宽带光学监控制造技术

一种现场监控基片上的薄膜沉积过程的方法，该方法包括以下步骤：a）定义10期望光谱T，所述期望光谱为在波长范围内定义的透射光谱或反射光谱；b）至少一次：b1）通过发射至少在所述波长范围内的光的光源来照射21所述基片，b2）接收22从所述基片反射或者透射通过所述基片的光，b3）确定23所述波长范围内的所述接收光所得的透射光谱和反射光谱中的至少一个中的至少一个；c）将取决于步骤b3）中确定的所述至少一个光谱的光谱或者光谱的组合定义为当前光谱C；d）确定30加权光谱W作为至少所述当前光谱C的函数；e）计算40实数K作为所述当前光谱C、所述期望光谱T和所述加权光谱W的函数；f）利用45所述实数K作为针对所述当前光谱C与所述期望光谱T的偏差的指示。

Broadband optical monitoring

A method for in-situ monitoring thin film deposition on substrates includes the following steps: a) defining 10 expected spectra T, which are defined as transmission or reflection spectra within the wavelength range; b) at least once: b1) illuminating 21 substrates by emitting light sources at least within the wavelength range, and b2) receiving 22 to reflect or transmit from the substrates. By the light of the substrate, b3) determines at least one of the transmission and reflection spectra of the received light in the wavelength range of 23; c) defines the spectrum or combination of the spectra of the at least one spectrum determined in step B3 as the current spectrum C; d) determines the 30-weighted spectrum W as a function of at least the current spectrum C; Calculate 40 real number K as a function of the current spectrum C, the desired spectrum T and the weighted spectrum W; f) Use 45 real number K as an indication of the deviation between the current spectrum C and the desired spectrum T.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宽带光学监控本文提出的本专利技术涉及现场监控基片上的薄膜沉积过程的方法。在进一步的方面中，本专利技术涉及控制薄膜沉积过程的方法和控制多层薄膜的产生的方法。更具体地说，本专利技术涉及利用光学监控设备来光学监控薄膜沉积过程，该光学监控设备具有在薄膜沉积期间照射基片的光源、以及用于测量从基片反射或透射通过基片的光的装置。对于单色光学监控，分析仅一个波长的透射或反射，以便监控层在沉积过程期间的生长。这可能不足以监控在产生用作宽带反射器或滤光器（诸如分布式布拉格反射器、窄带通滤光器、宽带通滤光器或多带通滤光器）的精密光学涂层中的沉积过程。为了产生需要具有在扩展的波长范围上定义的给定反射或透射性质的光学涂层，已知应用宽带光学监控。为此目的，宽带光源被布置成将光发送到沉积腔室中，例如作为穿过基片并离开腔室进入光学接收器中的准直光束。在那里，光被带到具有测量强度的光谱分布的阵列检测器的光谱仪。考虑先前记录的校准光谱，确定当前的透射光谱。替代地，从基片反射光并且确定当前的反射光谱。也可以考虑先前记录的校准光谱来确定反射光谱。在薄膜的形成（build-up）期间，透射光谱或反射光谱取决于被沉积的层的厚度而连续地改变。在这里，我们针对任何量使用术语光谱，其是波长的函数。例如，光谱可以针对波长的列表逐点定义，其中i为索引。光学监控的一个问题是（除了光学监控光之外）在沉积腔室中可能存在其他强光源，诸如例如电子束源、溅射源、等离子体/离子源或加热器。来自这些源的光可能在特定波长处非常强烈。来自这些源的光也可能随时间变化。如果这种干扰光进入光学接收器，则其会使当前的透射光谱或反射光谱失真。因此干扰对沉积过程的监控，并且可能错过例如停止当前层的沉积的正确时刻的准确确定。在专利EP0257229B1中公开了一种光学监控方法，其使用没有光学监控光的情况下的干扰光的周期性测量（“背景测量”）并且随后从测量信号中扣除该背景测量。然而该方法限于相对缓慢地改变的干扰光，并且它需要用于中断光束的部件（例如斩波器）和要应用于测量信号的附加处理步骤。此外，光源本身可能具有随时间变化的光谱特性。这种变化在背景测量中不能观察到，但可能会妨碍对光谱的正确解读。本专利技术的目的是提供一种现场监控基片上的薄膜沉积过程的替代方法。该目的是通过根据权利要求1所述的方法实现的。根据本专利技术的方法是一种现场监控基片上的薄膜沉积过程的方法。该方法包括以下步骤：a）定义期望光谱，所述期望光谱为在波长范围内定义的透射光谱或反射光谱；b）至少一次：b1）通过发射至少在波长范围内的光的光源来照射基片，b2）接收从基片反射的或者透射通过基片的光，b3）确定波长范围内的接收光所得的透射光谱和反射光谱中的至少一个中的至少一个；c）将取决于步骤b3）中确定的至少一个光谱的光谱或者光谱的组合定义为当前光谱；d）将加权光谱确定为至少当前光谱的函数；e）将实数计算为当前光谱、期望光谱和加权光谱的函数；f）利用所述实数作为针对当前光谱与期望光谱的偏差的指示。通过应用加权光谱，根据本专利技术的方法能够区分波长范围内的给出关于当前光谱和期望光谱的偏差的可靠信息的区域与波长范围内的示出干扰的其他区域。我们将具有与要被监控的薄膜的光学性质不同的起源（origin）的光谱上的影响考虑为干扰。因此，可以通过施加适当的加权光谱来给予示出干扰的波长范围内的区域较低的加权。所提到的干扰可能源自薄膜沉积系统中的各种光源或检测器噪声。因此，根据本专利技术的方法提供一种对基片上的薄膜沉积过程进行宽带光学监控的方法，该方法对来自各种光源的依赖于时间的干扰具有低敏感性。考虑当前光谱来定义加权光谱，因此加权函数可以实时适应于改变的照射情况，因为它是利用用当前光谱获取的信息来更新的。根据本专利技术，加权函数被动态地计算，因而允许该方法使其自身适应不同的过程并且动态地改变照射情况。除了当前光谱（例如期望光谱）之外，在定义加权光谱时，可以考虑预定义的初始加权光谱或先前使用的加权光谱。确定接收光的透射光谱或反射光谱的步骤可以包含考虑先前记录的校准光谱来确定透射百分比或反射百分比。可以获取不同波长区域（例如重叠波长区域）中的若干光谱，并将其组合成覆盖较大波长区域的一个光谱。可以通过计算当前光谱和期望光谱的光谱差的绝对值、将结果乘以加权光谱并建立波长范围之上的总和或积分来执行实数的计算。根据该方法，实数被利用作为针对当前光谱与因此可以被视为“目标光谱”的期望光谱的偏差的指示。利用实数作为针对当前光谱与期望光谱的偏差的指示的步骤使得可以将根据本专利技术的方法应用于针对层沉积过程的闭环控制中。根据本专利技术的方法允许在宽光谱范围之上例如在380nm至1000nm的波长范围之上进行宽带光学监控，并且同时由于其应用了“动态噪声抑制”的算法而将所产生的监控信号中的噪声（即实数）保持为低。该方法具有进一步的优点：提高了用于薄膜沉积和光学监控的布置的设计中的灵活性。当应用根据本专利技术的方法时，显著地放松了针对将光学监控路径与可能的干扰光路径分离的要求，因而使薄膜沉积腔室的新设计成为可能。根据本专利技术的方法的应用进一步增加了选择过程参数的自由度。在已知的监控方法的情况下将不是可允许的过程参数（因为它们产生太多的干扰光）在应用根据本专利技术的方法时变得合格。这种过程参数的示例是更高功率的应用、膜沉积期间的加热或替代涂层材料的使用。在根据本专利技术的方法的一个实施例中，其可以与仍然要提到的任何实施例组合，除非相抵触，步骤b）被重复至少两次，以测量至少先前光谱和当前光谱，并且其中在步骤d）中-将信号光谱和噪声光谱计算为至少一个先前光谱和当前光谱的函数，并且-将加权光谱计算为信号光谱和噪声光谱的函数，特别是计算为信号光谱与噪声光谱之比。信号光谱反映了光谱的缓慢改变部分。例如它可以被计算为相同类型的若干光谱之上的平均光谱。移动平均计算可以被分别应用于每个波长处的光谱的值。噪声光谱反映了光谱的时间上的不稳定性或光谱的快速改变部分。例如，其可以被计算为若干光谱之上的最大值和最小值之间的逐点标准偏差或逐点差。加权光谱可以被计算成使得权重在信号光谱具有高强度的地方针对波长为高并且权重在信号光谱具有低强度的地方为低。这样，担任数字标准的角色的所得到的实数仅受到干扰光的偶然小变化的微弱影响。加权光谱可以被计算成使得权重在噪声光谱具有低强度的地方针对波长为高。这样，光谱中具有很小干扰的区域对用作数字标准的实数具有大的贡献。加权光谱可以被计算成使得权重在噪声光谱具有高强度的地方针对波长为低。这样，示出大的时间上的不稳定性的光谱的区域在其对用作数字标准的实数的影响方面得到抑制。可以想到大量的数学函数来将信号光谱和噪声光谱组合为示出上面列出的条件中的至少一些的加权光谱。满足上面列出的条件的简单方式是使用信号光谱和噪声光谱之比作为加权光谱。在取该比之前可以将某一常数添加到噪声光谱，以避免除以零或非常小的值。可以评估更大数量的先前光谱以确定噪声光谱和信号光谱，诸如例如在当前光谱之前的最后5到20个光谱。通过应用该方法的该实施例，扩展到具有低信号电平的区域中的波长范围可以安全地包括在用于监控薄膜沉积过程的波长范围内，因为在信噪比低的地方，其对用作数字标准的实数的影响被限制。因此，例如利用卤素光源，可以将390nm以下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种现场监控基片上的薄膜沉积过程的方法，该方法包括以下步骤：a）定义（10）期望光谱（T），所述期望光谱为在波长范围内定义的透射光谱或反射光谱；b）至少一次：b1）通过发射至少在所述波长范围内的光的光源来照射（21）所述基片，b2）接收（22）从所述基片反射或者透射通过所述基片的光，b3）确定（23）所述波长范围内的所述接收光所得的透射光谱和反射光谱中的至少一个中的至少一个；c）将取决于步骤b3）中确定的所述至少一个光谱的光谱或者光谱的组合定义为当前光谱（C）；d）确定（30）加权光谱（W）作为至少所述当前光谱（C）的函数；e）计算（40）实数（K）作为所述当前光谱（C）、所述期望光谱（T）和所述加权光谱（W）的函数；f）利用（45）所述实数（K）作为针对所述当前光谱（C）与所述期望光谱（T）的偏差的指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.13 CH 00890/161.一种现场监控基片上的薄膜沉积过程的方法，该方法包括以下步骤：a）定义（10）期望光谱（T），所述期望光谱为在波长范围内定义的透射光谱或反射光谱；b）至少一次：b1）通过发射至少在所述波长范围内的光的光源来照射（21）所述基片，b2）接收（22）从所述基片反射或者透射通过所述基片的光，b3）确定（23）所述波长范围内的所述接收光所得的透射光谱和反射光谱中的至少一个中的至少一个；c）将取决于步骤b3）中确定的所述至少一个光谱的光谱或者光谱的组合定义为当前光谱（C）；d）确定（30）加权光谱（W）作为至少所述当前光谱（C）的函数；e）计算（40）实数（K）作为所述当前光谱（C）、所述期望光谱（T）和所述加权光谱（W）的函数；f）利用（45）所述实数（K）作为针对所述当前光谱（C）与所述期望光谱（T）的偏差的指示。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b）被重复至少两次以测量至少先前光谱和所述当前光谱，并且其中在步骤d）中-信号光谱S和噪声光谱N被计算作为所述至少一个先前光谱和所述当前光谱的函数，并且-所述加权光谱W被计算作为所述信号光谱S和所述噪声光谱N的函数，特别是作为所述信号光谱S与所述噪声...

【专利技术属性】
技术研发人员：S沃德纳，
申请(专利权)人：瑞士艾发科技，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH