WO2020070214A1 - Plasma treatment device and method for emitting pulses of electrical power to at least one process chamber - Google Patents

Plasma treatment device and method for emitting pulses of electrical power to at least one process chamber

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WO2020070214A1
WO2020070214A1 PCT/EP2019/076754 EP2019076754W WO2020070214A1 WO 2020070214 A1 WO2020070214 A1 WO 2020070214A1 EP 2019076754 W EP2019076754 W EP 2019076754W WO 2020070214 A1 WO2020070214 A1 WO 2020070214A1
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arc
pulse
process time
power
interventions
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PCT/EP2019/076754
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Inventor
Sebastian Hubertus SCHULZ
Thomas Pernau
Original Assignee
centrotherm international AG
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    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32944—Arc detection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
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    • H01J37/3464—Operating strategies
    • H01J37/3467—Pulsed operation, e.g. HIPIMS

Definitions

  • the present invention relates to a plasma treatment device and a method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber for the plasma-assisted treatment of substrates.
  • wafers are loaded into so-called wafer boats, some of which consist of electrically conductive plates and placed in appropriate process chambers.
  • An electrical power with a frequency of at least 40 kHz is then applied to the wafer boats in order to generate a plasma from a suitable process gas between the plates and between wafers received on the plates.
  • An example of such a plasma treatment device is shown in DE 10 2015 004 419 A1 by the applicant.
  • Such plasma treatment devices generally consist of a single process chamber to which a single plasma generator is assigned. With the adjacent arrangement of several process chambers, the sharing of gas cabinets and other peripheral devices was sometimes considered, but so far each process chamber had a single plasma generator.
  • a plasma generator generally has a controllable power supply unit with an output which is suitable for outputting a direct current with a predetermined voltage and / or strength at its output, a converter which is suitable for converting an alternating current with a predetermined frequency from a direct current at the input at least 40KHz as an off to form the output signal and apply the output signal to the connected process chamber
  • the electrical power is usually made available periodically as a pulse by the respective plasma generator, a duty cycle (quotient of pulse duration and period duration) of less than 0.1 being generally set here over long time periods.
  • a duty cycle (quotient of pulse duration and period duration) of less than 0.1 being generally set here over long time periods.
  • Such a pulsed operation of a plasma in the process chamber has proven to be particularly advantageous.
  • 90% of the available continuous power of a plasma generator therefore remains unused over long stretches of the processes.
  • the power supply unit and the converter are usually controlled via a controller which, depending on a process recipe (the required power), determines a corresponding pulse sequence for the process chamber over a process duration and generates corresponding control signals.
  • the process duration and the pulse sequence are usually defined in advance and are no longer changed.
  • Plasma generators usually also have an arc suppression unit (also known as an arc suppression unit) which is suitable for obtaining current process data about processes in the process chamber and current data from the power supply unit and / or the switch, and evaluating them in real time in order to impact or an impending rollover (also called Are).
  • arc suppression unit also known as an arc suppression unit
  • Ares can lead to locally burned, melted or unevenly coated wafers.
  • the wafer carrier can also be damaged, which can lead to production downtime or high service costs. Ares should therefore be avoided if possible.
  • the arc suppression unit can be connected to the power supply unit and / or the switch, for example, in order to control them in response to the detection of a rollover or an impending rollover, in order to avoid or quickly suppress rollovers in the process chamber.
  • Plasma generator manufacturers usually specify suitable settings for arc suppression management (also known as arc management), which can also be changed by the system operator if necessary.
  • modern treatment plants can use arc suppression values to decide on a process termination if, for example, too many arc events have occurred within a period of time, or if power, current and / or voltage are outside the tolerance.
  • Plasma generator manufacturers in particular offer arc management or arc suppression software solutions that intervene in the process by reducing current / voltage and forcing process breaks.
  • a reduction in current / voltage and process breaks can increase the process times accordingly and thus affect the throughput of a process plant.
  • the current process is interfered with in this way, this leads to a low mean power over the process time. This can result in the deposited layer thicknesses being less than desired, since, for example in PECVD processes, the deposition thickness is proportional to the power input. Lesser
  • Layer thicknesses can lead to problems in later machining processes or even to a complete failure of the deposited layer.
  • Plant operators also define process termination criteria such as voltage, current, power or number of ares. This allows you to cancel the process before the workpiece carrier is damaged. To do this, the plant operator must select the termination criteria so that the Are Management System has little chance of reacting. A process termination followed by a search for the cause of the arc is time-consuming, reduces the system throughput and leads to material loss. The plant operator would therefore like to avoid any process interruptions, no damage to the wafer and / or workpiece carrier caused by Ares, and also no layers that were deposited too thinly,
  • the present invention is therefore based on the object of making the provision of electrical power more efficient in order to avoid or reduce at least one of the problems mentioned above as far as possible. According to the invention, this object is achieved by a plasma treatment device according to claim 1 and a method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber according to claim 9. Further refinements of the invention result, inter alia, from the subclaims.
  • the plasma treatment device has a plasma generator which is configured to output pulses of electrical power to at least one process chamber, the plasma generator being configured to generate and output the pulses over a process time in accordance with a predetermined pulse sequence, and the plasma generator being an arc -Units that are suitable for recognizing a rollover or an upcoming rollover, also called an arc event, and in response responding, abort, change and / or drop a pulse that is output to the process chamber or is to be output what is known as arc intervention.
  • the plasma treatment device also has at least one control unit that is configured to receive and evaluate process data about processes in the at least one process chamber and, based on the process data, at least one process time and one over the process time through the plasma generator To determine the pulse sequence to be made available, or to receive a specific process time and pulse sequence, the pulse sequence configured to bring a predetermined power into the process chamber via the process time, to control the plasma generator and to output the pulse sequence over the process time.
  • the at least one control unit is also configured to receive data about arc interventions and to use the data to determine a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to at least partially compensate for a power reduction caused by the arc interventions.
  • Such Plasma treatment devices offer the possibility to compensate for loss of power occurring at least steeply due to arc events, which improves the homogeneity of processes and enables more aggressive arc management.
  • the plasma treatment device preferably has a unit that is configured to determine the number of arc interventions and to transmit them to the at least one control unit.
  • the simply ascertainable number of interventions alone can provide a basis for determining an approximate power loss for determining a process time extension with a corresponding pulse sequence.
  • the unit can be configured to recognize at least two different types of arc interventions, for Determine the number of each type of arc intervention and to transmit the number to the at least one control unit. By differentiating between the Arc interventions, a better assessment of the loss of performance can be made.
  • the unit can be part of the arc unit that performs the arc interventions.
  • the arc unit is configured to recognize at least two different types of arc events and to select different predetermined arc interventions in accordance with the arc event.
  • the arc unit can be configured to recognize at least two of the following arc events: an Imax event which indicates an overcurrent, ie a current above a threshold, and thus the occurrence of an ares; a U * l event which, before reaching an overcurrent, indicates an excessive current rise at a given voltage (Uxl) in such a way that an overcurrent would be expected if further power was supplied; a micro-arc, which is indicated by a current peak at a given voltage.
  • the arc unit can be configured, in particular when the Imax event is detected, to abort the current pulse completely and then slow the output increase so that the following pulse may not be fully output; when a U * l event is detected, interrupt the current pulse and restart as far as possible within the planned pulse time with an increasing power ramp; and when a micro-arc is detected, interrupt the current pulse and continue to output it after a short waiting time.
  • control unit is configured to control the plasma generator when a certain number of arc events are reached within the process time or a process section, to reduce the power output per pulse of the remaining pulse sequence and to reduce the power accordingly when determining the Process time extension with corresponding pulse sequence must be taken into account.
  • the average power of the pulses can be chosen to be lower than the average power of the pulses during the previous process time in order to reduce the probability of Ares during the process time extension.
  • the method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber has the following: determining or receiving a process time and pulse train for the process chamber in / on a control unit, controlling a plasma generator in order to output the pulse train over the determined process time, recognizing one Arc events, which indicate a rollover or an upcoming rollover, in response to the detection of an arc event, performing an arc intervention which has the aborting, changing and / or dropping out of a pulse which is output or is to be output to the process chamber , Obtaining data about Arc interventions and determining on the basis of the data a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to reduce the power caused by the Arc interventions. least partially to compensate, and control of the plasma generator in order to output the corresponding pulse sequence after the specific process time over the duration of the specific process time extension.
  • the data on arc interventions preferably have the number of arc interventions, which is easy to determine. It is preferably possible to carry out different types of arc interventions and the data about arc interventions then have at least the types of arc interventions and the respective number of arc interventions.
  • the detection of arc events comprises the detection of at least two different types of arc events, the performing of the arc intervention selecting a predetermined arc intervention from a plurality of predetermined arc interventions corresponding to the arc Event and performing the selected arc intervention. In this way, specific events can be addressed more specifically.
  • the detection of arc events has the detection of at least two of the following arc events: an Imax event which indicates an overcurrent, ie a current above a threshold value, and thus the occurrence of an ares, a U * 1 Event which, before reaching an overcurrent, indicates an excessive current rise at a given voltage in such a way that an overcurrent would be expected when further power is supplied, and / or a micro-arc which is indicated by a current peak at a given voltage.
  • performing the arc intervention can have the following effects: if an Imax event is detected, the current pulse is aborted completely and the output is then slowly increased, so that the subsequent pulse may not be fully output if a U * l event is detected the current one Interrupt pulse and restart as far as possible within the planned pulse time with increasing power ramp, and / or interrupt the current pulse when a micro-arc is detected and continue to output normally after a short waiting time.
  • the advantages of the different arc interventions have already been explained above.
  • the plasma generator when a certain number of arc events are reached within the process time and / or a process section, the plasma generator is controlled to reduce the power output per pulse of the remaining pulse sequence, with a corresponding power reduction when determining the process time extension with a corresponding pulse sequence is taken into account.
  • the power reduction for the remaining pulses is at least 10%, preferably at least 20%.
  • the average power per pulse can be chosen lower than the average power per pulse during the process time in order to reduce the probability of Ares in the process time extension.
  • the average power per pulse during the process time extension can be selected to be at least 10%, preferably at least 20% lower than the average power per pulse during the process time.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a plasma treatment device
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a desired pulse sequence as it is to be emitted by a plasma generator over a period of time
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an exemplary pulse sequence corresponding to FIG. 1, as it was actually emitted by the plasma generator;
  • 4 shows a schematic illustration of an individual pulse in which a first error was detected and a correction corresponding to the error was carried out
  • 5 shows a schematic illustration of an individual pulse in which a second error was detected and a correction corresponding to the error was carried out
  • 6 shows a schematic representation of three pulses of the desired pulse sequence, in which a third error was detected and a correction corresponding to the error was carried out;
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of an exemplary pulse sequence, as it was emitted by a plasma generator over a predetermined period, with an example of an extension of the emitting period;
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of an exemplary pulse sequence, as it was emitted by a plasma generator over a predetermined period, with an alternative example of an extension of the emitting period;
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of an exemplary pulse sequence, as it was emitted by a plasma generator over a predetermined period, with a further example of an extension of the emitting period.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a plasma treatment device 1 with two process units 3a, 3b and a plasma generator 5.
  • two process units 3a, 3b with a plasma generator 5 are shown in the embodiment, the person skilled in the art will recognize that only a single process unit can be provided and the plasma generator can be simplified accordingly.
  • the process units 3a and 3b can each have the same structure and each have a process chamber for receiving one or more substrates, in particular semiconductor wafers or PV substrates.
  • the process chambers can be closed tightly and the process units 3a and 3b have various means, not shown, for setting a desired gas atmosphere within the respective process chambers, such as pumps and a gas cabinet. While each process chamber is usually assigned its own pump, a gas cabinet can supply several process chambers if necessary.
  • Means for generating a plasma are also provided in the process chambers, some of which can be formed by a wafer boat which, for example, is introduced into the process chamber together with the substrates and is electrically contacted there, as described, for example, in the above DE 10 2015 004 419 A1 is described, which in this respect is made the subject of the present disclosure.
  • the process units 3a, 3b are connected to the plasma generator 5 via power lines 7a and 7b and data connections 8a and 8b. Via the power lines 7a, 7b, the plasma generator 5 supplies electrical power with a frequency greater than 40 kHz to the respective process units 3a and 3b. Data can be exchanged between the process units 3a, 3b and the plasma generator 5 via the data connections 8a and 8b.
  • the data connections 8a and 8b can be wired or wireless.
  • the process units 3a, 3b can supply the plasma generator 5 with different process data about processes in the respective process chambers. In particular, actual data relating to the actually incoming electrical power, the presence of a plasma, etc. can be transmitted, but also corresponding target data, as is also the case with known plasma treatment devices with a single process unit and a single plasma generator .
  • the plasma generator 5 has a controllable power supply unit 10, a switching unit 12 and a control unit 14.
  • the power supply unit has an input (not shown) and an output which is connected via a power line 15 to an input of the switching unit 12.
  • the power supply unit 10 is suitable in response to a control signal from the control unit 14 at its output to output a direct current with a predetermined voltage and / or strength, as is known in the art.
  • the switching unit 12 has the input already mentioned, which is connected to the power line 15 for receiving direct current from the power supply 10, and two separate outputs, one output being connected to the power line 7a and the other output being connected to the power lines 7b .
  • the switching unit 12 has a converter circuit which can form an alternating current with a predetermined frequency of at least 40 kHz as an output signal from a direct current at the input.
  • the converter circuit can have, for example, a bipolar transistor, which forms a quasi-sinusoidal signal (step-shaped signal) from the direct current provided by the power supply unit 10.
  • the switching unit 12 has a switching part which applies the output signal shaped in this way in response to a control signal from the control unit 14 to one or the other output, and consequently to the process unit 3a or the process unit 3b.
  • the output signals (pulses) must be coordinated in such a way that the respective requirements of the process chamber are met.
  • a corresponding pulse coordination is explained in more detail, for example, in the unpublished DE 10 2018 204 585 by the same applicant, which in this respect is made the subject of the present application by reference. With only one process unit, corresponding coordination is not necessary and the switch can be omitted, for example, or used to interrupt and / or redirect the output signal to an absorber.
  • the control unit 14 in turn has two separate controllers 16a, 16b, as well as an arc suppression unit 18, which is also referred to as an arc unit.
  • the controllers 16a, 16b are connected to the process units 3a and 3b via the data connections 8a and 8b.
  • the controllers 16a, 16b are each designed in a known manner to determine performance requirements for the process units 3a, 3b on the basis of actual data and target data about the respective processes in the process units 3a, 3b. From these, the controllers 16a, 16b (or a downstream unit) then generate control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12.
  • controllers 16a, 16b are shown as separate units, they can also be designed as a single unit, which is a Essentially parallel processing of process data units 3a and 3b.
  • the controllers 16a, 16b can be designed as separate software routines which can be executed essentially in parallel and are executed on a processor.
  • the performance requirements of the individual process units are generally specified for a particular process and consist of a specific pulse sequence that is to be output over a specific process time.
  • the performance requirements can be made available from a memory of a corresponding system controller (not shown) from a memory, but they can also be determined by the system controller, where appropriate, in the case of a PECVD, for example, an operator specifies a layer thickness to be achieved on substrates in the process chamber and the system controller determines the corresponding parameters, including the performance requirements in the form of a specific pulse sequence that is to be output over a process time.
  • the pulse sequence generally consists of a sequence of pulses of the same duration, the same distance between the pulses and the same power, even if this is not necessary and can vary.
  • the total output over the process time essentially determines the process result achieved.
  • the deposited layer thickness is proportional to the output power.
  • Corresponding pulse sequences can, depending on the layer type and layer thickness, consist of a few hundred or fewer, up to several thousand or even tens of thousands of pulses. The number is of course determined by the power and the pulse length. In order to obtain short process times, there is a tendency to provide as much power as possible per pulse, but this increases the risk of arcs or ares.
  • corresponding outputs of the controllers are connected to corresponding inputs of the arc unit 18.
  • the arc unit 18 can thus receive the performance requirements of the individual process units from the controllers 16a, 16b, or also directly the control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12, which are created therefrom.
  • the arc unit 18 can also receive unprocessed data directly from the respective process units 3a, 3b.
  • Such data are in particular those which enable real time to evaluate whether a flashover has occurred in one of the process units 3a and 3b or is imminent, which is referred to below as an arc event.
  • the data required for this are known to the person skilled in the art and also the corresponding detection algorithms, which are therefore not initially explained in more detail.
  • the arc unit 18 can adapt the control signals to the power supply unit 10 and the switching unit 12 and change the provision of the power to the respective process unit by canceling or changing and / or drop a pulse. Such an intervention is also known as an arc intervention.
  • the arc unit 18 can also be designed such that it generates control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12 when it receives power request data from the individual process units. Of course, this is not necessary if these control data are already created by the controllers 16a, 16b.
  • the arc unit 18 is designed in such a way that it coordinates its own control data, or the control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12, which is created by the controllers 16a, 16b.
  • the control data for the power pack 10 and the switching unit 12 are to be coordinated in such a way that power is made available to the respective process units 3a, 3b according to their performance requirements.
  • control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12 must also be coordinated in terms of time, since power can only be made available at one of the outputs of the switching unit at any time.
  • the power is provided to the respective process units 3a, 3b as a pulse with a predetermined pulse duration.
  • the respective pulses are therefore to be coordinated via the control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12 in such a way that the pulses do not overlap, but the process chambers can nevertheless be operated simultaneously.
  • Such a pulse coordination is of course not necessary for a single process unit.
  • the arc unit 18 can optionally differentiate between different types of arc events and accordingly different arc interventions. to take. Furthermore, the arc unit is able to count the number of arc interventions as a whole, but also according to the respective type. As the person skilled in the art recognizes, each intervention in a requested pulse causes a difference between the requested power and the actually output power.
  • control unit 14 (or the system controller) is configured to receive data about the arc interventions and to use the data to determine a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to determine a process caused by the arc interventions At least partially compensate for power reduction. After the normal process time, a corresponding additional process time with a corresponding pulse sequence can then be added. Of course, the rest of the process components, such as gas supply, pump, heating, etc., are informed about a corresponding process time extension and activated accordingly for a longer time.
  • 2 shows an exemplary pulse sequence that is to be output by a plasma generator 5 to a process chamber
  • FIG. 3 shows the corresponding actually output pulse sequence.
  • the pulses actually desired are shown in dashed lines in FIG. 3.
  • the desired or requested pulse sequence according to FIG. 2 consists of a certain number of pulses that are to be output over a certain process time in order to introduce a desired electrical power into a process.
  • a real process usually has several hundred to several thousand or even tens of thousands of pulses. To simplify matters, only 12 pulses are shown in the illustration, which should be output over a process time.
  • Each pulse is an AC pulse with a frequency of at least 40 kHz and a predetermined power (P) to be output over the pulse duration.
  • P predetermined power
  • There is a pulse pause followed by another pulse In the illustration, all pulses are the same, ie they each have the same pulse duration and the same amplitude (power).
  • the pulse pauses are also shown to be the same length.
  • the pulse pauses are approximately twice as long long as a pulse (ratio 2: 1). In real processes, however, the ratio is often much larger, such as 9: 1, which would result in a duty cycle of 0.1.
  • the pulse duration, the pulse pauses and / or the amplitude of the pulses can vary over the process time, however, the same pulses with the same pulse pauses are generally requested over a main section. .
  • the average power of the pulse over the pulse duration is displayed.
  • the incomplete pulse output is based on arc interventions by the arc unit 18.
  • the application takes into account that the arc unit 18 is capable of at least two, preferably three or more different arc events recognize and perform different arc interventions accordingly. Examples of this are a micro arc event, a U * l arc event and an imax arc event, which are also explained in more detail below with reference to FIGS. 4 to 6 with their corresponding interventions.
  • 3 shows a micro-arc event with a corresponding arc intervention
  • FIG. 4 shows a U * 1 arc event with a corresponding arc intervention
  • FIG. 6 shows an Imax arc event with a corresponding arc intervention.
  • An Imax Arc event occurs when an overcurrent occurs, i.e. a current above a threshold that indicates the occurrence of an ares.
  • a micro-arc event is indicated by a current (power) peak at a given voltage, a U * l event by an excessive current (power) increase at a given voltage, the current being below the overcurrent, but with further power delivery the occurrence of an overcurrent would be expected.
  • Micro-Arc events usually occur at the beginning of a pulse and are characterized by a small peak in performance. But you can also go to anyone Time of the pulse occur.
  • Fig. 4 shows schematically a single pulse with a micro-arc event with corresponding intervention. As can be seen, there is a peak in performance at the beginning of the pulse, whereby, for example, Trahsients in the range from micro to nanoseconds can be taken into account.
  • the power drops back to its normal level, the power supply is interrupted for a short time shortly after the peak occurs and is then continued as normal. The delay after the peak is due to the reaction time of the system. The interruption is only of a short, predetermined duration and is achieved, for example, by redirecting the power to an absorber.
  • the interruption is approximately 1/10 of the pulse duration, so that approximately 10% of the power of the pulse is lost as a result of the interruption.
  • the actual lack of power depends on the duration of the interruption and the length of the pulse.
  • another micro-arc event or another event can occur in the same pulse, which would lead to another arc intervention within the same pulse.
  • an appropriate intervention can be advantageous here, since they often occur before another arc event and thus announce this. The intervention can possibly avoid a following, possibly more serious arc event.
  • U * l-Arc events can occur at any point in time of a pulse and are characterized by an excessive increase in current (the power at constant voltage), the current being below the threshold value for an overcurrent. The increase, however, indicates that an overcurrent would likely occur if the power was added.
  • Fig. 5 shows schematically an individual pulse with a U * l arc event with appropriate intervention.
  • the arc unit Upon detection of a corresponding increase in power (corresponding to a current rise with a constant voltage), the arc unit interrupts the power output within the pulse and begins after a predetermined interruption period again with the power output, but the power is increased like a ramp.
  • the duration of the interruption is significantly longer than with the micro-arc intervention and is four times as long, for example.
  • the missing power depends primarily on the duration of the interruption, the ramp and the length of the pulse.
  • the time of the interruption might also have to be taken into account, but this would be too complex.
  • the missing power of the pulse can be averaged and in the embodiment shown it is assumed that it is 50%.
  • the intervention criteria for an intervention can be freely determined, the increase rate and / or an increase duration usually being taken into account.
  • Imax Arc events can record a pulse at any point in time and are characterized by an overcurrent (oversized power with constant voltage), the current being above a threshold value that indicates the occurrence of a flashover or ares.
  • 6 schematically shows three successive pulses of a conventional pulse sequence with an Imax arc event in the first pulse and a corresponding intervention.
  • the arc unit interrupts the power output within the pulse and starts outputting again after a predetermined interruption period, the power being increased in a ramp-like manner, however.
  • the duration of the interruption is significantly longer than with the other interventions and is usually longer than a pulse period consisting of pulse duration and pulse duration. In the representation, the interruption duration is approximately twice a pulse duration.
  • the first pulse in the three-way sequence is only partially output
  • the second pulse in the three-way sequence shown is in any case completely absent
  • the third pulse in the three-way sequence is also only partially output.
  • the missing power of the first and third pulse depends, among other things, on the time of the interruption in the first pulse.
  • the total missing power over the sequence of three essentially depends on the interruption duration, the pulse period and the ramp, which are essentially known to the system.
  • the power not brought in by the Imax intervention can be averaged and at The embodiment shown is assumed to be 200%, ie the power of two full pulses is not brought in during an Imax intervention.
  • a corresponding control unit can determine a process time extension with a corresponding pulse sequence that can be appended to the normal process time in order to at least partially increase the faulty performance compensate. This allows process results to be homogenized across several processes.
  • the provision of a process time extension can also depend on whether a significant number of Arc interventions have taken place. In other words, if arc events occur below a threshold, the process can also be ended normally.
  • control unit can also carry out a corresponding analysis of arc events and attacks for the attached process time and determine a further process time extension. It is also possible to output pulses with a lower output during the process time extension than during the normal process time. In this way, the probability of further arc events can be reduced even if the attached process time is extended as a result.
  • FIGS. 7 and 8 show the above variants, the figures each showing an output pulse sequence (requested pulses are shown in dashed lines) within a process time (normal process end is shown by a dashed line), to which another pulse sequence (pulses with hatching) within are attached to an extension of the process time. As can be seen, some pulses are not complete due to an intervention by the arc unit, and a pulse is not output at all). It is assumed that the operations were carried out as described above or in a similar manner.
  • the respective interventions are as Arc-Type1 (corresponds to Micro-Arc-Event with corresponding intervention), Arc-Type2 (corresponds to U * l-Arc-Event with corresponding intervention) and Arc-Type3 (corresponds to Imax-Arc-Event with corresponding intervention), and indicated for each pulse.
  • the control unit can use the number of interventions per type ((6 * Arc-Type1, 4 * Arc-Type2 and 1 * Arc-Type3) to determine that the output of approximately 4.6 pulses was under-output .
  • the process control has therefore determined the process time by a process time extension with a pulse sequence of 4 identical pulses corresponding to the pulses of the normal process time and added it directly to the normal process time. While here from 4.6 was rounded down to the last whole number, it is of course also possible to round up normally or to always round up to the next higher whole number. It is also possible, for example, to output the last pulse with a power of 60% of the power of the other pulses. In this case, an exact assignment of the faulty performance to the attached one with additional service is not necessary and, as described above, is not possible due to the lack of knowledge of the precisely occurring faulty performance.
  • the process controller has determined the process time by a process time extension with a pulse sequence of 9 identical pulses, each with half the power of the pulses of the normal process time, and added it directly to the normal process time.
  • the choice of pulses with lower power per pulse has the advantage that the probability is reduced that Ares occur during the process time extension.
  • the resulting increase in process time is generally not essential.
  • control unit took note of the arc events and determined only one process time extension. In one embodiment, however, it is also possible for the control unit to intervene in the normal pulse sequence via arc interventions. For example, it is known and possible for a control unit to abort a process completely if too many arc events occur, although no distinction has been made here between arc types in the past. As a result, the batch of substrates in the process was generally completely discarded or the substrates were processed (the partially applied layer was removed, for example by etching), inspected and again exposed to a coating).
  • the pulse sequence instead of aborting a process, it is considered to change the pulse sequence when a certain number of arc events occur in such a way that the power per pulse is reduced in order to increase the probability of arc events for the remaining pulse sequence to decrease.
  • the total number of arc events in the previous process or the number of arc events per arc type can be used to decide whether to reduce the performance.
  • a frequent occurrence of arc events within a shorter period of the process sequence can lead to a corresponding decision.
  • this can quickly lead to a corresponding decision to reduce the power Lead pulses of the pulse train to protect the substrates and / or the substrate carrier.
  • the pulse sequence is then continued with lower power per pulse until the end of the process time. Based on the number of arc events and the number of pulses with reduced power (and knowledge of the reduced power), a process time extension can then in turn be determined with a corresponding pulse sequence and appended to the normal process time.
  • FIG. 9 A corresponding example is shown in FIG. 9 that again shows an output pulse sequence (requested pulses are shown in dashed lines) within a process time (normal process end is shown by a dashed line) to which another pulse sequence (pulses with hatching) ) are attached within a process time extension.
  • Ares of types 2 and 3 appear in quick succession in the pulse sequence (four events within a pulse sequence of 10), whereupon the control for subsequent pulses reduces the power to half, which means that no further arc events occur , but within the process time a much lower output is brought in than planned.
  • the controller determines a corresponding process time extension with a pulse sequence with pulses that each output 50% less power compared to a normal pulse .
  • the specified values with regard to the number of arc events that lead to an intervention beyond an arc intervention are of course only to be seen as examples. This also applies to the 50% power reduction. Rather, it is of course possible to first reduce the performance by a lower value (for example 10%), in order to then see whether the reduction in performance is sufficient to reduce the arc events sufficiently. If this is not the case, another (or more) reduction (s) can occur within the process sequence. Due to the fact that the control unit is able to at least partially compensate for a resulting malfunction through a process time extension with a pulse sequence, substrate batches can possibly be processed successfully despite major problems in the process.
  • the arc interventions could also be adapted, for example by extending the respective interruption times and / or Ramps for the U * l-Arc-E intervention or the Imax intervention should be made flatter. While these have so far been designed so that the intervention generates as little failure as possible, it can now be designed so that it reduces the probability of subsequent ares. The resulting faulty performance can be estimated and at least partially compensated for by the process time extension with a corresponding pulse sequence.
  • arc interventions can primarily be designed to reduce the risk of subsequent ares (longer breaks, flatter ramps), since greater loss of performance can be compensated for.
  • criteria for when an intervention takes place can also be adapted so that it can be intervened earlier or more frequently in order to avoid the Imax Arc events as far as possible. This applies in particular to U * l events but also to micro-arc events.
  • the power not fed in due to arcing can be fed in at the end of the normal pulse sequence.
  • the process duration is no longer stored as a fixed value, but is essentially controlled by the power fed in. This enables a significantly better integration of the plasma generator with the coating system and modified recipes.
  • New recipes would no longer need to define process duration and performance, but could count the amount of energy with a target performance.
  • the target output could be defined with further tolerances than usual with current recipes.
  • the process controller could simply stop using an if query or while loop as soon as the desired amount of energy has been reported. This further change could be seen as an alternative to the process of querying the number of ares and then at the end of the deposition to calculate the extra time. It would be advantageous to calculate the correct active power (amount of energy delivered in the workpiece carrier).
  • Modern plasma generators can determine the active power with the fed-in, the dissipated power and the phase shift of the current. Inaccuracies should be kept as small as possible here, since the performance correction can otherwise lead to a greater deviation than if it is not made.
  • the plasma generator can also be used only for one plasma unit. This can involve a wide variety of plasma units in which the process result depends largely on the power input.
  • the number of plasma units to be supplied by a plasma generator can also differ from the number shown (here two).

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Abstract

The invention relates to a plasma treatment device and to a method for emitting pulses of electrical power to at least one process chamber. The plasma treatment device has a plasma generator for emitting pulses of electrical power to at least one process chamber, the plasma generator being configured to generate and emit the pulses over a process time period in accordance with a predetermined pulse sequence. The plasma generator has an arc unit, suitable for detecting an arc-over or an impending arc-over, also known as an arc event, and in response thereto interrupting, modifying and/or cancelling a pulse that is being or is to be emitted to the process chamber, this process being referred to as an arc intervention. Furthermore, at least one control unit is provided, which is configured to carry out a method comprising the following steps: a control unit determines or receives a process time period and pulse sequence for the process chamber; a plasma generator is activated in order to emit the pulse sequence over the determined process time period; an arc event indicating an arc-over or an impending arc-over is detected; in response to an arc event being detected, an arc intervention is carried out, entailing the interruption, modification and/or cancellation of a pulse that is being or is to be emitted to the process chamber; data about arc interventions is obtained; and, using the data, a process time period extension with a corresponding pulse sequence is determined, in order to compensate at least in part for a reduction in power caused by the arc interventions; and the plasma generator is activated in order to emit the corresponding pulse sequence subsequent to the determined process time period over the duration of the determined process time period extension.

Description

Plasma-Behandlungsvorrichtung und Verfahren zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer  Plasma treatment device and method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plasma-Behandlungsvorrichtung und ein Verfahren zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer für die plasmaunterstützte Behandlung von Substraten. The present invention relates to a plasma treatment device and a method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber for the plasma-assisted treatment of substrates.
In der Technik sind unterschiedlichste Einsatzgebiete bekannt, in denen eine elektrische Leistung üblicherweise mit einer Frequenz von wenigstens 40KHz be- reitgestellt wird, um ein Plasma aus einem Gas anzuregen und für bestimmte Prozesse aufrecht zu erhalten. Ein Beispiel hierfür ist die plasmaunterstützte Gasphasenabscheidung in der Halbleitertechnik oder der Photovoltaikindustrie. A wide variety of fields of application are known in technology, in which electrical power is usually provided at a frequency of at least 40 kHz in order to excite a plasma from a gas and to maintain it for certain processes. An example of this is plasma-assisted gas phase deposition in semiconductor technology or the photovoltaic industry.
Hierbei werden zum Beispiel Wafer in sogenannten Waferboote geladen, die teil weise aus elektrisch leitenden Platten bestehen und in entsprechende Prozess kammern eingebracht. An die Waferboote wird dann eine elektrische Leistung mit einer Frequenz von wenigstens 40KHz angelegt, um ein Plasma aus einem ge eigneten Prozessgas zwischen den Platten und zwischen an den Platten aufgenommenen Wafern zu erzeugen. Ein Beispiel für eine solche Plasma- Behandlungsvorrichtung ist in der DE 10 2015 004 419 A1 der Anmelderin gezeigt. Here, for example, wafers are loaded into so-called wafer boats, some of which consist of electrically conductive plates and placed in appropriate process chambers. An electrical power with a frequency of at least 40 kHz is then applied to the wafer boats in order to generate a plasma from a suitable process gas between the plates and between wafers received on the plates. An example of such a plasma treatment device is shown in DE 10 2015 004 419 A1 by the applicant.
Solchen Plasma-Behandlungsvorrichtungen bestehen jeweils in der Regel aus einer einzelnen Prozesskammer der ein einzelner Plasmagenerator zugeordnet ist. Bei der benachbarten Anordnung mehrer Prozesskammern wurde zwar zum Teil eine gemeinsame Nutzung von Gasschränken und sonstigen Peripheriegeräten in Betracht gezogen, aber bisher verfügte jede Prozesskammer über einen einzelnen Plasmagenerator. Ein solcher Plasmagenerator besitzt in der Regel ein regelbares Netzteil mit einem Ausgang, das geeignet an seinem Ausgang einen Gleichstrom mit einer vorbestimmten Spannung und/oder Stärke auszugeben, einen Wandler, der geeignet ist, aus einem Gleichstrom am Eingang einen Wechselstrom mit einer vorbestimmten Frequenz von wenigstens 40KHz als ein Aus- gangssignal zu formen und das Ausgangssignal an die verbunden Prozesskam- mer anzulegen Such plasma treatment devices generally consist of a single process chamber to which a single plasma generator is assigned. With the adjacent arrangement of several process chambers, the sharing of gas cabinets and other peripheral devices was sometimes considered, but so far each process chamber had a single plasma generator. Such a plasma generator generally has a controllable power supply unit with an output which is suitable for outputting a direct current with a predetermined voltage and / or strength at its output, a converter which is suitable for converting an alternating current with a predetermined frequency from a direct current at the input at least 40KHz as an off to form the output signal and apply the output signal to the connected process chamber
Während der Prozesse wird die elektrische Leistung üblicherweise vom jeweiligen Plasmagenerator periodisch als Puls zur Verfügung gestellt, wobei hier in der Re- gel über lange Zeitperioden hinweg ein Tastgrad (Quotient aus Pulsdauer und Pe- riodendauer) von kleiner 0,1 eingestellt wird. Eine derart gepulstes betreiben eines Plasmas in der Prozesskammer hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Typi- scherweise bleiben daher über weite Strecken der Prozesse 90% der verfügbaren Dauerleistung eines Plasmagenerators ungenutzt. Es gibt auch Prozesse mit we- sentlich kleineren Tastgraden aber auch Prozesse oder Prozeßabschnitte mit höheren Tastgraden. Das Netzteil und der Wandler werden hierbei üblicherweise über einen Regler angesteuert, der abhängig von einem Prozessrezept (der erfor- derlichen Leistung) über eine Prozessdauer hinweg eine entsprechende Pulsfolge für die Prozesskammer ermittelt und entsprechende Ansteuersignale erzeugt. Da- bei werden die Prozessdauer und die Pulsfolge in der Regel vorab festgelegt und nicht mehr verändert. During the processes, the electrical power is usually made available periodically as a pulse by the respective plasma generator, a duty cycle (quotient of pulse duration and period duration) of less than 0.1 being generally set here over long time periods. Such a pulsed operation of a plasma in the process chamber has proven to be particularly advantageous. Typically, 90% of the available continuous power of a plasma generator therefore remains unused over long stretches of the processes. There are also processes with significantly smaller duty cycles, but also processes or process sections with higher duty cycles. The power supply unit and the converter are usually controlled via a controller which, depending on a process recipe (the required power), determines a corresponding pulse sequence for the process chamber over a process duration and generates corresponding control signals. The process duration and the pulse sequence are usually defined in advance and are no longer changed.
Üblicherweise besitzen Plasmageneratoren auch eine Bogen-Unterdrückungs- einheit (auch Arc-Unterdrückungseinheit genannt), die geeignet ist aktuelle Pro- zessdaten über Prozesse der Prozesskammer und aktuelle Daten des Netzteils und/oder des Schalters zu erhalten und in Echtzeit auszuwerten, um einen Über- schlag oder einen bevorstehenden Überschlag (auch Are genannt) zu erkennen. Ares können zu lokal verbrannten, aufgeschmolzenen oder ungleichmäßig be- schichteten Wafern führen. Ferner kann es auch zu Beschädigungen am Wafer- träger kommen, was zu Produktionsausfall oder hohe Serviceaufwänden führen kann. Daher sind Ares möglichst zu vermeiden. Plasma generators usually also have an arc suppression unit (also known as an arc suppression unit) which is suitable for obtaining current process data about processes in the process chamber and current data from the power supply unit and / or the switch, and evaluating them in real time in order to impact or an impending rollover (also called Are). Ares can lead to locally burned, melted or unevenly coated wafers. Furthermore, the wafer carrier can also be damaged, which can lead to production downtime or high service costs. Ares should therefore be avoided if possible.
Die Arc-Unterdrückungseinheit kann zum Beispiel mit dem Netzteil und/oder dem Schalter in Verbindungstehen, um diese gegebenenfalls ansprechend auf die Erkennung eines Überschlags oder einen bevorstehenden Überschlags anzusteu- ern, um Überschläge in der Prozesskammer zu vermeiden oder rasch zu unter- drücken. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass elektrische Leistungspulse erst gar nicht Aufgebaut werden oder ein entsprechender Puls zum Beispiel in ei- nen Absorber umgeleitet wird. Dies kann auch erfolgen während ein Puls schon teilweise in die Prozesskammer geleitet wurde. Plasma Generator Hersteller geben üblicherweise geeignete Einstellungen für das Bogen-Unterdrückungsmanagement (auch Arc-Management genannt) vor, welche gegebenenfalls auch vom Anlagenbetreiber verändert werden können. Darüber hinaus können moderne Behandlungsanlagen anhand von Arc- Unterdrückungswerten über einen Prozessabbruch entscheiden, wenn zum Bei- spiel innerhalb eines Zeitraums zu viele Arc-Events aufgetreten sind, oder wenn Leistung, Strom und/oder Spannung außerhalb der Toleranz liegen. The arc suppression unit can be connected to the power supply unit and / or the switch, for example, in order to control them in response to the detection of a rollover or an impending rollover, in order to avoid or quickly suppress rollovers in the process chamber. This happens, for example, by the fact that electrical power pulses not be set up at all or a corresponding pulse is diverted, for example, into an absorber. This can also be done while a pulse has already been partially directed into the process chamber. Plasma generator manufacturers usually specify suitable settings for arc suppression management (also known as arc management), which can also be changed by the system operator if necessary. In addition, modern treatment plants can use arc suppression values to decide on a process termination if, for example, too many arc events have occurred within a period of time, or if power, current and / or voltage are outside the tolerance.
Plasma Generator Hersteller bieten insbesondere Arc-Management bzw. Arc- Unterdrückungs Softwarelösungen an, die in den Prozess eingreifen, indem sie Strom/Spannung reduzieren und Prozesspausen erzwingen. Eine Reduzierung von Strom/Spannung und Prozesspausen, können jedoch sofern sie vorab geplant werden, die Prozesszeiten entsprechend verlängern und somit den Durchsatz ei- ner Prozessanlage beeinträchtigen. Wenn hingegen in dieser Art und Weise in den laufenden Prozess eingegriffen wird, führt dies zu einer geringen Mittelleis- tung über die Prozesszeit hinweg. Dies kann dazu führen, dass die abgeschieden Schichtdicken geringer sind als gewollt, da zum Beispiel bei PECVD-Prozessen die Abscheidedicke proportional zur eingebrachten Leistung ist. Geringere Plasma generator manufacturers in particular offer arc management or arc suppression software solutions that intervene in the process by reducing current / voltage and forcing process breaks. A reduction in current / voltage and process breaks, however, if they are planned in advance, can increase the process times accordingly and thus affect the throughput of a process plant. On the other hand, if the current process is interfered with in this way, this leads to a low mean power over the process time. This can result in the deposited layer thicknesses being less than desired, since, for example in PECVD processes, the deposition thickness is proportional to the power input. Lesser
Schichtdicken können zu Problemen bei späteren Bearbeitungsprozessen oder gar zu einem kompletten Funktionsausfall der abgeschieden Schicht führen. Layer thicknesses can lead to problems in later machining processes or even to a complete failure of the deposited layer.
Anlagenbetreiber definieren ferner Prozessabbruchkriterien wie Spannung, Strom, Leistung oder Anzahl von Ares. Damit können sie den Prozess Abbrechen bevor es zu Beschädigung am Werkstückträger kommt. Dafür muss der Anlagenbetrei ber aber die Abbruchkriterien so wählen, dass das Are Management System kaum Chance hat zu reagieren. Ein Prozessabbruch mit anschließender Suche nach der Ursache des Arcings ist zeitaufwendig, reduziert den Anlagendurchsatz und führt zu Materialverlust. Der Anlagenbetreiber möchte daher möglichst keine Prozessabbrüche, keine durch Ares bedingten Beschädigungen am Wafer und/oder Werkstückträger aber auch keine zu dünn abgeschieden Schichten, Plant operators also define process termination criteria such as voltage, current, power or number of ares. This allows you to cancel the process before the workpiece carrier is damaged. To do this, the plant operator must select the termination criteria so that the Are Management System has little chance of reacting. A process termination followed by a search for the cause of the arc is time-consuming, reduces the system throughput and leads to material loss. The plant operator would therefore like to avoid any process interruptions, no damage to the wafer and / or workpiece carrier caused by Ares, and also no layers that were deposited too thinly,
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Bereitstellung elektrischer Leistung effizienter zu gestalten, um möglichst wenigstens eines der oben genannten Probleme zu vermeiden oder zu verringern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Plasma-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer nach Anspruch 9 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich unter anderem aus den Unteransprüchen. The present invention is therefore based on the object of making the provision of electrical power more efficient in order to avoid or reduce at least one of the problems mentioned above as far as possible. According to the invention, this object is achieved by a plasma treatment device according to claim 1 and a method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber according to claim 9. Further refinements of the invention result, inter alia, from the subclaims.
Die Plasma-Behandlungsvorrichtung weist einen Plasmagenerator auf, der konfi- guriert ist zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer, wobei der Plasmagenerator konfiguriert ist die Pulse über eine Prozesszeit gemäß einer vorbestimmten Pulsfolge zu erzeugen und auszugeben, und wobei der Plasmagenerator eine Arc-Einheit aufweist, die geeignet ist einen Überschlag oder einen bevorstehenden Überschlag, auch Arc-Event genannt, zu erkennen und darauf ansprechend einen Puls der an die Prozesskammer ausge- geben wird oder ausgegeben werden soll, abzubrechen, zu verändern und/oder ausfallen zu lassen, was als Arc-Eingriff bezeichnet wird. Die Plasma- Behandlungsvorrichtung weist insbesondere auch wenigstens eine Steuereinheit auf, die konfiguriert ist, um Prozessdaten über Prozesse in der wenigstens einen Prozesskammer zu erhalten und auszuwerten und anhand der Prozessdaten we- nigstens eine Prozesszeit und eine über die Prozesszeit hinweg durch den Plas- magenerator zur Verfügung zu stellende Pulsfolge zu bestimmen, oder eine be- stimmte Prozesszeit und Pulsfolge zu empfangen, wobei die Pulsfolge konfiguriert über die Prozesszeit ist eine vorbestimmte Leistung in die Prozesskammer einzu- bringen, den Plasmagenerator anzusteuern, über die Prozesszeit hinweg die Pulsfolge auszugeben. Die wenigstens eine Steuereinheit ist ferner konfiguriert Daten über Arc-Eingriffe zu erhalten und anhand der Daten eine Prozesszeitverlänge- rung mit entsprechender Pulsfolge zu ermitteln, um eine durch die Arc-Eingriffe bedingte Leistungsreduzierung wenigsten teilweise zu kompensieren. Eine solche Plasma-Behandlungsvorrichtung bietet die Möglichkeit durch Arc-Events auftretende Leistungsverlust wenigsten steilweise zu kompensieren, was die Homogeni- tät von Prozessen verbessert und ein aggressiveres Arc-Management ermöglicht. The plasma treatment device has a plasma generator which is configured to output pulses of electrical power to at least one process chamber, the plasma generator being configured to generate and output the pulses over a process time in accordance with a predetermined pulse sequence, and the plasma generator being an arc -Units that are suitable for recognizing a rollover or an upcoming rollover, also called an arc event, and in response responding, abort, change and / or drop a pulse that is output to the process chamber or is to be output what is known as arc intervention. In particular, the plasma treatment device also has at least one control unit that is configured to receive and evaluate process data about processes in the at least one process chamber and, based on the process data, at least one process time and one over the process time through the plasma generator To determine the pulse sequence to be made available, or to receive a specific process time and pulse sequence, the pulse sequence configured to bring a predetermined power into the process chamber via the process time, to control the plasma generator and to output the pulse sequence over the process time. The at least one control unit is also configured to receive data about arc interventions and to use the data to determine a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to at least partially compensate for a power reduction caused by the arc interventions. Such Plasma treatment devices offer the possibility to compensate for loss of power occurring at least steeply due to arc events, which improves the homogeneity of processes and enables more aggressive arc management.
Bevorzugt weist die Plasma-Behandlungsvorrichtung eine Einheit aufweist, die konfiguriert ist die Anzahl der Arc-Eingriffe zu ermitteln und an die wenigstens eine Steuereinheit zu übermitteln. Allein die einfach zu ermittelnde Anzahl der Eingriffe kann eine Grundlage für die Bestimmung eines ungefähren Leistungsverlustes für die Bestimmung einer Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge bie- ten. Insbesondere kann die Einheit konfiguriert sein zum Erkennen von wenigs- tens zwei unterschiedlichen Arten von Arc-Eingriffen, zum Ermitteln der Anzahl jeder Art von Arc-Eingriff und zum Übermitteln der Anzahl an die wenigstens eine Steuereinheit. Durch die Unterscheidung der Arc-Eingriffe kann eine besser Ein- schätzung der Leistungsverlust erfolgen. Die Einheit kann Teil der Arc-Einheit ist, die die Arc-Eingriffe vornimmt. Bei einer Ausführungsform ist die Arc-Einheit konfi- guriert zum Erkennen von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Arc- Events und zum Auswählen unterschiedlicher vorbestimmter Arc-Eingriffe entsprechend dem Arc-Event. The plasma treatment device preferably has a unit that is configured to determine the number of arc interventions and to transmit them to the at least one control unit. The simply ascertainable number of interventions alone can provide a basis for determining an approximate power loss for determining a process time extension with a corresponding pulse sequence. In particular, the unit can be configured to recognize at least two different types of arc interventions, for Determine the number of each type of arc intervention and to transmit the number to the at least one control unit. By differentiating between the Arc interventions, a better assessment of the loss of performance can be made. The unit can be part of the arc unit that performs the arc interventions. In one embodiment, the arc unit is configured to recognize at least two different types of arc events and to select different predetermined arc interventions in accordance with the arc event.
Insbesondere kann die Arc-Einheit konfiguriert sein zum Erkennen wenigstens zwei der Folgenden Arc-Events: ein Imax-Event, das einen Überstrom, d.h. einen Strom oberhalb eines Schwellenwertes, und somit das Auftreten eines Ares an- zeigt; ein U*l-Event, das vor dem Erreichen eines Überstroms einen übermäßigen Stromanstieg bei gegebener Spannung (Uxl) derart anzeigt, dass bei weiterer Leistungslieferung des Auftreten eines Überstrom zu erwarten wäre; einen Micro- Arc, der durch eine Stromspitze bei gegebener Spannung angezeigt wird. Diese Events haben unterschiedliche Einflüsse auf den Prozess, wobei ein Imax-Event den größten Einfluss hat und möglichst zu vermeiden ist, da er zu Beschädigun- gen der Sebstrate oder eines Substratträgers führen kann. Durch entsprechende Eingriffe in Micro-Arc-Evetns und U*l-Events, die häufig Vorboten eines immanenten Imax-Events sind können diese gegebenenfalls verhindert werden. Dabei kann die Arc-Einheit insbesondere konfiguriert sein beim Erkennen eines Imax-Events den laufenden Puls komplett abzubrechen und die Leistung anschließend langsam zu erhöhen, sodass gegebenenfalls auch der Folgepuls nicht voll ausgegeben wird; beim Erkennen eines U*l-Events den laufenden Puls zu unterbrechen und soweit möglich innerhalb der geplanten Pulszeit mit ansteigender Leistungsrampe neu zu starten; und beim Erkennen eines Micro-Arcs den laufenden Puls zu unter- brechen und nach kurzer Wartezeit normal weiter auszugeben. In particular, the arc unit can be configured to recognize at least two of the following arc events: an Imax event which indicates an overcurrent, ie a current above a threshold, and thus the occurrence of an ares; a U * l event which, before reaching an overcurrent, indicates an excessive current rise at a given voltage (Uxl) in such a way that an overcurrent would be expected if further power was supplied; a micro-arc, which is indicated by a current peak at a given voltage. These events have different influences on the process, whereby an Imax event has the greatest influence and should be avoided as far as possible, since it can lead to damage to the sebum rate or to a substrate carrier. Appropriate interventions in micro-arc events and U * l events, which are often heralds of an immanent Imax event, can possibly be prevented. In this case, the arc unit can be configured, in particular when the Imax event is detected, to abort the current pulse completely and then slow the output increase so that the following pulse may not be fully output; when a U * l event is detected, interrupt the current pulse and restart as far as possible within the planned pulse time with an increasing power ramp; and when a micro-arc is detected, interrupt the current pulse and continue to output it after a short waiting time.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit konfiguriert ist, beim Er- reichen einer bestimmten Anzahl von Arc-Events innerhalb der Prozesszeit oder eines Prozessabschnitts den Plasmagenerator anzusteuern, die pro Puls der ver- bleibenden Pulsfolge abgegebene Leistung zu reduzieren und eine entsprechende Leistungsreduzierung beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entspre- chender Pulsfolge zu berücksichtigen. Durch die Leistungsreduzierung der verbleibenden Pulse kann die Wahrscheinlichkeit von Ares während des laufenden Prozesses verringert werden, wobei ein entsprechender Leistungsverlust aber wenigstens teilweise ausgeglichen werden kann, um ein gewünschtes Prozesser- gebnis zu erhalten. In a further embodiment, the control unit is configured to control the plasma generator when a certain number of arc events are reached within the process time or a process section, to reduce the power output per pulse of the remaining pulse sequence and to reduce the power accordingly when determining the Process time extension with corresponding pulse sequence must be taken into account. By reducing the power of the remaining pulses, the probability of Ares during the running process can be reduced, but a corresponding power loss can be at least partially compensated for in order to obtain a desired process result.
Beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge, kann die mittlere Leistung der Pulse niedriger gewählt wählen als mittlere Leistung der Pulse während der vorhergehenden Prozesszeit, um die Wahrscheinlichkeit von Ares während der Prozesszeitverlängerung zu reduzieren. When determining the process time extension with a corresponding pulse sequence, the average power of the pulses can be chosen to be lower than the average power of the pulses during the previous process time in order to reduce the probability of Ares during the process time extension.
Das Verfahren zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer, weist Folgendes auf: Bestimmen oder Empfangen einer Prozesszeit und Pulsfolge für die Prozesskammer in/an einer Steuereinheit, An- steuern eines Plasmagenerators um über die bestimmte Prozesszeit hinweg die Pulsfolge auszugeben, Erkennen eines Arc-Events, das einen Überschlag oder einen bevorstehenden Überschlag anzeigt, ansprechend auf das Erkennen eines Arc-Events Durchführen eines Arc-Eingriffs der das Abbrechen, Verändern und/oder Ausfallenlassen eines Pulses, der an die Prozesskammer ausgegeben wird oder ausgegeben werden soll, aufweist, Erhalten von Daten über Arc- Eingriffe und Bestimmen anhand der Daten eine Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge, um eine durch die Arc-Eingriffe bedingte Leistungsreduzie- rung wenigsten teilweise zu kompensieren, und Ansteuern des Plasmagenerators um im Anschluss an die bestimmte Prozesszeit über die Dauer der bestimmten Prozesszeitverlängerung hinweg die entsprechende Pulsfolge auszugeben. Durch das Verfahren lassen sich die schon oben angegebenen Vorteile erreichen. The method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber has the following: determining or receiving a process time and pulse train for the process chamber in / on a control unit, controlling a plasma generator in order to output the pulse train over the determined process time, recognizing one Arc events, which indicate a rollover or an upcoming rollover, in response to the detection of an arc event, performing an arc intervention which has the aborting, changing and / or dropping out of a pulse which is output or is to be output to the process chamber , Obtaining data about Arc interventions and determining on the basis of the data a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to reduce the power caused by the Arc interventions. least partially to compensate, and control of the plasma generator in order to output the corresponding pulse sequence after the specific process time over the duration of the specific process time extension. The advantages already mentioned above can be achieved by the method.
Bevorzugt weisen die Daten über Arc-Eingriffe die Anzahl der Arc-Eingriffe auf, welche leicht zu ermitteln ist. Bevorzugt ist es möglich unterschiedliche Arten von Arc-Eingriffen durchzuführen und die Daten über Arc-Eingriffe dann wenigstens die Arten der Arc-Eingriffe und die jeweilige Anzahl von Arc-Eingriffen aufweisen. The data on arc interventions preferably have the number of arc interventions, which is easy to determine. It is preferably possible to carry out different types of arc interventions and the data about arc interventions then have at least the types of arc interventions and the respective number of arc interventions.
Bei einer Ausführungsform weist das Erkennen von Arc-Events, das Erkennen von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Arc-Events auf, wobei das Durchfüh- ren des Arc-Eingriffs das Auswählen eines vorbestimmten Arc-Eingriffs aus einer Vielzahl vorbestimmter Arc-Eingriffe entsprechend dem Arc-Event und das Durch- führen des ausgewählten Arc-Eingriffs aufweist. Auf diese Weise kann gezielter auf bestimmte Ereignisse eingegangen werden. Insbesondere weist das Erkennen von Arc-Events, das Erkennen von wenigstens zwei der Folgenden Arc-Events auf: ein Imax-Event, das einen Überstrom, d.h. einen Strom oberhalb eines Schwellenwertes, und somit das Auftreten eines Ares anzeigt, ein U*l-Event, das vor dem Erreichen eines Überstroms einen übermäßigen Stromanstieg bei gegebener Spannung derart anzeigt, dass bei weiterer Leistungslieferung des Auftreten eines Überstrom zu erwarten wäre, und/oder einen Micro-Arc, der durch eine Stromspitze bei gegebener Spannung angezeigt wird. Entsprechend kann das Durchführen des Arc-Eingriffs Folgenden bewirken: beim Erkennen eines Imax- Events den laufenden Puls komplett abzubrechen und die Leistung anschließend langsam zu erhöhen, sodass gegebenenfalls auch der Folgepuls nicht voll ausgegeben wird, beim Erkennen eines U*l-Events den laufenden Puls zu unterbrechen und soweit möglich innerhalb der geplanten Pulszeit mit ansteigender Leistungs rampe neu zu starten, und/oder beim Erkennen eines Micro-Arcs den laufenden Puls zu unterbrechen und nach kurzer Wartezeit normal weiter auszugeben. Die Vorteile der unterschiedlichen Arc-Eingriffe wurden schon oben erläutert. Bei einer Ausführungsform wird beim Erreichen einer bestimmten Anzahl von Arc- Events innerhalb der Prozesszeit und/oder eines Prozessabschnitts der Plasma- generator angesteuert die pro Puls der verbleibenden Pulsfolge abgegebene Leistung zu reduzieren, wobei eine entsprechende Leistungsreduzierung beim Ermit- teln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge berücksichtigt wird. Dabei beträgt die Leistungsreduzierung für die verbleibenden Pulse wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20%. In one embodiment, the detection of arc events comprises the detection of at least two different types of arc events, the performing of the arc intervention selecting a predetermined arc intervention from a plurality of predetermined arc interventions corresponding to the arc Event and performing the selected arc intervention. In this way, specific events can be addressed more specifically. In particular, the detection of arc events has the detection of at least two of the following arc events: an Imax event which indicates an overcurrent, ie a current above a threshold value, and thus the occurrence of an ares, a U * 1 Event which, before reaching an overcurrent, indicates an excessive current rise at a given voltage in such a way that an overcurrent would be expected when further power is supplied, and / or a micro-arc which is indicated by a current peak at a given voltage. Correspondingly, performing the arc intervention can have the following effects: if an Imax event is detected, the current pulse is aborted completely and the output is then slowly increased, so that the subsequent pulse may not be fully output if a U * l event is detected the current one Interrupt pulse and restart as far as possible within the planned pulse time with increasing power ramp, and / or interrupt the current pulse when a micro-arc is detected and continue to output normally after a short waiting time. The advantages of the different arc interventions have already been explained above. In one embodiment, when a certain number of arc events are reached within the process time and / or a process section, the plasma generator is controlled to reduce the power output per pulse of the remaining pulse sequence, with a corresponding power reduction when determining the process time extension with a corresponding pulse sequence is taken into account. The power reduction for the remaining pulses is at least 10%, preferably at least 20%.
Beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge kann die mittlere Leistung pro Puls niedriger gewählt werden als die mittlere Leistung pro Puls während der Prozesszeit, um die Wahrscheinlichkeit von Ares in der Pro- zesszeitverlängerung zu verringern. Insbesondere kann die mittlere Leistung pro Puls während der Prozesszeitverlängerung um wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20% niedriger gewählt werden als die mittlere Leistung pro Puls während der Prozesszeit. When determining the process time extension with a corresponding pulse sequence, the average power per pulse can be chosen lower than the average power per pulse during the process time in order to reduce the probability of Ares in the process time extension. In particular, the average power per pulse during the process time extension can be selected to be at least 10%, preferably at least 20% lower than the average power per pulse during the process time.
Die Erfindung wird nachfolgen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch nä- her erläutert; in den Zeichnungen zeigt: The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings; in the drawings shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Plasma-Behandlungsvorrichtung; 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a plasma treatment device;
Fig. 2 eine schematische Darstellungen einer Soll-Pulsfolge, wie sie über einen Zeitraum von einem Plasmagenerator abgegeben werden soll; 2 shows a schematic illustration of a desired pulse sequence as it is to be emitted by a plasma generator over a period of time;
Fig. 3 eine schematische Darstellungen einer beispielhaften Pulsfolge entspre- chend Fig. 1 , wie sie tatsächlich vom Plasmagenerator abgegeben wurde; 3 shows a schematic illustration of an exemplary pulse sequence corresponding to FIG. 1, as it was actually emitted by the plasma generator;
Fig. 4 eine schematische Darstellungen eines Einzelpulses, bei dem ein erster Fehler detektiert wurde und eine dem Fehler entsprechende Korrektur vor- genommen wurde; Fig. 5 eine schematische Darstellungen eines Einzelpulses, bei dem ein zweiter Fehler detektiert wurde und eine dem Fehler entsprechende Korrektur vor- genommen wurde; Fig. 6 eine schematische Darstellungen von drei Pulsen der Soll-Pulsfolge, bei denen ein dritter Fehler detektiert wurde und eine dem Fehler entsprechen- de Korrektur vorgenommen wurde; 4 shows a schematic illustration of an individual pulse in which a first error was detected and a correction corresponding to the error was carried out; 5 shows a schematic illustration of an individual pulse in which a second error was detected and a correction corresponding to the error was carried out; 6 shows a schematic representation of three pulses of the desired pulse sequence, in which a third error was detected and a correction corresponding to the error was carried out;
Fig. 7 eine schematische Darstellungen einer beispielhaften Pulsfolge, wie sie von einem Plasmagenerator über einen vorbestimmten Zeitraum abgegeben wurde, mit einem Beispiel einer Verlängerung des Abgabezeitraums; FIG. 7 shows a schematic illustration of an exemplary pulse sequence, as it was emitted by a plasma generator over a predetermined period, with an example of an extension of the emitting period; FIG.
Fig. 8 eine schematische Darstellungen einer beispielhaften Pulsfolge, wie sie von einem Plasmagenerator über einen vorbestimmten Zeitraum abgegeben wurde, mit einem alternativen Beispiel einer Verlängerung des Abgabezeit- raums; 8 shows a schematic illustration of an exemplary pulse sequence, as it was emitted by a plasma generator over a predetermined period, with an alternative example of an extension of the emitting period;
Fig. 9 eine schematische Darstellungen einer beispielhaften Pulsfolge, wie sie von einem Plasmagenerator über einen vorbestimmten Zeitraum abgegeben wurde, mit einem weiteren Beispiel einer Verlängerung des Abgabezeit- raums. 9 shows a schematic illustration of an exemplary pulse sequence, as it was emitted by a plasma generator over a predetermined period, with a further example of an extension of the emitting period.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Plasma-Behandlungsvorrichtung 1 mit zwei Prozesseinheiten 3a, 3b und einem Plasmagenerator 5. Obwohl in der Ausführungsform zwei Prozesseinheiten 3a, 3b mit einem Plasmagenerator 5 dargestellt sind, wird der Fachmann erken- nen, dass auch nur eine einzelne Prozesseinheit vorgesehen sein kann und der Plasmagenerator entsprechend vereinfacht werden kann. 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a plasma treatment device 1 with two process units 3a, 3b and a plasma generator 5. Although two process units 3a, 3b with a plasma generator 5 are shown in the embodiment, the person skilled in the art will recognize that only a single process unit can be provided and the plasma generator can be simplified accordingly.
Die Prozesseinheiten 3a und 3b können jeweils den gleichen Aufbau haben und besitzen jeweils eine Prozesskammer zur Aufnahme eines oder mehrerer Substra te, insbesondere Halbleiterwafer oder PV-Substrate. Die Prozesskammern sind dicht verschließbar und die Prozesseinheiten 3a und 3b verfügen über unter- schiedliche, nicht dargestellte Mittel zum Einstellen einer gewünschter Gasat- mosphäre innerhalb der jeweiligen Prozesskammern, wie beispielsweise Pumpen und ein Gaskabinett. Während jeder Prozesskammer in der Regel eine eigene Pumpe zugeordnet ist, kann ein Gaskabinett ggf. mehrere Prozesskammern ver- sorgen. In den Prozesskammern sind ferner Mittel zum Erzeugen eines Plasmas vorgesehen, wobei diese zum Teil durch ein Waferboot gebildet werden können, das beispielsweise gemeinsam mit den Substraten in die Prozesskammer einge- bracht und dort elektrisch kontaktiert wird, wie es beispielsweise in der oben ge- nannten DE 10 2015 004 419 A1 beschrieben ist, die insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. The process units 3a and 3b can each have the same structure and each have a process chamber for receiving one or more substrates, in particular semiconductor wafers or PV substrates. The process chambers can be closed tightly and the process units 3a and 3b have various means, not shown, for setting a desired gas atmosphere within the respective process chambers, such as pumps and a gas cabinet. While each process chamber is usually assigned its own pump, a gas cabinet can supply several process chambers if necessary. Means for generating a plasma are also provided in the process chambers, some of which can be formed by a wafer boat which, for example, is introduced into the process chamber together with the substrates and is electrically contacted there, as described, for example, in the above DE 10 2015 004 419 A1 is described, which in this respect is made the subject of the present disclosure.
Die Prozesseinheiten 3a, 3b stehen über Leistungsleitungen 7a bzw. 7b und Da- tenverbindungen 8a bzw. 8b mit dem Plasmagenerator 5 in Verbindung. Über die Leistungsleitungen 7a, 7b liefert der Plasmagenerator 5 elektrische Leistung mit einer Frequenz größer 40KHz an die jeweiligen Prozesseinheiten 3a und 3b. Über die Datenverbindungen 8a bzw. 8b können Daten zwischen den Prozesseinheiten 3a, 3b und dem Plasmagenerator 5 ausgetauscht werden. Die Datenverbindungen 8a bzw. 8b können Leitungsgebunden oder auch Drahtlos ausgeführt sein. Insbesondere können die Prozesseinheiten 3a, 3b dem Plasmagenerator 5 unterschied- liche Prozessdaten über Prozesse in den jeweiligen Prozesskammern liefern. Hierbei können insbesondere Ist-Daten hinsichtlich der tatsächlich eingehenden elektrischen Leistung, dem Vorhandensein eines Plasmas etc übermittel werden, aber auch entsprechende Soll-Daten, wie es auch bei schon bekannten Plasma- Behandlungsvorrichtungen mit einer einzelnen Prozesseinheit und einem einzel- nen Plasmagenerator der Fall ist. The process units 3a, 3b are connected to the plasma generator 5 via power lines 7a and 7b and data connections 8a and 8b. Via the power lines 7a, 7b, the plasma generator 5 supplies electrical power with a frequency greater than 40 kHz to the respective process units 3a and 3b. Data can be exchanged between the process units 3a, 3b and the plasma generator 5 via the data connections 8a and 8b. The data connections 8a and 8b can be wired or wireless. In particular, the process units 3a, 3b can supply the plasma generator 5 with different process data about processes in the respective process chambers. In particular, actual data relating to the actually incoming electrical power, the presence of a plasma, etc. can be transmitted, but also corresponding target data, as is also the case with known plasma treatment devices with a single process unit and a single plasma generator .
Der Plasmagenerator 5 besitzt ein regelbares Netzteil 10, eine Schalteinheit 12 sowie eine Steuereinheit 14. Das Netzteil besitzt einen nicht dargestellten Eingang sowie einen Ausgang, der über eine Leistungsleitung 15 mit einem Eingang der Schalteinheit 12 verbunden ist. Das Netzteil 10 ist geeignet ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 14 an seinem Ausgang einen Gleichstrom mit einer vorbestimmten Spannung und/oder Stärke auszugeben, wie es in der Tech- nik bekannt ist. Die Schalteinheit 12 besitzt den schon genannten Eingang der mit der Leistungs- leitung 15 verbunden ist zum Empfang von Gleichstrom von dem Netzteil 10, so- wie zwei getrennte Ausgänge, wobei ein Ausgang mit der Leistungsleitung 7a und der andere Ausgang mit der Leistungsleitungen 7b verbunden ist. Die Schalteinheit 12 besitzt eine Wandlerschaltung, die aus einem Gleichstrom am Eingang einen Wechselstrom mit einer vorbestimmten Frequenz von wenigstens 40KHz als ein Ausgangssignal formen kann. Die Wandlerschaltung kann beispielsweise einen Bipolaren Transistor aufweisen, der aus dem vom Netzteil 10 bereitgestellten Gleichstrom ein quasi sinusförmiges Signal (treppenförmiges Signal) bildet. Ferner besitzt die Schalteinheit 12 einen Schaltteil, der das so geformte Ausgangssignal ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 14 an den einen oder den anderen Ausgang anlegt, mithin an die Prozesseinheit 3a oder die Prozesseinheit 3b. Dabei sind die Ausgangssignale (Pulse) so zu koordinieren, dass die jeweilige Anforderung der Prozesskammer bedient wird. Ein entsprechende Pulskoordinierung ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2018 204 585 der selben Anmelderin näher erläutert, die insofern durch Bezugnahme zum Gegen stand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Bei nur einer Prozesseinheit ist eine entsprechende Koordinierung nicht notwendig und der Schalter kann zum Beispiel entfallen oder zum Unterbrechen und/oder Umleiten des Ausgangssignals in einen Absorber eingesetzt werden. The plasma generator 5 has a controllable power supply unit 10, a switching unit 12 and a control unit 14. The power supply unit has an input (not shown) and an output which is connected via a power line 15 to an input of the switching unit 12. The power supply unit 10 is suitable in response to a control signal from the control unit 14 at its output to output a direct current with a predetermined voltage and / or strength, as is known in the art. The switching unit 12 has the input already mentioned, which is connected to the power line 15 for receiving direct current from the power supply 10, and two separate outputs, one output being connected to the power line 7a and the other output being connected to the power lines 7b . The switching unit 12 has a converter circuit which can form an alternating current with a predetermined frequency of at least 40 kHz as an output signal from a direct current at the input. The converter circuit can have, for example, a bipolar transistor, which forms a quasi-sinusoidal signal (step-shaped signal) from the direct current provided by the power supply unit 10. Furthermore, the switching unit 12 has a switching part which applies the output signal shaped in this way in response to a control signal from the control unit 14 to one or the other output, and consequently to the process unit 3a or the process unit 3b. The output signals (pulses) must be coordinated in such a way that the respective requirements of the process chamber are met. A corresponding pulse coordination is explained in more detail, for example, in the unpublished DE 10 2018 204 585 by the same applicant, which in this respect is made the subject of the present application by reference. With only one process unit, corresponding coordination is not necessary and the switch can be omitted, for example, or used to interrupt and / or redirect the output signal to an absorber.
Die Steuereinheit 14 wiederum verfügt bei der Darstellung über zwei getrennte Regler 16a, 16b, sowie eine Bogen-Unterdrückungseinheit 18, die auch als Arc- Einheit bezeichnet wird. Die Regler 16a, 16b stehen über die Datenverbindungen 8a bzw. 8b mit den Prozesseinheiten 3a bzw. 3b in Verbindung. Die Regler 16a, 16b sind jeweils ausgebildet in bekannter Weise anhand von Ist-Daten und Soll- Daten über die jeweiligen Prozesse in den Prozesseinheiten 3a, 3b Leistungsanforderungen für die Prozesseinheiten 3a, 3b zu ermitteln. Aus diesen erstellen die Regler 16a, 16b (oder eine nachgeschaltete Einheit) dann Ansteuerdaten für das Netzteil 10 und die Schalteinheit 12. Obwohl die Regler 16a, 16b als separate Einheiten dargestellt sind, können Sie auch als eine einzige Einheit ausgebildet ist, welche eine im Wesentlichen parallele Verarbeitung von Daten der Prozess- einheiten 3a und 3b ermöglicht. Insbesondere können die Regler 16a, 16b als se- parate im Wesentlichen parallel ausführbare Softwareroutinen ausgebildet sein, die auf einem Prozessor ausgeführt werden. The control unit 14 in turn has two separate controllers 16a, 16b, as well as an arc suppression unit 18, which is also referred to as an arc unit. The controllers 16a, 16b are connected to the process units 3a and 3b via the data connections 8a and 8b. The controllers 16a, 16b are each designed in a known manner to determine performance requirements for the process units 3a, 3b on the basis of actual data and target data about the respective processes in the process units 3a, 3b. From these, the controllers 16a, 16b (or a downstream unit) then generate control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12. Although the controllers 16a, 16b are shown as separate units, they can also be designed as a single unit, which is a Essentially parallel processing of process data units 3a and 3b. In particular, the controllers 16a, 16b can be designed as separate software routines which can be executed essentially in parallel and are executed on a processor.
Die Leistungsanforderungen der einzelnen Prozesseinheiten sind für einen jewei- ligen Prozess in der Regel vorgegeben und bestehen aus einer bestimmten Puls- folge, die über eine bestimmte Prozesszeit hinweg ausgegeben werden sollen. Die Leistungsanforderungen können aus einem Speicher einer entsprechenden nicht dargestellten Anlagensteuerung aus einem Speicher zur Verfügung gestellt wer- den, sie können aber gegebenenfalls auch durch die Anlagensteuerung ermittelt werden, wobei ein Bediener zum Beispiel bei einer PECVD eine zu erreichende Schichtdicke auf Substraten in der Prozesskammer angibt und die Anlagensteue- rung die entsprechenden Parameter bestimmt, einschließlich der Leistungsanfor- derungen in Form einer bestimmten Pulsfolge, die über eine Prozesszeit ausge- geben werden soll. Die Pulsfolge besteht in der Regel aus einer Abfolge von Pulsen gleicher Dauer, gleichem Abstand zwischen den Pulsen und gleicher Leis- tung, auch wenn dies nicht notwendig ist und variieren kann. Die gesamt über die Prozesszeit ausgegebene Leistung bestimmt wesentlich das erreichte Prozesser- gebnis. Bei einer PECVD ist die abgeschiedene Schichtdicke proportional zu der ausgegebenen Leistung. Entsprechende Pulsfolgen können je nach Schichttyp und Schichtdicke aus wenigen hundert oder weniger, bis mehreren Tausend oder gar Zigtausenden Pulsen bestehen. Dabei wird die Anzahl natürlich durch die Leistung und die Pulslänge mitbestimmt. Um kurze Prozesszeiten zu erhalten, git es die Tendenz pro Puls möglichst viel Leistung zur Verfügung zu stellen, was aber die Gefahr von Bögen oder Ares erhöht. The performance requirements of the individual process units are generally specified for a particular process and consist of a specific pulse sequence that is to be output over a specific process time. The performance requirements can be made available from a memory of a corresponding system controller (not shown) from a memory, but they can also be determined by the system controller, where appropriate, in the case of a PECVD, for example, an operator specifies a layer thickness to be achieved on substrates in the process chamber and the system controller determines the corresponding parameters, including the performance requirements in the form of a specific pulse sequence that is to be output over a process time. The pulse sequence generally consists of a sequence of pulses of the same duration, the same distance between the pulses and the same power, even if this is not necessary and can vary. The total output over the process time essentially determines the process result achieved. With a PECVD, the deposited layer thickness is proportional to the output power. Corresponding pulse sequences can, depending on the layer type and layer thickness, consist of a few hundred or fewer, up to several thousand or even tens of thousands of pulses. The number is of course determined by the power and the pulse length. In order to obtain short process times, there is a tendency to provide as much power as possible per pulse, but this increases the risk of arcs or ares.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind entsprechende Ausgänge der Regler mit entsprechenden Eingängen der Arc-Einheit 18 verbunden. Die Arc-Einheit 18 kann somit von den Reglern 16a, 16b die Leistungsanforderungen der einzelnen Prozesseinheiten erhalten, oder auch direkt die hieraus erstellten Ansteuerdaten für das Netzteil 10 und die Schalteinheit 12. Darüber hinaus kann die Arc-Einheit 18 aber auch unbearbeitete Daten direkt von den jeweiligen Prozesseinheiten 3a, 3b erhalten. Solche Daten sind insbesondere solche, welche ermöglichen in Echt- zeit auszuwerten ob es in einer der Prozesseinheiten 3a und 3b zu einem Über- schlag gekommen ist oder ein solcher unmittelbar bevorsteht, was nachfolgend als ein Arc-Event bezeichnet wird. Die hierfür erforderlichen Daten sind dem Fachmann bekannt und auch die entsprechenden Erkennungsalgorithmen, die daher zunächst nicht näher erläutert werden. Im Fall der Erkennung eines Arc-Events, d.h. eines Überschlags oder der Gefahr eines solchen kann die Arc-Einheit 18 die Ansteuersignale an das Netzteil 10 und die Schalteinheit 12 anpassen und in die Bereitstellung der Leistung an die jeweilige Prozesseinheit durch Abbrechen, Ver- ändern und/oder Ausfallenlassen eines Pulses eingreifen. Ein solcher Eingriff wird auch als Arc-Eingriff bezeichnet. In the embodiment shown, corresponding outputs of the controllers are connected to corresponding inputs of the arc unit 18. The arc unit 18 can thus receive the performance requirements of the individual process units from the controllers 16a, 16b, or also directly the control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12, which are created therefrom. In addition, the arc unit 18 can also receive unprocessed data directly from the respective process units 3a, 3b. Such data are in particular those which enable real time to evaluate whether a flashover has occurred in one of the process units 3a and 3b or is imminent, which is referred to below as an arc event. The data required for this are known to the person skilled in the art and also the corresponding detection algorithms, which are therefore not initially explained in more detail. In the event of the detection of an arc event, ie a rollover or the danger of such an event, the arc unit 18 can adapt the control signals to the power supply unit 10 and the switching unit 12 and change the provision of the power to the respective process unit by canceling or changing and / or drop a pulse. Such an intervention is also known as an arc intervention.
Die Arc-Einheit 18 kann bei dieser Ausführungsform ferner so ausgebildet sein, dass sie beim Erhalt von Leistungsanforderungsdaten der einzelnen Prozessein- heiten hieraus Ansteuerdaten für das Netzteil 10 und die Schalteinheit 12 erstellt. Dies ist natürlich nicht notwendig sofern diese Ansteuerdaten schon von den Reglern 16a, 16b erstellt werden. Darüber hinaus ist die Arc-Einheit 18 so ausgebildet, dass sie ihre selbst erstellten bzw. die von den Reglern 16a, 16b erstellten An- steuerdaten für das Netzteil 10 und die Schalteinheit 12 koordiniert. Die Ansteuer- daten für das Netzteil 10 und die Schalteinheit 12 sind so zu koordinieren, dass den jeweiligen Prozesseinheiten 3a, 3b gemäß Ihren Leistungsanforderungen Leistung zur Verfügung gestellt wird. Darüber hinaus sind die Ansteuerdaten für das Netzteil 10 und die Schalteinheit 12 aber auch zeitlich zu koordinieren, da zu jedem Zeitpunkt nur an einem der Ausgänge der Schalteinheit Leistung zur Verfü- gung gestellt werden kann. Wie schon oben erläutert, wird die Leistung an die jeweiligen Prozesseinheiten 3a, 3b als Puls mit vorbestimmter Pulsdauer bereitgestellt. Mithin sind die jeweiligen Pulse über die Ansteuerdaten für das Netzteil 10 und die Schalteinheit 12 so zu koordinieren, dass die Pulse nicht überlappen, wobei die Prozesskammern aber trotzdem zeitgleich betrieben werden können. Bei einer einzigen Prozesseinheit ist eine solche Pulskoordination natürlich nicht erforderlich. In this embodiment, the arc unit 18 can also be designed such that it generates control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12 when it receives power request data from the individual process units. Of course, this is not necessary if these control data are already created by the controllers 16a, 16b. In addition, the arc unit 18 is designed in such a way that it coordinates its own control data, or the control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12, which is created by the controllers 16a, 16b. The control data for the power pack 10 and the switching unit 12 are to be coordinated in such a way that power is made available to the respective process units 3a, 3b according to their performance requirements. In addition, the control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12 must also be coordinated in terms of time, since power can only be made available at one of the outputs of the switching unit at any time. As already explained above, the power is provided to the respective process units 3a, 3b as a pulse with a predetermined pulse duration. The respective pulses are therefore to be coordinated via the control data for the power supply unit 10 and the switching unit 12 in such a way that the pulses do not overlap, but the process chambers can nevertheless be operated simultaneously. Such a pulse coordination is of course not necessary for a single process unit.
Die Arc-Einheit 18 kann gegebenenfalls zwischen unterschiedlichen Arten von Arc-Events unterscheiden und entsprechend unterschiedliche Arc-Eingriffe vor- nehmen. Ferner ist die Arc-Einheit in der Lage die Anzahl der Arc-Eingriffe als Ganzes aber auch nach jeweiliger Art zu zählen. Wie der Fachmann erkennt, be- wirkt jeder Eingriff in einen angeforderten Puls eine Differenz zwischen der ange- forderten Leistung und der tatsächlich ausgegebenen Leistung. The arc unit 18 can optionally differentiate between different types of arc events and accordingly different arc interventions. to take. Furthermore, the arc unit is able to count the number of arc interventions as a whole, but also according to the respective type. As the person skilled in the art recognizes, each intervention in a requested pulse causes a difference between the requested power and the actually output power.
Da die Leistung jedoch wesentlich für das Prozessergebnis ist, ist die Steuerein- heit 14 (oder die Anlagensteuerung) konfiguriert Daten über die Arc-Eingriffe zu erhalten und anhand der Daten eine Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge zu ermitteln, um eine durch die Arc-Eingriffe bedingte Leistungsreduzie- rung wenigsten teilweise zu kompensieren. Im Anschluss an die normale Prozess- zeit, kann dann eine entsprechende zusätzliche Prozesszeit mit entsprechender Pulsfolge angehängt werden. Natürlich werden die Übrigen Prozesskomponenten, wie Gasversorgung, Pumpe, Heizung etc. über eine entsprechende Prozesszeit- verlängerung informiert und entsprechend länger angesteuert. However, since the performance is essential for the process result, the control unit 14 (or the system controller) is configured to receive data about the arc interventions and to use the data to determine a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to determine a process caused by the arc interventions At least partially compensate for power reduction. After the normal process time, a corresponding additional process time with a corresponding pulse sequence can then be added. Of course, the rest of the process components, such as gas supply, pump, heating, etc., are informed about a corresponding process time extension and activated accordingly for a longer time.
Dies wird nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 9 näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 2 eine beispielhafte Pulsfolge, die von einem Plasmagenerator 5 an eine Prozesskammer ausgegeben werden soll, während Fig. 3 beispielhaft die entsprechend tatsächlich ausgegebenen Pulsfolge zeigt. Dabei sind in Fig. 3 die eigentlich ge- wünschten Pulse gestrichelt dargestellt. This is explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 9. 2 shows an exemplary pulse sequence that is to be output by a plasma generator 5 to a process chamber, while FIG. 3 shows the corresponding actually output pulse sequence. The pulses actually desired are shown in dashed lines in FIG. 3.
Die gewünschte oder angeforderte Pulsfolge gemäß Fig. 2 besteht aus einer be- stimmten Anzahl von Pulsen, die über eine bestimmte Prozesszeit ausgegeben werden sollen, um eine gewünschte elektrische Leistung in einen Prozess einzu- bringen. Ein realer Prozess weist üblicherweise mehrere Hundert bis mehrere Tausend oder gar Zigtausende von Pulsen auf. In der Darstellung sind aber zur Vereinfachung nur 12 Pulse dargestellt, die über eine Prozesszeit ausgegeben werden sollen. Jeder Puls ist ein Wechselstrom-Puls mit einer Frequenz von we nigstens 40KHz und einer vorbestimmten Leistung (P), die über die Pulsdauer hinweg ausgegeben werden soll. Dann folgt eine Pulspause gefolgt von einem erneuten Puls. In der Darstellung sind alle Pulse gleich, d.h. sie besitzen jeweils die gleiche Pulsdauer und die Gleiche Amplitude (Leistung). Auch die Pulspausen sind gleich lang dargestellt ln der Darstellung sind die Pulspausen ca. doppelt so lang wie ein jeweiliger Puls (Verhältnis 2:1). In Realen Prozessen ist das Verhältnis aber häufig eher wesentlich größer, wie zum Beispiel 9:1 , woraus sich ein Tastgrad von 0,1 ergeben würde. Darüber hinaus können auch die Pulsdauer, die Pulspausen und/ oder die Amplitude der Pulse über die Prozesszeit hinweg variie- ren, wobei über einen Hauptabschnitt in der Regel jedoch gleiche Pulse mit glei- chen Pulspausen angefordert werden. . The desired or requested pulse sequence according to FIG. 2 consists of a certain number of pulses that are to be output over a certain process time in order to introduce a desired electrical power into a process. A real process usually has several hundred to several thousand or even tens of thousands of pulses. To simplify matters, only 12 pulses are shown in the illustration, which should be output over a process time. Each pulse is an AC pulse with a frequency of at least 40 kHz and a predetermined power (P) to be output over the pulse duration. Then there is a pulse pause followed by another pulse. In the illustration, all pulses are the same, ie they each have the same pulse duration and the same amplitude (power). The pulse pauses are also shown to be the same length. In the illustration, the pulse pauses are approximately twice as long long as a pulse (ratio 2: 1). In real processes, however, the ratio is often much larger, such as 9: 1, which would result in a duty cycle of 0.1. In addition, the pulse duration, the pulse pauses and / or the amplitude of the pulses can vary over the process time, however, the same pulses with the same pulse pauses are generally requested over a main section. .
Fig. 3 zeigt nun die entsprechend tatsächlich durch einen Plasmagenerator aus- gegebenen Pulsfolge, wobei die eigentlich gewünschten Pulse gestrichelt darge- stellt. Wie zu erkennen ist, sind die meisten Pulse vollständig ausgegeben worden, während einige Pulse nur teilweise ausgegeben wurden und ein Puls gar nicht.3 now shows the pulse sequence actually correspondingly output by a plasma generator, the actually desired pulses being shown in dashed lines. As can be seen, most of the pulses have been completely output, while some pulses have only been partially output and one pulse has not.
Bei den Pulsen, die nur teilweise ausgegeben wurden ist die Mittlere Leistung des Pulses über die Pulsdauer hinweg angezeigt. Die unvollständige Pulsausgabe beruht auf Arc-Eingriffen der Arc-Einheit 18. Ins- besondere wird im Rahmen der Anmeldung in Betracht gezogen, dass die Arc- Einheit 18 in der Lage ist wenigstens zwei, bevorzugt drei oder mehr unterschied- liche Arc-Events zu erkennen und entsprechend unterschiedliche Arc-Eingriffe durchzuführen. Beispiele hierfür sind einen Micro-Arc-Event, ein U*l-Arc-Event und ein imax-Arc-Event, die nachfolgend auch anhand der Figuren 4 bis 6 mit ih- ren entsprechenden Eingriffen näher erläutert werden. Dabei zeigt Fig. 3 ein Micro-Arc-Event mit entsprechendem Arc-Eingriff, Fig. 4 ein U*l-Arc-Event mit entsprechendem Arc-Eingriff und Fig. 6 ein Imax-Arc-Event mit entsprechendem Arc- Eingriff. Ein Imax-Arc-Event liegt beim Auftreten eines Überstroms, d.h. einem Strom oberhalb eines Schwellenwertes, vor, der das Auftreten eines Ares anzeigt. Ein Micro-Arc-Event wird durch eine Strom(Leistungs)spitze bei gegebener Spannung angezeigt, ein U*l-Event, durch einen übermäßigen Strom(Leistungs)anstieg bei gegebener Spannung, wobei der Strom unterhalb des Überstroms liegt, bei weiterer Leistungslieferung jedoch das Auftreten eines Überstrom zu erwarten wä- re. For the pulses that were only partially output, the average power of the pulse over the pulse duration is displayed. The incomplete pulse output is based on arc interventions by the arc unit 18. In particular, the application takes into account that the arc unit 18 is capable of at least two, preferably three or more different arc events recognize and perform different arc interventions accordingly. Examples of this are a micro arc event, a U * l arc event and an imax arc event, which are also explained in more detail below with reference to FIGS. 4 to 6 with their corresponding interventions. 3 shows a micro-arc event with a corresponding arc intervention, FIG. 4 shows a U * 1 arc event with a corresponding arc intervention and FIG. 6 shows an Imax arc event with a corresponding arc intervention. An Imax Arc event occurs when an overcurrent occurs, i.e. a current above a threshold that indicates the occurrence of an ares. A micro-arc event is indicated by a current (power) peak at a given voltage, a U * l event by an excessive current (power) increase at a given voltage, the current being below the overcurrent, but with further power delivery the occurrence of an overcurrent would be expected.
Micro-Arc-Events treten üblicherweise zu Beginn eines Pulses auf und zeichnen sich durch eine kleine Spitze in der Leistung ab. Sie können aber auch zu jedem Zeitpunkt des Pulses auftreten. Fig. 4 zeigt schematisch einen einzelnen Puls mit einem Micro-Arc-Event mit entsprechendem Eingriff. Wie zu erkennen ist, kommt es zu Beginn des Pulses zu einer Spitze in der Leistung, wobei hier zum Beispiel trahsienten im Bereich von micro- bis Nanosekunden berücksichtigt werden kön- nen. Obwohl die Leistung wieder auf ihr normales Niveau absinkt, wird die Leis- tungsabgabe kurz nach Auftreten der Spitze für kurze Zeit unterbrochen und dann normal weiter ausgegeben. Die Verzögerung nach der Spitze ist durch die Reakti- onszeit des Systems bedingt. Die Unterbrechung ist nur von einer kurzen vorbe- stimmten Dauer und wird zum Beispiel durch Umleitung der Leistung in einen Ab- sorber erreicht. Bei der der Darstellung beträgt die Unterbrechung ungefähr 1/10 der Pulsdauer, sodass durch die Unterbrechung ungefähr nur 10% der Leistung des Pulses verloren gehen. Natürlich ist die tatsächlich fehlende Leistung von der Dauer der Unterbrechung und der Länge des Pulses abhängig. Obwohl nicht dar- gestellt, kann es in demselben Puls zu einem weiteren Micro-Arc-Event oder einem anderen Event kommen, was innerhalb desselben Pulses zu einem weiteren Arc-Eingriff führen wurde. Obwohl Micro-Arc-Events den Prozess nicht wesentlich beeinträchtigen, kann hier ein entsprechender Eingriff vorteilhaft sein, da sie häu- fig vor einem anderen Arc-Event auftreten und dies somit ankündigen. Durch den Eingriff kann gegebenenfalls ein folgendes, möglicherweise schwerwiegenderes Arc-Event vermieden werden. Es muss nicht auf jedes Mirco-Arc-Event in der obigen Weise reagiert werden. Vielmehr kann die Amplitude und/oder Länge des Events bei der Entscheidung, ob ein Eingriff erfolgt oder nicht berücksichtigt werden. Micro-Arc events usually occur at the beginning of a pulse and are characterized by a small peak in performance. But you can also go to anyone Time of the pulse occur. Fig. 4 shows schematically a single pulse with a micro-arc event with corresponding intervention. As can be seen, there is a peak in performance at the beginning of the pulse, whereby, for example, Trahsients in the range from micro to nanoseconds can be taken into account. Although the power drops back to its normal level, the power supply is interrupted for a short time shortly after the peak occurs and is then continued as normal. The delay after the peak is due to the reaction time of the system. The interruption is only of a short, predetermined duration and is achieved, for example, by redirecting the power to an absorber. In the representation, the interruption is approximately 1/10 of the pulse duration, so that approximately 10% of the power of the pulse is lost as a result of the interruption. Of course, the actual lack of power depends on the duration of the interruption and the length of the pulse. Although not shown, another micro-arc event or another event can occur in the same pulse, which would lead to another arc intervention within the same pulse. Although micro-arc events do not significantly affect the process, an appropriate intervention can be advantageous here, since they often occur before another arc event and thus announce this. The intervention can possibly avoid a following, possibly more serious arc event. There is no need to react to every micro-arc event in the above manner. Rather, the amplitude and / or length of the event can be taken into account when deciding whether an intervention takes place or not.
U*l-Arc-Events können zu jedem Zeitpunkt eines Pulses auf und zeichnen sich durch eine übermäßigen Anstieg im Strom (der Leistung bei gleichbleibender Spannung) aus, wobei der Strom unterhalb des Schwellenwertes für einen Überstrom liegt. Der Anstieg jedoch zeigt an, dass bei weiterer Leistungszufuhr voraussichtlich ein Überstrom auftreten würde. Fig. 5 zeigt schematisch einen ein zelnen Puls mit einem U*l-Arc-Event mit entsprechendem Eingriff. Beim Erkennen eines entsprechenden Anstiegs der Leistung (entsprechend einem Stromanstieg bei gleichbleibender Spannung) unterbricht die Arc-Einheit die Leistungsabgabe innerhalb des Pulses und beginnt nach einer vorbestimmten Unterbrechungsdauer wieder mit der Leistungsausgabe, wobei die Leistung jedoch Rampenartig erhöht wird. Die Unterbrechungsdauer ist wesentlichen Länger als beim Micro-Arc-Eingriff und ist zum Beispiel das Vierfache. Dabei hängt die Möglichkeit der erneuten Leis- tungsabgabe natürlich vom Zeitpunkt der Unterbrechung, der Unterbrechungs- dauer und der verbleibenden Pulslänge ab. Hier hängt die fehlende Leistung pri- mär von der Dauer der Unterbrechung, Der Rampe und der Länge des Pulses ab. Zusätzlich wäre gegebenenfalls auch der Zeitpunkt der Unterbrechung in Betracht zu ziehen, was aber zu aufwändig wäre. Vielmehr kann die fehlende Leistung des Pulses gemittelt werden und bei der dargestellten Ausführungsform wird ange- nommen, dass sie bei 50% liegt. Auch hier können die Eingriffskriterien für einen Eingriff frei festgelegt werden, wobei in der Regel die Anstiegsrate und/oder eine Anstiegsdauer berücksichtig werden. U * l-Arc events can occur at any point in time of a pulse and are characterized by an excessive increase in current (the power at constant voltage), the current being below the threshold value for an overcurrent. The increase, however, indicates that an overcurrent would likely occur if the power was added. Fig. 5 shows schematically an individual pulse with a U * l arc event with appropriate intervention. Upon detection of a corresponding increase in power (corresponding to a current rise with a constant voltage), the arc unit interrupts the power output within the pulse and begins after a predetermined interruption period again with the power output, but the power is increased like a ramp. The duration of the interruption is significantly longer than with the micro-arc intervention and is four times as long, for example. The possibility of renewed power supply naturally depends on the time of the interruption, the interruption duration and the remaining pulse length. The missing power depends primarily on the duration of the interruption, the ramp and the length of the pulse. In addition, the time of the interruption might also have to be taken into account, but this would be too complex. Rather, the missing power of the pulse can be averaged and in the embodiment shown it is assumed that it is 50%. Here, too, the intervention criteria for an intervention can be freely determined, the increase rate and / or an increase duration usually being taken into account.
Imax-Arc-Events können zu jedem Zeitpunkt eines Pulses auf und zeichnen sich durch eine Überstrom (übergroße Leistung bei gleichbleibender Spannung) aus, wobei der Strom oberhalb eines Schwellenwertes liegt, der das Auftreten eines Überschlags bzw. Ares anzeigt. Fig. 6 zeigt schematisch drei aufeinanderfolgende Pulse einer üblichen Pulsfolge mit einem Imax-Arc-Event im ersten Puls und einem entsprechendem Eingriff. Beim Erkennen eines entsprechenden Imax-events unterbricht die Arc-Einheit die Leistungsabgabe innerhalb des Pulses und beginnt nach einer vorbestimmten Unterbrechungsdauer wieder mit der Leistungsausga- be, wobei die Leistung jedoch Rampenartig erhöht wird. Die Unterbrechungsdauer ist wesentlichen Länger als bei den anderen Eingriff und ist üblicherweise länger als eine Pulsperiode bestehend aus Pulsdauer und Pulsdauer. Bei der Darstellung beträgt die Unterbrechungsdauer annähernd das Zweifache einer Pulsdauer. Mit hin wird der erst Puls in der Dreierfolge nur Teilwiese ausgegeben, der zweite Puls in der dargestellten Dreierfolge fällt in jedem Fall vollständig aus und der dritte Puls in der Dreierfolge wird auch nur teilweise ausgegeben. Dabei hängt die feh lende Leistung des ersten und dritten Pulses unter Anderem vom Zeitpunkt der Unterbrechung im ersten Puls ab. Die gesamt fehlende Leistung über die Dreier- folge hängt aber im Wesentlichen von der Unterbrechungsdauer, der Pulsperiode und der Rampe ab, die dem System im Wesentlichen bekannt sind. Somit kann die durch den Imax-Eingriff nicht eingebrachte Leistung gemittelt werden und bei der dargestellten Ausführungsform wird angenommen, dass sie bei 200% liegt, d.h , dass bei einem Imax-Eingriff die Leistung von zwei vollen Pulses nicht einge- bracht wird. Imax Arc events can record a pulse at any point in time and are characterized by an overcurrent (oversized power with constant voltage), the current being above a threshold value that indicates the occurrence of a flashover or ares. 6 schematically shows three successive pulses of a conventional pulse sequence with an Imax arc event in the first pulse and a corresponding intervention. When a corresponding Imax event is recognized, the arc unit interrupts the power output within the pulse and starts outputting again after a predetermined interruption period, the power being increased in a ramp-like manner, however. The duration of the interruption is significantly longer than with the other interventions and is usually longer than a pulse period consisting of pulse duration and pulse duration. In the representation, the interruption duration is approximately twice a pulse duration. With that, the first pulse in the three-way sequence is only partially output, the second pulse in the three-way sequence shown is in any case completely absent and the third pulse in the three-way sequence is also only partially output. The missing power of the first and third pulse depends, among other things, on the time of the interruption in the first pulse. However, the total missing power over the sequence of three essentially depends on the interruption duration, the pulse period and the ramp, which are essentially known to the system. Thus, the power not brought in by the Imax intervention can be averaged and at The embodiment shown is assumed to be 200%, ie the power of two full pulses is not brought in during an Imax intervention.
Die oben genannten Werte sind natürlich nur beispielhaft zu nehmen und hängen Wesentlich von den eingestellten Eingriffsparametern, wie Unterbrechungspause und gegebenenfalls Rampen sowie Parametern der Pulsfolge, wie Pulslänge und Pulsperiode ab. Jedenfalls kann der Fachmann anhand der obigen Erklärung erkennen, dass unterschiedliche Arc-Events unterschiedliche Arc-Eingriffe zur Folge haben können. Diese unterschiedlichen Eingriffe können wiederum unterschiedliche Auswirkungen auf die eingebrachte Leistung haben. Durch Ermitteln der Anzahl der Arc-Eingriffe Qe Typ) und Kenntnis der ungefähren Auswirkung auf die eingebrachte Leistung (Fehlleistung) kann eine entsprechende Steuereinheit eine Prozesszeitverlängerung mit einer entsprechenden Pulsfolge bestimmen, die an die normale Prozesszeit angehängt werden kann, um die Fehlleistung wenigstens teilweise zu kompensieren. Hierdurch lassen sich Prozessergebnisse über mehre- re Prozesse hinweg homogenisieren. Dabei kann das Vorsehen einer Prozess- zeitverlängerung auch davon abhängen ob eine Wesentliche Anzahl vn Arc- Eingriffen stattgefunden hat. Mit anderen Worten beim Auftreten von Arc-Events unterhalb einer Schwelle kann der Prozess auch normal beendet werden. The above-mentioned values are, of course, only to be taken as examples and depend essentially on the set intervention parameters, such as interruption pause and, if necessary, ramps, and parameters of the pulse sequence, such as pulse length and pulse period. In any case, the person skilled in the art can recognize from the above explanation that different arc events can result in different arc interventions. These different interventions can in turn have different effects on the performance brought in. By ascertaining the number of arc interventions (Qe type) and knowing the approximate effect on the power input (faulty performance), a corresponding control unit can determine a process time extension with a corresponding pulse sequence that can be appended to the normal process time in order to at least partially increase the faulty performance compensate. This allows process results to be homogenized across several processes. The provision of a process time extension can also depend on whether a significant number of Arc interventions have taken place. In other words, if arc events occur below a threshold, the process can also be ended normally.
Natürlich kann die Steuereinheit eine entsprechende Analyse von Arc-Events und Engriffen auch für die angehängte Prozesszeit vornehmen und eine weitere Pro- zesszeitverlängerung bestimmen. Auch ist es möglich während der Prozesszeitverlängerung Pulse mit einer geringen Leistung auszugeben als während der normalen Prozesszeit. Hierdurch lässt sich die Wahrscheinlichkeit von weitern Arc-Events reduzieren auch wenn die angehängte Prozesszeit hierdurch verlän- gert wird. Of course, the control unit can also carry out a corresponding analysis of arc events and attacks for the attached process time and determine a further process time extension. It is also possible to output pulses with a lower output during the process time extension than during the normal process time. In this way, the probability of further arc events can be reduced even if the attached process time is extended as a result.
Die Figuren 7 und 8 zeigen die obigen Varianten, wobei die Figuren jeweils eine ausgegebene Pulsfolge (angeforderte Pulse sind gestrichelt dargestellt) innerhalb einer Prozesszeit (normales Prozessende ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt) zeigen, an die eine weitere Pulsfolge (Pulse mit Schraffierung) innerhalb einer Prozesszeitverlängerung angehängt sind. Wie zu erkennen ist, sind einige Pulse aufgrund eines Eingriffs der Arc-Einheit nicht vollständig, sowie ein Puls gar nicht ausgegeben). Dabei wird davon ausgegangen, dass die Eingriffe wie oben beschrieben oder in ähnlicher Weise durchgeführt wurden. Die jeweiligen Eingriffe sind als Arc-Typ1 (entspricht Micro-Arc-Event mit entsprechendem Eingriff), Arc- Typ2 (entspricht U*l-Arc-Event mit entsprechendem Eingriff) und Arc-Typ3 (ent- spricht Imax-Arc-Event mit entsprechendem Eingriff) gekennzeichnet, und bei je- dem Puls angegeben. Die Steuereinheit kann Anhand der Anzahl der Eingriffe pro Typ ((6*Arc-Typ1 , 4*Arc-Typ2 und 1*Arc-Typ3) ausgehend von den obigen Werten ermitteln, das die Leistung von ungefähr 4,6 Pulsen zu wenig ausgegeben wurde. FIGS. 7 and 8 show the above variants, the figures each showing an output pulse sequence (requested pulses are shown in dashed lines) within a process time (normal process end is shown by a dashed line), to which another pulse sequence (pulses with hatching) within are attached to an extension of the process time. As can be seen, some pulses are not complete due to an intervention by the arc unit, and a pulse is not output at all). It is assumed that the operations were carried out as described above or in a similar manner. The respective interventions are as Arc-Type1 (corresponds to Micro-Arc-Event with corresponding intervention), Arc-Type2 (corresponds to U * l-Arc-Event with corresponding intervention) and Arc-Type3 (corresponds to Imax-Arc-Event with corresponding intervention), and indicated for each pulse. Based on the above values, the control unit can use the number of interventions per type ((6 * Arc-Type1, 4 * Arc-Type2 and 1 * Arc-Type3) to determine that the output of approximately 4.6 pulses was under-output .
Bei der Fig. 7 hat die Prozesssteuerung daher die Prozesszeit um eine Prozess- zeitverlängerung mit eine Pulsfolge aus 4 gleichen Pulsen entsprechend den Pul- sen der normalen Prozesszeit ermittelt und unmittelbar an die normale Prozesszeit angefügt. Während hier von 4,6 auf die letzte Ganze Zahl abgerundet wurde, kann natürlich auch normal gerundet oder immer auf die nächst höhere Ganze Zahl aufgerundet werden. Auch ist es möglich, zum Beispiel den letzten Puls mit einer Leistung von 60% der Leistung der anderen Pulse auszugeben. Dabei ist eine ge- naue Zuordnung der Fehlleistung zu der angehängten mit Zusatzleistung nicht notwendig und wie oben beschrieben aufgrund der fehlenden Kenntnis der genau auftretenden Fehlleistung nicht möglich. Zwar könnte die genaue Fehlleistung durch einen entsprechend höheren Aufwand gegebenenfalls genauer ermittelt werden, dies ist aber in der Regel nicht notwendig, da es primär darum geht Fehl- leistung wenigstens Teilweise zu kompensieren, um vorgegebene und gegebe- nenfalls engere Toleranzen als bisher angegeben besser einhalten zu können. Selbst die Unterscheidung zwischen Arc-Typen ist nicht unbedingt notwendig, so- fern die Steuerung auch aus einer Gesamtzahl von Arc-Events einen ungefähren Leistungsverlust schätzen kann, wenn zum Beispiel eine ungefähre Auftrittshäu- figkeit der einzelnen Typen bekannt ist, oder aber bei bestimmten Arc-Events, wie beispielsweise einem Micro-Arc gar nicht eingegriffen wird. Mithin ergeben sich hier unterschiedlichste Möglichkeiten, die Fehlleistung zu schätzen und eine entsprechende Prozesszeitverlängerung mit Pulsfolge zu bestimmen. Bei der Fig. 8 hat die Prozesssteuerung die Prozesszeit um eine Prozesszeitver- längerung mit eine Pulsfolge aus 9 gleichen Pulsen mit jeweils halber Leistung der Pulse der normalen Prozesszeit ermittelt und unmittelbar an die normale Prozess- zeit angefügt. Die Wahl von Pulsen mit geringerer Leistung pro Puls (bei gleicher Pulsdauer) hat den Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass Ares während der Prozesszeitverlängerung auftreten. Die dadurch entstehende Verlän- gerung der Prozesszeit ist in der Regel nicht wesentlich. In FIG. 7, the process control has therefore determined the process time by a process time extension with a pulse sequence of 4 identical pulses corresponding to the pulses of the normal process time and added it directly to the normal process time. While here from 4.6 was rounded down to the last whole number, it is of course also possible to round up normally or to always round up to the next higher whole number. It is also possible, for example, to output the last pulse with a power of 60% of the power of the other pulses. In this case, an exact assignment of the faulty performance to the attached one with additional service is not necessary and, as described above, is not possible due to the lack of knowledge of the precisely occurring faulty performance. Although the exact faulty performance could possibly be determined more precisely by a correspondingly higher effort, this is generally not necessary, since the primary aim is to compensate for faulty performance at least in part, in order to better comply with specified and, if appropriate, tighter tolerances than previously stated to be able to. Even the distinction between arc types is not absolutely necessary, as long as the controller can estimate an approximate loss of performance from a total number of arc events, for example if an approximate frequency of occurrence of the individual types is known, or for certain arc events -Events, such as a micro-arc, is not intervened at all. This results in a wide variety of options for estimating the faulty performance and determining a corresponding process time extension with a pulse sequence. In FIG. 8, the process controller has determined the process time by a process time extension with a pulse sequence of 9 identical pulses, each with half the power of the pulses of the normal process time, and added it directly to the normal process time. The choice of pulses with lower power per pulse (with the same pulse duration) has the advantage that the probability is reduced that Ares occur during the process time extension. The resulting increase in process time is generally not essential.
Bei den bisherigen Ausführungsformen hat die Steuereinheit die Arc-Events je- weils zur Kenntnis genommen und nur ein eine Prozesszeitverlängerung ermittelt. Bei einer Ausführungsform ist es aber auch möglich, dass die Steuereinheit über Arc-Eingriffe in die normale Pulsfolge eingreift. So ist es zum Beispiel bekannt und möglich, dass eine Steuereinheit einen Prozess komplett abbricht, wenn zu viele Arc-Events auftreten, wobei hier in der Vergangenheit nicht zwischen Arc-Typen unterschieden wurde. In der Folge wurde die im Prozess befindliche Charge von Substraten in der Regel vollständig verworfen oder die Substrate wurden aufgear- beitet (die teilweise aufgebrachte Schicht beispielsweise durch Ätzen entfernt), inspiziert und erneut einer Beschichtung ausgesetzt). In the previous embodiments, the control unit took note of the arc events and determined only one process time extension. In one embodiment, however, it is also possible for the control unit to intervene in the normal pulse sequence via arc interventions. For example, it is known and possible for a control unit to abort a process completely if too many arc events occur, although no distinction has been made here between arc types in the past. As a result, the batch of substrates in the process was generally completely discarded or the substrates were processed (the partially applied layer was removed, for example by etching), inspected and again exposed to a coating).
Gemäß der nun vorliegenden Ausführungsform wird hingegen in Betracht gezogen statt einen Prozess abzubrechen, beim Auftritt einer bestimmten Anzahl von Arc- Events die Pulsfolge derart zu verändern, dass die Leistung pro Puls verringert wird, um die Wahrscheinlichkeit für Arc-Events für die verbleibende Pulsfolge zu verringern. Dabei kann für die Entscheidung ob eine Leistungsverringerung vorge- nommen wird von der Gesamtanzahl der Arc-Events im bisherigen Prozess oder auch die Anzahl der Arc-Events pro Arc-Typ herangezogen werden. Darüber hinaus kann aber auch einen gehäuftes Auftreten von Arc-Events innerhalb eines kürzeren Zeitraums der Prozessfolge zu einer entsprechenden Entscheidung füh ren. Insbesondere wenn kurz hintereinander mehrere Arc-Events des Arc-Typs 3 auftreten kann dies schnell zu einer entsprechenden Entscheidung einer Leis tungsreduzierung der Pulse der Pulsfolge führen, um die Substrate und/oder die Substratträger zu schützen. Die Pulsfolge wird dann bis zum Ende der Prozesszeit mit geringerer Leistung pro Puls weitergeführt. Anhand der Anzahl der Arc-events und der Anzahl der Pulse mit reduzierter Leistung (und Kenntnis der reduzierten Leistung) kann dann wiederum eine Prozesszeitverlängerung mit einer entsprechenden Pulsfolge ermittelt und an die normale Prozesszeit angehängt werden. According to the present embodiment, on the other hand, instead of aborting a process, it is considered to change the pulse sequence when a certain number of arc events occur in such a way that the power per pulse is reduced in order to increase the probability of arc events for the remaining pulse sequence to decrease. The total number of arc events in the previous process or the number of arc events per arc type can be used to decide whether to reduce the performance. In addition, a frequent occurrence of arc events within a shorter period of the process sequence can lead to a corresponding decision. In particular, if several arc events of arc type 3 occur in quick succession, this can quickly lead to a corresponding decision to reduce the power Lead pulses of the pulse train to protect the substrates and / or the substrate carrier. The pulse sequence is then continued with lower power per pulse until the end of the process time. Based on the number of arc events and the number of pulses with reduced power (and knowledge of the reduced power), a process time extension can then in turn be determined with a corresponding pulse sequence and appended to the normal process time.
Ein entsprechendes Beispiel ist in Fig. 9 dargestellt, dass wieder eine ausgegebe- nen Pulsfolge (angeforderte Pulse sind gestrichelt dargestellt) innerhalb einer Pro- zesszeit (normales Prozessende ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt) zeigt, an die eine weitere Pulsfolge (Pulse mit Schraffierung) innerhalb einer Prozess- zeitverlängerung angehängt sind. Bei der Pulsfolge treten in kurzer Zeit hinterei- nander Ares der Typen 2 und 3 auf (vier Events innerhalb einer Pulsfolge von 10), woraufhin die Steuerung für Folgepulse die Leistung auf die Hälfte reduziert, was dazu führt, das keine weiteren Arc-Events auftreten, aber innerhalb der Prozess- zeit auch eine wesentlich geringere Leistung eingebracht wird als geplant. Anhand der Anzahl der Arc-events und der Anzahl der Pulse mit reduzierter Leistung (und Kenntnis der reduzierten Leistung) bestimmt die Steuerung eine entsprechende Prozesszeitverlängerung mit einer Pulsfolge aus mit Pulsen, die jeweils eine um 50% reduzierte Leistung im Vergleich zu einem normalen Puls ausgeben. A corresponding example is shown in FIG. 9 that again shows an output pulse sequence (requested pulses are shown in dashed lines) within a process time (normal process end is shown by a dashed line) to which another pulse sequence (pulses with hatching) ) are attached within a process time extension. Ares of types 2 and 3 appear in quick succession in the pulse sequence (four events within a pulse sequence of 10), whereupon the control for subsequent pulses reduces the power to half, which means that no further arc events occur , but within the process time a much lower output is brought in than planned. Based on the number of arc events and the number of pulses with reduced power (and knowledge of the reduced power), the controller determines a corresponding process time extension with a pulse sequence with pulses that each output 50% less power compared to a normal pulse .
Die angegebenen Werte hinsichtlich der Anzahl von Arc-Events, die zu einem über einen Arc-Eingriff hinausgehenden Eingriff führen sind natürlich nur beispiel- haft zu sehen. Dies gilt auch für die 50% Leistungsreduzierung. Vielmehr ist es natürlich möglich, die Leistung zunächst um einen geringeren Wert zu reduzieren (Beispielsweise 10%), um dann zu sehen, ob die Leistungsreduzierung ausreicht, um die Arc-Events ausreichend zu reduzieren. Wenn dies nicht der Fall ist, kann es innerhalb der Prozessfolge noch zu einer weiteren (oder mehreren) Reduzie- rung(en) kommen. Dadurch, dass die Steuereinheit in der Lage ist, eine hierdurch entstehende Fehlleistung durch eine Prozesszeitverlängerung mit Pulsfolge wenigstens teilweise zu kompensieren, können Substratchargen gegebenenfalls trotz größerer Probleme im Prozess erfolgreiche prozessiert werden. The specified values with regard to the number of arc events that lead to an intervention beyond an arc intervention are of course only to be seen as examples. This also applies to the 50% power reduction. Rather, it is of course possible to first reduce the performance by a lower value (for example 10%), in order to then see whether the reduction in performance is sufficient to reduce the arc events sufficiently. If this is not the case, another (or more) reduction (s) can occur within the process sequence. Due to the fact that the control unit is able to at least partially compensate for a resulting malfunction through a process time extension with a pulse sequence, substrate batches can possibly be processed successfully despite major problems in the process.
Beim Auftreten einer übermäßigen Anzahl von Ares könnten statt einer Leistungs- reduzierung für Folgepulse auch die Arc-Eingriffe angepasst werden, indem zum Beispiel die jeweiligen Unterbrechungszeiten verlängert werden und/oder die Rampen beim U*l-Arc-E ingriff oder dem Imax-Eingriff flacher ausgestaltet werden. Während diese bisher möglichst so ausgelegt waren, dass der Eingriff möglichst geringe Fehlleistung erzeugt, kann er nun so ausgelegt werden, dass es die Wahrscheinlichkeit von nachfolgenden Ares reduziert. Die jeweils entstehende Fehlleistung kann geschätzt werden und durch die Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge wenigstens teilweise kompensiert werden. If an excessive number of ares occurs, instead of reducing the power for subsequent pulses, the arc interventions could also be adapted, for example by extending the respective interruption times and / or Ramps for the U * l-Arc-E intervention or the Imax intervention should be made flatter. While these have so far been designed so that the intervention generates as little failure as possible, it can now be designed so that it reduces the probability of subsequent ares. The resulting faulty performance can be estimated and at least partially compensated for by the process time extension with a corresponding pulse sequence.
Die Möglichkeit der Prozesszeitverlängerung mit Pulsfolge kann die Homogenität der Prozessergebnisse erhöhen und bietet verbesserte Eingriffsmöglichkeiten in den Prozess. Insbesondere können Arc-Eingriffe primär dahingehend konzipiert werden, dass die Gefahr von nachfolgenden Ares reduziert werden (längere Pausen, flachere Rampen), da größere Leistungsverlust kompensiert werden können. Darüber hinaus können zum Beispiel auch die Kriterien, wann ein Eingriff stattfin- det dahingehend angepasst werden, dass gegebenenfalls früher oder öfters ein- gegriffen wird, um die Imax-Arc-Events möglichst zu vermeiden. Dies gilt insbe- sondere für U*l-Events aber auch für Micro-Arc-Events. The possibility of extending the process time with a pulse sequence can increase the homogeneity of the process results and offers improved possibilities for intervention in the process. In particular, arc interventions can primarily be designed to reduce the risk of subsequent ares (longer breaks, flatter ramps), since greater loss of performance can be compensated for. In addition, for example, the criteria for when an intervention takes place can also be adapted so that it can be intervened earlier or more frequently in order to avoid the Imax Arc events as far as possible. This applies in particular to U * l events but also to micro-arc events.
Die unterschiedlichen obigen Ansätze können soweit kompatibel miteinander kombiniert werden, sodass sich dem Fachmann je nach Prozesserfordernis unter- schiedlichste Ansätze ergeben. Wie ausgeführt, kann die Aufgrund von Arcing nicht eingespeiste Leistung am Ende der normalen Pulsfolge eingespeist werden. Mithin wird die Prozessdauer nicht mehr als fixer Wert hinterlegt, sondern wird im Wesentlichen über die eingespeiste Leistung gesteuert. Dies ermöglicht eine deut- lich besser Integration des Plasma Generators mit der Beschichtung Anlage sowie modifizierte Rezepte. The different approaches above can be combined so far as compatible, so that the person skilled in the art will have a variety of approaches depending on the process requirements. As stated, the power not fed in due to arcing can be fed in at the end of the normal pulse sequence. As a result, the process duration is no longer stored as a fixed value, but is essentially controlled by the power fed in. This enables a significantly better integration of the plasma generator with the coating system and modified recipes.
Neue Rezepte würden nicht mehr notwendig Prozessdauer und Leistung definie- ren, sondern könnten mit einer Soll-Leistung die Energiemenge zählen. Die Soll- Leistung könnten dabei mit weiteren Toleranzen definiert werden, als bei den der zeit gängigen Rezepten üblich. Somit könnte der Prozesskontroller per if-Abfrage oder while-Schleife einfach stoppen, sobald die gewünschte Energiemenge ge- meldet wurde. Diese weitere Änderung könnte als alternative angesehen werden zu dem Prozess am Ende der Abscheidung die Anzahl Ares zu erfragen und dann die zusätzliche Zeit zu berechnen. Vorteilhaft wäre es die richtige Wirkleistung (Im Werkstückträger abgelieferte Energiemenge) zu berechnen. Moderne Plasma Ge- neratoren können mit der eingespeiste, der abgeführte Leistung und der Phasenverschiebung des Stroms die Wirkleistung bestimmen. Ungenauigkeiten sollten hier so klein wie möglich gehalten werden, da die Leistung Korrektur ansonsten zu einer größeren Abweichung führen kann, als wenn Sie nicht vorgenommen wird. New recipes would no longer need to define process duration and performance, but could count the amount of energy with a target performance. The target output could be defined with further tolerances than usual with current recipes. The process controller could simply stop using an if query or while loop as soon as the desired amount of energy has been reported. This further change could be seen as an alternative to the process of querying the number of ares and then at the end of the deposition to calculate the extra time. It would be advantageous to calculate the correct active power (amount of energy delivered in the workpiece carrier). Modern plasma generators can determine the active power with the fed-in, the dissipated power and the phase shift of the current. Inaccuracies should be kept as small as possible here, since the performance correction can otherwise lead to a greater deviation than if it is not made.
Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, ohne auf die konkreten Ausführungsformen begrenzt zu sein. Insbe- sondere kann der Plasmagenerator auch nur für eine Plasmaeinheit eingesetzt werden. Dabei kann es sich um unterschiedlichste Plasmaeinheiten handeln, bei denen das Prozessergebnis wesentlich von der eingebrachten Leistung abhängt. Auch kann die Anzahl der von einem Plasmagenerator zu versorgenden Plasma- einheiten von der dargestellten Anzahl (hier zwei) abweichen. The invention has been described above on the basis of preferred embodiments of the invention, without being limited to the specific embodiments. In particular, the plasma generator can also be used only for one plasma unit. This can involve a wide variety of plasma units in which the process result depends largely on the power input. The number of plasma units to be supplied by a plasma generator can also differ from the number shown (here two).

Claims

Patentansprüche Claims
1. Plasma-Behandlungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: 1. A plasma treatment device comprising:
einen Plasmagenerator der konfiguriert ist zum Ausgeben von Pulsen elektri- scher Leistung an wenigstens eine Prozesskammer, wobei der Plasmagenerator konfiguriert ist die Pulse über eine Prozesszeit gemäß einer vorbe- stimmten Pulsfolge zu erzeugen und auszugeben, und wobei der Plasmagenerator eine Arc-Einheit aufweist, die geeignet ist einen Überschlag oder einen bevorstehenden Überschlag, auch Arc-Event genannt, zu erkennen und darauf ansprechend einen Puls der an die Prozesskammer ausgegeben wird oder ausgegeben werden soll, abzubrechen, zu verändern und/oder ausfallen zu lassen, was als Arc-Eingriff bezeichnet wird; und  a plasma generator configured to output pulses of electrical power to at least one process chamber, the plasma generator being configured to generate and output the pulses over a process time according to a predetermined pulse sequence, and wherein the plasma generator has an arc unit which It is suitable to detect a rollover or an upcoming rollover, also called an arc event, and in response to this, to abort, change and / or to cancel a pulse which is or is to be output to the process chamber, which is referred to as arc intervention becomes; and
wenigstens eine Steuereinheit die konfiguriert ist, um  at least one control unit configured to
- Prozessdaten über Prozesse in der wenigstens einen Prozesskammer zu erhalten und auszuwerten und anhand der Prozessdaten wenigstens eine Prozesszeit und eine über die Prozesszeit hinweg durch den Plas- magenerator zur Verfügung zu stellende Pulsfolge zu bestimmen, oder eine bestimmte Prozesszeit und Pulsfolge zu empfangen, wobei die Pulsfolge konfiguriert über die Prozesszeit ist eine vorbestimmte Leistung in die Prozesskammer einzubringen;  Receiving and evaluating process data about processes in the at least one process chamber and using the process data to determine at least one process time and a pulse sequence to be made available by the plasma generator over the process time, or to receive a specific process time and pulse sequence, the Pulse sequence configured over the process time, a predetermined power is to be introduced into the process chamber;
- den Plasmagenerator anzusteuern, über die Prozesszeit hinweg die Pulsfolge auszugeben,  to control the plasma generator, to output the pulse sequence over the process time,
- Daten über Arc-Eingriffe zu erhalten und anhand der Daten eine Pro zesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge zu ermitteln, um eine durch die Arc-Eingriffe bedingte Leistungsreduzierung wenigsten teilweise zu kompensieren.  - Obtain data about Arc interventions and use the data to determine a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to at least partially compensate for a power reduction caused by the Arc interventions.
2. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 , die eine Einheit aufweist, die konfiguriert ist zum Ermitteln der Anzahl der Arc-Eingriffe und zum Übermitteln der Anzahl an die wenigstens eine Steuereinheit. 2. The plasma treatment device according to claim 1, which has a unit configured to determine the number of arc interventions and to transmit the number to the at least one control unit.
3. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 , die eine Einheit aufweist, die konfiguriert ist zum Erkennen von wenigstens zwei unterschiedlichen Ar- ten von Arc-Eingriffen, zum Ermitteln der Anzahl jeder Art von Arc-Eingriff und zum Übermitteln der Anzahl an die wenigstens eine Steuereinheit. 3. The plasma treatment device according to claim 1, which has a unit configured to detect at least two different types of devices. ten of arc interventions, for determining the number of each type of arc intervention and for transmitting the number to the at least one control unit.
4. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Einheit Teil der Arc-Einheit ist. 4. Plasma treatment device according to claim 2 or 3, wherein the unit is part of the arc unit.
5. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei die Arc-Einheit konfiguriert ist zum Erkennen von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Arc-Events und zum Auswählen unterschiedli- cher vorbestimmter Arc-Eingriffe entsprechend dem Arc-Event. 5. Plasma treatment device according to one of the preceding claims, wherein the arc unit is configured to recognize at least two different types of arc events and to select different predetermined arc interventions corresponding to the arc event.
6. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Arc-Einheit kon- figuriert ist zum Erkennen wenigstens zwei der Folgenden Arc-Events: 6. Plasma treatment device according to claim 5, wherein the arc unit is configured to recognize at least two of the following arc events:
- ein Imax-Event, das einen Überstrom, d.h. einen Strom oberhalb eines Schwellenwertes, und somit das Auftreten eines Ares anzeigt; - an Imax event that generates an overcurrent, i.e. a current above a threshold, indicating the occurrence of an ares;
- ein U*l-Event, das vor dem Erreichen eines Überstroms einen übermä- ßigen Stromanstieg bei gegebener Spannung (Uxl) derart anzeigt, dass bei weiterer Leistungslieferung des Auftreten eines Überstrom zu erwarten wäre; - A U * l event which, before reaching an overcurrent, indicates an excessive current rise at a given voltage (Uxl) in such a way that an overcurrent would be expected if further power was supplied;
- einen Micro-Arc, der durch eine Stromspitze bei gegebener Spannung angezeigt wird;  - a micro-arc, which is indicated by a current peak at a given voltage;
und wobei die Arc-Einheit ferner konfiguriert ist  and wherein the arc unit is further configured
- beim Erkennen eines Imax-Events den laufenden Puls komplett abzubrechen und die Leistung anschließend langsam zu erhöhen, sodass gegebenenfalls auch der Folgepuls nicht voll ausgegeben wird; - when a Imax event is detected, abort the current pulse completely and then slowly increase the power, so that the following pulse may not be fully output;
- beim Erkennen eines U*l-Events den laufenden Puls zu unterbrechen und soweit möglich innerhalb der geplanten Pulszeit mit ansteigender Leistungsrampe neu zu starten; und - to interrupt the current pulse when a U * l event is recognized and, if possible, to restart within the planned pulse time with an increasing power ramp; and
- beim Erkennen eines Micro-Arcs den laufenden Puls zu unterbrechen und nach kurzer Wartezeit normal weiter auszugeben.  - to interrupt the current pulse when a micro-arc is detected and continue to output it after a short waiting time.
7. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, beim Erreichen einer bestimmten Anzahl von Arc-Events innerhalb der Prozesszeit den Plasmagenerator anzu- steuern, die pro Puls der verbleibenden Pulsfolge abgegebene Leistung zu reduzieren und eine entsprechende Leistungsreduzierung beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge zu berücksichtigen. 7. Plasma treatment device according to one of the preceding claims, wherein the control unit is configured when a certain one is reached Number of arc events within the process time to control the plasma generator, to reduce the power delivered per pulse of the remaining pulse train and to take into account a corresponding power reduction when determining the process time extension with the corresponding pulse train.
8. Plasma-Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei Steuereinheit konfiguriert ist, beim Ermitteln der Prozesszeitver- längerung mit entsprechender Pulsfolge, die mittlere Leistung der Pulse nied- riger zu wählen als mittlere Leistung der Pulse während der Prozesszeit. 8. Plasma treatment device according to one of the preceding claims, wherein the control unit is configured, when determining the process time extension with a corresponding pulse sequence, to choose the average power of the pulses lower than the average power of the pulses during the process time.
9. Verfahren zum Ausgeben von Pulsen elektrischer Leistung an wenigstens eine Prozesskammer, die Folgendes aufweist: 9. A method for outputting pulses of electrical power to at least one process chamber, which comprises:
- Bestimmen oder Empfangen einer Prozesszeit und Pulsfolge für die Prozesskammer in/an einer Steuereinheit;  - Determining or receiving a process time and pulse sequence for the process chamber in / on a control unit;
- Ansteuern eines Plasmagenerators um über die bestimmte Prozesszeit hinweg die Pulsfolge auszugeben,  Controlling a plasma generator in order to output the pulse sequence over the specific process time,
- Erkennen eines Arc-Events, das einen Überschlag oder einen bevorste- henden Überschlag anzeigt,  - Detection of an arc event that indicates a rollover or an upcoming rollover,
- ansprechend auf das Erkennen eines Arc-Events Durchführen eines Arc-Eingriffs der das Abbrechen, Verändern und/oder Ausfallenlassen eines Pulses, der an die Prozesskammer ausgegeben wird oder ausgegeben werden soll, aufweist,  in response to the detection of an arc event, performing an arc intervention which has the aborting, changing and / or dropping out of a pulse which is output to the process chamber or is to be output,
- Erhalten von Daten über Arc-Eingriffe und Bestimmen anhand der Daten eine Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge, um eine durch die Arc-Eingriffe bedingte Leistungsreduzierung wenigsten teil weise zu kompensieren; und  - Obtaining data about Arc interventions and determining on the basis of the data a process time extension with a corresponding pulse sequence in order to at least partially compensate for a power reduction caused by the Arc interventions; and
- Ansteuern des Plasmagenerators um im Anschluss an die bestimmte Prozesszeit über die Dauer der bestimmten Prozesszeitverlängerung hinweg die entsprechende Pulsfolge auszugeben.  - Controlling the plasma generator in order to output the corresponding pulse sequence after the certain process time over the duration of the certain process time extension.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Daten über Arc-Eingriffe die Anzahl der Arc-Eingriffe aufweist. 10. The method of claim 9, wherein the data about arc interventions comprises the number of arc interventions.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei unterschiedliche Arten von Arc- Eingriffen durchgeführt werden, und wobei die Daten über Arc-Eingriffe wenigstens die Arten der Arc-Eingriffe und die jeweilige Anzahl von Arc- Eingriffen aufweisen. 11. The method according to claim 9 or 10, wherein different types of arc interventions are carried out, and wherein the data about arc interventions comprise at least the types of arc interventions and the respective number of arc interventions.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei das Erkennen von Arc- Events, das Erkennen von wenigstens zwei unterschiedlichen Arten von Arc- Events aufweist und das Durchführen des Arc-Eingriffs das Auswahlen eines vorbestimmten Arc-Eingriffs aus einer Vielzahl vorbestimmter Arc-Eingriffe entsprechend dem Arc-Event und das Durchführen des ausgewählten Arc-12. The method according to any one of claims 9 to 11, wherein the detection of arc events, the detection of at least two different types of arc events, and performing the arc intervention, the selection of a predetermined arc intervention from a plurality of predetermined arc -Interventions corresponding to the arc event and the execution of the selected arc-
Eingriffs aufweist. Engaging.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Erkennen von Arc-Events, das Er- kennen von wenigstens zwei der Folgenden Arc-Events aufweist: 13. The method according to claim 12, wherein the detection of arc events comprises the detection of at least two of the following arc events:
- ein Imax-Event, das einen Überstrom, d.h. einen Strom oberhalb eines Schwellenwertes, und somit das Auftreten eines Ares anzeigt; - an Imax event that generates an overcurrent, i.e. a current above a threshold, indicating the occurrence of an ares;
- ein U*l-Event, das vor dem Erreichen eines Überstroms einen übermä- ßigen Stromanstieg bei gegebener Spannung (Uxl) derart anzeigt, dass bei weiterer Leistungslieferung des Auftreten eines Überstrom zu erwar- ten wäre; und/oder - a U * l event which, before reaching an overcurrent, indicates an excessive current rise at a given voltage (Uxl) in such a way that an overcurrent would be expected if further power was supplied; and or
- einen Micro-Arc, der durch eine Stromspitze bei gegebener Spannung angezeigt wird;  - a micro-arc, which is indicated by a current peak at a given voltage;
und wobei das Durchführen des Arc-Eingriffs Folgenden aufweist:  and wherein performing the arc intervention comprises:
- beim Erkennen eines Imax-Events den laufenden Puls komplett abzubrechen und die Leistung anschließend langsam zu erhöhen, sodass gegebenenfalls auch der Folgepuls nicht voll ausgegeben wird; - when a Imax event is detected, abort the current pulse completely and then slowly increase the power, so that the following pulse may not be fully output;
- beim Erkennen eines U*l-Events den laufenden Puls zu unterbrechen und soweit möglich innerhalb der geplanten Pulszeit mit ansteigender Leistungsrampe neu zu starten; und/oder - to interrupt the current pulse when a U * l event is recognized and, if possible, to restart within the planned pulse time with an increasing power ramp; and or
- beim Erkennen eines Micro-Arcs den laufenden Puls zu unterbrechen und nach kurzer Wartezeit normal weiter auszugeben. - to interrupt the current pulse when a micro-arc is detected and continue to output it after a short waiting time.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei beim Erreichen einer bestimmten Anzahl von Arc-Events innerhalb der Prozesszeit der Plasmage- nerator angesteuert wird, die pro Puls der verbleibenden Pulsfolge abgege- bene Leistung zu reduzieren, und wobei eine entsprechende Leistungsredu- zierung beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge berücksichtigt wird. 14. The method according to any one of claims 9 to 13, wherein when a certain number of arc events are reached within the process time, the plasma generator is controlled to reduce the power delivered per pulse of the remaining pulse train, and wherein a corresponding power reduction is taken into account when determining the process time extension with the appropriate pulse sequence.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Leistungsreduzierung für die verblei- benden Pulse wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20% beträgt. 15. The method according to claim 14, wherein the power reduction for the remaining pulses is at least 10%, preferably at least 20%.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei beim Ermitteln der Prozesszeitverlängerung mit entsprechender Pulsfolge, die mittlere Leistung pro Puls niedriger gewählt wird, als die mittlere Leistung pro Puls während der Prozesszeit. 16. The method according to any one of claims 9 to 15, wherein when determining the process time extension with a corresponding pulse sequence, the average power per pulse is chosen lower than the average power per pulse during the process time.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die mittlere Leistung pro Puls während der Prozesszeitverlängerung um wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20% niedriger gewählt wird als die mittlere Leistung pro Puls während der Prozesszeit. 17. The method according to claim 16, wherein the average power per pulse during the process time extension is chosen to be at least 10%, preferably at least 20% lower than the average power per pulse during the process time.
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