TW202041709A - 偵測cvd反應器在製程條件下之狀態的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種操作具有製程室(3)之CVD反應器(1)的方法，其中在製程期間，在基板(2)處於製程室(3)中的製程階段(PR)的一或數個製程步驟(R1、R2、R3)中，藉由經控制裝置(10)根據儲存於控制裝置中(10)之配方提供的控制資料設置製程溫度(T)、壓力(P)以及將製程氣流(Q)饋送入製程室(3)，其中，在製程期間藉由感測器測定測量資料，據此計算出當前的「指紋」，其被與在一或數個先前的製程中以相同的方式測定的歷史「指紋」進行比較。本發明提出：「指紋」僅包括自在調節階段(PC、PC')之一或數個調節步驟(C1.1、C1.2、C1.3)期間檢測的測量值獲得的值或值組，其中根據配方所提供之控制資料設置調節溫度(T)、調節壓力(P)，以及將調節氣流(Q)饋送入製程室(3)。

Description

偵測CVD反應器在製程條件下之狀態的方法
本發明係有關於一種操作具有製程室之CVD反應器的方法，其中在製程期間，在基板處於製程室中的製程階段的一或數個製程步驟中，藉由經控制裝置根據儲存於該控制裝置中之配方提供的控制資料對製程溫度、壓力以及進入製程室的製程氣流進行設置，其中，在該製程期間藉由感測器測定測量資料，據此計算出當前的「指紋」，將該指紋與在一或數個先前的製程中以相同的方式測定的歷史「指紋」進行比較。
CVD反應器為塗佈設備之一部分，此塗佈設備在經塗佈之半導體基板之生產程序中按照設備運營商所給定之配方實施基板之處理階段，其中將基板自動地、半自動地或手動地施覆至設於CVD反應器內之基板座上。對基板座所處於之製程室進行抽真空、沖洗並將其調節至製程溫度，其中將製程氣體饋送入製程室，從而將層沉積在基板表面上。製程之處理階段可包括數個製程步驟，以不同的製程參數，即以不同的溫度、總壓力或製程氣體組成來實施此等製程步驟。
在各處理階段前後對CVD反應器進行調節。亦在處理階段前對CVD反應器進行校準。故方法可具有置於製程階段前的校準階段或調節階段。在校準階段中改變製程參數，特別是供熱參數及放熱參數。其中涉及影響至基板的熱流入或基板之放熱的參數。在改變此等參數的情況下，基板溫度發生變化。因此，在校準步驟中，可為不同的參數測定用以達到給定的基板溫度的值。
在調節階段中，應將製程室送入定義的目標狀態。調節階段通常亦由數個步驟、即數個調節步驟構成。在一調節步驟期間，將製程室送至調節溫度。將調節氣體送入製程室。此調節氣體可為蝕刻氣體，例如為氯氣，或為一含鹵素的化合物。但此調節氣體亦可為其他氣體。藉由調節氣體能夠對製程室進行清潔。但調節氣體亦可伴隨對製程室之表面的預塗佈或表面調節。按照固定給定的製程參數進行至少一個調節步驟。
US 6,455,437 B1以及US 2004/0254762 A1描述過操作CVD反應器的方法，其中自在製程期間測定的測量值形成指紋。每個製程步驟皆對應一獨特的指紋。可將藉此形成之歷史指紋與當前指紋進行比較，從而提前獲得有關CVD反應器之工作狀態的認識。
US 7,212,950 B2描述過一種操作CVD反應器的方法，其中在一工廠中使用數個構造相同的CVD反應器。為了檢知各反應器中之製程資料是否歸屬於同一偏移(Drift)，由測量資料形成特徵性的可相互比較的「指紋」。
JP 2016213400 A描述過一種操作CVD反應器的方法，其中在製程步驟期間獲得製程資料，其儲存在一資料收集系統中。
US 7,583,833 B2描述過用於確保CVD沉積製程之品質的一種系統以及一種方法，其中在工作期間測定測量值，其被與歷史測量值進行比較。US 2007/0195853 A1揭示過一種測定參數的方法，其中在就時間而言處於處理方法前的校準方法中測定大量的值。自此等大量的值測定參數，其提供最接近給定溫度的實際溫度。在該案中在使用「準備配方(Setup-Recipe)」的情況下逐步提昇溫度。在每個步驟中均在數個感測器上測量溫度值。在此情形下獲得的值形成一矩陣，藉由該矩陣從將熱特徵納入考量的標準模型計算出經校準之熱模型，其反映實際達到的溫度。
藉由前述先前技術，能夠就製程之穩定性對包含相同製程步驟之序列的製程進行相互比較。若控制資料被使用者改變，則必須獲得經更新之指紋，以對未來透過相同的控制資料實施的製程的穩定性進行分析。
本發明之目的在於：即使在使用者在製程階段中改變控制資料的情況下，亦獲得有關CVD反應器之設備狀態之熱特徵的可靠認識。
該目的透過申請專利範圍所給出之發明而達成，其中附屬項不僅為並列請求項之有益改良方案，亦為該目的之獨立解決方案。
根據本發明之第一態樣，提出若干措施，特別是即便在製程階段期間實施相互不同的製程步驟的情況下，亦能夠藉由該等措施對設備狀態進行有說服力的統計分析。
首先並且實質上提出：以固定給定的不可修改的製程參數實施至少一個調節步驟。在經塗佈之半導體基板之生產中實施的數個製程中的每一個皆具有該至少一個第一調節步驟，其可視情況而定與具有獨特製程參數的第二調節步驟組合。根據本發明，至少在此第一調節步驟期間測定製程資料，並且透過同類型的製程資料對此等製程資料進行統計評估。因此，僅將在同一第一調節步驟中、即藉由相同的給定的製程參數實施的調節步驟中測定的製程資料相互統計聯繫。製程資料特別是為測得之資料，如製程室內之總壓力、製程室內之溫度或測得的製程氣體的分壓。該等製程參數為標稱溫度、標稱壓力以及標稱流量。但調溫浴溫度、濕度值等之標稱值或實際值亦可充當製程參數或製程資料。該CVD反應器具有控制裝置。該控制裝置具有記憶體。在該記憶體中可儲存有實施製程時所遵循的配方。該製程能夠劃分成兩個階段：一調節階段，在該調節階段中在存在基板或存在虛設基板的情況下對製程室進行調節，以及一製程階段，在該製程階段中對處於製程室中之基板進行處理，例如為基板塗佈一或數個層。該製程階段及該調節階段皆可具有數個步驟。該控制裝置為每個製程步驟以及為每個調節步驟提供控制資料，據此設置調節溫度或製程溫度、調節壓力或製程壓力、以及定位氣流或製程氣流。其中，該調節氣流及該製程氣流可具有數個單氣流，例如一載氣流及數個反應氣流。在各步驟期間，藉由適合的感測器在處於製程室內，但亦在處於製程室外的不同位置上記錄測量值。該等測量值可為處於製程室內或處於製程室外之氣相中的分壓。但該等測量值亦可為處於製程室內或處於製程室外之不同地點上的溫度。因此，測量資料可為廢氣溫度、處於製程室內之壁部之溫度。但亦可為廢氣感測器之測量值，或測量其他總成(例如泵或冷卻迴路)之溫度的感測器的測量值。可在開關櫃中、在用於對CVD反應器進行裝載的裝載櫃及卸載櫃中、在設有氣體混合系統的櫃中、或在泵殼體中記錄該等測量值。根據本發明之一較佳技術方案，一調節階段具有數個第一調節步驟，即總是以相同的製程參數實施的調節步驟，其中，此等數個第一調節步驟較佳直接相繼。在調節步驟期間測得的測量值被儲存。為了計算出歷史「指紋」，對歷史測量值進行統計處理。為此，較佳僅使用數個歷史製程之在所有製程中皆相同的調節步驟期間獲得的測量值。故該等歷史「指紋」可為計算之結果，在該計算中將以彼此相同的製程參數實施的調節步驟關聯。待與此歷史「指紋」比較之當前指紋係藉由在一或數個調節步驟中測定之測量值獲得，該等調節步驟所具有之製程參數與測定歷史「指紋」時相同。可求得最小值、最大值、平均值以及標準差。藉由如此獲得之歷史統計資料將當前的製程資料關聯，從而測定CVD反應器或CVD設備與目標狀態的偏差。在一製程中，一具有CVD反應器的生產設備例如經過以下生產循環，其中，藉由給定的算法、即計算規則，自歷史測量值及當前測量值計算出在此稱作「指紋」的值或值組。自統計計算能夠計算出一維或多維的窗體，當前的「指紋」必須位於該窗體中，如此方可將CVD反應器之實際狀態稱作正常。該製程為一生產循環，其包含數個近乎完全自動化的階段，其中，主要階段為製程階段以及調節階段。該過程通常起始於：為反應器做準備，以為其裝載待塗佈之基板。為此，自外部將未經塗佈之基板送入製程室。就沉積製程為製程室做準備。隨後進行沉積製程，其為製程階段，且其中可在不同的製程參數條件下實施數個塗佈製程。一塗佈製程可具有數個處理步驟。在沉積製程結束後，為CVD反應器做準備，以將基板自製程室移出。在將經塗佈之基板自製程室移出後，就調節步驟為製程室做準備。隨後在調節階段中實施數個第一及第二調節步驟，其中，第二調節步驟與第一調節步驟的區別在於：藉由能夠改變或可經設備運行商修改之控制參數實施第二調節步驟，而第一調節步驟僅具有固定給定的控制參數，該等控制參數特別是不可由設備運行商修改，而是僅可由設備製造商修改。在第一方案中，該等第一調節步驟較佳為每個製程之組成部分，其中，具有相同的第一調節步驟的數個製程中的各個製程可具有相互不同的製程步驟或第二調節步驟。在此第一方案中，調節步驟可包含清潔步驟，其中例如將氯氣或氨氣饋送入製程室，從而在有所升高的溫度下將製程室之壁部上的寄生覆層移除，而第二方案之第一調節步驟可為調溫步驟。實質上僅在製程室之維護後實施此方案，在此期間製程室開啟，故空氣進入製程室之內部。透過在高溫下、例如在介於700℃與1200℃之間的溫度下對製程室進行加熱，將在製程室中之壁部之表面上可能吸附的水移除。特別是將氫氣饋送入製程室。就此調節類型而言可採用以下方案：以數個步驟將經調節之製程室溫度自約700℃提昇至約1200℃。其中可採用以下方案：在此等步驟中每一個期間，改變自用於將基板座加熱的加熱裝置起至設於製程室頂上方的冷卻裝置為止的熱流。為此，例如可改變製程室頂之熱阻，其中，將導熱性會變化的調溫氣體送入一間隙。該間隙例如位於製程室頂之下蓋板與製程室頂之上蓋板之間，其較佳抵靠在調溫體上。就此調節類型而言，檢測大量測量值，特別是製程室頂溫度及基板溫度，其係在設於基板架上之虛設晶圓上測量。可藉由高溫計實施該等測量。可自同時實施之測量獲得各一值，可將其歷史值進行比較。此值可為單個測量值。但亦可為自大量測量值以統計方式測定的一或數個值。前述製程最大程度地全自動化進行。設備運行商之手動干預主要在於：提供包含未經塗佈之基板的晶盒或將包含經塗佈之基板的晶盒取出。此外，設備運行商確定處理配方，其與一控制程式之設備關聯，該控制程式根據製程參數為致動器，例如質量流量控制器、加熱器或諸如此類提供標稱值。一調節階段例如具有下列調節步驟： a) 在氫氣氛圍下對製程室進行加熱， b) 切換至惰性氣體氛圍(氮氣)， c) 送入蝕刻氣體(Cl2 )，用以清潔製程室及與製程室鄰接之空腔，如氣體入口構件及氣體出口構件， d) 用惰性氣體對製程室及與其鄰接之空腔進行沖洗， e) 提昇製程室溫度以及送入諸如NH3 的調節氣體，以對製程室及與其鄰接之空腔進行加熱， f) 用惰性氣體及視情況而定用NH3 對製程室進行沖洗， g) 送入蝕刻氣體，例如氯氣，以對製程室及與其鄰接之空腔進行清潔(可視情況而定多次重複此步驟) , h) 用惰性氣體對製程室及與其鄰接之空腔進行沖洗， i) 提昇製程室溫度，送入另一調節氣體或重新送入NH3 ，並且切換至氫氣氛圍，以對CVD反應器之與製程氣體或調節氣體接觸的所有組成部分進行加熱， j) 在氫氣/氨氣氛圍下將反應器冷卻， k) 用惰性氣體對反應器內部進行沖洗。
就清潔步驟 g)、j)、k)而言，自由參數可供設備運行商使用。
在整個調節階段期間檢測不允許在各調節步驟期間改變的資料，例如冷卻浴溫度或開關櫃排風特性。藉由此等值能夠對測得的特別是其他值的穩定性及似真性進行評價。藉由溫度感測器主要檢測熱流。為此使用溫度感測器及特別是高溫計之資料。藉由溫度感測器能夠對加熱系統或其他可調溫之反應器組件的狀態進行評價。特別是亦檢測源自真空系統之區域的資料，該真空系統特別是包含節流閥以及泵。
本發明之第二態樣係有關於一種測定參數的方法，該參數用於將經CVD反應器之基板座承載之基板的表面調溫至給定的基板溫度，以便在此溫度下在製程階段的至少一個製程步驟中對基板進行熱處理，其中，第一參數為供熱參數，其影響自熱源輸送至基板座之第一熱流，且第二參數為放熱參數，其影響自基板之表面釋放至熱匯的第二熱流。
就同類型的CVD反應器而言，基板處於介於熱源與熱匯之間的熱傳遞路徑中，該熱源通常為用於對基板座進行加熱的加熱裝置，該熱匯通常為製程室頂或與製程室頂鄰接之冷卻裝置。經基板座承載之基板的表面溫度係與供熱參數相關。特別是在DE 10 2017 105 333 A1描述過熱力學關聯，其中將熱源與基板之間或基板與熱匯之間的熱傳遞路徑視作熱流阻。此等熱流阻可能因製程室內之特性、特別是表面特性在製程室壽命期間的改變而改變。此等熱流阻特別是與先前在製程室中實施的製程步驟的類型相關。其特別是受基板座及製程室頂之表面的寄生覆層影響。供熱參數例如可為特別是在基板座之底側、即面向加熱裝置的一側上測得的基板座溫度，基板座之底側被調節至該溫度。但供熱參數亦可為輸送至加熱裝置的功率。放熱參數可為製程室頂之溫度，其亦可被調節至標稱溫度。此舉可透過更改冷卻裝置之冷卻功率實現。但亦可改變饋送入介於製程室頂與冷卻裝置之間之間隙的調溫氣體的混合比，藉此影響製程室頂溫度。該調溫氣體由兩個導熱性不同的氣體構成。
本發明之目的在於：提供為供熱參數及放熱參數可靠地測定值的手段，其中在基板之朝向製程室的表面上實現給定的基板溫度。
本發明用以達成上述目的之解決方案為：在一或數個校準步驟中測定大量的值元組。此等值元組中之每一個皆具有第一參數之值以及第二參數之值，其中，此等參數可為經調節之基板座溫度及/或經調節之製程室頂溫度。但該等參數亦可為加熱功率及/或調溫氣體之混合比或冷卻裝置之散熱效率。自該等大量的值元組，透過一至少一維的內插求得體現基板之表面之實際溫度隨參數中至少一個的變化的函數。該函數可為一函數族之單函數。自亦可為二維函數的此函數獲得至少一個參數，其與最接近根據配方給定之基板溫度的基板表面實際溫度關聯。為此，一定程度上自該特別是一維的函數求得一反函數。為了測定值元組，可使用前述方法。在此方法中，逐步地改變、特別是增大第一參數，例如基板座溫度。在每個步驟中亦改變第二參數，例如逐步提昇製程室頂溫度。此舉可以前述方式進行：將具有不同組成的調溫氣體饋送入位於製程室頂與冷卻裝置之間的間隙。在此情形下獲得的大量測量值可為可被展示為面之二維數學函數的節點。可在一三維座標系中展示該函數，使得X軸例如表示基板座溫度，Y軸表示製程室頂溫度，且Z軸表示在基板上測得的表面溫度。基板座溫度及製程室頂溫度可為經調節之溫度。可藉由高溫計測量基板表面之實際溫度。如此建構之呈網格狀展示的函數可作為起伏面(Flächengebirge)內插。自在此情形下產生之面能夠測定位於X-Y面中之點，其提供最接近給定之基板溫度的函數值。但在獲得的測量值的替代性評估中，亦可使用數個一維函數，其中在相同的基板座溫度下實施的每個校準步驟提供經內插之測量曲線，其體現測得的基板表面溫度隨製程室頂溫度的變化。自此測量曲線(一定程度上在求得反函數的情況下)測定參數、即製程室頂溫度，其在相應的基板座溫度下與最接近給定之基板溫度的基板表面溫度關聯。在緊隨校準階段之製程階段中，使用在校準階段中獲得之校準曲線來替代標準校準曲線，從而對配方所給定之參數、如基板座溫度及製程室頂溫度進行更改。在給定的配方中可給定參數，例如基板座溫度或製程室頂溫度，據此根據標準特性曲線得到期望的基板溫度。在校準階段中獲得經更改之特性曲線，根據該特性曲線產生經更改之設定值。
本發明之裝置具有可程式化的控制裝置。透過程式化能夠給定調節階段及製程階段之製程參數。根據本發明之一有益技術方案，該製程及特別是每個藉由該裝置實施的製程包含一或數個以固定給定的製程參數實施的校準或調節步驟。使用者不可忽略此等校準或調節步驟。亦不可修改此等校準或調節步驟之製程參數。根據本發明之一有益技術方案，僅將在此等不可改變之步驟中藉由不可改變之製程參數獲得的測量值用於形成「指紋」。因此，在製程之以不可改變的方式給定的、具有固定的製程參數(特別是如製程室中之總壓力、穿過製程室的氣體流量、以及製程室中之至少一個或數個固定的溫度)的步驟中測定該指紋。此舉之優點在於：即使在藉由該裝置實施不同的製造過程的情況下，亦能客觀地測定裝置之工作狀態。
圖1示意性示出CVD反應器，其為本發明之裝置之組成部分，或在該CVD反應器上可實施本發明之方法。
在CVD反應器1之對外氣密的、特別是由不鏽鋼構成之殼體中設有製程室3。該製程室位於由石墨或包覆石墨構成之基板座4上方，該基板座係可自下方藉由IR加熱裝置6加熱。加熱裝置6所產生之交變電磁場在基板座4中產生渦電流，其導致基板座4之加熱。在基板座4之頂側上設有一或數個基板2，需要在在製程室3內實施之製程期間對該等基板進行塗佈。透過氣體入口5能夠將載氣或製程氣體饋送入製程室3。設有真空泵12，在該真空泵前設有節流閥11。藉由控制裝置10能夠設置用7、8及9表示之氣體源的氣流，該等氣流被藉由氣體入口5饋送入製程室3。此外，藉由控制裝置10亦能對加熱裝置6、節流閥11以及泵12進行控制。
例如包含一有機金屬化合物的液體源13位於調溫浴14中，該調溫浴之溫度係可監測。製程室頂18具有未繪示之冷卻裝置以及用於影響其導熱特性的構件。整個裝置位於櫃子15中，該櫃子可與周圍環境實質上氣密隔絕。櫃子15具有入風16及排風17。可測量排風17中之氣體組成以及排風溫度。
一冷卻流可穿過螺旋狀加熱裝置6之空腔流動，藉由感測器對該冷卻流之溫度進行監測。
可將相互不同的配方儲存在控制裝置10中，藉由該等配方能夠將不同的層沉積在基板2上。
各製程包括大量步驟，其中，該等步驟能夠劃分成相互不同的階段。在例如可在原本的塗佈階段前實施的調節階段PC中，使製程室3或反應器系統進入目標狀態。在相互不同的調節參數條件下實施調節步驟C1.1、C1.2以及C1.3。在各調節步驟C1.1、C1.2、C1.3期間，製程室3內之溫度T，或製程室3內之總壓力P或調節氣體之氣流Q(數量及/或品質)例如可不同。然而，在每個藉由CVD反應器1實施之製程中，為了控制溫度、總壓力或氣流而給定的控制參數SP係固定且不可由使用者修改。
在如圖2所示之實施例中，調節階段具有三個調節步驟，其皆需要以不可改變的控制參數實施。
在如圖3所示之實施例中，除需要以固定設定的控制參數實施的第一調節步驟C1.1、C1.2及C1.3以外，調節階段PC具有可以可變的控制參數實施的第二調節步驟C2.1、C2.2。在調節步驟C2.1、C2.2中，使用者可修改控制參數。
在調節階段PC後跟隨製程階段PR，其具有各相繼的製程步驟R1、R2及R3，該等製程步驟用於處理設於製程室3中之基板，例如用以為基板2塗佈一或數個層。製程步驟R1、R2及R3之控制參數可由使用者改變。
根據本發明，在調節階段PC之所有步驟及製程階段PR之所有步驟期間收集透過測量感測器測定之測量值。將該等測量值儲存在控制裝置10之記憶體中或儲存系統中。
根據本發明，僅透過在不可改變之第一調節步驟C1.1、C1.2、C1.3期間獲得的測量值形成「指紋」。為此，以適當的方式將測量值相互聯繫，從而產生至少一個形成「指紋」的值或一組形成「指紋」的值。可對此等值進行統計處理。例如可求得最小值、最大值及標準差。這特別是透過使用大量在過去實施的、被視作正常的製程的測量值來實現。
一般而言，指紋可為單個值。但「指紋」較佳由大量的值構成，其係自大量的測量值獲得。該等測量值例如可為冷卻液溫度、排風溫度、調溫浴14之溫度、泵溫度、氣體流量值或壓力。透過此等測量值能夠在調節步驟期間構成測量列。透過此等測量列能夠產生統計值，例如最小值、最大值、平均值及標準差。該等統計值可為指紋之組成部分。
可將當前製程之按照相同的規則測定的「指紋」與通過評估大量歷史製程而形成之歷史「指紋」進行比較。其中，例如可檢查當前「指紋」或體現該「指紋」的值是否處於允許的值範圍內。
用於形成當前或歷史「指紋」的測量值可為在製程室3內測定之測量值，即例如為在製程室3之壁部、頂部或其他區域測定之溫度。但亦可為在製程室3外、例如在廢氣流中測定之測量值。在此可測量廢氣溫度或廢氣中之氣體濃度。此外，可將泵溫度、閥位或實際氣流用作用於形成「指紋」的測量值。例如亦可將流經加熱盤管6之冷卻液流的溫度用作測量值。
氣體源7、8、9中之若干個可佈置在調溫浴中。可將此等調溫浴之溫度用作用於形成「指紋」的測量值。
該裝置可具有開關櫃，例如內部設有電氣組件的櫃子，或內部設有氣體混合系統或針對CVD反應器之裝載或卸載裝置的櫃子。可設有感測器，用於在開關櫃中測量特徵性的開關櫃溫度。亦可將此溫度用於測定「指紋」。
該系統可具有冷卻水迴路，其例如用於將製程室頂或反應器殼體1冷卻。亦可使用該冷卻水溫度來形成「指紋」。
重要之處在於：就測量值被用於測定當前「指紋」的調節步驟參數而言，其與調節步驟之用於使用歷史「指紋」的參數相同。
藉由前述方法能夠按照給定的統計規則對當前「指紋」進行評估。特別是可檢查是否需要將資訊發給使用者，以便使用者規劃維護及維修措施。因此，當前「指紋」與歷史「指紋」的比較係根據基於規則的決策系統進行。視規則而定，在評估過程中僅將最後一次檢測的資料納入考量，或亦將源自已經過之調節階段的資料納入考量。
在形成「指紋」的過程中，但亦在將當前「指紋」與歷史「指紋」進行比較時使用的規則可為： - 單變及多變值域及限值檢驗： 例如平均值x處於間隔[y, z]外， 標準差a＞ b， 平均值a處於間隔[b, c]內，且平均值x處於間隔[y, z]外， - 檢驗相對前一調節製程的變化： 例如平均值 [n] ＜ 平均值[n-1] * 0.9 - 基於有關先前之調節製程的滑動窗口(具有可變的窗口寬度)的值域檢驗： 例如標準差[n]處於間隔(標準差[n-1至n-10] - 0.5; 標準差 [n-1至n-10] + 0.5)外 - 基於歷史資料之外插值之值域及限值檢驗。
就在維護或維修措施前後記錄的歷史統計資料而言，可能出現有可能導致違背規則及潛在的錯誤警報的差別。
為了防止此點，可定義一規則，使得在關注(例如滑動平均值之)歷史資料的情況下，僅將在最後的維護時間點後實施的資料納入考量。
上級生產控制系統之執行規則的系統獲得有關實施維護的時點的資訊。
如上文所述，典型的生產循環具有交替的製程階段及調節階段。在本發明之第一方案中，在此調節階段之調節步驟中獲得大量值，其例如透過在調節步驟期間的持續測量測出。例如可在至少一個第一調節步驟期間在較長的時間範圍內測量溫度、流量或壓力。為了自此等測量值形成特徵性的「指紋」，自此等測量計算出溫度平均值、溫度標準差、最小值及最大值。此等統計資料隨即形成一指紋，故該指紋可具有相互不同的測量值的大量統計資料。透過將此等指紋與歷史指紋進行比較，能夠描述塗佈設備之當前狀態的特徵。其中，該等歷史資料可僅具有例如自最後經過的十個調節階段獲得的資料。
為了更換可換零件，抑或出於其他原因，至少出於維護目的，可能需要將製程室開啟。在製程室之此種開啟過程中，環境空氣可能進入製程室，故空氣中所包含之水分可能吸附在製程室之壁部上。為了在維護後對製程室進行調節，在近乎真空的條件下或在將氫氣饋送入製程室期間(藉由泵裝置將氫氣重新泵出)將製程室加熱至高溫，其中，此等溫度處於700℃至800℃的範圍內。該加熱可以數個步驟進行。該加熱根據在控制裝置10中固定給定的製程參數進行，並且特別是不可由設備運行商修改。
在製程階段前亦可實施校準階段，用以替代調節階段。但特別是亦可採用以下方案：在製程階段前既實施校準階段亦實施調節階段。在校準階段中，在一或數個校準步驟中透過改變基板座溫度TS及製程室頂溫度TC測定大量的值元組，其中，每個值元組皆具有基板座溫度TS之值、製程室頂溫度TC之值及測得的基板2之表面溫度TW之值。
圖6為CVD反應器之示意性橫截面圖，其中加熱裝置6在基板座4中產生熱流H1。在該基板座之凹槽中設有基板架19，其被經沖洗氣流QS產生之氣墊承載。藉此在基板座4之凹槽之底部與基板架19之底側之間形成間隙21，第二熱流H2穿過該間隙21流動。熱量穿過基板架19以及穿過貼靠於基板架19上之基板2流動。H3表示自基板2之表面朝向製程室頂18流動之熱流。製程室頂18係透過間隙20與冷卻裝置22間隔開。在此間隙20中設有調溫氣體。藉由被饋送入間隙20之沖洗氣體QC構成調溫氣體，其中，沖洗氣體QC為具有相互不同之導熱性的氣體的混合物，例如H2 與N2 。透過改變沖洗氣體QC之組成能夠影響穿過間隙20的熱流H4。
在製程室頂18之上方設有冷卻裝置22，藉由冷卻液將其冷卻至標稱溫度。可測量冷卻劑溫度，其亦可使用該冷卻劑溫度來形成指紋。
透過熱流H1、H2、H3、H4中之所有組成部分的導熱特性的平衡，能夠影響基板2之表面之溫度，即基板溫度TW，以及影響製程室頂之溫度，即製程室頂溫度TC。
符號23表示第一溫度控制器，其將在基板座4之底側上測得之基板座溫度TS朝向標稱值TSo 調節。此舉透過對注入加熱裝置6之加熱功率LS進行影響來實現。基板座溫度TS或加熱功率LS形成一供熱參數，藉由該供熱參數影響自加熱裝置6至基板2的熱流H1、H2。
符號24表示第二控制迴路，藉由該控制迴路將製程室頂溫度TC朝向標稱值TCo 調節。此舉透過對冷卻裝置22之冷卻劑溫度進行影響來實現。但亦可透過改變饋送入間隙20之調溫氣體QC的混合比實現。該調溫氣體由具有高導熱性之氣體(例如H2)與具有低導熱性之氣體(例如N2)的混合物構成。製程室頂溫度TC或調溫氣體QC之混合比或冷卻裝置22之冷卻功率形成一放熱參數。
圖7為溫度/時間圖。圖7示出四個相繼實施的第一校準或調節步驟C1.1、C1.2、C1.3及C1.4。在此等校準或調節步驟C1.1、C1.2、C1.3及C1.4期間，將在基板座4之底側上測得之基板座溫度TS逐步地自約750℃提昇至約1200℃。隨此操作對基板溫度TW及製程室頂溫度TC進行測量。
可以看出，基板溫度TW之測量值N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8、N9、N10、N11、N12、N13、N14、N15、N16低於用於控制製程溫度的基板座溫度TS。
圖7中的下部曲線為製程室頂溫度TC的特性曲線，其中，在四個校準或調節步驟中的每一個中，以時間上相繼的方式改變饋送入間隙20的沖洗氣體QC的混合比。測量M1為製程室頂溫度之溫度測量，其中沖洗氣體QC之H2 /N2 混合物中的H2 比例為95%。在H2 之混合比為35%的情況下獲得測量值M2，在混合比為65%的情況下獲得測量值M3，以及在混合比為5%的情況下獲得測量值M4。總體而言，在該等四個校準或調節步驟期間獲得16個溫度值TC以及16個溫度值TW。在該等校準或調節步驟中的每一個中，皆將前述四個沖洗氣體組成先後饋送入製程室頂18之間隙20。測量M1至M16及N1至N16中的每一個的實施皆持續數秒，例如20秒。在測量期間獲得平均值及其他統計資料。測量值N1至N16、M1至M16及視情況而定額外計算的統計資料代表CVD反應器之「熱指紋」。
作為補充方案，亦可自在各測量期間獲得之單個測量(其被以上述方式統計評估)計算出隨時間變化的斜率，即根據時間的第一導數。自此等推導出的值亦能計算出統計資料，其被納入該熱指紋。可將如此獲得之熱指紋與一歷史指紋，或數個歷史指紋，或經平均之歷史指紋進行比較。圖8以K1、K2、K3、K4至K16示出測量值對，其代表測量N1/M1、N2/M2至N16/M16。其中，在X軸上示出各測量M1、M2等之製程室頂溫度TC。在Y軸上繪示出測得的基板溫度TW。藉此確定測量值N1、N2等，在此為點K1、K2等之位置。實線為回歸曲線，可將其與表示歷史指紋的點劃線進行比較。
圖9為類似於圖8的視圖，其中，在此為經過點K1、K2、K3及K4的二次回歸曲線，而非線性回歸曲線。可將該曲線上的點K1、K2、K3、K4與歷史測量點K'1、K'2、K'3、K'4進行比較，其中，測定基板座溫度TW中之距離d1 及製程室頂溫度TC中之距離d2 。可將此等距離d1 、d2 與最大值進行比較。若距離d1 、d2 超出給定之最大值，則表示CVD反應器之狀態略有變化。但若距離d1 、d2 處於給定的值範圍內，則解釋為：CVD反應器處於目標狀態下。
如圖7所示之方法亦被用於測定CVD反應器1之熱特性，以及特別是被用於對特性曲線進行校準。就在一或數個製程步驟中對基板2進行熱處理、特別是塗佈的製程階段而言，在該製程階段前實施的校準階段中測定參數，其用於實現給定的基板溫度TW。在圖7中以C1.1、C1.2、C1.3及C1.4示出的步驟構成校準步驟，其中在基板座溫度TS之值固定的情況下改變調溫氣體QC之混合比。該混合比及冷卻裝置22之冷卻功率形成其他參數。為大量不同的基板座溫度TS重複此操作。藉此測定之測量值分別構成元組，其包含下列要素：經設置並且特別是經調節的基板座溫度TS，調溫氣體之混合比，或經調節之製程室頂溫度TC，且視情況而定還包含冷卻裝置22之冷卻功率，以及對至基板2的熱流入及自基板之熱流出造成影響的其他供熱參數或放熱參數。
為簡化起見，圖10僅示出兩個參數之影響，即基板座溫度TS及製程室頂溫度TC對基板溫度TW的影響。在該圖中將基板溫度TW作為隨兩個變元TC及TS變化之二維函數F示出。藉由透過由測得之值元組構成之節點進行的平面(二維)內插計算函數F。自由此獲得之「起伏面」能夠測定與值TW1對應的點，該值最接近給定的基板溫度或等於給定的基板溫度。此值TW1與製程室頂溫度TC之值TC1及與基板座溫度TS之值TS1對應。
在製程階段之在校準階段後實施的、其中基板溫度TW應達到此值TW1的製程步驟中，將基板座4調節至基板座溫度TS1，並且將製程室頂18調節至溫度TC1。
圖11示出配方所給定的標準特性曲線25。點26為以下點：在該點處在標準條件下，製程室頂溫度TC1在給定的基板座溫度TS下導致基板溫度TW1。標準特性曲線25為一曲線族之曲線，其中，該曲線族之每個曲線皆對應另一基板座溫度TS。
符號25'表示經校正之特性曲線。透過前述校準方法測定此經校正之特性曲線25'。該經校正之特性曲線25'亦為一曲線族之曲線。該曲線族具有大量的曲線，其係分別在不同的基板座溫度TS下記錄，即分別在校準步驟C1.1、C1.2、C1.3或C1.4中記錄。自在各校準步驟C1.1、C1.2、C1.3及C1.4中記錄之測量值透過內插測定函數F之曲線，其為經校正之特性曲線25'。自此函數F能夠求得反函數，故在給定的基板溫度TW1下，當前的製程室頂溫度TC2係可直接測定。
較佳地，在校準階段期間透過針對性地改變對至基板之熱流入及自基板之熱流出造成影響的參數測定若干值元組。該等參數例如為基板座溫度TS及/或製程室頂溫度TC。該等值元組包含分別測得的充當其他要素的基板溫度。透過內插自此等值元組測定多維函數或一維函數之族。透過泰勒展開式(Taylor-Entwicklung)或其他適合的數學、特別是數字方法之區間套疊，根據此等函數或函數族測定參數集，該參數集對應一基板溫度TW，該基板溫度最接近或等於在製程步驟中期望之基板溫度。
尤佳地，為測定校準函數F而實施之校準步驟為調節階段之一部分。
前述實施方案係用於說明本申請整體所包含之發明，該等發明至少透過以下特徵組合分別獨立構成相對於先前技術之改良方案，其中，此等特徵組合中的兩項、數項或其全部亦可相互組合，即：
一種方法，其特徵在於：該「指紋」亦包括或僅包括自在校準或調節階段PC、PC'之一或數個校準或調節步驟C1.1、C1.2、C1.3期間檢測的測量值獲得的值或值組，其中根據配方所提供之控制資料至少設置校準或調節溫度T及校準或調節壓力P，以及將校準或調節氣流Q饋送入製程室3。
一種裝置，其特徵在於：該「指紋」亦包括或僅包括自在校準或調節階段PC、PC'之一或數個校準或調節步驟C1.1、C1.2、C1.3期間檢測的測量值獲得的值或值組，其中根據配方所提供之控制資料至少設置校準或調節溫度T及校準或調節壓力P，以及將校準或調節氣流Q饋送入製程室3。
一種方法或一種裝置，其特徵在於：該等校準或調節步驟具有第一校準或調節步驟C1.1、C1.2、C1.3及第二校準或調節步驟C2.1、C2.2，其中，該「指紋」僅包括自在第一校準或調節步驟C1.1、C1.2、C1.3期間檢測的測量值獲得的值或值組，其中，第一校準或調節步驟C1.1、C1.2、C1.3之控制資料係不可改變地儲存在控制裝置10中。
一種方法或一種裝置，其特徵在於：該等測量值為在製程室3內或在製程室3外測得的物理量的值，並且特別是為冷卻水溫度，調溫浴14之調溫浴溫度，流率，泵、氣體管線或液體管線之溫度，在廢氣流或開關櫃排風17中測得之溫度或氣體濃度值，或諸如此類。
一種方法或一種裝置，其特徵在於：該等一或數個第一校準或調節步驟C1、C2、C3、C4中的至少一個為清潔步驟，其中將一清潔氣體饋送入製程室3，該清潔氣體特別是包含諸如氯氣的鹵素或諸如氨氣的氫化物。
一種方法或一種裝置，其特徵在於：透過對特別是先前製程之測量資料的統計評估獲得該「指紋」、特別是歷史「指紋」，其中，測定統計平均值、最小值、最大值及/或標準差。
一種方法或一種裝置，其特徵在於：該等一或數個第一調節步驟C1.1、C1.2、C1.3中之至少一個為調溫步驟，其中在有所升高的溫度下，特別是在介於700與1200℃之間的範圍內，將諸如氫氣的調溫氣體饋送入製程室。
一種方法或一種裝置，其特徵在於：在每個製程階段PR前或在每個製程階段後實施調節階段PC，在此期間獲得「指紋」。
一種方法或一種裝置，其特徵在於：在前置的維護W後實施包含一或數個第一調節步驟C1.1、C1.2、C1.3的調節步驟PC，以及/或者，在前置的維護W後實施包含一或數個第一校準或調節步驟C1.1、C1.2、C1.3的校準或調節步驟PC，在此期間環境空氣進入製程室3，其中，該自一或數個測量值獲得之「指紋」為「熱指紋」。
一種方法或一種裝置，其特徵在於：根據基於規則之決策系統將當前「指紋」與歷史「指紋」進行比較。
一種方法或一種裝置，其特徵在於：自在時間上先後獲得之測量值之測量列計算出該「指紋」之至少一個值，其中，特別是自該等測量值求得根據時間的導數。
一種方法，其特徵在於：在就時間而言處於製程階段前的校準階段中，在數個校準步驟C1.1、C1.2、C1.3中測定大量的值元組，其分別具有第一參數TS、LS之值，第二參數(TS、QC)之值，及在此等值條件下實現的基板表面之實際溫度TW，其中，自該等大量的值元組透過內插求得體現實際溫度TW隨該等參數中之至少一個的變化的函數F，自該函數獲得至少一個參數TC、QC；TS、LS之值TW1，其與最接近給定之基板溫度的基板表面實際溫度TW關聯。
一種方法，其特徵在於：該供熱參數為基板座標稱溫度TSo ，第一控制迴路23透過改變注入加熱裝置6之加熱功率LS將基板座實際溫度TS 朝向該基板座標稱溫度調節，以及/或者，該放熱參數為冷卻裝置22之標稱溫度，被饋送入位於冷卻裝置22與製程室頂18之間的間隙20的、由兩個導熱特性不同的氣體構成的調溫氣體的混合比，或製程室頂標稱溫度TCo ，第二控制迴路24將製程室頂實際溫度TC 朝向該製程室頂標稱溫度調節。
一種方法，其特徵在於：為了實施內插，求得一一維或多維函數，其節點構成值元組。
一種方法，其特徵在於：數個第一校準或調節步驟彼此直接相繼，其中，特別是在逐步上升或下降的溫度下及/或以變化的冷卻參數實施該等數個校準或調節步驟。
一種方法，其特徵在於：該等測量值包括基板溫度TW及製程室頂溫度TC，其中，在該校準或調節階段PC中依次改變溫度TS以及自加熱裝置6至冷卻裝置22的熱流H1、H2、H3、H4中的導熱性。
所有已揭露特徵(作為單項特徵或特徵組合)皆為發明本質所在。故本申請之揭露內容亦包含相關/所附優先權檔案(在先申請副本)所揭露之全部內容，該等檔案所述特徵亦一併納入本申請之申請專利範圍。附屬項以其特徵對本發明針對先前技術之改良方案的特徵予以說明(即使不含相關請求項之特徵)，其目的主要在於在該等請求項基礎上進行分案申請。每個請求項中所給出的發明可進一步具有前述說明中給出的、特別是以符號標示且/或在符號說明中給出的特徵中之一或數項。本發明亦有關於如下設計形式：前述說明中所述及之個別特徵不實現，特別是對於具體用途而言為非必需的或者可被技術上具有相同功效的其他構件所替代之特徵。
1:CVD反應器 2:基板 3:製程室 4:基板座 5:氣體入口 6:加熱裝置 7:氣體源 8:氣體源 9:氣體源 10:控制裝置 11:節流閥 12:真空泵 13:液體源 14:調溫浴 15:櫃子 16:入風 17:排風 18:製程室頂 19:基板架 20:間隙 21:間隙 22:冷卻裝置 23:第一控制迴路 24:第二控制迴路 25:標準特性曲線 25':經校正之特性曲線 26:點 26':點 d1:距離 d2:距離 t:時間 C1.1:第一校準/調節步驟 C1.2:第一校準/調節步驟 C1.3:第一校準/調節步驟 C2.1:第二校準/調節步驟 C2.2:第二校準/調節步驟 F:函數 H1:熱流 H2:熱流 H3:熱流 H4:熱流 K1至 K16:測量值 K1'至K16':歷史測量值 LS:加熱功率 M1至M16:測量值 N1至N16:測量值 P:壓力 P1:第一參數 P2:第二參數 PC:調節階段 PC':調節階段 PR:製程階段 Q:製程氣流 QC:沖洗氣體 QS:沖洗氣體 R1:製程步驟 R2:製程步驟 R3:製程步驟 TS:基板座溫度 TC:頂溫度 TW:基板溫度
下面結合實施例對本發明進行詳細說明。其中： 圖1為CVD反應器之示意圖， 圖2為配方之第一實施例， 圖3為配方之第二實施例， 圖4為有關於如圖2所示之第一實施例的「指紋」的圖示， 圖5為有關於如圖3所示之第二實施例的根據圖4的圖示， 圖6為製程室之示意性橫截面圖，用於闡釋自加熱裝置6至冷卻裝置22之熱流H1、H2、H3、H4及在製程室內測得之溫度T、TS及TW， 圖7為在四個相繼的調節步驟C1.1、C1.2、C1.3及C1.4中，隨時間t變化的溫度曲線T，在此等調節步驟期間將基板座溫度TS逐步地自約700℃提昇至1200℃，且其中測量基板溫度TW及頂部溫度TC， 圖8結合第一示例示出如何自在根據圖7之調節中獲得之測量值M1至M16及N1至N16計算出指紋之值K1至K16， 圖9示意性示出如何將指紋之值K1至K4與歷史指紋之值K'1至K'4進行比較， 圖10示出自大量值元組透過內插計算出的有關基板座溫度TS 及製程室頂溫度TC的二維函數，其中，函數F體現基板之表面溫度TW，以及 圖11在一座標系中示出標準校準曲線25及在校準階段中測定之校準曲線25'，該座標系在X軸中給出製程室頂溫度TC並且在Y軸中給出基板之表面溫度TW。
C1.1:第一校準/調節步驟
C1.2:第一校準/調節步驟
C1.3:第一校準/調節步驟
PC:調節階段
PR:製程階段
R1:製程步驟
R2:製程步驟
R3:製程步驟

Claims (16)

  1. 一種操作具有製程室(3)的CVD反應器(1)的方法，其中在製程期間，在基板(2)處於該製程室(3)中的製程階段(PR)的一或數個製程步驟(R1、R2、R3)中，根據可由使用者改變之第一控制資料至少設置製程溫度(T)及製程壓力(P)，以及將製程氣流(Q)饋送入製程室(3)，其中，在該製程期間藉由感測器測定測量資料，據此計算出當前的「指紋」，該指紋被與在一或數個先前的製程中以相同的方式測定的歷史「指紋」進行比較，其特徵在於：該製程在製程階段(PR)前或在製程階段後具有校準或調節階段(PC、PC')，其中在一或數個校準或調節步驟(C1.1、C1.2、C1.3)中，根據不可由使用者改變之第二控制資料至少設置校準或調節溫度(T)及校準或調節壓力(P)，以及將校準或調節氣流(Q)饋送入製程室(3)，以及該「指紋」亦包括或僅包括自在調節階段(PC、PC')期間檢測之測量值獲得的值或值組。
  2. 一種包含CVD反應器(1)及用於控制該CVD反應器之控制裝置(10)的裝置，其中，在該控制裝置(10)中儲存有配方，根據該配方在製程期間，在基板(2)處於製程室(3)中的製程階段(PR)的一或數個製程步驟(R1、R2、R3)中，藉由該配方所提供的可由使用者改變之第一控制資料至少設置製程溫度(T)及製程壓力(P)，以及將製程氣流(Q)饋送入製程室(3)，其中，在該製程期間藉由感測器測定測量資料，據此計算出當前的「指紋」，該指紋被與在一或數個先前的製程中以相同的方式測定的歷史「指紋」進行比較，其特徵在於：該製程在製程階段(PR)前或在製程階段後具有校準或調節階段(PC、PC')，其中在一或數個校準或調節步驟(C1.1、C1.2、C1.3)中，根據不可由使用者改變之第二控制資料至少設置校準或調節溫度(T)及校準或調節壓力(P)，以及將校準或調節氣流(Q)饋送入製程室(3)，以及該「指紋」亦包括或僅包括自在調節階段(PC、PC')期間檢測之測量值獲得的值或值組。
  3. 如請求項1之方法，其中，該等校準或調節步驟具有第一校準或調節步驟(C1.1、C1.2、C1.3)以及第二校準或調節步驟（C2.1、C2.2），其中，該「指紋」僅包括自在第一校準或調節步驟(C1.1、C1.2、C1.3)期間檢測的測量值獲得的值或值組，其中，該等第一校準或調節步驟(C1.1、C1.2、C1.3)之控制資料係不可改變地儲存在該控制裝置(10)中。
  4. 如請求項1之方法，其中，該等測量值為在該製程室(3)內或在製程室(3)外測得的物理量的值，以及/或者，該等測量值為冷卻水溫度，調溫浴(14)之調溫浴溫度，流率，泵、氣體管線或液體管線之溫度，在廢氣流或開關櫃排風(17)中測得之溫度或氣體濃度值。
  5. 如請求項1之方法，其中，該等一或數個第一校準或調節步驟(C1、C2、C3、C4)中之至少一個為清潔步驟，其中將一清潔氣體饋送入該製程室(3)，以及/或者，該清潔氣體特別是包含鹵素或氯氣或氫化物或氨氣。
  6. 如請求項1之方法，其中，透過對特別是先前之製程之測量資料的統計評估獲得該「指紋」及/或該歷史「指紋」，其中，測定統計平均值、最小值、最大值及/或標準差。
  7. 如請求項1之方法，其中，該等一或數個第一調節步驟(C1.1、C1.2、C1.3)中之至少一個為調溫步驟，其中在有所升高的溫度下及/或介於700與1200℃之間的範圍內的溫度下，將調溫氣體或氫氣饋送入製程室。
  8. 如請求項1之方法，其中，在每個製程階段(PR)前或每個製程階段後實施校準或調節階段(PC)，在此期間獲得「指紋」，以及/或者，在前置的維護(W)後實施包含一或數個第一校準或調節步驟(C1.1、C1.2、C1.3)的校準或調節階段(PC)，在此期間環境空氣進入製程室(3)，其中，從一或數個測量值獲得之該「指紋」為「熱指紋」。
  9. 如請求項1之方法，其中，根據基於規則之決策系統將當前「指紋」與歷史「指紋」進行比較。
  10. 如請求項1之方法，其中，自在時間上先後獲得之測量值之測量列計算出該「指紋」之至少一個值，以及/或者，自該等測量值求得根據時間的導數。
  11. 一種測定參數的方法，該等參數用於將經CVD反應器(1)之基板座(4)承載之基板(2)的表面調溫至給定的基板溫度(TW)，以便在製程階段(PR)之至少一個製程步驟(R1)中在溫度(TS)下對基板(2)進行熱處理，其中，第一參數(TS、LS)為供熱參數，其影響自熱源(6)輸送至基板座(4)的第一熱流(H1、H2)，且第二參數(TS、QC)為放熱參數，其影響自基板(2)之表面釋放至熱匯(22)的第二熱流(H3、H4)，其特徵在於：在就時間而言處於製程階段前的校準階段中，在數個校準步驟(C1.1、C1.2、C1.3)中測定大量的值元組，其分別具有該第一參數(TS、LS)之值，該第二參數(TS、QC)之值，以及在此等值條件下實現的基板表面之實際溫度(TW)，其中，自該等大量的值元組透過內插求得體現該實際溫度(TW)隨該等參數中之至少一個的變化的函數(F)，自該函數獲得至少一個參數 (TC、QC；TS、LS)之值(TW1)，其與最接近給定之基板溫度的基板表面實際溫度(TW)關聯。
  12. 如請求項11之方法，其中，該供熱參數為基板座標稱溫度(TSo )，第一控制迴路(23)透過改變注入加熱裝置(6)之加熱功率(LS)將基板座實際溫度(TS )朝向該基板座標稱溫度調節，以及/或者，該放熱參數為冷卻裝置(22)之標稱溫度，被饋送入位於該冷卻裝置(22)與製程室頂(18)之間的間隙(20)的、由兩個導熱特性不同的氣體構成的調溫氣體的混合比，或製程室頂標稱溫度(TCo )，第二控制迴路(24)將製程室頂實際溫度(TC )朝向該製程室頂標稱溫度調節。
  13. 如請求項11之方法，其中，為了實施內插，求得一一維或多維函數，其節點構成值元組。
  14. 如請求項1之方法，其中，數個第一校準或調節步驟彼此直接相繼，以及/或者，在逐步上升或下降的溫度下及/或以變化的冷卻參數實施該等數個校準或調節步驟。
  15. 如請求項1之方法，其中，該等測量值包括基板溫度(TW)及製程室頂溫度(TC)，其中，在該校準或調節階段(PC)中依次改變溫度(TS)以及自加熱裝置(6)至冷卻裝置(22)的熱流(H1、H2、H3、H4)中的導熱性。
  16. 如前述請求項中任一項之方法，其中，在數個相繼實施之製程中，在製程階段中對基板進行塗佈，在各調節階段期間以相同的製程參數實施校準或調節步驟，並且僅在此等校準或調節步驟中測定用於形成指紋的測量值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07221029A (ja) * 1994-01-31 1995-08-18 Fujitsu Ltd 基板温度校正法
US6455437B1 (en) * 1999-04-07 2002-09-24 Applied Materials Inc. Method and apparatus for monitoring the process state of a semiconductor device fabrication process
US6441620B1 (en) * 2000-06-20 2002-08-27 John Scanlan Method for fault identification in a plasma process
DE10124609B4 (de) * 2001-05-17 2012-12-27 Aixtron Se Verfahren zum Abscheiden aktiver Schichten auf Substraten
DE10151259A1 (de) * 2001-10-17 2003-04-30 Aixtron Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Korrelations-Werten aus Prozessparametern und Schichteigenschaften in einem CVD-Prozess
DE10208044B8 (de) * 2002-02-25 2009-01-22 Infineon Technologies Ag Verfahren und Anordnung zum Überwachen eines Herstellungsprozesses
US7212950B2 (en) 2002-09-18 2007-05-01 Onwafer Technologies, Inc. Methods and apparatus for equipment matching and characterization
US7062411B2 (en) * 2003-06-11 2006-06-13 Scientific Systems Research Limited Method for process control of semiconductor manufacturing equipment
JP3802889B2 (ja) 2003-07-01 2006-07-26 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置及びその校正方法
US7583833B2 (en) 2006-01-27 2009-09-01 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for manufacturing data indexing
DE102012101717A1 (de) * 2012-03-01 2013-09-05 Aixtron Se Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Oberflächentemperatur eines Suszeptors einer Substratbeschichtungseinrichtung
DE102013114412A1 (de) * 2013-12-18 2015-06-18 Aixtron Se Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Temperatur in einer Prozesskammer eines CVD-Reaktors unter Verwendung zweier Temperatursensoreinrichtungen
DE102014117388A1 (de) * 2014-11-27 2016-06-02 Aixtron Se Verfahren zum Kalibrieren einer Pyrometeranordnung eines CVD- oder PVD-Reaktors
JP6537345B2 (ja) 2015-05-13 2019-07-03 三重富士通セミコンダクター株式会社 欠陥検出システム、欠陥検出方法、及び生産管理システム
DE102017105333A1 (de) 2017-03-14 2018-09-20 Aixtron Se Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Substrates
DE102017130551A1 (de) * 2017-12-19 2019-06-19 Aixtron Se Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnnung von Informationen über in einem CVD-Verfahren abgeschiedener Schichten

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