DD282547A5

DD282547A5 - SUPPORT FOR HORIZONTAL STORAGE OF A SEMICONDUCTOR DISC IN SHORT TEMPERATURE INSTALLATIONS

Info

Publication number: DD282547A5
Application number: DD32772189A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Koegler; Volker Kahlert; Elke Hentschke; Peter Fricke
Original assignee: Dresden Forschzentr Mikroelek
Priority date: 1989-04-18
Filing date: 1989-04-18
Publication date: 1990-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Traeger zur horizontalen Lagerung einer Halbleiterscheibe in Kurzzeittemperungsanlagen, der in der Mikroelektronikindustrie, insbesondere zur Kurzzeittemperungsbehandlung von 100 - Siliziumscheiben, eingesetzt wird. Der erfindungsgemaesze Traeger besteht aus mit einer Traegerspitze ausgestatteten Stuetzelementen, die derart im Halterungsrahmen angeordnet sind, dasz sie die nach ihrer Hauptphase ausgerichtete Halbleiterscheibe in den Auflagepunkten A, B, C und D, die sich bei einem Winkel von 45, 135, 225 und 315 zur Normalen der Scheibenhauptphase mit einem Abstand von 4 mm zum Rand der Halbleiterscheibe befinden, lagern.{Kurzzeittemperung; Halbleiterscheibe; horizontale Lagerung; Halterungsrahmen; Stuetzelemente; Auflagepunkt; Scheibenhauptphase; Scheibenrandabstand}The invention relates to a carrier for the horizontal storage of a semiconductor wafer in short-time tempering systems, which is used in the microelectronics industry, in particular for the short-term heat treatment of 100-silicon wafers. The carrier according to the invention consists of support elements provided with a tracer tip, which are arranged in the support frame so as to position the semiconductor-oriented semiconductor wafer in support points A, B, C and D at angles of 45, 135, 225 and 315 to the normal of the disc main phase with a distance of 4 mm to the edge of the semiconductor wafer store. {Short-term annealing; Wafer; horizontal storage; Support frame; Stuetzelemente; Support point; Slice main phase; Disc margin}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Träger zur horizontalen Lagerung einer Halbleiterscheibe in Kurzzeittemperaturanlagen, der in der Mikroelektronikindustrie, insbesondere zur Kurzzeittemperungs-Behandlung von dOOi-Silizium-Scheiben, eingesetzt wird.The invention relates to a carrier for the horizontal storage of a semiconductor wafer in short-term temperature systems, which is used in the microelectronics industry, in particular for the short-term heat treatment of dOOi-silicon disks.

Characteristic of the known state of the art

Zur Hochtemperaturbehandlung von Halbleiterscheiben in einem definisrien Temperatur-Zeit-Regime sind Kurzzeittemperungsverfahren (vgl. J. Appl. Phys. 63/1988/8,1259) bekannt, bei denen durch Strahlung vorzugsweise intensiver inkohärenter Lichtquellen die Halbleiterscheibe für eine Zeitdauer von einigen Sekunden auf eine Temperatur von etwa 1000⁰C erhitzt wird.For high-temperature treatment of semiconductor wafers in a definite temperature-time regime, short-term annealing processes (see J. Appl. Phys. 63/1988 / 8,1259) are known in which by irradiation of preferably intense incoherent light sources, the semiconductor wafer for a period of several seconds a temperature of about 1000 ⁰ C is heated.

Die Wärmediffusionslänge ist dabei zur Gewährleistung eines konstanten Temperaturprofils über die Dicke der Halbleiterscheibe größer als die Halbleiterscheibendicke.The heat diffusion length is to ensure a constant temperature profile across the thickness of the semiconductor wafer larger than the wafer thickness.

Außerdem ist bei der Durchführung des Kurzzeittemperungsverfahrens, bedingt durch die hohe Temperatur der Halbleiterscheibe und der relativ niedrigen Temperatur in der Kurzzeittemperungsanlage von <300°C, eine gute thermische Isolation der Halbleiterscheibe von ihrer Umgebung notwendig. Bekanntermaßen wird die Halbleiterscheibe daher in der Kurzzeittemperungsanlage horizontal auf einem Träger ι elagert. Der Träger besteht dabei im wesentlichen aus einem Halterungsrahmen mit Stützelementen, auf denen die Halbleiterscheibe entsprechend der Gestaltung der Stützelemente mit der Kante der Halbleiterscheibe bzw. flächig oder punktförmig aufliegt.In addition, in the implementation of the Kurzzeittemperungsverfahrens, due to the high temperature of the semiconductor wafer and the relatively low temperature in the Kurzzeittempering plant of <300 ° C, a good thermal insulation of the wafer from their environment is necessary. As is known, the semiconductor wafer is therefore mounted horizontally in a short-time annealing plant on a support. The carrier consists essentially of a support frame with support elements on which the semiconductor wafer rests according to the design of the support elements with the edge of the semiconductor wafer or flat or punctiform.

Ein Nachteil der Kurzzeittemperung besteht in der durch eine ungünstige Strahlungsintensitätsverteilung in der Kurzzeittemperungsanlage und durch die bei der Herstellung der Halbleiterscheibe erzeugten mechanischen Fehler hervorgerufenen Herausbildung von thermisch induzierten Defekten (v.il. J. Appl. Phys. 56 [1984110.2422). Diese thermisch induzierten Defekte, die insbesondere in der Randzone der Halbleiterscheibe auftreten, führen zu Ausfällen der auf der Halbleiterscheibe hergestellten mikroelektronischen Halbleiterbauelemente und verschlechtern somit die Ausbeute des Herstellungsprozesses dieser Halbleiterbauelemente.A disadvantage of the short-time annealing is the formation of thermally induced defects caused by an unfavorable radiation intensity distribution in the short-time annealing plant and by the mechanical defects produced during the production of the semiconductor wafer (vil J. Appl. Phys. 56 [1984110.2422]. These thermally induced defects, which occur in particular in the edge zone of the semiconductor wafer, lead to precipitation of the microelectronic semiconductor components produced on the semiconductor wafer and thus worsen the yield of the manufacturing process of these semiconductor components.

An den Auflagepunkten der Halbleiterscheibe auf den Stützelementen wird die laterale Temperaturhomogenität erheblich gestört und es kommt zu einer weiteren Herausbildung von thermisch induzierten Defekten.At the support points of the semiconductor wafer on the support elements, the lateral temperature homogeneity is significantly disturbed and there is a further development of thermally induced defects.

Da sich die verschiedenartigen thermisch induzierten Defekte gegenseitig beeinflussen, wird ein Defektwachstum ausgelöst, welches zu einer Ausbreitung der defektbehafteten Randzone zum inneren der Halbleiterscheibenfläche führt und somit die Ausbeute des Herstellungsprozesses von Halbleiterbauelementen weiter verringert.Since the various thermally induced defects influence each other, a defect growth is triggered, which leads to a propagation of the defective edge zone to the interior of the wafer surface and thus further reduces the yield of the manufacturing process of semiconductor devices.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist ein Träger zur horizontalen Lagerung einer Halbleiterscheibe in Kurzzeittemperungsanlagen, durch den thermisch induzierte Defekte auf der Halbleiterscheibe mit einem geringen technisch-ökonomischen Aufwand reduziert und damit die Ausbeute des folgenden Herstellungsprozesses von Halbleiterbauelementen verbessert werden.The aim of the invention is a support for horizontal storage of a semiconductor wafer in short-term conditioning, reduced by the thermally induced defects on the semiconductor wafer with a low technical and economic effort and thus the yield of the following manufacturing process of semiconductor devices can be improved.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Träger zur horizontalen Lagerung einer Halbleiterscheibe in Kurzzeittemperungsanlagen zu schaffen, der es ermöglicht, die thermisch induzierten Defekte auf der Halbleiterscheibe durch eine Einschränkung der an den Berührungspunkten der Halbleiterscheibe mit den Stützelementen auftretenden Temperaturinhomogenitäten zu reduzieren.The invention has for its object to provide a support for horizontal storage of a semiconductor wafer in Kurzzeittemperungsanlagen, which makes it possible to reduce the thermally induced defects on the semiconductor wafer by limiting the temperature inhomogeneities occurring at the points of contact of the semiconductor wafer with the support elements.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen aus einem Halterungsrahmen mit Stützelementen bestehenden Träger gelöst, bei dem die mit einerTrägerspitze ausgestatteten Stützelemente derart im Halterungsrahmen angeordnet sind, daß sie die nach ihrer Hauptphase ausgerichtete Halbleiterscheibe in den Auflagepunkten A, B, C und D, die sich bei einem Winkel von 45°, 135°,According to the invention, the object is achieved by a support frame comprising a support frame, in which the support elements provided with a support tip are arranged in the support frame so as to align the main phase aligned semiconductor wafer in the support points A, B, C and D, which are located at an angle of 45 °, 135 °,

225° und 315°zur Normalen der Snheibenhauptphase mit einem Abstand von ^4 mm zum Rand der Halbleiterscheibe befinden, lagern. Die stabförmigen zur Scheibenauflage hin winklig gebogenen Stützelemente und der Halterungsrahmen sind aus einem Quarzmaterial gefertigt.225 ° and 315 ° to the normal of Snheibenhauptphase with a distance of ^ 4 mm to the edge of the semiconductor wafer store. The rod-shaped support elements bent towards the disc support and the support frame are made of a quartz material.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind nur drei Stützelemente im Halter jngsrahmen angeordnet, die die Halbleiterscheibe in drei der Auflagepunkte A, B, C und D lagern.In one embodiment of the invention, only three support elements are arranged in the holder jngsrahmen that store the semiconductor wafer in three of the contact points A, B, C and D.

Die zu bearbeitenden Halbleiterscheiben sind in für die Mikroelektronikindustrie bekannter Weise kristallografisch orientiert mit einer Hauptphase versehen, wobei die Abweichung vom Orientierungssollwert S 5° beträgt. Die derart orientierten Halbleiterscheiben sind in einem Magazin gelagert.The semiconductor wafers to be machined are crystallographically oriented in a manner known to the microelectronics industry, provided with a main phase, the deviation from the target orientation value S being 5 °. The so-oriented wafers are stored in a magazine.

Zur Kurzzeittemperungsbehandlung wird eine Halbleiterscheibe durch einen Manipulator dem Magazin entnommen und nach ihrer Hauptphase ausgerichtet in die Kurztemperungsanlage eingebracht und auf dem erfindungsgemäßen Träger abgelegt, wobei zumindest drei Stützelemente die Halbleiterscheibe in drei der Auflagepunkte A, B, C und D, die sich auf der Halbleiterscheibe in einem Winkel von 45°, 135°, 225° und 315° zur Normalen der Scheibenhauptphase mit einem Abstand von <4mm zum Scheibenrand befinden, lagern. Die derart gelagerte Halbleiterscheibe wird anschließend vorzugsweise durch Strahlung intensiver inkohärenter Lichtquellen kurzzeitig auf eine Temperatur von etwa 1000°C erhitzt. Nach der Durchführung der Kurzzeittemperungsbehandlung wird die Halbleiterscheibe mit dem Manipulator der Anlage wieder entnommen. Die Stützelemente, die in den Auflagepunkten der Halbleiterscheibe eine zusätzliche Störung der lateralen Temperaturhomogenität während der Kurzzeittemperungsbehandlung verursachen, führen bei dem erfindungsgemäßen Träger überraschenderweise nicht zu einem Wachstum der thermisch induzierten Defekte. Diese zusätzlich entstehenden Defekte führen somit nicht zu einer Ausbreitung der defektbehandelten Scheibenrandzone, wodurch eine Ausbeuteverbesserung ermöglicht wird.For short-term tempering treatment, a semiconductor wafer is removed from the magazine by a manipulator and placed in the short-annealing plant aligned with its main phase and deposited on the carrier according to the invention, wherein at least three support elements the wafer in three of the support points A, B, C and D, which are located on the semiconductor wafer at an angle of 45 °, 135 °, 225 ° and 315 ° to the normal of the disc main phase with a distance of <4mm to the edge of the disc. The semiconductor wafer thus stored is then heated to a temperature of about 1000 ° C. for a short time, preferably by the radiation of intense, incoherent light sources. After carrying out the short-time annealing treatment, the semiconductor wafer is removed again with the manipulator of the plant. The support elements, which cause an additional disturbance of the lateral temperature homogeneity during the short-time annealing treatment in the support points of the semiconductor wafer, surprisingly do not lead to a growth of the thermally induced defects in the support according to the invention. These additional defects thus do not lead to a propagation of the defect-treated disk edge zone, whereby a yield improvement is made possible.

Ausführungsbeispielembodiment

Der erfindungsgemäße Träger zur horizontalen Lagerung einer Halbleiterscheibe in Kurzzeittemperungsanlagen soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werdenThe carrier according to the invention for the horizontal storage of a semiconductor wafer in short-term conditioning is to be explained below with reference to an exemplary embodiment

In der dazugehörigen Zeichnung zeigen: In the accompanying drawing show:

Fig. 1: Träger mit aufliegender Halbleiterscheibe (Draufsicht)1: carrier with a mounted semiconductor wafer (top view)

Fig. 2: Träger mit aufliegender Halbleiterscheibe (Schnittdarstellung)2: carrier with a lying semiconductor wafer (sectional view)

Am Boden einer Anlage zur Kurzzeittemperungsbehandlung ist ein Träger zur horizontalen Lagerung der zu bearbeitenden Siliziumscheibe angeordnet.At the bottom of a system for Kurzzeittemperungsbehandlung a support for horizontal storage of the silicon wafer to be processed is arranged.

Dieser Träger besteht, wie in Fig. 2 dargestt Ht ist, aus einem ringförmigen Halterungsrahmen 2, dessen Innendurchmesse · größer als der Durchmesser der Siliziumscr><iibe 1 ist, und aus vier im Halterungsrahmen 2 angebrachten Stützelementen 3. Am Ende sind die aus einem stabförmigen Quarzmaterial gefertigten und zur Scheibenauflage hin winklig gebogenen Stützelemente 3 mit einer Trägerspitze 4 ausgestattet. Die Stützelemente 3 sind im Halterungsrahmen 2 um 90° zueinander versetzt derart angebracht, daß sie die nach ihrer Hauptphase ausgerichtet eingebrachte Siliziumsheibe 1 in den Auflagepunkten A, B, C und D lagern. Dabei befinden sich die Auflagepunkte A, B, C und D auf der Siliziumscheibe 1, wie in Fig. 1 dargestellt, bei einem Winkel von 45°, 135°, 225° und 315°zur Normalen der Scheibenhauptphase und mit einem Abstand zum Scheibenrand von 4mm.This support consists, as shown in FIG. 2 Ht, of an annular support frame 2, the inside diameter of which is greater than the diameter of the silicon wafers 1, and four support elements 3 mounted in the support frame 2 Supported elements 3 made of rod-shaped quartz material and bent at an angle towards the disk support are provided with a carrier tip 4. The support elements 3 are in the support frame 2 offset by 90 ° to each other so mounted that they store the aligned after their main phase introduced silicon washer 1 in the support points A, B, C and D. Here are the support points A, B, C and D on the silicon wafer 1, as shown in Fig. 1, at an angle of 45 °, 135 °, 225 ° and 315 ° to the normal of the disc main phase and at a distance from the disc edge of 4mm.

Die sich während der Kurzzeittemperungsbehandlung ausbildende defektbehaftete Randzone, der auf einem erfindungsgemäßen Träger nach ihrer Hauptphase ausgerichtete gelagerten <100>-Sinziumscheibe, breitet sich überraschenderweise nicht zum Inneren der Scheibenfläche aus, obwohl die durch Störung der lateralen Temperaturhomogenität an den Auflagepunkten der Halbleiterscheibe auf den Stützelementen verstärkt auftretenden thermisch induzierten Defekte mittels Röntgentopografie nachweisbar sind. Die Ausbeute des Herstellungsprozesses von Halbleiterbauelementen wird somit erheblich verbessert.The defect-afflicted edge zone formed during the short-term heat treatment, the stored <100> sintered disk aligned after a carrier according to the invention, surprisingly does not spread to the interior of the disk surface, although it is due to disturbance of the lateral temperature homogeneity at the support points of the semiconductor wafer on the support elements increasingly occurring thermally induced defects by X-ray topography are detectable. The yield of the manufacturing process of semiconductor devices is thus significantly improved.

Claims

claims:

1. carrier for horizontal storage of a semiconductor wafer in Kurzzeittemperungsanlagen, consisting of a support frame with support members, which rests on the provided with a main phase according to the crystallographic orientation semiconductor wafer, characterized in that the supporting tip formed with a support elements are arranged in the support frame, that they the semiconductor wafer in the support points A, B, C and D, which are at an angle of 45 °, 135 °, 225 ° and 315 ° to the normal of the main phase of the semiconductor wafer with a distance to the wafer edge of <4mm store.

2. A carrier according to claim 1, characterized in that at least three support elements are arranged in the support frame.