EP3728690A1 - Vorrichtung und verfahren zur gewinnung von informationen über in einem cvd-verfahren abgeschiedene schichten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur gewinnung von informationen über in einem cvd-verfahren abgeschiedene schichten

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EP3728690A1
EP3728690A1 EP18826237.2A EP18826237A EP3728690A1 EP 3728690 A1 EP3728690 A1 EP 3728690A1 EP 18826237 A EP18826237 A EP 18826237A EP 3728690 A1 EP3728690 A1 EP 3728690A1
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EP
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data
measured values
process step
temperature
values
Prior art date
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Pending
Application number
EP18826237.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Sebald Lauffer
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Aixtron SE
Original Assignee
Aixtron SE
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Publication date
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    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45031—Manufacturing semiconductor wafers

Definitions

  • the invention relates to methods for obtaining information about a process consisting of a plurality of successive steps for depositing at least one layer on a substrate, in particular a semiconductor layer, in a process chamber of a reactor using raw data that at least the Timing sequence of actuator data for actuators included.
  • the invention further relates to a device which is set up so that the method according to the invention is carried out with an electronic control device, in particular a control computer.
  • US 2008/0275586 A1 describes a method for the production of coated wafers in which the data are evaluated such that predictions can be made about the result of a coating process.
  • US 2009/0276077 A1 describes a method for obtaining information about a CVD process, wherein measured data are processed with the aid of a digital model.
  • the invention relates to a method for determining information about a process comprising a plurality of successive steps for depositing, in particular, a semiconductor layer, wherein the semiconductor layer is in particular a layer of a layer sequence.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method.
  • the device has a process chamber, which is arranged within a reactor housing, which is gas-tightly shielded from the environment. Inside the reactor housing there is a susceptor, which can be heated to a process temperature by means of a heating device. With the susceptor at least one substrate is heated to a process temperature. One or more substrates may rest on a broad side surface of the susceptor facing a process chamber.
  • This broad side surface of the susceptor is located opposite a ceiling of the process chamber.
  • the process chamber ceiling can be heated or cooled.
  • sensors provided to a variety of To determine measured values, in particular to measure the temperature of the process chamber ceiling and to determine the temperature of the surface of the susceptor and a pressure within the process chamber.
  • optical measuring devices for example IR or UV pyrometers, may be provided in order to determine properties of the surface of the substrate or properties of the layers deposited on the surface of the substrate. From the measured values of the optical sensors, the temperatures of the substrate surface or the current layer thickness and thus a growth rate can be determined.
  • sensors are provided to determine pressure values or mass flow values in a gas mixing system. Further sensors determine the temperatures of tempering baths or cooling water circuits.
  • a gas inlet element is provided, through which the one or more process gases are fed into the process chamber.
  • a gas mixing system has a large number of actuators and sensors. With the actuators, gas flows can be adjusted, whereby the process gases in the gas mixing system are mixed together by means of valves and back and forth between a run line which opens into the gas inlet element and a vent line which opens directly into an exhaust pipe be switched.
  • the actuators can be mass flow controllers with which a mass flow can be set.
  • the actuators may also be temperature controllers of heaters or coolers to maintain liquid or solid sources at a source temperature.
  • the liquid or solid sources are sources of organometallic starting materials, such as trimethylgallium or trimethylindium or trimethylaluminum, which are heated to a source temperature.
  • the solid or liquid organometallic starting materials are stored in source containers, for example bubblers, through which a carrier gas flows.
  • the mass flow of the carrier gas is adjusted by an actuator, for example a valve or a mass flow controller.
  • pressure sensors or pressure actuators are provided with which the pressure in the organometallic source can be measured or adjusted. that can.
  • the fiction, contemporary device on gaseous sources, such as hydride sources By means of actuators and / or sensors, the mass flow of the hydride, which may be NH 3 , AsHi, PHi or SiH 4 , can be adjusted into the valve or run line.
  • additional actuators are provided in the gas mixing system in order to dilute and / or divert the flows.
  • actuators can be mass flow controllers (MFC), pressure regulators and multi-way valves.
  • the gas mixing system has a large number of sensors with which process-relevant measured values can be determined on the one hand.
  • sensors are also provided which provide measurement values which are not relevant for the respective process step.
  • such sensors are provided with which a temperature, a pressure or a mass flow is measured.
  • a total pressure sensor With a total pressure sensor, the total pressure within the process chamber can be determined.
  • a process is carried out according to a prespecified recipe stored in a recipe file and generally consists of a plurality of recipe steps which follow one after the other, these steps at least rinsing steps, heating steps, annealing steps, cooling steps and / or growth steps could be.
  • the process chamber is purged with an inert gas.
  • an inert gas there will be no output SUBSTANCES, that in particular no III precursor (particularly gaseous chemical compound containing an element of V main group), IV precursor (particularly gaseous chemical compound with an element of I V main group) or V-Precursor (In particular gaseous chemical compound with an element of the V main group) fed into the process chamber.
  • the process chamber can be heated to a setpoint temperature.
  • an IV precursor or a V precursor can be fed into the process chamber.
  • Tempering steps are provided in which the substrate is tempered to an annealing temperature and, in particular, kept at this temperature for a certain time.
  • Temper S chrittes can merely an inert gas, or in addition one of the Precursor be fed into the process chamber.
  • the starting materials precursors
  • the precursors can be fed into the process chamber at different growth temperatures and different process chamber pressures.
  • the recipe is usually written in a suitable programming language that is human readable as a high level language. It can be provided that the recipe is compiled into machine instructions. The recipe or the data compiled from it can form a raw data pool.
  • a device can have a communication computer via which a recipe can be entered via an interface, for example a keyboard, a screen, or a data transmission device.
  • the recipe is stored in a data memory, which can be assigned to the communication computer.
  • the data of the recipe are transmitted via the communication interface bidding communication computer to a control computer, which controls the actuators of the coating system, that makes a setpoint specification.
  • the control computer is also able to receive actual values from the actuators or sensors. He controls the process in real time. It can forward the actual values of actuators or sensors to the communication computer.
  • the device according to the invention has a log file, which is assigned, for example, to the communication computer, with which the data of at least some, preferably all sensors, are used as measurement during a process at defined time intervals, for example at intervals of one second. Values are saved together with a timestamp. In addition, at least some, preferably all actuator values of the actuators are stored as control data in the log file. The measured values and the setting data can thus also form a raw data pool. With the method according to the invention or the device according to the invention, these, the recipe file and / or the log file are created from these. raw data form a condensed table, for example with mean values of only the relevant parameters and steps.
  • Condensed data are thus generated which facilitate the user's interpretation of the process, in particular for depositing one or more semiconductor layers and their successive steps.
  • the determination of the time transient required for this can be determined either from the recipe, in particular the compiled recipe, or from the log file.
  • the raw data can not only contain the actuating data for the actuators. You can also include the measurement values of sensors. The latter are taken from the log file.
  • the compressed data can be obtained, for example, from the communication computer by evaluating the recipe, by the control computer by evaluating the recipe and / or the actual values or by evaluating the log file.
  • a characteristic control value can be, for example, a setpoint temperature which has to be reached by a heating device for heating the process chamber ceiling or for heating the susceptor.
  • the characteristic values can also change during a step; For example, if multiple redundant sources are provided, it is possible to switch from one source to one redundant second source during a step.
  • the fiction, contemporary device may also have solid or liquid sources.
  • a source has, for example, a source container in which a solid or liquid starting material is stored. Through this container, a carrier gas is passed. This is done by a Immersion tube, which dips into the solid or liquid starting material.
  • the solid starting material is usually a powder.
  • the carrier gas then flows through the solid or liquid starting material in the manner of a bubbler (wash bottle). With the aid of a thermodynamic linkage, it is possible to determine the vapor pressure of the liquid or solid starting material in the knowledge of the temperature in the source vessel.
  • the delivery rate of the source can be determined, taking into account, in addition to the source temperature, the gas pressure of the source as well as the mass flow of the carrier gas flowing through the source.
  • the delivery rate of the source ie the mass flow of the source material out of the source, can be calculated using the relevant physical laws.
  • the control data are content of the recipe.
  • the sequence of steps and their type can first be determined during the running process or following a process carried out to the end. This is not done using recipe commands for statistics data acquisition, but only by using the raw data, in particular excluding the setting data.
  • the steps can also be obtained by a kind of simulation or compilation from the recipe. This is preferably always done automatically, so that it is not necessary for certain process steps for data acquisition to be defined by a process engineer.
  • the log data are used and, in particular, that measurement values are used to determine the process steps.
  • process parameters are obtained from the raw data and in particular from the setting data.
  • the process parameters are from the raw data, in particular the control data calculated parameters.
  • the raw data are set by means of a computing device in relation to each other.
  • a plurality of redundant sources of the starting materials can be provided.
  • the starting material can then optionally be fed into the process chamber from one of the several identical starting material sources.
  • the mass flow of the output S Toffs from its source in the process chamber is determined by the position of mass flow controllers and a plurality of valves. To characterize a process step, it is not necessary to know in detail which valves are open and / or which flows are set. Rather, it is the result of setting the relevant valves or mass flow controllers of relevance, namely the mass flow of one or more starting materials flowing into the process chamber.
  • Another value relevant for characterizing a process step may be a temperature within the process chamber and / or a pressure within the process chamber. These values are process step characteristic.
  • the control data are processed in such a way that, for example, the mass flow of a hydride or a metal-organic compound into the process chamber is determined from the control data.
  • the process parameters are thus, for example, mass flow values of the precursors, which are fed into the process chamber at the same time.
  • the process parameters are also temperature setting values for the susceptor, the process chamber ceiling and the substrate surface. These process parameters are analyzed in a further step to determine the process steps.
  • the temperatures of the liquid or solid sources, the mass flows of the carrier gases flowing through the source, and the gas pressure in the source are determined using the thermodynamic relationships as well as the position of the source assigned valves mass flows of the organometallic precursor determined. It does not matter from which physical source the mass flows come. What is essential is the mass flow into the process chamber resulting from the control data.
  • Other process parameters can be the temperature setpoints and the pressure setpoints in the process chamber. By means of these obtained from the raw data process parameters then the beginning and the end of process steps are determined. For this purpose, the time course of the process parameters is observed.
  • a process step can be defined, for example, in that the process parameters do not change for a certain time.
  • the computing device identifies this as an individual process step.
  • the duration of the process step and its type which is determined, for example, by the respective precursor or pressure or temperature flowing into the process chamber, are stored, the type being defined by an individual combination of process parameters.
  • Process steps of the same kind thus contain process parameters which are identical or at least similar. If the type is defined by several different process parameters, the type of two process steps can then be considered to be consistent if the process parameters lie in a limited hyperspace of a multi-dimensional coordinate system spanned by the individual process parameters.
  • the measured values are also processed.
  • the preparation of the measured values preferably takes place in each process step. However, the preparation can also be carried out only in individual process steps.
  • characteristic process step quantities are determined.
  • the process step variables can be, for example, the actual temperature in the process chamber, the actual pressure in the process chamber, the actual surface temperature of the susceptor, the actual surface temperature of the substrate, an optical property of the substrate, or the growth rate of a layer and another response of the deposition system measured by sensors to the process parameters, such as a control valve position, a heating or cooling capacity, etc.
  • any physical quantity which describes a state of an aggregate, in particular of a peripheral aggregate of the device comes into consideration as the process step size.
  • a subset of the measured values can be used as the process variable during the preparation of the measured values.
  • start-up effects can be hidden at the beginning of a process step. This is done by the fact that the use of the measured values for obtaining the process step sizes only begins when a transient process has ended, ie the measured values have stabilized.
  • the measured values are then determined for a predefined, in particular process step-individual time. From a large number of measured values obtained in chronological order, an average value and an average deviation from the mean value can be formed. These and / or further process step sizes are stored.
  • the quality of the deposited layer or sequence of layers is analyzed following the process. If the quality of the layer or layer sequences corresponds to a specification, the process parameters and the process steps analyzed therefrom as well as the process step-specific process variables are stored in a process data memory.
  • the process parameters are calculated with the aid of a mathematical / physical model, whereby the model digitally reflects the structural design of a gas mixing system or a reactor.
  • the model contains the physical relationships of the control data in order to link device-specific characteristic control values together.
  • the process data memory thus contains a pool of process data which belong to processes with which a layer or a sequence of layers has been assigned which meet the quality specification.
  • comparisons are made.
  • the comparisons are thus large historical process step sizes, which in particular include a mean value and a scatter value. Is used after this initial data collection to create the historical process step sizes, ie the comparison size of a process already stored in the process data memory If this process is found in the manner described above by identifying its process steps, then the process variables of the individual process steps obtained in the current process can be compared with the historical comparison variables from the process data memory. If the process data lie within a range of values defined by the scattering range around the mean value, then the process step is regarded as qualitatively in order.
  • a process will only be considered as overall if the process step variables of all process steps of the process correspond to the historical comparison variables such that the process step variables are within the range determined by the process variables Scatter range predetermined range lie. It is particularly advantageous if only control data are used in determining the process parameters, the process parameters being obtained in particular only from the control data of such actuators which influence the characteristic measurement values during a process step by changing their setting value can.
  • the process data are obtained only from the control data of such actuators whose set values include a temperature in the process chamber, a mass flow of a source containing a liquid or a solid containing a carrier gas into the organometallic starting material transported into the process chamber , influence a hydride, in particular transported with a carrier gas into the process chamber, and / or a total pressure in the process chamber.
  • the setting data are in particular valve positions of 2- / 2-way valves, 5- / 2-way valves, 4- / 2-way valves and setpoint values of pressure or heating regulators.
  • the measurement values used to form the process variables may also relate to parameters of cooling water flows of peripheral aggregates of the device.
  • the measured values for forming the process variables can then be characteristic measured values of a cooling circuit.
  • process parameters from the raw data, in particular the control data, by relating the raw data.
  • This is preferably done by means of a mathematical model, for example a digital image of the device, in particular the gas mixing system and the reactor.
  • the mathematical model includes the physical relationships between the actuators.
  • the process steps determined during data preparation do not have to be identical to the steps stored in the recipe. During the preparation of the raw data for the determination of the process parameters, a first data condensation takes place.
  • the gigabyte-sized log file From the several hundred megabytes, in some cases also the gigabyte-sized log file, a few kilobytes of data are extracted, which are represented by the process parameters. With the help of a data analysis, which includes an observation of the temporal course of the process parameters, the beginning and the end of the process steps are identified. In addition, by virtue of the setting data indicating which precursor or combination of precursors flow into the process chamber, not only the beginning and the end of each process step can be determined by analyzing the time profile of the process parameters.
  • the process parameter combination may include a pressure value. It can be the total pressure within a process chamber. But it can also be a pressure in a peripheral aggregate.
  • a process parameter of the process parameter combination can also be at least one temperature-determining parameter. For example, the temperature of a substrate is determined not only by the temperature of the susceptor carrying the substrate. Rather, the temperature of the substrate is also affected by the temperature of the reactor lid, a purge flow which can set a substrate carrier in rotation and influence the type of purge flow.
  • Hydrogen has different heat transfer properties than nitrogen.
  • process step determination in particular those process parameters are selected which give the process step a clear fingerprint. This determination can be made immediately after the completion of the process.
  • the data analysis can also be carried out during the process.
  • a second compression of the data is done by the preparation of the measured values.
  • the measured values are subject to a temporal fluctuation since they are actual values recorded by the sensors. These are, for example, temperature readings.
  • the temperature readings can not be just the above-mentioned temperature readings of areas within the process chamber. It may also be the temperatures of baths in which the source containers of organometallic sources are tempered. In addition, these may also be cooling water temperatures. From these measured values, process step-specific or very general process step variables are determined.
  • the process step size determination preferably only one datum per measuring step is stored for each sensor value. However, it is also possible to store two data, for example an average and a scatter. But it may also be sufficient to save only an average value.
  • the averaging is preferably not carried out over the entire length of the process step, but - as stated above - only over a time-limited range, namely after the termination of a transient process until, for example, the end of a process step.
  • the process step sizes characterize actual values of process-relevant parameters. By comparing the process step variables, for example the actual temperatures or the actual pressures or the actual growth rates of the deposited layers with historical data, a statement can be made after completion of a process that includes an expectation of the shift quality.
  • the process step sizes are in the range of the historical comparison variables, then this is an indication that the deposited layer or layer sequence is perfectly correct. is free, so that they can be further processed in a subsequent manufacturing process by semiconductor components are produced from the coated wafer. If the process step sizes in at least one process step deviate significantly from the comparison of the same process step of a historical process, this can be an indication that the quality of the deposited layer or layer sequence is insufficient for certain applications.
  • the coated wafer thus produced in the process can thus be classified as waste or of inferior quality. It is thus possible to decide immediately after the process which wafers manufactured in the process are further processed or which are to be regarded as rejects.
  • the extraction of the process parameters and the subsequent analysis for identifying process steps can be carried out before the execution of the process when using recipe data or data compiled therefrom. If additional measurement values from sensors are used, the acquisition of the parameters or the analysis of the time profile of the process parameters during the process or after the process can take place. The formation of the characteristic process step sizes can likewise take place during the process or after the process. Likewise, the comparison of the process step sizes with comparison variables stored in a process data memory can already be carried out during the process or after the process.
  • the process steps indicated by process steps which are also uniquely identifiable by the determined process parameters, indicate the process step - Sizes that already take into account the physical contexts in the plant, an ideal starting point for external data analysis "big data”.
  • the condensed data set can thus form a basis for the external determination of correlations, if an external evaluation of the
  • a layer thickness measuring device can be switched on and switched off again at the end of the process step. If a reflectance measuring device, for example an interferometer, is used as the layer thickness measuring device, then, for example, the periods of the interference measured values can be counted. It can further be provided that information about the chemical and / or physical properties of the layer to be deposited in the respective process step is transmitted to the measuring device so that the measuring device automatically selects a measuring range in an automated manner.
  • FIG. 1 shows schematically an embodiment of a gas mixing system of a device according to the Invention
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of elements of the method according to the invention.
  • FIG. 6 shows a CVD reactor.
  • the reactor has a gas-tight reactor housing 14, which can be evacuated by a vacuum pump, not shown.
  • a heater 22 which may be an infrared or an RF heater, with which a susceptor 17, for example made of graphite, arranged above the heater, can be heated to a process temperature.
  • the control of the heater 22 by means of the heater S teuerung 23.
  • the temperature of the susceptor 17 is determined by a temperature sensor 24, such as a thermocouple.
  • the thermocouple 24 can also be used for control.
  • a pressure sensor 3 is provided with which the total pressure in the reactor housing or the process chamber is determined.
  • the pressure is controlled by a "butterfly valve", which is arranged in a suction line, not shown, to which the reactor housing is connected to a vacuum pump
  • a "butterfly valve” which is arranged in a suction line, not shown, to which the reactor housing is connected to a vacuum pump
  • substrates 18 which are coated with one or more layers in a coating process and may be silicon substrates, III-V substrates, sapphire substrates or other substrates
  • Substrates can be deposited a III-V layer sequence, for example, for light-emitting diodes.
  • the process chamber ceiling 15' can be used as gas inlet. Lassorgan be formed, for example, when the gas inlet member is a show-erhead.
  • the gas inlet member but has a central position above the susceptor 17 and two separate lines to 16, 16 ', which open separately from each other in the process chamber 15. Through the supply lines 16 ', 16 "different process gases can be fed into the process chamber 15.
  • the reference numeral 25 denotes a temperature sensor.
  • This temperature sensor 25 may be an optical temperature sensor, for example an IR pyrometer or a UV pyrometer. With this temperature sensor 25, the surface temperature of the substrates 18 can be measured. In addition, the layer thickness, or the growth rate of a layer on the substrate 18 or its layer composition can also be determined with the optical sensor 25.
  • the starting materials fed into the supply lines 16 ', 16 "of the gas inlet element 16 are mixed together in a gas mixing system, as shown in Figures 1 to 4.
  • the elements are gas selector switch 1
  • hydride source 5 and MO source 10 are shown as blocks only and are shown in more detail in Figures 2 to 4.
  • the gas mixing system includes two gas supply lines 19, 195 through which N 2 or H 2 is fed
  • a plurality of gas selection scarf diesters 1 can be selected between nitrogen and hydrogen.
  • the gas selector switch 1 has two actuators, each of which is formed by a 2-way valve 2.
  • the gas selection switch 1 also has a mass flow controller / sensor 4, which may also have the function of an actuator.
  • pressure sensors may be provided, each provide a pressure reading in this section of the piping system.
  • the mass flow controller 4 may also provide a mass flow measurement.
  • There are several, especially redundant hydride sources 5 are provided.
  • the hydride used is in particular NH 3 , AsH, PH or SiH 4 .
  • the hydride source 5 shown in FIG. 3 has a 3/2-way valve, a plurality of mass flow controllers 4 and a gas tank 7 containing the respective hydride.
  • the gas tank 7 is shown only symbolically. As a rule, it is trained by a central gas supply.
  • FIG. 5 shows the source of an organometallic starting material.
  • two source containers bubblers 12, each containing the same organometallic starting material
  • the source 10 has a plurality of mass flow controllers 4 and a 4/2-way controller.
  • Valve 11 A concentration measuring device 47 can be provided as the sensor, with which the concentration of the organometallic compound in the gas flow can be determined The concentration can be predetermined via the two mass flow controllers 4.
  • the temperature of the source vessels 12 is controlled to a desired temperature by a temperature controller 26.
  • Figure 1 shows two sources of TMGa and two sources of TM Al.
  • the starting materials provided by the hydride source 5 and the Mo source 10 can be fed by means of the run / vent switch 8 shown in Figure 4 either in a vent line 21 which leads directly into the exhaust and the to stabilize the rivers.
  • the run line or the run line RUN I and RUN II are connected to the supply lines 165 16 "
  • the run / vent switch 8 has a five / two-way valve.
  • control values that provided, for example, valve positions or setpoint specifications for temperatures or pressures.
  • a process is carried out in which one or more layers are deposited on one or more substrates arranged in the process chamber 15.
  • a process involves a variety of steps. The steps are performed in chronological order and have individual properties.
  • Essential actuators ie valves or mass flow controllers, can receive a constant setpoint for a certain time.
  • the key actuators are those whose operational status has an influence on the quality of the process step.
  • All valve positions, temperature specifications, pressure specifications, mass flow specifications, etc. are stored as control values SD in a log file 40 as raw data RD.
  • all measured values MW of the sensors that is to say in particular temperature sensors, pressure sensors or mass flow sensors, are stored in the log file 40.
  • a process lasting several hours and a data acquisition clock of one second results in a very large amount of data.
  • process parameters PP are first obtained from the raw data RD and, in particular, the setting data SD for the actuators 2, 4, 6, 9, 11, 23.
  • the process parameters PP are data obtained from the raw data RD by means of a computing device, which provide process step-specific information.
  • the raw data RD in particular only the setting data SD are mathematically linked together, wherein a process parameter calculation 41 is performed with the mathematical combination.
  • a process parameter PP1 can be obtained for example from a mathematical combination of the control data SD1 and SD2.
  • a second process parameter PP2 can be obtained from a combination of the setting data SD2 and SD4.
  • the mathematical links for determining the process parameters PP from the setting data SD can be predetermined in the computing device by a program. These are therefore predetermined mathematical links of the setting data SD, by means of which the process parameters PP are determined.
  • the process parameter PP2 may be the mass flow of a metal-organic starting material, wherein the manipulated value SD6 is a temperature of the source container 12.
  • the mass flow from the source 10 can thus be calculated from the temperature setpoint and a mass flow of a carrier gas (control value SD5) through the source container 12.
  • process parameter calculation 41 (FIG. 7) taking into account the setting data SD among one another, it is possible, for example, to take into account a redundant arrangement of a plurality of hydride sources 5 or more MOs -Quellen 10 are determined only from the valve positions and the pressures, temperatures in the source container 12 of the mass flow of an organometallic compound or a hydride through the Run line 20, 20 'or through the vent line 21.
  • the physical relationships between a source temperature and a mass flow of a carrier gas through a source container 12 of an MO source 10 are taken into account in order to determine the mass flow of the MO precursor, which represents a process parameter.
  • process parameter PP is a first data compression of the raw data RD.
  • each of the several successive process steps PI to Pn is identified in a process step determination 42.
  • the process steps PI to Pn identified in the process step determination 42 do not have to match the steps of the recipe.
  • the process step limits can be completely different here. They depend essentially on the selection of the mathematical links of the control data SD. As a result, as it relates to the process step
  • Determination 42 is shown on the right in FIG. 7, which observes the time profiles of the process parameters PP1 to PP3.
  • a predetermined time for example at least 5 seconds
  • the entire process can be broken down into a number of process steps, which can be different from the steps specified in the recipe.
  • the process steps PI to Pn can be identified reproducibly in a process with the same recipe.
  • a measured value evaluation 43 is then carried out with the aid of the measured values MW, the measured values MW and in particular the measurement values relevant for the respective process step being analyzed with regard to an average value and a scattering from the mean value.
  • inertia processes are taken into account.
  • the acquisition of the measured values MW to form a process step size PG takes place only after a defined time after the beginning of the respective process step Pi. From this point in time until, for example, the end of the process step, a measurement value is obtained or, with the aid of suitable mathematical links, which take into account the conditions of the installation, mean values of several measured values MW are formed, which are used as process step size PG in the further method and which can also be stored in the process data memory 44.
  • more complex analyzes can also be performed or triggered for in-situ measurement systems for the identified growth steps whose results serve as process step variables, such as those from analysis the periodicity of reflectance signals derived growth rate.
  • process step variables such as those from analysis the periodicity of reflectance signals derived growth rate.
  • interferometers can be used which give periodically changing measuring values. From the periodicity, the layer thickness or the growth rate can be determined. According to the invention, it is proposed that these measuring devices be triggered by means of the information obtained by the method according to the invention, ie switched on or off.
  • process parameters PP which can be assigned to a process step in which a layer is deposited
  • a measuring device can be switched on at the beginning of the process step and switched off again at the end of the process step.
  • Coating thickness gauges for example interferometers, require information on the optical properties of the layer to be deposited in the process step in order to quantify the growth rate or the layer thickness. These properties can be determined from the process parameters PP.
  • the process steps PI to Pn and the process step sizes PG obtained therein are stored in the process data memory 44 as comparison variables VG.
  • this only takes place if a quality analysis on the deposited layer or the deposited layers has the result that the layers meet a quality requirement. If the layers do not meet the quality requirements set for them, the calculated values are worfen.
  • a historical data pool is generated at the beginning with a plurality of identical processes, having one or more comparison variables VG for each process step PI to Pn, each comparison variable VG being a process step size PG, for example a temperature or a total. pressure, at which it can be expected that the process step has been successful.
  • a data comparison 45 the process variables PG of the process steps PI to Pn of the current process are compared with the comparison variables VG in the process data memory 44. If all process variables PG are in a good range, which is defined by an average value and a scattering range of the comparison variables VG, then the layer or layer sequence deposited on the substrate is considered to be in order.
  • the data comparison 45 leads to the delivery of a response signal A, which makes a statement as to whether the layer or layer sequence can be further observed in a promising manner. In the case of a layer sequence rated as not correct, a first indication of which sub-layer and which measured values are affected can make the error search extremely easy.
  • the reference numeral 46 indicates a data update.
  • the process variables PG of processes which provide qualitatively sufficient layers can be stored in the process data memory 44 in addition to the already stored historical data in order to update the data stock there. As a result, long-term drift effects can be intercepted.
  • the above explanations serve to explain the inventions as a whole, which at least individually further develop the state of the art by at least the following combinations of features, wherein two, several or all of these feature combinations can also be combined, namely:
  • a method which is characterized in that from measured values MW of sensors 3, 4, 4 ', 24, 25, 47 corresponding characteristic process step sizes PG are formed for at least some of the process steps PI to Pn of their respective type ,
  • a method which is characterized in that an automatically more complex analysis of other in-situ measurement systems, in particular reflectance measurements, is triggered for the identified process step and with the analysis result a corresponding process step size, for example a growth rate is formed.
  • a method which is characterized in that the process step sizes PG thus obtained are stored in a process data memory 44. cherten, at least one similar process step associated comparison variables VG be compared 45.
  • comparison quantities VG are formed from measured values MW, which have been determined in one or more previously performed processes.
  • comparison quantities VG each include a mean time-averaged over the measured values MW of a plurality of earlier processes and a value for a scattering range, wherein the process variable PG is shown as having the Comparison variable VG is considered within predetermined limits consistent, if the process step size PG is in the scattering range around the mean of the comparison variable VG and as not with the comparison size within predetermined limits is considered to be coincidental if the process step size PG lies outside of the scattering range.
  • a method which is characterized in that the process parameters PP by the control values SD of selected valves 6, 9, mass flow controller 4, pressure regulator 4 'and possibly temperature controller 26 are calculated mass flows of gaseous starting materials into the process chamber 15.
  • a device which is characterized in that the computing device is programmed and set up in such a way that process parameters PP are obtained from the raw data RD, that the process parameters are analyzed by an analysis 42 of the time profile PP the beginning and the end of process steps PI to Pn and / or their nature are identified.
  • a device which is characterized in that from the measured values MW for at least some of the process steps PI to Pn of their respective type corresponding characteristic process step sizes PG are formed and that the process step variables PG thus obtained are compared 45 with comparison variables VG stored in a process data memory 44 and associated with an at least similar process step.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Informationen über einen aus mehreren hintereinander erfolgenden Schritten bestehenden Prozess zum Abscheiden zumindest einer Schicht auf einem Substrat(18), insbesondere Halbleiterschicht, in einer Prozesskammer (15) eines Reaktors (14), wobei in zeitlicher Abfolge Stell-Daten (SD) für Aktoren (2, 4, 6, 9, 11, 23), Mess-Werte (MW) von Sensoren (3, 4, 24, 25) als Roh-Daten (RD) in einer Log-Datei (40) zusammen mit ihrem Zeitbezug gespeichert werden.Durch eine Nutzung dieser Roh-Daten (RD) sollen Erkenntnisse über die Qualität der abgeschiedenen Schicht gewonnen werden.Hierzu werden aus den Roh-Daten (RD) mittels einer Recheneinrichtung durch In-Beziehung-Setzen (41) der Roh-Daten (RD) Prozess-Parameter (PP) gewonnen werden, dass durch eine Analyse (42) des zeitlichen Verlaufs der Prozess-Parameter (PP) der Beginn und das Ende von Prozessschritten (P1 bis Pn) und deren Art identifiziert werden, dass aus den Mess-Werten (MW) für zumindest einige der Prozessschritte (P1 bis Pn) ihrer jeweiligen Art entsprechende charakteristische Prozessschritt-Größen (PG) gebildet werden und dass die so gewonnenen Prozessschritt-Größen (PG) mit in einem Prozessdatenspeicher (44) abgespeicherten, einem zumindest ähnlichen Prozessschritt zugeordneten Vergleichs-Größen (VG) verglichen (45) werden.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung von Informationen über in einem CVD-Verfahren abgeschiedene Schichten
Gebiet der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft Verfahren zur Gewinnung von Informationen über einen aus mehreren hintereinander erfolgenden Schritten bestehenden Prozess zum Abscheiden zumindest einer Schicht auf einem Substrat, insbe- sondere Halbleiterschicht, in einer Prozesskammer eines Reaktors, wobei Roh- Daten verwendet werden, die zumindest die zeitliche Abfolge von Stell-Daten für Aktoren enthalten.
[0002] Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung, die so einge- richtet ist, dass mit einer elektronischen Steuereinrichtung, insbesondere einem Steuerrechner, das erfindungs gemäße Verfahren durchgeführt wird.
Stand der Technik
[0003] Im Maschinenbau ist es bekannt, Maschinen an prozessrelevanten oder maschinenbaurelevanten Stellen mit Sensoren auszurüsten, mit denen Mess- werte, beispielsweise Temperaturmesswerte oder Vibrationsmesswerte ermit- telt werden. Diese Messwerte werden gespeichert und von einer Recheneinrich- tung ausgewertet. Dabei werden die Messwerte mathematisch in Beziehung gesetzt. Dies erfolgt durch Einsetzen der Messwerte in mathematische Formeln, die die Funktion und den konstruktiven Aufbau der Maschine in digitaler Wei- se wiedergeben. In der Literatur wird bei einer derartigen Überwachung der Funktionsweise einer Maschine von einem in einer Recheneinrichtung gespei- cherten„digitalen Zwilling" gesprochen. [0004] Die US 2015/0039117 Al offenbart eine Halbleiter-Fertigungs- einrichtung, bei der mit einer Vielzahl von Sensoren Messwerte gesammelt werden. Die Messwerte werden in einer elektronischen Recheneinheit verarbei- tet, wobei aus der Vielzahl von Messwerten Untergruppen gebildet werden.
[0005] Die US 2008/0275586 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Wafern, bei dem die Daten derart ausgewertet werden, dass Vor- hersagen über das Ergebnis eines Beschichtungsprozesses gemacht werden können.
[0006] Die US 2009/ 0276077 Al beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von Informationen über einen CVD-Prozess, wobei Messdaten mit Hilfe eines digi- talen Modells aufbereitet werden.
Zusammenfassung der Erfindung
[0007] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Informatio- nen über einen aus mehreren hintereinander erfolgenden Schritten bestehenden Prozess zum Abscheiden insbesondere einer Halbleiterschicht, wobei die Halb- leiterschicht insbesondere eine Schicht einer Schichtenfolge ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Vorrichtung besitzt eine Prozesskammer, die innerhalb eines Reaktor gehäuses angeordnet ist, das gasdicht gegenüber der Umgebung abgeschirmt ist. Inner- halb des Reaktorgehäuses befindet sich ein Suszeptor, der mittels einer Heiz- einrichtung auf eine Prozesstemperatur aufheizbar ist. Mit dem Suszeptor wird zumindest ein Substrat auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt. Ein oder mehre- re Substrate können auf einer zu einer Prozesskammer weisenden Breitseiten- fläche des Suszeptors aufliegen. Dieser Breitseitenfläche des Suszeptors liegt eine Decke der Prozesskammer gegenüber. Die Prozesskammerdecke kann be- heizt oder gekühlt werden. Es sind Sensoren vorgesehen, um eine Vielzahl von Messwerten zu ermitteln, insbesondere um die Temperatur der Prozesskam- merdecke zu messen und um die Temperatur der Oberfläche des Suszeptors sowie einen Druck innerhalb der Prozesskammer zu ermitteln. Ferner können optische Messgeräte, beispielsweise IR- oder UV-Pyrometer vorgesehen sein, um Eigenschaften der Oberfläche des Substrates oder Eigenschaften der auf der Oberfläche des Substrates abgeschiedenen Schichten zu ermitteln. Aus den Mess-Werten der optischen Sensoren können die Temperaturen der Substrat- oberfläche oder die aktuelle Schichtdicke und damit eine Wachstumsrate ermit- telt werden. Des Weiteren sind Sensoren vorgesehen, um in einem Gasmisch- system Druckwerte oder Massenflusswerte zu ermitteln. Weitere Sensoren er- mitteln die Temperaturen von Temperierbädern oder Kühlwasserkreisläufen.
Es ist ein Gaseinlassorgan vorgesehen, durch das die ein oder mehreren Pro- zessgase in die Prozesskammer eingespeist werden. Ein Gasmischsystem be- sitzt eine Vielzahl von Aktoren und Sensoren. Mit den Aktoren können Gas- flüsse eingestellt werden, wobei mittels Ventilen die Prozessgase im Gasmisch- system zusammengemischt werden und zwischen einer Run-Leitung, die in das Gaseinlassorgan mündet, und einer Vent-Leitung, die unmittelbar in einen Auspuff mündet, hin und her geschaltet werden. Die Aktoren können Massen- flusskontr oller sein, mit denen ein Massenfluss eingestellt werden kann. Die Aktoren können darüber hinaus auch Temperaturregler von Heizungen oder Kühlungen sein, um flüssige oder feste Quellen auf eine Quellentemperatur zu halten. Bei den flüssigen oder festen Quellen handelt es sich um Quellen von metallorganischen Ausgangsstoffen, wie beispielsweise Trimethylgallium oder Trimethylindium oder Trimethylaluminium, die auf einer Quellentemperatur temperiert werden. Die festen oder flüssigen metallorganischen Ausgangsstoffe werden in Quellenbehältern, beispielsweise Bubblern bevorratet, durch die ein Trägergas hindurchströmt. Der Massenfluss des Trägergases wird von einem Aktuator, beispielsweise einem Ventil oder einem Massenflussregler, einge- stellt. Zudem sind Drucksensoren oder Druckstellglieder vorgesehen, mit de- nen der Druck in der metallorganischen Quelle gemessen oder eingestellt wer- den kann. Darüber hinaus weist die erfindungs gemäße Vorrichtung gasförmige Quellen auf, beispielsweise Hydrid-Quellen. Mittels Aktoren und/ oder Senso- ren lässt sich der Massenfluss des Hydrids, bei dem es sich um NH3, AsHi, PHi oder SiH4 handeln kann, in die Ventil- beziehungsweise Run-Leitung einstellen. Im Gasmischsystem sind darüber hinaus weitere Aktoren vorgesehen, um die Flüsse zu verdünnen und/ oder umzuleiten. Diese Aktoren können Massen- flussregler (MFC), Druckregler und Mehrwege- Ventile sein. Das Gasmischsys- tem weist darüber hinaus eine Vielzahl von Sensoren auf, mit denen zum einen prozess-relevante Mess-Werte ermittelt werden können. Es sind aber auch Sen- soren vorgesehen, die Mess-Werte liefern, die für den jeweiligen Prozessschritt nicht relevant sind. Es sind insbesondere solche Sensoren vorgesehen, mit de- nen eine Temperatur, ein Druck oder ein Massenfluss gemessen wird. Mit ei- nem Totaldrucksensor kann der Totaldruck innerhalb der Prozesskammer be- stimmt werden. Ein Prozess wird nach einem vorgegebenen, in einer Rezeptda- tei gespeicherten Rezept durchgeführt und besteht in der Regel aus einer Viel- zahl von zeitlich hintereinander abfolgenden Rezept-Schritten, wobei diese Schritte zumindest Spülschritte, Aufheizschritte, Temperschritte, Abkühlschrit- te und/ oder Wachstumsschritte sein können. In einem Spülschritt wird die Prozesskammer mit einem Inertgas gespült. Es werden keine Ausgangs Stoffe, also insbesondere keine III-Precursor (insbesondere gasförmige chemische Ver- bindung mit einem Element der V-Hauptgruppe), IV-Precursor (insbesondere gasförmige chemische Verbindung mit einem Element der I V-Hauptgruppe) oder V-Precursor (insbesondere gasförmige chemische Verbindung mit einem Element der V-Hauptgruppe) in die Prozesskammer eingespeist. In einem Auf- heizschritt kann die Prozesskammer auf eine Solltemperatur aufgeheizt wer- den. Beim Aufheizschritt kann ein IV-Precursor oder ein V-Precursor in die Prozesskammer eingespeist werden. Es sind Temperschritte vorgesehen, in de- nen das Substrat auf einer Temper-Temperatur getempert wird und insbeson- dere für eine gewisse Zeit auf dieser Temperatur gehalten wird. Während des Temper Schrittes kann lediglich ein Inertgas oder aber auch zusätzlich einer der Precursor in die Prozesskammer eingespeist werden. In einem Wachstums- schritt werden die Ausgangsstoffe (Precursor) derart in die Prozesskammer eingespeist, dass sich auf der Oberfläche des Substrates oder auf der Oberfläche bereits vorher abgeschiedener Schichten eine Schicht abscheidet. Die Precursor können bei unterschiedlichen Wachstumstemperaturen und unterschiedlichen Prozesskammerdrücken in die Prozesskammer eingespeist werden. Das Rezept ist üblicherweise in einer geeigneten Programmiersprache geschrieben, die als Hochsprache menschenlesbar ist. Es kann vorgesehen sein, dass das Rezept in Maschinenanweisungen kompiliert wird. Das Rezept oder die daraus kompi- lierten Daten können einen Rohdatenpool bilden. Eine erfindungs gemäße Vor- richtung kann einen Kommunikationsrechner aufweisen, über den über eine Schnittstelle, beispielsweise Tastatur, Bildschirm, oder Datenübertragungsein- richtung ein Rezept eingegeben werden kann. Das Rezept wird in einem Daten- speicher gespeichert, der dem Kommunikationsrechner zugeordnet sein kann. Die Daten des Rezeptes werden über den die Kommunikationsschnittstelle bidenden Kommunikationsrechner an einen Steuerrechner übertragen, der die Aktoren der Beschichtungsanlage ansteuert, also eine Sollwertvorgabe macht. Der Steuerrechner ist ebenso in der Lage, Ist-Werte von den Aktoren bezie- hungsweise Sensoren zu empfangen. Er steuert in Echtzeit den Prozess. Er kann die Ist-Werte von Aktoren oder von Sensoren an den Kommunikationsrechner weiterleiten. Die erfindungs gemäße Vorrichtung weist eine Log-Datei auf, die beispielsweise dem Kommunikationsrechner zugeordnet ist, mit der während eines Prozesses in definierten zeitlichen Abständen, beispielsweise in Abstän- den von einer Sekunde, die Daten zumindest einiger, bevorzugt sämtlicher Sen- soren als Mess-Werte zusammen mit einem Zeitstempel gespeichert werden. In der Log-Datei werden darüber hinaus auch zumindest einige, bevorzugt sämt- liche Stell-Werte der Aktoren als Stell-Daten abgespeichert. Die Mess-Werte und die Stell-Daten können somit ebenso einen Rohdatenpool bilden. Mit dem erfindungs gemäßen Verfahren beziehungsweise der erfindungs gemäßen Vor- richtung wird aus diesen, der Rezeptdatei und/ oder der Log-Datei entstam- menden Rohdaten eine kondensierte Tabelle, beispielsweise mit Mittelwerten nur der relevanten Parameter und Schritte gebildet. Es werden somit verdichte- te Daten erzeugt, die dem Anwender die Interpretation des Prozesses, insbe- sondere zum Abscheiden ein oder mehrerer Halbleiterschichten und dessen hintereinander abfolgenden Schritte, erleichtern. Die hierzu erforderliche Er- mittlung der Zeittransiente kann entweder aus dem Rezept, insbesondere dem kompilierten Rezept, oder der Log-Datei ermittelt werden. Die Rohdaten kön- nen nicht nur die Stell-Daten für die Aktoren beinhalten. Sie können darüber hinaus auch die Mess-Werte von Sensoren beinhalten. Letztere werden der Log- Datei entnommen. Die verdichteten Daten können beispielsweise vom Kom munikationsrechner durch Auswerten des Rezeptes, vom Steuerrechner durch Auswerten des Rezeptes und/ oder der Ist-Werte oder durch Auswerten der Log-Datei gewonnen werden. Zum Abscheiden von Schichtsystemen zur Ferti- gung von Leuchtdioden oder HEMTs wird eine Vielzahl von Wachstumsschrit- ten hintereinander durchgeführt, in denen jeweils dünne III-V-Schichten aufei- nander abgeschieden werden. Jeder Prozess, der zur Lertigung eines individu- ellen Halbleiter-Bauelementes gehört, besteht aus einer definierten Anzahl von Schritten, wobei in einem Schritt nicht notwendigerweise alle, aber zumindest einige charakteristische Stell-Daten für eine gewisse Zeit, insbesondere einer Wachstumszeit oder Temperzeit, auf einem festen Wert gehalten werden. Ein charakteristischer Stellwert kann beispielsweise eine Solltemperatur sein, die von einer Heizeinrichtung zur Heizung der Prozesskammerdecke oder zur Heizung des Suszeptors erreicht werden muss. Die charakteristischen Stellwer- te können sich während eines Schrittes aber auch ändern; beispielsweise wenn mehrere redundante Quellen vorgesehen sind, kann während eines Schrittes von einer Quelle auf eine redundante zweite Quelle umgeschaltet werden. Die erfindungs gemäße Vorrichtung kann darüber hinaus auch feste oder flüssige Quellen aufweisen. Eine derartige Quelle besitzt beispielsweise einen Quellen- behälter, in dem ein fester oder flüssiger Ausgangsstoff bevorratet wird. Durch diesen Behälter wird ein Trägergas hindurchgeleitet. Dies erfolgt durch ein Tauchrohr, welches in den festen oder flüssigen Ausgangsstoff eintaucht. Bei dem festen Ausgangsstoff handelt es sich üblicherweise um ein Pulver. Das Trägergas durchströmt den festen oder flüssigen Ausgangsstoff dann in der Art eines Bubblers (Waschflasche). Mit Hilfe einer thermodynamischen Verknüp- fung lässt sich in Kenntnis der Temperatur im Quellenbehälter der Dampfdruck des flüssigen oder festen Ausgangsstoffes ermitteln. Mit Hilfe dieses Dampf- druckes kann die Förderleistung der Quelle ermittelt werden, wobei zusätzlich zur Quellentemperatur auch der Gasdruck der Quelle sowie der Massenfluss des durch die Quelle strömenden Trägergases berücksichtigt wird. Die Förder- leistung der Quelle, also der Massenfluss des Ausgangsstoffes aus der Quelle heraus, kann unter Verwendung der diesbezüglichen physikalischen Gesetze berechnet werden. Die Stelldaten sind Inhalt des Rezeptes.
[0008] Mit dem erfindungs gemäßen Verfahren können während des laufen- den Prozesses oder im Anschluss an einen bis zum Ende durchgeführten Pro- zess zunächst die Abfolge von Schritten und deren Art ermittelt werden. Dies erfolgt nicht unter Verwendung von Rezept-Befehlen zur Statistik Datenerfas- sung, sondern ausschließlich durch Verwendung der Roh-Daten, insbesondere ausschließlich der Stell-Daten. Alternativ dazu können die Schritte aber auch durch eine Art Simulation oder Kompilierung aus dem Rezept gewonnen wer- den. Dies erfolgt bevorzugt immer automatisiert, so dass es nicht erforderlich ist, dass bestimmte Prozessschritte zur Datenerfassung von einem Prozessinge- nieur definiert werden. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Log-Daten ver- wendet werden und insbesondere, dass Mess-Werte zur Ermittlung der Pro- zessschritte verwendet werden. Hierzu werden zunächst aus den Roh-Daten und insbesondere aus den Stell-Daten Prozessparameter gewonnen. Die Pro- zessparameter sind aus den Roh-Daten, insbesondere den Stell-Daten berechne- te Parameter. Hierzu werden die Roh-Daten mittels einer Recheneinrichtung in Beziehung zueinander gesetzt. In einer erfindungs gemäßen Vorrichtung kön- nen mehrere redundante Quellen der Ausgangsstoffe vorgesehen sein. Der Ausgangsstoff kann dann wahlweise von einer der mehreren gleichartigen Ausgangsstoffquellen in die Prozesskammer eingespeist werden. Der Massen- fluss des Ausgangs Stoffs von seiner Quelle in die Prozesskammer wird durch die Stellung von Massenflussreglern und einer Vielzahl von Ventilen bestimmt. Zur Charakterisierung eines Prozessschrittes ist es nicht erforderlich, im Ein- zelnen zu wissen, welche Ventile geöffnet und/ oder welche Flüsse eingestellt sind. Es ist vielmehr das Ergebnis der Einstellung der diesbezüglichen Ventile oder Massenflusskontroller von Relevanz, nämlich der in die Prozesskammer strömende Massenfluss eines oder mehrerer Ausgangsstoffe. Ein weiterer zur Charakterisierung eines Prozessschrittes relevanter Wert kann eine Temperatur innerhalb der Prozesskammer und/ oder ein Drucks innerhalb der Prozess- kammer sein. Diese Werte sind prozessschrittcharakteristisch. Mittels einer ma thematischen Beziehung werden die Stell-Daten derart aufbereitet, dass aus den Stell-Daten beispielsweise der Massenfluss eines Hydrids oder einer metallor- ganischen Verbindung in die Prozesskammer bestimmt wird. Die Prozesspa- rameter sind somit beispielsweise Massenfluss werte der Precursor, die gleich- zeitig in die Prozesskammer eingespeist werden. Die Prozessparameter sind darüber hinaus auch Temperatur stellwerte für den Suszeptor, die Prozess- kammerdecke und die Substratoberfläche. Diese Prozessparameter werden in einem weiteren Schritt zur Ermittlung der Prozessschritte analysiert. In einer ähnlichen Berechnung, wie bei der Erstellung eines Rezeptes, werden aus den Temperaturen der flüssigen oder festen Quellen, aus den Massenflüssen der durch die Quelle strömenden Trägergase und aus dem Gasdruck in der Quelle unter Verwendung der thermodynamischen Zusammenhänge sowie aus der Stellung der der Quelle zugeordneten Ventile Massenflüsse der metallorgani- schen Precursor ermittelt. Es ist dabei unerheblich, aus welcher physikalischen Quelle die Massenflüsse kommen. Wesentlich ist der sich aufgrund der Stell- Daten ergebende Massenfluss in die Prozesskammer. Weitere Prozessparameter können die Temperatur-Sollwerte und die Druck-Sollwerte in der Prozess- kammer sein. Mittels dieser aus den Rohdaten gewonnenen Prozess-Parameter werden sodann der Beginn und das Ende von Prozessschritten ermittelt. Hierzu wird der zeitliche Verlauf der Prozess-Parameter beobachtet. Ein Prozessschritt kann beispielsweise dadurch definiert sein, dass sich die Prozess-Parameter für eine gewisse Zeit nicht ändern. Wenn sich der Verlauf der Prozess-Parameter über eine Zeit, die oberhalb einer Grenzzeit, beispielsweise 5 Sekunden liegt, nicht ändert, so identifiziert die Recheneinrichtung dies als einen individuellen Prozessschritt. Die Dauer des Prozessschrittes und deren Art, die beispielsweise durch die jeweiligen in die Prozesskammer strömenden Precursor oder Druck oder Temperatur festgelegt ist, werden abgespeichert, wobei die Art durch eine individuelle Kombination von Prozessparametern definiert wird. Prozessschrit- te der gleichen Art beinhalten somit Prozessparameter, die übereinstimmen oder zumindest ähnlich sind. Wird die Art durch mehrere verschiedene Pro- zessparameter definiert, so kann die Art zweier Prozessschritte dann als über- einstimmend angesehen werden, wenn die Prozessparameter in einem begrenz- ten Hyperraum eines mehrdimensionalen Koordinatensystems liegen, das von den einzelnen Prozessparametern aufgespannt wird. Während des Prozesses werden neben den Stell-Daten auch die Messwerte aufbereitet. Die Aufberei- tung der Mess-Werte erfolgt bevorzugt in jedem Prozessschritt. Die Aufberei- tung kann aber auch nur in einzelnen Prozessschritten erfolgen. Bei der Aufbe- reitung der Mess-Werte werden charakteristische Prozessschritt-Größen ermit- telt. Die Prozessschritt-Größen können beispielsweise die Ist-Temperatur in der Prozesskammer, der Ist-Druck in der Prozesskammer, die Ist- Oberflächentemperatur des Suszeptors, die Ist-Oberflächentemperatur des Sub- strates, eine optische Eigenschaft des Substrates, oder die Wachstumsrate einer Schicht sowie eine sonstige mit Sensoren gemessene Antwort der Depositions- anlage auf die Prozess-Parameter, etwa eine Regelventilstellung, eine Heiz- o- der Kühlleistung etc. sein. Als Prozessschritt-Größe kommt grundsätzlich jede physikalische Größe in Betracht, die einen Zustand eines Aggregates, insbeson- dere eines peripheren Aggregates der Vorrichtung, beschreibt. Ähnlich wie bei der Aufbereitung der Stell werte, wo beispielsweise aus einer Untergruppe der Stellwerte die Prozess-Parameter ermittelt werden, kann bei der Aufbereitung der Mess-Werte eine Untergruppe der Mess-Werte als Prozess-Größe verwen- det werden. Bei der Aufbereitung der Mess-Werte können Anlaufeffekte zu Beginn eines Prozessschrittes ausgeblendet werden. Dies erfolgt dadurch, dass die Verwendung der Mess-Werte zum Gewinnen der Prozessschritt-Größen erst dann beginnt, wenn ein Einschwingvorgang beendet ist, sich die Mess- Werte also stabilisiert haben. Die Mess-Werte werden dann für eine vorgegebe- ne, insbesondere Prozessschritt-individuelle Zeit ermittelt. Aus einer Vielzahl der in zeitlicher Abfolge gewonnenen Mess-Werte kann ein Mittelwert und eine mittlere Abweichung vom Mittelwert gebildet werden. Diese und/ oder weitere Prozessschritt-Größen werden abspeichert. Wird ein Prozess mit einer indivi- duellen Abfolge von Prozessschritten die ersten Male durchgeführt, so wird im Anschluss an den Prozess die Qualität der abgeschiedenen Schicht bezie- hungsweise Schichtenfolgen analysiert. Entspricht die Qualität der Schicht be- ziehungsweise Schichtenfolgen einer Vorgabe, so werden die Prozess- Parameter und die daraus analysierten Prozessschritte sowie die Prozessschritt- spezifischen Prozessgrößen in einem Prozessdatenspeicher abgespeichert. Die Prozess-Parameter werden mit Hilfe eines mathematischen/ physikalischen Modells berechnet, wobei das Modell den konstruktiven Aufbau eines Gas- mischsystems beziehungsweise eines Reaktors digital wiederspiegelt. Das Mo dell beinhaltet die physikalischen Zusammenhänge der Stell-Daten, um vor- richtungsspezifische charakteristische Stellwerte miteinander zu verknüpfen. Der Prozessdatenspeicher enthält somit einen Pool von Prozess-Daten, die zu Prozessen gehören, mit denen eine Schicht oder eine Schichtenfolge abgeschie- den worden ist, die der Qualitätsvorgabe genügen. Aus den Prozessschritt- Größen mehrerer gleichartiger Prozesse werden Vergleichs großen gebildet. Die Vergleichs großen sind somit historische Prozessschritt-Größen, die insbesonde- re einen Mittelwert und einen Streuwert beinhalten. Wird nach dieser initialen Datensammlung zum Erstellen der historischen Prozessschritt-Größen, also der Vergleichs-Größe einer im Prozessdatenspeicher bereits hinterlegter Prozess durchgeführt und wird dieser Prozess in der oben beschriebenen Weise durch Identifizierung seiner Prozessschritte aufgefunden, so können die im aktuellen Prozess gewonnen Prozess-Größen der einzelnen Prozessschritte mit den histo- rischen Vergleichs-Größen aus dem Prozessdatenspeicher verglichen werden. Liegen die Prozessdaten in einem durch den Streubereich um den Mittelwert definierten Wertebereich, so wird der Prozessschritt als qualitativ in Ordnung angesehen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass ein Prozess nur dann insge- samt als in Ordnung angesehen wird, wenn die Prozessschritt-Größen sämtli- cher Prozessschritte des Prozesses mit den historischen Vergleichs-Größen der- art übereinstimmen, dass die Prozessschritt-Größen innerhalb des durch den Streubereich vorgegebenen Bereichs liegen. Es ist insbesondere von Vorteil wenn bei der Ermittlung der Prozess-Parameter nur Stelldaten verwendet wer- den, wobei die Prozess-Parameter insbesondere nur von den Stelldaten solcher Aktoren gewonnen werden die während eines Prozessschrittes durch Ände- rung ihres Einstellwertes die charakteristischen Mess-Werte beeinflussen kön- nen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Prozessdaten nur aus den Stellda- ten solcher Aktoren gewonnen werden, deren Einstellwerte eine Temperatur in der Prozesskammer, einen Massenfluss eines eine Flüssigkeit oder einen Fest- körper beinhaltenden Quelle mit einem Trägergas in die Prozesskammer trans- portierten metallorganischen Ausgangsstoffes, einen insbesondere mit einem Trägergas in die Prozesskammer transportierten Hydrids und/ oder einem To- taldruck in der Prozesskammer beeinflussen. Die Stell-Daten sind insbesondere Ventilstellungen von 2-/ 2- Wege- Ventilen, 5-/ 2- Wege- Ventilen, 4-/2-Wege- Ventilen sowie Soll-Werte von Druck- oder Heizreglern. Die zur Bildung der Prozess-Größen verwendeten Mess-Werte können aber auch Parameter von Kühlwasserflüssen peripherer Aggregate der Vorrichtung betreffen. Die Mess- Werte zur Bildung der Prozess-Größen können dann charakteristische Mess- Werte eines Kühlkreislaufes sein. Mit dem erfindungs gemäßen Verfahren ist es möglich, ohne die Kenntnis einer Rezeptur und deren Schritte, Prozesse anhand ihrer technologisch gleichen oder technologisch ähnlichen Prozesse zu identifi- zieren, indem aus den Rohdaten, insbesondere den Stelldaten durch In- Beziehung-Setzen der Rohdaten Prozess-Parameter gewonnen werden. Dies erfolgt bevorzugt mittels eines mathematischen Modells, beispielsweise eines digitalen Abbildes der Vorrichtung, insbesondere des Gasmischsystems und des Reaktors. Das mathematische Modell beinhaltet insbesondere die physikali- schen Zusammenhänge zwischen den Aktoren. Die bei der Datenaufbereitung ermittelten Prozessschritte müssen nicht identisch sein mit den im Rezept hin- terlegten Schritten. Bei der Aufbereitung der Rohdaten zur Ermittlung der Pro- zess-Parameter erfolgt eine erste Datenkondensation. Aus der mehrere hundert Megabyte, in Einzelfällen auch Gigabyte-großen Log-Datei wird eine wenige Kilobyte-große Datenmenge extrahiert, die durch die Prozess-Parameter reprä- sentiert werden. Mit Hilfe einer Datenanalyse, die eine Beobachtung des zeitli- chen Verlaufs der Prozess-Parameter beinhaltet, werden der Beginn und das Ende der Prozessschritte identifiziert. Indem die Stelldaten zudem zu erkennen geben, welcher Precursor oder welche Kombination von Precursern in die Pro- zesskammer einfließen, kann durch die Analyse des zeitlichen Verlaufs der Prozess-Parameter nicht nur der Beginn und das Ende jedes Prozessschrittes ermittelt werden. Es lässt sich darüber hinaus auch die Art (Wachstumsschritt einer ersten III-V-Schicht, Wachstumsschritt einer zweiten III-V-Schicht, Tem- perschicht, etc.) des Prozessschrittes ermitteln oder sogar ein Prozessschritt eindeutig anhand der individuellen Prozess-Parameter Kombination identifi- zieren. Die Prozess-Parameter Kombination kann einen Druckwert beinhalten. Es kann sich dabei um den Totaldruck innerhalb einer Prozesskammer handeln. Es kann sich aber auch um einen Druck in einem peripheren Aggregat handeln. Ein Prozess-Parameter der Prozess-Parameter Kombination kann auch zumin- dest ein eine Temperatur bestimmender Parameter sein. Beispielsweise wird die Temperatur eines Substrates nicht nur durch die Temperatur des das Substrat tragenden Suszeptors bestimmt. Die Temperatur des Substrates wird vielmehr auch durch die Temperatur des Reaktordeckels, eines Spülflusses, der einen Substratträger in Rotation versetzen kann und die Art des Spülflusses beein- flusst. Wasserstoff hat andere Wärmeübertragungseigenschaften, als Stickstoff. Zur Prozessschritt-Ermittlung werden insbesondere solche Prozess-Parameter gewählt, die dem Prozessschritt einen eindeutigen Fingerabdruck geben. Diese Ermittlung kann unmittelbar nach der Beendigung des Prozesses durchgeführt werden. Die Datenanalyse kann aber auch bereits während des Prozesses durchgeführt werden. Eine zweite Kompression der Daten erfolgt durch die Aufbereitung der Mess-Werte. Die Mess-Werte unterliegen einer zeitlichen Schwankung, da es sich bei ihnen um von den Sensoren aufgenommene Ist- Werte handelt. Es sind beispielsweise Temperaturmesswerte. Bei den Tempera- turmesswerten kann es sich nicht nur um die oben genannten Temperatur- messwerte von Bereichen innerhalb der Prozesskammer handeln. Es kann sich auch um die Temperaturen von Bädern handeln, in denen die Quellenbehälter der metallorganischen Quellen temperiert werden. Darüber hinaus kann es sich auch um Kühlwassertemperaturen handeln. Aus diesen Messwerten werden prozessschrittspezifische oder ganz allgemeine Prozessschritt-Größen ermittelt. Bei der Prozessschritt-Größenermittlung wird für jeden Sensorwert bevorzugt nur ein Datum pro Messschritt abgespeichert. Es können aber auch zwei Daten abgespeichert werden, beispielsweise ein Mittelwert und eine Streuung. Es kann aber auch ausreichen, nur einen Mittelwert abzuspeichern. Die Mittel- wertbildung wird bevorzugt nicht über die gesamte Länge des Prozessschrittes durchgeführt, sondern - wie oben ausgeführt - nur über einen zeitlich begrenz- ten Bereich, nämlich nach der Beendigung eines Einschwingvorgangs bis bei- spielsweise zum Ende eines Prozessschrittes. Die Prozessschrittgrößen charak- terisieren Ist-Werte von prozessrelevanten Parametern. Durch einen Vergleich der Prozessschritt-Größen, beispielsweise der Ist-Temperaturen oder der Ist- Drucke oder der Ist- Wachstumsraten der abgeschiedenen Schichten mit histori- schen Daten kann nach Beendigung eines Prozesses eine Aussage abgegeben werden, die eine Erwartung der Schichtqualität beinhaltet. Liegen die Prozess- schritt-Größen im Bereich der historischen Vergleichs-Größen, so ist dies ein Hinweis darauf, dass die abgeschiedene Schicht oder Schichtenfolge einwand- frei ist, so dass sie in einem nachfolgenden Fertigungsprozess weiterverarbeitet werden können, indem aus dem beschichteten Wafer Halbleiter-Bauelemente hergestellt werden. Weichen die Prozessschritt-Größen in zumindest einem Prozessschritt aber erheblich von den Vergleichs großen desselben Prozess- schrittes eines historischen Prozesses ab, so kann dies ein Anzeichen dafür sein, dass die Qualität der abgeschiedenen Schicht oder Schichtenfolge für bestimmte Anwendungsfälle nicht ausreicht. Der so in dem Prozess gefertigte, beschichtete Wafer kann somit als Ausschuss oder als von minderer Qualität klassifiziert werden. Es ist somit möglich, unmittelbar nach dem Prozess zu entscheiden, welche in dem Prozess gefertigten Wafer weiter bearbeitet werden oder welche als Ausschuss zu betrachten sind. Die Gewinnung der Prozess-Parameter und die danach erfolgende Analyse zur Identifizierung von Prozessschritten kann bei der Verwendung von Rezeptdaten beziehungsweise daraus kompilierten Daten bereits vor der Durchführung des Prozesses erfolgen. Werden zusätzlich Mess-Werte von Sensoren verwendet, so kann die Gewinnung der Parameter oder die Analyse des zeitlichen Verlaufs der Prozess-Parameter während des Prozesses oder nach dem Prozess erfolgen. Die Bildung der charakteristischen Prozessschritt-Größen kann ebenfalls bereits während des Prozesses oder nach dem Prozess erfolgen. Ebenso kann der Vergleich der Prozessschritt-Größen mit in einem Prozessdatenspeicher abgespeicherten Vergleichs-Größen bereits während des Prozesses oder nach dem Prozess durchgeführt werden. Falls eine Bewertung der Qualität der abgeschiedenen Schicht nicht in der MOCVD- Anlage selbst, sondern von einem externen Produktions-Management-System erfolgen soll, so stellen die nach Prozessschritten, die zudem durch die ermittel- ten Prozess-Parameter eindeutig identifizierbar sind, indizierten Prozessschritt- Größen, die bereits den physikalischen Zusammenhängen in der Anlage Rech- nung tragen, einen idealen Ausgangspunkt für externe Daten- Analyse„Big- Data" dar. Der verdichtete Datensatz kann somit eine Basis bilden zur externen Ermittlung von Korrelationen, wenn eine externe Bewertung der Qualität der abgeschiedenen Schichten vorliegt. Es ist ferner vorgesehen, dass mit der Ana- lyse des Prozesses, insbesondere der Identifizierung der Prozessschritte eine automatische, komplexere Analyse sonstiger In-Situ Mess-Systeme getriggert wird. So ist es beispielsweise möglich, aufgrund identifizierter Prozessschritte Messgeräte ein- beziehungsweise auszuschalten. Wird bei der Prozess- Analyse beispielsweise festgestellt, dass ein bestimmter Prozessschritt ein Wachstums- schritt ist, in dem eine Schicht abgeschieden wird, so kann automatisiert ein Schichtdicken-Messgerät eingeschaltet und bei Beendigung des Prozessschrittes wieder ausgeschaltet werden. Wird als Schichtdicken-Messgerät ein Reflektanz- Messgerät, beispielsweise ein Interferometer verwendet, so können beispiels- weise die Perioden der Interferenz-Messwerte gezählt werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass dem Messgerät Informationen über die chemischen und/ oder physikalischen Eigenschaften der in dem jeweiligen Prozessschritt abzuscheidenden Schicht übermittelt werden, so dass das Messgerät automati- siert gewissermaßen einen Messbereich auswählt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand bei- gefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Gasmischsystems einer erfindungs gemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 einen Gasauswahlschalter 1,
Fig. 3 eine Hydridquelle 5,
Fig. 4 einen Run-/Vent-Umschalter 8,
Fig. 5 eine metallorganische Quelle 10, Fig. 6 schematisch einen Reaktor 14,
Fig. 7 schematisch als Blockdiagramm Elemente des erfindungsge- mäßen Verfahrens.
Beschreibung der Ausführungsformen
[0010] Die Figur 6 zeigt einen CVD-Reaktor. Der Reaktor besitzt ein gasdichtes Reaktorgehäuse 14, welches von einer nicht dargestellten Vakuumpumpe eva- kuierbar ist. In dem Reaktorgehäuse 14 befindet sich eine Heizung 22, die eine Infrarot oder eine RF-Heizung sein kann, mit der ein oberhalb der Heizung an- geordneter Suszeptor 17, beispielsweise aus Graphit, auf eine Prozesstempera- tur aufgeheizt werden kann. Die Regelung der Heizung 22 erfolgt mittels der Heizungs Steuerung 23. Die Temperatur des Suszeptors 17 wird mit einem Temperatursensor 24, beispielsweise einem Thermoelement, ermittelt. Das Thermoelement 24 kann auch zur Regelung verwendet werden. Es ist ein Drucksensor 3 vorgesehen, mit dem der Totaldruck im Reaktorgehäuse bezie- hungsweise der Prozesskammer ermittelt wird. Die Druckregelung erfolgt mit einem„Schmetterlingsventil", das in einer nicht dargestellten Saugleitung an- geordnet ist, mit dem das Reaktorgehäuse mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Ein Druckregler erzeugt eine Stellgröße für dieses Ventil. Der Sollwert wird mit dem Drucksensor 3 ermittelt. Auf einer oberen Breitseitenfläche des Suszep- tors 17 liegen ein oder mehrere Substrate 18, die in einem Beschichtungsprozess mit ein oder mehreren Schichten beschichtet werden. Es kann sich um Silizi- umsubstrate, III-V-Substrate, Saphirsubstrate oder anderweitige Substrate han- deln. Auf die Substrate kann eine III-V-Schichtenfolge abgeschieden werden, beispielsweise für Leuchtdioden.
[0011] Zwischen dem Suszeptor 17 und einer Prozesskammer decke 15' befin- det sich eine Prozesskammer 15. Die Prozesskammerdecke 15' kann als Gasein- lassorgan ausgebildet sein, beispielsweise wenn das Gaseinlassorgan ein Show- erhead ist. Beim Ausführungsbeispiel besitzt das Gaseinlassorgan aber eine zentrale Lage oberhalb des Suszeptors 17 und zwei voneinander getrennte Zu leitungen 16, 16', die getrennt voneinander in die Prozesskammer 15 münden. Durch die Zuleitungen 16', 16" können verschiedene Prozessgase in die Pro- zesskammer 15 eingespeist werden.
[0012] Mit der Bezugsziffer 25 ist ein Temperatur sensor bezeichnet. Bei diesem Temperatursensor 25 kann es sich um einen optischen Temperatursensor han- deln, beispielsweise um ein IR-Pyrometer oder um ein UV-Pyrometer. Mit die- sem Temperatursensor 25 kann die Oberflächentemperatur der Substrate 18 gemessen werden. Mit dem optischen Sensor 25 kann darüber hinaus auch die Schichtdicke, oder die Wachstumsrate einer Schicht auf dem Substrat 18 oder deren Schichtzusammensetzung bestimmt werden.
[0013] Die in die Zuleitungen 16', 16" des Gaseinlassorgans 16 eingespeisten Ausgangsstoffe werden in einem Gasmischsystem, wie es in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist, zusammengemischt. In der Figur 1 sind die Elemente Gasaus- wahlschalter 1, Run-/Vent-Umschalter 8, Hydridquelle 5 und MO-Quelle 10 lediglich als Blöcke dargestellt. Sie sind in den Figuren 2 bis 4 detailreicher dar- gestellt. [0014] Das Gasmischsystem beinhaltet zwei Gaszuleitungen 19, 195 durch welche N2 oder H2 eingespeist wird. Mittels einer Mehrzahl von Gasauswahl- schal tern 1 kann zwischen Stickstoff und Wasserstoff ausgewählt werden.
Hierzu besitzt der Gasauswahlschalter 1 zwei Aktoren, die jeweils von einem 2- Wege-Ventil 2 ausgebildet wird. Der Gasauswahlschalter 1 besitzt darüber hin- aus einen Massenflussregler/ -sensor 4, der ebenfalls die Funktion eines Aktors aufweisen kann. Zudem können Drucksensoren vorgesehen sein, die jeweils einen Druckmesswert in diesem Abschnitt des Leitungssystems liefern. Der Massenflussregler 4 kann auch einen Massenflussmesswert liefern. Es sind mehrere, insbesondere redundante Hydridquellen 5 vorgesehen. Als Hydrid wird insbesondere NH3, AsH , PH oder SiH4 verwendet. Die Hydridquelle 5, die in der Figur 3 dargestellt ist, besitzt ein 3-/ 2- Wege- Ventil, mehrere Massen- flussregler 4 und einen Gastank 7, der das jeweilige Hydrid beinhaltet. Der Gastank 7 ist nur symbolisch dargestellt. In der Regel wird er von einer zentra- len Gasversorgung ausgebildet.
[0015] Die Figur 5 zeigt die Quelle für einen metallorganischen Ausgangsstoff. Beim Ausführungsbeispiel sind zwei Quellenbehälter (Bubbler 12 vorgesehen, die jeweils denselben metallorganischen Ausgangsstoff beinhalten. Anstelle der zwei Quellenbehältern 12 kann aber auch ein einziger vorgesehen sein. Als Ak- tuatoren besitzt die Quelle 10 mehrere Massenflussregler 4 und ein 4-/2-Wege- Ventil 11. Als Sensor kann ein Konzentrationsmessgerät 47 vorgesehen sein, mit dem die Konzentration der metallorganischen Verbindung im Gasfluss be- stimmbar ist. Die Konzentration kann über die beiden Massenflussregler 4 vor- gegeben werden. Es kann auch ein zusätzlicher Druckregler 4 ' vorgesehen sein. Mit einem Temperaturregler 26 wird die Temperatur der Quellenbehälter 12 auf eine Soll-Temperatur geregelt. Die Figur 1 zeigt zwei Quellen für TMGa und zwei Quellen für TM Al.
[0016] Die von der Hydridquelle 5 beziehungsweise von der Mo-Quelle 10 bereitgestellten Ausgangsstoffe können mittels des in der Figur 4 dargestellten Run-/Vent-Umschalter 8 entweder in eine Vent-Leitung 21 eingespeist werden, die direkt in den Auspuff führt und die zur Stabilisierung der Flüsse vorgese- hen ist. Die Run-Leitung beziehungsweise die Run-Leitung RUN I und RUN II sind mit den Zuleitungen 165 16" verbunden. Der Run-/Vent-Umschalter 8 besitzt ein Fünf-/ Zweiwege- Ventil. [0017] Es können weitere Aggregate vorgesehen sein, beispielsweise eine mit der Bezugsziffer 13 bezeichnete Ätzgasquelle.
[0018] In einem Rezept sind Stellwerte, die beispielsweise Ventilstellungen oder Sollwertvorgaben für Temperaturen oder Drücke vorgesehen. Mittels die- ses Rezeptes wird ein Prozess durchgeführt, bei dem auf einem oder auf mehre- ren in der Prozesskammer 15 angeordneten Substraten ein oder mehrere Schichten abgeschieden werden. Ein Prozess beinhaltet eine Vielzahl von Schritten. Die Schritte werden in einer zeitlichen Aufeinanderfolge durchge- führt und haben individuelle Eigenschaften. Wesentliche Aktoren, also Ventile oder Massenflussregler können für eine gewisse Zeit einen gleichbleibenden Sollwert erhalten. Bei den wesentlichen Aktoren handelt es sich um solche Ak- toren, deren Betriebsstellung einen Einfluss auf die Qualität des Prozessschrit- tes besitzen.
[0019] Sämtliche Ventilstellungen, Temperaturvorgaben, Druckvorgaben, Massenflussvorgaben usw. werden als Stell-Werte SD in einer Log-Datei 40 als Roh-Daten RD abgespeichert. In der Log-Datei 40 werden darüber hinaus sämt- liche Mess-Werte MW der Sensoren, also insbesondere Temperatursensoren, Drucksensoren oder Massenflusssensoren abgespeichert. Bei einem mehrere Stunden andauernden Prozess und bei einem Datenerfassungstakt von einer Sekunde ergibt sich eine sehr große Datenmenge. Aus dieser Datenmenge wer- den in einem ersten Schritt ohne Kenntnis des Rezeptes die Prozessschritte PI bis Pn identifiziert. Hierzu werden zunächst aus den Roh-Daten RD und insbe- sondere den Stell-Daten SD für die Aktoren 2, 4, 6, 9, 11, 23 Prozess-Parameter PP gewonnen. Bei den Prozess-Parametern PP handelt es sich um aus den Roh- Daten RD mittels einer Recheneinrichtung gewonnene Daten, die Prozess- schritt-spezifische Angaben machen. Hierzu werden die Roh-Daten RD, insbe- sondere nur die Stell-Daten SD mathematisch miteinander verknüpft, wobei mit der mathematischen Verknüpfung eine Prozess-Parameter-Berechnung 41 durchgeführt wird. In der Figur 7 ist rechts angedeutet, dass ein Prozess- Parameter PP1 beispielsweise aus einer mathematischen Verknüpfung der Stell- Daten SD1 und SD2 gewonnen werden kann. Ein zweiter Prozess-Parameter PP2 kann aus einer Verknüpfung der Stell-Daten SD2 und SD4 gewonnen wer- den. Die mathematischen Verknüpfungen zur Ermittlung der Prozess- Parameter PP aus den Stell-Daten SD können in der Recheneinrichtung durch ein Programm vorgegeben sein. Es handelt sich somit um vorgegebene mathe- matische Verknüpfungen der Stell-Daten SD, mittels derer die Prozess- Parameter PP ermittelt werden. Die mathematischen Verknüpfungen spiegeln dabei die physikalischen Zusammenhänge von Stell-Daten SD wieder, bei- spielsweise kann der Prozess-Parameter PP2 der Massenfluss eines metallorga- nischen Ausgangsstoffs sein, wobei der Stellwert SD6 eine Temperatur des Quellenbehälters 12 ist. Mit der mathematischen Verknüpfung kann somit aus dem Temperatur-Sollwert und einem Massenfluss eines Trägergases (Stellwert SD5) durch den Quellenbehälter 12 der Massenfluss aus der Quelle 10 berech- net werden.
[0020] Mittels der bei der Prozess-Parameter-Berechnung 41 (Figur 7) erfol- genden In-Beziehung-Setzen der Stell-Daten SD untereinander, kann beispiels- weise unter Berücksichtigung einer redundanten Anordnung mehrerer Hyd- rid quellen 5 oder mehrerer MO-Quellen 10 lediglich aus den Ventilstellungen und den Drücken, Temperaturen im Quellenbehälter 12 der Massenfluss einer metallorganischen Verbindung beziehungsweise eines Hydrids durch die Run- Leitung 20, 20' oder durch die Vent-Leitung 21 ermittelt werden. Bei dieser Be- rechnung werden auch die physikalischen Zusammenhänge zwischen einer Quellentemperatur und einem Massenfluss eines Trägergases durch einen Quellenbehälter 12 einer MO-Quelle 10 berücksichtigt, um den Massenfluss des MO-Precursors zu ermitteln, der einen Prozess-Parameter darstellt. [0021] Bei der Ermittlung 41 der insbesondere in einem Prozessdatenspeicher 44 abgespeicherten Prozess-Parameter PP erfolgt eine erste Datenkompression der Roh-Daten RD.
[0022] In einem darauf folgenden Schritt wird bei einer Prozessschritt- Ermittlung 42 jeder der mehreren aufeinander folgenden Prozessschritte PI bis Pn identifiziert. Die bei der Prozessschritt-Ermittlung 42 identifizierten Prozess- schritte PI bis Pn müssen nicht mit den Schritten des Rezeptes übereinstimmen. Die Prozessschritt-Grenzen können hier völlig anders liegen. Sie hängen im Wesentlichen von der Auswahl der mathematischen Verknüpfungen der Stell- Daten SD ab. Hierdurch werden, wie es bezogen auf die Prozessschritt-
Ermittlung 42 in der Figur 7 rechts dargestellt ist, die zeitlichen Verläufe der Prozess-Parameter PP1 bis PP3 beobachtet. Ein Bereich, in dem sich über eine vorgegebene Zeit, beispielsweise mindestens 5 Sekunden, die Prozess- Parameter PP1 bis PP3 nicht ändern, wird als ein Prozessschritt Pi identifiziert. Auf diese Weise kann der gesamte Prozess in eine Vielzahl von Prozessschritten zerlegt werden, wobei diese von den im Rezept angegebenen Schritten ver- schieden sein können. Die Prozessschritte PI bis Pn können jedoch bei einem Prozess mit demselben Rezept reproduzierbar identifiziert werden.
[0023] Mit Hilfe der Mess-Werte MW erfolgt sodann eine Mess-Wert- Auswertung 43, wobei die Mess-Werte MW und insbesondere die für den je- weiligen Prozessschritt relevanten Mess-Werte hinsichtlich eines Mittelwertes und einer Streuung vom Mittelwert analysiert werden. Hierzu werden Ein- schwingvorgänge berücksichtigt. Beispielsweise erfolgt die Erfassung der Mess- Werte MW zur Bildung einer Prozessschritt-Größe PG nur nach einer definier- ten Zeit nach Beginn des jeweiligen Prozessschrittes Pi. Ab diesem Zeitpunkt bis beispielsweise zum Ende des Prozessschrittes wird von einem Mess-Wert oder werden, unter Zuhilfenahme geeigneter mathematischer Verknüpfungen, die den Gegebenheiten der Anlage Rechnung tragen, von mehreren Mess- Werten MW Mittelwerte gebildet, die als Prozessschritt-Größe PG im weiteren Verfahren verwendet werden und die auch im Prozessdatenspeicher 44 abge- speichert werden können. Auch ist vorgesehen, dass über eine reine Mittelwert- Bildung hinaus für die identifizierten Wachstums-Schritte auch komplexere Analysen auch externer In-Situ Mess-Systeme durchgeführt beziehungsweise angetriggert werden können, deren Ergebnisse als Prozessschritt-Größen die- nen, wie beispielsweise die aus Analyse der Periodizität von Reflektanz- Signalen abgeleitete Wachstumsrate. Zur Schichtdickenmessung können ein oder mehrere Interferometer verwendet werden, die zeitlich periodisch sich ändernde Mess-Werte geben. Aus der Periodizität kann die Schichtdicke bezie- hungsweise die Wachstumsrate ermittelt werden. Erfindungs gemäß wird vor- geschlagen, dass diese Messgeräte mit Hilfe der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Informationen getriggert, also eingeschaltet oder aus- geschaltet werden. Werden beispielsweise Prozess-Parameter PP ermittelt, die einem Prozessschritt zugeordnete werden können, in dem eine Schicht abge- schieden wird, so kann zu Beginn des Prozessschrittes ein Messgerät einge- schaltet und bei Beendigung des Prozessschrittes wieder ausgeschaltet werden. Schichtdicken-Messgeräte, beispielsweise Interferometer, benötigen zur Quanti- fizierung der Wachstumsrate oder der Schichtdicke Angaben über die opti- schen Eigenschaften der im Prozessschritt abzuscheidenden Schicht. Diese Ei- genschaften lassen sich aus den Prozess-Parametern PP ermitteln.
[0024] Wird ein Prozess das erste Mal durchgeführt, so werden die Prozess- schritte PI bis Pn und die darin gewonnenen Prozessschritt-Größen PG als Ver- gleichs-Größen VG in dem Prozessdatenspeicher 44 abgespeichert. Dies erfolgt aber nur, wenn eine Qualitätsanalyse an der abgeschiedenen Schicht bezie- hungsweise den abgeschiedenen Schichten zum Ergebnis hat, dass die Schich- ten einem Qualitätserfordernis entsprechen. Erfüllen die Schichten nicht die an sie gestellten Qualitätsanforderungen, so werden die berechneten Werte ver- worfen. Auf diese Weise wird zu Beginn mit mehreren gleichen Prozessen ein historischer Datenpool erzeugt, der für jeden Prozessschritt PI bis Pn ein oder mehrere Vergleichs-Größen VG besitzt, wobei jede Vergleichs-Größe VG einer Prozessschritt-Größe PG, beispielsweise einer Temperatur oder eines Total- drucks entspricht, bei dem zu erwarten ist, dass der Prozessschritt erfolgreich gewesen ist.
[0025] Mit Hilfe dieses historischen Datenpools können erfindungs gemäß Vorhersagen gemacht werden, ob eine mit diesem Prozess später prozessierte Schichtenfolge den Qualitätsanforderungen entspricht oder nicht. Hierzu wer- den in einem Daten vergleich 45 die Prozess-Größen PG der Prozessschritte PI bis Pn des aktuellen Prozesses mit den Vergleichs-Größen VG im Prozessdaten- speicher 44 verglichen. Liegen sämtliche Prozess-Größen PG in einem Gut- Bereich, der durch einen Mittelwert und einen Streubereich der Vergleichs- Größen VG definiert ist, so wird die auf dem Substrat abgeschiedene Schicht oder Schichtenfolge als in Ordnung angesehen. Der Datenvergleich 45 führt zur Abgabe eines Antwortsignales A, das eine Aussage darüber macht, ob die Schicht oder Schichtenfolge erfolgversprechend weiterbeobachtet werden kann. Im Falle einer als nicht in Ordnung bewerteten Schichtfolge kann ein erster An- haltspunkt, welche Teilschicht und welche Mess-Werte betroffen sind, die Feh- lersuche extrem erleichtern.
[0026] Mit der Bezugsziffer 46 ist eine Datenaktualisierung angedeutet. Die Prozess-Größen PG von Prozessen, die qualitativ ausreichende Schichten lie- fern, können zusätzlich zu den bereits abgespeicherten historischen Daten im Prozessdatenspeicher 44 abgespeichert werden, um so den dortigen Datenbe- stand zu aktualisieren. Hierdurch können langfristige Drifteffekte abgefangen werden. [0027] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zu mindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenstän- dig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinatio- nen auch kombiniert sein können, nämlich:
[0028] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass aus den Roh- Daten RD mittels einer Recheneinrichtung durch In-Beziehung-Setzen 41 der Roh-Daten RD Prozess-Parameter PP gewonnen werden, dass durch eine Ana- lyse 42 des zeitlichen Verlaufs der Prozess-Parameter PP der Beginn und das Ende von Prozessschritten PI bis Pn identifiziert werden.
[0029] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass aus den Prozess- Parametern PP die Art des gefundenen Schrittes bestimmt wird beziehungs- weise der Schritt identifiziert wird.
[0030] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass aus Mess-Werten MW von Sensoren 3, 4, 4', 24, 25, 47 für zumindest einige der Prozessschritte PI bis Pn ihrer jeweiligen Art entsprechende charakteristische Prozessschritt- Größen PG gebildet werden.
[0031] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass für den identifi- zierten Prozessschritt eine automatische komplexere Analyse sonstiger In-Situ Mess-Systeme, insbesondere Reflektanz-Messungen, getriggert wird und mit dem Analyse-Ergebnis eine entsprechende Prozessschritt-Größe, beispielsweise eine Wachstumsrate, gebildet wird.
[0032] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die so gewonne- nen Prozessschritt-Größen PG mit in einem Prozessdatenspeicher 44 abgespei- cherten, einem zumindest ähnlichen Prozessschritt zugeordneten Vergleichs- Größen VG verglichen 45 werden.
[0033] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Roh-Daten RD aus einer Log-Datei 40 entnommen werden, in der die zeitliche Abfolge der Stell-Daten SD und von Mess-Werten MW von Sensoren 3, 4, 4', 24, 25, 47 ge- speichert werden und/ oder dass die Roh-Daten RD der Anlagen- Prozessablauf-Steuerung entnommen werden und/ oder dass die Roh-Daten RD aus Rezeptdaten entnommen werden.
[0034] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vergleichs- Größen VG aus Mess-Werten MW gebildet werden, die in ein oder mehreren früher durchgeführten Prozessen ermittelt worden sind.
[0035] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Prozessschritt- Größen PG nur dann mit den Vergleichs-Größen VG verglichen werden wenn alle Prozessschritte PI bis Pn des Prozesses zumindest in der Reihenfolge und/ oder Art und/ oder der Zeitdauer mit den Prozessschritten PI bis Pn der früher durchgeführten Prozesse innerhalb vorgegebener Grenzen übereinstim- men.
[0036] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vergleichs- Größen VG jeweils einen über die Mess-Werte MW mehrerer früherer Prozesse zeitlich gemittelten Mittelwert und einen Wert für einen Streubereich beinhal- ten, wobei die Prozess-Größe PG als mit der Vergleichs-Größe VG innerhalb vorgegebener Grenzen übereinstimmend angesehen wird, wenn die Prozess- schritt-Größe PG im Streubereich um den Mittelwert der Vergleichs-Größe VG liegt und als nicht mit der Vergleichs-Größe innerhalb vorgegebener Grenzen übereinstimmend angesehen wird, wenn die Prozessschritt-Größe PG außer- halb des Streubereichs liegt.
[0037] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass bei der Ermittlung der Prozessschritt-Größen PG beziehungsweise der Vergleichs-Größen VG An- laufeffekte ausgeblendet und/ oder Mittelwerte aus den Messwerten gebildet werden und/ oder eine mittlere Abweichung vom Mittelwert gebildet werden.
[0038] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass bei der Gewin- nung der Prozess-Parameter PP ausschließlich Stell-Daten SD verwendet wer- den, wobei die Prozess-Parameter PP insbesondere nur von den Stell-Daten SD solcher Aktoren 2, 4, 6, 9, 11, 23 gewonnen werden, die während eines Prozess- schrittes Pi durch Änderung ihres Einstellwertes die Mess-Werte MW beein- flussen.
[0039] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Prozess- Parameter PP aus den Stell-Daten SD nur solcher Aktoren 2, 4, 6, 9, 11, 23 ge- wonnen werden, deren Einstellwerte eine Temperatur in der Prozesskammer 15, einen Massenfluss eines aus einer eine Flüssigkeit oder einen Festkörper beinhaltenden Quelle 12 mit einem Trägergas in die Prozesskammer 15 trans- portierten metallorganischen Ausgangsstoffs, eines insbesondere mit einem Trägergas in die Prozesskammer 15 transportierten Hydrids und/ oder einen Totaldruck in der Prozesskammer 15 beeinflussen.
[0040] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Stell-Daten SD Stell werte für die Stellungen von Ventilen 6, 9 und/ oder Sollwert- Vorgaben für Massenflussregler 4, Druckregler 4', insbesondere für einen Quellendruck und/ oder zur Regelung des Prozesskammerdrucks und/ oder Temperaturreg- ler 23 sind. [0041] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mess-Werte MW Temperaturmesswerte von Temperatursensoren 24, 25, Druckmesswerte von Drucksensoren oder optischen Sensoren sind, wobei insbesondere vorgese- hen ist, dass ein Mess-Wert MW eine Oberflächentemperatur des Substrates 18, eine Oberflächentemperatur des Suszeptors 17, eine optische Eigenschaft des Substrates 18 und/ oder eine Schichtdicke einer auf dem Substrat 18 abgeschie- denen Schicht ist.
[0042] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Prozess- Parameter PP durch die Stell werte SD ausgewählter Ventile 6, 9, Massenfluss- regler 4, Druckregler 4 ' und gegebenenfalls Temperaturregler 26 berechnete Massenflüsse gasförmiger Ausgangsstoffe in die Prozesskammer 15 sind.
[0043] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Prozess- Parameter PP aus den Temperatur stellwerten von Temperaturreglern 26 fester oder flüssiger Quellen 10, aus den Massenflüssen von durch Quellenbehälter 12 strömende Trägergase und aus dem Gasdruck im Quellenbehälter 12 unter Verwendung deren thermodynamischer Verknüpfung sowie aus den Stellun- gen der der Quelle 10 zugeordneten Ventile berechnet werden.
[0044] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rechenein- richtung derart programmiert und eingerichtet ist, dass aus den Roh-Daten RD Prozess-Parameter PP gewonnen werden, dass durch eine Analyse 42 des zeitli- chen Verlaufs der Prozess-Parameter PP der Beginn und das Ende von Prozess- schritten PI bis Pn und/ oder deren Art identifiziert werden.
[0045] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass aus den Mess- Werten MW für zumindest einige der Prozessschritte PI bis Pn ihrer jeweiligen Art entsprechende charakteristische Prozessschritt-Größen PG gebildet werden und dass die so gewonnenen Prozessschritt-Größen PG mit in einem Prozessda- tenspeicher 44 abgespeicherten, einem zumindest ähnlichen Prozessschritt zu- geordneten Vergleichs-Größen VG verglichen 45 werden.
[0046] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rechenein- richtung nach einem der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 2 bis 16 programmiert ist.
[0047] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritäts- unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender An- meldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbe- sondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Er- findung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorste- henden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbeson- dere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden kön- nen. Liste der Bezugszeichen
1 Gasauswahlschalter 23 Heizungs Steuerung, Aktor
2 Zwei wege- Ventil, Aktor 24 Sensor
3 Drucksensor 25 Temperatursensor
4 Massenflussregler, Sensor, Ak- 26 Temperaturregler
tor 40 Log-Datei
4' Druckregler 41 Prozess-Parameter-
5 Hydridquelle Berechnung
6 Ventil, Aktor 42 Analyse
7 Gastank 43 Mess-Wert-Auswertung
8 Run-/Vent-Umschalter 44 Prozessdatenspeicher
9 Ventil, Aktor 45 Datenvergleich
10 Mo-Quelle 46 Datenaktualisierung
11 Aktor 47 Gaskonzentrationsmessgerät
12 Bubbler
13 Ätzgasquelle MW Mess-Wert
14 Reaktor PG Prozessschritt-Größe
15 Prozesskammer PP Prozess-Parameter
15' Prozesskammerdecke PP1 Prozess-Parameter
16 Gaseinlassorgan PP2 Prozess-Parameter
16' Zuleitung PP3 Prozess-Parameter
16" Zuleitung PP4 Prozess-Parameter
17 Suszeptor PI Prozessschritt
18 Substrat P2 Prozessschritt
19 Gaszuleitung P3 Prozessschritt
19' Gaszuleitung P4 Prozessschritt
20 Gasableitung P5 Prozessschritt
21 Gasableitung P6 Prozessschritt
22 Heizung P7 Prozessschritt Pi Prozessschritt Pn Prozessschritt RD Roh-Daten SD Stell-Daten VG Vergleich-Größen

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Gewinnung von Informationen über einen aus mehreren hintereinander erfolgenden Schritten bestehenden Prozess zum Abschei- den zumindest einer Schicht auf einem Substrat (18), insbesondere Halb- leiterschicht, in einer Prozesskammer (15) eines Reaktors (14), wobei Roh- Daten (RD) verwendet werden, die zumindest die zeitliche Abfolge von
Stell-Daten (SD) für Aktoren (2, 4, 6, 9, 11, 23) enthalten, dadurch gekenn- zeichnet, dass aus den Roh-Daten (RD) mittels einer Recheneinrichtung durch In-Beziehung-Setzen (41) der Roh-Daten (RD) Prozess-Parameter (PP) gewonnen werden, dass durch eine Analyse (42) des zeitlichen Ver- laufs der Prozess-Parameter (PP) der Beginn und das Ende von Prozess- schritten (PI bis Pn) identifiziert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Pro- zess-Parametern (PP) die Art des gefundenen Schrittes bestimmt wird be- ziehungs weise der Schritt identifiziert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus Mess-Werten (MW) von Sensoren (3, 4, 4', 24, 25, 47) für zumin- dest einige der Prozessschritte (PI bis Pn) ihrer jeweiligen Art entspre- chende charakteristische Prozessschritt-Größen (PG) gebildet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass für den identifizierten Prozessschritt eine automatische komplexere Analyse sonstiger In-Situ Mess-Systeme, insbesondere Reflek- tanz-Messungen, getriggert wird und mit dem Analyse-Ergebnis eine ent- sprechende Prozessschritt-Größe, beispielsweise eine Wachstumsrate, ge- bildet wird und/ oder dass unter Verwendung der Prozess-Parameter (PP), der identifizierten Prozessschritte (PI bis Pn) und/ oder der Art des gefundenen Schrittes Sensoren ein- oder ausgeschaltet oder beeinflusst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die so gewonnenen Prozessschritt-Größen (PG) mit in einem Pro- zessdatenspeicher (44) abgespeicherten, einem zumindest ähnlichen Pro- zessschritt zugeordneten Vergleichs-Größen (VG) verglichen (45) werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Roh-Daten (RD) aus einer Log-Datei (40) entnommen werden, in der die zeitliche Abfolge der Stell-Daten (SD) und von Mess- Werten (MW) von Sensoren (3, 4, 4', 24, 25, 47) gespeichert werden und/ oder dass die Roh-Daten (RD) der Anlagen-Prozessablauf-Steuerung entnommen werden und/ oder dass die Roh-Daten (RD) aus Rezeptdaten entnommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichs-Größen (VG) aus Mess-Werten (MW) gebildet werden, die in ein oder mehreren früher durchgeführten Prozessen ermittelt wor den sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessschritt-Größen (PG) nur dann mit den Vergleichs-Größen (VG) verglichen werden wenn alle Prozessschritte (PI bis Pn) des Prozes- ses zumindest in der Reihenfolge und/ oder Art und/ oder der Zeitdauer mit den Prozessschritten (PI bis Pn) der früher durchgeführten Prozesse innerhalb vorgegebener Grenzen übereinstimmen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichs-Größen (VG) jeweils einen über die Mess-Werte (MW) mehrerer früherer Prozesse zeitlich gemittelten Mittelwert und einen Wert für einen Streubereich beinhalten, wobei die Prozess-Größe (PG) als mit der Vergleichs-Größe (VG) innerhalb vorgegebener Grenzen überein- stimmend angesehen wird, wenn die Prozessschritt-Größe (PG) im Streu- bereich um den Mittelwert der Vergleichs-Größe (VG) liegt und als nicht mit der Vergleichs-Größe innerhalb vorgegebener Grenzen übereins tim- mend angesehen wird, wenn die Prozessschritt-Größe (PG) außerhalb des Streubereichs liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Prozessschritt-Größen (PG) beziehungsweise der Vergleichs-Größen (VG) Anlaufeffekte ausgeblendet und/ oder Mit- telwerte aus den Messwerten gebildet werden und/ oder eine mittlere Abweichung vom Mittelwert gebildet werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass bei der Gewinnung der Prozess-Parameter (PP) ausschließ- lich Stell-Daten (SD) verwendet werden, wobei die Prozess-Parameter (PP) insbesondere nur von den Stell-Daten (SD) solcher Aktoren (2, 4, 6, 9, 11, 23) gewonnen werden, die während eines Prozessschrittes (Pi) durch Änderung ihres Einstellwertes die Mess-Werte (MW) beeinflussen.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Prozess-Parameter (PP) aus den Stell-Daten (SD) nur solcher Aktoren (2, 4, 6, 9, 11, 23) gewonnen werden, deren Einstellwerte eine Temperatur in der Prozesskammer (15), einen Massenfluss eines aus einer eine Flüssigkeit oder einen Festkörper beinhaltenden Quelle (12) mit einem Trägergas in die Prozesskammer (15) transportierten metallorgani- schen Ausgangsstoffs, eines insbesondere mit einem Trägergas in die Pro- zesskammer (15) transportierten Hydrids und/ oder einen Totaldruck in der Prozesskammer (15) beeinflussen.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Stell-Daten (SD) Stellwerte für die Stellungen von Venti- len (6, 9) und/ oder Sollwert- Vorgaben für Massenflussregler (4), Druck- regler (4'), insbesondere für einen Quellendruck und/ oder zur Regelung des Prozesskammerdrucks und/ oder Temperaturregler (23) sind.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mess-Werte (MW) Temperaturmesswerte von Tempera- tursensoren (24, 25), Druckmesswerte von Drucksensoren (3) oder opti- schen Sensoren sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass ein Mess- Wert (MW) eine Oberflächentemperatur des Substrates (18), eine Oberflä- chentemperatur des Suszeptors (17), eine optische Eigenschaft des Sub- strates (18) und/ oder eine Schichtdicke einer auf dem Substrat (18) abge- schiedenen Schicht ist.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Prozess-Parameter (PP) durch die Stellwerte (SD) aus- gewählter Ventile (6, 9), Massenflussregler (4), Druckregler (4') und gege- benenfalls Temperaturregler (26) berechnete Massenflüsse gasförmiger Ausgangsstoffe in die Prozesskammer (15) sind.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Prozess-Parameter (PP) aus den Temperatur stell werten von Temperaturreglern (26) fester oder flüssiger Quellen (10), aus den Massenflüssen von durch Quellenbehälter (12) strömende Trägergase und aus dem Gasdruck im Quellenbehälter (12) unter Verwendung deren thermodynamischer Verknüpfung sowie aus den Stellungen der der Quel- le (10) zugeordneten Ventile berechnet werden.
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem eine Prozess- kammer (15) ausbildenden Reaktor (14) und einem Mehrwegeventile (2,
9), Massenflussregler (4) und Druckregler (4') aufweisenden Gasmischsys- tem, um von Quellen (5, 10) bereitgestellte gasförmige Ausgangsstoffe in die Prozesskammer (15) einzuspeisen, mit einer programmierbaren Re- cheneinrichtung, die einen Speicher aufweist, in dem in einer Rezeptdatei und/ oder in einer Log-Datei (40) in zeitlicher Abfolge Stell-Daten (SD) für Aktoren (2, 4, 6, 9, 11, 23) und insbesondere Mess-Werte (MW) von Senso- ren (3, 4, 24, 25) als Roh-Daten (RD) in einer Log-Datei (40) zusammen mit ihrem Zeitbezug abgespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung derart programmiert und eingerichtet ist, dass aus den Roh-Daten (RD) Prozess-Parameter (PP) gewonnen werden, dass durch eine Analyse (42) des zeitlichen Verlaufs der Prozess-Parameter (PP) der Beginn und das Ende von Prozessschritten (PI bis Pn) und/ oder deren Art identifiziert werden.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass aus den
Mess-Werten (MW) für zumindest einige der Prozessschritte (PI bis Pn) ihrer jeweiligen Art entsprechende charakteristische Prozessschritt- Größen (PG) gebildet werden und dass die so gewonnenen Prozessschritt- Größen (PG) mit in einem Prozessdatenspeicher (44) abgespeicherten, ei- nem zumindest ähnlichen Prozessschritt zugeordneten Vergleichs-Größen
(VG) verglichen (45) werden.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeich- net, dass die Recheneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 16 einge- richtet und programmiert ist.
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