WO2020188087A2

WO2020188087A2 - Verfahren zur erfassung eines zustandes eines cvd-reaktors unter produktionsbedingungen

Info

Publication number: WO2020188087A2
Application number: PCT/EP2020/057797
Authority: WO
Inventors: Pascal TILLMANNS; Oliver SCHÖN; Thomas Schmitt; Peter Sebald Lauffer
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP7716985B2; WO2020188087A3; TW202041709A; TWI858037B; US20220186375A1; US12435422B2; JP2022525802A; CN113853448B; DE102019107295A1; CN113853448A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines eine Prozesskammer (3) aufweisenden CVD-Reaktors (1), bei dem während eines Prozesses in ein oder mehreren Prozessschritten (R1, R2, R3) einer Prozessphase (PR), bei der sich ein Substrat (2) in der Prozesskammer (3) befindet, mittels von einer Steuereinrichtung (10) gemäß einem in der Steuereinrichtung (10) gespeicherten Rezept gelieferten Steuerdaten jeweils eine Prozesstemperatur (T), ein Druck (P) eingestellt und ein Prozessgasfluss (Q) in die Prozesskammer (3) eingespeist wird, wobei während des Prozesses mittels Sensoren Messdaten ermittelt werden, aus denen ein aktueller „Fingerabdruck" berechnet wird, der mit einem in gleicher Art bei ein oder mehreren älteren Prozessen ermittelten historischen „Fingerabdruck" verglichen wird.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der „Fingerabdruck" nur solche Werte oder Gruppen von Werten umfasst, die aus Messwerten gewonnen werden, die während ein oder mehrerer Konditionierschritte (C1.1, C1.2, C1.3) einer Konditionierphase (PC, PC')erfasst sind, bei denen jeweils gemäß vom Rezept gelieferten Steuerdaten eine Konditioniertemperatur (T), ein Konditionierdruck (P) eingestellt und ein Konditioniergasfluss (Q) in die Prozesskammer (3) eingespeist wird.

Description

Beschreibung

Verfahren zur Erfassung eines Zustandes eines CVD-Reaktors unter

Produktionsbedingungen

Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines eine Prozess kammer aufweisenden CVD-Reaktors, bei dem während eines Prozesses in ein oder mehreren Prozessschritten einer Prozessphase, bei der sich ein Substrat in der Prozesskammer befindet, mittels von einer Steuereinrichtung gemäß einem in der Steuereinrichtung gespeicherten Rezept gelieferten Steuerdaten jeweils eine Prozesstemperatur, ein Druck und ein Prozessgasfluss in die Prozesskam mer eingestellt wird, wobei während des Prozesses mittels Sensoren Messdaten ermittelt werden, aus denen ein aktueller„Fingerabdruck" berechnet wird, der mit einem in gleicher Art bei ein oder mehreren älteren Prozessen ermittelten historischen„Fingerabdruck" verglichen wird.

Stand der Technik

[0002] Ein CVD-Reaktor ist Teil einer Beschichtungsanlage, die im Produktions prozess von beschichteten Halbleitersubstraten nach vom Betreiber der Anlage vorgegebenen Rezepten jeweils Behandlungsphasen des Substrates durchführt, bei denen Substrate automahsch, halbautomatisch oder manuell auf einen inner halb des CVD-Reaktors angeordneten Suszeptor aufgebracht werden. Die Pro zesskammer, in der sich der Suszeptor beßndet, wird abgepumpt, gespült und auf eine Prozesstemperatur gebracht, bei der Prozessgase in die Prozesskammer eingespeist werden, so dass auf der Substratoberfläche eine Schicht abgeschieden wird. Die Behandlungsphase des Prozesses kann eine Vielzahl von Prozessschrit ten umfassen, die mit unterschiedlichen Prozessparametern, also bei verschiede nen Temperaturen, Totaldrucken oder Prozessgaszusammensetzungen, durchge führt werden. [0003] Vor oder nach einer jeweiligen Behandlungsphase wird der CVD- Reaktor konditioniert. Es ist auch vorgesehen, dass der CVD-Reaktor vor einer Behandlungsphase kalibriert wird. Das Verfahren kann somit eine Kalibrier oder Konditionierphase aufweisen, die einer Prozessphase vorgeordnet ist. In der Kalibrierphase werden Prozessparameter, insbesondere Wärmezufuhrpara meter und Wärmeabgabeparameter, variiert. Es handelt sich dabei um Parame ter, die den Wärmezufluss zum Substrat beziehungsweise die Wärmeabgabe des Substrates beeinflussen. Bei einer Variation dieser Parameter ändert sich die Substrattemperatur. In einem Kalibrierschritt können somit die Werte für ver schiedene Parameter ermittelt werden, mit denen eine vorgegebene Substrat temperatur erreichbar ist.

[0004] In einer Konditionierungsphase soll die Prozesskammer in einen defi nierten Sollzustand gebracht werden. Die Konditionierungsphase besteht in der Regel ebenfalls aus einer Vielzahl von Schritten, nämlich einer Vielzahl von Konditionierschritten. Während eines Konditionierschrittes wird die Prozess kammer auf eine Konditionierungstemperatur gebracht. Es wird ein Konditio niergas in die Prozesskammer eingebracht. Bei dem Konditioniergas kann es sich um ein Ätzgas, beispielsweise um Chlor, oder eine ein Halogen enthalten de Verbindung handeln. Das Konditioniergas kann aber auch ein anderes Gas sein. Mit dem Konditioniergas kann eine Reinigung der Prozesskammer erfol gen. Mit dem Konditioniergas kann aber auch eine Vorbeschichtung oder Ober flächenkonditionierung von Oberflächen der Prozesskammer einhergehen. Zumindest ein Konditionierschritt erfolgt nach fest vorgegebenen Prozesspara metern.

[0005] Die US 6,455,437 Bl und US 2004 / 0254762 Al beschreiben Verfahren zum Betrieb eines CVD-Reaktors, bei denen aus während des Prozesses ermit telten Messwerten Fingerabdrücke gebildet werden. Jedem Prozessschritt ist ein individueller Fingerabdruck zugeordnet. Auf diese Weise gebildete historische Fingerabdrücke können mit aktuellen Fingerabdrücken verglichen werden, um frühzeitig Erkenntnisse über den Betriebszustand des CVD-Reaktors zu gewin nen.

[0006] Die US 7,212,950 B2 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines CVD- Reaktors, bei dem in einer Fabrik mehrere gleich gestaltete CVD-Reaktoren verwendet werden. Um zu erkennen, ob Prozessdaten in den einzelnen Reakto ren einer Drift unterliegen, werden aus Messdaten charakteristische„Fingerab drücke" gebildet, die miteinander verglichen werden können.

[0007] Die JP 2016213400 A beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines CVD- Reaktors, bei dem während der Prozessschritte Prozessdaten gewonnen wer den, die in einer Datensammlung abgespeichert werden.

[0008] Die US 7,583,833 B2 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Quali tätssicherung eines CVD- Abscheideprozesses, bei dem während des Betriebs Messwerte ermittelt werden, die mit historischen Messwerten verglichen wer den. Ein Verfahren zur Ermittlung der Parameter, bei dem in einem dem Be handlungsverfahren zeitlich vorgeordneten Kalibrierverfahren eine Vielzahl von Werten ermittelt werden, ist aus der US 2007/0195853 Al bekannt. Aus der Vielzahl von Werten werden die Parameter ermittelt, die eine Ist-Temperatur liefern, die eine vorgegebene Temperatur am nächsten kommt. Dort werden unter Verwendung eines„Setup-Rec ipe" schrittweise Temperaturen erhöht. Bei jedem Schritt werden an mehreren Sensoren Temper aturwerte gemessen. Die dabei gewonnenen Werte bilden eine Matrix, mit der aus einem Standardmo dell, welches die thermischen Charakteristika berücksichtigt, ein kalibriertes thermisches Modell berechnet wird, welches die tatsächlich erreichten Tempe raturen wiedergibt. [0009] Der zuvor beschriebene Stand der Technik ermöglicht es, Prozesse mit einer Abfolge identischer Prozessschritte hinsichtlich der Stabilität des Prozes ses miteinander zu vergleichen. Werden die Steuerdaten vom Anwender vari iert, so müssen aktualisierte Fingerabdrücke gewonnen werden, um die Stabili- tat der später mit denselben Steuerdaten durchgeführten Prozesse zu analysie ren.

Zusammenfassung der Erfindung

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verlässliche Kenntnisse über die thermischen Charakteristika des Anlagenzustandes eines CVD- Reaktors auch dann zu bekommen, wenn der Anwender die Steuerdaten in der Prozessphase variiert.

[0011] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Er findung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der nebengeordneten Ansprüche, sondern auch eigenständige Lösungen der Auf gabe darstellen. [0012] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden Maßnahmen vorge schlagen, mit denen eine aussagekräftige statistische Analyse eines Anlagenzu standes möglich ist, insbesondere auch dann, wenn während der Prozessphase voneinander verschiedene Prozessschritte durchgeführt werden.

[0013] Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Konditionierschritt mit fest vorgegebenen, unveränderbaren Prozessparame tern durchgeführt wird. Jeder der Vielzahl der in der Produktion von beschich teten Halbleitersubstraten durchgeführten Prozesse besitzt diesen zumindest einen ersten Konditionierschritt, der gegebenenfalls mit zweiten Konditionier schritten kombiniert werden kann, die individuelle Prozessparameter aufwei- sen. Erfindungsgemäß werden zumindest während dieses ersten Konditionier schrittes Prozessdaten ermittelt und diese Prozessdaten mit gleichartigen Pro zessdaten statistisch ausgewertet. Es werden somit nur die Prozessdaten statis tisch miteinander verknüpft, die in denselben ersten, d.h. mit denselben vorge gebenen Prozessparametern durchgeführten Konditionierschritten ermittelt worden sind. Die Prozessdaten sind insbesondere gemessene Daten, wie ein Totaldruck innerhalb der Prozesskammer, eine Temperatur innerhalb der Pro zesskammer oder ein gemessener Partialdruck eines Prozessgases. Die Prozess parameter sind Solltemperaturen, Solldrücke und Sollflüsse von Prozessgasen. Als Prozessparameter beziehungsweise Prozessdaten können aber auch die Sollwerte beziehungsweise Istwerte von Temperierbadtemperaturen, Feuchtig keitswerten etc. sein. Der CVD-Reaktor besitzt eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung besitzt einen Speicher. In den Speicher kann ein Rezept abge speichert werden, nach welchem der Prozess durchgeführt wird. Der Prozess lässt sich in zwei Phasen aufteilen, einer Konditionierphase, in der die Prozess kammer bei Abwesenheit der Substrate oder in Anwesenheit eines Dummy- Substrates konditioniert wird, und einer Prozessphase, in der ein sich in der Prozesskammer befindliches Substrat prozessiert wird, beispielsweise in der ein Substrat mit ein oder mehreren Schichten beschichtet wird. Sowohl die Prozess phase als auch die Konditionierphase kann jeweils mehrere Schritte aufweisen. Die Steuereinrichtung liefert für jeden Prozessschritt und für jeden Konditio nierschritt Steuerdaten, nach denen eine Konditioniertemperatur oder Prozess temperatur, ein Konditionierdruck oder Prozessdruck und ein Positioniergas fluss oder ein Prozessgasfluss eingestellt wird. Der Konditioniergasfluss und der Prozessgasfluss kann dabei eine Vielzahl von Einzelgasflüssen aufweisen, beispielsweise einen Trägergasfluss und mehrere Reaktionsgasflüsse. Während der einzelnen Schritte werden mittels geeigneter Sensoren an verschiedenen Stellen innerhalb der Prozesskammer, aber auch außerhalb der Prozesskammer, Messwerte aufgenommen. Die Messwerte können Partialdrucke in einer Gas phase innerhalb oder außerhalb der Prozesskammer sein. Die Messdaten kön- nen aber auch Temperaturen an verschiedenen Orten innerhalb oder außerhalb der Prozesskammer sein. So können die Messdaten Abgastemperaturen, Tem peraturen von Wänden innerhalb der Prozesskammer sein. In Betracht kommen aber auch Messwerte von Abluftsensoren, Sensoren, die die Temperaturen an derweitiger Aggregate, beispielsweise Pumpen, aber auch Kühlkreisläufe mes sen. Die Messwerte können in einem Schaltschrank, in einem Be- und Entlade kabinett zum Beladen des CVD-Reaktors, in einem Schrank, in dem sich ein Gasmischsystem befindet oder in einem Pumpengehäuse aufgenommen wer den. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzt eine Kon ditionierphase mehrere erste Konditionierschritte, also Konditionierschritte, die immer mit denselben Prozessparametern durchgeführt werden, wobei bevor zugt diese mehreren ersten Konditionierschritte unmittelbar aufeinander fol gen. Die Messwerte, die während eines Konditionierschrittes gemessen werden abgespeichert. Zur Berechnung eines historischen„Fingerabdruckes" werden die historischen Messwerte statistisch behandelt. Es werden hierzu bevorzugt ausschließlich solche Messwerte einer Vielzahl historischer Prozesse verwendet, die während in allen Prozessen gleichen Konditionierschritten gewonnen wor den sind. Der historische„Fingerabdruck" kann somit das Ergebnis einer Be rechnung sein, bei der Messwerte von mit untereinander identischen Prozess parametern durchgeführten Konditionierschritte in Beziehung gesetzt werden. Der mit diesem historischen„Fingerabdruck" zu vergleichende aktuelle Finger abdruck wurde mit Messwerten gewonnen, die in ein oder mehreren Konditio nierschritten ermittelt worden sind, die dieselben Prozessparameter aufweisen, wie die zur Ermittlung des historischen„Fingerabdrucks" verwendeten. Es können Minimalwerte, Maximalwerte, Mittelwerte und Standardabweichungen gebildet werden. Mit den so gewonnen historischen Statistikdaten werden die aktuellen Prozessdaten in Beziehung gesetzt, um Abweichungen des CVD- Reaktors oder der CVD- Anlage von einem Sollzustand zu ermitteln. In einem Prozess durchläuft eine einen CVD-Reaktor aufweisende Fertigungsanlage bei spielsweise den folgenden Produktionszyklus, wobei mit einem vorgegebenen Algorithmus, also einer Rechenregel, aus den historischen Messwerten und den aktuellen Messwerten Werte oder Gruppen von Werten berechnet, die hier als „Fingerabdruck" bezeichnet werden. Aus den statistischen Berechnungen lässt sich ein ein- oder mehrdimensionales Fenster berechnen, in dem ein aktueller „Fingerabdruck" liegen muss, um den Ist-Zustand des CVD-Reaktors als in Ordnung zu bezeichnen. Der Prozess ist ein Produktionszyklus, der mehrere, nahezu vollständig automatisierte Phasen umfasst, wobei wesentliche Phasen eine Prozessphase und eine Konditionierungsphase sind. Der Prozess beginnt in der Regel damit, dass der Reaktor darauf vorbereitet wird, mit zu beschich tenden Substraten beladen zu werden. Unbeschichtete Substrate werden hierzu von außerhalb in die Prozesskammer gebracht. Die Prozesskammer wird auf den Abscheidungsprozess vorbereitet. Danach erfolgt der Abscheidungspro zess, der eine Prozessphase darstellt und bei dem mehrere Beschichtungspro zesse bei unterschiedlichen Prozessparametern durchgeführt werden können. Ein Beschichtungsprozess kann mehrere Prozessschritte aufweisen. Nach Been digung des Abscheidungsprozesses wird der CVD-Reaktor auf den Transfer der Substrate aus der Prozesskammer vorbereitet. Nach dem Heraustranspor tieren der beschichteten Substrate aus der Prozesskammer wird die Prozess kammer auf die Konditionierungsschritte vorbereitet. Es werden dann in einer Konditionierphase mehrere erste und zweite Konditionierungsschritte durchge führt, wobei sich die zweiten von den ersten Konditionierungsschritten dadurch unterscheiden, dass die zweiten Konditionierungsschritte mit Steuer parametern durchgeführt werden, die sich ändern beziehungsweise die vom Anlagenbetreiber geändert werden können, und die ersten Konditionierungs schritte ausschließlich Steuerparameter besitzen, die fest vorgegeben sind, ins besondere vom Anlagenbetreiber nicht veränderbar sind, sondern nur vom Hersteller der Anlage. In einer ersten Variante sind die ersten Konditionie rungsschritte bevorzugt Bestandteil jedes Prozesses, wobei einzelne der mehre ren Prozesse, die identische erste Konditionierungs schritte aufweisen, vonei nander verschiedene Prozessschritte oder zweite Konditionierungsschritte auf- weisen können. Während bei dieser ersten Variante die Konditionierschritte Reinigungs schritte enthalten können, bei denen beispielsweise Chlor oder Ammoniak in die Prozesskammer eingespeist wird, so dass parasitäre Belegun gen an Wänden der Prozesskammer bei erhöhten Temperaturen entfernt wer den, können die ersten Konditionier schritte einer zweiten Variante Temper schritte sein. Diese Variante wird im Wesentlichen nur nach einer Wartung der Prozesskammer durchgeführt, während derer die Prozesskammer geöffnet wurde, so dass Luft in das Innere der Prozesskammer eingetreten ist. Durch Ausheizen der Prozesskammer bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen zwischen 700°C und 1200°C wird etwaiges an den Oberflächen von Wänden in der Prozesskammer adsorbiertes Wasser entfernt. Es wird ins besondere Wasserstoff in die Prozesskammer eingespeist. Bei dieser Art der Konditionierung kann vorgesehen sein, dass die geregelte Prozesskammertem peratur in mehreren Schritten von etwa 700°C auf etwa 1200°C erhöht wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass während jedes dieser Schritte der Wärme fluss von einer Heizeinrichtung zur Heizung des Suszeptors zu einer Kühlein richtung, die oberhalb einer Prozesskammerdecke angeordnet ist, variiert wird. Hierzu kann beispielsweise der Wärmewiderstand der Prozesskammerdecke variiert werden, indem in einen Spalt ein Temperiergas mit wechselnden Wär meleitfähigkeiten eingespeist wird. Der Spalt befindet sich beispielsweise zwi schen einer unteren Deckenplatte der Prozesskammerdecke und einer oberen Deckenplatte der Prozesskammer decke, die bevorzugt an einem Temperierkör per anliegt. Bei dieser Art der Konditionierung wird eine Vielzahl von Mess werten erfasst, insbesondere die Prozesskammerdeckentemperatur und eine Substrattemperatur, die auf einem auf einem Substrathalter angeordneten Dummy-Wafer gemessen wird. Die Messungen können mit Pyrometern durch geführt werden. Aus jeweils gleichzeitig durchgeführten Messungen kann ein Wert gewonnen werden, der mit historischen Werten verglichen werden kann. Bei diesem Wert kann es sich um einen einzelnen Messwert handeln. Es kann sich aber auch um einen oder mehrere statistisch aus einer Vielzahl von Mess- werten ermittelten Wert handeln. Die zuvor beschriebenen Prozesse verlaufen im weitestgehenden Maße vollständig automatisiert ab. Der manuelle Eingriff des Anlagenbetreibers besteht im Wesentlichen darin, Kassetten mit unbe schichteten Substraten zur Verfügung zu stellen beziehungsweise die Kassetten mit beschichteten Substraten zu entnehmen. Der Anlagenbetreiber legt darüber hinaus das Behandlungsrezept fest, was mit der Anlage eines Steuerungspro grammes einhergehend, welches anhand der Prozessparameter Aktoren, bei spielsweise Massenflusskontroller, Heizer oder dergleichen, mit Sollwerten ver sorgt. Eine Konditionierungsphase besitzt beispielsweise die folgenden Kondi- tionierungsschritte: a) Aufheizen der Prozesskammer unter Wasserstoffatmosphäre,

b) Wechseln auf eine Inertgasatmosphäre (Stickstoff),

c) Einbringen eines Ätzgases (Ch) zur Reinigung der Prozesskammer und die Prozesskammer angrenzende Hohlräume, wie Gaseinlassorgan und Gasauslassorgan,

d) Spülen der Prozesskammer und daran angrenzende Hohlräume mit ei nem Inertgas,

e) Erhöhung der Prozesskammertemperatur und Einbringen eines Konditio niergases, beispielsweise NH₃, zum Aufheizen der Prozesskammer und daran angrenzender Hohlräume,

f) Spülen der Prozesskammer mit einem Inertgas und gegebenenfalls NH₃, g) Einbringen eines Ätzgases, beispielsweise Chlor, zur Reinigung der Pro zesskammer und daran angrenzender Hohlräume (dieser Schritt kann ge gebenenfalls mehrfach wiederholt werden),

h) Spülen der Prozesskammer und daran angrenzender Hohlräume mit ei nem Inertgas,

i) Erhöhung der Prozesskammertemperatur, Einbringen eines weiteren Konditioniergases oder erneut von NH₃ und Wechsel auf eine Wasser- Stoffatmosphäre zum Ausheizen sämtlicher mit dem Prozessgas oder dem Konditioniergas in Berührung tretenden Bestandteile des CVD-Reaktors, j) Abkühlen des Reaktors unter Wasserstoff-/ Ammoniakatmosphäre, k) Spülen des Reaktorinneren mit Inertgas.

[0014] Freie Parameter stehend dem Anlagenbetreiber im Wesentlichen hin sichtlich der Reinigungs schritte g), j), k) zur Verfügung.

[0015] Während der gesamten Konditionierungsphasen werden Daten erfasst, die sich während der einzelnen Konditionierschritte nicht verändern dürfen, beispielsweise Kühlbadtemperaturen oder Schaltschrank- Ablufteigenschaften. Mit diesen Werten kann eine Stabilität und Plausibilität gemessener, insbeson dere anderer Werte bewertet werden. Mit Temperatursensoren werden u.a. Wärmeströme erfasst. Hierzu werden Daten von Temperatur sensoren und ins besondere Pyrometern verwendet. Mit den Temperatursensoren lässt sich eine Bewertung eines Zustandes einer Heizung oder anderer temperierbarer Reak torkomponenten vornehmen. Es werden insbesondere auch Daten aus dem Be reich eines Vakuumsystems erfasst, welches insbesondere Drosselventile und Pumpen beinhaltet.

[0016] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Parameter zur Temperierung der Oberfläche eines von einem Suszeptor eines CVD-Reaktors getragenen Substrates auf eine vorgegebene Substrattem peratur, um das Substrat in zumindest einem Prozessschritt einer Prozessphase bei dieser Temperatur thermisch zu behandeln, wobei ein erster Parameter ein Wärmezufuhrparameter ist, der einen von einer Wärmequelle dem Suszeptor zugeführten ersten Wärmefluss beeinflusst, und ein zweiter Parameter ein Wärmeabgabeparameter ist, der einen von der Oberfläche des Substrates an eine Wärmesenke abgegebenen zweiten Wärmefluss beeinflusst. [0017] Bei einem gattungsgemäßen CVD-Reaktor liegt das Substrat in einer Wärmeübertragungsstrecke zwischen einer Wärmequelle, die üblicherweise eine Heizeinrichtung zum Beheizen des Suszeptors ist, und einer Wärmesenke, die üblicherweise eine Prozesskammerdecke beziehungsweise eine an die Pro zesskammerdecke angrenzende Kühleinrichtung ist. Die Temperatur der Ober fläche eines vom Suszeptor getragenen Substrates hängt von den Wärmezu fuhrparametern ab. Die thermodynamischen Zusammenhänge werden insbe sondere in der DE 10 2017 105 333 Al beschrieben, in der die Wärmeübertra gungsstrecken zwischen Wärmequelle und Substrat beziehungsweise Substrat und Wärmesenke als Wärmeflusswiderstände angesehen werden. Diese Wär meflusswiderstände können sich durch Änderungen von Eigenschaften, insbe sondere Oberflächeneigenschaften innerhalb der Prozesskammer während des Lebens der Prozesskammer ändern. Die Wärmeflusswiderstände hängen insbe sondere von der Art der zuvor in der Prozesskammer durchgeführten Prozess schritte ab. Sie werden insbesondere durch parasitäre Belegungen der Oberflä chen von Suszeptor und Prozesskammerdecke beeinflusst. Ein Wärmezufuhr parameter kann beispielsweise die insbesondere an einer Unterseite, also der Heizeinrichtung zugewandten Seite des Suszeptors gemessene Suszeptortem- peratur sein, auf die die Unterseite des Suszeptors geregelt wird. Der Wärme zufuhrparameter kann aber auch die der Heizeinrichtung zugeführte Leistung sein. Ein Wärmeabgabeparameter kann die Temperatur einer Prozesskammer decke sein, die ebenfalls auf eine Solltemperatur geregelt werden kann. Dies kann durch Modifikation der Kühlleistung einer Kühleinrichtung erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Prozesskammerdeckentemperatur dadurch zu beein flussen, dass ein Mischungsverhältnis eines Temperiergases, welches in einen Spalt zwischen Prozesskammerdecke und Kühleinrichtung eingespeist wird, variiert wird. Das Temperiergas besteht aus zwei Gasen mit unterschiedlichen W ärmeleitfähigkeiten. [0018] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel anzugeben, mit de nen zuverlässig Werte für einen Wärmezufuhrparameter und einen Wärmeab gabeparameter zu ermitteln, bei denen sich eine vorgegebene Substrattempera tur auf der zur Prozesskammer weisenden Oberfläche des Substrates einstellt.

[0019] Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass in ein oder mehreren Kalibrier schritten eine Vielzahl von Wertetupeln ermittelt wird. Jedes dieser Wertetupel weist einen Wert eines ersten Parameters und einen Wert eines zweiten Para meters auf, wobei diese Parameter die geregelte Suszeptortemperatur und/ oder die geregelte Prozesskammer-Deckentemperatur sein können. Die Parameter können aber auch die Heizleistung und/ oder das Mischungsver hältnis des Temperiergases oder die Wärmeabfuhrleistung der Kühleinrichtung sein. Aus der Vielzahl von Wertetupeln wird durch eine zumindest eindimen sionale Interpolation eine die Ist-Temperatur der Oberfläche des Substrates über zumindest einen der Parameter darstellenden Funktion gebildet. Die Funktion kann eine Einzelfunktion einer Funktionenschar sein. Aus dieser Funktion, die auch eine zweidimensionale Funktion sein kann, wird zumindest ein Parameter gewonnen, der mit einer Ist-Temperatur der Substratoberfläche korreliert, die der aus einem Rezept vorgegebenen Substrattemperatur am nächsten kommt. Hierzu wird gewissermaßen aus der insbesondere eindimen sionalen Funktion eine Umkehrfunktion gebildet. Zur Ermittlung der Wer tetupel kann das zuvor beschriebene Verfahren verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird schrittweise ein erster Parameter, beispielsweise die Suszeptor temperatur, verändert, insbesondere erhöht. Während jedes Schrittes wird auch der zweite Parameter variiert, beispielsweise die Prozesskammer- Deckentemperatur, schrittweise erhöht. Dies kann in der zuvor beschriebenen Weise dadurch erfolgen, dass in einen Spalt zwischen Prozesskammerdecke und Kühleinrichtung ein Temperiergas mit einer unterschiedlichen Zusammen setzung eingespeist wird. Die Vielzahl dabei gewonnener Messwerte können Stützstellen einer als Fläche darstellbaren zweidimensionalen mathematischen Funktion sein. Die Funktion kann in einem dreidimensionalen Koordinatensys tem derart dargestellt werden, dass beispielsweise eine X-Achse die Suszeptor- temperatur, eine Y-Achse die Prozesskammer-Deckentemperatur und die Z- Achse die gemessene Oberflächentemperatur am Substrat darstellt. Die Suszep- tortemperatur und die Prozesskammer-Deckentemperatur können geregelte Temperaturen sein. Die gemessene Ist-Temperatur der Substratoberfläche kann mit einem Pyrometer gemessen werden. Eine derart aufgebaute gitternetzartig dargestellte Funktion lässt sich als Flächengebirge interpolieren. Aus der dabei entstandenen Fläche kann der Punkt in der X-Y-Fläche ermittelt werden, der einen Funktionswert liefert, der der vorgegebenen Substrattemperatur am nächsten kommt. In einer alternativen Auswertung der gewonnenen Messwerte können aber auch mehrere eindimensionale Funktionen verwendet werden, wobei jeder Kalibrierschritt, der bei derselben Suszeptortemperatur durchge führt wird, eine interpolierte Messkurve liefert, die die gemessene Substratober flächentemperatur ober die Prozesskammer-Deckentemperatur darstellt. Aus dieser Messkurve kann, gewissermaßen unter Bildung einer Umkehrfunktion, der Parameter, also die Prozesskammer-Deckentemperatur ermittelt werden, die bei der jeweiligen Suszeptortemperatur zu einer Substratoberflächentempe ratur korreliert, die einer vorgegebenen Substrattemperatur am nächsten kommt. In der auf die Kalibrierphase folgenden Prozessphase werden anstelle von Standard-Kalibrierkurven die in der Kalibrierphase gewonnenen Kalibrier kurven verwendet, um die von einem Rezept vorgegebenen Parameter, wie Suszeptortemperatur und Prozesskammer-Deckentemperatur zu modifizieren. In einer vorgegebenen Rezeptur können Parameter, wie beispielsweise die Sus zeptortemperatur oder die Prozesskammer-Deckentemperatur, vorgegeben werden, nach der sich gemäß einer Standardkennlinie die gewünschte Sub strattemperatur ergibt. In der Kalibrierphase wird eine modifizierte Kennlinie gewonnen, anhand der sich modifizierte Einstellwerte ergeben. [0020] Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine Steuereinrichtung, die programmierbar ist. Über die Programmierung können Prozessparameter der Konditionierphase und der Prozessphase vorgegeben werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet der Prozess und insbe- sondere jeder Prozess, der mit der Vorrichtung durchgeführt wird, ein oder mehrere Kalibrier- oder Konditionierschritte, die mit fest vorgegebenen Pro zessparametern durchgeführt werden. Diese Kalibrier- oder Konditionierschrit te können vom Anwender nicht ausgelassen werden. Die Prozessparameter dieser Kalibrier- oder Konditionierschritte können auch nicht geändert werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden ausschließlich die in diesen unveränderbaren Schritten mit den unveränderbaren Prozesspa rametern gewonnenen Messwerte zur Bildung des„Fingerabdrucks" verwen det. Der Fingerabdruck wird somit in unveränderbar vorgegebenen Schritten des Prozess mit fest vorgegebenen Prozessparametern, wie insbesondere einem Totaldruck in der Prozesskammer, einem Gasfluss durch die Prozesskammer und zumindest ein oder mehreren festen Temperaturen in der Prozesskammer ermittelt. Dies bringt den Vorteil, dass ein Betriebs zustand der Vorrichtung ob jektiv ermittelbar ist, auch wenn mit der Vorrichtung verschiedene Fertigungs prozesse durchgeführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0021] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen CVD-Reaktor,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Rezeptes,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Rezeptes, Fig. 4 eine graphische Darstellung eines„Fingerabdrucks" betreffend das erste Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2

Fig. 5 eine Darstellung gemäß Figur 4 betreffend das zweite Ausfüh rungsbeispiel gemäß Figur 3, Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch eine

Prozesskammer zur Verdeutlichung des Wärmeflusses Hl, H2, H3, H4 von einer Heizeinrichtung 6 zu einer Kühleinrichtung 22 und innerhalb der Prozesskammer gemessener Temperatu ren T, TS und TW, Fig. 7 eine Darstellung eines Temperaturverlaufes T über die Zeit t bei vier aufeinanderfolgenden Konditionierschritten Cl.l, CI.2,

CI.3 und C1.4, während derer schrittweise eine Suszeptortem- peratur TS von etwa 700°C auf 1200°C erhöht wird und dabei eine Substrattemperatur TW und eine Deckentemperatur TC gemessen wird,

Fig. 8 anhand eines ersten Beispiels, wie aus den bei der Konditionie rung gemäß Figur 7 gewonnenen Messwerten Ml bis M16 und NI bis N16 Werte Kl bis K16 eines Fingerabdrucks berechnet werden,

Fig. 9 schematisch eine Darstellung, wie Werte Kl bis K4 eines Fin gerabdrucks mit Werten K'l bis IC 4 eines historischen Finger abdrucks verglichen werden, Fig. 10 eine Darstellung einer aus einer Vielzahl von Wertetupeln durch Interpolation berechneten zweidimensionalen Funktion über die Suszeptortemperatur Ts und die Prozesskammer- Deckentemperatur TC, wobei die Funktion F die Oberflächen- temperaturen TW des Substrates darstellen und

Fig. 11 eine Darstellung einer Standard-Kalibrierkurve 25 und einer in der Kalibrierphase ermittelten Kalibrierkurve 25' in einem Ko ordinatensystem, welches in der X-Achse die Prozesskammer- Deckentemperatur TC und in einer Y-Achse die Oberflächen temperatur TW des Substrates angibt.

Beschreibung der Ausführungsformen

[0022] Die Figur 1 zeigt schematisch einen CVD-Reaktor, wie er Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist beziehungsweise an welchem das er findungsgemäße Verfahren ausgeübt werden kann.

[0023] In einem nach außen gasdichten, insbesondere aus Edelstahl bestehen- den Gehäuse des CVD-Reaktors 1 befindet sich eine Prozesskammer 3. Die Pro zesskammer befindet sich oberhalb eines aus Graphit oder beschichtetem Gra phit bestehenden Suszeptors 4, der von unten her mittels einer IR-Heizeinrich- tung 6 beheizbar ist. Die von der Heizeinrichtung 6 erzeugten elektromagneti schen Wechselfelder erzeugen im Suszeptor 4 Wirbelströme, die zum Aufhei- zen des Suszeptors 4 führen. Auf der Oberseite des Suszeptors 4 liegen ein oder mehrere Substrate 2, die während eines innerhalb der Prozesskammer 3 durch geführten Prozesses beschichtet werden sollen. Durch einen Gaseinlass 5 kön nen Trägergase oder Prozessgase in die Prozesskammer 3 eingespeist werden. Es ist eine Vakuumpumpe 12 vorgesehen, vor der ein Drosselventil 11 ange- ordnet ist. Mit einer Steuereinrichtung 10 können Gasflüsse der mit 7, 8 und 9 bezeichneten Gasquellen eingestellt werden, die mittels des Gaseinlasses 5 in die Prozesskammer 3 eingespeist werden. Mit der Steuereinrichtung 10 kann darüber hinaus auch die Heizeinrichtung 6, das Drosselventil 11 und die Pum pe 12 gesteuert werden.

[0024] Eine Flüssigkeitsquelle 13, die beispielsweise eine metallorganische Verbindung enthält, befindet sich in einem Temperierbad 14, dessen Tempera tur überwachbar ist. Eine Prozesskammerdecke 18 besitzt eine nicht dargestellte Kühleinrichtung und Mittel zur Beeinflussung ihrer Wärmeleiteigenschaften. Die gesamte Vorrichtung befindet sich in einem Kabinett 15, welches zur Um gebung hin im Wesentlichen gasdicht abgeschlossen sein kann. Das Kabinett 15 besitzt eine Zuluft 16 und eine Abluft 17. Die Gaszusammensetzung in der Ab luft 17 und die Ablufttemperatur kann gemessen werden.

[0025] Durch die Höhlungen der spiralförmigen Heizeinrichtung 6 kann ein Kühlfluss hindurchfließen, dessen Temperatur von Sensoren überwacht wird.

[0026] In der Steuereinrichtung 10 können voneinander verschiedene Rezepte abgespeichert werden, mit denen verschiedene Schichten auf einem Substrat 2 abgeschieden werden können.

[0027] Jeweils ein Prozess umfasst eine Vielzahl von Schritten, wobei sich die Schritte in voneinander verschiedene Phasen aufteilen lassen. In einer Konditi onierungsphase PC, die beispielsweise vor der eigentlichen Beschichtungsphase durchgeführt werden kann, wird die Prozesskammer 3 beziehungsweise das Reaktorsystem auf einen Sollzustand gebracht. Die Konditionierschritte Cl.l, CI.2 und CI.3 werden bei untereinander verschiedenen Konditionierparame tern durchgeführt. Während der verschiedenen Konditionierschritte Cl.l, CI.2, CI.3 können beispielsweise die Temperaturen T innerhalb der Prozesskam- mer 3 oder die Totaldrucke P innerhalb der Prozesskammer 3 oder die Gasflüs se Q (Quantität und/ oder Qualität) der Konditioniergase verschieden sein. Bei jedem mit dem CVD-Reaktor 1 durchgeführten Prozess sind die Steuerparame ter SP, die zur Steuerung der Temperatur, des Totaldrucks oder der Gasflüsse vorgegeben werden, jedoch fest und können vom Anwender nicht verändert werden.

[0028] Bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Konditionierungsphase drei Konditionierschritte, die jeweils mit unveränderba ren Steuerparametern durchgeführt werden müssen.

[0029] Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Konditionierungsphase PC neben den ersten Konditionierschritten Cl.l, CI.2 und CI.3, die mit fest vorgegebenen Steuerparametern durchgeführt werden müssen, zweite Konditionierschritte C2.1, C2.2, die mit variablen Steuerpara metern durchgeführt werden können. Bei den Konditionierschritten C2.1, C2.2 kann der Anwender die Steuerparameter ändern.

[0030] An die Konditionierungsphase PC schließt sich eine Prozessphase PR an, die verschiedene aufeinander folgende Prozessschritte RI, R2 und R3 auf weist, die zum Behandeln von in der Prozesskammer 3 angeordneten Substra ten dienen, beispielsweise um die Substrate 2 mit ein oder mehreren Schichten zu beschichten. Die Steuerparameter der Prozessschritte RI, R2 und R3 können vom Anwender variiert werden.

[0031] Erfindungsgemäß werden während aller Schritte der Konditionierungs phase PC und der Prozessphase PR Messwerte gesammelt, die mit Messsenso ren ermittelt werden. Die Messdaten werden in einem Speicher der Steuerein richtung 10 oder in einem Speichersystem abgespeichert. [0032] Erfindungsgemäß werden nur von den Messwerten, die während der unveränderbaren ersten Konditionierschritte Cl.l, C1.2, C1.3 gewonnenen werden,„Fingerabdrücke" gebildet. Hierzu werden die Messwerte in geeigne ter Weise miteinander verknüpft, dass zumindest ein den„Fingerabdruck" bil dender Wert oder eine Gruppe den„Fingerabdruck" bildender Werte erzeugt werden. Diese Werte können statistisch behandelt werden. Beispielsweise kann ein Minimalwert, ein Maximalwert und eine Standardabweichung gebildet werden. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass Messwerte einer Vielzahl von in der Vergangenheit durchgeführter Prozesse, die als in Ordnung angesehen wurden, verwendet werden.

[0033] Allgemein kann ein Fingerabdruck ein einzelner Wert sein. Bevorzugt besteht der„Fingerabdruck" aber aus einer Vielzahl von Werten, die aus einer Vielzahl von Messwerten gewonnen werden. Die Messwerte können beispiels weise Kühlflüssigkeitstemperaturen, Ablufttemperaturen, Temperaturen des Temperierbades 14, Pumpentemperaturen, Gasdurchflusswerte oder Drucke sein. Von diesen Messwerten können während eines Konditionierschrittes Mess reihen gebildet werden. Von diesen Messreihen können statistische Werte er zeugt werden, beispielsweise Minimum, Maximum, Mittelwert und Standard abweichung. Die statistischen Werte können Bestandteil des Fingerabdrucks sein.

[0034] Ein nach denselben Regeln ermittelter„Fingerabdruck" eines aktuellen Prozesses kann mit einem historischen„Fingerabdruck", der durch Auswer tung einer Vielzahl von historischen Prozessen gebildet ist, verglichen werden. Dabei kann beispielsweise geprüft werden, ob der aktuelle„Fingerabdruck" beziehungsweise die den„Fingerabdruck" verkörpernden Werte in einem zu lässigen Wertefenster liegen. [0035] Bei den zur Bildung des aktuellen beziehungsweise historischen„Fin gerabdrucks" verwendeten Messwerten kann es sich um Messwerte handeln, die innerhalb der Prozesskammer 3 ermittelt werden, also beispielsweise um Temperaturen, die an Wänden, Decken oder anderen Bereichen der Prozess kammer 3 ermittelt werden. Es kann sich aber auch um Messwerte handeln, die außerhalb der Prozesskammer 3 ermittelt werden, beispielsweise in einem Ab gasstrom. Hier kann die Abgastemperatur oder können Gaskonzentrationen im Abgas gemessen werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass Pumpentempera turen, Ventilstellungen oder Ist-Gasflüsse als Messwerte zur Bildung des„Fin gerabdruckes" verwendet werden. Als Messwert kann beispielsweise auch die Temperatur der durch die Heizspirale 6 fließende Kühlflüssigkeitsstrom ver wendet werden.

[0036] Einige der Gasquellen 7, 8, 9 können in Temperierbädern angeordnet sein. Die Temperaturen dieser Temperierbäder können als Messwerte zur Bil dung des„Fingerabdruckes" verwendet werden.

[0037] Die Vorrichtung kann einen Schaltschrank aufweisen, beispielsweise einen Schrank, in dem elektrische Komponenten angeordnet sind oder in dem ein Gasmischsystem oder eine Be- oder Entladeeinrichtung für den CVD- Reaktor angeordnet ist. Es kann ein Sensor vorgesehen sein, um darin eine cha rakteristische Schaltschranktemperatur zu messen. Auch diese Temperatur kann zur Ermittlung des„Fingerabdrucks" verwendet werden.

[0038] Das System kann Kühlwasserkreisläufe aufweisen, mit denen beispiels weise eine Prozesskammerdecke oder das Reaktorgehäuse 1 gekühlt wird. Die Kühlwassertemperatur kann ebenfalls zur Bildung des„Fingerabdrucks" ver wendet werden. [0039] Wesentlich ist, dass die Parameter der Konditionierschritte die zur Verwendung des historischen„Fingerabdrucks" verwendet werden, identisch sind mit den Parametern der Konditionierschritte, aus dessen Messwerten der aktuelle„Fingerabdruck" ermittelt wird.

[0040] Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren kann der aktuelle„Fingerab druck" nach vorgegebenen statistischen Regeln dahingehend ausgewertet wer den. Es kann insbesondere geprüft werden, ob eine InformaÜon an den Benut zer abgegeben werden muss, so dass dieser Wartung und Instandhaltungs maßnahmen planen kann. Der Vergleich des aktuellen„Fingerabdrucks" mit dem historischen„Fingerabdruck" erfolgt somit gemäß einem regelbasierten Entscheidungssystem. Bei der Auswertung werden je nach Regel entweder nur letztmalig erfasste Daten berücksichtigt oder auch Daten aus weit zurücklie genden Konditionierungsphasen.

[0041] Die bei der Bildung der„Fingerabdrücke", aber auch beim Vergleich aktueller„Fingerabdrücke" mit historischen„Fingerabdrücken" verwendeten Regeln können sein:

Univariante und mulhvariante Wertebereichs- und Grenzwertüberprü fung:

z.B. Mittelwert x außerhalb des Intervalls [y, z],

Standardabweichung a > b,

Mittelwert a innerhalb des Intervalls [b, c] und Mittelwert x außerhalb des Intervalls [y, z],

Überprüfung der Veränderung zum vorherigen Konditionierungsprozes ses:

z.B. Mittelwert [n] < Mittelwert [n-1] * 0.9 Wertebereichsüberprüfung auf Basis eines gleitenden Fensters (mit variab len Fensterweiten) über die vorherigen Konditionierungsprozesse:

z.B. Standardabweichung [n] außerhalb des Intervalls (Standardabwei chung [n-1 .. n-10 \ - 0.5 ; Standardabweichung [n-1 .. n-10 ] + 0.5) - Wertebereichs- und Grenzwertüberprüfung eines extrapolierten Wertes auf Basis historischer Daten.

[0042] Bei historischen Statistikdaten, die vor und nach einer Wartungs- oder Instandhaltungsmaßnahme aufgenommen wurden, kann es einen solchen Un terschied geben, der zu einer Regelverletzung und einem potenziellen falschen Alarm führen kann.

[0043] Um dies zu verhindern, kann eine Regel so definiert werden, dass sie bei der Betrachtung von historischen Daten (z.B. eines gleitenden Durch schnitts) nur diejenigen Daten berücksichtigt, welche nach dem letzten War tungszeitpunkt durchgeführt wurden. [0044] Die Information, wann eine Wartung durchgeführt wurde, erhält das regelausführende System von einem übergeordneten Produktionsleitsystem.

[0045] Wie oben ausgeführt, besitzt der typische Produktionszyklus sich ab wechselnde Prozessphasen und Konditionierphasen. Bei einer ersten Variante der Erfindung wird in Konditionierschritten dieser Konditionierphase eine Vielzahl von Werten gewonnen, die beispielsweise durch eine permanente Messung während des Konditionierschrittes erfasst werden. Beispielsweise können die Temperaturen, Flüsse oder Drucke während des mindestens einen ersten Konditionierschritts über eine längere Zeit gemessen werden. Um aus diesen Messwerten einen charakteristischen„Fingerabdruck" zu bilden, wer- den aus diesen Messungen Tempera turmittelwerte, Temperaturstandardabwei chungen, Minima und Maxima berechnet. Diese statistischen Daten bilden dann einen Fingerabdruck, so dass der Fingerabdruck eine Vielzahl von statisti schen Daten voneinander verschiedener Messwerte aufweisen kann. Durch Vergleich dieser Fingerabdrücke mit historischen Fingerabdrücken kann der aktuelle Zustand der Beschichtungsanlage charakterisiert werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die historischen Daten nur solche Daten aufweisen, die von beispielsweise den letzten zehn zurückliegenden Konditionierphasen ge wonnen worden sind.

[0046] Es kann vorgesehen sein, dass die Prozesskammer zum Austausch von Austauschteilen oder auch aus anderen Gründen, jedenfalls zu Wartungszwe cken geöffnet werden muss. Bei einer derartigen Öffnung der Prozesskammer kann Umgebungsluft in die Prozesskammer hineintreten, so dass in der Luft enthaltene Feuchtigkeit an Wänden der Prozesskammer adsorbieren kann. Um die Prozesskammer nach einer Wartung zu konditionieren, wird die Prozess kammer unter nahezu Vakuumbedingungen oder während eines Einspeisens von Wasserstoff in die Prozesskammer, der mittels einer Pumpeinrichtung wieder abgepumpt wird, auf hohe Temperaturen aufgeheizt, wobei diese Tem peraturen im Bereich von 700°C und 800°C liegen. Das Aufheizen kann in meh reren Schritten erfolgen. Das Aufheizen erfolgt nach fest in der Steuereinrich tung 10 vorgegebenen Prozessparametern und ist insbesondere durch den An lagenbetreiber nicht veränderbar.

[0047] Anstelle einer Konditionierphase kann vor der Prozessphase aber auch eine Kalibrierphase durchgeführt werden. Es ist insbesondere aber auch vorge sehen, sowohl eine Kalibrierphase als auch eine Konditionierphase vor einer Prozessphase durchzuführen. In einer Kalibrierphase wird in ein oder mehre ren Kalibrierschritten durch Variation der Suszeptortemperatur TS und der Prozesskammer-Deckentemperatur TC eine Vielzahl von Wertetupeln ermittelt, wobei jeder Wertetupel einen Wert der Suszeptortemperatur TS, einen Wert der Prozesskammer-Deckentemperatur TC und einen gemessenen Wert der Ober flächentemperatur TW des Substrates 2 aufweist.

[0048] Die Figur 6 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen CVD- Reaktor, bei dem eine Heizeinrichtung 6 einen Wärmefluss Hl in den Suszep- tor 4 erzeugt. In einer Tasche des Suszeptors befindet sich ein Substrathalter 19, der von einem Gaskissen getragen wird, welches von einem Spülgasfluss QS erzeugt wird. Hierdurch bildet sich ein Spalt 21 zwischen dem Boden der Ta sche des Suszeptors 4 und der Unterseite des Substrathalters 19, durch welchen Spalt 21 ein zweiter Wärmefluss H2 fließt. Die Wärme fließt durch den Sub strathalter 19 und durch das auf dem Substrathalter 19 aufliegende Substrat 2. Mit H3 ist ein Wärmefluss bezeichnet, der von der Oberfläche des Substrates 2 hin zur Prozesskammerdecke 18 strömt. Die Prozesskammerdecke 18 ist durch einen Spalt 20 von einer Kühleinrichtung 22 beabstandet. In diesem Spalt 20 befindet sich ein Temperiergas. Das Temperiergas wird von dem Spülgas QC gebildet, welches in den Spalt 20 eingespeist wird, wobei das Spülgas QC eine Mischung von Gasen mit voneinander verschiedenen Wärmeleitfähigkeiten ist, beispielsweise H2 und N2. Der Wärmefluss H4 durch den Spalt 20 lässt sich durch Variation der Zusammensetzung des Spülgases QC beeinflussen.

[0049] Oberhalb der Prozesskammerdecke 18 befindet sich die Kühleinrich tung 22, die mittels einer Kühlflüssigkeit auf eine Solltemperatur gekühlt wird. Die Kühlmitteltemperatur kann gemessen werden und ebenfalls zur Bildung des Fingerabdrucks verwendet werden.

[0050] Durch einen Balance der Wärmeleiteigenschaften aller Bestandteile im Wärmefluss Hl, H2, H3, H4 kann die Temperatur der Oberfläche des Substra- tes 2, nämlich die Substrattemperatur TW und die Temperatur der Prozess kammerdecke, nämlich die Prozesskammer-Deckentemperatur TC, beeinflusst werden.

[0051] Mit der Bezugsziffer 23 ist ein erster Temperaturregler bezeichnet, der die an der Unterseite des Suszeptors 4 gemessene Suszeptortemperatur TS ge gen einen Sollwert Ts₀ regelt. Dies erfolgt durch Beeinflussung der in die Heiz einrichtung 6 eingespeisten Heizleistung LS. Die Suszeptortemperatur TS oder die Heizleistung LS bildet einen Wärmezufuhrparameter aus, mit dem ein Wärmefluss Hl, H2 von der Heizeinrichtung 6 zum Substrat 2 beeinflusst wird.

[0052] Die Bezugsziffer 24 bezeichnet einen zweiten Regelkreis, mit dem die Prozesskammer-Deckentemperatur TC gegen einen Sollwert Tc₀ geregelt wird. Dies kann durch Beeinflussung der Kühlmitteltemperatur der Kühleinrich tung 22 erfolgen. Dies kann aber auch durch Variation des Mischungsverhält nisses des in den Spalt 20 eingespeisten Temperiergases QC erfolgen. Das Tem periergas besteht aus einer Mischung eines eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf weisenden Gases, beispielsweise H2, und eines eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Gases, beispielsweise N2. Die Prozesskammer-Deckentempera tur TC oder das Mischungsverhältnis des Temperiergases QC oder die Kühl leistung der Kühleinrichtung 22 bilden einen Wärmeabgabeparameter.

[0053] Die Figur 7 ist ein Temperatur-/ Zeit-Diagramm. Die Figur 7 zeigt vier nacheinander durchgeführte erste Kalibrier- oder Konditionierschritte Cl.l,

CI.2, C1.3 und C1.4. Während dieser Kalibrier- oder Konditionierschritte Cl.l, CI.2, CI.3 und C1.4 wird die Suszeptortemperatur TS, die auf der Unterseite des Suszeptors 4 gemessen wird, schrittweise von etwa 750°C bis etwa 1200°C erhöht. Einhergehend damit wird die Substrattemperatur TW und die Prozess kammer-Deckentemperatur TC gemessen. [0054] Es ist erkennbar, dass die Messwerte NI, N2, N3, N4, N5, N6, N7, N8, N9, N10, Nil, N12, N13, N14, N15, N16 der Substrattemperatur TW geringer sind, als die Suszeptortemperatur TS, die zur Regelung der Prozesstemperatur verwendet wird.

[0055] Die untere Kurve in der Figur 7 zeigt den Verlauf der Prozesskammer- Deckentemperatur TC, wobei zeitlich hintereinander in jedem der vier Kalib rier- oder Konditionierschritte das Mischungsverhältnis des in den Spalt 20 ein gespeisten Spülgases QC variiert wird. Die Messung Ml ist eine Temperatur messung der Prozesskammer-Deckentemperatur, bei der der Tb- Anteil in der Tb/N2-Mischung des Spülgases QC 95 Prozent ist. Der Messwert M2 wurde bei einem Mischungsverhältnis von 35 Prozent, der Messwert M3 bei einem Mi schungsverhältnis von 65 Prozent und der Messwert M4 bei einem Mischungs verhältnis von 5 Prozent Tb gewonnen. Insgesamt wurde während der vier Ka librier- oder Konditionierschritte 16 Temper aturwerte TC gewonnen und 16 Temper aturwerte TW. In jedem der Kalibrier- oder Konditionierschritte wur den die vier zuvor bezeichneten Spülgaszusammensetzungen nacheinander in den Spalt 20 der Prozesskammerdecke 18 eingespeist. Jede der Messungen Ml bis Ml 6 und NI bis NI 6 wurde über mehrere, beispielsweise 20 Sekunden durchgeführt. Während der Messung wurden Mittelwerte und andere statisti sche Daten gewonnen. Die Messwerte NI bis N16, Ml bis M16 und eventuell zusätzlich berechneter Statistikdaten repräsentieren einen„thermischen Finger abdruck" des CVD-Reaktors.

[0056] Ergänzend dazu können aus den während der jeweiligen Messung ge wonnenen Einzelmessungen, die in der oben beschriebenen Weise statistisch ausgewertet werden, auch die zeitlichen Steigungen, also die erste Ableitung nach der Zeit, berechnet werden. Auch aus diesen abgeleiteten Werten können Statistikdaten berechnet werden, die in den thermischen Fingerabdruck einflie- ßen. Der so gewonnene thermische Fingerabdruck kann mit einem historischen oder mehreren historischen oder einem gemittelten historischen Fingerabdruck verglichen werden. Die Figur 8 zeigt mit Kl, K2, K3, K4 bis K16 Messwertpaare, die die Messungen Nl/Ml, N2/M2 ... N16/M16 repräsentieren. Auf der X- Achse ist dabei die Prozesskammer-Deckentemperatur TC der jeweiligen Mes sung Ml, M2... dargestellt. Auf der Y-Achse ist die gemessene Substrattempe ratur TW abgetragen. Es sind somit die Messwerte NI, N2 ..., die hier die Lage der Punkte Kl, K2 ... bestimmen. Die durchgezogene Linie ist eine Regressions kurve und kann mit einer strichpunktiert dargestellten Linie verglichen wer den, die den historischen Fingerabdruck repräsentiert.

[0057] Die Figur 9 zeigt eine ähnliche Darstellung wie Figur 8, wobei hier an stelle einer linearen Regressionskurve eine quadratische Regressionskurve durch die Punkte Kl, K2, K3 und K4 gezogen ist. Die Punkte Kl, K2, K3, K4 auf der Kurve können mit den historischen Messpunkten K'l, I 2, IC3, I 4 vergli chen werden, wobei ein Abstand di in der Suszeptortemperatur TW und ein Abstand d2 in der Prozesskammer-Deckentemperatur TC ermittelt wird. Diese Abstände di, d2 können mit Maximalwerten verglichen werden. Überschreiten die Abstände di, d2 die vorgegebenen Maximalwerte, so ist dies ein Zeichen dafür, dass sich am Zustand des CVD-Reaktors etwas geändert hat. Liegen die Abstände di, d2 aber innerhalb vorgegebener Wertfenster, so wird dies dahin gehend interpretiert, dass sich der CVD-Reaktor in einem Sollzustand befindet.

[0058] Das in der Figur 7 dargestellte Verfahren wird auch dazu verwendet, um die thermischen Eigenschaften eines CVD-Reaktors 1 zu ermitteln und ins besondere um eine Kennlinie zu kalibrieren. In einer Kalibrierphase, die vor einer Prozessphase durchgeführt wird, in der in ein oder mehreren Prozess schritten ein Substrat 2 thermisch behandelt, insbesondere beschichtet wird, werden Parameter ermittelt, mit denen sich eine vorgegebene Substrattempera- tur TW einstellen lässt. Die in der Figur 7 mit Cl.l, C1.2, C1.3 und C1.4 darge stellten Schritte bilden Kalibrierschritte, bei denen bei jeweils auf einem festge haltenen Wert einer Suszeptortemperatur TS die Mischungsverhältnisse des Temperiergases QC verändert werden. Das Mischungsverhältnis und eine Kühlleistung der Kühleinrichtung 22 bilden weitere Parameter aus. Dies wird für eine Vielzahl verschiedener Suszeptortemperaturen TS wiederholt. Die in dieser Weise ermittelten Messwerte bilden jeweils Tupel aus, die folgende Ele mente beinhalten: Die eingestellte und insbesondere geregelte Suszeptortempe ratur TS, das Mischungsverhältnis des Temperiergases oder die geregelte Tem peratur TC der Prozesskammerdecke und gegebenenfalls zusätzlich die Kühl leistung der Kühleinrichtung 22 sowie gegebenenfalls weitere den Wärmezu fluss zum Substrat 2 und den Wärmeabfluss vom Substrat beeinflussende Wärmezufuhrparameter oder Wärmeabgabeparameter.

[0059] Zur Vereinfachung zeigt die Figur 10 nur den Einfluss zweier Parame ter, nämlich der Suszeptortemperatur TS und der Prozesskammer-Deckentem peratur TC auf die Substrattemperatur TW. Die Substrattemperatur TW ist dort als zweidimensionale Funktion F über den beiden Argumenten TC und TS dar gestellt. Die Funktion F wird durch eine flächige (zweidimensionale) Interpola tion über die von den gemessenen Wertetupeln gebildeten Stützstellen berech net. Aus dem dadurch gewonnenen„Flächengebirge" kann der Punkt ermittelt werden, der dem Wert TW1 entspricht, der einer vorgegebenen Substrattempe ratur am nächsten kommt beziehungsweise einer vorgegebenen Substrattempe ratur entspricht. Dieser Wert TW1 korrespondiert zu einem Wert TC1 einer Prozesskammer-Deckentemperatur TC und einem Wert TS1 einer Suszeptor temperatur TS.

[0060] In einem nach der Kalibrierphase durchgeführten Prozessschritt einer Prozessphase, in dem die Substrattemperatur TW diesen Wert TW1 erreichen soll, werden dann der Suszeptor 4 auf die Suszeptortemperatur TS1 und die Prozesskammerdecke 18 auf diese Temperatur TC1 geregelt.

[0061] Die Figur 11 zeigt eine Standard-Kennlinie 25, wie sie durch eine Re zeptur vorgegeben wird. Der Punkt 26 ist der Punkt, an dem unter Standardbe dingungen eine Prozesskammer-Deckentemperatur TC1 bei einer vorgegebe nen Suszeptortemperatur TS zu einer Substrattemperatur TW1 führt. Die Stan dard-Kennlinie 25 ist eine Kurve einer Kurvenschar, wobei jede Kurve der Kur venschar zu einer anderen Suszeptortemperatur TS korrespondiert.

[0062] Die Bezugsziffer 25' bezeichnet eine korrigierte Kennlinie. Diese korri gierte Kennlinie 25' wurde durch das zuvor beschriebene Kalibrierverfahren ermittelt. Die korrigierte Kennlinie 25' ist ebenfalls eine Kurve einer Kurven schar. Die Kurvenschar besitzt eine Vielzahl von Kurven, die jeweils bei einer der verschiedenen Suszeptortemperaturen TS aufgenommen worden sind, also jeweils in einem Kalibrierschritt Cl.l, CI.2, CI.3 oder C1.4. Aus den in den ein zelnen Kalibrierschritten Cl.l, CI.2, CI.3 und C1.4 aufgenommenen Messwer ten wurde durch eine Interpolation die Kurve der Funktion F ermittelt, die die korrigierte Kennlinie 25' darstellt. Von dieser Funktion F lässt sich die Umkehr funktion bilden, so dass zu einer vorgegebenen Substiattemperatur TW1 unmit telbar die aktuelle Prozesskammer-Deckentemperatur TC2 ermittelbar ist.

[0063] Es wird unter anderem als vorteilhaft erachtet, dass während der Kalib rierphase durch gezielte Variation von Parametern, die den Wärmezufluss und den Wärmeabfluss zum Substrat beeinflussen, Wertetupel ermittelt werden. Die Parameter sind beispielsweise die Suszeptortemperatur TS und/ oder die Pro zesskammer-Deckentemperatur TC. Die Wertetupel enthalten als weiteres Ele ment die jeweils gemessene Substrattemperatur. Durch Interpolation wird aus diesen Wertetupeln eine mehrdimensionale Funktion oder eine Schar eindi- mensionaler Funktionen ermittelt. Durch eine Intervallschachtelung, einer Tay lor-Entwicklung oder anderer geeigneter mathematischer, insbesondere nume rischer Verfahren wird anhand dieser Funktionen beziehungsweise Funktio nenscharen der Parametersatz ermittelt, der zu einer Substrattemperatur TW korrespondiert, die einer in einem Prozessschritt gewünschten Substrattempe ratur am nächsten kommt oder dieser entspricht.

[0064] Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die zur Ermittlung der Kalibrierfunktion F durchgeführten Kalibrierschritte Teil einer Konditionie rungsphase sind.

[0065] 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:

[0066] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der„Fingerab druck" auch oder nur solche Werte oder Gruppen von Werten umfasst, die aus Messwerten gewonnen werden, die während ein oder mehrerer Kalibrier- oder Konditionierschritte Cl.l, CI.2, CI.3 einer Kalibrier- oder Konditionierphase PC, PC' erfasst sind, bei denen jeweils gemäß vom Rezept gelieferten Steuerda ten zumindest eine Kalibrier- oder Konditioniertemperatur T und ein Kalibrier oder Konditionierdruck P eingestellt sowie ein Kalibrier- oder Konditioniergas fluss Q in die Prozesskammer 3 eingespeist wird.

[0067] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der„Fingerab druck" auch oder nur solche Werte oder eine Gruppe von Werten umfasst, die aus Messwerten gewonnen werden, die während ein oder mehrerer Kalibrier- oder Konditionierschritte Cl.l, CI.2, CI.3 einer Kalibrier- oder Konditionier phase PC, PC' erfasst sind, bei denen jeweils gemäß vom Rezept gelieferten Steuerdaten zumindest eine Kalibrier- oder Konditioniertemperatur T und ein Kalibrier- oder Konditionierdruck P eingestellt sowie ein Kalibrier- oder Kondi tioniergasfluss Q in die Prozesskammer 3 eingespeist wird.

[0068] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kalibrier- oder Konditionierschritte erste Kalibrier- oder Konditionier schritte Cl.l, C1.2, C1.3 und zweite Kalibrier- oder Konditionierschritte C2.1, C2.2 aufweisen, wobei der„Fingerabdruck" nur solche Werte oder eine Gruppe von Werten umfasst, die aus während der ersten Kalibrier- oder Konditionier schritte Cl.l, CI.2, CI.3 erfassten Messwerten gewonnen werden, wobei die Steuerdaten der ersten Kalibrier- oder Konditionierschritte Cl.l, CI.2, CI.3 un- veränderbar in der Steuereinrichtung 10 gespeichert sind.

[0069] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messwerte Werte physikalischer Größen sind, die innerhalb der Pro zesskammer 3 oder außerhalb der Prozesskammer 3 gemessen werden und ins besondere Kühlwassertemperaturen, Temperierbadtemperaturen von Tempe rierbädern 14, Durchflussraten, Temperaturen von Pumpen, Gasleitungen oder Flüssigkeitsleitungen, in einem Abgasstrom oder einer Schaltschrank- Abluft 17 gemessene Temperaturen oder Gaskonzentrationswerte oder dergleichen sind.

[0070] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest einer des ein oder mehreren ersten Kalibrier- oder Konditio nierschritts CI, C2, C3, C4 ein Reinigungsschritt ist, bei dem ein Reinigungsgas in die Prozesskammer 3 eingespeist wird, welches insbesondere ein Halogen, beispielsweise Chlor, oder ein Hydrid, beispielsweise Ammoniak, enthält. [0071] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der„Fingerabdruck", insbesondere der historische„Fingerabdruck" durch eine statistische Auswertung von Messdaten insbesondere älterer Prozesse ge wonnen wird, wobei statistische Mittelwerte, Minimalwerte, Maximalwerte und/ oder Standardabweichungen ermittelt werden.

[0072] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest einer der ein oder mehreren ersten Konditionierschrittes Cl.l, CI.2, CI.3 ein Temperier schritt ist, bei dem bei einer erhöhten Temperatur, ins besondere in einem Bereich zwischen 700 und 1200°C ein Temperiergas, bei spielsweise Wasserstoff, in die Prozesskammer eingespeist wird.

[0073] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass vor beziehungsweise nach jeder Prozessphase PR eine Konditionierpha se PC durchgeführt wird, während der ein„Fingerabdruck" gewonnen wird.

[0074] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Konditionierschritt PC mit ein oder mehreren ersten Konditionier schritten Cl.l, CI.2, CI.3 nach einer vorangehenden Wartung W durchgeführt wird, und/ oder dass ein Kalibrier- oder Konditionierschritt PC mit ein oder mehreren ersten Kalibrier- oder Konditionierschritten Cl.l, C1.2, C1.3 nach ei ner vorangehenden Wartung W durchgeführt wird, während derer Umge bungsluft in die Prozesskammer 3 gelangt ist, wobei der aus den ein oder meh reren Messwerten gewonnene„Fingerabdruck" ein„thermischer Fingerab druck" ist.

[0075] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Vergleich des aktuellen„Fingerabdrucks" mit dem historischen„Fin gerabdruck" gemäß einem regelbasierten Entscheidungssystem erfolgt. [0076] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest ein Wert des„Fingerabdrucks" aus einer Messreihe zeitlich hin tereinander gewonnener Messwerte berechnet wird, wobei insbesondere vorge sehen ist, dass von den Messwerten eine Ableitung nach der Zeit gebildet wird.

[0077] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in einer der Pro zessphase zeitlich vorgeordneten Kalibierphase in mehreren Kalibrierschrit ten Cl.l, CI.2, CI.3 eine Vielzahl von Wertetupeln ermitteln wird, jeweils auf weisend einen Wert des ersten Parameters TS, LS, einen Wert des zweiten Para meters (TS, QC) und eine bei diesen Werten sich einstellende Ist-Temperatur TW der Substratoberfläche, wobei aus der Vielzahl der Wertetupeln durch eine Interpolation eine die Ist-Temperatur TW über zumindest eine der Parameter darstellende Funktion F gebildet wird, aus der ein Wert TW1 des zumindest einen Parameters TC, QC; TS, LS gewonnen wird, der mit einer Ist-Tempera tur TW der Substratoberfläche korreliert ist, der einer vorgegebenen Substrat temperatur am nächsten kommt.

[0078] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wärmezufuhr parameter eine Suszeptor-Soll-Temperatur Ts₀ ist, gegen die ein erster Regel kreis 23 eine Suszeptor-Ist-Temperatur Ts durch Variation einer in eine Heiz einrichtung 6 eingespeiste Heizleistung LS regelt oder die Heizleistung LS und/ oder dass der Wärmeabfuhrparameter die Soll-Temperatur einer Kühlein richtung 22, das Mischungsverhältnis eines aus zwei Gasen mit unterschiedli chen Wärmeleiteigenschaften bestehenden Temperiergases ist, das in einen Spalt 20 zwischen einer Kühleinrichtung 22 und einer Prozesskammerdecke 18 eingespeist wird, oder eine Prozesskammerdecken-Soll-Temperatur Tc₀ ist, ge gen die ein zweiter Regelkreis 24 eine Prozesskammerdecken-Ist-Tempera- tur Tc regelt. [0079] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Durchführung der Interpolation eine ein- oder mehrdimensionale Funktion gebildet wird, de ren Stützstellen die Wertetupel bilden.

[0080] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere erste Ka librier- oder Konditionierschritte unmittelbar aufeinander folgen, wobei insbe sondere vorgesehen ist, dass die mehreren Kalibrier- oder Konditionierschritte bei schrittweise ansteigenden oder abfallenden Temperaturen und/ oder mit wechselnden Kühlparametern durchgeführt werden.

[0081] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messwerte ei ne Substrattemperatur TW und eine Prozesskammer-Deckentemperatur TC umfassen, wobei in der Kalibrier- oder Konditionierphase PC nacheinander Temperaturen TS und Wärmeleitfähigkeiten in einem Wärmefluss Hl, H2, H3, H4 von einer Heizeinrichtung 6 zu einer Kühleinrichtung 22 verändert werden.

[0082] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination un tereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritätsun terlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmel dung mit aufzunehmen. Die Unter ansprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigen ständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere 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 Erfin dung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehen- den Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.

Liste der Bezugszeichen

1 CVD-Reaktor di Abstand

2 Substrat d2 Abstand

3 Prozesskammer t Zeit

4 Suszeptor

5 Gaseinlass

6 Heizeinrichtung Cl.l erster Kalibrier-

7 Gasquelle / Konditionierschritt

8 Gasquelle CI.2 erster Kalibrier-

9 Gasquelle / Konditionierschritt

10 Steuereinrichtung CI.3 erster Kalibrier-

11 Drosselventil / Konditionierschritt

12 Vakuumpumpe C2.1 zweiter Kalibrier-

13 Flüssigkeitsquelle / Konditionierschritt

14 Temperierbad C2.2 zweiter Kalibrier-

15 Kabinett / Konditionierschritt

16 Zuluft F Funktion

17 Abluft Hl Wärmefluss

18 Prozesskammerdecke H2 Wärmefluss

19 Substrathalter H3 Wärmefluss

20 Spalt H4 Wärmefluss

21 Spalt Kl K16 Messwert

22 Kühleinrichtung Kl' K16' historischer Messwert

23 erster Regelkreis LS Heizleistung

24 zweiter Regelkreis Ml M16 Messwert

25 Standard-Kennlinie NI N16 Messwert

25' korrigierte Kennlinie P Druck

26 Punkt PI erster Parameter

26' Punkt P2 zweiter Parameter PC Konditionierphase PC' Konditionierphase PR Prozessphase Q Prozessgasfiuss QC Spülgas

QS Spülgas

RI Prozessschritt R2 Prozessschritt R3 Prozessschritt TS Suszeptortemperatur TC Deckentemperatur TW Substrattemperatur

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines eine Prozesskammer (3) aufweisenden CVD- Reaktors (1), bei dem während eines Prozesses in ein oder mehreren Pro zessschritten (RI, R2, R3) einer Prozessphase (PR), bei der sich ein Sub strat (2) in der Prozesskammer (3) befindet, und gemäß vom Anwender va riierbaren ersten Steuerdaten jeweils zumindest eine Prozesstemperatur (T) und ein Prozessdruck (P) eingestellt sowie ein Prozessgasfluss (Q) in die Prozesskammer (3) eingespeist wird, wobei während des Prozesses mittels Sensoren Messdaten ermittelt werden, aus denen ein aktueller„Fingerab druck" berechnet wird, der mit einem in gleicher Art bei ein oder mehreren älteren Prozessen ermittelten historischen„Fingerabdruck" verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess vor oder nach der Prozess phase (PR) eine Kalibrier- oder KondiÜonierphase (PC, PC¹) aufweist, bei der in ein oder mehreren Kalibrier- oder Konditionierschritten (Cl.l, CI.2, CI.3), gemäß vom Anwender nicht variier baren zweiten Steuerdaten zu mindest eine Kalibrier- oder KondiÜoniertemperatur (T) und ein Kalibrier- oder Konditionierdruck (P) eingestellt sowie ein Kalibrier- oder KondiÜo- niergasfluss (Q) in die Prozesskammer (3) eingespeist wird, und dass der „Fingerabdruck" auch solche oder nur solche Werte oder Gruppen von Werten umfasst, die aus Messwerten gewonnen werden, die während der KondiÜonierphase (PC, PC¹) erfasst werden.

2. Vorrichtung mit einem CVD-Reaktor (1) und einer Steuereinrichtung (10) zu dessen Steuerung, wobei in der Steuereinrichtung (10) ein Rezept ge speichert ist, nachdem während eines Prozesses, in ein oder mehreren Prozessschritten (RI, R2, R3) einer Prozessphase (PR), bei der sich ein Sub- straf (2) in der Prozesskammer (3) befindet, mittels vom Rezept gelieferten ersten, vom Anwender variierbaren Steuerdaten jeweils zumindest eine Prozesstemperatur (T) und ein Prozessdruck (P) eingestellt sowie ein Pro- zessgasfluss (Q) in die Prozesskammer (3) eingespeist wird, wobei wäh rend des Prozesses mittels Sensoren Messdaten ermittelt werden, aus de nen ein aktueller„Fingerabdruck" berechnet wird, der mit einem in glei cher Art bei ein oder mehreren älteren Prozessen ermittelten historischen „Fingerabdruck" verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Pro zess vor oder nach der Prozessphase (PR) eine Kalibrier- oder Konditio nierphase (PC, PC¹) aufweist, bei der in ein oder mehreren Kalibrier- oder Konditionierschritten (Cl.l, CI.2, CI.3), gemäß vom Anwender nicht vari ierbaren zweiten Steuerdaten zumindest eine Kalibrier- oder Konditionier temperatur (T) und ein Kalibrier- oder Konditionierdruck (P) eingestellt sowie ein Kalibrier- oder Konditioniergasfluss (Q) in die Prozesskam mer (3) eingespeist wird, und dass der„Fingerabdruck" auch solche oder nur solche Werte oder Gruppen von Werten umfasst, die aus Messwerten gewonnen werden, die während der Konditionierphase (PC, PC¹) erfasst werden.

Verfahren nach Anspruch 1 oder Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrier- oder Konditionierschritte erste Kalib rier- oder Konditionierschritte (Cl.l, CI.2, C1.3) und zweite Kalibrier- oder Konditionierschritte (C2.1, C2.2) aufweisen, wobei der„Fingerabdruck" nur solche Werte oder eine Gruppe von Werten umfasst, die aus während der ersten Kalibrier- oder Konditionierschritte (Cl.l, C1.2, C1.3) erfassten Mess werten gewonnen werden, wobei die Steuerdaten der ersten Kalibrier- oder Konditionierschritte (Cl.l, CI.2, CI.3) unveränderbar in der Steuereinrich tung (10) gespeichert sind.

Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte Werte physikalischer Grö ßen sind, die innerhalb der Prozesskammer (3) oder außerhalb der Pro- zesskammer (3) gemessen werden und / oder insbesondere Kühlwasser temperaturen, Temperierbadtemperaturen von Temperierbädern (14), Durchflussraten, Temperaturen von Pumpen, Gasleitungen oder Flüssig keitsleitungen, in einem Abgasstrom oder einer Schaltschrank- Abluft (17) gemessene Temperaturen oder Gaskonzentrationswerte sind.

Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer des ein oder mehreren ers ten Kalibrier- oder Konditionierschritts (CI, C2, C3, C4) ein Reinigungs schritt ist, bei dem ein Reinigungsgas in die Prozesskammer (3) einge speist wird, und/ oder dass das Reinigungsgas ein Halogen, oder Chlor, oder ein Hydrid, oder Ammoniak, enthält.

Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der„Fingerabdruck", und/ oder der histo rische„Fingerabdruck" durch eine statistische Auswertung von Mess daten insbesondere älterer Prozesse gewonnen wird, wobei statistische Mittelwerte, Minimalwerte, Maximalwerte und/ oder Standardabwei chungen ermittelt werden.

Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der ein oder mehreren ers ten Konditionierschritte (Cl.l, CI.2, CI.3) ein Temperierschritt ist, bei dem bei einer erhöhten Temperatur, und/ oder bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 700 und 1200°C ein Temperiergas, oder Wasserstoff, in die Prozesskammer eingespeist wird.

Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor beziehungsweise nach jeder Prozess- phase (PR) eine Kalibrier- oder Konditionierphase (PC) durchgeführt wird, während der ein„Fingerabdruck" gewonnen wird und/ oder dass ein Kalibrier- oder Konditionierschritt (PC) mit ein oder mehreren ersten Kalibrier- oder Konditionierschritten (Cl.l, C1.2, C1.3) nach einer voran- gehenden Wartung (W) durchgeführt wird, während derer Umgebungs luft in die Prozesskammer (3) gelangt ist, wobei der aus den ein oder meh reren Messwerten gewonnene„Fingerabdruck" ein„thermischer Finger abdruck" ist.

9. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des aktuellen„Fingerab drucks" mit dem historischen„Fingerabdruck" gemäß einem regelbasier ten Entscheidungssystem erfolgt.

10. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wert des„Fingerabdrucks" aus einer Messreihe zeitlich hintereinander gewonnener Messwerte be rechnet wird, und/ oder dass von den Messwerten eine Ableitung nach der Zeit gebildet wird.

11. Verfahren zur Ermittlung der Parameter zur Temperierung der Oberfläche eines von einem Suszeptor (4) eines CVD-Reaktors (1) getragenen Substra- tes (2) auf eine vorgegebene Substrattemperatur (TW), um das Substrat (2) in zumindest einem Prozessschritt (RI) einer Prozessphase (PR) bei dieser Temperatur (TS) thermisch zu behandeln, wobei ein erster Parameter (TS, LS) ein Wärmezufuhrparameter ist, der einen von einer Wärmequelle (6) dem Suszeptor (4) zu geführten ersten Wärmefluss (Hl, H2) beeinflusst, und ein zweiter Parameter (TS, QC) ein Wärmeabgabeparameter ist, der einen von der Oberfläche des Substrates (2) an eine Wärmesenke (22) ab- gegebenen zweiten Wärmefluss (H3, H4) beeinflusst, dadurch gekenn zeichnet, dass in einer der Prozessphase zeitlich vorgeordneten Kalibier phase in mehreren Kalibrierschritten (Cl.l, CI.2, CI.3) eine Vielzahl von Wertetupeln ermitteln wird, jeweils aufweisend einen Wert des ersten Pa- rameters (TS, LS), einen Wert des zweiten Parameters (TS, QC) und eine bei diesen Werten sich einstellende Ist-Temperatur (TW) der Substratober fläche, wobei aus der Vielzahl der Wertetupeln durch eine Interpolation eine die Ist-Temperatur (TW) über zumindest eine der Parameter darstel lende Funktion (F) gebildet wird, aus der ein Wert (TW1) des zumindest einen Parameters (TC, QC; TS, LS) gewonnen wird, der mit einer Ist-

Temperatur (TW) der Substratoberfläche korreliert ist, der einer vorgege benen Substrattemperatur am nächsten kommt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärme zufuhrparameter eine Suszeptor-Soll-Temperatur (Ts₀) ist, gegen die ein erster Regelkreis (23) eine Suszeptor-Ist-Temperatur (Ts) durch Variation einer in eine Heizeinrichtung (6) eingespeiste Heizleistung (LS) regelt oder die Heizleistung (LS) und/ oder dass der Wärmeabfuhrparameter die Soll- Temperatur einer Kühleinrichtung (22), das Mischungsverhältnis eines aus zwei Gasen mit unterschiedlichen Wärmeleiteigenschaften bestehen- den Temperiergases ist, das in einen Spalt (20) zwischen einer Kühlein richtung (22) und einer Prozesskammerdecke (18) eingespeist wird, oder eine Prozesskammerdecken-Soll-Temperatur (Tc₀) ist, gegen die ein zwei ter Regelkreis (24) eine Prozesskammerdecken-Ist-Temperatur (Tc) regelt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeich net, dass zur Durchführung der Interpolation eine ein- oder mehrdimen sionale Funktion gebildet wird, deren Stützstellen die Wertetupel bilden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass mehrere erste Kalibrier- oder Konditionierschritte unmittel bar aufeinander folgen, und/ oder dass die mehreren Kalibrier- oder Kon ditionierschritte bei schrittweise ansteigenden oder abfallenden Tempera- turen und / oder mit wechselnden Kühlparametern durchgeführt werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Messwerte eine Substrattemperatur (TW) und eine Pro zesskammer-Deckentemperatur (TC) umfassen, wobei in der Kalibrier oder Konditionierphase (PC) nacheinander Temperaturen (TS) und Wär- meleitfähigkeiten in einem Wärmefluss (Hl, H2, H3, H4) von einer Heiz einrichtung (6) zu einer Kühleinrichtung (22) verändert werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass bei einer Mehrzahl hintereinander durchgeführten Prozes sen, bei denen in einer Prozessphase ein Substrat beschichtet wird, wäh- rend jeweils einer Konditionierphase Kalibrier- oder Konditionierschritte mit denselben Prozessparametern durchgeführt werden und die Messwer te zur Bildung des Fingerabdrucks ausschließlich in diesen Kalibrier- oder Konditionierschritten ermittelt werden.

17. Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnen den Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.