DE10241147A1 - Process for calibrating the temperature measuring system of an epitaxy reactor involves using the temperature in the process chamber of the reactor during deposition of an epitaxial layer on a substrate - Google Patents

Abstract

Process for calibrating temperature measuring system of an epitaxy reactor comprises: measuring temperature in process chamber of the reactor during deposition of an epitaxial layer on a substrate using the temperature measuring system; determining short-term roughness of the surface of the deposited layer; and correcting temperature measuring system based on the value of the short-term roughness. Preferred Features: The temperature measuring system is a pyrometer which can be corrected by changing its emission strength or a thermocouple which can be corrected by changing its supply voltage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung der Temperaturregelung eines CVD-Reaktors, der zur epitaktischen Beschichtung von Halbleiterscheiben (engl. "wafer") verwendet wird. The invention relates to a method for calibrating the Temperature control of a CVD reactor used for epitaxial Coating of semiconductor wafers is used becomes.

Unter einer epitaktischen Beschichtung oder kurz Epitaxie versteht man das Aufwachsen einer einkristallinen Schicht auf die ebene Begrenzungsfläche eines einkristallinen Substrats, im Allgemeinen einer Substratscheibe, beispielsweise einer Halbleiterscheibe. Diese Beschichtung oder Abscheidung erfolgt mittels der so genannten chemischen Gasphasenabscheidung (engl. "chemical vapor deposition" oder CVD) in CVD-Reaktoren, wie beispielsweise in EP 714 998 A2 beschrieben. Die Halbleiterscheibe wird dabei zunächst mittels Heizquellen erwärmt und anschließend einem Gasgemisch, nachfolgend als Prozessgas bezeichnet, bestehend aus einem Quellengas, einem Trägergas und gegebenenfalls einem Dotiergas, ausgesetzt. Das Quellengas (und gegebenenfalls das Dotiergas) zerfällt in der Nähe der heißen Substratoberfläche, sodass weiteres einkristallines Material auf der Oberfläche abgeschieden wird. In der Regel erfolgt diese Abscheidung auf der Vorderseite des Substrats, während die Scheibe mit ihrer Rückseite auf einer als Suszeptor bezeichneten Auflage liegt. Under an epitaxial coating or epitaxy for short one understands the growth of a single crystalline layer on the flat boundary surface of a single-crystalline substrate, in Generally a substrate wafer, for example one Semiconductor wafer. This coating or deposition takes place by means of the so-called chemical vapor deposition. "chemical vapor deposition" or CVD) in CVD reactors, such as described for example in EP 714 998 A2. The The semiconductor wafer is first heated and by means of heat sources then a gas mixture, subsequently as process gas referred to, consisting of a source gas, a carrier gas and optionally exposed to a doping gas. The source gas (and possibly the doping gas) decays near the hot ones Substrate surface, so that further single-crystalline material is deposited on the surface. Usually done this deposition on the front of the substrate while the Disc with its back on one as a susceptor designated edition.

An dieser Stelle seien Vorder- und Rückseite einer Halbleiterscheibe definiert. Die Vorderseite der Halbleiterscheibe ist die Seite, die epitaktisch beschichtet wird und die für die Herstellung von elektronischen Bauelementen vorgesehen ist. At this point, the front and back are one Semiconductor wafer defined. The front of the wafer is the side that is epitaxially coated and that for the Manufacture of electronic components is provided.

Einer der wichtigsten Parameter für den Epitaxieprozess ist die Temperatur der Substratoberfläche, die jedoch nicht direkt gemessen werden kann. In Epitaxiereaktoren werden zur Messung der Temperatur üblicherweise Thermoelemente oder Pyrometer verwendet. Das Messsignal wird zur Temperaturregelung, beispielsweise in einem Regelkreis, der die Leistung der Heizquellen regelt, eingesetzt. One of the most important parameters for the epitaxy process is the Temperature of the substrate surface, but not directly can be measured. Epitaxial reactors are used to measure the Temperature usually thermocouples or pyrometers used. The measurement signal is used for temperature control, for example in a control loop that regulates the power of the heating sources, used.

Die in der Regel vom Hersteller kalibrierten Thermoelemente werden beispielsweise von unten in die Prozesskammer eingebaut und so justiert, dass sie die Temperatur an der Unterseite des Suszeptors messen. The thermocouples usually calibrated by the manufacturer are installed in the process chamber from below, for example and adjusted so that it adjusts the temperature at the bottom of the Measure the susceptor.

Wird zur Temperaturmessung ein Pyrometer verwendet, so ist dieses oberhalb der üblicherweise aus Quarz bestehenden Prozesskammer installiert. Das Pyrometer misst die Abstrahlung der darunter in der Prozesskammer auf einem Suszeptor liegenden Halbleiterscheibe. Da das Wellenlängenspektrum der thermischen Strahlung eines Körpers eindeutig mit seiner Temperatur korreliert ist, erlaubt die Messung der Abstrahlung einen Rückschluss auf die Temperatur der Halbleiterscheibe. Die Kalibrierung des Pyrometers erfolgt indirekt über ein Thermoelement, das einmalig in einen speziellen Temperaturabgleichsuszeptor seitlich eingebracht wird. Nachdem eine Halbleiterscheibe auf den Temperaturabgleichsuszeptor platziert wurde, wird die Prozesskammer aufgeheizt und die vom Pyrometer gemessene Temperatur mit der vom Thermoelement gemessenen Temperatur abgeglichen. Diese Kalibrierung ist jedoch selbst fehlerbehaftet, da auch das im Temperaturabgleichsuszeptor befindliche Thermoelement nicht die als Prozessparameter wichtige Substrattemperatur misst, sondern lediglich die Temperatur des Temperaturabgleichsuszeptors. If a pyrometer is used for temperature measurement, then this above that usually made of quartz Process chamber installed. The pyrometer measures the radiation of the underneath in the process chamber lying on a susceptor Semiconductor wafer. Since the wavelength spectrum of the thermal Radiation of a body clearly with its temperature is correlated, the measurement of the radiation allows one Conclusion on the temperature of the semiconductor wafer. The The pyrometer is calibrated indirectly via a thermocouple, once in a special temperature adjustment susceptor is introduced laterally. Having a semiconductor wafer on the temperature adjustment susceptor has been placed, the Process chamber heated and the one measured by the pyrometer Temperature with the temperature measured by the thermocouple adjusted. However, this calibration itself is subject to errors because also the one in the temperature adjustment susceptor Thermocouple not the substrate temperature that is important as a process parameter measures, but only the temperature of the Temperaturabgleichsuszeptors.

Es hat sich gezeigt, dass die Temperaturmessung bzw. die Kalibrierung der Messsysteme in den Epitaxiereaktoren durch vielfältige Faktoren unkontrollierbar beeinflusst werden:
Beispielsweise wird mit Thermoelementen die Temperatur an der Unterseite des Suszeptors gemessen. Suszeptoren sind Verbrauchsmaterial, das in vorgegebenen Intervallen erneuert werden muss. Variationen bei den verwendeten Suszeptoren können dazu führen, dass die Wärmeübertragung zwischen Suszeptor und Halbleiterscheibe vom individuellen Suszeptor abhängig ist. Ebenso spielt die Einbaulage, sprich der Abstand der Thermoelementspitze von der Suszeptorunterseite, eine große Rolle. Es kann nicht sichergestellt werden, dass dieser Abstand immer exakt gleich eingestellt wird. Darüber hinaus befindet sich das Thermoelement mit der Messspitze in der Prozesskammer und ist permanent aggressiven Beschichtungs- und Ätzgasen ausgesetzt. Dies hat zur Folge, dass sich die Beschaffenheit des Quarzrohres, das den Thermoelementdraht umgibt, mit der Zeit verändert und somit die Temperaturmessung beeinträchtigt wird. It has been shown that the temperature measurement or the calibration of the measuring systems in the epitaxial reactors are influenced in an uncontrollable manner by a variety of factors:
For example, the temperature on the underside of the susceptor is measured with thermocouples. Susceptors are consumables that have to be replaced at specified intervals. Variations in the susceptors used can result in the heat transfer between the susceptor and the semiconductor wafer being dependent on the individual susceptor. The installation position, i.e. the distance of the thermocouple tip from the underside of the susceptor, also plays a major role. It cannot be guaranteed that this distance will always be set exactly the same. In addition, the thermocouple with the measuring tip is located in the process chamber and is permanently exposed to aggressive coating and etching gases. The result of this is that the nature of the quartz tube that surrounds the thermocouple wire changes over time and the temperature measurement is thus impaired.

Wird zur Temperaturmessung ein Pyrometer verwendet, so wird die Temperatur der Halbleiterscheibe von oben außerhalb der üblicherweise aus Quarz bestehenden Prozesskammer gemessen. Auch hier kann die Messung beeinträchtigt werden, da sich mit zunehmender Betriebszeit der Prozesskammer die Beschaffenheit der zwischen Pyrometer und Halbleiterscheibe befindlichen Quarzwand der Prozesskammer verändern kann. Beispielsweise können diese Veränderungen von einer unerwünschten Abscheidung von Halbleitermaterial auf der Innenseite der Quarzwand herrühren. If a pyrometer is used for temperature measurement, the Temperature of the semiconductor wafer from above outside the Process chamber usually made of quartz is measured. Also here the measurement can be affected, since with increasing operating time of the process chamber the nature of the quartz wall located between the pyrometer and the semiconductor wafer the process chamber can change. For example, these Changes from an unwanted deposition of Semiconductor material originate on the inside of the quartz wall.

Erfahrungsgemäß können die beschriebenen Einflüsse und Variationen nicht hinreichend kontrolliert werden, sodass Variationen in der Temperatur der Halbleiterscheiben während der Epitaxie nicht vermieden werden können. Dies hat wiederum variierende Eigenschaften der abgeschiedenen epitaktischen Schichten zur Folge. Erforderlich ist jedoch eine gleichbleibende Qualität der epitaktisch beschichteten Halbleiterscheiben. Experience has shown that the influences and Variations are not controlled sufficiently, causing variations in the temperature of the wafers during epitaxy cannot be avoided. This in turn has varied Properties of the deposited epitaxial layers for Episode. However, consistent quality is required of the epitaxially coated semiconductor wafers.

Die US 6217651 beschreibt ein Kalibrierverfahren, das es erlaubt, die wahre bei der Abscheidung herrschende Temperatur aus der Dicke der abgeschiedenen epitaktischen Schicht zu ermitteln und auf diese Weise die Temperaturmessung bzw. -einstellung zu korrigieren. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die Dicke der abgeschiedenen Schicht in einem gewissen Maß (abhängig von der Abscheidetemperatur) auch von den Gasmengen abhängig ist. Probleme in der Gasversorgung oder defekte (falsch kalibrierte) Massflowcontroller können bei Anwendung der in US 6217651 beschriebenen Methode zu erheblichen Fehlern bei der Temperaturkalibrierung führen. US 6217651 describes a calibration method that it allowed to determine the true temperature during the deposition to determine the thickness of the deposited epitaxial layer and in this way the temperature measurement or setting correct. However, this method has the disadvantage that the Thickness of the deposited layer to some extent (depending on the separation temperature) also on the gas quantities is dependent. Problems with the gas supply or defective (wrong calibrated) mass flow controllers can be used with the in US 6217651 described method for significant errors in the Perform temperature calibration.

Es bestand daher die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, das es erlaubt, eine für einen bestimmten Epitaxieprozess vorgegebene Solltemperatur gleichmäßig für alle behandelten Halbleiterscheiben einzuhalten. There was therefore the task of an improved method provide that allows one for a particular Epitaxial process predetermined target temperature evenly for everyone observed treated semiconductor wafers.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Kalibrierung des Temperaturmesssystems eines Epitaxiereaktors, umfassend

• a) die Messung der Temperatur in der Prozesskammer des Epitaxiereaktors während der Abscheidung einer epitaktischen Schicht auf einem Substrat mit Hilfe des Temperaturmesssystems,
• b) die Bestimmung der kurzwelligen Rauhigkeit der Oberfläche der abgeschiedenen epitaktischen Schicht und
• c) einer auf dem in b) bestimmten Wert der kurzwelligen Rauhigkeit basierenden Korrektur des Temperaturmesssystems.

This object is achieved by a method for calibrating the temperature measuring system of an epitaxy reactor, comprising

• a) the measurement of the temperature in the process chamber of the epitaxial reactor during the deposition of an epitaxial layer on a substrate using the temperature measuring system,
• b) determining the short-wave roughness of the surface of the deposited epitaxial layer and
• c) a correction of the temperature measuring system based on the value of the short-wave roughness determined in b).

Erfindungsgemäß wird das Temperaturmesssystem eines Epitaxiereaktors kalibriert, indem die kurzwellige Rauhigkeit (engl. "haze") der Oberfläche der epitaktischen Schicht bestimmt wird (Schritt b)). Die kurzwellige Rauhigkeit ist eine Eigenschaft, die eindeutig von der während der Abscheidung der epitaktischen Schicht auf einem Substrat herrschenden Temperatur abhängig ist. Mit Hilfe des bekannten Zusammenhangs zwischen der Abscheidetemperatur und der in Schritt b) bestimmten kurzwelligen Rauhigkeit wird überprüft, ob die in Schritt a) durchgeführte Temperaturmessung korrekt war, und anschließend ggf. das Temperaturmesssystem korrigiert, d. h. neu kalibriert (Schritt c)). According to the invention, the temperature measuring system is one Epitaxial reactor calibrated by the short-wave roughness "haze") of the surface of the epitaxial layer is determined (Step b)). The short-wave roughness is a property which is clearly different from that during the deposition of the epitaxial Layer depending on the temperature prevailing on a substrate is. With the help of the known relationship between the Separation temperature and the short-wave determined in step b) Roughness is checked whether the one carried out in step a) Temperature measurement was correct, and then if necessary Corrected temperature measuring system, d. H. recalibrated (step c)).

Im Folgenden wird die Erfindung mit bevorzugten Ausführungsformen anhand einer Figur näher beschrieben: In the following, the invention is preferred Embodiments described in more detail with reference to a figure:

Fig. 1 zeigt den Zusammenhang zwischen der Abscheidetemperatur und der kurzwelligen Rauhigkeit einer auf einem einkristallinen Silicium-Substrat abgeschiedenen epitaktischen Siliciumschicht. Fig. 1 shows the relationship between the deposition temperature and the short wavelength roughness of a deposited on a monocrystalline silicon substrate silicon epitaxial layer.

Um eine Kalibrierung des Temperaturmesssystems durchführen zu können, muss zunächst, vorzugsweise durch eine Reihe von Eichversuchen, der Zusammenhang zwischen der Abscheidetemperatur und der kurzwelligen Rauhigkeit bestimmt werden. Diese ist eindeutig von der Abscheidetemperatur abhängig, wie Fig. 1 zeigt. Als Abscheidetemperatur wird die Temperatur des Substrats während der Abscheidung der epitaktischen Schicht bezeichnet. In order to be able to carry out a calibration of the temperature measuring system, the relationship between the deposition temperature and the short-wave roughness must first be determined, preferably by means of a series of calibration tests. This is clearly dependent on the deposition temperature, as shown in FIG. 1. The deposition temperature is the temperature of the substrate during the deposition of the epitaxial layer.

Im Rahmen der Eichversuche werden mehrere Substrate bei unterschiedlichen Temperaturen und konstanten übrigen Prozessbedingungen epitaktisch beschichtet und anschließend die kurzwellige Rauhigkeit der abgeschiedenen epitaktischen Schicht bestimmt. Fig. 1 zeigt beispielhaft die Abhängigkeit der über die Scheibenfläche gemittelten kurzwelligen Rauhigkeit einer epitaktischen Siliciumschicht von der Abscheidetemperatur (quadratische Symbole) sowie die Rauhigkeit des Substrats (rautenförmige Symbole). Aus den Ergebnissen der Eichversuche wird, beispielsweise durch Interpolation oder Ausgleichsrechnung, der funktionale Zusammenhang zwischen der Abscheidetemperatur und der kurzwelligen Rauhigkeit ermittelt. In Fig. 1 zeigt die durchgezogene Linie den durch Ausgleichsrechnung ermittelten funktionalen Zusammenhang. As part of the calibration tests, several substrates are epitaxially coated at different temperatures and constant other process conditions, and then the short-wave roughness of the deposited epitaxial layer is determined. Fig. 1 shows the dependence of the averaged across the wafer surface roughness shortwave shows an example of an epitaxial silicon layer on the deposition temperature (square symbols), and the roughness of the substrate (diamond-shaped symbols). The functional relationship between the deposition temperature and the short-wave roughness is determined from the results of the calibration tests, for example by interpolation or compensation calculation. In Fig. 1, the solid line shows the functional relationship determined by the compensation calculation.

Ist dieser Zusammenhang einmal bekannt, wird zur Kalibrierung des Temperaturmesssystems in Schritt a) ein Substrat bei vorgegebenen Prozessbedingungen epitaktisch beschichtet, wobei die Temperatur gemessen und auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird. Das Substrat kann entweder ein in der regulären Produktion eingesetztes Substrat sein oder ein spezielles Substrat für Kalibrierungszwecke. Während der Abscheidung der epitaktischen Schicht auf dem Substrat wird mit dem Temperaturmesssystem des Epitaxiereaktors die Temperatur in der Prozesskammer gemessen. Dabei ist es unerheblich, welche Messmethode zum Einsatz kommt. Gängige Messmethoden verwenden, wie oben beschrieben, ein Thermoelement, das unterhalb des Suszeptors in der Prozesskammer angebracht ist, oder ein Pyrometer, das oberhalb der Prozesskammer installiert ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese beiden Temperaturmesssysteme beschränkt, sondern kann für die Kalibrierung beliebiger Temperaturmesssysteme von Epitaxiereaktoren eingesetzt werden. Once this relationship is known, calibration is carried out of the temperature measuring system in step a) given process conditions epitaxially coated, the Temperature measured and regulated to a predetermined value becomes. The substrate can either be a regular Production used substrate or a special substrate for Calibration purposes. During the deposition of the epitaxial Layer on the substrate is with the temperature measuring system of the Epitaxial reactor measured the temperature in the process chamber. It is irrelevant which measurement method is used. Common measurement methods use, as described above Thermocouple located below the susceptor in the process chamber attached, or a pyrometer that is above the Process chamber is installed. However, the invention is not based on these two temperature measurement systems are limited, but can be used for the calibration of any temperature measurement system from Epitaxial reactors are used.

In Schritt b) des Verfahrens wird die kurzwellige Rauhigkeit der Oberfläche der epitaktischen Schicht mit Hilfe einer geeigneten Messmethode ermittelt. Sie wird auch als "Haze" bezeichnet und vorzugsweise mit einem Oberflächeninspektionsgerät, das mit einem Laser die Oberfläche abrastert (abscannt), gemessen. In step b) of the method, the short-wave roughness is the surface of the epitaxial layer using a suitable measurement method. It is also called "Haze" designated and preferably with a surface inspection device that scanned the surface with a laser (measured).

In Schritt c) wird schließlich überprüft, ob die in Schritt a) gemessene Abscheidetemperatur korrekt war, und im Fall einer Abweichung das Temperaturmesssystem entsprechend korrigiert. Um diese Überprüfung durchzuführen, muss der funktionale Zusammenhang zwischen der Abscheidetemperatur und der in b) bestimmten kurzwelligen Rauhigkeit der Oberfläche der epitaktischen Schicht bekannt sein. In step c) it is finally checked whether the in step a) measured separation temperature was correct, and in the case of a Deviation corrected the temperature measuring system accordingly. Around To carry out this check, the functional Relationship between the deposition temperature and that determined in b) short-wave roughness of the surface of the epitaxial Layer to be known.

Für die Überprüfung des Temperaturmesssystems in Schritt c) mit Hilfe des bekannten Zusammenhangs zwischen der Abscheidetemperatur und der in Schritt b) bestimmten kurzwelligen Rauhigkeit gibt es beispielsweise folgende gleichwertige Möglichkeiten: For checking the temperature measuring system in step c) with Help of the known relationship between the Deposition temperature and the short-wave roughness determined in step b) there are, for example, the following equivalent options:

Einerseits kann in Schritt c) aus der in Schritt b) bestimmten kurzwelligen Rauhigkeit des epitaktisch beschichteten Substrats mit Hilfe des funktionalen Zusammenhangs die Temperatur ermittelt werden, bei der die Abscheidung der epitaktischen Schicht tatsächlich stattgefunden hat. Mit Hilfe des funktionalen Zusammenhangs lassen sich alle in Schritt b) gemessenen Werte der kurzwelligen Rauhigkeit in die entsprechenden Abscheidetemperaturen umrechnen. Dabei ist zu beachten, dass die übrigen Parameter des Epitaxieprozesses (z. B. Strömungsgeschwindigkeit und Zusammensetzung des Prozessgases, Druck in der Prozesskammer, Materialeigenschaften des Suszeptors) entweder den Bedingungen entsprechen müssen, unter denen die Eichversuche durchgeführt wurden, oder keinen Einfluss auf die kurzwellige Rauhigkeit der Oberfläche der epitaktischen Schicht haben dürfen. On the one hand, in step c) from the one determined in step b) short-wave roughness of the epitaxially coated substrate with the help of the functional relationship the temperature can be determined in which the deposition of the epitaxial layer actually took place. With the help of the functional All values of the measured in step b) can be related short-wave roughness in the corresponding Convert separation temperatures. It should be noted that the rest Parameters of the epitaxial process (e.g. flow velocity and Composition of the process gas, pressure in the process chamber, Material properties of the susceptor) either the conditions under which the calibration tests are carried out or have no influence on the short-wave roughness of the May have surface of the epitaxial layer.

Andererseits kann in Schritt c) aber auch die in b) bestimmte kurzwellige Rauhigkeit (Istwert) mit dem aufgrund der in a) gemessenen Temperatur erwarteten Sollwert oder Zielwert der kurzwelligen Rauhigkeit verglichen werden. Aus der Differenz zwischen Soll- und Istwert wird anschließend unter Verwendung des funktionalen Zusammenhangs die entsprechende Temperaturdifferenz berechnet. Diese Variante ist vorzugsweise anwendbar, wenn der Zusammenhang zwischen Abscheidetemperatur und kurzwelliger Rauhigkeit linear ist. Im Fall einer epitaktischen Abscheidung von Silicium auf einem einkristallinen Siliciumsubstrat ist diese Bedingung etwa im Temperaturbereich zwischen 1040°C und 1120°C erfüllt, wie Fig. 1 zeigt. On the other hand, in step c) the short-wave roughness (actual value) determined in b) can also be compared with the desired value or target value of the short-wave roughness expected on the basis of the temperature measured in a). The corresponding temperature difference is then calculated from the difference between the setpoint and actual value using the functional relationship. This variant is preferably applicable if the relationship between the deposition temperature and the short-wave roughness is linear. In the case of epitaxial deposition of silicon on a single-crystalline silicon substrate, this condition is fulfilled approximately in the temperature range between 1040 ° C. and 1120 ° C., as shown in FIG. 1.

Die derart ermittelte tatsächliche Abscheidetemperatur oder die entsprechende Temperaturdifferenz zwischen der in a) gemessenen und der tatsächlichen Abscheidetemperatur dient als Basis für die Korrektur des in a) verwendeten Temperaturmesssystems. Diese Korrektur setzt voraus, dass das Temperaturmesssystem mindestens einen variablen Parameter aufweist, durch dessen Veränderung das Temperaturmesssystem justiert werden kann. Weicht die in a) gemessene Temperatur von der tatsächlichen Abscheidetemperatur um einen bestimmten Wert ab, so wird der variable Parameter um einen entsprechenden Wert verändert und auf diese Weise das Temperaturmesssystem neu kalibriert. The actual separation temperature determined in this way or the corresponding temperature difference between that measured in a) and the actual separation temperature serves as the basis for the correction of the temperature measuring system used in a). This correction requires that the temperature measurement system has at least one variable parameter, by the Change the temperature measuring system can be adjusted. differs the temperature measured in a) from the actual Deposition temperature by a certain value, so the variable Parameter changed by a corresponding value and on this Way the temperature measuring system recalibrated.

Wird für die Temperaturmessung ein Pyrometer eingesetzt, wird zu diesem Zweck vorzugsweise die Emissionsstärke (Emissivity) des Pyrometers verändert. Es kann eine direkte Korrelation zwischen der Differenz der kurzwelligen Rauhigkeiten und der Emissionsstärke des Pyrometers hergestellt werden. If a pyrometer is used for temperature measurement, for this purpose preferably the emissivity of the pyrometer changed. There can be a direct correlation between the difference of the short-wave roughness and the Emission strength of the pyrometer can be produced.

Wird für die Temperaturmessung ein Thermoelement verwendet, wird zur Korrektur von Abweichungen vorzugsweise die Versorgungsspannung des Thermoelements verändert. Dies geschieht vorzugsweise mit einem zum Thermoelement in Reihe geschalteten regulierbaren Widerstand (Potentiometer). Es kann eine direkte Korrelation zwischen der Differenz der kurzwelligen Rauhigkeiten und der Potentiometereinstellung hergestellt werden. If a thermocouple is used for temperature measurement, is preferably used to correct deviations Supply voltage of the thermocouple changed. this happens preferably with a thermocouple connected in series adjustable resistance (potentiometer). It can be direct Correlation between the difference of the short-wave Roughness and the potentiometer setting can be made.

Der Zwischenschritt über die Bestimmung der Abscheidetemperatur kann auch entfallen, wenn ein direkter Zusammenhang zwischen der Abweichung der kurzwelligen Rauhigkeit vom Zielwert und der zur Kompensation notwendigen Veränderung des variablen Parameters bekannt ist. The intermediate step about determining the deposition temperature can also be omitted if there is a direct connection between the deviation of the short-wave roughness from the target value and the change of the variable necessary for compensation Parameter is known.

Die erfindungsgemäße Kalibrierung kann beispielsweise laufend erfolgen, d. h. mit jedem epitaktisch beschichteten Substrat. Da in der Regel jedes Substrat nach der epitaktischen Beschichtung ohnehin einer Oberflächeninspektion unterworfen wird, kann prinzipiell mit jedem beschichteten Substrat eine Neukalibrierung des Temperaturmesssystems erfolgen. The calibration according to the invention can, for example, be ongoing done, d. H. with any epitaxially coated substrate. Because usually every substrate after the epitaxial Coating is subjected to a surface inspection anyway basically one with each coated substrate The temperature measuring system is recalibrated.

Bevorzugt wird die Neukalibrierung jedoch mit stichprobenartig ausgewählten Substraten durchgeführt, besonders bevorzugt in vorbestimmten Zeit- oder Mengenintervallen. In vorgegebenen Zeitintervallen oder nach einer vorgegebenen Produktionsmenge wird mindestens ein Substrat ausgewählt, um eine Neukalibrierung des Temperaturmesssystems durchzuführen. Dazu können auch speziell für diesen Zweck bestimmte Substrate verwendet werden, was bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist es, nach einem vorgegebenen Zeit- oder Mengenintervall eine speziell für die Kalibrierung vorgesehene Substratscheibe einem speziellen dafür vorgesehenen Epitaxieprozess mit vorgegebenen Parametern (Prozessbedingungen) zu unterwerfen. Diese Variante ist deshalb besonders bevorzugt, weil man dafür nur einmal den funktionalen Zusammenhang zwischen der Abscheidetemperatur und der kurzwelligen Rauhigkeit bestimmen muss. In diesem Fall werden die Prozessbedingungen vorzugsweise so gewählt, dass die kurzwellige Rauhigkeit möglichst stark (und evtl. linear) von der Abscheidetemperatur abhängig ist. Die Abhängigkeit der Rauhigkeit von den übrigen Prozessparametern ist gering. However, the recalibration is preferred with random samples selected substrates carried out, particularly preferably in predetermined time or quantity intervals. In given Time intervals or after a given production quantity at least one substrate is selected to form a Recalibrate the temperature measurement system. You can also do this specific substrates are used for this purpose, which is preferred. It is particularly preferred after a predefined time or quantity interval specifically for the Calibration provided a special wafer intended epitaxial process with predetermined parameters Subject (process conditions). This variant is therefore especially preferred because you only need the functional one Relationship between the deposition temperature and the short-wave roughness must determine. In this case, the Process conditions preferably chosen so that the short-wave Roughness as strong (and possibly linear) from the Deposition temperature is dependent. The dependence of the roughness on the other process parameters is low.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die zur Kalibrierung des Temperaturmesssystems herangezogene Eigenschaft der kurzwelligen Rauhigkeit direkt und eindeutig von der Substrattemperatur während der Abscheidung der epitaktischen Schicht abhängig ist. The inventive method has the advantage that the Calibration of the temperature measuring system used Characteristic of short-wave roughness directly and clearly from the Substrate temperature during the deposition of the epitaxial Layer is dependent.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt darüber hinaus eine sehr einfache und schnelle Methode dar, die auch eine häufige Neukalibrierung des verwendeten Temperaturmesssystems, beispielsweise in vorgegebenen Intervallen, erlaubt. Diese Intervalle werden vorzugsweise derart festgelegt, dass die Neukalibrierung immer rechtzeitig durchgeführt wird, bevor aufgrund der Drift des Temperaturmesssystems Produktionsprobleme auftreten, die zu einer ungleichmäßigen Qualität der epitaktisch beschichteten Scheiben führen. Dagegen sind die herkömmlichen Methoden (z. B. die Kalibrierung mittels Temperaturabgleichsuszeptor) wesentlich aufwendiger und werden daher in der Regel nur nach einer Wartung der Anlage durchgeführt. Dies hat zur Folge, dass eine Drift des Temperaturmesssystems nicht rechtzeitig erkannt und korrigiert wird. The method according to the invention also represents a very simple and quick method that is also a common one Recalibration of the temperature measuring system used, for example, at predetermined intervals. These intervals are preferably set such that the recalibration always done in time before due to the drift The temperature measurement system will experience production problems that too an uneven quality of the epitaxially coated Guide washers. In contrast, the conventional methods (e.g. calibration using a temperature adjustment susceptor) much more complex and are therefore usually only after one System maintenance carried out. As a result, one Temperature measurement system drift not recognized in time and is corrected.

Besonders vorteilhaft wirkt sich das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn mehrere Epitaxiereaktoren des gleichen Typs in der Produktion installiert sind und wenn ein Produktionsauftrag mit mehreren Reaktoren abgearbeitet wird. In diesem Fall kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Temperaturkalibrierung sichergestellt werden, dass die Halbleiterscheiben bei der epitaktischen Beschichtung in allen Reaktoren die gleiche Abscheidetemperatur erfahren, unabhängig davon, welchen zeitlichen Veränderungen die Temperaturmesssysteme in den verschiedenen Reaktoren unterworfen sind. Somit ist durch das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt, dass alle, auch in verschiedenen Reaktoren, epitaktisch beschichteten Halbleiterscheiben bei identischen Temperaturen prozessiert werden und somit die gleichen Eigenschaften aufweisen. The method according to the invention has a particularly advantageous effect if several epitaxial reactors of the same type are in the Production are installed and when using a production order processed several reactors. In this case, with the inventive method for temperature calibration ensure that the semiconductor wafers at epitaxial coating in all reactors the same Experience separation temperature, regardless of which time Changes in temperature measurement systems in the different Reactors are subject. Thus, through that The inventive method ensures that all, even in different Reactors, epitaxially coated semiconductor wafers identical temperatures are processed and thus the have the same properties.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei der epitaktischen Beschichtung aller denkbaren Substrate eingesetzt werden, vorzugsweise jedoch bei der epitaktischen Beschichtung von Halbleiterscheiben, insbesondere von Siliciumscheiben. The method according to the invention can be used for epitaxial Coating of all conceivable substrates can be used, but preferably in the epitaxial coating of Semiconductor wafers, in particular silicon wafers.

Claims (7)

1. Verfahren zur Kalibrierung des Temperaturmesssystems eines Epitaxiereaktors, umfassend a) die Messung der Temperatur in der Prozesskammer des Epitaxiereaktors während der Abscheidung einer epitaktischen Schicht auf einem Substrat mit Hilfe des Temperaturmesssystems, b) die Bestimmung der kurzwelligen Rauhigkeit der Oberfläche der abgeschiedenen epitaktischen Schicht und c) einer auf dem in b) bestimmten Wert der kurzwelligen Rauhigkeit basierenden Korrektur des Temperaturmesssystems. 1. A method for calibrating the temperature measurement system of an epitaxy reactor, comprising a) the measurement of the temperature in the process chamber of the epitaxial reactor during the deposition of an epitaxial layer on a substrate using the temperature measuring system, b) determining the short-wave roughness of the surface of the deposited epitaxial layer and c) a correction of the temperature measuring system based on the value of the short-wave roughness determined in b). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der in b) bestimmten kurzwelligen Rauhigkeit des epitaktisch beschichteten Substrats mittels eines funktionalen Zusammenhangs die Temperatur bestimmt wird, die während der Abscheidung der epitaktischen Schicht tatsächlich geherrscht hat, dass diese Temperatur mit der in a) gemessenen Temperatur verglichen wird und durch diesen Vergleich ermittelt wird, wie das Temperaturmesssystem in Schritt c) korrigiert werden muss. 2. The method according to claim 1, characterized in that from the short-wave roughness of the epitaxial determined in b) coated substrate by means of a functional The temperature that is determined during the Deposition of the epitaxial layer actually prevailed, that this temperature with the temperature measured in a) is compared and determined by this comparison, how to correct the temperature measurement system in step c) got to. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in b) bestimmte kurzwellige Rauhigkeit des epitaktisch beschichteten Substrats mit einem vorgegebenen Sollwert der kurzwelligen Rauhigkeit durch Differenzbildung verglichen wird, anschließend aus der Differenz mittels eines funktionalen Zusammenhangs eine entsprechende Differenz zwischen Soll- und Istwert der Abscheidetemperatur berechnet und aus dieser wiederum ermittelt wird, wie das Temperaturmesssystem in Schritt c) korrigiert werden muss. 3. The method according to claim 1, characterized in that the in b) determined short-wave roughness of the epitaxial coated substrate with a predetermined target value of short-wave roughness compared by difference , then from the difference using a functional relationship a corresponding difference between Setpoint and actual value of the separation temperature calculated and from this in turn is determined like the temperature measuring system must be corrected in step c). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturmesssystem ein Pyrometer ist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that the temperature measuring system is a pyrometer. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur durch eine Veränderung der Emissionsstärke des Pyrometers erfolgt. 5. The method according to claim 4, characterized in that the Correction by changing the emission level of the Pyrometer. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturmesssystem ein Thermoelement ist. 6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that the temperature measuring system is a thermocouple is. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur durch eine Veränderung der Versorgungsspannung des Thermoelements erfolgt. 7. The method according to claim 6, characterized in that the Correction by changing the supply voltage of the Thermocouple takes place.