用于获得关于以CVD法沉积的层的信息的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于获得关于由多个依次进行的步骤构成的过程的信息的方法，该过程用于在反应器(14)的过程腔(15)中的衬底(18)上沉积至少一个层、尤其半导体层，其中，以时间序列将用于致动器(2、4、6、9、11、23)的调节数据(SD)、传感器(3、4、24、25)的测量值(MW)作为原始数据(RD)和其时间基准一起存储在日志文件(40)中。通过使用原始数据(RD)应该获得关于沉积的层的品质的认识。为此，借助计算装置通过原始数据(RD)的关系建立(41)从原始数据(RD)获得过程参数(PP)，通过分析(42)过程参数(PP)的时间变化曲线识别过程步骤(P1至Pn)的开始和结束以及过程步骤的类型；针对过程步骤(P1至Pn)的至少一些，从测量值(MW)形成对应于过程步骤的相应类型的、特征性的过程步骤参量(PG)；并且将因此获得的过程步骤参量(PG)与存储在过程数据存储器(44)中的、配属于至少类似的过程步骤的比较参量(VG)进行比较(45)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于获得关于以CVD法沉积的层的信息的方法和设备
本专利技术涉及一种用于获得关于由多个依次进行的步骤构成的过程的信息的方法，该过程用于在反应器的过程腔中的衬底上沉积至少一个层、尤其半导体层，其中，使用至少包含用于致动器的调节数据的时间序列的原始数据。本专利技术此外还涉及一种设备，其设定用于利用电子控制装置、尤其利用控制计算机实施根据本专利技术的方法。
技术介绍
在机械制造中已知，在与过程相关的或与机器结构相关的部位上给机器装备传感器，利用传感器确定测量值、例如温度测量值或振动测量值。测量值被存储，并且由计算装置评估。在此，这些测量值在数学上建立关系。这通过将测量值添加到数学公式中来进行，数学公式以数字方式反映了机器的功能和设计结构。在文献中，对机器的功能原理的这种监视是指存储在计算设备中的“数字双胞胎(或者说数字孪生)”。US2015/0039117A1公开了一种半导体制造装置，其中，利用多个传感器收集测量值。测量值在电子计算单元中被处理，其中，从多个测量值形成子群。US2008/0275586A1描述了一种用于制造被涂层的晶片的方法，其中，数据被评估，从而可以对涂层过程的结果做出预测。US2009/0276077A1描述了用于获得关于CVD过程的信息的方法，其中，借助数字模型来处理测量数据。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于确定关于由多个依次进行的步骤构成的用于尤其沉积半导体层的过程的信息的方法，其中，半导体层尤其是一种层序列的层。本专利技术此外还涉及一种用于实施该方法的设备。设备具有布置在反应器壳体内的过程腔，反应器壳体气密性地相对于环境被屏蔽。在反应器壳体内存在基座，基座可以借助加热装置被加热到过程温度。利用基座将至少一个衬底加热到过程温度。一个或多个衬底可以位于基座的指向过程腔的宽侧面上。基座的宽侧面与过程腔的盖对置。过程腔盖可以被加热或冷却。设置了传感器，以便确定多个测量值，尤其以便测量过程腔盖的温度，并且以便确定基座的表面的温度以及过程腔内的压力。此外可以设置光学测量装置、例如IR或UV高温计，以便确定衬底的表面的特性或沉积在衬底表面上的层的特性。从光学传感器的测量值可以确定衬底表面的温度或当前的层厚，并且因此确定生长速率。此外设置了传感器，以便在气体混合系统中确定压力值或质量流量值。另外的传感器确定调温槽或冷却水回路的温度。设置了进气器件，一个或多个过程气体通过进气器件馈入过程腔中。气体混合系统具有多个致动器和传感器。利用致动器可以调节气体流量，其中，借助阀在气体混合系统中混合过程气体，并且过程气体在通入进气器件中的运行线路与直接通入排气装置中的排气线路(Vent-Leitung)之间来回切换。致动器可以是质量流量控制器，利用质量流量控制器可以调节质量流量。致动器此外也可以是加热装置或冷却装置的温度调节器，以便将液态或固态的源保持到源温度。液态的或固态的源是金属有机原料的源、例如三甲基镓或三甲基铟或三甲基铝，其被调温至源温度。固态的或液态的金属有机原料储备在源容器、例如鼓泡器(Bubbler)内，运载气体流过源容器。由促动器、例如阀或质量流量调节器调节运载气体的质量流量。此外设置压力传感器或压力调节元件，利用压力传感器或压力调节元件可以测量或调节金属有机源内的压力。此外，根据本专利技术的设备具有气态的源、例如混合源。借助致动器和/或传感器可以调节混合物(其可以是NH3、AsH3、PH3或SiH4)到排气线路或运行线路中的质量流量。此外，在气体混合系统中设置了另外的致动器，以便稀释和/或转移流量。致动器可以是质量流量调节器(MFC)、压力调节器和多路阀。气体混合系统此外具有多个传感器，利用传感器一方面可以确定与过程相关的测量值。但也可以设置提供与相应的过程步骤不相关的测量值的传感器。尤其设置了利用其测量温度、压力或质量流量的传感器。利用总压力传感器可以确定过程腔内的总压力。根据预设的、存储在配方文件中的配方实施过程，并且该过程通常由多个在时间上依次连续的配方步骤构成，其中，这些步骤至少可以是冲洗步骤、加热步骤、回火步骤、冷却步骤和/或生长步骤。在冲洗步骤中，利用惰性气体冲洗过程腔。没有原料、即尤其没有III前体(尤其气态的具有V主族元素的化合物)、IV前体(尤其气态的具有IV主族元素的化合物)或V前体(尤其气态的具有V主族元素的化合物)馈入过程腔中。在加热步骤中，过程腔可以被加热到额定温度。在加热步骤中，IV前体或V前体可以被馈入过程腔中。设置了回火步骤，在回火步骤中，衬底被回火至回火温度，并且尤其在一定的时间内保持在该温度上。在回火步骤中，可以仅将惰性气体，或也附加地将其中一个前体馈入过程腔中。在生长步骤中，原料(前体)被馈入过程腔中，从而在衬底的表面上或在先前已经沉积的层的表面上沉积一层。前体可以在不同的生长温度和不同的过程腔压力中被馈入过程腔中。配方通常利用适当的编程语言来编写，所述编程语言作为高级语言是机器可读的。可以规定，配方以机器指令编译。配方或由此编译的数据可以形成原始数据池。根据本专利技术的设备可以具有通信计算机，通过通信计算机，经由接口如按键、屏幕或数据传递装置可以输入配方。配方存储在数据存储器中，数据存储器可以配属于通信计算机。配方的数据通过形成通信接口的通信计算机传递至控制计算机，控制计算机控制涂层设施的致动器，即预设额定值。控制计算机同样能够接收来自致动器或传感器的实际值。控制计算机对过程进行实时控制。控制计算机可以将来自致动器或传感器的实际值进一步传导至通信计算机。根据本专利技术的设备具有例如配属于通信计算机的日志文件，利用该日志文件在过程期间以定义的时间间隔、例如以一秒的间隔存储至少一些、优选所有传感器的数据(作为测量值)以及时间戳。此外，致动器的至少一些、优选所有调节值(作为调节数据)也存储在日志文件中。测量值和调节值因此同样可以形成原始数据池。利用根据本专利技术的方法或根据本专利技术的设备，从来自配方数据和/或日志文件的原始数据形成一个精简表格、其例如具有仅相关的参数和步骤的平均值。因此产生压缩的数据，所述数据使用户更容易解释尤其用于沉积一个或多个半导体层的过程及其后续步骤。时间瞬变的为此所需的确定可以要么从配方(尤其是已编译的配方)要么从日志文件确定。原始数据可以不仅包含用于致动器的调节数据。原始数据此外也可以包含传感器的测量值。所述测量值从日志文件提取。压缩的数据例如可以从通信计算机通过评估配方、从控制计算机通过评估配方和/或实际值或通过评估日志文件获得。为了对层系统进行沉积用以制造发光二极管或HEMT，依次实施多个生长步骤，在生长步骤中分别相叠地沉积薄的III-V层。属于个体化半导体结构元件制造的每个过程均由定义的数量的步骤构成，其中，在一个步骤中，不必将所有、但将至少一些特征性的调节数据在一定的时间、尤其生长时间或回火时间内保持在固定的值上。特征性额定值例如可以是必须由用于加热过程腔盖或加热基座的加热装置实现的额定温度。但特征性额定值也可以在一个步骤期间发生改变；例如当设置多个冗余的源时，可以在一个步骤期间从一个源切换为冗余的第二源。根据本专利技术的设备此外也可以具有固态的或液态的源。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获得关于由多个依次进行的步骤构成的过程的信息的方法，所述过程用于在反应器(14)的过程腔(15)中的衬底(18)上沉积至少一个层、尤其半导体层，其中，使用至少包含用于致动器(2、4、6、9、11、23)的调节数据(SD)的时间序列的原始数据(RD)，其特征在于，借助计算装置通过原始数据(RD)的关系建立(41)从原始数据(RD)获得过程参数(PP)，通过分析(42)过程参数(PP)的时间变化曲线识别过程步骤(P1至Pn)的开始和结束。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171219 DE 102017130551.31.一种用于获得关于由多个依次进行的步骤构成的过程的信息的方法，所述过程用于在反应器(14)的过程腔(15)中的衬底(18)上沉积至少一个层、尤其半导体层，其中，使用至少包含用于致动器(2、4、6、9、11、23)的调节数据(SD)的时间序列的原始数据(RD)，其特征在于，借助计算装置通过原始数据(RD)的关系建立(41)从原始数据(RD)获得过程参数(PP)，通过分析(42)过程参数(PP)的时间变化曲线识别过程步骤(P1至Pn)的开始和结束。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从过程参数(PP)确定所找到的步骤的类型，或对所述步骤进行识别。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，针对过程步骤(P1至Pn)的至少一些，由传感器(3、4、4’、24、25、47)的测量值(MW)形成对应于所述过程步骤的相应类型的、特征性的过程步骤参量(PG)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对被识别的过程步骤触发对通常的原位测量系统的自动的更复杂的分析、尤其反射率测量，并且利用分析结果形成对应的过程步骤参量、例如生长速率，和/或在使用过程参数(PP)、被识别的过程步骤(P1至Pn)和/或所找到的步骤的类型的情况下接通或切断传感器或对传感器产生影响。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，将因此获得的过程步骤参量(PG)与存储在过程数据存储器(44)中的、配属于至少类似的过程步骤的比较参量(VG)进行比较(45)。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从日志文件(40)提取原始数据(RD)，在所述日志文件中存储调节数据(SD)和传感器(3、4、4’、24、25、47)的测量值(MW)的时间序列，和/或从设施过程流程控制器提取原始数据(RD)，和/或从配方数据提取原始数据(RD)。


7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，由在一个或多个之前实施的过程中已确定的测量值(MW)形成比较参量(VG)。


8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，仅当所述过程的所有过程步骤(P1至Pn)至少在顺序和/或类型和/或时间段中与之前实施的过程的过程步骤(P1至Pn)在预设的限制内一致时，所述过程步骤参量(PG)才与比较参量(VG)比较。


9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述比较参量(VG)分别包含关于多个之前的过程的测量值(MW)在时间上被平均的平均值和分散范围的值，其中，如果所述过程步骤参量(PG)在比较参量(VG)的平均值附近的分散范围内，那么所述过程参量(PG)被视为在预设的限制内与比较参量(VG)一致，并且如果所述过程步骤参量(PG)在分散范围外，那么所述过程参量(PG)被视为在预设的限制内与比较参量不一致。


10.根据权利要求3至9中任一项所述的方法，其特征在于，在确定过程步骤参量(PG)或比较参量(VG)时，启动效应被隐藏和/或由测量值形成平均值和/或形成与平均值的平均偏差。


11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：PS劳弗，
申请(专利权)人：艾克斯特朗欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE