DE102006033083B4

DE102006033083B4 - Method and device for cleaning substrate surfaces

Info

Publication number: DE102006033083B4
Application number: DE200610033083
Authority: DE
Inventors: Jörg Faber; Dipl.-Phys. Reinhold Ekkehart; Uwe Kralapp
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2026-07-15
Also published as: DE102006033083A1

Abstract

Verfahren zur Reinigung von Substratoberflächen (2) wobei – von zumindest einer Oberfläche eines zu reinigenden Substrats (1) mittels eines geeigneten Verfahrens auf der Substratoberfläche (2) vorhandene Ablagerungen abgetragen werden, – während oder im Anschluss an den Abtrag zumindest eines Teils der Ablagerungen die Messung zumindest eines der ellipsometrischen Parameter ψ, dem Maß der Änderung der Amplitudenverhältnisse, und &Dgr;, dem Maß für die Änderung der Phasendifferenz des reflektierten zum einfallenden Licht, mittels eines Ellipsometers (6, 5) (erste ellipsometrische Messung) erfolgt und – das Verfahren zum Abtrag der Ablagerungen solange fortgesetzt oder mit jeweils einer sich anschließenden, ersten ellipsometrischen Messung sooft wiederholt werden, bis der oder die ellipsometrischen Parameter einen vordefinierten Wert (Sollwert) erreicht oder unterschritten haben.Method for cleaning substrate surfaces (2) wherein - deposits are removed from at least one surface of a substrate (1) to be cleaned by means of a suitable method, - during or after the removal of at least some of the deposits, the measurement of at least one of the ellipsometric parameters &, the measure of the change in the amplitude ratios, and Δ, the measure of the change in the phase difference between the reflected and incident light, using an ellipsometer ( 6, 5) (first ellipsometric measurement) and - the process for removing the deposits is continued or repeated with a subsequent, first ellipsometric measurement until the ellipsometric parameter or parameters have reached or fallen below a predefined value (target value).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Substratoberflächen wobei von zumindest einer Oberfläche eines zu reinigenden Substrats mittels eines geeigneten Verfahrens auf der Oberfläche vorhandene Ablagerungen abgetragen werden. Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for cleaning substrate surfaces wherein deposits of at least one surface of a substrate to be cleaned are removed by means of a suitable method on the surface. The invention also relates to a device for carrying out the method.

Es ist für die verschiedensten Anwendungen, insbesondere für die Beschichtung von Substraten erforderlich, Oberflächen mit hohem Reinigungszustand bereitzustellen. Die Reinigung kann dafür mit verschiedenen Verfahren, z. B. durch nasschemische Verfahren oder durch Plasmaverfahren unter Vakuum wie das Magnetronsputterätzen, und auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. in diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Prozessen. Ein wesentliches Problem stellt in jedem Fall die Charakterisierung des Reinigungszustandes dar, die erforderlich ist, um die Reinigungsintensität zu steuern.It is necessary for a variety of applications, in particular for the coating of substrates, to provide surfaces with a high cleaning state. The cleaning can be done with different methods, eg. Example, by wet chemical processes or by plasma processes under vacuum such as magnetron sputter etching, and carried out in various ways, for. B. in batch or continuous processes. A significant problem in any case is the characterization of the cleaning condition required to control the cleaning intensity.

Regelmäßig erfolgt die Beurteilung des Reinigungszustandes einer Oberfläche, indem der Reinigungsprozess unterbrochen wird, um an Einzelproben Untersuchungen durchzuführen. Infolge der Unterbrechung des Prozesses und insbesondere bei einer erforderlichen Öffnung der Anlage zur Probennahme beeinflusst die umgebende Atmosphäre den bis dahin erreichten Oberflächenzustand, so dass die Untersuchungsergebnisse nicht den tatsächlichen Oberflächenzustand darstellen. Um diese unbekannte Differenz auszugleichen, wird der Reinigungsprozess häufig über das erforderliche Maß hinaus fortgesetzt und so bei nicht-selektiven Verfahren, wie dem Magnetronsputterätzen mehr Material abgetragen als erforderlich. Dies führt in jedem Fall zu erhöhtem Energie- und Kostenaufwand und kann die zu reinigende Oberfläche und so deren nachfolgende Bearbeitungsverfahren unerwünscht beeinflussen.The cleaning state of a surface is regularly assessed by interrupting the cleaning process in order to carry out examinations on individual samples. Due to the interruption of the process, and in particular to a required opening of the sampling system, the surrounding atmosphere influences the surface state achieved so far, so that the test results do not represent the actual surface condition. To compensate for this unknown difference, the cleaning process is often continued beyond the required level, removing more material than necessary in non-selective processes, such as magnetron sputter etching. This leads in each case to increased energy and cost and can affect the surface to be cleaned and thus their subsequent processing undesirable.

Dieses Problem stellt sich speziell dann dar, wenn große oder Endlosmaterialien in In-line-Anlagen, in welchen das zu reinigende Material in einem ununterbrochenen Prozess den Reinigungsprozess und häufig unmittelbar anschließend zumindest einen nachfolgenden Bearbeitungsprozess durchläuft, bearbeitet werden. Hier erhöht jede nicht festgestellte Verunreinigung und jede Verzögerung in der Ermittlung des erforderlichen Reinigungsgrades des Substrats die Verlustrate. Aus diesem Grund ist es besonders für solche Anlagen erwünscht, eine in-situ Charakterisierung des Reinigungszustandes in Echtzeit zu ermöglichen.This problem arises especially when large or continuous materials are processed in in-line systems in which the material to be cleaned undergoes the cleaning process in an uninterrupted process and often immediately thereafter at least one subsequent processing process. Here, any undetected contamination and any delay in determining the required degree of cleaning of the substrate increases the rate of loss. For this reason, it is particularly desirable for such systems to enable an in-situ characterization of the cleaning state in real time.

In der Beschichtungstechnik ist es bekannt, Parameter einer herzustellenden Schicht mittels ellipsometrischer Messungen direkt oder indirekt zu ermitteln.In coating technology, it is known to determine parameters of a layer to be produced directly or indirectly by means of ellipsometric measurements.

Die Ellipsometrie ist eine optische Untersuchungsmethode zur nicht-invasiven Ermittlung physikalischer Eigenschaften von Festkörpern. Neben den optischen und dielektrischen Konstanten der Probe sind mittels der Ellipsometrie auch deren Struktur, wie die Oberflächenrauhigkeit, die Dichte, die Mikrokristallinität oder die Zusammensetzung und insbesondere die Dicke von Dünnschichten zu bestimmen, wobei es auch von der Transparenz des Materials und davon abhängt, ob das Material als Volumen oder Schichtmaterial vorliegt.Ellipsometry is an optical investigation method for the non-invasive determination of physical properties of solids. In addition to the optical and dielectric constants of the sample, the structure, such as the surface roughness, the density, the microcrystallinity or the composition and in particular the thickness of thin layers must also be determined by ellipsometry, and it also depends on the transparency of the material and on whether the material is present as a volume or layer material.

Grundsätzlich wird in der Elipsometrie die Wechselwirkung zwischen einer Probe und auf die Probe einfallendem, monochromatischem, polarisiertem Licht ausgenutzt, indem der Polarisationszustand des von der Oberfläche der Probe reflektierten oder bei transparenten Schichten durch die Probe hindurchgehenden Lichts relativ zum Polarisationszustand des einfallenden Lichts ausgewertet wird.In principle, the interaction between a sample and monochromatic, polarized light incident on the sample is exploited in ellipsometry by evaluating the polarization state of the light reflected by the surface of the sample or passing through the sample in the case of transparent layers relative to the polarization state of the incident light.

Die Änderung des Reflexionszustandes ist durch das komplexe Amplitudenverhältnis ρ = R_p/R_s bestimmt, wobei R_p und R_s die komplexen Amplitudenreflexionskoeffizienten für die parallele Polarisation (p-Polarisation) und die senkrechte Polarisation (s-Polarisation) bezogen auf die Einfallsebene des einfallenden Lichts beschreiben. Das Amplitudenverhältnis ρ ist definiert als ρ = tanψexp(iΔ), wobei ψ und Δ die Parameter des reflektierten, elliptisch polarisierten Lichts sind. Der Parameter ψ beschreibt dabei das Maß der Änderung des Amplitudenverhältnisses und der Parameter Δ das Maß für die Änderung der Phasendifferenz. Aus den bekannten Lichtzuständen vor und nach der Probe lassen sich Rückschlüsse auf die Probe ziehen und die Parameter der Probe wie Schichtdicke, Brechungsindex und dielektrische Konstanten bestimmen.The change of the reflection state is due to the complex amplitude ratio ρ = R _p / R _s where R _p and R _{s describe} the complex amplitude reflection coefficients for the parallel polarization (p-polarization) and the perpendicular polarization (s-polarization) with respect to the plane of incidence of the incident light. The amplitude ratio ρ is defined as ρ = tanψexp (iΔ), where ψ and Δ are the parameters of the reflected, elliptically polarized light. The parameter ψ describes the measure of the change in the amplitude ratio and the parameter Δ the measure of the change in the phase difference. From the known light conditions before and after the sample, conclusions can be drawn on the sample and the parameters of the sample, such as layer thickness, refractive index and dielectric constants, can be determined.

Beispielsweise ist in der DE 103 12 593 A1 ein Verfahren beschrieben, in welchem die elektrische Leitfähigkeit eines abzuscheidenden Indium-Zinn-Oxid-Films mittels Bestimmung des dynamischen Verhaltens von ψ und Δ während eines Heizprozesses optimiert wird. Dies erfolgt auf der Grundlage der Feststellung, dass der spezifische elektrische Widerstand ein Minimum erreicht, wenn auch ψ minimal ist. Für diese Messungen der elliptischen Parameter in Echtzeit wird Licht mit einer definierten Wellenlänge bei einem Einfallswinkel eingesetzt. Auch aus der Halbleitertechnologie ist die Ellipsometrie zur Beurteilung von Schichten bekannt. So beschreibt die US 2004/0139985 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen an einem Wafer die Rate gemessen wird, mit welcher ein Layer auf dem Wafer teilweise oder vollständig entfernt wird. Dazu wird zeitabhängig die Dicke des Layers gemessen und aus diesem Zeitzusammenhang der Endpunkt der Beseitigung des Layers vorhergesagt. Die Dickenmessung erfolgt über die Kalibrierung der gemessenen optischen Parameter des Ellipsometers, da das Material und somit auch die optischen Kennwerte n und k der zu entfernenden Schicht bekannt sind.For example, in the DE 103 12 593 A1 A method is described in which the electrical conductivity of a deposited indium tin oxide film is optimized by determining the dynamic behavior of ψ and Δ during a heating process. This is done on the basis of the finding that the specific electrical resistance reaches a minimum, although ψ is minimal. For these measurements of the elliptical parameters in real time, light with a defined wavelength at an angle of incidence is used. From semiconductor technology, ellipsometry is also known for evaluating layers. That's how it describes US 2004/0139985 A1 a method and a device, in which on a wafer, the Rate is measured, with which a layer on the wafer is partially or completely removed. For this purpose, the thickness of the layer is measured as a function of time, and from this time context the end point of the removal of the layer is predicted. The thickness measurement takes place via the calibration of the measured optical parameters of the ellipsometer, since the material and thus also the optical characteristics n and k of the layer to be removed are known.

Die Bestimmung der Schichtdicke hingegen erfolgt bei unbekanntem Brechungsindex n und/oder unbekanntem Extinktionskoeffizienten k aus der Messung der elliptischen Parameter in der oben beschriebenen Weise mit mehreren, unterschiedlichen Wellenlängen. Aus deren Lösungsschar wird die gesuchte Schichtdicke ermittelt. In der DE 43 43 490 A1 ist ein spektroskopisches Ellipsometer beschrieben, das es gestattet, mit der für in-situ-Messungen erforderlichen Geschwindigkeit eine beliebige Anzahl von Wellenlängen bei beliebiger Reihenfolge einzustellen und so eine Echtzeit-Messung der Schichtdicke zu ermöglichen. Sind hingegen n und k der abgeschiedenen Schicht bekannt, ist die Messung der elliptischen Parameter aus der Messung einer Wellenlänge möglich.The determination of the layer thickness, on the other hand, takes place with unknown refractive index n and / or unknown extinction coefficient k from the measurement of the elliptical parameters in the manner described above with a plurality of different wavelengths. From their set of solutions, the sought layer thickness is determined. In the DE 43 43 490 A1 For example, a spectroscopic ellipsometer is described that allows to set any number of wavelengths in any order with the speed required for in-situ measurements, thus enabling real-time measurement of the slice thickness. If, however, n and k of the deposited layer are known, the measurement of the elliptical parameters from the measurement of a wavelength is possible.

Mithilfe der Echtzeit-Messungen der Schichtdicke ist es auch möglich, Schichtwachstum und Schichtabtrag beispielsweise bei Ätzverfahren zu beobachten, indem die Schichtdicke überwacht wird. In der EP 0 631 304 B1 wird dafür die Schichtdicke an wenigen ausgewählten Stellen aller 0,5 Sekunden berechnet und die Ätzrate dann mathematisch für den gesamten Wafer modelliert. Dieses Verfahren erfordert jedoch stets eine Mindestschichtdicke an der Messstelle und versagt bei Inselbildung und insbesondere dann, wenn keine gleichmäßige Schicht abzutragen ist, wie das bei den eingangs beschriebenen Reinigungsprozessen der Fall sein kann. Darüber hinaus sind in diesem Fall das Material und somit auch dessen optische Kennwerte bekannt, was bei Verunreinigungen nicht der Fall ist. Zudem setzten sich die zu entfernenden Verunreinigungen oft auch aus unterschiedlichen Materialien zusammen.Using the real-time measurements of the layer thickness, it is also possible to observe layer growth and layer removal, for example in etching processes, by monitoring the layer thickness. In the EP 0 631 304 B1 For this purpose, the layer thickness is calculated at a few selected points every 0.5 seconds, and the etching rate is then mathematically modeled for the entire wafer. However, this method always requires a minimum layer thickness at the measuring point and fails in islanding and especially when no uniform layer is removed, as may be the case in the cleaning processes described above. In addition, in this case, the material and thus also its optical characteristics are known, which is not the case with impurities. In addition, the contaminants to be removed often also composed of different materials.

Aufgabe der Erfindung ist es somit eine Vorrichtung und ein Verfahren zur in-situ Charakterisierung des Zustandes der Reinigung insbesondere bewegter Substrate von unbekannten Verunreinigungen in Echtzeit anzugeben, welches es gestattet, unmittelbar auf die Parameter des Prozesses zum Abtrag von Verunreinigungen Einfluss zu nehmen, insbesondere den Endpunkt der Reinigung in Echtzeit zu ermitteln.The object of the invention is thus to provide a device and a method for in-situ characterization of the state of cleaning in particular moving substrates of unknown contaminants in real time, which makes it possible to directly influence the parameters of the process for removing contaminants, in particular the Determine end point of cleaning in real time.

Die Aufgabenstellung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die jeweils darauf bezogenen Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung.The problem is solved by a method having the features of claim 1 and by an apparatus having the features of claim 15. The respective subclaims relate to advantageous embodiments of the method and the device.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine zerstörungsfreie Kontrolle des Abtragungsprozesses in Echtzeit und somit dessen Stabilisierung mit geringster Verlustrate. Die Verringerung der Verlustrate beruht insbesondere auch auf der Tatsache, dass das ellipsometrische Messverfahren nicht-invasiv und wechselwirkungsarm ist. Darüber hinaus kann es in unmittelbarer, räumlicher Nähe zum Abtragungsprozess angewendet werden, da es für die meisten dieser Prozesse kompatibel ist, d. h. durch diese Prozesse nicht beeinflusst wird. So ist es auch in Vakuumkammern und in Plasmaräumen anwendbar, so dass das Messverfahren unter denselben Umgebungsbedingungen, insbesondere Druck und Temperatur erfolgen kann, wie das Verfahren zum Materialabtrag. Welche Umgebungsbedingungen vorliegen sollen, wird dabei durch den Abtragungsprozess bestimmt. Wenn entsprechend einer Ausgestaltung des Verfahrens Materialabtrag und Ellipsometrie unter Vakuum erfolgen, beträgt der Druck beispielsweise bei Reinigung mittels Magnetronsputterätzen 5 × 10^–4 bis 1 × 10^–3 mbar oder bei Reinigung mittels Ionenstrahlätzen ungefähr 1 × 10^–4 mbar.The inventive method allows non-destructive control of the removal process in real time and thus its stabilization with the lowest loss rate. In particular, the reduction in the rate of loss is also due to the fact that the ellipsometric measurement method is non-invasive and has low interaction. In addition, it can be applied in close proximity to the ablation process, as it is compatible with most of these processes, ie not affected by these processes. So it is also applicable in vacuum chambers and in plasma chambers, so that the measuring method can be carried out under the same environmental conditions, in particular pressure and temperature, as the method for material removal. The environmental conditions that are to be present are determined by the removal process. If, according to an embodiment of the method, removal of material and ellipsometry take place under vacuum, the pressure is, for example, 5 × 10 ^-4 to 1 × 10 ^-3 mbar for cleaning by means of magnetron sputter etching or approximately 1 × 10 ^-4 mbar for cleaning by means of ion beam etching.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Charakterisierung des Reinigungszustandes beruht zum einen auf der Möglichkeit der Ermittlung der ellipsometrischen Parameter sowohl an beschichteten, d. h. kontaminierten und an unbeschichteten Substraten ohne Änderungen am Messverfahren vornehmen zu müssen. Es beruht zum anderen insbesondere auf der unmittelbaren, qualitativen Korrelation zwischen den in-situ ermittelten optischen Parametern ψ und Δ der ellipsometrischen Messungen und der Kontamination der Substratoberfläche. Messtechnische Untersuchungen haben ergeben, dass bereits geringfügige Oberflächenkontaminationen zu erheblichen Änderungen dieser ellipsometrischen Messgrößen führen und dass bereits ein geringfügiger Abtrag dieser Kontamination durch signifikante Änderungen beider Messgrößen unmittelbar auswertbar ist.The inventive method for characterizing the cleaning state is based on the one hand on the possibility of determining the ellipsometric parameters both on coated, d. H. contaminated and on uncoated substrates without having to make changes to the measurement method. On the other hand, it is based in particular on the direct, qualitative correlation between the in-situ determined optical parameters ψ and Δ of the ellipsometric measurements and the contamination of the substrate surface. Measurements have shown that even minor surface contamination lead to significant changes in these ellipsometric parameters and that even a slight removal of this contamination by significant changes in both parameters is directly evaluable.

Der zu erzielende Oberflächenzustand kann so durch einen konkreten, experimentell zu ermittelnden Wert eines oder beider ellipsometrischer Parameter definiert werden. Diese Werte von ψ und Δ, welche die kontaminationsfreie, gereinigte Oberfläche charakterisieren, sind entweder unabhängig vom Reinigungsprozess durch eine Referenzmessung an einem kontaminationsfreien Referenzsubstrat oder nach einem solchen Reinigungsdurchlauf zu ermitteln, der mit Sicherheit ein mit der erforderlichen Güte gereinigten Substrat liefert. Sie sind während des Reinigungsprozesses reproduzierbar durch entsprechende Prozessführung des Materialabtrags einstellbar.The surface state to be achieved can thus be defined by a concrete, experimentally determined value of one or both ellipsometric parameters. These values of ψ and Δ, which characterize the contamination-free, cleaned surface, are to be determined either independently of the cleaning process by a reference measurement on a contamination-free reference substrate or after such a purification run, which certainly provides a substrate cleaned with the required quality. They can be adjusted reproducibly during the cleaning process by appropriate process control of the material removal.

Aufgrund des unmittelbaren Zusammenhangs zwischen dem Oberflächenzustand und den ellipsometrischen Parametern des reflektierten, elliptisch polarisierten Lichts ist es möglich, durch eine fortlaufende Messung der Parameter, die kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen kann, und eine unmittelbare Korrektur bei festgestellten Abweichungen den gewünschten Oberflächenzustand zu gewährleisten. Dies ist insbesondere auch an bewegten Substraten möglich. Due to the direct relationship between the surface condition and the ellipsometric parameters of the reflected, elliptically polarized light, it is possible to ensure the desired surface condition by a continuous measurement of the parameters, which can be continuous or discontinuous, and an immediate correction of detected deviations. This is possible in particular also on moving substrates.

So ist es auch von Vorteil, wenn entsprechend einer Ausgestaltung des Verfahrens zumindest eine zweite ellipsometrische Messung vor dem Abtrag von Ablagerungen durchgeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die nach dem Abtragungsprozess ermittelten ellipsometrischen Parameter ins Verhältnis zu setzen zu den zuvor gemessenen Werten, um zum einen die Größenordnungen von Abweichungen relativieren zu können und zum anderen auch auf Schwankungen in der Kontamination durch vorherige Anpassung des Abtragungsprozesses reagieren zu können.Thus, it is also advantageous if, according to an embodiment of the method, at least one second ellipsometric measurement is carried out before the removal of deposits. In this way, it is possible to relate the ellipsometric parameters determined after the ablation process to the previously measured values in order to be able to relativize the orders of magnitude of deviations and also to respond to variations in the contamination by prior adaptation of the ablation process can.

Zu diesem Zweck umfasst die Reinigungsvorrichtung zur Reinigung bewegter Substrate zumindest ein weiteres Ellipsometer, das in Bewegungsrichtung des Substrats betrachtet vor der Einrichtung zum Materialabtrag angeordnet ist. Bei unbewegten Substraten kann diese ellipsometrische Messung an derselben ellipsometrischen Messstelle und durch dasselbe Ellipsometer erfolgen, wie die Messung während oder nach dem Materialabtrag, jedoch zeitlich vor dem Materialabtrag.For this purpose, the cleaning device for cleaning moving substrates comprises at least one further ellipsometer which, viewed in the direction of movement of the substrate, is arranged in front of the device for removing material. In the case of stationary substrates, this ellipsometric measurement can be performed at the same ellipsometric measuring point and by the same ellipsometer as the measurement during or after the material removal, but before the removal of material.

Um einen möglichst homogenen Reinigungszustand über das Substrat verteilt, speziell bei größeren Substraten zu erzielen, wird in verschiedenen Ausgestaltungen des Verfahrens die ellipsometrische Messung nicht auf eine Messstelle beschränkt. Eine fortlaufende Änderung des Ortes des Einfalls des Lichts des Ellipsometers auf der Substratoberfläche ergibt sich bereits zwangsläufig bei der Bewegung des Substrats relativ zum Ellipsometer. Zu diesem Zweck weist eine Ausgestaltung der Vorrichtung, welche der Durchführung des Verfahrens dient, eine Transportvorrichtung zum Transport des Substrats auf.In order to achieve a most homogeneous cleaning state distributed over the substrate, especially for larger substrates, the ellipsometric measurement is not limited to a measuring point in various embodiments of the method. A continuous change of the location of the incidence of the light of the ellipsometer on the substrate surface already inevitably results in the movement of the substrate relative to the ellipsometer. For this purpose, an embodiment of the device which serves to carry out the method comprises a transport device for transporting the substrate.

Aber auch eine Bewegung des Ellipsometers relativ zum Substrat und bei bewegten Substraten mit einer Bewegungsrichtung, die von der des Substrates abweicht, ist aufgrund des geringen aparativen Aufwandes des Ellipsometers möglich. Auf diese Weise kann auch der Reinigungszustand quer zur Bewegungsrichtung des Substrats untersucht und gegebenenfalls beeinflusst werden. Selbst komplizierte Bewegungsabläufe durch entsprechende Relativbewegungen sind möglich, so dass gewissermaßen eine Rasterung der ellipsometrischen Messstellen erfolgt. Sofern diskontinuierliche ellipsometrische Messungen erfolgen, ist die Taktfolge der Messungen auf die Bewegungsabläufe abzustimmen.But also a movement of the ellipsometer relative to the substrate and moving substrates with a direction of movement which differs from that of the substrate, is possible due to the low aparativen expenditure of the ellipsometer. In this way, the cleaning state can be examined transversely to the direction of movement of the substrate and optionally influenced. Even complicated movements by corresponding relative movements are possible, so that in a sense a screening of the ellipsometric measuring points takes place. If discontinuous ellipsometric measurements are made, the timing of the measurements must be adjusted to the movements.

Zur Bewegung des jeweiligen Ellipsometers ist eine Bewegungseinrichtung angeordnet, die es erlaubt, bei einem wählbaren Einfallswinkel des ausgesendeten Lichts über die Position des Ellipsometers relativ zum Substrat eine bestimmte ellipsometrische Messstelle auf dem Substrat auszuwählen. Bei der Anordnung von mehreren Ellipsometern hängt es von deren räumlicher Anordnung zueinander und von den zu realisierenden Bewegungsabläufen ab, ob die Bewegungseinrichtung mehrere Ellipsometer gemeinsam oder nur eines bewegt. Es versteht sich, dass bei der Anordnung von mehreren Ellipsometern gegenüber mehreren Substratoberflächen zumindest über jeder Substratoberfläche eine separate Bewegungseinrichtung angeordnet sein sollte. Bei der Anordnung von mehreren Bewegungseinrichtungen erweist es sich meist als günstig, wenn deren Bewegungsabläufe untereinander und in Bezug auf eine Bewegung des Substrats koordiniert werden.For movement of the respective ellipsometer, a movement device is arranged, which makes it possible to select a specific ellipsometric measuring point on the substrate at a selectable angle of incidence of the emitted light via the position of the ellipsometer relative to the substrate. In the arrangement of several ellipsometers, it depends on their spatial arrangement to each other and of the movements to be realized, whether the moving means moves several ellipsometers together or only one. It is understood that in the arrangement of several ellipsometers with respect to a plurality of substrate surfaces, a separate movement device should be arranged at least over each substrate surface. In the arrangement of a plurality of movement devices, it proves to be usually favorable if their movements are coordinated with each other and with respect to a movement of the substrate.

Der Effekt der rasterartigen auf der Substratoberfläche verteilten ellipsometrischen Messung kann bei einfacheren Bewegungsabläufen auch durch eine Anordnung von mehreren Ellipsometern gegenüber der zu reinigenden Oberfläche erzielt werden. Beispielsweise können bei bewegten Substraten eine Reihe von Ellipsometern quer zur Bewegungsrichtung des Substrats angeordnet und eine Schar von ellipsometrischen Parametern durch die gleichzeitige Messung mit allen Ellipsometern ermittelt werden. Zur Anwendung käme diese Anordnung bei denkbarem inhomogenem Abtrag beispielsweise beim Magnetronsputterätzen oder mit ausgedehnten Ionenquellen, so dass über die Fläche verteilte Inhomogenitäten festgestellt und beeinflusst werden können. Entsprechend der räumlichen Anordnung der einzelnen Ellipsometer ist es sowohl möglich, eine gemeinsame oder auch mehrere Lichtquellen zu verwenden.The effect of the raster-like ellipsometric measurement distributed on the substrate surface can also be achieved by arranging several ellipsometers with respect to the surface to be cleaned in the case of simpler motion sequences. For example, with moving substrates a number of ellipsometers can be arranged transversely to the direction of movement of the substrate and a set of ellipsometric parameters can be determined by the simultaneous measurement with all ellipsometers. This arrangement would be used for imaginable inhomogeneous removal, for example in magnetron sputter etching or with extended ion sources, so that inhomogeneities distributed over the surface can be detected and influenced. According to the spatial arrangement of the individual ellipsometers, it is possible to use one or more light sources.

Auch ein gleichzeitiges mehrseitiges Reinigungsverfahren, bei flachen Substraten wäre das die gleichzeitige beidseitige Reinigung, ist mit einer Ausgestaltung des Verfahrens möglich, wenn gegenüber jeder zu behandelnden Oberfläche die Einrichtung zum Materialabtrag installiert und mit zumindest einem eigenen, weiteren Ellipsometer kombiniert wird. In diesem Fall wäre eine Abstimmung von Bewegungsabläufen der Ellipsometer vorteilhaft und bei beidseitiger Reinigung flacher Substrate eine spiegelbildliche Anordnung der verschiedenen Elemente und ein spiegelbildlicher Betrieb der Anlage günstig, wobei das Substrat die Spiegelebene darstellt. Selbstverständlich können aufgrund der wechselwirkungsarmen Messmethode auch voneinander abweichende Anordnungen und unterschiedlicher Betrieb möglich sein.A simultaneous multi-sided cleaning process, which would be the simultaneous two-sided cleaning in flat substrates, is possible with an embodiment of the method, when compared with each surface to be treated, the device for material removal installed and combined with at least one own, further ellipsometer. In this case, a coordination of sequences of movements of the ellipsometer would be advantageous and in the case of two-sided cleaning of flat substrates a mirror-image arrangement of the various elements and a mirror-image operation of the system favorable, wherein the substrate is the mirror plane. Of course, due to the low-interaction measurement method, arrangements deviating from one another and different operation may also be possible.

Gemäß Anspruch 1 kann neben der kontinuierlichen Messung der ellipsometrischen Parameter kann auch die Durchführung von Einzelmessungen vorteilhaft sein, wobei dennoch keine Unterbrechung des Materialabtrags für die Einzelmessung erforderlich ist. Dies käme beispielsweise bei gut beherrschbaren Verfahren zum Materialabtrag, bei an sich diskontinuierlich zu betreibenden Reinigungsverfahren oder bei solchen Verfahren zum Einsatz, bei denen ein Verlängerung des Abtrags über das unbedingt notwendige Maß hinaus energetisch und für das Substrat unkritisch ist. Vergleichbar zur oben beschriebenen Relativbewegung von Substrat und Ellipsometer zur Gewährleistung einer homogenen Reinigung wird in einer Ausgestaltung des Verfahrens die ellipsometrische Messstelle nach einer definierten Anzahl von Einzelmessungen geändert. According to claim 1, in addition to the continuous measurement of the ellipsometric parameters, it may also be advantageous to carry out individual measurements, wherein nevertheless no interruption of the material removal for the individual measurement is required. This would be used, for example, in the case of easily controllable processes for material removal, in cleaning processes which are to be operated discontinuously or in processes in which an extension of the removal beyond the absolutely necessary level is energetic and uncritical for the substrate. Comparable to the above-described relative movement of substrate and ellipsometer to ensure a homogeneous cleaning, the ellipsometric measuring point is changed after a defined number of individual measurements in one embodiment of the method.

Da die ellipsometrische Messung vordringlich der Ermittlung der ellipsometrischen Parameter ψ und Δ dient und es nicht erforderlich ist, eine Schichtdicke oder Materialkennwerte zu ermitteln, wird die Einzelmessung der Parameter mit Licht einer Wellenlänge bei einem vordefinierten Einfallswinkel durchgeführt. Welche Wellenlänge und welcher Einfallswinkel gewählt werden, hängt im Wesentlichen von dem Substratmaterial ab. Da zur Charakterisierung der Oberflächenqualität keine bestimmte Eindringtiefe des Lichtstrahls in das Substrat erforderlich ist, wird in den meisten Fällen Licht mit einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich zur Anwendung kommen. Aufgrund bestimmter Umgebungsbedingungen können sich jedoch auch andere Wellenlängen als günstig erweisen. Der Einfallswinkel hängt wiederum vom Reflexionsvermögen des Substrats ab. Bei reflektierenden Materialien, insbesondere bei Metallen kann er deutlich geringer sein, als beispielsweise bei teilweise oder vollständig transparenten Materialien.Since the ellipsometric measurement primarily serves to determine the ellipsometric parameters ψ and Δ and it is not necessary to determine a layer thickness or material characteristics, the individual measurement of the parameters is carried out with light of a wavelength at a predefined angle of incidence. Which wavelength and which angle of incidence are chosen depends essentially on the substrate material. Since no specific depth of penetration of the light beam into the substrate is required to characterize the surface quality, in most cases light with a wavelength in the visible range will be used. However, due to certain environmental conditions, other wavelengths may prove beneficial. The angle of incidence, in turn, depends on the reflectivity of the substrate. For reflective materials, in particular for metals, it can be significantly lower than, for example, with partially or completely transparent materials.

Die Verwendung einer vordefinierten Wellenlänge für die Einzelmessung schließt jedoch nicht aus, dass zur Einstellung der Prozessparameter des Materialabtrags spektral-ellipsometrische Messungen bei unterschiedlichen Wellenlängen durchgeführt werden. Diese Ausgestaltung des Verfahrens beruht auf der Tatsache, dass die Wellenlänge, bei welcher der Unterschied der ellipsometrischen Parameter zwischen ungereinigten und gereinigten Substratoberfläche charakteristisch ist, vom kontaminierenden Material abhängig ist. Da dieses häufig nicht bekannt ist, wird das Verfahren mit spektral-ellipsometrischen Messungen diesem Sachverhalt angepasst.However, the use of a predefined wavelength for the single measurement does not preclude the use of spectral ellipsometric measurements at different wavelengths to set the process parameters of the material removal. This embodiment of the method is based on the fact that the wavelength at which the difference of the ellipsometric parameters between unpurified and cleaned substrate surface is characteristic depends on the contaminating material. Since this is often unknown, the procedure is adapted to this situation with spectral ellipsometric measurements.

Sofern räumlich oder zeitlich getrennte erste und zweite Messungen der ellipsometrischen Parameter in dem oben beschriebenen Sinn erfolgen, ist es von Vorteil, die erste und die zweite ellipsometrische Messung mit derselben Wellenlänge auszuführen, da so der Abtrag des charakteristischen Materials beurteilt werden kann. Werden zu diesem Zweck mehrere Ellipsometer räumlich oder zeitlich vor dem Materialabtrag eingesetzt, ist es auch möglich, hinsichtlich der Substratoberfläche korrespondierende erste und zweite Ellipsometer mit einer und ein weiteres Ellipsometerpaar mit einer anderen Wellenlänge zu betreiben. Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn mehrere Ellipsometer nebeneinander und quer zur Bewegungsrichtung des Substrats angeordnet sind und eine über die Substratoberfläche homogene Verteilung der Kontaminationen verschiedener Materialien zu erwarten ist. In diesem Fall erfolgt auf verschiedenen Substratstreifen die Messung mit verschiedenen Wellenlängen.If spatially or temporally separated first and second measurements of the ellipsometric parameters take place in the sense described above, it is advantageous to carry out the first and the second ellipsometric measurement with the same wavelength, since the removal of the characteristic material can be assessed. If several ellipsometers are used for this purpose spatially or temporally before the removal of material, it is also possible to operate with respect to the substrate surface corresponding first and second ellipsometer with one and another Ellipsometerpaar with a different wavelength. This is possible, for example, if a plurality of ellipsometers are arranged next to one another and transversely to the direction of movement of the substrate and a distribution of the contaminations of different materials which is homogeneous over the substrate surface is to be expected. In this case the measurement takes place with different wavelengths on different substrate strips.

Neben dieser parallelen Messung mit verschiedenen Wellenlängen ist auch eine zeitliche Aufeinanderfolge von Messungen mit verschiedenen Wellenlängen möglich. Dabei wird mit einer anfänglichen Messung oder Messreihe die für das abzutragende Material charakteristische Wellenlänge bestimmt, um anschließend den eigentlichen Reinigungsprozess mit Messungen bei dieser Wellenlänge zu charakterisieren.In addition to this parallel measurement with different wavelengths, a temporal succession of measurements with different wavelengths is possible. In this case, the wavelength characteristic of the material to be removed is determined with an initial measurement or series of measurements in order subsequently to characterize the actual cleaning process with measurements at this wavelength.

Zur Erzeugung des Lichts verschiedener Wellenlängen sind verschiedene Vorrichtungen möglich, die von den räumlichen und zeitlichen Messbedingungen abhängen. Zum einen kann das oder können die Ellipsometer eine polychromatische Lichtquelle mit einem zugehörigen Filtersystem zur Selektion der vordefinierten Wellenlänge umfassen. Zum anderen können mehrere monochromatische Lichtquellen, insbesondere Laser, als Lichtquelle des oder der Ellipsometer angeordnet sein. Erstere Variante kommt beispielsweise dann zur Anwendung, wenn der zeitliche Ablauf des Reinigungsprozesses eine Aufeinanderfolge mehrerer Messungen mit unterschiedlicher Wellenlänge gestattet. Die zweite Variante erfordert einen höheren apparativen Aufwand, gestattet aber die Messung bei mehreren charakteristischen Wellenlängen oder die Bestimmung einer charakteristischen Wellenlänge in kürzerer Zeit.To produce the light of different wavelengths different devices are possible, which depend on the spatial and temporal measuring conditions. On the one hand, the ellipsometer or the ellipsometers can comprise a polychromatic light source with an associated filter system for selecting the predefined wavelength. On the other hand, a plurality of monochromatic light sources, in particular lasers, can be arranged as the light source of the ellipsometer or ellipsometers. The first variant is used, for example, when the timing of the cleaning process allows a sequence of several measurements with different wavelengths. The second variant requires more equipment, but allows the measurement at several characteristic wavelengths or the determination of a characteristic wavelength in a shorter time.

Selbstverständlich kann das Ellipsometer neben der Messung der ellipsometrischen Parameter mit einer Wellenlänge auch für weitere Messungen zur Ermittlung von Materialkonstanten eingerichtet sein.Of course, in addition to the measurement of the ellipsometric parameters with one wavelength, the ellipsometer can also be set up for further measurements for determining material constants.

Die qualitative Korrelation zwischen den gemessenen ellipsometrischen Parametern und der Kontamination der Substratoberfläche gestattet es, die Messergebnisse zur Berechnung der Stellgrößen eines Regelkreises zu nutzen, welcher den Materialabtrag so steuert, dass der gewünschte, durch die Sollwerte der ellipsometrischen Parameter definierte Reinigungszustand erreicht wird. Zu diesem Zweck werden entsprechend einer Ausgestaltung des Verfahrens Abweichungen der Messwerte zumindest eines ellipsometrischen Parameters vom jeweiligen Sollwert zur Veränderung einer Stellgröße eines Regelkreises, welcher der Steuerung der Einrichtung zum Abtrag der Ablagerungen dient, verwendet. Bei mehrseitiger Reinigung eines Substrats können auch mittels getrennter Regelkreise jede zu reinigende Seite getrennt geregelt werden.The qualitative correlation between the measured ellipsometric parameters and the contamination of the substrate surface makes it possible to use the measurement results for the calculation of the control variables of a control loop which controls the material removal in such a way that the desired cleaning state defined by the setpoint values of the ellipsometric parameters is achieved. For this purpose, according to an embodiment of the method, deviations of the measured values at least one ellipsometric parameter of the respective desired value for changing a manipulated variable of a control loop, which serves to control the device for removing the deposits used. In multi-sided cleaning of a substrate can be controlled separately by means of separate control circuits each page to be cleaned.

Eine Vorrichtung zur Reinigung von Substratoberflächen nach dem oben beschriebenen Verfahren umfasst eine Einrichtung zum Abtrag von Ablagerungen von der Substratoberfläche sowie zumindest ein Ellipsometer. Das Ellipsometer enthält eine Lichtquelle zur Aussendung des monochromatischen Lichts, einen Polarisator zur linearen oder zirkularen Polarisation des ausgesendeten Lichts, einen Analysator, der stets in dem von der Substratoberfläche reflektierten Strahlengang angeordnet wird, und einen Detektor zur Aufnahme des von der Substratoberfläche reflektierten Lichts.A device for cleaning substrate surfaces according to the method described above comprises a device for removing deposits from the substrate surface and at least one ellipsometer. The ellipsometer includes a light source for emitting the monochromatic light, a polarizer for linear or circular polarization of the emitted light, an analyzer which is always placed in the beam path reflected from the substrate surface, and a detector for receiving the light reflected from the substrate surface.

Zur Regelung des Reinigungsverfahrens auf der Grundlage der Messergebnisse der ellipsometrischen Messung umfasst die Reinigungsvorrichtung einen Regelkreis mit der Einrichtung zum Abtrag der Ablagerungen als Regelstrecke, mit der Intensität und/oder Dauer des Abtragungsprozesses als Stellgröße, mit zumindest einem Ellipsometer als Messeinrichtung und zumindest einem ellipsometrischen Parameter als Messgröße, einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich der ermittelten ellipsometrischen Parameter mit deren vordefinierten Werten und mit einem Regelglied zur Bildung einer solchen Reglerausgangsgröße, welche die Beeinflussung der Stellgröße ermöglicht.For controlling the cleaning process on the basis of the measurement results of the ellipsometric measurement, the cleaning device comprises a control circuit with the device for removing the deposits as a controlled system, with the intensity and / or duration of the removal process as a manipulated variable, with at least one ellipsometer as a measuring device and at least one ellipsometric parameter as a measured variable, a comparison device for comparing the determined ellipsometric parameters with their predefined values and with a control element for forming such a controller output variable, which allows influencing the manipulated variable.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt inThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawing shows in

1 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens und 1 a block diagram of the method according to the invention and

2 eine ellipsometrische Messung an einer Substratoberfläche. 2 an ellipsometric measurement on a substrate surface.

Das Blockdiagramm in 1 zeigt ein Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche eines bandförmigen, metallischen Substrats 1, welches gleichförmig in der dargestellten Bewegungsrichtung durch die Einrichtung zum Abtrag der Ablagerungen (im Folgenden als Reinigungsstrecke 4 bezeichnet) bewegt wird.The block diagram in 1 shows a method for cleaning a surface of a belt-shaped, metallic substrate 1 which is uniform in the illustrated direction of movement by the device for removing the deposits (hereinafter referred to as cleaning section 4 is called) is moved.

In der Reinigungsstrecke 4 erfolgt die Entfernung von Verunreinigungen und von parasitären Schichten von der Substratoberfläche 2 mittels Magnetronsputterätzen, wobei im Plasmazustand vorliegende Edelgasionen durch ein elektrisches und magnetisches Feld in Richtung Substratoberfläche 2 beschleunigt werden und der Ätzangriff durch die Edelgasionen aufgrund ihrer kinetischen Energie erfolgt.In the cleaning section 4 removal of contaminants and parasitic layers occurs from the substrate surface 2 using magnetron sputter etching, where noble gas ions present in the plasma state pass through an electric and magnetic field in the direction of the substrate surface 2 accelerated and the etching attack by the noble gas ions due to their kinetic energy takes place.

Das dargestellte Verfahren sieht zwei ellipsometrische Messungen mit zwei Ellipsometern 6, 5 vor, von denen eines – in Bewegungsrichtung des Substrats 1 betrachtet – vor der Reinigungsstrecke (erstes Ellipsometer 5) und eines dahinter (zweites Ellipsometer 6) angeordnet ist. Gemäß 2 umfasst jedes der beiden Ellipsometer 6, 5 eine Lichtquelle 7, dessen Strahl mittels einer nicht näher dargestellten Bewegungseinrichtung auf einen vordefinierten Punkt auf der Substratoberfläche 2, die ellipsometrische Messstelle 9, gerichtet ist.The illustrated method provides two ellipsometric measurements with two ellipsometers 6 . 5 one of which - in the direction of movement of the substrate 1 considered - before the cleaning section (first ellipsometer 5 ) and one behind (second ellipsometer 6 ) is arranged. According to 2 includes each of the two ellipsometers 6 . 5 a light source 7 , whose beam by means of a not shown moving means to a predefined point on the substrate surface 2 , the ellipsometric measuring point 9 , is directed.

Des Weiteren umfassen die Ellipsometer 6, 5 jeweils einen Polarisator 8, einen Analysator 10 und einen Detektor 11. Dieser Aufbau der Ellipsometer ist der übliche Aufbau für die Einwellenlängen-Ellipsometrie, wobei die Lichtquellen 7 entweder selbst nur Licht einer Wellenlänge, wie es z. B. bei einem Laser oder einer Bogenlampe der Fall ist, oder polychromatisches Licht aussenden und ein Filtersystem zur Selektion einer Wellenlänge umfasst. Im Ausführungsbeispiel sind die Lichtquellen 7 jeweils ein Laser und beide Laser 7 senden Licht der gleichen Wellenlänge aus.Furthermore, the ellipsometers include 6 . 5 one polarizer each 8th , an analyzer 10 and a detector 11 , This construction of the ellipsometer is the usual setup for single-wavelength ellipsometry, with the light sources 7 either even only light of a wavelength, as z. B. in a laser or an arc lamp is the case, or emit polychromatic light and comprises a filter system for selecting a wavelength. In the exemplary embodiment, the light sources 7 one laser each and both lasers 7 emit light of the same wavelength.

Mittels des Polarisators 8 wird entweder das ausgesendete Licht polarisiert oder, sofern es bereits polarisiert ist, dessen Polarisationszustand ermittelt. Im Ausführungsbeispiel wird das ausgesendete Licht zirkular polarisiert und trifft auf die Substratoberfläche 2, wo es reflektiert wird. Der reflektierte Strahl trifft auf den Analysator 10, der korrespondierend zum Polarisator 8 mittels einer weiteren Bewegungseinrichtung im Strahlengang des reflektierten Lichts positioniert und ausgerichtet ist. Der Analysator 10 dient der Ermittlung des Polarisationszustandes des von der Substratoberfläche 2 reflektierten Lichts. Er ist um die Richtung des reflektierten Strahles rotierbar angeordnet. Das aus dem Analysator 10 austretende Licht trifft auf den Detektor 11, welcher der Messung der Intensität des reflektierten Lichts in Abhängigkeit von der Winkeleinstellung des Analysators 10 dient.By means of the polarizer 8th Either the emitted light is polarized or, if it is already polarized, determines its polarization state. In the exemplary embodiment, the emitted light is circularly polarized and strikes the substrate surface 2 where it is reflected. The reflected beam hits the analyzer 10 , which corresponds to the polarizer 8th is positioned and aligned by means of a further movement device in the beam path of the reflected light. The analyzer 10 serves to determine the polarization state of the substrate surface 2 reflected light. It is arranged rotatable about the direction of the reflected beam. That from the analyzer 10 escaping light hits the detector 11 , which measures the intensity of the reflected light as a function of the angle setting of the analyzer 10 serves.

Beide Ellipsometer 6, 5 messen kontinuierlich und sind dafür auf je eine ellipsometrische Messstelle 9 ausgerichtet, deren Abstand von einem seitlichen Rand des Substrats 1 übereinstimmt. Dadurch werden die ellipsometrischen Parameter auf einem Streifen des bandförmigen Substrats 1 vor dem Ätzprozess und danach gemessen werden.Both ellipsometers 6 . 5 measure continuously and are therefore each on an ellipsometric measuring point 9 aligned, whose distance from a lateral edge of the substrate 1 matches. This causes the ellipsometric parameters to be on a strip of the belt-shaped substrate 1 before the etching process and afterwards.

Die Vorrichtung umfasst des Weiteren einen Regler 12, in welchem die experimentell ermittelten, das gereinigte Substrat 1 definierende Sollwerte der ellipsometrischen Parameter hinterlegt werden. Mittels des Reglers 12 werden diese mit den Messwerten des zweiten, nach der Reinigungsstrecke angeordneten Ellipsometers 6 verglichen und in Abhängigkeit von der Abweichung ein Signal generiert, welches den Ätzprozess so regelt, dass der gewünschte Reinigungsgrad erreicht wird. Im Ausführungsbeispiel kann das beispielsweise über die Regelung der Transportgeschwindigkeit des Substrats 1 oder der Leistungseinspeisung des Sputterprozesses erfolgen.The device further comprises a regulator 12 in which the experimentally determined, the purified substrate 1 defining setpoint values of the ellipsometric parameters are stored. By means of the regulator 12 These are the measured values of the second, after the cleaning path arranged ellipsometer 6 compared and generated in response to the deviation, a signal which controls the etching process so that the desired degree of purification is achieved. In the exemplary embodiment, for example, by regulating the transport speed of the substrate 1 or the power supply of the sputtering process done.

Die ellipsometrischen Messwerte des ersten, vor der Reinigungsstrecke angeordneten Ellipsometers 5 werden ebenfalls im Regler 12 erfasst und ausgewertet, um den Kontaminationszustand des zu reinigenden Substrats 1 zu bestimmen und die anfänglichen Prozessparameter des Ätzprozesses festzulegen sowie auf Schwankungen des Kontaminationszustandes durch Änderung der Prozessparameter zu reagieren.The ellipsometric measured values of the first ellipsometer arranged in front of the cleaning section 5 are also in the controller 12 recorded and evaluated to the contamination state of the substrate to be cleaned 1 determine and set the initial process parameters of the etching process and to respond to variations in the contamination state by changing the process parameters.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Substratsubstratum
22: Substratoberflächesubstrate surface
33: Bewegungsrichtung des SubstratsDirection of movement of the substrate
44: Einrichtung zum Abtrag der Ablagerungen, ReinigungsstreckeDevice for removing the deposits, cleaning section
55: erstes Ellipsometerfirst ellipsometer
66: (zweites) Ellipsometer(second) ellipsometer
77: Lichtquelle, LaserLight source, laser
88th: Polarisatorpolarizer
99: ellipsometrische Messstelleellipsometric measuring point
1010: Analysatoranalyzer
1111: Detektordetector
1212: Reglerregulator

Claims

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) wherein - at least one surface of a substrate to be cleaned ( 1 ) by means of a suitable method on the substrate surface ( 2 ) existing deposits are removed, - during or after the removal of at least a portion of the deposits, the measurement of at least one of the ellipsometric parameters ψ, the degree of change in the amplitude ratios, and Δ, the measure of the change in the phase difference of the reflected to the incident light , by means of an ellipsometer ( 6 . 5 ) (first ellipsometric measurement) takes place and - the method for removing the deposits is continued as long or repeated with each subsequent first ellipsometric measurement until the ellipsometric parameter (s) have reached or fallen below a predefined value (nominal value).

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to claim 1, characterized in that at least a second ellipsometric measurement is carried out before the removal of deposits.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the location of the incidence of the light of the ellipsometer ( 6 . 5 ) on the substrate surface (ellipsometric measuring point ( 9 )) is changed continuously.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate ( 1 in continuous ellipsometric measurement relative to the ellipsometer ( 6 . 5 ) is moved.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the ellipsometric measuring point ( 9 ) of the first and / or second ellipsometric measurement is changed after a defined number of individual measurements.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of first and or second ellipsometric measurements are carried out simultaneously with differing ellipsometric measuring points ( 9 ) be performed.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cleaning process is applied to a plurality of surfaces of the substrate ( 1 ) takes place simultaneously.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ellipsometric measurement or the ellipsometric measurements take place with a predefined wavelength at a predefined angle of incidence of the light.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ellipsometric measurement or the ellipsometric measurements with a plurality of predefined wavelengths (spectral ellipsometric measurement) take place.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to claim 9, characterized in that the first and the second ellipsometric measurement are carried out with the same, predefined wavelengths.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to claim 9 or 10, characterized in that first by means of at least one spectral ellipsometric measurement a Wavelength is determined with which the subsequent ellipsometric measurements are performed.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that deviations of the measured values of at least one ellipsometric parameter from the respective desired value for changing a manipulated variable of a control loop, which control of the device for removing the deposits ( 4 ) is used.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ellipsometric measurements are carried out under the same environmental conditions as the removal of the deposits.

Process for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to claim 13, characterized in that the ellipsometric measurements and the removal of the deposits ( 4 ) under vacuum.

Device for cleaning substrate surfaces ( 2 ), comprising a control loop, - with a device for removing the deposits ( 4 ) from the substrate surface ( 2 ) as a controlled system and the intensity and / or duration of the ablation process as a manipulated variable, - with at least one ellipsometer ( 6 . 5 ) as a measuring device, a light source ( 7 ), a polarizer ( 8th ), an analyzer ( 10 ) and a detector ( 11 ), for measuring at least one of the ellipsometric parameters ψ and Δ as a measured variable, - with a comparison device as a controller ( 12 ) to compare the determined ellipsometric parameters with their predefined setpoints, and - with a control element for forming such a controller output variable, which allows influencing the manipulated variable.

Device for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to claim 15, characterized in that the light source ( 7 ) emits polychromatic light and comprises a filter system for the selection of predefined wavelengths.

Device for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to claim 15, characterized in that the light source ( 7 ) consists of several monochromatic individual sources of different wavelengths.

Device for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of claims 15 to 17, characterized in that the device comprises at least one further ellipsometer ( 6 . 5 ).

Device for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to claim 18, characterized in that a further ellipsometer ( 6 . 5 ) on another surface of the substrate ( 1 ) is aligned.

Device for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of claims 15 to 19, characterized in that the device comprises a transport device for transporting the substrate ( 1 ).

Device for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to one of claims 15 to 20, characterized in that the device comprises a movement device for moving the ellipsometer ( 6 . 5 ) relative to the substrate ( 1 ).

Device for cleaning substrate surfaces ( 2 ) according to any one of claims 15 to 21, characterized in that the device comprises a vacuum chamber in which the ellipsometer (s) ( 6 . 5 ) and the device for removal ( 4 ) of the deposits are arranged.