NL1030896C2 - Werkwijze en inrichting voor het gecontroleerd deponeren van materiaal door middel van plasma op een driedimensionaal substraat. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze en inrichting voor het gecontroleerd deponeren van materiaal door middel van plasma op een driedimensionaal substraat.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het deponeren van een materiaallaag op een substraatoppervlak, waarbij het substraat in een proceskamer wordt gebracht, waarbij de materiaallaag wordt aangebracht door ten minste één beweegbare plasmabron, waarbij de 5 positie en de hoekstand van de plasmabron ten opzichte van het substraat worden aangestuurd door een besturing.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit NL 1022155C. Deze publicatie toont een werkwijze voor het behandelen van een oppervlak van ten minste één substraat. Voordeel van deze werkwijze ten opzichte van 10 eerder getoonde werkwijzen ie dat bij de uitvinding uit de publicatie de plasmabron kan worden bewogen ten opzichte van het substraat. De plasmabronnen volgens de publicatie zijn verplaatsbaar, maar aangezien deze zich buiten de proceskamer bevinden is de positioneringsvrijheid van de plasmabron ten opzichte van het substraat beperkt. Bij het deponeren 15 van materiaal op een driedimensionaal substraatoppervlak is het met bovenstaande werkwijze moeilijk om een gewenste laagdikte op een gewenste locatie op het substraat te verkregen. De positioneringsvrijheid van de plasmabron is niet dermate dat met de plasmapluim overal dezelfde hoeveelheid materiaal kan worden afgeven. Daarnaast wordt het formaat 20 van het in de proceskamer te plaatsen substraat beperkt door de grootte van de proceskamer. Deze wordt op zijn beurt weer in afmeting beperkt door het bereik van de plasmapluimen van de op de proceskamer geplaatste plasmabronnen.

De uitvinding heeft als doel om de genoemde nadelen van de 25 hierboven beschreven werkwijze op te heffen en om een werkwijze te verschaffen waarmee een materiaallaag, ook op driedimensionale 1030896 2 oppervlakken, kan worden opgebracht waarbij deze op alle locaties op het substraatoppervlak van een gewenste dikte en kwaliteit is.

De uitvinding verschaft hiertoe een werkwijze volgens het in de aanhef genoemde type, welke werkwijze wordt gekenmerkt doordat ten 5 behoeve van het coaten van een substraat met een driedimensionaal oppervlak de besturing meetgegevens ontvangt van een meetvoorziening, die een curve van het driedimensionale substraatoppervlak op de te deponeren locatie meet, waarbij de besturing in afhankelijkheid van die meetgegevens de positie en de hoekstand van de plasmabron ten opzichte 10 van de depositielocatie regelt zodat het te deponeren materiaal op gewenste wijze op de betreffende locatie wordt opgebracht.

Een belangrijk voordeel hiervan is dat de meetvoorziening het plasmadepositieproces nauwkeurig te controleren maakt. Daarnaast hoeft de besturing van de plasmabronnen volgens de uitvinding niet te worden 15 voorzien van programmatuur die is afgestemd op het te deponeren substraat. Dit is bijzonder gunstig voor de snelheid waarop verschillende driedimensionale substraatoppervlakken na elkaar kunnen worden bewerkt en dus ook bijzonder gunstig voor de totale productiesnelheid.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan de meting 20 van de curve van het substraatoppervlak plaatsvinden voordat het substraat in de proceskamer wordt gebracht en waarbij de meetgegevens worden opgeslagen in een geheugen. Een dergelijke uitvoering heeft tot voordeel dat de meetinrichting niet bestand behoeft te zijn tegen de omstandigheden die in de proceskamer heersen.

25 Volgens een alternatieve nadere uitwerking van de uitvinding kan de meting van de curve van het substraatoppervlak plaatsvinden in de proceskamer. Daarbij kan de meting van de curve plaatsvinden tijdens de depositie. Meer in het bijzonder kan de meting van de curve in-process plaatsvinden doordat de curve wordt gemeten ter plaatse van de positie 30 waarop op dat moment de depositie plaatsvindt. Dit heeft het grote voordeel 1030896 3 dat de depositie-omstandigheden, zoals de procesparameters (spanningsverschil in de bron, gastoevoer aan de bron, gastoevoer in de proceskamer etc.), de positie van de bron ten opzichte van het substraat en de hoekstand van de bron ten opzichte van het substraat, in afhankelijkheid 5 van de metingen kunnen worden aangestuurd.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding bevindt de tenminste ene plasmabron zich in de proceskamer. Hierdoor is de proceskamer niet beperkt in de maatvoering, waardoor grotere substraten, zoals bijvoorbeeld autoruiten, spoilers en autodaken, gemakkelijk in de 10 proceskamer kunnen worden geplaatst.

Verder zijn de plaemabronnen beweegbaar. Zo is volgens een nadere uitwerking van de uitvinding de ten minste ene plasmabron in drie dimensies verplaatsbaar ten opzichte van het substraatoppervlak. Wanneer een substraat een ingewikkeld dubbel gekromd oppervlak heeft, kan de 15 plasmabron te allen tijde zo verplaatst worden dat deze de meest gunstige positie ten opzichte van het substraatoppervlak bereikt, waardoor depositie met de meest optimale depositiehoek zal plaatsvinden.

Ook is het mogelijk volgens een nadere uitwerking van de uitvinding dat het substraat door de proceskamer beweegt. Op deze wijze 20 kan er een optimale plaatsing van het substraat ten opzichte van de ten minste ene plasmabron worden verkregen.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding leiden beide beweging van de ten minste ene plasmabron en de beweging van het substraat tezamen tot een depositie van de materiaallaag op de gewenste 25 wijze, waarbij dit volgens een nadere uitwerking een in hoofdzaak uniforme dikte van de materiaallaag behelst, waardoor de laag een uniforme kwaliteit bezit.

Iedere afzonderlijke plasmabron kan worden ingesteld op de juiste positie boven het gedeelte van het substraatoppervlak waar de 30 desbetreffende plasmabron materiaal dient te deponeren. Vooral bij een 1 0 3 0 89 6 4 substraatoppervlak met grote niveauverschillen is het van belang dat de plasmabronnen nauwkeurig worden gepositioneerd zodat voor iedere plasmabron een gewenste afstand tussen het substraatoppervlak en de bron mogelijk is.

5 Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan niet alleen de positie en de hoekstand van de ten minste ene plasmabron ten opzichte van het substraat worden aangestuurd maar kan de plasmabron tevens worden geroteerd ten opzichte van een as loodrecht op het substraatoppervlak. Dit is bijzonder gunstig met betrekking tot het uniform 10 deponeren van de laag. Indien de plasmapluim niet rotatiesymmetrisch is, zal de gedeponeerde laag ook niet gelijkmatig worden. Als de plasmapluim rond de as loodrecht op het substraatoppervlak kan roteren is dit probleem opgelost.

Eventueel kan de ten minste ene plasmabron ook worden geroteerd 15 over ten minste één as die zich in hoofdzaak evenwijdig aan het substraatoppervlak uitstrekt. Rotatie ten opzichte van één as of meerdere assen evenwijdig aan het substraatoppervlak is bijzonder gemakkelijk indien het substraatoppervlak grote niveauverschillen vertoont waardoor de hoek van het substraatoppervlak ten opzichte van de plasmapluim bijzonder 20 klein is. Door te roteren kan de depositiehoek worden vergroot waardoor het materiaal beter en gelijkmatiger op het oppervlak terechtkomt. Dit vermindert de benodigde depositietijd, daar een maximale hoeveelheid materiaal het substraatoppervlak raakt. Dit in tegenstelling tot wanneer de depositiehoek klein is, waardoor er materiaal naast het oppervlak 25 terechtkomt of dit oppervlak op niet-ef&ciënte wijze treft.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan de besturing elke plasmabron afzonderlijk aansturen, wat mogelijk maakt dat elke locatie op het substraatoppervlak dezelfde mate van depositie kan ondergaan.

1030896 5

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding zal de besturing de hartlijn van een door de plasmabron gevormde plasmapluim in hoofdzaak loodrecht op het oppervlak van de betreffende locatie houden. Door deze loodrechte positie zal de plasmapluim gelijkmatig materiaal op het 5 substraatoppervlak deponeren. De materiaallaag zal dan op de desbetreffende locatie een regelmatige dikte vertonen, in tegenstelling tot wanneer de plasmapluim in een schuine positie materiaal deponeert.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding bewerkstelligt de besturing dat de afstand tussen een betreffende plasmabron en een 10 gewenste locatie van het driedimensionale oppervlak in hoofdzaak constant is voor de opeenvolgende locaties. Ook dit resulteert in een nauwkeurig aangestuurde plasmabron die een materiaallaag op het driedimensionale oppervlak vervaardigt volgens de gewenste wijze.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan de besturing, 15 voor en/of tijdens het deponeren van de laag, de positie van de tenminste ene plasmabron aansturen. Voordat de depositie start wordt de plasmabron al gepositioneerd zodat de depositiehoek en plasmabronafstand goed is ingesteld. Mochten er factoren zijn tijdens depositie die een positiewijziging noodzakelijk maken, dan kan de besturing de positie van de plasmabron 20 aanpassen. De verschillende locaties van het substraatoppervlak kunnen tijdens depositie met de plasmapluim worden bereikt, waarbij een grote mate van controle over de uit te voeren depositie is bewerkstelligd.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kunnen de plasmabronnen onafhankelijk van elkaar worden ingeschakeld, hetgeen 25 bijdraagt in goede beheersing van de depositie. Afhankelijk van de te deponeren laagdikte en afhankelijk van de positie waar materiaal gedeponeerd moet worden, kunnen de plasmabronnen worden in- of uitgeschakeld. Op locaties waar de laagdikte kleiner moet zijn dan op locaties waar de laagdikte groter moet zijn, zullen dé plasmabronnen eerder 30 worden uitgeschakeld of later worden ingeschakeld ten opzichte van de ί030896 6 plasmabronnen die voor de dikkere laagdikte moeten zorgen. Het is ook mogelijk om de procesinstellingen van de verschillende bronnen te variëren waardoor meer of minder materiaal kan worden opgebracht. Aldus kan de mogelijke wens om op bepaalde delen meer en op bepaalde delen minder 5 materiaal te deponeren worden gerealiseerd.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding wordt de ten minste ene plasmabron zodanig aangestuurd dat op elk deel van het substraatoppervlak in hoofdzaak dezelfde hoeveelheid materiaal wordt gedeponeerd. Indien het substraatoppervlak geheel moet worden voorzien 10 van een materiaallaag met gelijke dikte, regelt de besturing de positionering, het in- en uitschakelen en/of de procesparameters van de verschillende plasmabronnen zodanig dat de materiaallaag inderdaad overal gelijk is.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding meet de 15 meetvoorziening kwaliteitsparameters van de gedeponeerde laag tijdens en/of na depositie van de laag, hetgeen de mogelijkheid biedt om het plasmadepositieproces nog bij te sturen tijdens depositie en/of tijdens een run van dezelfde typen substraten. Hierdoor kunnen eventuele afwijkingen in de uiteindelijke materiaallaag worden voorkomen, bijvoorbeeld door het 20 in-process bijstellen van de positie en/of hoekstand van de ten minste ene bron ten opzichte van het substraat, door het bijstellen van de procesparameters of door het in- en/of uitschakelen van bepaalde bronnen. Fouten worden snel en betrouwbaar opgespoord en kunnen worden hersteld of althans kan worden bewerkstelligd dat deze fouten bij volgende 25 producten zich niet meer voordoen. Dit is gunstig voor het aantal geproduceerde substraten voorzien van een materiaallaag die aan de eis voldoet. Productie van producten die niet aan de eisen voldoen wordt geminimaliseerd. Het moge duidelijk zijn dat de meetvoorziening voor het bepalen van de curve en voor het bepalen van de kwaliteitsparameters van 30 de gedeponeerde laag een samenstel van meetinstrumenten kan omvatten.

t 030896 7

De meetvoorziening kan bijvoorbeeld een curvemeetinrichting omvatten die buiten de proceskamer ie opgesteld en een optische kwaliteitsmeetinrichting omvatten die in de proceskamer is opgesteld en die is ingericht om de optische kwaliteit van het substraat te meten.

5 Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding worden de kwaliteitsparameters gemeten onder gebruikmaking van de optische eigenschappen van de gedeponeerde laag, zoals kleur en/of reflectie en/of transmissie. Kwaliteitsparameters kunnen bijvoorbeeld de laagdikte of de oppervlaktekwaliteit, zoals oppervlakteruwheid van de laag zijn.

10 Verschillende laagdiktee kunnen resulteren in materiaal dat verschillende frequenties elektromagnetische straling absorbeert waardoor het oppervlak van het substraat bijvoorbeeld verschillende kleuren kan omvatten. Indien een substraat verschillende kleuren vertoont terwijl de laagdikte uniform moet zijn, kan het zijn dat de oppervlaktekwaliteit niet optimaal is, maar 15 ook zou de laagdikte kunnen variëren. Voor het coaten van autoruiten zal veelal een visueel transparante laag worden opgebracht. De verschillen in laagdikte kunnen dan tot uiting komen in optische verschillen bij elektromagnetische stralen met golflengten buiten het zichtbare gebied.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan de besturing 20 aan de hand van de meetgegevens de hoeveelheid te deponeren materiaal en/of de locatie van de depositie bijstellen. Dit brengt met zich mee dat het depositieproces te allen tijde kan worden aangepast aan de omstandigheden. Dit voorkomt substraten met materiaallagen van een ongewenste kwaliteit of laagdikte. Tijdens depositie kan er extra materiaal worden gedeponeerd 25 op locaties waar bij meting te weinig materiaal blijkt te zitten. Daarnaast zijn niet controleerbare omgevingsfactoren minder van belang voor verstoring van het depositieproces dan bij een proces met vooraf geprogrammeerde posities van de plasmabronnen en hoeveelheden af te geven materiaal. Indien bij de werkwijze volgens de uitvinding een 30 verstorende omgevingsfactor optreedt, zal de meetvoorziening een ί030896 8 afwijkende meting doen waarna dit wordt doorgegeven aan de besturing, die dan zorgt voor een correcte aansturing van de plaemabronnen ter compensatie van de waargenomen afwijking.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding omvat elke 5 plasmabron een meetvoorziening. Zeker wanneer het substraatoppervlak veel niveauverschillen omvat is het noodzakelijk dat elke plasmabron op de juiste positie en in de juiste hoekstand ten opzichte van het substraat tijdens de plasmadepositie kan worden gebracht. Het feit dat iedere plasmabron afzonderlijk een meetvoorziening omvat maakt een lokale 10 oppervlakte meting mogelijk waardoor het regelproces relatief eenvoudig en nauwkeurig is te realiseren.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een inrichting voor het opbrengen van een materiaallaag op een substraatoppervlak onder gebruikmaking van de werkwijze zoals hierboven beschreven.

15 Met de uit NL 1022155C bekende inrichting kan de werkwijze volgens de uitvinding niet worden uitgevoerd. De bekende inrichting is, onder andere door de plaatsing van de plaemabronnen ten opzichte van de proceskamer, minder geschikt om grote driedimensionale substraten te voorzien van een homogene materiaallaag die aan de gestelde eisen, zoals 20 bijvoorbeeld uniformiteit, voldoet.

De uitvinding beoogt een inrichting die geschikt is voor het van materiaallagen voorzien van driedimensionale substraten waarmee de positie en de hoekstand van de ten minste ene bron ten opzichte van het substraat bestuurbaar is.

25 De inrichting omvat hiervoor ten minste één proceskamer, waarin een substraat brengbaar is, waarbij de inrichting is voorzien van tenminste één ten opzichte van het substraat beweegbare plasmabron en tenminste één meetvoorziening, waarbij de meetvoorziening is ingericht voor het bepalen van de curve van een driedimensionaal oppervlak van het substraat 30 op een locatie waarop een materiaallaag in gebruik van de inrichting dient 1030896 9 te worden gedeponeerd, waarbij de inrichting tenminste één besturing omvat voor het aansturen van de positie en de hoeketand van de tenminste ene plasmabron in afhankelijkheid van de meetgegevens van de tenminste ene meetvoorziening, zodat het te deponeren materiaal op gewenste wijze op 5 de betreffende locatie wordt opgebracht.

Doordat de plasmabronnen relatief vrij kunnen bewegen door de proceskamer is de positioneringsvrijheid van de plasmapluimen uit de plasmabronnen ten opzichte van het substraatoppervlak groot. Bij deze inrichting is de grootte van de proceskamer niet de beperkende factor voor 10 de afmetingen van het in de proceskamer te brengen substraat. Verder zorgt de meetvoorziening in combinatie met de besturing ervoor dat het depositieproces gecontroleerd kan worden doorlopen. Eventuele handmatige verrichtingen met betrekking tot controle van de oppervlaktekwaliteit kunnen worden geminimaliseerd, evenals het aantal producten dat is 15 voorzien van een materiaallaag dat niet aan de gewenste eisen voldoet.

De meetvoorziening kan volgens een nadere uitwerking tevens zijn ingericht voor het bepalen van kwaliteitsparameters van de gedeponeerde laag tijdens en/of na depositie van de laag.

Daartoe kan de meetvoorziening, of althans een meetinrichting 20 daarvan, in de proceskamer zijn opgesteld.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding is het tevens mogelijk dat de meetvoorziening, of althans een meetinrichting daarvan, buiten de proceskamer is opgesteld, waarbij de bepaling van de curve van het substraat plaatsvindt voorafgaand aan het depositieproces.

25 De bepaling van de kwaliteitsparameters kan geautomatiseerd plaatsvinden nadat het substraat uit de proceskamer is verwijderd.

De besturing kan zodanig zijn ingericht dat de meetgegevens tevens worden gebruikt voor het aansturen van de procesinstellingen en voor het in- en uitschakelen van de ten minste ene plasmabron.

1030896 10

Tevens verschaft de uitvinding een substraat, voorzien van een oppervlak met tenminste één daarop gedeponeerde laag materiaal waarbij de laag is gedeponeerd met gebruikmaking van de hierboven beschreven werkwijze en/of is vervaardigd met behulp van een hierboven beschreven 5 inrichting.

De uitvinding zal in een uitvoeringsvorm aan de hand van de figuren verder worden verduidelijkt.

Figuur 1 toont een doorsnede van een proceskamer met daarin een 10 aantal plasmabronnen; figuur 2 toont een doorsnede-aanzicht van een driedimensionaal substraat, waarin de beweging van de plasmabronnen te zien is; figuur 3 toont een doorsnede-aanzicht van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een manipulator waarop een plasmabron 15 monteerbaar is; figuur 4 toont in perspectief en schematisch een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een manipulator; figuur 5 toont een deel van de in figuur 4 weergegeven manipulator waarop de plasmabron monteerbaar is; en 20 figuur 6 toont een zij-aanzicht van het in figuur 4 weergegeven gedeelte van de manipulator met een daarop gemonteerde plasmabron.

Figuur 1 toont een doorsnede van een proceskamer P met daarin gebracht een substraat S, dat een driedimensionaal oppervlak O heeft. In de proceskamer P bevinden zich een aantal plasmabronnen 1 om het 25 substraatoppervlak O te voorzien van een materiaallaag 2. Elke plasmabron 1 is voorzien van een meetvoorziening 3. Met behulp van een lichtstraal 4, in dit voorbeeld een laserstraal, wordt de curve C van het substraatoppervlak O gemeten op de locatie waar de plasmabron 1 materiaal moet deponeren. De meetvoorziening 3 geeft de meetgegevens, 30 waaronder de positie en de hoek, door aan de besturing 5.

1 030896 11

De besturing 5 vertaalt de meetgegevens in een positionering en een gewenste afgiftehoeveelheid van het depositiemateriaal van de plasmabron 1. De besturing 5 stuurt vervolgens de plasmabron 1 zodanig aan dat de plasmabron 1 op de gewenste wijze materiaal deponeert op het 5 substraatoppervlak O. Om een homogene materiaallaag 2 te verkrijgen zal de besturing 5 de plasmabron 1 zodanig positioneren dat de hoek die de plasmapluim 6 maakt met het substraatoppervlak O in hoofdzaak loodrecht is. Ook zal de besturing 5 de afstand van de plasmabron 1 tot aan het substraatoppervlak O in hoofdzaak gelijk houden. Verder kan de besturing 10 5 elke plasmabron 1 afzonderlijk aansturen. Dat houdt ook in dat de besturing 5 elke plasmabron 1 afzonderlijk kan in- of uitschakelen. Op een locatie waar de materiaallaag 2 minder dik moet worden dan op andere locaties kan een plasmabron 1 eerder uitgezet worden of op grotere afstand van het substraat worden gepositioneerd. Tevens kunnen de 15 procesparameters aangepast worden om de hoeveelheid materiaal aan te passen. De besturing zal ook rekening houden met overlap in depositie indien meerdere bronnen gebruikt worden.

Het driedimensionale substraat S is gepositioneerd in de proceskamer P met behulp van een positioneringsvoorziening 7. Eventueel 20 kan het substraat S door de proceskamer P bewegen, zodat het substraat S in een optimale positie voor depositie ten opzichte van de plasmabronnen 1 kan worden gepositioneerd. De plasmabronnen 1 zijn verplaatsbaar en roteerbaar in drie dimensies. Beperktere bewegingsvrijheid van de bronnen is ook mogelijk. Dit zal sterk afhankelijk zijn van de complexiteit van het te 25 coaten product. Daarnaast kan een plasmabron 1 ook roteren om de as die loodrecht op het substraatoppervlak O staat en ook ten opzichte van ten minste één as evenwijdig aan het substraatoppervlak O. Deze bewegingen zorgen ervoor dat de plasmabron 1 te allen tijde op een gewenste wijze materiaal op de gewenste locatie op het substraatoppervlak O deponeert. De 30 meetvoorziening 3 op de plasmabron meet ook kwaliteitsparameters van de J 030896 12 op gebrachte materiaallaag 2 tijdens depositie. Wanneer de materiaaUaag 2 niet de gewenste dikte heeft of niet de gewenste oppervlaktekwaliteit heeft, zal de besturing 5 aan de hand van de meetgegevens van de meetvoorziening 3 de instellingen van de plasmabron 1 aanpassen. Mocht 5 de laag materiaal 2 te dun zijn op bepaalde locaties dan kan de plasmabron daar extra materiaal deponeren.

Figuur 2 toont een doorsnede-aanzicht van een driedimensionaal substraat S, waarin de beweging van de plasmabron 1 is te zien.

Het substraat S bevindt zich in de proceskamer P (niet getekend). 10 In figuur 2 is één plasmabron 1 te zien in verschillende stadia van het depositieproces. Er is duidelijk te zien dat in stadium A de plasmabron 1 in een bepaalde stand ten opzichte van het substraat S is gepositioneerd. De meetvoorziening 3 meet met behulp van de laserstraal 4 de curve C van het substraatoppervlak O. Deze meting dient minimaal over het oppervlak 15 plaats te vinden dat op dat moment gecoat wordt. Het is ook mogelijk om vooraf de vorm van het oppervlak te meten, bijvoorbeeld in het loadlock, en deze vorm in een geheugen van de besturing op te slaan. Er kan dan gebruik worden gemaakt van referentiepunten op het te coaten product of op de carrier die het product transporteert. Indien dezelfde producten gecoat 20 worden, kunnen de gegevens worden opgeslagen en als referentie worden gebruikt. Aan de hand van de gemeten en eventueel in het geheugen opgeslagen curve C wordt de positie van de plasmabronnen 1 ten opzichte van het substraatoppervlak O bijgestuurd door de besturing 5. De besturing 5 zorgt ervoor dat de hartlijn van een door de plasmabron 1 gevormde 25 plasmapluim 6 in hoofdzaak loodrecht op het substraatoppervlak O van de locatie van depositie blijft. In stadium B is duidelijk te herkennen dat de plasmabron 1 is geroteerd ten opzichte van de positie in stadium A. De curve van het substraatoppervlak O is anders en de meetvoorziening 3 heeft dat doorgeven aan de besturing 5, die op zijn beurt de plasmabron 1 heeft 30 aangestuurd. De plasmabron 1 kan daarbij roteren om de as loodrecht ten 1030898 13 opzichte van het substraatoppervlak O, waardoor homogene depositie bij een niet rotatiesymmetrische plasmapluim 6 wordt bewerkstelligd. Voor diezelfde homogene depositie zal de besturing 5 bewerkstelligen dat de afstand H tussen de plasmabron 1 en een gewenste locatie van het 5 driedimensionale substraatoppervlak O in hoofdzaak constant is voor de opeenvolgende locaties. Dit is ook weergegeven in stadium C en stadium D van het depositieproces van de plasmabron 1. Het is duidelijk dat wanneer het substraatoppervlak O een andere driedimensionale vorm heeft dan in de figuren weergegeven, de plasmabronnen 1 afhankelijk van die vorm worden 10 gepositioneerd. De meetvoorziening 3 geeft dan de meetgegevens van de vorm weer door aan de besturing 5 die de plasmabron 1 aanstuurt.

Figuur 3 toont een doorsnede-aanzicht door de proceskamerwand 7 ter plaatse van een manipulator 8 die in een opening 9 in de proceskamerwand 7 is aangebracht. De manipulator 8 omvat een stang 10 15 die is voorzien van magneten 11 met afwisselend noord- en zuidpolen. De stang 10 is geleid in een geleidebuis 12 die via een flexibele balg 13 verplaatsbaar ten opzichte van de proceskamerwand 7 is opgesteld. De flexibele balg 13 zorgt voor een gasdichte afsluiting tussen de geleidebuis 12 en de proceskamerwand 7. Eventueel kan, zoals weergegeven, de 20 geleidebuis 12 roteerbaar zijn in een draaipunt 14 dat vast ten opzichte van de proceskamer 7 is opgesteld. Het draaipunt 14 kan bijvoorbeeld worden gevormd door een kogelscharnier 14. Op de buitenzijde van de geleidebuis 12 is een reeks spoelen 15 geplaatst die selectief kunnen worden bekrachtigd voor het in langerichting van de geleidebuis 12 verplaatsten 25 van de stang 10 die in de buis 12 is geleid. Met de geleidebuis 12 is tevens een tweetal lineaire actuatoren 16 verbonden waarmee een hoekverdraaiing van de geleidebuis 12 in twee vlakken, die bij voorkeur loodrecht op elkaar staan, kan worden bewerkstelligd, zodat het uiteinde van de stang 10 in de met de pijlen X, Y, Z aangegeven richtingen kan worden verplaatst. Op het 30 vrije uiteinde 10a van de stang 10 kan een plasmabron worden geplaatst.

1030896 14

Het inwendige van de proceskamer is in de figuur weergegeven met L, terwijl het uitwendige van de proceskamer in de figuur is aangeduid met E.

In het in figuur 3 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld bevinden zich twee lineaire actuatoren 16 buiten de proceskamer. Er is echter ook een 5 variant waarbij met behulp van lineaire actuatoren die zich binnen de proceskamer bevinden verplaatsing van een plasmabron wordt bewerkstelligd. Een dergelijke uitvoering is schematisch weergegeven in figuur 4, waarbij met verwijzingscijfer 7 de proceskamerwand is aangeduid. Verder zijn drie lineaire actuatoren 17 weergegeven die samen een 10 draagplaat 18 in de ruimte positioneren. De draagplaat 18 is in meer detail weergegeven in figuur 5. Op de draagplaat 18 bevindt zich een plasmabron 1 die via een flexibele leiding 19 van de diverse procesgassen wordt voorzien. Figuur 6 toont een zij-aanzicht van het schematisch in figuur 5 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. Duidelijk zichtbaar is de wijze waarop 15 de plasmabron 1 op de draagplaat 18 is bevestigd. Verder is de draagplaat' 18 voorzien van een daarmee verbonden ring 20 voorzien van gasuitstroomgaten voor het toevoeren van procesgas aan het door de bron 1 gevormde plasma 6. Door de lineaire actuatoren 17 op geschikte wijze aan te sturen kan de positie van de draagplaat 18 en daarmee de positie van de 20 plasmabron 1 in Χ,Υ en Z-richting worden versteld. Zowel voor het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 3 als voor het uitvoeringsvoorbeeld van figuren 4-6 geldt dat ook de hoek van de plasmabron in de ruimte verstelbaar is.

Met behulp van de werkwijze en de inrichting kan een zeer goede 25 laagkwaliteit op het substraat worden gerealiseerd en wanneer tijdens het deponeren wordt vastgeeteld dat de laagkwaliteit nog verbetering behoeft kan deze verbetering alsnog in-process worden gerealiseerd. Een plasmacascadebron van het gelijkstroomtype waarin een draaggas onder relatief hoge druk wordt aangeslagen en in een proceskamer met een 30 relatief lage druk wordt geïnjecteerd is bijzonder geschikt voor de 1030896 16 beschreven werkwijze en inrichting vanwege het feit dat daarmee een gerichte plasmapluim kan worden gecreëerd en de samenstelling van de plasmapluim goed kan worden geregeld. Een dergelijke plasmacascadebron is bijvoorbeeld beschreven in W004/105450 van welke aanvrage de tekst en 5 tekeningen hier door verwijzing wordt geacht te zijn ingelast.

Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld. Binnen het raam van de uitvinding zijn diverse wijzigingen mogelijk. Zo kan de proceskamer bijvoorbeeld zijn uitgerust om één of meer dan één substraat tegelijkertijd te omvatten.

10 Verder kan de meetvoorziening verschillende soorten meetmethoden behelzen en kan de besturing ook op verschillende manieren zijn ingericht.

1030896

Claims (41)

1. Werkwijze voor het deponeren van een materiaallaag op een substraatoppervlak, waarbij het substraat in een proceskamer wordt 5 gebracht, waarbij de materiaallaag wordt aangebracht door ten minste één beweegbare plasmabron, waarbij de positie en de hoekstand van de plasmabron ten opzichte van het substraat worden aangestuurd door een besturing, met het kenmerk, dat ten behoeve van het coaten van een substraat met een driedimensionaal oppervlak de besturing meetgegevens 10 ontvangt van een meetvoorziening, die een curve van het driedimensionale substraatoppervlak op de te deponeren locatie meet, waarbij de besturing in afhankelijkheid van die meetgegevens de positie en de hoekstand van de plasmabron ten opzichte van de depositielocatie regelt zodat het te deponeren materiaal op gewenste wijze op de betreffende locatie wordt 15 op gebracht.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de meting van de curve van het substraatoppervlak plaatsvindt voordat het substraat in de proceskamer wordt gebracht en waarbij de meetgegevens worden op geslagen in een geheugen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de meting van de curve van het substraatoppervlak plaatsvindt in de proceskamer.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de meting van de curve plaatsvindt tijdens de depositie.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de meting van de curve in-25 process plaatsvindt doordat de curve wordt gemeten ter plaatse van de positie waarop op dat moment de depositie plaatsvindt.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de tenminste ene plasmabron zich in de proceskamer bevindt. 1030896

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ten minste ene plasmabron in drie dimensies verplaatsbaar is ten opzichte van het substraatoppervlak.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het 5 substraat door de proceskamer beweegt.

9. Werkwijze volgens conólusies 7 en 8, waarbij de bewegingen van de ten minste ene plasmabron en de beweging van het substraat tezamen tot een depositie van de materiaallaag op de gewenste wijze leidt.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het 10 kenmerk, dat niet alleen de positie en de hoekstand van de ten minste ene plasmabron ten opzichte van het substraat wordt aangestuurd maar dat de plasmabron tevens wordt geroteerd ten opzichte van een as die zich in hoofdzaak loodrecht op het substraatoppervlak uitstrekt.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de ten 15 minste ene plasmabron over ten minste één as wordt geroteerd die zich in hoofdzaak evenwijdig aan het substraatoppervlak uitstrekt.

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies waarbij de gewenste wijze inhoudt dat de resulterende materiaallaag over het driedimensionale oppervlak een in hoofdzaak uniforme dikte heeft.

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de besturing elke plasmabron afzonderlijk kan aansturen.

14. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de besturing de hartlijn van een door dè plasmabron gevormde plasmapluim in hoofdzaak loodrecht op het oppervlak van de betreffende locatie zal houden. 25

15. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de besturing bewerkstelligt dat de afstand tussen een betreffende plasmabron en een gewenste locatie van het driedimensionale oppervlak in hoofdzaak constant is voor de opeenvolgende locaties.

16. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de 30 besturing de procesparameters, zoals bijvoorbeeld de hoogspanning en de 1030896 gastoevoer naar de bron en/of naar de proceskamer, aanstuurt in afhankelijkheid van de gemeten curve van het substraat, zodat de gewenste gedeponeerde laag wordt verkregen.

17. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de 5 plasmabronnen onafhankelijk van elkaar kunnen worden ingeschakeld.

18. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene plasmabron zodanig wordt aangestuurd dat op elk deel van het substraatoppervlak in hoofdzaak dezelfde hoeveelheid materiaal wordt gedeponeerd.

19. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de meetvoorziening met gebruikmaking van een lichtstraal de hoek ten opzichte van het oppervlak meet.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij de lichtstraal een laserstraal is.

21. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de meetvoorziening kwaliteitsparameters van de gedeponeerde laag meet tijdens en/of na depositie van de laag.

22. Werkwijze volgens conclusie 21, waarbij de kwaliteitsparameters van de gedeponeerde laag in de proceskamer worden bepaald.

23. Werkwijze volgens conclusie 22, waarbij de bepaalde kwaliteitsparameters worden gebruikt voor het in-procees bijregelen van het depositiepróces, zodat een substraat met een gewenste coating wordt verkregen.

24. Werkwijze volgens conclusie 21, waarbij de kwaliteitsparameters 25 van de gedeponeerde laag worden bepaald nadat het substraat uit de proceskamer is verwijderd.

25. Werkwijze volgens conclusie 21, waarbij de bepaalde kwaliteitsparameters worden gebruikt voor het optimaliseren van het depositieproces, zodat op een volgend substraat van hetzelfde type een 30 verbeterde gedeponeerde laag wordt verkregen. 103089S

26. Werkwijze volgens één der conclusies 21-25, met het kenmerk, dat de kwaliteitsparameters worden gemeten onder gebruikmaking van de optische eigenschappen van de gedeponeerde laag, zoals kleur en/of reflectie en/of transmissie.

27. Werkwijze volgens één der conclusies 21-26, met het kenmerk, dat een kwaliteitsparameter de laagdikte is.

28. Werkwijze volgens één der conclusies 21-27, met het kenmerk, dat een kwaliteitsparameter de oppervlaktekwaliteit van de laag is.

29. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het 10 kenmerk, dat de besturing aan de hand van de meetgegevens de hoeveelheid te deponeren materiaal en/of de locatie van de depositie kan bijstellen.

30. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elke plasmabron een meetvoorziening omvat.

31. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de 15 plasmabron een cascadeplasmabron is, bijvoorbeeld zoals beschreven in W004/105450.

32. Inrichting voor het opbrengen van een materiaallaag op een substraatoppervlak onder gebruikmaking van de werkwijze volgens één der conclusies 1-31, waarbij de inrichting ten minste één proceskamer omvat, 20 waarin een substraat brengbaar is, waarbij de inrichting is voorzien van tenminste één ten opzichte van het substraat beweegbare plasmabron en tenminste één meetvoorziening, waarbij de meetvoorziening is ingericht voor het bepalen van de curve van een driedimensionaal oppervlak van het substraat op een locatie waarop een materiaallaag in gebruik van de 25 inrichting dient te worden gedeponeerd, waarbij de inrichting tenminste één besturing omvat voor het aansturen van de positie en de hoekstand van de tenminste ene plasmabron ten opzichte van de depositielocatie in afhankelijkheid van de meetgegevens van de tenminste ene meetvoorziening, zodat het te deponeren materiaal op gewenste wijze op de 30 betreffende locatie wordt opgebracht. 1030896

33. Inrichting volgens conclusie 32, waarbij de meetvoorziening tevens is ingericht voor het bepalen van kwaliteitsparameters van de gedeponeerde laag tijdens en/of na depositie van de laag.

34. Inrichting volgens één der conclusies 32-33, waarbij de 5 meetvoorziening, of althans een meetinrichting daarvan, in de proceskamer is op gesteld.

35. Inrichting volgens één der conclusies 32-34, waarbij de meetvoorziening, of althans een meetinrichting daarvan, buiten de proceskamer is opgesteld, waarbij de bepaling van de curve van het 10 substraat plaatsvindt voorafgaand aan het depositieproces.

36. Inrichting volgens conclusies 33 en 35, waarbij de bepaling van de kwaliteitsparameters plaatsvindt nadat het substraat uit de proceskamer is verwijderd.

37. Inrichting volgens één der conclusies 32-36, waarbij de besturing is 15 ingericht om de meetgegevens tevens te gebruiken voor het aansturen van de procesinstellingen en voor het in- en uitschakelen van de ten minste ene plasmabron.

38. Inrichting volgens conclusie 32, waarbij elke plasmabron een meetvoorziening omvat.

39. Inrichting volgens één der conclusies 32-38, met het kenmerk, dat de plasmabron positioneerbaar is in drie dimensies en dat de hoekstand van de ten minste ene plasmabron vrij aanstuurbaar is, waarbij de plasmabron tevens roteerbaar is ten opzichte van een as die zich in hoofdzaak loodrecht op het substraatoppervlak uitstrekt.

40. Inrichting volgens één der conclusies 32-39, waarbij de plasmabron een cascadebron is, bijvoorbeeld zoals beschreven in W004/105450.

41. Substraat, voorzien van een oppervlak met tenminste één daarop gedeponeerde laag materiaal waarbij de laag is gedeponeerd met gebruikmaking van de werkwijze volgens één van de conclusies 1-31 en/of is 30 vervaardigd met behulp van een inrichting volgens één der conclusies 32-40. 1030896