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Title:
METHOD FOR EMISSIVITY-CORRECTED PYROMETRY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/144213
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for coating a substrate, in which emission values (UE,n) and reflectance values (UR,n) are determined using pyrometers in order to control the temperature of the substrate. Since the wavelengths of the two pyrometers differ slightly, the raw temperature determined from the emission value (UE,n) cannot be optimally compensated for using the reflectance value (UR,n). The angular frequencies (ωE, ωR) of the curves of the two values (UE,n) and (UR,n) oscillating over time t differ slightly from one another, leading to an oscillation of the actual temperature value. To counteract this phenomenon, the invention proposes the use of values modified by a numerical time transformation rather than the use of the measured values.

Inventors:
HEYDHAUSEN DIRK (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/051819
Publication Date:
August 03, 2023
Filing Date:
January 25, 2023
Export Citation:
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Assignee:
AIXTRON SE (DE)
International Classes:
G01J5/00; G01J5/80; H01L21/67
Domestic Patent References:
WO2019179762A12019-09-26
Foreign References:
JP2017017251A2017-01-19
DE102020111293A12020-10-29
US6398406B12002-06-04
JP2017017251A2017-01-19
DE102018106481A12019-09-26
DE4419476C21995-10-26
DE102020111293A12020-10-29
DE102020126597A12022-04-14
Other References:
"Sand Report - SAND 2003-1868", 2 June 2003, SANDIA NATIONAL LIBRARIES, US, article BREILAND W G: "Reflectance-Correcting Pyrometry in Thin FIlm Deposition Applications", pages: 1 - 85, XP093034004
W. G. BREILAND, TECHNICAL REPORT SAND2003-1868, June 2003 (2003-06-01), Retrieved from the Internet
Attorney, Agent or Firm:
GRUNDMANN, Dirk et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Beschichten eines Substrates mit mindestens einer Schicht, wobei während des Abscheidens der Schicht mit mindestens einer opti- schen Messeinrichtung an der Schicht mehrfach hintereinander Messwert- paare ({UE,n, UR, n}) ermittelt werden, die jeweils einen Emissionswert der der bei einer ersten Lichtwellenlänge gemessenen thermischen Strah- lungsleistung entspricht, und einen Reflektanzwert ( UR, n ), der bei einer zweiten Lichtwellenlänge gemessen wird, die maximal nur gering von der ersten Lichtwellenlänge abweicht, beinhalten, wobei aus den Messwertpaaren ({UE,nUR, n}) Temperaturwerte (Ti) einer Substrattemperatur berechnet werden, wobei die Emissionswerte (UE,n) und die Reflektanzwerte (tiR n) jeweils auf einer mit einer Winkelfrequenz ( ω E , ω R ) über die Zeit (t) oszillieren- den Kurve liegen und ein Quotient der Winkelfrequenzen (ω E , ω R ) ins- besondere geringfügig von Eins verschieden ist, wobei durch eine nume- rische Zeittransformation, bei der jeweils zumindest zwei zu verschiedenen Zeiten ermittelte Messwerte des Emissionswertes ( UE, i ) o- der des Reflektanzwertes ( UR, i ) verwendet werden, von den Emissions- werten (UE, i) und/ oder von den Reflektanzwerten ( UR, i) transformierte Werte ( ) gebildet werden, die anstelle der Emissionswerte (UE,i) oder der Reflektanzwerte (UR, i ) bei der Berechnung der Temperaturwerte (Ti) verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Messwerte (UE, i oder UR, i) der aktuelle Messwert ist und/ oder dass aus den Messwer- ten (UE,i, UR, i) jeweils ein Wert einer Steigung einer Kurve der gemessenen Ernis sions werte (UE,i) oder Reflektanzwerte berechnet wird, wobei die transformierten Werte ( ) mit den Werten der Steigung ( ) berech- net werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei der Zeittransformation verwendeter Transformationsfaktor (a) in Vorversuchen ermittelt wird und/ oder dass der Transformations- faktor (a) dem Quotienten der Winkelfrequenzen ( ω E , ω R) entspricht.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass, während des Abscheidens der Schicht zu jedem der Mess- wertpaare ({UE,nUR,n}) gemäß der Beziehung ein Wert ( ) ermittelt wird, wobei ti die gegebenenfalls um einen Phasenoffset korrigierte Zeit (t) seit Beginn des Abscheidens der Schicht ist,

Ui der Messwert entweder des Emissionswerts (UE,i) oder des Reflektanz- wertes (UR, i) zur Zeit (ti) ist, a der Transformationsfaktor ist und

Ui' die Steigung der Kurve durch die gemessenen Emissionswerte (UE,i) oder Reflektanzwerte (UR,i) zur Zeit (ti) ist, und der Wert ( ) anstelle des Messwertes (UE, i, UR, i) zur Temper aturberechnung verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Steigung ( ) durch Bildung eines Differenzquotienten zweier zeitlich nacheinander gemessenen Messwerten berechnet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Temperaturwert (Ti) gemäß folgender Beziehung berechnet wird, wobei (A, B und α) Kalibrierparameter sind und einer der Messwerte (UE,i, UR, i) durch den zeittransformierten Wert ersetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Emissionswerte (UE,i) zeittransformiertwerden, wenn die Winkelfrequenz ( ω E) ihres Kurvenverlaufs größer ist, als die Win- kelfrequenz (ω R) des Kurvenverlaufs der Reflektanzwerte (UR, i ) und an- sonsten die Reflektanzwerte (UR, i ).

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Temper aturwert (Ti) als Ist-Wert (Tist) eines Regelkreises einer Temperiereinrichtung zum Temperieren des Substrates verwendet wird, mit dem die Substrattemperatur gegen einen Sollwert (Tsoll) geregelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformationsfaktor (a) während eines zuvor durchgeführten Abscheidens einer Schicht auf einem Substrat ermittelt wird, wobei wäh- rend des Abscheidens mehrfach hintereinander Messwertpaare ({UE,nUR,n}), die jeweils einen Emissions wert (UE, i) und einen Reflektanz- wert (UR, i) beinhalten, aufgenommen werden und durch diese danach pe- riodische Ausgleichskurven gelegt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Transformationsfaktors (a) mit ersten Wachs- tumsparametern eine Schicht auf einem Substrat abgeschieden wird, wäh- rend des Abscheidens der Schicht Messwertpaare ({UE,nUR,n}) gemessen und gespeichert werden und daran anschließend mittels der Transforma- tion entweder von den gespeicherten Emissionswerten (UE,i ) oder von den gespeicherten Reflektanzwerten (UR, i) mit einem schrittweise variierten Versuchswert des Transformationsfaktors (a) transformierte Werte gebildet werden, die anstelle der Emissionswerte (UE, i) oder der Reflek- tanzwerte (UR, i) bei einer Berechnung eines Temperaturwertes (T) verwen- det werden, wobei der Versuchswert solange variiert wird, bis die Amplitude einer Restoszillation einer über die Zeit abgetragenen Kurve der gemäß eines der Ansprüche 1 bis 8 berechneten Temper aturwertes (T) minimal ist. 10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, mit einer ersten optischen Messeinrichtung zur Messung des Emissionswertes ( UE, i), einer zweiten optischen Messeinrich- tung zur Messung des Reflektanzwertes (UR, i) und einer Recheneinrich- tung zur Berechnung eines Temperaturwertes (Ti), dadurch gekennzeich- net, dass die Recheneinrichtung eingerichtet ist mittels einer Transformation gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 entweder von den Emissionswerten (UE, i) oder von den Reflektanzwerten (UR, i) transfor- mierte Werte ( ) zu bilden und diese anstelle der Emissionswerte (UE, i) oder der Reflektanzwerte (UR, i) bei der Berechnung des Temper aturwertes (Ti) zu verwenden. 11. CVD-Reaktor mit einer Temperiereinrichtung zum Temperieren eines Substrates, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Bestimmung des Temper aturwertes (Ti) der Substrattemperatur gemäß Anspruch 10. 12. Verfahren, Vorrichtung oder CVD-Reaktor, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Beschreibung

Verfahren zur emissivitätskorrigierten Pyrometrie

Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrates mit mindestens einer Schicht, wobei während des Abscheidens der Schicht mit mindestens einer optischen Messeinrichtung an der Schicht mehrfach hinterei - nander Messwertpaare {U E,n U R,n } ermittelt werden, die jeweils einen Emissions - wert U E, n , der der bei einer ersten Lichtwellenlänge gemessenen thermischen Strahlungsleistung entspricht, und einen Reflektanzwert U R, n , der bei einer zweiten Lichtwellenlänge gemessen wird, die maximal nur gering von der ers - ten Lichtwellenlänge abweicht, beinhalten, wobei aus den Messwertpaaren {U E,n U R,n } Temper aturwerte Ti einer Substrattemperatur berechnet werden, wo- bei die Emissionswerte U E, n und die Reflektanzwerte U R,n jeweils auf einer mit einer Winkelfrequenz ω E , ω R über die Zeit t oszillierenden Kurve liegen und ein Quotient der Winkelfrequenzen ω E , ω R geringfügig von Eins verschieden ist. Dabei werden die Temper aturwerte Ti bevorzugt als Istwerte T ist verwendet, mit denen die Substrattemperatur unter Verwendung einer Temperiereinrich- tung zum Temperieren des Substrates gegen einen Sollwert T Soll geregelt wird.

[0002] Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung mit einer Recheneinrichtung, die programmierbar ist und derart programmiert ist, dass Korrekturwerte berechnet werden.

Stand der Technik

[0003] Die US 6,398,406 B1 bildet den technischen Hintergrund der Erfindung. Das dort beschriebene Verfahren der emissivitätskorrigierten Pyrometrie, auch als reflektivitäts- oder reflektanzkorrigiert oder emissivitätskompensiert bezeichnet, ermöglicht die berührungsfreie optische Temperaturmessung wäh- rend einer Dünnschichtabscheidung bei unbekannten und sich fortlaufend ändernden optischen Eigenschaften des Messobjekts. Bei dem Verfahren der Pyrometrie zur berührungsfreien Temperaturmessung macht man sich den Zusammenhang zwischen der von dem heißen Messobjekt emittierten thermi- schen Strahlung und der Temperatur des Objekts zu Nutze, der durch die be- kannte Planck' sehe Strahlungsgleichung beschrieben wird und in der Praxis durch eine entsprechende vorhergehende Kalibration bis auf den Emissions- grad des Objekts eindeutig erfasst wird. Das Messobjekt kann jede für die Über- wachung oder Regelung der Temperatur relevante und optisch zugängliche Oberfläche in der Prozesskammer sein. Für diese Erfindung ist das Messobjekt insbesondere die Oberfläche des Substrats bzw. der Substrate in der Prozess- kammer während des Abscheidungsprozesses, bei dem eine Halbleiter- schichtstruktur mit unterschiedlichen nahezu stöchiometrischen Verbindungen aus der Gruppe III (Al, Ga, In) und aus Stickstoff erzeugt wird.

Die JP 2017-017251 A beschreibt ein Verfahren in dem die Temperaturwerte einer Substrattemperatur aus Messwertpaaren, die jeweils einen Emissionswert und einen Reflektanzwert beinhalten ermittelt werden. Die beiden sinusförmi- gen Messkurven sind geringfügig phasenverschoben. Durch eine numerische Zeittransformation, bei der zu verschiedenen Zeiten Minimalwerte und Maxi- malwerte der Kurve bestimmt werden, wird eine transformierte Kurve gebil- det, die an Stelle der Emissionswerte oder der Reflektanzwerte bei der Berech- nung der Temper aturwerte verwendet wird.

[0004] Stand der Technik ist auch folgende Veröffentlichung:

W. G. Breiland, Technical Report SAND2003-1868, June 2003, öffentlich zugäng- lich z.B.: https:/ / www. osti.gov/biblio/ 820889 oder https:/ / prod-ng.sandia.gov/ techlib-noauth/ access-con- trol.cgi/2003 / 031868.pdf nachfolgend mit Breiland 2003 bezeichnet.

[0005] Zum Stand der Technik gehört auch die DE 10 2018 106481 A1, die eine gattungsgemäße Vorrichtung beschreibt.

[0006] Die DE 44 19476 C2 beschreibt ein Verfahren, mit dem die emittierte und die reflektierte Strahlung von einem Substrat während des Abscheidens einer Schicht gemessen werden kann.

[0007] Die DE 10 2020 111 293 A1 beschreibt die emissivitätskorrigierte Pyro- metrie zur Minimierung einer Restoszillation.

[0008] Das bekannte Verfahren der Emissivitätskorrektur beruht darauf, den fehlenden unbekannten Emissionsgrad durch Messung der Reflektanz der Oberfläche des Messobjekts zu bestimmen. Die Emissivität wird mit Hilfe des Kirchhoff' schen Gesetzes für den Fall lichtundurchlässiger Substrate zu ε = 1 - p ermittelt. Die Detektionswellenlänge des Pyrometers wird so gewählt, dass das gewählte Substrat (hier Silizium) für die Wellenlänge bei den typi- schen Betriebstemperaturen (T = 600 - 1200°C) lichtundurchlässig ist, also bei einem Wert in der Spanne 800 nm bis 1000 nm. Die Reflektanz wird bei exakt derselben Wellenlänge wie die thermische Emission gemessen, damit das Ver- fahren ausreichend genau funktioniert. Das hierzu erforderliche Licht kann von einem Laser bereitgestellt werden. Das hierzu erforderliche Licht kann aber auch von einer Diode erzeugt werden. Dies ist aufgrund einer endlichen Breite des Filters eventuell sogar geeigneter als die Verwendung eines Lasers. In der Praxis haben die Pyrometer keine scharfe Messwellenlänge sondern weisen ein Wellenlängenintervall auf (etwa ± 10 nm, aber auch enger oder weiter). Eine thermische Strahlungsleistung wird somit bei einer ersten Lichtwellenlänge ge- messen. Ein Reflektanzwert wird bei einer zweiten Lichtwellenlänge gemessen. Die beiden Lichtwellenlängen sind idealerweise identisch, weichen aber aus technischen Gründen geringfügig voneinander ab, wobei die Abweichung ins- besondere maximal 1 %, 2 %, 5 % oder maximal 10 % von der Lichtwellenlänge tragen kann. In einigen Fällen kann sie auch größer sein. Die Lichtquelle sollte bevorzugt ein der Planck-Verteilung entsprechendes Spektrum aufweisen. Diese Intervallbreite und die Schwerpunktwellenlänge von Emissions- und Reflektanzmessung müssen möglichst gut übereinstimmen. Die Reflektanz wird gemessen, indem Licht der definierten Wellenlänge am Ort des Sensors ausgesandt wird, bei vertikalem Einfall an der Waferoberfläche reflektiert wird und möglichst am selben Ort wie die Pyrometermessung reflektiert wird. Aus der gemessenen Signalintensität des reflektierten Lichts wird mit Hilfe einer vorhergehenden Kalibration die Reflektanz bestimmt. In der Praxis kann die thermische Emission des Objekts und die Reflektanz oftmals nicht gleichzeitig sondern alternierend zeitlich getrennt gemessen werden, damit die Reflektanz- messung nicht die Messung der thermischen Emission stört. Siehe hierzu auch die in der DE 44 19476 C2 genannte Lock-In-Technik.

[0009] Für die genaue Messung der Temperatur sind zwei unterschiedliche Kalibrierschritte erforderlich; die Durchführung der Kalibrierungen erlaubt die Bestimmung von Kalibrierparametern, welche in die Berechnung der Tempera- tur aus den Messsignalen einfließen. Es handelt sich dabei um die Kalibrierung der Emissionsmessung unter Verwendung einer Schwarzkörperstrahlungs- quelle (Schwarzkörperofen, spezielle Referenzquellen), welche die Verknüp- fung von Intensitätssignal und Messtemperatur herstellt. Bei der Messung er- laubt die Verwendung der so ermittelten Kalibrierparameter die Ermittlung der noch nicht um den Effekt der unbekannten Emissivität korrigierten sogenann- ten Rohtemperatur. Ein davon unabhängiger Kalibrierschritt dient der Ermitt- lung eines Kalibrierparameters, so dass jedem gemessenen Reflektanzsignal ein Reflektanzwert aus dem Intervall 0...1 zugeordnet wird. Dieser Kalibrierschritt wird auf Substraten gut bekannter Reflektanz (beziehungsweise Emissionsgrad bei opaken Substraten) durchgeführt, etwa Silizium unmittelbar nach dem Pro- zessschritt der Desorption (native oxide removal) bei bekannter Temperatur und nicht verunreinigter Oberfläche und noch vor dem Beginn der Schicht- abscheidung.

[0010] Beim Abscheiden einer dünnen Schicht mit konstanter Wachstumsge- schwindigkeit wird ohne den Einsatz des bekannten Verfahrens der Emissivi- tätskorrektur eine sinusförmig oszillierende Temperaturmessung beobachtet, die mit den Interferenzeffekten in der durchsichtigen dünnen Schicht Zusam- menhängen (Fabry-Perot-Oszillationen). Im konkreten Fall der MOCVD Ab- scheidung von GaN oder AlGaN auf Silizium oder einem anderen Material bei Temperaturen im Bereich von 950 bis 1100°C betragen die Oszillationen bis zu ±30°C. Ziel des Verfahrens ist es, die Temperaturoszillationen auf unter ±2°C, besser noch ±1°C zu reduzieren. Diese Problematik kann nicht nur bei dem zuvor beschriebenen Materialsystem auftreten, sondern auch bei anderen Mate- rialsystemen, bspw. anderen III-V-Verbindungshalbleitern oder II-IV-

Verbindungshalbleitern.

[0011] Führt man das im Stand der Technik beschriebene Temperaturmessver- fahren wie beschrieben aus, tritt eine Reihe von Fehlern auf, die im Folgenden beschrieben werden. Diese Fehlerquellen führen allesamt dazu, dass die Emissi- vitätskorrektur unvollständig oder artifiziell überhöht durchgeführt wird. Die fehlerhafte Emissivitätskorrektur äußert sich in verbleibenden Temperaturoszil- lationen (Restoszillationen), deren Amplitude größer als das gewünschte Feh- lermaß ist. Die eingangs zitierte JP 2017-017251 A zeigt bereits einen Ansatz, diese Fehlerquelle zu minimieren.

[0012] Es hat sich gezeigt, dass insbesondere das Materialsystem GaN (AlGaN) auf Silizium für die beschriebenen Fehlerquellen besonders anfällig ist, weil aufgrund der Werte der Brechungsindizes für das Schicht- und des Wafer- material sowie aufgrund des Aufeinandertreffens von lichtdurchlässiger Schicht und opakem Substrat die gemessenen Reflektanzwerte R zwischen Werten von nahe Null und 0.5 oszillieren. Andere Materialsysteme können von dieser Problematik ebenfalls betroffen sein, bspw. das System AlGalnP/GaAs. Hier wird allerdings ein geringerer Effekt beobachtet.

[0013] Bei den beobachteten Fehlerquellen kann es sich um folgende Fehler handeln, die auch in der Praxis auftreten: - Unbekannter exakter Wert der Reflektanz des Kalibrierobjekts bei der Re- flektanzkalibrierung, so dass der Wert der bei der Kalibrierung verwende- ten Reflektanz nicht mit der physikalischen Reflektanz übereinstimmt, und die für die Emissivitätskorrektur verwendeten Reflektanzwerte feh- lerhaft sind; - Fehler bei der Justage und Einrichtung der Messoptik; - Streuung an Schichtgrenzen in der Halbleiterschichtstruktur bei der Mes- sung der Reflektanz, so dass ein Teil des tatsächlich reflektierten Lichts nicht erfasst wird; - Streustrahlung von heißen Oberflächen der Prozesskammer, die durch Mehrfachreflexion an Prozesskammerwänden und an der Waferoberflä- che in den Messkopf gelangt. [0014] Bei der Produktion von elektronischen Bauelementen, bei denen die zu- vor beschriebenen oder andere Materialpaarungen verwendet werden, etwa Transistoren für Schaltungen zur Leistungswandlung oder Hochfrequenzver- stärkung ist die Kontrolle und Wiederholgenauigkeit des Abscheidungsprozes- ses und die Ausbeute der verwendbaren Bauelemente pro Wafer bei der der Erfindung zugrundeliegenden Ausführungsform des bekannten Verfahren stark beeinträchtigt, weil die gemessene Wafertemperatur für die Temperatur- regelung in einem geschlossenen Regelkreis verwendet wird. Die Temperatur- regelung regelt eine Heizeinrichtung so, dass die gemessene Temperatur kon- stant einem bestimmten Sollwert entspricht; die physikalische Temperatur oszilliert dann entsprechend um die verbleibende Amplitude der nicht vollstän- dig korrigierten Temperaturoszillationen, die ein Messartefakt darstellen. Das Bauelement besitzt eine auf ein Substrat abgeschiedene Mehrschichtstruktur, die einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, hn ersten Ab- schnitt werden Übergangsschichten, insbesondere AlGaN und Bufferschichten, insbesondere aus GaN abgeschieden. Auf die Bufferschicht aus GaN wird eine AlGaN-Barriereschicht abgeschieden derart, dass sich im Bereich der Schicht- grenze zwischen der GaN-Schicht und der AlGaN-Barriereschicht ein zweidi- mensionales Elektronengas ausbildet. Die Beeinträchtigung in der Reproduzier- barkeit hängt insbesondere damit zusammen, dass die Bauelementstruktur typischerweise aus einer Abfolge von Funktionsblöcken zusammengesetzt ist, die aus einer dünnen AIN Keimschicht auf dem Si-Substrat, einer Übergangs- schichtfolge, einer dicken GaN-Pufferschichtfolge und einer relativ dünnen aber temperaturempfindlichen Barriereschicht aus AlGaN oder AlInN besteht. Am Ende der Pufferschicht wird je nach zufälliger Phasenlage der verblei- benden Messtemperaturoszillation die Abweichung der physikalischen Tempe- ratur vom Sollwert von Run zu Run oder von Wafer zu Wafer unterschiedliche Werte aufweisen, die sich etwa in unterschiedliche Werte der für die Bauele- mentfunktion kritischen Zusammensetzung der Barriereschicht übertragen. [0015] Für die Kompensation der oben dargestellten Fehlerquellen wird im Stand der Technik folgende theoretische Korrektur dieses Messverfahrens ange- führt, die von einer mathematisch herleitbaren Tatsache ausgeht, dass die Aus- wirkung einer Reihe von Fehlerquellen durch einen zusätzlichen Korrekturwert Y effektiv kompensiert werden kann, so dass die verbleibenden Oszillationen theoretisch gegen Null reduziert werden können.

[0016] Ein ähnliches Verfahren beschreibt die DE 102020 126597 A1.

[0017] Ausgangspunkt der Erfindung ist der Zusammenhang zwischen dem im Pyrometer detektierten Messsignal aufgrund der thermischen Emission der Waferoberfläche und der Temperatur der Waferoberfläche, wobei der von eins verschiedene Emissions grad der Waferoberfläche aufgrund der sich ändernden physikalischen und optischen Eigenschaften während des Schichtwachstums berücksichtigt wird.

[0018] Dieser Zusammenhang wird durch das plancksche Strahlungsgesetz in der Wienschen Näherung beschrieben und hier folgendermaßen dargestellt: wobei ε = 1 — α · U R (1a)

Die Symbole bezeichnen dabei folgende Größen:

U E : Messsignal der thermischen Emission von der Waferoberfläche, U R : Messsignal der Reflektanz der Oberfläche des Wafers, ε: Emissionsgrad,

A,B: Kalibrierparameter, wobei B < 0, α: Kalibrierparameter der Reflektanznorm ierung, der den Zusammenhang zwi- schen dem Messsignal UR und der physikalischen Reflektanz R, mit 0 ≤ R ≤ 1 herstellt.

[0019] Die Messsignale für die thermische Emission UE sowie für die Reflek- tanz der Waferoberfläche UR werden in möglichst enger zeitlicher und örtlicher Nachbarschaft erfasst. Bei dem Signal, das der thermischen Emission entspricht, handelt es sich um die Strahlungsintensität, die an einem Detektor im Pyrome- ter erfasst wird und durch die etwa mit Hilfe einer vor der Inbetriebnahme durchgeführten Schwarzkörperkalibrierung ermittelten Kalibrierparameter A und B in einen Temperaturmesswert übersetzt wird. Das Reflektanzsignal wird durch Messung der Intensität eines Lichtsignals erzeugt, das möglichst dieselbe Wellenlänge wie die Messung der thermischen Emission aufweist, vom Mess- gerät aus gesandt und an der spiegelnden Wafer Oberfläche in den Detektor re- flektiert wird. Aufgrund von optischen Dünnschichteffekten (Fabry-Perot- Effekt) weist die Reflektanz der Waferoberfläche während der Abscheidung der Dünnschichten eine näherungsweise sinusförmige Schwankung über die Zeit auf. Bei den typischen Wachstumsraten von 0,5 bis 5 μm/h bei GaN-on-Si Pro- zessen und der verwendeten Wellenlänge bei der Messung von 950 nm liegen die Oszillationsperioden bei bis zu 10 Minuten.

[0020] Aus den Gleichungen (1) und (1a) lässt sich über den nachfolgenden Zusammenhang die Isttemperatur zu jeder Messung der Messwertpaare wie folgt berechnen:

[0021] In der spezifischen Ausführung des Verfahrens für einen Planetenreak- tor mit mehreren einzelnen Wafer ist das Pyrometer ortsfest an der Oberseite der Prozesskammer auf einem optischen Fenster mit Sichtverbindung zu einem Ort auf der Oberfläche des Substratträgers angebracht. Die Substrate werden aus Gründen der thermischen Mittelung bei der Beschichtung langsam um die Reaktormitte rotiert. Eine typische Rotationsperiode beträgt etwa 12 Sekunden, was fünf Umdrehungen pro Minute entspricht. Die Rotationsrate kann aber auch größer oder geringer sein. An einem bestimmten Ort auf dem Wafer, der für die Messung von Interesse ist, wird somit alle 12 Sekunden ein Messsignal- paar UE und UR erfasst. Figuren 1 und 2 zeigen die verwendete Konfiguration. Der Ort der Messung 13 kann auch eine Messzone sein, über die mehrere Mes- sungen erfolgen. Das Messsignalpaar UE und UR kann den gemittelten Werten über diese Zone entsprechen. Der Ort 13 oder die Messzone kann auf jedem Wafer 7 liegen und sich in der Wafermitte, am Waferrand oder dazwischen be- finden.

[0022] Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren ist nur eine grobe Korrektur des Emissionswertes möglich. Es ist technisch nämlich nicht möglich, das Re- flektanzsignal und das Signal der Messung der Emission bei exakt derselben Wellenlänge zu ermitteln. Die Wellenlängen weichen bspw. aufgrund Fertig- keitsgenauigkeiten oder -toleranzen der verwendeten Filter um wenige Nano- meter oder Bruchteile eines Nanometers voneinander ab. Insbesondere ist die Wellenlänge der Kurve der Emissionswerte tempera turabhängig. Die Perioden- länge der oszillierenden Kurven der Emissionswerte einerseits und der Reflek- tanzwerte andererseits beträgt etwa 300 Sekunden. Der Unterschied zwischen den Periodenlängen liegt bei etwa 0,1 Sekunde. Er kann bei maximal 0,1 Se- künde, 0,2 Sekunden, 0,5 Sekunden oder auch maximal 1 Sekunde liegen. Auf- grund dieses Gangunterschiedes oszilliert die nach der Gleichung 3 bestimmte Temperatur mit einer Restoszillation, wie sie die Figur 3 schematisch darstellt. Allerdings zeigt die oben genannte JP 2017-017251 A bereits einen Ansatz, mit der diese Restoszillation vermindert bzw. unterdrückt werden kann. Allerdings ist es hierzu erforderlich, eine vollständige Oszillation einer Kurve zu vermes- sen.

Zusammenfassung der Erfindung

[0023] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen fortlaufend transformierte Werte gebildet werden können.

[0024] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Er- findung, wobei die Unter ansprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Erfindung, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.

[0025] Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass bei der Be- rechnung des Istwertes der Temperatur der Substratoberfläche nicht die Emissi- onswerte und die Reflektanzwerte als solche verwendet werden, sondern dass entweder von den Emissionswerten U E,i oder den Reflektanzwerten U R,i trans- formierte Werte gebildet werden. Diese transformierten Werte werden dann anstelle der Emissionswerte oder Reflektanzwerte bei der Berechnung der Ist- werte verwendet. Die Transformation kann eine Modifikation des Emissions- wertes oder des Reflektanzwertes sein. Mit der Transformation kann die Kurve der Emissionswerte oder der Reflektanzwerte auf eine Kurve abgebildet wer- den, die mit einer anderen Winkelfrequenz über die Zeit oszilliert. Die Trans- formation kann derart durchgeführt werden, dass nach der Transformation zwei Kurven, entweder eine transformierte Emissionskurve und die Reflektanz- kurve oder eine transformierte Reflektanzkurve und die Emissionskurve zur Verfügung stehen, deren Winkelfrequenz identisch ist. Die zu transformierende Kurve der Messwerte wird somit gewissermaßen zeitlich gestreckt oder ge- staucht, so dass man hier von einer Zeittransformation der Messwerte sprechen kann. Im Detail werden die Messwerte als solche transformiert. Dabei können zur Ermittlung des transformierten Wertes Messwerte verwendet werden, die zu verschiedenen Zeiten hintereinander gemessen werden, bspw. Mess- werte, die unmittelbar hintereinander gemessen werden.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung enthalten die für die Berechnung der transformierten Werte verwendeten Messwerte den aktuellen Messwert, also den jeweils zuletzt gemessenen Messwert. Bevorzugt werden dieser Wert und der unmittelbar zuvor gemessene Wert verwendet.

Es kann aber auch neben dem aktuellen Messwert ein vorletzter Messwert ver- wendet werden. Es können auch mehrere vor dem aktuellen Messwert gemes- senen Messwerte verwendet werden.

Alternativ oder in Kombination mit dem ersten Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass aus zumindest zwei Messwerten jeweils ein Wert einer Steigung einer Kurve der gemessenen Emissionswerte oder Reflektanzwerte be- rechnet wird. Dieser Steigungswert wird bei der Berechnung eines transfor- mierten Wertes verwendet.

Mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung des Standes der Technik ist es somit möglich, zu jeder Zeit einen aktualisierten transformierten Wert zu berechnen.

Es kann vorgesehen sein, dass bei der Transformation ein Transformationsfak- tor verwendet wird. Der Transformationsfaktor kann in Vorversuchen ermittelt werden. Bei dem Transformationsfaktor kann es sich um den Quotienten der Winkelfrequenzen der über die Zeit oszillierenden Kurven der Reflektanzwerte bzw. der Emissionswerte handeln. Es kann vorgesehen sein, dass der Transfor- mationsfaktor > 1 ist, aber im Wesentlichen nur geringfügig größer als 1 ist. Je nach Ansatz der Transformation kann der Transformationsfaktor aber auch kleiner als Eins sein, aber im Wesentlichen nur geringfügig kleiner als Eins. Der Wert des Quotienten kann bspw. in den Bereichen 1 - 10 -2 und 1 - 10 -6 oder 1 + 10 -6 und 1 + 10 -2 liegen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfin- dung werden anstelle der Emissionswerte oder der Reflektanzwerte zeittrans- formierte Emissionswerte oder Reflektanzwerte zur Berechnung der Isttempe- ratur verwendet. Es ist ferner bevorzugt, dass bei der Zeittransformation eine transformierte Zeit gebildet wird, die aus der nicht transformierten Zeit und dem Transformationsfaktor a sowie ggf. einen Phasenfaktor b wie folgt gebildet wird. Die Messwerte werden dabei wie folgt in transformierte Werte um gerechnet. Die Transformation erfolgt bevorzugt mit der folgenden Gleichung wobei die zeitliche Ableitung der Steigung der über die Zeit abgetragene Kurve entweder der Emissionswerte oder der Reflektanzwerte ist. die sich be- vorzugt über einen Differenzenquotient berechnen lässt. Werden bspw. die Messwerte der Reflektanz U R,i transformiert, so wird die Isttemperatur gemäß der folgenden Gleichung berechnet

Durch die Wahl des Transformationsfaktors a als Quotient der Kreisfrequenzen der beiden über die Zeit abgetragenen Kurven wird die vorlaufende Kurve des Messwertes, bspw. des Reflektanzmesswertes derart gestreckt, dass die Periodenlänge der Kurve der transformierten Werte dieselbe ist wie die Periodenlänge der nachlaufenden Kurve. Bei der Transfor- mation wird bevorzugt ein zeittransformiertes Steigungsdreieck gebildet. Dabei werden die Steigung der nicht transformierten Kurve und die die transfor- mierte Zeit zur Zeit der Aufnahme des Messwertes bestimmt. Der transfor- mierte Messwert ergibt sich aus einer Multiplikation der Steigung der nicht transformierten Kurve mit dem reziproken Transformationsfaktor und der transformierten Zeit. Bevorzugt wird bei der Transformation immer die vorlau- fende Kurve derart transformiert, dass die Periodenlänge der transformierten Kurve der Periodenlänge der nachlaufenden Kurve entspricht.

[0026] Mit dem erfindungs gern äßen Verfahren lässt sich mit einem bspw. in Vorversuchen ermittelten Transformationsfaktor a schrittweise jeweils unter Verwendung der aktuellen Messwerte und zumindest eines in der Vergangen- heit aufgenommenen Messwertes eine Isttemperatur berechnen, die eine gerin- gere Restoszillation aufweist.

[0027] Zur Ermittlung des Transformationsfaktors wird ein Vorversuch oder werden mehrere Vorversuche durchgeführt. In diesen Vorversuchen wird mit denselben oder ähnlichen Prozessparametern, mit denen das Verfahren mit den obigen Merkmalen durchgeführt wird, eine Schicht auf einem Substrat abge- schieden. Die dabei gewonnenen Messwertpaare jeweils eines Emissionswertes und eines Reflektanzwertes werden gespeichert. Anschließend wird eine Opti- mierung durchgeführt, bei der ein Versuchswert eines Transformationsfaktors a unter Verwendung der gespeicherten Messwerte und der oben genannten Glei- chungen solange variiert wird, bis die Restoszillation der über die Zeit abgetra- genen Kurve der Temperatur minimal ist, also bspw. das Flächenintegral unter der Kurve der Restoszillation ein Minimum erreicht.

[0028] Die Ermittlung des Transformationsfaktors kann aber auch während desselben "Runs" erfolgen, bspw. wenn vor dem Abscheiden der Schicht ander- weitige Schichten, insbesondere Bufferschichten abgeschieden werden.

[0029] Es ist ferner möglich, den Transformationsfaktor stetig anzupassen. Die stetige Anpassung kann insbesondere erfolgen, wenn auf einem Substrat meh- rere Schichten übereinander abgeschieden werden.

[0030] Die Transformation verwendet bevorzugt eine zeitliche Ableitung der über die Zeit abgetragenen Messkurve, die durch Differenzenquotienten gebil- det wird.

[0031] Mit Hilfe des Transformationsfaktors kann aus der Steigung der nicht transformierten Messkurve die Steigung der transformierten Messkurve berech- net werden. Der Differenzenquotient kann mit Hilfe von unmittelbar aufeinan- der folgend gemessenen Messwerten berechnet werden. Der Differenzenquoti- ent wird bevorzugt mit aufeinander folgenden Messpunkten berechnet. Diese müssen aber nicht die beiden letzten sein. Insbesondere wenn der zu messende Zeitpunkt aus dem transformierten Intervall herausläuft, können andere Mess- punkte verwendet werden. Bei der Berechnung des Differenzenquotienten kön- nen aber auch Messwerte verwendet werden, die nicht unmittelbar aufeinander folgend gemessen worden sind, sondern die aus zeitlich weiter voneinander entfernten Messungen stammen. Letzteres wird insbesondere dann angewen- det, wenn der transformierte Messwert außerhalb eines Intervalls zwischen den beiden zur Bestimmung des Differenzenquotienten verwendeten Messwerten liegt. Das Messintervall kann dann so lange zeitlich nach hinten gestreckt wer- den, bis der transformierte Messwert in das Messintervall fällt, dessen Mess- werte zur Bestimmung des Differenzenquotienten verwendet werden.

[0032] Die mit dem zuvor beschriebenen Verfahren berechneten Temperatur- werte verkörpern die Oberflächentemperaturen der Substrate. Die Temperatur der Substrate wird bevorzugt mit einer Temperiereinrichtung geregelt, wobei der hierzu verwendete Regelkreis einen Sollwert vorgegeben bekommt, gegen den ein Istwert geregelt wird. Bevorzugt wird als Istwert der nach dem oben beschriebenen Verfahren berechnete Temperaturwert verwendet, der unter Verwendung der Transformation berechnet worden ist.

[0033] Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchfüh- rung eines Verfahrens, wobei die Vorrichtung zwei optische Messeinrichtungen aufweist, mit denen der Emissionswert und der Reflektanzwert gemessen wer- den kann. Es handelt sich dabei bevorzugt um eine funktionell zwei optische Messeinrichtungen verkörpernde einzige Messeinrichtung, die abwechselnd den Emissionswert oder den Reflektanzwert misst. Die Vorrichtung besitzt eine Recheneinrichtung zur Berechnung des Istwertes einer Temperatur einer Ober- fläche eines Substrates bzw. der auf dem Substrat abgeschiedenen Schicht. Die Recheneinrichtung ist eingerichtet, mittels einer Transformation in der zuvor beschriebenen Weise entweder von den Emissionswerten oder von den Reflek- tanzwerten transformierte Werte zu bilden und diese anstelle der Emissions- werte oder der Reflektanzwerte bei der Berechnung der Istwerte zu verwenden.

[0034] Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen CVD-Reaktor mit einer Temperiereinrichtung zum Temperieren eines Substrates, bspw. einer Heizein- richtung und einer Vorrichtung zur Bestimmung des Istwertes der Substrattem- peratur, wie sie zuvor beschrieben worden ist. Der CVD-Reaktor kann ein Gas- einlassorgan aufweisen, mit dem Prozessgase in einer Prozesskammer eingespeist werden können. Die Prozessgase, bei denen es sich um metallorga- nische Verbindungen der III-Hauptgruppe handeln kann und bei denen es sich um Hydride der V-Hauptgruppe handeln kann, können zusammen mit einem Inertgas, bspw. einem Edelgas oder Wasserstoff, in die Prozesskammer einge- speist werden. Es können aber auch Prozessgase verwendet werden, die Ver- bindungen der II- und der VI-Hauptgruppe oder Verbindungen der IV-Hauptgruppe aufweisen. Ein oder mehrere Substrate liegen auf einem Sus- zeptor, der den Boden der Prozesskammer ausbildet. Die Temperierung des Substrates erfolgt durch eine Beheizung des Suszeptors. Hierzu ist eine Heiz- einrichtung vorgesehen, die bevorzugt unterhalb des Suszeptors angeordnet sein kann. Die Regelung der Heizeinrichtung erfolgt mit der Recheneinrich- tung, und zwar gegen einen Istwert, der in der oben beschriebenen Weise aus Reflektanzwerten und Emissionswerten ermittelt wird.

[0035] Das zuvor beschriebene Verfahren kann auch dahingehend modifiziert werden, dass die Zeittransformation wahlweise für die Reflektanzwerte oder die Emissions werte durchgeführt wird, wobei das Vorzeichen des Transforma- tionsfaktors sowohl positiv als auch negativ sein kann. Bei der Zeittransforma- tion kann sowohl eine lineare Interpolation als auch eine nichtlineare Interpola- tion verwendet werden. Die lineare Interpolation hat den Vorteil, dass lediglich zwei Messpunkte zur Ermittlung eines dazwischen liegenden Wertes erforder- lich sind. Interpolationen höherer Ordnung benötigen mehr Messpunkte. Das Verfahren betrifft insbesondere eine Temperaturbestimmung unter Verwen- dung einer Transformation. Besonders bevorzugt betrifft die Erfindung aber die Ermittlung einer Temperatur, die in einem Regelkreis als Istwert verwendet werden soll.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0036] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand bei- gefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens;

Fig. 2 schematisch den Schnitt gemäß der Linie II - II in Fig. 1 auf ei- nem Suszeptor 4, auf dem Substrate 7 angeordnet sind und Messstellen 13, mit denen mittels einer Reflektanz-Messeinrich- tung 11 und einer Emissivitäts-Messeinrichtung 10 Emissions- werte U E,i und Reflektanzwerte U R,i gemessen werden können;

Fig. 3 schematisch den zeitlichen Verlauf einer über die Zeit aufge- nommenen Messkurve UR einer Vielzahl von Reflektanzmess- werten und einer über die Zeit aufgenommenen Messkurve U E einer Vielzahl von Emissionsmesswerten, wobei die Kurven der Übersicht halber normiert sind. Die Kreisfrequenz ω E der Mess- kurve der Emissionswerte ist dabei geringfügig größer als die Kreisfrequenz ω R der Messkurve der Reflektanzwerte. Dies hat eine Oszillation der Summe der beiden normierten Kurven zur Folge, die gepunktet dar gestellt ist und die den Verlauf der be- rechneten Temperatur charakterisiert;

Fig. 4 den Ausschnitt IV in Fig. 3, wobei jedoch zur Verdeutlichung ein etwas größerer Quotient der beiden Kreisfrequenzen ver- wendet worden ist und mit der gepunkteten Linie nicht die Summe der beiden Kurven, sondern eine transformierte Kurve der Reflektanzwerte dargestellt ist und

Fig. 5 den Ausschnitt V in Fig. 4.

Beschreibung der Ausführungsformen

[0037] Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte CVD-Reaktor besitzt ein Reak- torgehäuse 1, eine darin angeordnete Heizeinrichtung 5, einen oberhalb der Heizeinrichtung 5 angeordneten Suszeptor 4 und ein Gaseinlassorgan 2 zum Einleiten von beispielsweise TMGa, TMA1, NH3, AsH 3 , PH 3 und H 2 . Der Sus- zeptor 4 wird mit Hilfe einer Drehantriebseinrichtung 14 um eine vertikale Drehachse a drehangetrieben. Eine Antriebswelle 9 ist hierzu einerseits mit der Drehantriebseinrichtung 14 und andererseits mit der Unterseite des Suszeptors 5 verbunden.

[0038] Auf der von der Heizeinrichtung 5 wegweisenden horizontalen Ober- fläche des Suszeptors 5 liegen Substrate 7. Es sind Substrathalter 6 vorgesehen, auf denen die Substrate 7 liegen. Die Substrate 7 liegen radial außerhalb der Drehachse a und werden von Substrataufnahmen in Position gehalten. [0039] Es können zwei Messeinrichtungen vorgesehen sein. Eine Emissivitäts- Messeinrichtung 12 kann von einem Pyrometer gebildet sein. Eine Reflektanz- Messeinrichtung 11 kann ebenfalls von einem Pyrometer ausgebildet sein. Es kann einen Strahlteiler 10 vorgesehen sein, mit dem ein Eingangsstrahl auf die beiden Messeinrichtungen 12, 11 aufgeteilt werden kann. Der Strahlengang tritt an einer Messstelle 13 auf das Substrat 7. Die Figur 2 deutet an, dass die Mess- stelle 13 während einer Drehung des Suszeptors 4 über sämtliche der Substrate 7 wandert.

[0040] Die beiden Messeinrichtungen 11, 12 können aber auch in einer Mess- einrichtung zusammengefasst sein.

[0041] Die Figur 3 zeigt in der durchgezogenen Linie eine interpolierte Mess- kurve durch eine Vielzahl von nicht einzeln dargestellten Messwerten der mit einer Messeinrichtung 11 gemessenen Reflektanzmesswerte U R,i . Die Oszillation ist auf Reflektionen an den Grenzflächenschichten zurückzuführen. Die gestri- chelte Linie entspricht einer durch eine Vielzahl von Messwerten interpolierten Kurve der mit der Messeinrichtung 12 gemessenen Emissivität U E,i . Die Oszilla- tion ist auch hier auf Reflektionen an den Grenzflächen der Schicht zurückzu- führen. Aufgrund bspw. von Toleranzen in den verwendeten Filtern haben die beiden Kurven einen Gangunterschied, so dass ihre Kreisfrequenzen ω R und ω E geringfügig voneinander abweichen. Als Folge dieser Abweichung oszilliert die Summe der beiden Kurven. Dies ist durch die gepunktete Linie dargestellt, die qualitativ dem Verlauf einer berechneten Temperatur entspricht.

[0042] Die Temperatur T kann mit Hilfe der oben angegebenen Gleichungen 1 bis 2 nach der oben angegebenen Gleichung 3 berechnet werden. [0043] Die Figur 4 zeigt, dass aufgrund der größeren Kreisfrequenz ω R der über die Zeit t abgetragenen Messkurve der Reflektanzwerte U R,i diese Kurve der Messkurve der Emissionswerte U E,i vorläuft. Erfindungsgemäß wird mittels einer geeigneten Transformation aus den Reflektanzmesswerten U R,i eine trans- formierte Kurve gebildet, die mit der gepunkteten Linie dargestellt ist. Für die Berechnung der Temperatur werden transformierte Messwerte verwendet, die zu den Messzeiten ti auf der transformierten Kurve liegen. In der Figur 4 sind zwei derartige Messwertpaare und ein daraus berechneter transformierter Messwert dargestellt, bei denen der Index i die Werte 1 und 2 einnimmt. Die Kreis frequenz der transformierten Kurve hat dabei denselben Wert oder nahezu denselben Wert wie die Kreis frequenzω E der Kurve der Emissi- onswerte U E,i .

[0044] Anhand der Figur 5 wird das Verfahren zur Ermittlung der transfor- mierten Messwerte im Detail erläutert. In der Realität entsprechen die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Kurven keinen exakten Sinuskurven. Sie sind in den Figuren 3, 4 und 5 nur zur Verdeutlichung als Sinuskurven angedeutet. Gleichwohl besitzen die Kurven aber eine Periodizität, so dass in Vorversuchen durch Abscheiden einer Schicht die Kreisfrequenzen ω R und ω E ermittelbar sind. Aus diesen beiden Kreisfrequenzen wird der folgende Quotient gebildet. Der Wert a wird bei der Transformation als Transformationsfaktor verwendet. Die Transformation ist eine Zeittransformation, wobei eine transfor- mierte Zeit gebildet wird. Mit dieser Zeittransformation wird die durchgezogenen Kurve UR, die den zeitlichen Verlauf der Messwerte der Reflektanz U R,i wiedergibt, derart gestreckt, dass ihre Periodenlänge derjenigen der gestrichelt dargestell- ten Kurve U E , die den zeitlichen Verlauf der Messwerte der Emissivität U E,i wie- dergibt. Die zeittransformierte Kurve ist gepunktet dargestellt. Zur Berech- nung der Temperatur T werden die transformierten Messwerte verwendet, die den Werten entsprechen, die die transformierte Kurve zu den nicht transfor- mierten Zeiten ti besitzt.

[0045] Die Berechnung eines transformierten Messwertes erfolgt anhand des in der Figur 5 dargestellten Beispiels mit den beiden zu den Zeiten t 1 und t 2 aufgenommenen Reflektanzmesswerten U R,1 und U R, 2 in der Art einer Taylor- Entwicklung, die nach dem ersten Glied abgebrochen wird. Von dem Reflek- tanzmesswert U R, 2 wird ein Betrag abgezogen, der sich aus der Steigung der transformierten Reflektanzkurve und der Differenz von transformierter Zeit und nicht transformierter Zeit at 2 - t -2 ergibt.

[0046] Die Steigung kann mit Hilfe des Transformationsfaktors a aus der Steigung der nicht transformierten Kurve der Reflektanzmesswerte U R,i gewon- nen werden. so dass der transformierte Messwert wie folgt direkt aus dem Messwert U R 2 und dessen zeitliche Ableitung berechnet werden kann.

Die zeitliche Ableitung wird dabei durch einen Differenzenquotienten un- ter Verwendung zumindest eines vorher aufgenommenen Messwertes U R,1 be- rechnet.

Der mit der Gleichung 10 berechnete Wert kann dann unmittelbar zur Berech- nung des Istwertes T i verwendet werden wobei i im Ausführungsbeispiel den Wert 2 erhält und der transformierte Mess- wert unter Verwendung zweier Messwerte, die zu unterschiedlichen Zei- ten t i gemessen worden sind, berechnet wird.

[0047] Beim Ausführungsbeispiel (siehe Figur 5) liegt der transformierte Mess- wert zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgend zu den Zeiten t1 und t2 aufgenommenen Messwerten UR,1 und UR, 2 unten. Bei anderen Bedingun- gen, bei denen der transformierte Messwert unterhalb des zur Zeit t1 ge- messenen Messwertes UR,1 unten liegen würde, wird bevorzugt ein Messwert verwendet, der vor der Zeit t1 (bspw. zu einer Zeit tO) aufgenommen worden ist, um zusammen mit dem zur Zeit t2 gemessenen Messwert UR, 2 den Diffe- renzenquotienten zu bilden, mit dem das Steigungsdreieck berechnet wird, mit dem der transformierte Messwert gebildet wird. [0048] Der Transformationsfaktor a kann schwach temperaturabhängig sein.

[0049] 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:

[0050] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass von den Emissi- onswerten U E, i und/ oder von den Reflektanzwerten U R, i transformierte Werte gebildet werden, die anstelle der Emissionswerte U E, i oder der Reflektanz- werte U R, i bei der Berechnung der Temperaturwerte T i verwendet werden.

[0051] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die transformier- ten Werte durch eine numerische Zeittransformation entweder der Emissi- onswerte U E, i oder der Reflektanzwerte U R, i gebildet werden.

[0052] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass bei der Berech- nung der transformierten Werte jeweils zumindest zwei zu verschiedenen Zeiten ermittelten Messwerten des Emissionswertes U E, i oder des Reflektanz- wertes U R, i verwendet werden.

[0053] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein bei der Trans- formation verwendeter Transformationsfaktor a in Vorversu- chen ermittelt wird und/ oder dass der Transformationsfaktor a dem Quotien- ten der Winkelfrequenzen ω E , ω R entspricht. [0054] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass, während des Ab- scheidens der Schicht zu jedem der Messwertpaare {U E,n U R,n } gemäß der Bezie- hung ein Wert ermittelt wird, wobei t i die gege- benenfalls um einen Phasenoffset korrigierte Zeit t seit Beginn des Abscheidens der Schicht ist, U i der Messwert entweder des Emissionswerts U E, i oder des Re- flektanzwertes U R, i zur Zeit t i ist, a der Transformationsfaktor ist und die Steigung der Kurve durch die gemessenen Emissionswerte U E, i oder Reflek- tanzwerte U R, i zur Zeit ist, und der Wert anstelle des Messwertes U E, i , U R, i zur Temper aturberechnung verwendet wird.

[0055] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steigung durch Bildung eines Differenzquotienten jzweier zeitlich nacheinander gemessenen Messwerten berechnet wird.

[0056] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Temperatur- wert Ti gemäß folgender Beziehung berechnet wird, wobei A, B und a Kalibrierparameter sind und einer der Mess- werte U E, i , U R, i durch den zeittransformierten Wert U* ersetzt wird.

[0057] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Emissions- werte U E, i zeittransformiert werden, wenn die Winkelfrequenz ω E ihres Kur- venverlaufs größer ist, als die Winkelfrequenz ω R des Kurvenverlaufs der Re- flektanzwerte U R, i und umgekehrt.

[0058] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Temperatur- wert T i als Ist-Wert T ist eines Regelkreises einer Temperiereinrichtung zum Temperieren des Substrates verwendet wird, mit dem die Substrattemperatur gegen einen Sollwert T soll geregelt wird. [0059] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Transforma- tionsfaktor a während eines zuvor durchgeführten Abscheidens einer Schicht auf einem Substrat ermittelt wird, wobei während des Abscheidens mehrfach hintereinander Messwertpaare {U E,n U R,n }, die jeweils einen Emissionswert U E, i und einen Reflektanzwert U R, i beinhalten, aufgenommen werden und durch diese danach periodische Ausgleichskurven gelegt werden.

[0060] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Bestimmung des Transformationsfaktors a mit ersten Wachstumsparametern eine Schicht auf einem Substrat abgeschieden wird, während des Abscheidens der Schicht Mess- wertpaare {U E,n U R,n } gemessen und gespeichert werden und daran anschließend mittels der Transformation entweder von den gespeicherten Emissionswerten U E, i oder von den gespeicherten Reflektanzwerten U R, i mit einem schrittweise variierten Versuchswert des Transformationsfaktors a transformierte Werte gebildet werden, die anstelle der Emissionswerte U E, i oder der Reflektanzwerte U R, i bei einer Berechnung eines Temperaturwertes T verwendet werden, wobei der Versuchswert solange variiert wird, bis die Amplitude einer Restoszillation einer über die Zeit abgetragenen Kurve der gemäß eines der Ansprüche 1 bis 9 berechneten Temperaturwertes T minimal ist.

[0061] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rechenein- richtung eingerichtet ist mittels einer Transformation gemäß einem der Ansprü- che 1 bis 11 entweder von den Emissionswerten U E, i oder von den Reflektanz- werten U R, i transformierte Werte zu bilden und diese anstelle der Emissions- werte U E, i oder der Reflektanzwerte U R, i bei der Berechnung des Temperatur- wertes T i zu verwenden. [0062] Ein CVD-Reaktor, der gekennzeichnet ist durch eine Vorrichtung zur Bestimmung des Temperaturwertes T i der Substrattemperatur gemäß Anspruch 12.

[0063] 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 Prioritäts- unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender An- meldung mit aufzunehmen. Die Unter ansprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbe- sondere 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 Reaktorgehäuse A Drehachse

2 Gaseinlassorgan A Kalibierparameter

3 Gaszuleitung B Kalibrierparameter

4 Suszeptor U E Emissionswert

5 Heizeinrichtung U R Reflektanzwert

6 Substrathalter U E,n Emissionswert

6' Gaskissen U R,n Reflektanzmesswert

7 Substrat TM Messtemperatur

8 Prozesskammer t i Zeitpunkt

9 Drehachse i Index einer Messung

10 Strahlteiler {U E,n , U R, n } Messwertepaar

11 Reflektanzwert-Messeinrich- tung T ist Istwert

12 Emissionswert-Messeinrich- tung ω E , ω R Winkelfrequenz

13 Messteile

14 Drehantriebseinrichtung U R, i Reflektanzwert

15 Recheneinrichtung

21 Mehrschichtstruktur U E, i Emissionswert

22 Substrat

30 Barrierenschicht transformierter Wert

31 Deckschicht zeitliche Ableitung α Kalibrierparameter

Y Korrekturwert transformierter Wert

Yi Korrekturwert eines Messin- tervalls λ Wellenlänge