JP7394055B2 - Cvd法で堆積された層についての情報を得るための装置及び方法 - Google Patents
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Description
ガス入口部材が設けられ、それを通して1又は複数のプロセスガスがプロセスチャンバに供給される。ガス混合システムには、複数のアクチュエータとセンサがある。アクチュエータによって、ガスフローを設定することができる。その場合、バルブを用いてガス混合システム内のプロセスガスが混合され、そしてガス入口部材に繋がる給気ラインと、排気管に直接繋がる排気ラインとの間で前後して切り換えられる。アクチュエータは、マスフローを設定することができるマスフローコントローラとすることができる。さらに、アクチュエータは、液体又は固体のソースをソース温度に維持するために加熱又は冷却するための温度コントローラとすることもできる。液体又は固体のソースは、有機金属の開始物質のソースであり、例えば、トリメチルガリウム又はトリメチルインジウム又はトリメチルアルミニウムであり、それらはソース温度に加熱される。固体又は液体の有機金属の開始物質は、例えばバブラーなどのソース容器内に収容されており、それを通って搬送ガスが流れる。搬送ガスのマスフローは、例えばバルブ又はマスフローコントローラなどのアクチュエータにより設定される。さらに、圧力センサ又は圧力アクチュエータが設けられ、それらを用いて有機金属ソース内の圧力を計測又は調整することができる。
さらに本発明による装置は、ガス状のソース、例えば水素化物ソースを有する。NH3、AsH3、PH3又はSiH4であり得る水素化物のバルブライン又は給気ラインへのマスフローが、アクチュエータ及び/又はセンサを用いて設定される。さらに、ガス混合システムにおいて、フローを希釈及び/又は迂回させるためにさらなるアクチュエータが提供される。このアクチュエータは、マスフローコントローラ(MFC)、圧力コントローラ、及び多方向バルブとすることができる。さらに、ガス混合システムは、複数のセンサを有し、それらを用いてプロセス関連の計測値を計測することができる。しかしながら、各々のプロセスステップに関係しない計測値を提供するセンサも設けられる。特に、そのようなセンサを用いて温度、圧力、又はマスフローが計測される。全圧センサを用いて、プロセスチャンバ内の全圧を計測することができる。
プロセスは、予め与えられたレシピデータに記憶されたレシピにしたがって実行され、通常、時間的に互いに前後して続くレシピステップで構成されている。その場合、これらのステップは、少なくとも、フラッシングステップ、加熱ステップ、焼き戻しステップ、冷却ステップ、及び/又は成長ステップとすることができる。フラッシングステップにおいては、プロセスチャンバが不活性ガスにより洗浄される。開始物質はなく、特に、III族プリカーサ(特にV族典型元素とのガス状化合物)、IV族プリカーサ(特にIV族典型元素とのガス状化合物)、又はV族プリカーサ(特にV族典型元素とのガス状化合物)もプロセスチャンバには供給されない。加熱ステップにおいては、プロセスチャンバを目標温度に加熱することができる。加熱ステップでは、IVプリカーサ又はVプリカーサをプロセスチャンバに供給することができる。焼き戻しステップが提供され、そのステップでは、基板が焼き戻し温度で焼き戻され、特に所定の時間だけこの温度に維持される。焼き戻しステップ中、不活性ガスのみを、又はしかしながら付加的にプリカーサの1つを、プロセスチャンバに供給することができる。成長ステップにおいては、基板の表面上又は既にその前に堆積した層の表面上に層を堆積するように、開始物質(プリカーサ)がプロセスチャンバに供給される。プリカーサは、異なる成長温度及び異なるプロセスチャンバ圧力でプロセスチャンバに供給することができる。
レシピは、通常、人間が読むことができる高レベル言語である適切なプログラム言語で書かれている。レシピが機械語命令にコンパイルされることを提供できる。レシピ又はそれからコンパイルされたデータは、生データプールを形成する。本発明による装置は通信コンピュータを有し、それを用いて、例えばキーボード、画面、又はデータ伝送装置などのインタフェースを介してレシピを入力することができる。レシピは、通信コンピュータに割り当てることができるデータ記憶装置に記憶される。レシピのデータは、通信インタフェースを形成する通信コンピュータを介して、コーティングシステムのアクチュエータを制御し目標値の設定を行う制御コンピュータに伝送される。制御コンピュータもまた、アクチュエータ又はセンサから現在の値を受信することができる。それは、リアルタイムでプロセスを制御する。それはさらに、アクチュエータ又はセンサからの現在の値を通信コンピュータに送信することができる。
本発明による装置は、例えば通信コンピュータに割り当てられたログデータファイルを有し、それによって、プロセス中、規定された時間間隔で、例えば1秒間隔で、少なくとも幾つかの、好ましくは全てのセンサのデータが、計測値としてタイムスタンプと共に記憶される。さらにログデータファイルには、少なくとも幾つかの、好ましくは全てのアクチュエータの設定値も、設定データとして記憶されている。したがって、計測値及び設定値は、同様に生データプールを形成する。
本発明による方法又は本発明による装置によって、レシピデータ及び/又はログデータファイルに由来するこれらの生データから、例えば関係するパラメータ及びステップのみの平均値による圧縮テーブルが形成される。このようにして圧縮データが生成され、それによってオペレータは、特に1又は複数の半導体層の堆積及びその互いに前後して連続するステップについてのプロセスの解釈が容易となる。このために必要な時点の決定を、レシピ、特にコンパイルされたレシピから、又はログデータファイルから決定することができる。生データは、アクチュエータのための設定データのみを含むことはできない。それはさらに、センサからの計測値も含むことができる。後者はログデータファイルから取得される。圧縮データは、例えば、レシピの評価によって通信コンピュータから、レシピ及び/又は現在の値の評価によって又はログデータファイルの評価によって制御コンピュータから、取得することができる。
発光ダイオード又はHEMTの製造用の層システムの堆積のために、複数の成長ステップが互いに前後して実行され、その中で、薄いIII-V層が互いに上下に堆積される。個々の半導体部品の製造に属する各プロセスは、規定された数のステップからなる。その場合、1つのステップにおいて、全てである必要はないが少なくとも幾つかの特徴的な設定データが、所定の時間だけ、特に成長時間又は焼き戻し時間だけ固定値に維持される。特徴的な設定値は、例えばプロセスチャンバ天井を加熱するために、又はサセプタを加熱するためにヒーターにより達成されなければならない目標温度とすることができる。しかしながら、特徴的な設定値をステップ中に変えることもできる;例えば、幾つかの余分なソースが設けられるとき、ステップ中に1つのソースから余分な第2のソースに切り換えることができる。
本発明による装置はさらに、固体又は液体のソースを有することができる。そのようなソースは、例えばソース容器を有し、その中に固体又は液体の開始物質が収容されている。この容器に搬送ガスを通過させる。これは、固体又は液体の開始物質に挿入される挿入管により行われる。固体の開始物質は、通常、粉体である。そのとき、搬送ガスは、バブラー(洗浄ボトル)の方式で固体又は液体の開始物質を通過して流れる。熱力学的関係を用いて、ソース容器の温度を知ることにより液体又は固体の開始物質の蒸気圧を決定することができる。この蒸気圧を用いて、ソースの送出容量を決定することができ、その場合、ソース温度に加えて、ソースのガス圧力及びソースを通過して流れる搬送ガスのマスフローも考慮される。ソースの送出容量、すなわちソースから出る開始物質のマスフローは、関係する物理法則を用いて計算することができる。設定データは、レシピの内容である。
本発明による装置においては、複数の冗長的な開始物質のソースを設けることができる。開始物質は、その後、任意に、複数の同じ種類の開始物質ソースの1つからプロセスチャンバに供給することができる。開始物質のソースからプロセスチャンバへの開始物質のマスフローは、マスフローコントローラ及び複数のバルブの位置により決定される。プロセスステップを特徴付けるために、どのバルブが開いておりかつ/又はどのフローが設定されているかを詳細に知る必要はない。むしろ、それに関係するバルブ又はマスフローコントローラの設定の結果、すなわちプロセスチャンバに流れる1又は複数の開始物質のマスフローに関係する。
プロセスステップを特徴付けるために関係する別の値は、プロセスチャンバ内の温度及び/又はプロセスチャンバ内の圧力とすることができる。これらの値は、プロセスステップに特徴的なものである。数学的関係を用いて、例えばプロセスチャンバへの水素化物又は有機金属化合物のマスフローが設定データから決定されるように、設定データが処理される。したがって、プロセスパラメータは、例えば、プロセスチャンバに同時に供給されるプリカーサのマスフロー値である。さらに、プロセスパラメータは、サセプタ、プロセスチャンバ天井、及び基板表面の温度設定値でもある。これらのプロセスパラメータは、さらなるステップにおいてプロセスステップの決定のために解析される。レシピ作成の場合のように、同様の計算において、液体又は固体のソースの温度から、ソースを通って流れる搬送ガスのマスフローから、及びソースのガス圧力から熱力学的関係を用いて、並びにソースに割り当てられたバルブの位置から、有機金属プリカーサのマスフローが決定される。マスフローがいずれの物理的ソースからのものであるかは問題ではない。設定データに基づいて与えられるプロセスチャンバへのマスフローは不可欠である。さらに、プロセスパラメータは、プロセスチャンバの温度設定値及び圧力設定値であることができる。
次に、この生データから得られたプロセスパラメータを用いて、プロセスステップの開始と終了が決定される。このために、プロセスパラメータの時間プロフィールが観察される。プロセスステップは、例えば、プロセスパラメータが所定の時間に亘って変化しないことによって規定される。プロセスパラメータのプロフィールが、例えば5秒である閾値時間を超える時間に亘って変化しないとき、演算ユニットは、これを個別のプロセスステップとして識別する。そのプロセスステップの持続時間と、例えばプロセスチャンバへそれぞれ流れるプリカーサ又は圧力又は温度により決定されるプロセスステップのタイプとが記憶される。その場合、そのタイプは、プロセスパラメータの個々の組合せにより定義されている。したがって、同じタイプのプロセスステップは、一致するか又は少なくとも類似するプロセスパラメータを含む。複数の異なるプロセスパラメータによってタイプが定義されている場合、個々のプロセスパラメータのまたがる多次元座標系の限られたハイパースペースにプロセスパラメータがあるときに、2つのプロセスステップのタイプが一致すると見なすことができる。
プロセス中、設定データ以外に、計測値も処理される。計測値の処理は、全てのプロセスステップで行うことが好ましい。しかしながら、処理は、個別のプロセスステップにおいてのみ行うこともできる。計測値を処理するとき、特徴的なプロセスステップ値が決定される。プロセスステップ値は、例えば、プロセスチャンバ内の現在の温度、プロセスチャンバ内の現在の圧力、サセプタの現在の表面温度、基板の現在の表面温度、基板の光学特性、又は、層の成長速度とすることができ、そして、センサにより計測された、プロセスパラメータに対する堆積システムのその他の応答、例えば制御バルブの位置、加熱又は冷却性能などとすることができる。基本的に、ユニット、特に装置の周辺ユニットの状態を表すいずれの物理値も、プロセスステップ値として考慮することができる。
例えば設定値のサブグループからプロセスパラメータが決定される設定値の処理と同様に、計測値の処理では、計測値のサブグループをプロセスステップ値として用いることができる。計測値を処理するとき、プロセスステップの開始時のスタートアップ効果を排除することができる。これにより、プロセスステップ値を得るための計測値の使用が、過渡的現象が終了して計測値も安定化したときにのみ開始されることになる。その後、計測値は、予め規定された時間、特にプロセスステップ固有の時間の間、検知される。時系列シーケンスで得られる複数の計測値から、平均値と、平均値からの平均偏差とを生成することができる。これらの及び/又は他のプロセスステップ値は、記憶される。
プロセスステップの個々のシーケンスを有する初回のプロセスが実行されると、プロセス終了後に、堆積された層又は層シーケンスの品質が解析される。層又は層シーケンスの品質が、仕様を満たしている場合、プロセスパラメータ及びそれらから解析されたプロセスステップ並びにプロセスステップ固有のプロセスステップ値が、プロセスデータ記憶装置に記憶される。プロセスパラメータは、数学的/物理的モデルを用いて計算される。その場合、そのモデルは、ガス混合システム又は反応炉の構造設計をデジタル的に反映している。そのモデルは、装置固有の特徴的設定値を互いに関係付けるための、設定データの物理的関係を含む。したがって、プロセスデータ記憶装置は、品質要件を満たす層又は層シーケンスが堆積されたプロセスに属するプロセスデータのプールを含む。複数の類似のプロセスのプロセスステップ値から、比較値が生成される。したがって、比較値は、特に平均値とばらつき値を含む過去のプロセスステップ値である。
過去のプロセスステップ値を生成するための、すなわちプロセスデータ記憶装置に既に記憶されたプロセスの比較値を生成するためのこの初期のデータ収集が行われた後、そして、このプロセスが上述した方式でそのプロセスステップを識別することにより見出されたならば、現在のプロセスで得られた各プロセスステップのプロセスステップ値を、プロセスデータ記憶装置からの過去の比較値と比較することができる。プロセスデータが、平均値の周りばらつき範囲により規定された値の範囲内であれば、そのプロセスステップは、適切な品質のものであると見なされる。特に、プロセスの全てのプロセスステップのプロセスステップ値が、それらのプロセスステップ値がばらつき範囲で得られた領域内にあるように過去の比較値と一致したときにのみ、プロセス全体が適切であると見なされることが提供される。プロセスパラメータを決定するときに設定データのみが用いられ、その場合、プロセスパラメータが、特に、プロセスステップ中にその設定値の変更により特徴的な計測値に影響を及ぼす可能性のあるアクチュエータの設定データのみから得られる場合、特に有利である。
特に、プロセスデータが、その設定値がプロセスチャンバの温度、液体又は固体を収容するソースから搬送ガスと共にプロセスチャンバに搬送される有機金属開始物質の、特に搬送ガスと共にプロセスチャンバに搬送される水素化物のマスフロー、及び/又は、プロセスチャンバの全圧に影響を及ぼすようなアクチュエータの設定データのみから得られることが、提供される。設定データは、特に、二方向/二方向バルブ、五方向/2方向バルブ、四方向/二方向バルブのバルブ位置と、圧力コントローラ又は温度コントローラの設定値である。しかしながら、プロセスステップ値の生成のために用いられる計測値は、装置の周辺ユニットにおける冷水フローのパラメータに関することもできる。その際、プロセスステップ値を生成するための計測値は、冷却回路の特徴的計測値とすることができる。
本発明による方法によって、レシピ及びそのステップの知見なしで、技術的に同等の又は技術的に類似のプロセスに基づいてプロセスを識別することが可能である。その場合、生データから、特に設定データから、生データの互いの関係付けによりプロセスパラメータが得られる。これは、好ましくは、数学的モデルを用いて、例えば、特にガス混合システム及び反応炉である装置のデジタルイメージを用いて行われる。数学的モデルは、特に、アクチュエータ間の物理的関係を含む。データ処理中に決定されるプロセスステップは、レシピに格納されたステップと同じである必要はない。プロセスパラメータを決定するために生データが処理されるとき、最初のデータ圧縮が行われる。数百メガバイトから、所与の場合にはギガバイトの大きさのログデータファイルから、数キロバイトの大きさのデータが抽出され、それはプロセスパラメータにより表現される。プロセスパラメータの時間プロフィールの観察を含むデータ解析によって、プロセスステップの開始と終了が識別される。
設定データは、どのプリカーサ、又は、プリカーサのどの組合せがプロセスチャンバに流入するかも示すので、プロセスパラメータの時間プロフィールの解析によりプロセスステップの開始と終了を決定することが可能なだけではない。プロセスステップのタイプ(第1のIII-V層の成長ステップ、第2のIII-V層の成長ステップ、焼き戻しステップなど)も決定することができ、又は、プロセスステップを、個々のプロセスパラメータの組合せに基づいて明確に識別することさえできる。プロセスパラメータの組合せは、圧力値を含むことができる。その場合、プロセスチャンバ内の全圧とすることができる。しかしながら、周辺ユニットにおける圧力とすることもできる。プロセスパラメータの組合せにおける1つのプロセスパラメータは、少なくとも1つの温度を決定するパラメータとすることもできる。例えば、基板の温度は、基板を担持するサセプタの温度のみによって決定されるのではない。むしろ、基板の温度は、反応炉天井の温度、基板キャリアを回転支持することができるリンスフロー、及びリンスフローの種類により影響を受ける。水素は、窒素とは異なる熱伝導特性を有する。
プロセスステップを決定するために、特に、プロセスステップに明確な指紋を付与するプロセスパラメータが選択される。この決定はプロセスの終了直後に行うことができる。しかしながら、データ解析は、プロセス中に既に行うこともできる。データの第2の圧縮は、計測値の処理により行う。計測値は、センサにより取得される現在の値であるので、時間的なゆらぎを生じる。それは、例えば、温度計測値である。温度計測値は、上述したプロセスチャンバ内の領域の温度計測値のみとすることはできない。それは、有機金属ソースのソース容器が焼き戻しされる浴の温度とすることもできる。加えて、それは、冷却水の温度とすることもできる。これらの計測値から、プロセスステップ固有のプロセスステップ値、又は、全く一般的なプロセスステップ値が決定される。プロセスステップ値の決定においては、各センサ値について計測ステップ毎に1つのデータのみが記憶されることが好ましい。しかしながら、2つのデータを記憶することもでき、例えば平均値とばらつきである。しかしながら、平均値のみを記憶することも十分である。平均値の生成は、プロセスステップの全体に亘って行われるのではなく、-上述したように-時間的に限られた範囲に亘ってのみ行われることが好ましく、すなわち、過渡的プロセスの終了後から、プロセスステップの終了までである。
プロセスステップ値は、プロセス関連のパラメータの現在の値を特徴付けている。プロセスステップ値を比較することによって、例えば現在の温度又は現在の圧力又は堆積した層の現在の成長速度を過去のデータと比較することによって、プロセス終了後に、層品質の予測を含むメッセージを作成することができる。プロセスステップ値が、過去の比較値の範囲内にある場合、これは、堆積された層又は層シーケンスが欠陥のないものであるので、コーティングされたウェハから半導体部品を製造する次の製造プロセスにおいてさらなる処理を行えることを示している。一方、プロセスステップ値が、少なくとも1つのプロセスステップにおいて、過去のプロセスの同じプロセスステップの比較値と大きく異なる場合、これは、堆積された層又は層シーケンスの品質が所定の用途に不十分であることを示すことができる。よって、そのように製造されたコーティングウェハは、廃棄又は不良品として分類することができる。したがって、プロセスの直後に、プロセスで製造されたどのウェハをさらに処理するべきか、又はどれを不可とすべきかを決定することが可能である。
レシピデータ又はそれからコンパイルされたデータを用いることで、プロセスパラメータの取得及びその後に行われるプロセスステップの識別のための解析を、プロセスの実行前に既に行うことができる。センサからの追加の計測値が用いられる場合、パラメータの取得又はプロセスパラメータの時間プロフィールの解析は、プロセス中又はプロセス後に行うことができる。同様に、特徴的なプロセスステップ値の生成も、既にプロセス中に又はプロセス後に行うことができる。同様に、プロセスステップ値と、プロセスデータ記憶装置に記憶された比較値との比較も、既にプロセス中に又はプロセス後に行うことができる。
堆積された層の品質がMOCVDシステム自体で評価されるのではなく、外部の製造管理システムで行われる場合、決定されたプロセスパラメータにより明確に識別もされたプロセスステップにしたがって示されるプロセスステップ値が提供され、それは、既に、システム内の物理的関係、外部データ解析「ビッグデータ」の理想的な開始点を考慮している。したがって、堆積された層の品質の外部評価がある場合、圧縮されたデータセットは、相間関係の外部決定の基礎を形成することができる。
さらに、プロセスの解析、特にプロセスステップの識別によって、他の原位置(In-Situ)計測システムの自動的でより複雑な解析をトリガーすることも提示される。例えば、識別されたプロセスステップに基づいて計測装置のオンオフを切り換えることが可能である。プロセス解析において、例えば所定のプロセスステップが、層を堆積する成長ステップである場合、層厚計測装置が自動的にオンに切り換わり、そしてプロセスステップの終了時に再びオフに切り換わる。例えば干渉計である反射率計測装置を層厚計測装置として用いる場合、例えば、干渉計測値の周期をカウントすることができる。さらに、各々のプロセスステップで堆積される層の化学的及び/又は物理的特性についての情報を計測装置に送信することによって、計測装置がある程度まで計測範囲を自動的に選択することも提示できる。
これらの又は他の本発明の実施形態は、以下の図面に関してより詳細に説明される。
本発明はまた、特に、それらがそれぞれの使用目的において明らかに省略可能であるか、又は技術的に同等の他の手段で置き換えることができる限り、前述の説明で述べた特徴の幾つかのものが実装されない設計形態に関する。
2 二方向バルブ、アクチュエータ
3 圧力センサ
4 マスフローコントローラ、センサ、アクチュエータ
4’ 圧力コントローラ
5 水素化物ソース
6 バルブ、アクチュエータ
7 ガスタンク
8 給気/排気切換スイッチ
9 バルブ、アクチュエータ
10 MOソース
11 アクチュエータ
12 バブラー
13 エッチングガスソース
14 反応炉
15 プロセスチャンバ
15’ プロセスチャンバ天井
16 ガス入口部材
16’ 供給ライン
16” 供給ライン
17 サセプタ
18 基板
19 ガス供給ライン
19’ ガス供給ライン
20 ガス排出
21 ガス排出
22 ヒーター
23 加熱コントローラ、アクチュエータ
24 センサ
25 温度センサ
26 温度コントローラ
40 ログデータファイル
41 プロセスパラメータ計算
42 解析
43 計測値評価
44 プロセスデータ記憶装置
45 データ比較
46 データ更新
47 ガス濃度計
MW 計測値
PG プロセスステップ値
PP プロセスパラメータ
PP1 プロセスパラメータ
PP2 プロセスパラメータ
PP3 プロセスパラメータ
PP4 プロセスパラメータ
P1 プロセスステップ
P2 プロセスステップ
P3 プロセスステップ
P4 プロセスステップ
P5 プロセスステップ
P6 プロセスステップ
P7 プロセスステップ
Pi プロセスステップ
Pn プロセスステップ
RD 生データ
SD 設定データ
VG 比較値
Claims (18)
- 反応炉(14)のプロセスチャンバ(15)内で基板(18)上に少なくとも1つの半導体層を堆積するための、互いに前後して生じる複数のステップを有するプロセスについての情報を得る方法であって、
レシピデータに含まれている、前記プロセスステップに影響を及ぼすアクチュエータ(2,4,6,9,11,23)の設定データ(SD)の時系列シーケンスと、ログデータファイル(40)に記憶されている、センサ(3,4,4’,24,25,47)からの計測値(MW)の時系列シーケンスと、を含む生データ(RD)が用いられ、
前記アクチュエータ(2,4,6,9,11,23)の設定データ(SD)は、ガス混合システムのバルブ(6,9)の位置の設定値もしくはマスフローコントローラ(4)の設定値、又は、プロセスチャンバ(15)の圧力を制御する圧力コントローラ(4’)の設定値もしくは温度を制御する温度コントローラ(23)の設定値を含む、前記方法において、
演算ユニットを用いて、前記生データ(RD)に含まれる前記設定データ(SD)の数学的関係の計算(41)によってプロセスパラメータ(PP)が取得されること、前記プロセスパラメータ(PP)の時間プロフィールの解析(42)によってプロセスステップ(P1~Pn)の開始と終了が識別され、
前記計測値(MW)は、温度センサ(24,25)の温度計測値、圧力センサ(3)の圧力計測値、マスフローセンサのマスフロー計測値、又は光学式センサの光学的計測値であることを特徴とする方法。 - 前記プロセスパラメータ(PP)から、発見された前記プロセスステップのタイプが決定されるか、又は、前記プロセスステップが識別されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記センサ(3,4,4’,24,25,47)の計測値(MW)から、前記プロセスステップ(P1~Pn)の少なくとも幾つかについて、前記プロセスステップ(P1~Pn)のそれぞれのタイプに対応する特徴的なプロセスステップ値(PG)が生成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 識別された前記プロセスステップ(P1~Pn)に応じて、反射率計測の自動的な解析がトリガーされ、かつその解析結果により、対応するプロセスステップ値(PG)が生成されること、及び/又は、
前記プロセスパラメータ(PP)、識別された前記プロセスステップ(P1~Pn)及び/又は発見された前記プロセスステップのタイプに基づいて、センサがオンオフを切り換えられるか又は影響を受けることを特徴とする請求項1~3のいずれに記載の方法。 - そのようにして取得された前記プロセスステップ値(PG)が、プロセスデータ記憶装置(44)に記憶された、少なくとも類似のプロセスステップに割り当てられた比較値(VG)と比較(45)されることを特徴とする請求項3又は4に記載の方法。
- 前記比較値(VG)が、1又は複数の過去に実行されたプロセスにおいて検知された計測値(MW)から生成されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- プロセスの全てのプロセスステップ(P1~Pn)が、少なくとも順序及び/又はタイプ及び/又は持続時間において、過去に実行されたプロセスのプロセスステップ(P1~Pn)と所定の閾値内で一致するときにのみ、前記プロセスステップ値(PG)が前記比較値(VG)と比較されることを特徴とする請求項5~6のいずれかに記載の方法。
- 前記比較値(VG)の各々が、複数の過去のプロセスの計測値(MW)について時間的に平均化された平均値と、ばらつき範囲に関する値とを含み、
前記プロセスステップ値(PG)は、前記プロセスステップ値(PG)が前記比較値(VG)の平均値の周囲のばらつき範囲内にあるとき、前記比較値(VG)と所定の閾値内で一致すると見なされ、かつ、前記プロセスステップ値(PG)がばらつき範囲外にあるとき、前記比較値(VG)と所定の閾値内で一致しないと見なされることを特徴とする請求項5~7のいずれかに記載の方法。 - 前記プロセスステップ値(PG)又は前記比較値(VG)を決定するとき、スタートアップ効果が排除され、かつ/又は、平均値が計測値(MW)から生成され、かつ/又は、平均値からの平均偏差が生成されることを特徴とする請求項3~8のいずれかに記載の方法。
- 前記プロセスパラメータ(PP)が、前記プロセスステップ(P1~Pn)の間にその設定値の変更によって計測値(MW)に影響を及ぼすようなアクチュエータ(2,4,6,9,11,23)の設定データ(SD)のみから取得されることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の方法。
- 前記プロセスパラメータ(PP)は、前記プロセスチャンバ(15)内の温度、液体又は固体を収容するソース(12)から搬送ガスと共に前記プロセスチャンバ(15)に搬送される有機金属化合物のマスフロー、搬送ガスと共に前記プロセスチャンバ(15)に搬送される水素化物のマスフロー、及び/又は、前記プロセスチャンバ(15)の全圧に対して、その設定値が影響を及ぼすようなアクチュエータ(2,4,6,9,11,23)の設定データ(SD)のみから取得されることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の方法。
- 前記設定データ(SD)が、ソース圧力の調整のための圧力コントローラ(4’)の目標値としての設定値を含むことを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載の方法。
- 前記計測値(MW)が、前記基板(18)の表面温度、サセプタ(17)の表面温度、前記基板(18)の光学特性、及び/又は、前記基板(18)上に堆積した層の層厚であることを特徴とする請求項1~12のいずれかに記載の方法。
- 前記プロセスパラメータ(PP)が、選択されたバルブ(6,9)、マスフローコントローラ(4)、圧力コントローラ(4’)及び任意の温度コントローラ(26)の設定値(SD)により計算された、プロセスチャンバ(15)内へのガス状開始物質のマスフローであることを特徴とする請求項1~13のいずれかに記載の方法。
- 前記プロセスパラメータ(PP)が、固体又は液体のソース(10)の温度コントローラ(26)の温度設定値から、ソース容器(12)を通って流れる搬送ガスのマスフローから、及び、ソース容器(12)のガス圧力からそれらの熱力学的関係を用いて、並びに、ソース(10)に割り当てられたバルブの位置から計算されることを特徴とする請求項1~14のいずれかに記載の方法。
- ソース(5,10)から供給されたガス状開始物質をプロセスチャンバ(15)内に供給するために、前記プロセスチャンバ(15)を形成するリアクタ(14)と、多方向バルブ(2,9)、マスフローコントローラ(4)及び圧力コントローラ(4’)を有するガス混合システムと、記憶装置を有しプログラム可能な演算ユニットと、による方法を実行するための装置であって、前記演算ユニットの前記記憶装置には、レシピデータ内及び/又はログデータファイル(40)内に、プロセスステップに影響を及ぼすアクチュエータ(2,4,6,9,11,23)の設定データ(SD)の時系列シーケンスと、センサ(3,4,4’,24,25,47)からの計測値(MW)の時系列シーケンスと、を含む、生データ(RD)が記憶されており、
前記アクチュエータ(2,4,6,9,11,23)の設定データ(SD)は、前記ガス混合システムのバルブ(6,9)の位置の設定値もしくはマスフローコントローラ(4)の設定値、又は、プロセスチャンバ(15)の圧力を制御する圧力コントローラ(4’)の設定値もしくは温度を制御する温度コントローラ(23)の設定値を含む、前記装置において、
前記生データ(RD)に含まれる前記設定データ(SD)の数学的関係の計算(41)によってプロセスパラメータ(PP)が取得され、前記プロセスパラメータ(PP)の時間プロフィールの解析(42)によりプロセスステップ(P1~Pn)の開始と終了及び/又はそれらのタイプが識別されるように、前記演算ユニットがプログラムされかつ構成されており、
前記計測値(MW)は、温度センサ(24,25)の温度計測値、圧力センサ(3)の圧力計測値、マスフローセンサのマスフロー計測値、又は光学式センサの光学的計測値であることを特徴とする装置。 - 前記計測値(MW)から、前記プロセスステップ(P1~Pn)の少なくとも幾つかについて、それらの各々のタイプに対応する特徴的なプロセスステップ値(PG)が生成されること、及び、そのようにして得られた前記プロセスステップ値(PG)が、プロセスデータ記憶装置(44)に記憶された、少なくとも類似のプロセスステップに割り当てられた比較値(VG)と比較(45)されることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 反応炉(14)のプロセスチャンバ(15)内で、現在の堆積プロセスにおいて基板(18)上に堆積された少なくとも1つの現在の層についての情報を得る方法であって、
少なくとも1つの過去の堆積プロセス中に、少なくとも1つの過去の層を成長させ、第1のプロセスステップ(P1~Pn)の各々を決定し、かつ、前記第1のプロセスステップ(P1~Pn)の各々の第1の計測値(MW)を計測すること;
前記少なくとも1つの過去の層の品質を決定することによって前記過去の堆積プロセスのうちの少なくとも1つを選択すること;
選択された前記過去の堆積プロセスの前記第1の計測値(MW)を比較値(VG)として用いること;
前記現在の堆積プロセス中に、前記少なくとも1つの現在の層を成長させ、第2のプロセスステップ(P1~Pn)の各々を決定し、かつ、前記第2のプロセスステップ(P1~Pn)の各々の第2の計測値(MW)を計測すること;
前記第1及び第2のプロセスステップ(P1~Pn)の各々が、第1及び第2のプロセスパラメータ(PP)によってそれぞれ個別に識別可能であること;
前記現在の堆積プロセスの前記第2のプロセスステップ(P1~Pn)のうちの少なくとも1つのプロセスステップ値(PG)を、前記過去の堆積プロセスの前記第1のプロセスステップ(P1~Pn)のうちの少なくとも1つの比較値(VG)と比較すること;
前記プロセスステップ値(PG)が前記比較値(VG)と所定の閾値内で一致するとき、前記現在の層が十分な品質を有するものと予測すること;を含み、
前記第1及び第2のプロセスステップ(P1~Pn)並びにプロセスパラメータ(PP)は、
(A)演算ユニットが、前記プロセスステップ(P1~Pn)に影響を及ぼす複数のアクチュエータ(2,4,6,9,11,23)を制御するための設定データ(SD)の時系列シーケンスを含む生データ(RD)を取得し、前記設定データ(SD)は、ガス混合システムのバルブ(6,9)の位置の設定値もしくはマスフローコントローラ(4)の設定値、又は、プロセスチャンバ(15)の圧力を制御する圧力コントローラ(4’)の設定値もしくは温度を制御する温度コントローラ(23)の設定値を含むこと;
(B)演算ユニットが、前記生データ(RD)に含まれる前記設定データ(SD)の数学的関係の計算(41)によって前記プロセスパラメータ(PP)を決定すること;
(C)演算ユニットが、前記プロセスパラメータ(PP)の時間プロフィールの解析(42)によって前記プロセスステップ(P1~Pn)の各々の開始と終了を識別すること;
(D)1又は複数の温度センサ(25,26)、マスフローセンサ、光学式センサ又は圧力センサ(3)を含む複数のセンサを用いて前記計測値(MW)が計測されること;により決定される、方法。
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