorithmus eine neue Amplitude und neue Phase berechnet. Die neu berechneten Parameter werden zum Einsatz gebracht und die erneute Prüfung solange verhindert, dass die erneute Prüfung auf durch die neuen Bedingungen modulierte Daten beruht. Der Vorgang der ersten Inbetriebnahme erfolgt so, dass Amplitude und Phase der Modulation auf 0 gesetzt werden und der Algorithmus mit Hilfe eines Testsubstrats die Parameter selbst bestimmt.
Das vorstehend beschriebene Problem wird u. a. auch dadurch hervorgerufen, dass entweder ein einzelnes Magnetron 7 vorgesehen ist, oder zwei Magnetron 7, die eine gleichsinnige Drehrichtung 9 und dieselbe Drehzahl aufweisen. An dieser Stelle setzt nun eine zweite erfindungsgemäße Lösung desselben Problems an, die vorsieht mindestens zwei Magnetron einzusetzen, die zueinander zumindest unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Damit wird erreicht, dass die in 2 dargestellten periodischen Schwankungen der Kurve 14 ausgeglichen werden, da die beiden Magnetron 7 unterschiedliche Drehzahlen haben und es somit nicht mehr zu Addition der Schwankungsverläufe kommt. Unterstützt werden kann dies auch noch dadurch, dass beide Magnetrons 7 zueinander entgegengesetzte Drehrichtungen aufweisen.
In besonders zweckmäßiger Weise können beide Verfahren dadurch miteinander verbunden werden, dass der betrachtete Prozessparameter als Regelgröße gemessen wird und die Targetspannung U_T gegensinnig nachgeregelt wird, wobei die beiden Magnetron 7 zueinander unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Eine durch die unterschiedlichen Drehzahlen hervorgerufene (kleinere und nicht mehr sinusförmige) Schwankung des betrachteten Prozessparameters wird dann durch die so gestaltete Regelung nahezu vollständig eleminiert.

1: Vakuumkammer
2: Vakuumpumpe
3: Gasquelle
4: Steuereingang der Gasquelle
5: Substrat
6: Längs- und Transportrichtung
7: Magnetron
8: Endblock
9: Drehrichtung
10: Target
11: Spannungsquelle
12: Spannungssteuereingang
13: Mittelwert
14: Kurve
U_T: Targetspannung
U_St: Steuerspannung

Claims

Verfahren zur Beschichtung eines Subtrates in einer Vakuumkammer mit einem rotierenden Magnetron, wobei ein Substrat in einer Substrattransportrichtung an dem Magnetron vorbei geführt und mittels eines aus einem mit dem Magnetron verbundenen Target herausgelösten Materials gegebenenfalls auch unter einer einer Reaktion des Materiales mit einem in der Vakuumkammer befindlichen Reaktivgases beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung des Arbeitspunktes des Beschichtungsprozesses, bei dem an ein Rohrmagnetron mit einem rotierenden Target und eine Gegenelektrode eine Targetspannung angelegt wird, derart erfolgt, dass eine durch den Targetumlauf hervorgerufene periodische Änderung eines ersten Prozessparameters durch eine periodische Änderung eines zweiten Prozessparameters mit einer determinierten Höhe ausgeregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch den Targetumlauf hervorgerufene periodische Änderung des ersten Prozessparameters durch eine periodische Änderung der Targetspannung U (zweiter Prozessparameter) um +ΔU und –ΔU ausgeregelt wird, wobei insbesondere der Betrag |ΔU| der Änderung ΔU kleiner als der Betrag |U| der Targetspannung U ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Prozessparamter die Intensität einer signifikanten Linie eines optischen Emissionsspektrogramms eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Parameter der Reaktivgaspartialdruckes eingesetzt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetspannung eine Gleich- oder eine Wechselspannung ist.
Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodendauer der Änderung der Targetspannung U einem Targetumlauf entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetspannung sinusförmig geändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetspannung in einer von der Sinusform abweichenden Form geändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetspannung als eine mittels einer Spannungsregelung geregelte Spannung angelegt und die von dem Rohrmagnetron aufgenommene Leistung durch eine Regelung des Reaktivgasflusses konstant gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, dass die periodische Spannungsänderung durch eine Variation am Steuereingang der Spannungsregelung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch den Targetumlauf hervorgerufene periodische Änderung des ersten Prozessparameters durch eine periodische Änderung des Totaldruckes (zweiter Prozessparameter) ausgeregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Prozessparamter die Intensität einer signifikanten Linie eines optischen Emissionsspektrogramms eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Parameter der Reaktivgaspartialdruckes eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch den Targetumlauf hervorgerufene periodische Änderung eines ersten Prozessparameters und/oder eines dritten Prozessparamters durch eine periodische Änderung eines zweiten Prozessparameters und/oder eines vierten Prozessparameters mit jeweils einer determinierten Höhe ausgeregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als erster oder dritter Prozessparameter der Partialdruck des Reaktivgases oder die Intensität einer signifikanten Linie oder das Intensitätsverhältnis zweier Linien eines optischen Emissionsspektrogramms eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter oder vierter Prozessparameter die Spannung oder der Totaldruck eingesetzt wird.
Verfahren zur Beschichtung eines Subtrates in einer Vakuumkammer mit einem rotierenden Magnetron, wobei ein Substrat in einer Substrattransportrichtung an dem Magnetron vorbei geführt und mittels eines aus einem mit dem Magnetron verbundenen Target herausgelösten Materials gegebenenfalls auch unter einer einer Reaktion des Materiales mit einem in der Vakuumkammer befindlichen Reaktivgases beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Magnetron eingesetzt werden, die mit zueinander zumindest unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass beide Magnetron (7) in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18 dadurch gekennzeichnet, dass es in Kombination mit den Verfahrenschritten nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgeführt wird.