DD220618A1

DD220618A1 - Schaltungsanordnung zur targetverschleissbestimmung in sputteranlagen

Info

Publication number: DD220618A1
Application number: DD25928584A
Authority: DD
Inventors: Olaf Huhndorf; Helmut Ihme
Original assignee: Mikroelektronik Zt Forsch Tech
Priority date: 1984-01-09
Filing date: 1984-01-09
Publication date: 1985-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Targetverbrauchsbestimmung in Sputteranlagen, die zum Aufbringen von Schichten bei der Herstellung mikroelektronischer Bauelemente, elektrotechnischer und optischer Erzeugnisse eingesetzt werden. Die erfindungsgemaesse Schaltungsanordnung ermoeglicht die oekonomisch effektive Verbrauchsbestimmung und einen rentablen Targetwechsel, wobei die Aufgabe geloest wurde, eine Bestimmung ohne Oeffnung des Arbeitsraumes zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess wird das durch eine Schaltungsanordnung geloest, die im wesentlichen aus einer Zusammenschaltung eines Impedanzwandlers, eines Analog-Digital-Wandlers, eines Frequenzteilers, einer digitalen Anzeigeeinheit, einer Auswertschaltung und einer Ansteuereinheit besteht.

Description

Schaltungsanordnung zur Targetverschleißbestimmung in Sputteranlagen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Targetverbrauchsbestimmung in Sputteranlagen, die zum Aufbringen von Schichten bei derHerstellung mikrpelektronischer Bauelemente, elektrotechnischer und optischer Erzeugnisse eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ss ist bekannt, den "Verschieißgrad von Targets in Sputteranlagen durch mechanische Mittel, insbesondere durch Lehren zu bestimmen. . ·.. Dabei ist es notwendig, die Arbeitskammer zu öffnen, um den Verschleiß zu bestimmen und den Targetwechsel vorzunehmen. Wird die Arbeitskammer geöffnet bevor ein effektiver Abtrag (80 - 90 % der maximalen Brosionstiefe) des Targets erreicht ist, muß entweder das Target in der Anlage verbleiben, wodurch hohe Pumpzeiten in Folge kondensierter Luftfeuchtigkeit und Desorption der Inneneinbauten, sowie Zeitverluste für die Konditionierung (Einsputtern) der in der Anlage befindlichen Targets,\ d.h. Freisputtern von den gebildeten Oxid auf den Targets entstehen, oder durch

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den uneffektiven Targetwechsel kommt es zu hohen ökonomischen Verlusten.

Wird die Arbeitskammer zum Messen des Verbrauchs und Wechsel des Targets erst nach dessen Durchsputterung, wobei das Untergrundmaterial beispielsweise Kupfer oder Kühlschlangen und Befestigungsschrauben mit angesputtert werden, geöffnet,kommt es zu ungewollten Legierungen (beispielsweise Al-Gu - Legierungen) auf dem zu bearbeitenden Substrat, wodurch dessen weitere Bearbeitung negativ beeinflußt wird. Außerdem kommt es durch Schaden an der Sputteranlage zu Produkt ionsausfällen. -. .' ^; . : : ' ' .· ^;

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verbrauchsbestimmungen von Targets in Sputter anlage η besteht darin, daß · es durch die unterschiedliche Fahrwei3e (Leistung) der Plasmatrons nicht möglich ist, von dem Verbrauch eines Targets auf den mehrerer Targets zu schließen.

Ziel der Erfindung .'..: .'

Es ist Ziel der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Targetverschleißbestiimung in Sputteranlagen anzugeben, die eine ökonomisch effektive Verbrauchsbestimmung und damit einen rentablen Targetwechsel ermöglicht. .

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine Schaltungsanordnung die Bestimmung des Verbrauchs von Targets in Sputteranlagen ohne Öffnung des Arbeitsraumes zu ermöglichen. ,; Erfindungsgemäß-wird'die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Eingang eines Impedanzwandlers mit einem in der Sputteranlage befindlichen,; die Leistung des Plasmatrons

messenden Anzeigeelements und der Ausgang mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers,verbunden ist, daß ein Frequenzteiler mit seinem Eingang am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers und mit seinem Ausgang_yan dem Eingang einer digitalen Anzeigeeinheit, die aus einer Zusammenschaltung eines Zählers, eines Programmier— schalters, eines Decoders und eines digitalen Anzeigeelement es besteht, angeschlossen ist, daß ein Eingang einer Auswertschaltung mit dem Ausgang der digitalen Anzeigeeinheit und ein anderer Eingang mit einem Impulsgeber des Plasmatrons verbunden ist, und daß dieAuswertschaltung mit einer aus Schaltverstärker und Relais bestehenden, das Plasmatron ein- und ausschaltenden Ansteuereinheit verbunden ist.

Soll bei mehreren Piasmatronen der Verbrauch der Targets gleichzeitig bestimmt werden, ist an den Ausgang des Frequenzteilers, der mit dem leistungsmessendeh Anzeige element , dem Imp edanzwahdler und dem Analog-Digit al-Wandler in Folge zusammengeschaltet ist, ein Eingang einer Torschaltung angeschlossen. Die weiteren Eingänge der Torschaltung sind mit den Impulsgebern der einzelnen Plasmatroneund die Ausgänge der Torschaltung sind mit den Eingängen der den einzelnen Piasmatronen zugeordneten digitalen Anzeigeeinheiten verbunden. Am Ausgang jeder digitalen Anzeigeeinheit ist ein Eingang / einer Auswertsefialtung, die mit einer Ansteuereinheit verbunden ist, angeschlossen. Der zweite Eingang jeder Auswertschaltung ist mit dem Impulsgeber des jeweiligen Plasmatrons verbunden. .

Bei der Bestimmung des Targetverschleißes in einer Sputteranlage wird eine Gleichspannungsmeßgröße Up von dem in der Sputteranlage befindlichen, die Leistung des Plasmatrons messenden Anzeigeelementes dem Impedanzwandler, der,, um eine verlustarme und genaue'Messung zu ermöglichen, mit einem hochohmigen Eingangs-

widerstand %ΐυ ausgestattet ist, zugeführt* Die vom Impedanzwandler abgegebene Spannung Up wird einem Ana-, log-Digital-Wandler zugeführt,dessen abgegebene Frequenz sich von null an linear der Eingangsspannung ändert. Anschließend wird die Frequenz in einem Frequenzteiler derart geteilt, daß das Teilerverhältnis der Organisation der folgenden Anzeigeeinheit (mm,%) entspricht. Soll von mehreren Piasmatronen der Verbrauch bestimmt werden, wird nun die Teilerfrequenz f/n einer Torschaltung zugeführt. Durch die Torschaltung wird die Teilerfrequenz der jedem Plasmatron zugeordneten Anzeigeeinheit zugeführt. Dabei wird sobald ein Plasmatron in Betrieb genommen wird, ein Impuls, der der Ansteuerschaltung des Plasmatrons entnommen wird, der Torschaltung zugeleitet·

In der jeweiligen Anzeigeeinheit ist mittels des Programmierschalters ein dem maximalen Verbrauch des Targets entsprechender Wert eingestellt worden, wodurch ein Impuls bei Erreichen dieses Wertes vom Programmierschal-. ter der Auswertschaltung zugeführt wird. Die mit der Torschaltung verknüpfte Auswertschaltung gibt nun einen Schaltimpuls an die Ansteuereinheit des jeweiligen Piasmatrons, wenn ein Impuls vom Programmierschalt er kommt und gleichzeitig der Impuls des Plasmatrons umschaltet oder ein Impuls vom Programmierschalter kommt und nach

Beendigung des Sputterzykluses der Impuls vom Plasmatron umschaltet· ^

Die angeschlossene Ansteuereinheit verarbeitet den ihr gegebenen Impuls über einen Schaltverstärker und schaltet mittels eines Relais das Plasmatron ab.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen

Pig. 1 Schaltungsanordnung für die -Verbrauchs--'..

bestimmung bei mehreren Piasmatronen Fig. 2 Schaltungsanordnung für die Terbrauchsbestimmung bei einem Plasmatron \

Bei der Verbrauehsbestiimnung des Targets von den Plasmatronen A, B und C wird eine Spannung Up vom Anzeigeelement in der'Sputteranlage, die ein Mai3 der leistung und damit der Abtragsrate, die einer liniaren Punktion von der.Leistung entspricht, darstellt, einem Impedanzwandler 1 mit hohem Eingangswiderstand R zugeführt. Die vom Impedanzwandler 1 mit einer Verstärkung V^!=s.1 als tJ'p abgegebene Spannung wird einen Analog-Digital-Wandler 2 zugeführt, der die Spannung in eine digitalisierte Prequenz; f umsetzt. Der sich anschließende Frequenzteiler 3 erzeugt eine Teilerfrequenz f/n.

Durch eine Torschaltung 4 wird die Teilerfrequenz der entsprechenden digitalen Anzeigβeinheit 5 des zur Zeit arbeitenden Plasmatrons zugeführt. Pur die jeweilige Umschaltung zur entsprechenden Anzeigeeinheit 5 wird der Torschaltung 4 ein Impuls A oder B oder C von der jeweiligen Piasmatronsteuerung zugeleitet. In der digitalen Anzeigeeinheit 5 wird die Teilerfrequenz f/n über einen Zähler 5a und einen Decoder5c in eine digitale Anzeige 5d gewandelt, wobei sich deren Dimensionierung nach der Art der Anzeigegröße richtet (Millimeter, Stunden, Prozent usw.). Der zwischen Zähler 5a und Decoder 5c angeordnete .Programmierschalter 5b gibt bei Erreichen eines eingestellten Wertes einen Impuls an die sich anschließende Auswertschaltung 6.

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Von der Auswertschaltung 6 wird ein Impuls an die Ansteuereinheit 7 des jeweiligen Plasmatrons gegeben, die über einen Schaltverstärker mit Relais das Plasmatron abschaltet.

Wie Pig. 2 zeigt, vereinfacht sich die Schaltungsanordnung, wenn der Verbrauch nur eines Targets gemessen werden soll. Die Schaltungsanordnung besteht nun aus einem Impedanzwandler i, der mit einem Analog-Digital-Wandler 2 verbunden ist. An den daran angeschlossenen Frequenzteiler 3 schließt sich eine aus einer Zusammenschaltung eines Zählers 5a, eines Programmierschalt era 5b, eines Decoders 5c und eines Anzeigeelements 5d bestehende digitale Anzeigeleinheit; 5 an, an deren Ausgang eine mit dem Plasmatron verbundene Auswertschaltung 6 angeschlossen ist, der sich eine,aus Schaltverstärker und Relais bestehende Ahsteuereinheit 7 anschließt. < „

Claims

Erfindungsanspruch

Λ . Schaltungsanordnung zur Targetverschleißbestim— mung in Sputteranlagen gekennzeichnet dadurch» daß der Eingang eines Impedanzwandlers mit einem in der Sputterajalage befindlichen, die Leistung des Plasmatrons messenden Anzeigeelements und der Ausgang mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers verbunden ist, daß ein Frequenzteiler mit seinem Eingang am Ausgang des Analog-Digit al-'.Yandlers und sein Ausgang an dem Eingang einer digitalen Anzeigeeinheit, die aus einer Zusammenschaltung eines Wählers, eines Programmierschalters, eines Decoders und eines Anzeigeelements besteht, angeschlossen ist, daß ein Eingang einer Auswertschaltung mit dem Ausgang der digitalen Anzeigeeinheit und ein anderer Eingang mit einem Impulsgeber des. Plasmatrons verbunden ist, und daß der Ausgang der Auswertschaltung miteiner, aus Schaltverstärker und Relais bestehenden, das Plasmatron aus- und einschaltende Ansteuereinheit verbunden ist. .
2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Eingang 'einer Torschaltung mit dem Ausgang des Frequenzteilers und die weiteren Ein- . gänge der Torschaltung mit den einzelnen Impulsgebern verschiedener Plasmatrons und die Auagänge der Torschaltung mit den einzelnen Piasmatronen zugeordneten digitalen Anzeigeeinheiten verbunden sind.

- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -