Gegenstand der Anmeldung, AnwendungsbereicheSubject of registration, areas of applicationPlasmaprozesse im Vakuum (Niederdruck-Gasentladungen) finden weite Anwendungsgebiete in der Oberflächentechnik, zum Beispiel bei der Herstellung dünner Schichten durch Kathodenzerstaubung (Spullern). Häufig werden hierbei zur Anregung der Gasentladung elektromagnetische Wechselfelder verwendet. Eine typische Arbeitsfrequenz ist die Industriefrequenz von 13,56 MHz.Plasma processes in vacuum (low pressure gas discharges) are widely usedareas of application in surface technology, for example in the manufacture of thinLayers by sputtering. Often,gas discharge used alternating electromagnetic fields. A typiWorking frequency is the industrial frequency of 13.56 MHz.
Häufig werden hierbei Anordnungen verwendet, bei denen mehrere Kathoden gleichzeitig in Betrieb sind (simultan-Sputtern). Weiterhin ist es ein gebräuchliches Konzept, zur Verbesserung der Schichthaftung und der Schichteigenschaften auch die Substrate während des Beschichtungsvorganges mit einer Hochfrequenzleistung zu beaufschlagen (Bias). In vielen Fällen werden hierzu mehrere Hochfrequenzgeneratoren gleichzeitig betrieben.Arrangements are often used in which several cathodesare operating simultaneously (simultaneous sputtering). Furthermore, it is a common oneConcept to improve the layer adhesion and the layer properties toothe substrates during the coating process with a high-frequency leadto act on (bias). In many cases, several Hochfresequence generators operated simultaneously.
Stand der TechnikState of the artUm Instabilitäten durch Oszillationen der Differenzfrequenzen zu vermeiden, werden in solchen Anlagen die Hochfrequenzgeneratoren meist phasenstarr gekoppelt (common exciter). Für die Einstellung der Phasenlage wird jedoch zumeist keine Einheit vorgesehen oder nur ein manuell einzustellender Phasenschieber eingebaut. Es ist bekannt, daß die Phasenlage einen gravierenden Einfluß auf den Prozeß mit seinen elektrischen Parametern, der Stabilität und der Neigung zu Überschlägen (Arcing) hat.To avoid instabilities due to oscillations of the difference frequencies, whothe high-frequency generators in such systems are usually phase-locked(common exciter). For the adjustment of the phase position, however, usually none Unit provided or only a manually adjustable phase shifter insertedbuilds. It is known that the phase position has a serious influence on the Prozeß with its electrical parameters, stability and tendency to overhas arcing.
Die Vorgehensweise zur Optimierung ist mit den manuellen Einheiten jedoch nicht zufriedenstellend, da hier der Phasenverlauf der Strecke nicht kontrolliert werden kann. Zum Beispiel erzeugen die häufig verwendeten automatischen Anpassungsnetzwerke (Matchboxen) Phasenverschiebungen, die sich beim Abstimmen verändern. Jede Einstellung am Phasenschieber ruft einen Abstimmvorgang und damit eine neue Phasenverschiebung hervor, deren Ergebnis der Bediener nicht kennt. Eine vernünftige Einstellstrategie ist somit nicht gegebenHowever, the procedure for optimization is not with the manual unitssatisfactory, since the phase progression of the route is not checked herecan. For example, the commonly used automatic adjustment generatenetworks (matchboxes) phase shifts that change when votingother. Each setting on the phase shifter calls a tuning process and thusa new phase shift emerges, the result of which the operator does not know.There is therefore no reasonable adjustment strategy
Beschreibung der VerfahrensDescription of the procedureErfindungsgemäß wird die vorteilhafte Verfahrensweise beschrieben, die Phasenlage direkt an den Elektroden zu erfassen und automatisch auf einen von der Anlagensteuerung aus einstellbaren Sollwert zu regeln. Hierzu werden an den Elektroden kapazitive Spannungsteiler vorgesehen, die den zeitlichen Verlauf der Spannungen aufnehmen. Einer dieser Spannungsverläufe wird zur Referenz für die (differentielle) Phasenregelung erklärt.According to the invention the advantageous procedure is described, the phase LAge directly on the electrodes and automatically on one of the systemcontrol from the adjustable setpoint. To do this, look at the electrothe capacitive voltage divider provided that the time course of the spanrecordings. One of these voltage profiles becomes the reference for the (difoptional) phase regulation explained.
Eine elektronische Einheit mißt die Phasenverschiebung der anderen Elektrodensignale relativ zur Referenz. Diese Verschiebung wird mit dem Sollwert verglichen. Hieraus wird das Treibersignal gebildet, welches als Ansteuerung für die so geregelte Elektrode verwendet wird. Hiermit ist es möglich, von einem anderen Signalgeber aus, z. B. von der Anlagensteuerung aus, einen Sollwert für die Phasenlage vorzugeben, dessen Einhaltung durch die erfindungsgemäße Anordnung sichergestellt wird. Damit ist die Reproduzierbarkeit an den relevanten Stellen, den Elektroden, gewährleistet.An electronic unit measures the phase shift of the other electrode sensorsgnale relative to the reference. This shift is compared to the setpoint.From this, the driver signal is formed, which is used as a control for the sogelte electrode is used. With this it is possible from another signaldonor, e.g. B. from the system control, a setpoint for the phase positionto specify compliance with the arrangement according to the inventionis posed. This means reproducibility at the relevant points, the electrical systemguaranteed.
Dies ermöglicht einen reproduzierbaren Betrieb und erschließt neue Optimierungsmöglichkeiten für die Prozesse. So können physikalisch offensichtlich relevante Einstellungen (in Phase, Gegenphase, 90° etc.) im Hinblick auf ihre Prozeßauswirkungen untersucht werden. Andere Parameter können über die Phasenlage geregelt werden. So kann zum Beispiel eine DC-Biasspannung bei konstanten Leistungen über die Phasenlage geregelt werden.This enables reproducible operation and opens up new optimizationpossibilities for the processes. So physically obviously relevant Settings (in phase, counter phase, 90 ° etc.) with regard to their process effectsbe examined. Other parameters can be adjusted via the phase positionbe valid. For example, a DC bias voltage with constant powerbe regulated via the phase position.
Zur Optimierung der Prozeßstabilität wird es möglich, Datenbasen anzulegen und wissensbasierte Regelsysteme einzusetzen.To optimize the process stability it is possible to create databases andto use knowledge-based control systems.