Browse Prior Art Database

Mess- und Pruefverfahren zum Monitoren der Abscheidetemperatur von EPI-Anlagen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000010164D
Published in the IP.com Journal: Volume 2 Issue 11 (2002-11-25)
Included in the Prior Art Database: 2002-Nov-25
Document File: 2 page(s) / 124K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Juergen Carstens: CONTACT

Abstract

Die Bestimmung der Prozesstemperatur bei Einzellscheiben-Epitaxieanlagen ist mittels pyrometri-scher Messung realisiert, welche nach erfolgter Kammerreinigung mit einem Thermoelement und spe-ziellem Anlagen-Equipment kalibriert wird. Waehrend des Produktionsbetriebes kommt es jedoch im Laufe der Zeit zu Veraenderungen der Emissivitaet im Quarzteil der Prozesskammer, durch den das Pyrometer auf den Wafer „sieht“. Somit veraendert sich die Temperaturanzeige, was zu einer effekti-ven Temperaturerhoehung oder -absenkung fuehrt, da die Heizleistung ueber das Pyrometer geregelt wird. Die Neukalibrierung des Pyrometers mittels Thermoelement wird nur bei Grossreinigungen der Prozesskammer durchgefuehrt, da sie sehr zeitaufwaendig ist. Mithilfe der CD-Messung wurde ein Tool entwickelt, bei dem die Temperatur ueber die Breitenaende-rung einer Mesastruktur nach Abscheidung der Prozessdicke bestimmt werden kann. Diese quadrati-sche Mess-Struktur wird im Zuge der photolithographischen Stukturierung des Wafers anisotrop geaetzt und besitzt somit unabhaengig von der Aetztiefe immer dieselbe Ausgangsbreite (15µm) vor der Epitaxie-Abscheidung. Die laterale x- als auch y-Ausdehnung (CD-Mass) dieser „BOX“-Struktur (Abbildung 2) wird nach der Epitaxie-Abscheidung an Produktscheiben mit einem optischen Messver-fahren an der IVS gemessen. Die weiteren Parameter, die das Kristallwachstum und somit die Mor-phologie der BOX-Struktur beeinflussen, koennen waehrend der Abscheidung sehr genau eingehalten werden: Abscheiderate und Epitaxiedicke koennen ueber die Zeit und den Trichlorsilan-Gasfluss ge-nau bestimmt und eingehalten werden. Somit spiegeln Morphologieaenderungen der BOX-Struktur massgeblich Temperaturaenderungen wieder, worauf dieses Messprinzip beruht. Dieses Messprinzip funktioniert im gesamten Epitaxie-Temperaturbereich von CVD und MBE Anlagen. Um diese Messung an moeglichst vielen Produkten installieren zu koennen, ist nur eine Korrelations-kurve zwischen der lateralen Ausdehnung der BOX-Struktur und der Abscheidetemperatur fuer eine bestimme EPI Dicke zu erstellen, wie hier in Abbildung 1 im Bereich von 1080°C bis 1240°C fuer die Zieldicke 6,8µm und einer Abscheiderate von 3,0µm/min. Bisher wurde die Temperatur ueber eine woechentliche Anlagenkontrolle durchgefuehrt, bei der eine Monitor-Scheibe 5 fach beschichtet wurde und anschliessend ein UT-Target im Surface-Profiler auf Ausdehnung untersucht wurde. Diese zerstoerungsfreie CD-Messung an produktiven Wafern ermoeglicht ein kontinuierliches Monito-ring der Abscheidetemperatur. Vorteile:  Messung an Produktscheiben  Anlagenkapazitaetsgewinnung bei EPI durch Wegfall der woechentlichen Anlagenkontrollen  kurze Regelschleife bei Temperaturabweichungen und Fehlprozessierungen  Uebernahme, Kontrolle und Monitoren mittels Statisical Process Control - Tools  Genauigkeit: o optisches und automatisiertes Messverfahren (IVS) vs. mechanischer Ermittlung (Surface Profiler) der Laengenaenderung o beruehrungsfreie und damit zerstoerungsfreie Messmethode (IVS) o 9 ueber der Scheibe verteilte Messpunkte liefern die Durchschittstemperatur ueber den Wafer  Bei einer 100% Messung eines Wafers kann der Temperaturgradient ueber die Wafero-berflaeche bestimmt werden.  Losbezogene Information ueber die Abscheidetemperatur.

This text was extracted from a PDF file.
At least one non-text object (such as an image or picture) has been suppressed.
This is the abbreviated version, containing approximately 50% of the total text.

Page 1 of 2

Mess- und Pruefverfahren zum Monitoren der Abscheidetemperatur von EPI- Anlagen

Idea: Josef Campidell, AT-Villach; Thomas Grille, AT-Villach; Alexander Komposch, AT-Villach; Dr.

Helmut Schittelkopf, AT-Villach; Dr. Heinrich Geiger, AT-Villach; Dr. Joerg Ortner, AT-Villach

Die Bestimmung der Prozesstemperatur bei Einzellscheiben-Epitaxieanlagen ist mittels pyrometri- scher Messung realisiert, welche nach erfolgter Kammerreinigung mit einem Thermoelement und spe- ziellem Anlagen-Equipment kalibriert wird. Waehrend des Produktionsbetriebes kommt es jedoch im Laufe der Zeit zu Veraenderungen der Emissivitaet im Quarzteil der Prozesskammer, durch den das Pyrometer auf den Wafer "sieht". Somit veraendert sich die Temperaturanzeige, was zu einer effekti- ven Temperaturerhoehung oder -absenkung fuehrt, da die Heizleistung ueber das Pyrometer geregelt wird. Die Neukalibrierung des Pyrometers mittels Thermoelement wird nur bei Grossreinigungen der Prozesskammer durchgefuehrt, da sie sehr zeitaufwaendig ist.

Mithilfe der CD-Messung wurde ein Tool entwickelt, bei dem die Temperatur ueber die Breitenaende- rung einer Mesastruktur nach Abscheidung der Prozessdicke bestimmt werden kann. Diese quadrati- sche Mess-Struktur wird im Zuge der photolithographischen Stukturierung des Wafers anisotrop geaetzt und besitzt somit unabhaengig von der Aetztiefe immer dieselbe Ausgangsbreite (15µm) vor der Epitaxie-Abscheidung. Die laterale x- als auch y-Ausdehnung (CD-Mass) dieser "BOX"-Struktur
(Abbildung 2) wird nach der Epitaxie-Abscheidung an Produktscheiben mit einem optischen Messver- fahren an der IVS gemessen. Die weiteren Parameter, die das Kristallwachstum und somit die Mor- phologie der BOX-Struktur beeinflussen, koennen waehrend der Abscheidung sehr genau eingehalten werden: Abscheiderate und Epitaxiedicke koennen ueber die Zeit und den Trichlorsilan-Gasfluss ge- nau bestimmt und eingehalten werden. Somit spiegeln Morphologieaenderungen der BOX-Struktur massgeblich Temperaturaenderungen wieder, worauf dieses Messprinzip beruht.

Dieses Messprinzip funktioniert im gesamten Epitaxie-Temperaturbereich von CVD und MBE Anlagen. Um...