DE102011083245B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer epitaktischen Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium durch Gasphasenabscheidung in einer Prozesskammer - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer epitaktischen Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium durch Gasphasenabscheidung in einer Prozesskammer Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe durch Gasphasenabscheidung in einer Prozesskammer, die einen oberen und einen unteren Deckel aufweist, umfassend das Messen der Temperatur auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe; das Erhitzen der Halbleiterscheibe auf eine Abscheidetemperatur; das Regeln der Temperatur des oberen Deckels der Prozesskammer auf eine Zieltemperatur, wobei die Temperatur des oberen Deckels im Zentrum der äußeren Oberfläche des oberen Deckels gemessen und als Ist-Wert der Regelgröße eines Regelkreises zur Regelung der Temperatur des oberen Deckels verwendet wird; das Einstellen eines Gasflusses, mit dem ein Prozessgas zum Abscheiden der Schicht durch die Prozesskammer geleitet wird; und das Abscheiden der Schicht auf der Vorderseite der auf die Abscheidetemperatur erhitzten Halbleiterscheibe während des Regelns der Temperatur des oberen Deckels der Prozesskammer auf die Zieltemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass eine epitaktische Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium abgeschieden wird und die Zieltemperatur in einem Bereich von 510 °C bis 530 °C liegend gewählt wird, wenn der eingestellte Gasfluss des Prozessgases im Bereich von 45 slm bis 55 slm liegt, dass die Zieltemperatur in einem Bereich von 525 °C bis 545 °C liegend gewählt wird, wenn der eingestellte Gasfluss des Prozessgases im Bereich von 56 slm bis 65 slm liegt, und dass die Zieltemperatur in einem Bereich von 540 °C bis 560 °C liegend gewählt wird, wenn der eingestellte Gasfluss des Prozessgases im Bereich von 66 slm bis 80 slm liegt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe durch Gasphasenabscheidung in einer Prozesskammer, genauer das Abscheiden einer epitaktischen Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium und eine dafür geeignete Vorrichtung.
  • Halbleiterscheiben werden häufig mit einer Schicht versehen, die mittels Gasphasenabscheidung erzeugt wird. Üblicherweise wird die Halbleiterscheibe während des Abscheidens der Schicht von einem sich drehenden Suszeptor gehalten, der in einer Prozesskammer angeordnet ist. Obere und untere Deckel bilden für Wärmestrahlung durchlässige Begrenzungen der Prozesskammer, durch die Strahlungsenergie in die Prozesskammer und auf die Halbleiterscheibe übertragen wird. Die Halbleiterscheibe wird auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, die zum Abscheiden der Schicht optimal ist. Die Prozesskammer verfügt des Weiteren an den Seitenwänden über Anschlüsse zum Einleiten von Prozessgas in die Prozesskammer und zum Ableiten von Prozessgas und von gasförmigen Produkten des Prozessgases aus der Prozesskammer. Das Prozessgas wird über die zu beschichtende Seitenfläche der Halbleiterscheibe geleitet. Beim Kontakt mit der auf Abscheidetemperatur erhitzten Halbleiterscheibe wird Prozessgas zersetzt und die gewünschte Schicht auf der Halbleiterscheibe abgeschieden.
  • Es ist erforderlich, die Prozesskammer in bestimmten Abständen zu reinigen, weil es sich nicht vollständig vermeiden lässt, dass sich Produkte des Prozessgases im Inneren der Prozesskammer, beispielsweise auf Teilen des Suszeptors, der inneren Oberfläche des oberen Deckels oder der Innenseite der Seitenwände niederschlagen. Die Reinigung erfolgt beispielsweise mittels Gasphasenätze.
  • Während der Reinigung der Prozesskammer können keine Halbleiterscheiben beschichtet werden. Es besteht daher ein starkes Interesse daran, die Reinigung der Prozesskammer möglichst selten durchführen zu müssen.
  • In der EP 0 808 917 A1 wird aus diesem Grund empfohlen, die Temperatur der Wände der Prozesskammer innerhalb eines engen Temperaturbereichs in einem Regelkreis zu regeln. Konkret wird vorgeschlagen, die Prozesskammer durch ein Kühlgas von außen zu kühlen und die Temperatur der Wände durch das Regeln des Zustroms an Kühlgas auf eine Zieltemperatur zu regeln.
  • In US 6 083 323 A ist ein Verfahren zum Reinigen einer Prozesskammer beschrieben, das vorsieht, ein Kühlmittel zur Außenseite von Wänden einer Prozesskammer zu leiten, die Temperatur der Wände zu verfolgen und die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels zur Optimierung der Reinigung anzupassen.
  • Gemäß US 2007 / 0 042 117 A1 der kann die Regelung der Temperatur der Oberfläche der Prozesskammer erweitert werden, beispielsweise indem die Temperatur des oberen Deckels der Prozesskammer und die Temperatur des unteren Deckels der Prozesskammer unabhängig voneinander geregelt werden. Zur Regelung der Temperatur der Deckel und der Temperatur des zu beschichtenden Substrats werden unter anderem Pyrometer verwendet, mit denen die Temperatur des oberen Deckels auf der äußeren Oberfläche des äußeren Deckels, die Temperatur des unteren Deckels auf der äußeren Oberfläche des unteren Deckels, die Temperatur des Substrats im Zentrum der Vorderseite des Substrats und die Temperatur des Trägers des Substrats gemessen werden. Der Regelkreis beinhaltet auch ein Kühlsystem, das ein Kühlgas gegen den oberen und den unteren Deckel leitet.
  • DE 691 20 193 T2 beschäftigt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Aufwachsen von Oxidthermalschichten von Halbleiterqualität auf Halbleiterscheiben.
  • In US 6 036 877 A ist ein Plasma-Ätz-Verfahren beschrieben, bei dessen Anwendung die Notwendigkeit einer häufigen Reinigung der Reaktorkammer vermieden oder minimiert werden kann.
  • Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat herausgefunden, dass trotz sorgfältiger Regelung der Temperatur von beispielsweise der Oberfläche des Deckels der Prozesskammer Mängel auftreten können, die die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht betreffen oder darin bestehen, dass die Reinigung der Prozesskammer vergleichsweise häufig erforderlich ist.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verbesserungen vorzuschlagen, die gegen das Auftreten solcher Mängel gerichtet sind.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe durch Gasphasenabscheidung in einer Prozesskammer, die einen oberen und einen unteren Deckel aufweist, umfassend das Messen der Temperatur auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe; das Erhitzen der Halbleiterscheibe auf eine Abscheidetemperatur; das Regeln der Temperatur des oberen Deckels der Prozesskammer auf eine Zieltemperatur, wobei die Temperatur des oberen Deckels im Zentrum der äußeren Oberfläche des oberen Deckels gemessen und als Ist-Wert der Regelgröße eines Regelkreises zur Regelung der Temperatur des oberen Deckels verwendet wird; das Einstellen eines Gasflusses, mit dem ein Prozessgas zum Abscheiden der Schicht durch die Prozesskammer geleitet wird; und das Abscheiden der Schicht auf der Vorderseite der auf die Abscheidetemperatur erhitzten Halbleiterscheibe während des Regelns der Temperatur des oberen Deckels der Prozesskammer auf die Zieltemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass eine epitaktische Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium abgeschieden wird und die Zieltemperatur in einem Bereich von 510 °C bis 530°C liegend gewählt wird, wenn der eingestellte Gasfluss des Prozessgases im Bereich von 45 slm bis 55 slm liegt, dass die Zieltemperatur in einem Bereich von 525 °C bis 545°C liegend gewählt wird, wenn der eingestellte Gasfluss des Prozessgases im Bereich von 56 slm bis 65 slm liegt, und dass die Zieltemperatur in einem Bereich von 540 °C bis 560°C liegend gewählt wird, wenn der eingestellte Gasfluss des Prozessgases im Bereich von 66 slm bis 80 slm liegt.
  • Die Erfindung sieht vor, die Temperatur des oberen Deckels im Zentrum der äußeren Oberfläche des oberen Deckels zu messen und diese Temperatur als Ist-Wert einer Regelgröße in einem Regelkreis zur Verfügung zu stellen, mittels dessen die Temperatur des oberen Deckels auf eine Zieltemperatur geregelt wird. Diese Zieltemperatur wird vorzugsweise innerhalb eines optimalen Temperaturbereichs liegend gewählt. Der optimale Temperaturbereich ist ein Temperaturbereich, innerhalb dessen die Rate, mit der sich Produkte des Prozessgases auf der inneren Oberfläche des oberen Deckels niederschlagen, geringer ist, als in Temperaturbereichen, die an den optimalen Temperaturbereich angrenzen. Das Messen der Ist-Temperatur des oberen Deckels erfolgt im Zentrum der äußeren Oberfläche des Deckels und damit an einer Stelle, die von der Stelle abweicht, die beispielsweise aus der EP 0 808 917 A1 hervorgeht.
  • Die vorliegende Erfindung berücksichtigt, dass die Belegung der inneren Oberfläche des oberen Deckels mit Produkten des Prozessgases im Zentrum des oberen Deckels zeitlich später beginnt, als an Stellen, die vom Zentrum des oberen Deckels entfernt liegen. Der obere und der untere Deckel der Prozesskammer bestehen üblicherweise aus Quarzglas, einem Material, das durchlässig für Wärmestrahlung ist und das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die vergleichsweise niedrig ist. Wegen der zuletzt genannten Eigenschaft hängt die Temperatur, die an einer Stelle auf der äußeren Oberfläche des oberen Deckels gemessen wird, erheblich von der Belegung der inneren Oberfläche des oberen Deckels an dieser Stelle durch Niederschläge von Produkten des Prozessgases ab.
  • Es ist daher von Vorteil, die Temperatur des oberen Deckels an einer Stelle zu messen, wo die Wahrscheinlichkeit am geringsten ist, dass das Messergebnis durch Niederschläge von Produkten von Prozessgas auf der inneren Oberfläche des oberen Deckels verfälscht wird. Diese Stelle ist das Zentrum der äußeren Oberfläche des oberen Deckels. Das Heranziehen der Messung der Temperatur im Zentrum der äußeren Oberfläche des oberen Deckels als Ist-Wert der Regelgröße der Regelung der Temperatur des oberen Deckels stellt somit sicher, dass die Temperatur des oberen Deckels ungeachtet einer beginnenden Belegung der inneren Oberfläche des oberen Deckels auch tatsächlich mit der Zieltemperatur übereinstimmt oder nahezu übereinstimmt, und damit im optimalen Temperaturbereich bleibt. Im Ergebnis führt das dazu, dass die Prozesskammer länger zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe durch Gasphasenabscheidung verwendet werden kann, ehe eine Reinigung erfolgen muss. Würde die Temperatur des oberen Deckels an einer anderen Stelle gemessen, müssten die Abstände zwischen zwei Reinigungen der Prozesskammer kürzer sein.
  • Vorzugsweise wird mindestens eine weitere Schicht auf mindestens einer weiteren Halbleiterscheibe abgeschieden, ehe die Prozesskammer gereinigt wird. Die Reinigung der Prozesskammer erfolgt vorzugsweise mittels Gasphasenätze.
  • Die Zieltemperatur des oberen Deckels wird derart ausgewählt, dass sie mit dem Gasfluss des Prozessgases korreliert, der zum Abscheiden der Schicht eingestellt wird.
  • Das Prozessgas wirkt nämlich kühlend auf die innere Oberfläche des oberen Deckels. Dadurch und wegen der niedrigen Wärmeleitfähigkeit des Materials des Deckels können erhebliche Temperaturunterschiede zwischen der Temperatur auf der inneren und auf der äußeren Oberfläche des oberen Deckels auftreten. Die auf der äußeren Oberfläche des oberen Deckels gemessene Temperatur ist dann höher, als sie wäre, wenn die Wärmeleitfähigkeit des Materials des oberen Deckels einen zügigen Temperaturausgleich zuließe. Bliebe der Kühleffekt des Prozessgases bei der Auswahl der Zieltemperatur unberücksichtigt, könnte die Temperatur auf der inneren Oberfläche des Deckels trotz der Maßnahmen zur Regelung der Temperatur des oberen Deckels aus dem optimalen Temperaturbereich fallen, und im Ergebnis müsste die Prozesskammer häufiger gereinigt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird nach einer Reinigung der Prozesskammer die Menge an auf Halbleiterscheiben abgeschiedenem Material in Form einer Gesamtdicke registriert, und die Prozesskammer erst dann erneut gereinigt, wenn eine festgelegte Gesamtdicke an Material abgeschieden worden ist. Die festgelegte Gesamtdicke an abgeschiedenem Material entspricht der Summe der Dicken der Schichten, die zwischen zwei Reinigungen der Prozesskammer auf Halbleiterscheiben abgeschieden werden.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, die Prozesskammer auch ungeachtet der festgelegten Gesamtdicke an abgeschiedenem Material nach einer Reinigung auf jeden Fall dann erneut zu reinigen, wenn dies auf Grund der Differenz der Temperaturen auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe und auf der Rückseite des Suszeptors geboten ist, insbesondere, wenn sich eine anfängliche Temperaturdifferenz, die beim erstmaligen Abscheiden nach der Reinigung der Prozesskammer besteht, um mehr als 5 °C verändert hat. Eine solche Veränderung der Temperaturdifferenz kann als Indikator angesehen werden, der anzeigt, dass sich Produkte des Prozessgases auch im Zentrum des oberen Deckels auf der inneren Oberfläche des oberen Deckels niedergeschlagen haben. Diese Niederschläge verfälschen die Messung der Temperatur der Halbleiterscheibe auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe. Es wird eine Temperatur angezeigt, die unter der wahren Temperatur liegt. Dementsprechend ist die Temperatur der Halbleiterscheibe bereits zu hoch, wenn die Messung der Temperatur auf der Vorderseite eine Temperatur anzeigt, die einer vorgesehenen Abscheidetemperatur entspricht. Die Messung der Temperatur auf der Rückseite des Suszeptors ist durch den Niederschlag auf der inneren Oberfläche des oberen Deckels nicht beeinträchtigt und zeigt die wahre Temperatur auf der Rückseite des Suszeptors an. Der Anstieg dieser Temperatur im Vergleich zur Temperatur, die auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe gemessen wird, ist also Ausdruck einer zunehmenden Verunreinigung der inneren Oberfläche des oberen Deckels.
  • Es wird eine epitaktische Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium durch Gasphasenabscheidung abgeschieden, beispielsweise unter Verwendung einer Mischung von Trichlorsilan und Wasserstoff als Prozessgas.
  • Zum Abscheiden der epitaktischen Schicht aus Silizium wird die Zieltemperatur in einem optimalen Temperaturbereich liegend gewählt, dem ein Bereich des Gasflusses entsprechend der folgenden Tabelle zugeordnet ist. Tabelle:
    Gasfluss [slm] optimaler Temperaturbereich [°C] zweite Zieltemperatur [°C]
    45 - 55 510 - 530 520
    56 - 65 525 - 545 535
    66 - 80 540 - 560 550
  • Gasfluss bezeichnet in der Tabelle den zum Abscheiden der Schicht eingestellten Gasfluss des Prozessgases.
  • Würde die Zieltemperatur abweichend vom Wert in der Tabelle auf eine Temperatur eingestellt werden, die unter der unteren Grenze des optimalen Temperaturbereichs liegt, würden sich Produkte des Prozessgases als Niederschläge mit weißem Farbton schneller auf der inneren Oberfläche des oberen Deckels niederschlagen, und eine häufigere Reinigung der Prozesskammer wäre notwendig.
  • Würde die Zieltemperatur abweichend vom Wert in der Tabelle auf eine Temperatur eingestellt werden, die über der oberen Grenze des optimalen Temperaturbereichs liegt, würden sich Produkte des Prozessgases als Niederschläge mit braunem Farbton schneller auf der inneren Oberfläche des oberen Deckels niederschlagen, und eine häufigere Reinigung der Prozesskammer wäre notwendig.
  • Vorzugsweise wird mindestens eine weitere epitaktische Schicht aus Silizium auf mindestens einer weiteren Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium abgeschieden, und registriert, wie viel Material seit einer letzten Reinigung der Prozesskammer auf den Halbleiterscheiben insgesamt abgeschieden wurde. Die Prozesskammer wird nach der letzten Reinigung erst dann erneut gereinigt, wenn die Gesamtdicke an epitaktisch abgeschiedenem Silizium, also die festgelegte Gesamtdicke an abgeschiedenem Material, nicht weniger als 50 µm, vorzugsweise nicht weniger als 80 µm beträgt.
  • Die oben erwähnte Aufgabe wird gleichermaßen gelöst durch eine Vorrichtung zum Abscheiden einer epitaktischen Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium durch Gasphasenabscheidung, umfassend eine Prozesskammer mit einem oberen und einem unteren Deckel und einem ersten Sensor zum Messen der Temperatur des oberen Deckels im Zentrum der äußeren Oberfläche des oberen Deckels, und einem Regler zum Regeln der Temperatur des oberen Deckels auf eine vorgegebene Zieltemperatur unter Verwendung der vom ersten Sensor gemessenen Temperatur als Ist-Temperatur, einen Datenspeicher, in dem Temperatur-Werte in ersten, zweiten und dritten Temperatur-Bereichen von 510 °C bis 530° C, von 525 °C bis 545 °C und von 540 °C bis 560 °C und Gasfluss-Werte eines Prozessgases zum Abscheiden der epitaktischen Schicht in ersten, zweiten und dritten Gasfluss-Bereichen von 45 slm bis 55 slm, von 56 slm bis 65 slm und von 66 slm bis 80 slm abgespeichert sind, wobei der Datenspeicher einen Temperatur-Wert aus dem ersten beziehungsweise dem zweiten beziehungsweise dem dritten Temperatur-Bereich als Zieltemperatur vorgibt, wenn ein Gassfluss-Wert aus dem ersten beziehungsweise dem zweiten beziehungsweise dem dritten Gasfluss-Bereich eingestellt wird.
  • Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Prozesskammer werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert. Die Figur zeigt in vereinfachter Weise maßgebliche Elemente der Erfindung.
  • Die Prozesskammer 1 ist im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut und umfasst einen oberen Deckel 2, einen unteren Deckel 3 und eine Seitenwand 4, die einen Reaktorraum umschließen, in dem die Beschichtung einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung erfolgt. Die zu beschichtende Halbleiterscheibe 5 wird von einem Suszeptor 6 gehalten, der im Reaktorraum angeordnet ist. Über dem oberen Deckel 2 und unter dem unteren Deckel 3 befinden sich Strahlungsheizungen 7 und 8 zum Erhitzen der Halbleiterscheibe auf eine bestimmte Abscheidetemperatur. Darüber hinaus sind Anschlüsse 9 und 10 zum Einleiten von Prozessgas in die Prozesskammer und zum Ableiten von Prozessgas und von gasförmigen Produkten des Prozessgases aus der Prozesskammer durch die Seitenwand 4 der Prozesskammer vorhanden. Die Prozesskammer umfasst weiterhin ein Kühlsystem zum Kühlen des oberen Deckels 2 und des unteren Deckels 3, beispielsweise ein Gebläse 18, das ein Kühlgas gegen den oberen und den unteren Deckel leitet, und Wärmetauscher 11, die dem Kühlgas, das sich beim Kontakt mit den Deckeln aufheizt, Wärme entziehen. Die Bewegungsrichtung des Kühlgases ist durch Pfeile angedeutet. Das Kühlsystem wirkt als Stelleinrichtung eines Regelkreises zur Regelung der Temperatur des oberen Deckels der Prozesskammer. Ein Sensor 12 bildet ein Messglied des Regelkreises. Der Sensor 12 ist vorzugsweise ein Pyrometer, mit dessen Hilfe die Temperatur des oberen Deckels 2 berührungslos gemessen wird. Ein Regler 19 zum Regeln der Temperatur des oberen Deckels auf eine vorgegebene Zieltemperatur beeinflusst die Leistung des Gebläses 18 in Abhängigkeit der Differenz der vom Sensor 12 gemessenen Temperatur und der Zieltemperatur. Der Regelkreis ist insbesondere gegen Störungen gerichtet, die durch Undichtigkeiten im Gehäuse der Prozesskammer entstehen. Stellen, an denen solche Undichtigkeiten leicht auftreten können, sind in der Figur durch gestrichelte Kreise hervorgehoben.
  • Der Sensor 12 ist erfindungsgemäß derart angeordnet, dass damit die Temperatur des oberen Deckels 2 im Zentrum der äußeren Oberfläche des oberen Deckels gemessen wird. Diese Temperatur bildet die Regelgröße des Regelkreises. Der Sensor 12 stellt die Ist-Temperatur zur Verfügung, die mit der vorgegebenen Zieltemperatur verglichen wird.
  • Die Zieltemperatur wird von einem Datenspeicher 15 vorgegeben, in dem mehrere Temperatur-Werte abgespeichert sind, denen jeweils ein Gasfluss des Prozessgases während des Abscheidens der Schicht auf der Halbleiterscheibe zugeordnet ist. Der Datenspeicher 15 gibt den Temperatur-Wert als Zieltemperatur vor, der dem Gasfluss zugeordnet ist, der zum Abscheiden der Schicht eingestellt wird.
  • Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise auch eine Messeinheit 16, die registriert, wie viel Material seit einer letzten Reinigung der Prozesskammer auf Halbleiterscheiben abgeschieden wurde, und die nach dem Registrieren einer festgelegten Gesamtdicke an abgeschiedenem Material ein Signal zum Einleiten einer nächsten Reinigung der Prozesskammer erzeugt.
  • Ein Sensor 13 ist zur Messung der Temperatur der Halbleiterscheibe auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe vorgesehen. Die Vorderseite der Halbleiterscheibe ist diejenige Seitenfläche, auf der die Schicht abgeschieden wird. Des Weiteren ist ein Sensor 14 vorgesehen, mit dem die Temperatur auf der Rückseite des Suszeptors 6 gemessen wird. Die Sensoren 13 und 14 sind vorzugsweise ebenfalls als Pyrometer ausgebildet und Bestandteil eines Regelkreises zur Regelung der Temperatur der Halbleiterscheibe mittels eines Reglers 20. Der Sensor 13 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass er die Temperatur auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe im Zentrum der Vorderseite misst.
  • Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise auch eine im Regler 20 integrierte Vergleichseinheit 17, die die Temperaturen vergleicht, die von den Sensoren 13 und 14 gemessen werden, und die ein Signal zum Einleiten einer nächsten Reinigung der Prozesskammer erzeugt, wenn die Temperaturdifferenz der vom Sensor 13 auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe gemessenen Temperatur und der vom Sensor 14 auf der Rückseite der Halbleiterscheibe gemessenen Temperatur um mehr als 5 °C von einer anfänglichen Temperaturdifferenz abweicht. Die anfängliche Temperaturdifferenz ist diejenige, die beim erstmaligen Abscheiden nach der Reinigung der Prozesskammer besteht, die der nächsten Reinigung direkt vorausgeht.
  • Die Regler 19 und 20, der Datenspeicher 15, die Messeinheit 16 und die Vergleichseinheit 17 können auch Bestandteile einer Anlagensteuerung sein.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe durch Gasphasenabscheidung in einer Prozesskammer, die einen oberen und einen unteren Deckel aufweist, umfassend das Messen der Temperatur auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe; das Erhitzen der Halbleiterscheibe auf eine Abscheidetemperatur; das Regeln der Temperatur des oberen Deckels der Prozesskammer auf eine Zieltemperatur, wobei die Temperatur des oberen Deckels im Zentrum der äußeren Oberfläche des oberen Deckels gemessen und als Ist-Wert der Regelgröße eines Regelkreises zur Regelung der Temperatur des oberen Deckels verwendet wird; das Einstellen eines Gasflusses, mit dem ein Prozessgas zum Abscheiden der Schicht durch die Prozesskammer geleitet wird; und das Abscheiden der Schicht auf der Vorderseite der auf die Abscheidetemperatur erhitzten Halbleiterscheibe während des Regelns der Temperatur des oberen Deckels der Prozesskammer auf die Zieltemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass eine epitaktische Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium abgeschieden wird und die Zieltemperatur in einem Bereich von 510 °C bis 530 °C liegend gewählt wird, wenn der eingestellte Gasfluss des Prozessgases im Bereich von 45 slm bis 55 slm liegt, dass die Zieltemperatur in einem Bereich von 525 °C bis 545 °C liegend gewählt wird, wenn der eingestellte Gasfluss des Prozessgases im Bereich von 56 slm bis 65 slm liegt, und dass die Zieltemperatur in einem Bereich von 540 °C bis 560 °C liegend gewählt wird, wenn der eingestellte Gasfluss des Prozessgases im Bereich von 66 slm bis 80 slm liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Schicht auf mindestens einer weiteren Halbleiterscheibe abgeschieden wird, und registriert wird, wie viel Material seit einer letzten Reinigung der Prozesskammer auf Halbleiterscheiben abgeschieden wurde, und die Prozesskammer nach der letzten Reinigung erst dann erneut gereinigt wird, wenn eine festgelegte Gesamtdicke an abgeschiedenem Material abgeschieden worden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur auf der Rückseite eines Suszeptors gemessen wird, der die Halbleiterscheibe hält, und dass mindestens eine weitere Schicht auf mindestens einer weiteren Halbleiterscheibe abgeschieden wird, und eine nächste Reinigung der Prozesskammer ungeachtet der festgelegten Gesamtdicke an abgeschiedenem Material ausgelöst wird, wenn die Temperaturdifferenz der Temperatur auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe und der Temperatur auf der Rückseite des Suszeptors sich um mehr als 5 °C verändert hat im Vergleich zu einer anfänglichen Temperaturdifferenz, die während des erstmaligen Abscheidens nach der Reinigung der Prozesskammer besteht, die der nächsten Reinigung der Prozesskammer direkt vorausgeht.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die festgelegte Gesamtdicke an abgeschiedenem Material nicht weniger als 50 µm beträgt.
  5. Vorrichtung zum Abscheiden einer epitaktischen Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium durch Gasphasenabscheidung, umfassend eine Prozesskammer mit einem oberen und einem unteren Deckel und einem ersten Sensor zum Messen der Temperatur des oberen Deckels im Zentrum der äußeren Oberfläche des oberen Deckels, und einem Regler zum Regeln der Temperatur des oberen Deckels auf eine vorgegebene Zieltemperatur unter Verwendung der vom ersten Sensor gemessenen Temperatur als Ist-Temperatur, gekennzeichnet durch einen Datenspeicher, in dem Temperatur-Werte in ersten, zweiten und dritten Temperatur-Bereichen von 510 °C bis 530 °C, von 525 °C bis 545 °C und von 540 °C bis 560 °C und Gasfluss-Werte eines Prozessgases zum Abscheiden der epitaktischen Schicht in ersten, zweiten und dritten Gasfluss-Bereichen von 45 slm bis 55 slm, von 56 slm bis 65 slm und von 66 slm bis 80 slm abgespeichert sind, wobei der Datenspeicher einen Temperatur-Wert aus dem ersten beziehungsweise dem zweiten beziehungsweise dem dritten Temperatur-Bereich als Zieltemperatur vorgibt, wenn ein Gasfluss-Wert aus dem ersten beziehungsweise dem zweiten beziehungsweise dem dritten Gasfluss-Bereich eingestellt wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, umfassend eine Messeinheit, die registriert, wie viel Material seit einer letzten Reinigung der Prozesskammer auf Halbleiterscheiben abgeschieden wurde, und die nach dem Registrieren einer festgelegten Gesamtdicke an abgeschiedenem Material ein Signal zum Einleiten einer der letzten Reinigung folgenden nächsten Reinigung der Prozesskammer erzeugt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, umfassend einen zweiten Sensor, der die Temperatur der Halbleiterscheibe auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe misst und einen dritten Sensor, der die Temperatur auf der Rückseite eines Suszeptors misst, der die Halbleiterscheibe hält, und eine Vergleichseinheit, die ein Signal zum Einleiten einer nächsten Reinigung der Prozesskammer erzeugt, wenn die Temperaturdifferenz der vom zweiten Sensor gemessenen Temperatur und der vom dritten Sensor gemessenen Temperatur um mehr als 5 °C von einer anfänglichen Temperaturdifferenz abweicht, die während des erstmaligen Abscheidens nach der Reinigung der Prozesskammer besteht, die der nächsten Reinigung der Prozesskammer direkt vorausgeht.
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