DD285663A5 - METHOD FOR ASSURING THE DEFORMATION FREEDOM OF SILICONE WELDING MATERIAL IN THE HOT WALL PIPE REACTOR - Google Patents

METHOD FOR ASSURING THE DEFORMATION FREEDOM OF SILICONE WELDING MATERIAL IN THE HOT WALL PIPE REACTOR Download PDF

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DD285663A5
DD285663A5 DD31414088A DD31414088A DD285663A5 DD 285663 A5 DD285663 A5 DD 285663A5 DD 31414088 A DD31414088 A DD 31414088A DD 31414088 A DD31414088 A DD 31414088A DD 285663 A5 DD285663 A5 DD 285663A5
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silicon
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hot wall
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Armin Fischer
Hans Richter
Fritz-Guenter Kirscht
Heinz Kuehne
Christian Weber
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Akademie Der Wissenschaften Der Ddr,Dd
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sicherung der Verformungsfreiheit von Siliciumscheibenmaterial im Heiszwand-Rohrreaktorprozesz, das einen fuer die plastische Verformung unkritischen Waermetransport zwischen den Substratscheibenbereichen jeder der im engen Verband stehenden Substratscheiben, unabhaengig von der geometrischen Form der Siliciummaterialscheiben und ohne negative Beeinflussung der auf der Substratscheibe bereits gefertigten Bauelementestrukturen, durch das Einstellen einer, die Ausgangsgroeszen des Waermetransportes des Siliciummaterials und die geometrischen Verhaeltnisse der Siliciumscheiben beruecksichtigenden Chargiertemperatur TP und Rampingrate VR, ermoeglicht.{Siliciumscheibenmaterial; Heiszwand-Rohrreaktorprozesz; Aufheizen; Abkuehlen; plastische Verformung; Verformungsfreiheit; Prozesztemperatur; Chargiertemperatur; Rampingrate; Temperaturaenderungsregime}The invention relates to a method for ensuring the freedom from deformation of silicon wafer material in the Heiszwand-Rohrreaktorprozesz that a non-critical for the plastic deformation heat transfer between the Substratscheibenbereichen each of the closely associated substrate discs, regardless of the geometric shape of the silicon material discs and without adversely affecting the on the substrate wafer already fabricated component structures, by setting a, the Ausgangsgetses of the heat transfer of the silicon material and the geometric proportions of the silicon slices taking into account charging temperature TP and Rampingrate VR, allows. {silicon wafer material; Heiszwand-Rohrreaktorprozesz; heating; Cooling down; plastic deformation; Freedom of deformation; Prozesztemperatur; charging temperature; Rampingrate; Temperaturaenderungsregime}

Description

und daß ein Temperaturanstieg oder Temperaturabfall zwischen der Prozeßtemperatur T0 und der Chargiertemperatur Tp mit einer Rampingrate VR,der Bedingung Vr = (ATmO1)Min genügend, durchgeführt wird,and that a temperature rise or fall in temperature between the process temperature T 0 and the charging temperature Tp is performed with a ramping rate VR satisfying the condition Vr = (AT m O 1 ) Mi n ,

wobei Tm + 1 = Tm-ATm where T m + 1 = T m -AT m

mit ATm = C(m +1)-1e-1exp(U0/kTJwith AT m = C (m + 1) - 1 e - 1 exp (U 0 / kTJ

und Q = cpd(8fze6)-1Tp-3.and Q = cpd (8f z e6) - 1 T p -. 3

Dabei istIt is

C = 1,8E- 6Ks"1 C = 1.8E-6Ks " 1

U0= 2,2OeVU 0 = 2.2 OeV

k = 0,862E-4eVK-1 k = 0.862E-4eVK- 1

ε = 0,6ε = 0.6

5 = 1,36E- 12cal Cm-V1K"4 5 = 1,36E- 12cal Cm-1 V K "4

ρ = 2,32 gern"3 ρ = 2.32 like " 3

c = 0,2calg-1K"1 c = 0.2calg - 1 K " 1

TF = 823KT F = 823K

fR = fB(R/H)f R = f B (R / H)

fz = fz(R/H)fz = fz (R / H)

R = Scheibenradius, H = Scheibenabstand.R = disc radius, H = disc distance.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rarnpingrate VR des Temperaturanstieges größer als die Rampingrate Vr des Temperaturabfalls eingestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Rarnpingrate V R of the temperature increase is set to be greater than the rate of decrease Vr of the temperature drop.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Rampingrate VH eine beliebige Temperatur Τχ im Temperaturbereich T0 > Tx > TP als Temperaturhaltepunkt Tx gewählt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that to increase the ramping rate V H any temperature Τχ in the temperature range T 0 > T x > T P is selected as the temperature-holding point T x .

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sicherung der Verformungsfreiheit von Siliciumscheibenmaterial im Heißwand-Rohrreaktorprozeß und ist damit insbesondere bei der Bearbeitung von Siliciumscheibenmaterial großen Durchmessers im Rahmen von Diffusions-, Oxidations-, CVD- und Temperprozessen bei der Herstellung elektronischer Bauelemente anwendbar.The invention relates to a method for securing the freedom from distortion of silicon wafer material in the hot wall tubular reactor process and is thus particularly applicable in the processing of large diameter silicon wafer material in the context of diffusion, oxidation, CVD and annealing processes in the manufacture of electronic components.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bei der Bearbeitung von Siliciumscheibenmaterial zum Zwecke der Herstellung von integrierten Schaltkreisen findet zunehmend Siliciumscheibenmaterial größerer Durchmesser Anwendung. Dies erfolgt aus Gründen einer höheren Effektivität der Bearbeitungsprozesse und zunehmender Integrationsgrade der Schaltkreise. Die Bearbeitung von Siliciumscheibenmaterial größeren Durchmessers ist bei Hochtemperaturprozessen der Mikroelektroniktechnologie zumeist verbunden mit der Ausbildung von Temperaturinhomogenitäten über dem Siliciumscheibenkörper. Derartige TemperaturinhomogenitätenIn the processing of silicon wafer material for the purpose of the production of integrated circuits is increasingly silicon wafer material of larger diameter application. This is done for reasons of higher efficiency of machining processes and increasing degree of integration of the circuits. The processing of larger diameter silicon wafers in high temperature processes of microelectronics technology is usually associated with the formation of temperature inhomogeneities over the silicon wafer body. Such temperature inhomogeneities

bedingen die Ausbildung thermischer Spannungen im Scheibenkörper, die zur plastischen Verformung des Scheibenkörpers führen können. Temperaturinhomogenitäten im Scheibenkörper treten u. a. auch bei der Bearbeitung von Siliciumscheibenmaterial im Heißwand-Rohrreaktor, insbesondere sowohl beim Chargieren und Aufheizen bis hin zur Prozeßtemperatur, der aus Gründen einer wirtschaftlichen Prozeßführung im engen Scheibenverband, der Charge, stehenden Siliciummaterialscheiben, als auch beim Abkühlen und anschließenden Dechargieren des Scheibenverbandes, bis hin zur Raumtemperatur auf.condition the formation of thermal stresses in the disk body, which can lead to the plastic deformation of the disk body. Temperature inhomogeneities in the disk body occur u. a. also in the processing of silicon wafer material in the hot wall tubular reactor, in particular both during charging and heating up to the process temperature, for reasons of economic process management in the tight disc group, the batch, standing silicon material discs, as well as during cooling and subsequent decharging of the disc assembly, up to room temperature.

Insbesondere beim Erwärmen der Siliciumscheibencharge bis hin'zur Prozeßtemperatur und beim Abkühlen der Siliciumscheibencharge bis hin zur Raumtemperatur treten zwischen dom Rand und dem Zentrum der einzelnen Siliciummaterialscheiben der Charge Temperaturdifferenzen auf, die auf einen ungleichmäßigen Wärnietransport zu bzw. von Siliciumscheibenbereichen bedingt und durch gegenseitige Strahlungsabschirmung der Siliciumscheiben einer Charge zurückzuführen sind. Zur Minimierung dieser Temperaturdifferenzen, die im Scheibenkörper in erster Linie beim Chargieren und Aufheizen und beim Abkühlen und Dechargieren auftreten, bis hin zu einer Größe, die die plastische Verformung der Scheiben weitestgehend minimiert, sind eine Reihe von apparatetechnischen und verfahrenstechnischen Lösungen bekannt. Danach werden Siliciumscheiben mit Durchmessern ab 76mm, im engen Scheibenverband stehend, nicht mehr beliebig schnell Temperaturveränderungen im Bereich hoher Temperaturen unterzogen, sondern ab einer oder bis auf eine in Abhängigkeit vom Scheibendurchmesser und Scheibenabstand der Scheiben zueinander empirisch ermittelte, die plastische Verformung ausschließende Temperatur auf Prozeßtemperatur im Heißwand-Rohrreaktor erwärmt oder bis zu dieser Temperatur im Heißwand-Rohrreaktor abgekühlt. Bisher bekannte Temperaturänc'erungsregimo in der Erwärmungs- und Abkühlphase der Scheiben im Heißwand-Rohrreaktor richteten sich dabei nach den technischen Parametern der Anlage, sie werden durch Zuschaltung bzw. Unterbrechung der Energiezufuhr realisiert. Eine derartige, die thermisch-mechanische Belastbarkeit der Siliciumsubstratscheiben wenig berücksichtigende Verfahrensweise, sichert bei Scheibendurchmessern > 100 mm, im engen Scheibenverband stehend, keine Verformungsfreiheit bei der Bearbeitung von Siliciumscheibenmaterial im Heißwand-Rohrreaktor. Für verformungsfreie Bearbeitung von Siliciummaterialscheiben mit Durchmessern > 100 mm, im engen Scheibenverband stehend, ist die die Verformung ausschließende Temperaturdifferenz zwischen Scheibenrand und Scheibenzentrum durch eine geringe Geschwindigkeit der Temperaturänderung über den Siliciumscheibenkörpern zu erreichen. Jedoch führt eine zunehmende Verringerung der Geschwindigkeit der Temperaturänderung, die mit einer zeitlichen Zunahme der Wärmeeinwirkung für die im engen Scheibenverband stehenden Substratscheiben verbunden werden muß, auch zunehmend zu negativer Beeinflussung derauf den Substratscheiben bereits gefertigten Bauelementestrukturen. Durch Dotandenumverteilungsvorgänge und Yerclusterung sind einer beliebigen Verringerung der Temperaturänderungsgeschwindigkeit und damit einer zeitlichen Zunahme der Auf heiz-oder Abkühlphase der Substratscheibe im Heißwand-Rohrreaktor Grenzen gesetzt. Der Erweiterung der thermomechanischen Belas(ba/keitsgrenzen dienen Veränderungen der geometrischen Form und der materialtechnischen Beschaffenheit der Substratscheiben, u. a. durch Veränderung der Dicke oder das Einbringen von Implanten, um eine höhere Formstabilität der Scheibe zu erreichen.In particular, when heating the silicon wafer charge up to the process temperature and cooling of the silicon wafer charge to room temperature occur between dom edge and the center of each silicon material slices of the batch temperature differences, due to an uneven heat transfer to or from silicon wafer areas and by mutual radiation shielding of the Silicon wafers of a batch are due. To minimize these temperature differences that occur in the disk body primarily during charging and heating and during cooling and decharging, to a size that minimizes the plastic deformation of the discs as far as possible, a number of technical equipment and process engineering solutions are known. Thereafter, silicon wafers with diameters starting at 76 mm, standing in a narrow disc dressing, no longer arbitrarily subjected to rapid temperature changes in the range of high temperatures, but from one or to one depending on the disc diameter and disc spacing of the discs empirically determined, the plastic deformation excluding temperature to process temperature heated in the hot wall tubular reactor or cooled to this temperature in the hot wall tubular reactor. Previously known Temperaturänc'erungsregimo in the heating and cooling phase of the slices in the hot wall tube reactor were based on the technical parameters of the system, they are realized by switching or interrupting the power supply. Such, the thermal-mechanical strength of the silicon substrate discs little considered method, ensures with disc diameters> 100 mm, standing in tight disc association, no freedom of deformation in the processing of silicon wafer material in the hot wall tubular reactor. For deformation-free machining of silicon material discs with diameters> 100 mm, standing in close-meshed association, the temperature difference between disk edge and disk center, which excludes the deformation, can be achieved by a low rate of temperature change over the silicon wafer bodies. However, an increasing reduction in the rate of temperature change that must be associated with a time increase in heat exposure for the closely spaced substrate disks also increasingly results in negatively affecting the device structures already fabricated on the substrate disks. By Dotandumverteilungsvorgänge and Yerclusterung any reduction in the rate of temperature change and thus an increase in time on heating or cooling phase of the substrate wafer in the hot wall tubular reactor limits. The extension of the thermomechanical Belas (limits) serve to change the geometric shape and the material-technical nature of the substrate wafers, inter alia by changing the thickness or the introduction of implants, in order to achieve a higher dimensional stability of the disc.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Sicherung der Verformungsfreiheit von Siliciumscheibenmaterial im Heißwand-Rohrreaktor, das sowohl eine plastische Verformung der Substratscheiben als auch eine negative Beeinflussung von auf diesen Substratscheiben bereits gefertigten Bauelementestrukturen, unabhängig von deren geometrischer Form, insbesondere der Größe ihres Durchmessers, weitgehend ausschließt.The aim of the invention is to provide a method for ensuring the freedom from deformation of silicon wafer material in the hot wall tubular reactor, which both a plastic deformation of the substrate wafers as well as a negative effect on this substrate wafer already manufactured component structures, regardless of their geometric shape, in particular the size of their diameter , largely excludes.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Sicherung der Verformungsfreiheit von Siliciumscheibenmaterial im Heißwand-Rohrreaktor zu schaffen, das einen für die plastische Verformung unkritischen Wärmetransport zwischen den Substratscheibenbereichen jeder dsr im engen Verband stehenden Substratscheiben, unabhängig von deren geometrischen Form und ohne negative Beeinflussung der auf der Substratscheibe bereits gefertigten Bauelementestrukturen, ermöglicht.The invention is based on the object to provide a method for securing the deformation freedom of silicon wafer material in the hot wall tubular reactor, which is a non-critical for the plastic deformation heat transfer between the substrate wafer areas of each dsr in close association substrate discs, regardless of their geometric shape and without negative Influencing the already on the substrate wafer manufactured component structures allows.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Sicherung der Verformungsfreiheit von Siliciumscheibenmaterial im Heißwand-Rohrreaktor, wobei das Siliciumscheibenmaterial im engen Scheibenverband stehend dem Heißwand-Rohrreaktor eingegeben und entnommen wird und insbesondere für die Bearbeitung von Siliciumscheibenmaterial großen Durchmessers bei Diffusions-, Oxidations-, CVD- und Temperprozessen dient, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im engen Scheibenverband stehenden Substratscheiben bei einer Chargiertemperatur Tp dem Heißwand-Rohrreaktor eingegeben und entnommen werden und die Höhe der Chargiertemperatur dor BedingungThis object is achieved by the method of ensuring the freedom of deformation of silicon wafer material in the hot wall tubular reactor, wherein the silicon wafer material is placed and removed in close-meshed relation to the hot wall tubular reactor and in particular for the processing of large diameter silicon wafer material in diffusion, oxidation, CVD and annealing processes, according to the invention solved in that the stationary wafer discs are entered and removed at a charging temperature Tp the hot wall tubular reactor and the height of the charging temperature dor condition

je = txgenügend, eingestellt wird, wobei ever =txgenügend, is set, where

tB = -Cr2exp(U0/kTp) Ta 14 t B = Cr 2 exp (U 0 / kTp) Ta 14

mittmitt

und daß ein Temperaturanstieg oder Temperaturabfall zwischen der Prozeßtemperatur T0 und der Chargiertemperatur TP mit einer Rampingrate Vn, der Bedingung VB = (ATmo"')min genügend, durchgeführt wird,and that a temperature rise or drop in temperature between the process temperature T 0 and the charging temperature T P is carried out with a ramping rate V n satisfying the condition V B = (AT m o "') min,

wobei Tn, +, = Tn, - ATn,where T n , + , = T n , - AT n ,

mit ATn, = C{m + 1)-'e-'exp(U0/kTJwith AT n , = C {m + 1) - 'e-'exp (U 0 / kTJ

m = 0,1,2,...;m = 0,1,2, ...;

und θ = cpd(8fze6)-'Tp-3.and θ = cpd (8f z e6) - 'Tp- 3 .

Dabei istIt is

C = 1,8E-6Ks"'C = 1.8E-6Ks "'

U0 = 2,2OeVU 0 = 2.2 OeV

k = 0,862E--4eVK-'k = 0,862E - 4eVK- '

ε = 0,6ε = 0.6

6 = 1,36E-^CaICnTV1K-4 6 = 1.36E- ^ CaICnTV 1 K- 4

ρ = 2,32 gem"3 ρ = 2.32 according to " 3

c = 0,2calg-'K-'c = 0.2calg-'K- '

Tf - 823KTF - 823K

fR = fR(R/H)f R = f R (R / H)

fz = fz(R/H)fz = fz (R / H)

R = Scheibenradius, H = ScheibenabstandR = disc radius, H = disc distance

Die Erfindung wird dadurch vorteilhaft ausgestaltet, daß die Rampingrate VR des Temperaturanstieges zwischen der Chargiertemperatur Tp und der Prozeßtemperatur T0 geringfügig größer ist als die Rampingrate VR des Temperaturabfalls zwischen der Prozeßtemperatur T0 und der Chargiertemperatur Tp. Weiterhin kann eine beliebige Temperatur Tx im Temperaturbereich T0 > Tx > Tp als Temperaturhaltepunkt Tx zur Erhöhung der Rampingrate Vr gewählt werden.The invention is advantageously designed in that the ramp rate V R of the temperature rise between the charging temperature Tp and the process temperature T 0 is slightly greater than the rate of decrease V R of the temperature drop between the process temperature T 0 and the charging temperature Tp. Furthermore, any temperature T x in the temperature range T 0 > T x > Tp can be selected as a temperature stop point T x to increase the ramp rate Vr.

Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll anhand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment.

Siliciumsubstratscheiben mit einem Durchmesser von 150mm und einer Dicke von 675μηι, die sich in einer langen Reihe im Abstand von 4-5mm auf einem Quarzboot, d. h. im engen Verband stehend, im Ofen befinden, werden nach der Hochtamperaturbearbeitung im Heißwand-Rohrreaktor von 115O0C auf Raumtemperatur abgekühlt. Entsprechend der ofentechnischen Beschaffenheit kann der Abkühlprozeß durch Realisierung eines definierten Temperaturänderungsregimes im Ofenraum gesteuert werden. Ist eine definierte Einstellung des Temperaturänderungsregimes im Ofenraum auf Grund fehlender Steuerungsmöglichkeiten nicht realisierbar, so kann durch Veränderung des Scheibenabstandes auf dem Quarzboot, die zur verformungsfreien Abkühlung der Scheiben im Scheibenpaket notwendige Abkühlgeschwindigkeit derart gestaltet werden, daß diese mit der natürlichen Abkühlgeschwindigkeit des Rohrreaktors korrespondiert. Bei der Realisierung des Aufheiz- und Abkühlprozesses mittels der Einstellung eines definierten Temperaturänderungsregimes ist ein derartiger Temperaturverlauf im Ofenraum einzustellen, daß sich bezogen auf den Scheibendurchmesser von 150 mm, der Dicke von 675pm, einem Scheibenabstand im Quarzboot von etwa 5 mm, eine Rampingrate Vn = 10 K/min ergibt. Diese Rampingrate Vr ermittelt sich aus dem Quotienten einer veränderlichen Temperaturdifferenz, die der Rand der Siliciummaterialscheibe gegenüber ihrem Zentrum beim Abkühlprozeß aufweist und der Zeitdauer, über die diese Temperaturdifferenz, ohne plastische Verformungserscheinungen am Scheibenmaterial auszulösen, einwirken kann. Die Ermittlung der Rampingrate Vr erfolgt dabei unter Berücksichtigung der Prozeßtemperatur T0, der Chargiertemperatur TP und den geometrischen Bedingungen der Siliciummaterialscheiben, wie beispielsweise Scheibendicke, Scheibendurchmesser und Abstand der Scheiben auf dem Quarzboot. Unter Einbeziehung der bereits dargelegten, für Siliciummaterial gültigen Konstanten und der Erfüllung der Bedingung tB - Ta, d. h. die zulässige Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit der Siliciumscheiben ist gleich deren Aufheiz- und Abkühlvermögen, ergibt sichauch unter Berücksichtigung der Prozeßtemperatur T0 und den geometrischen Bedingungen der Siliciummaterialscheiben ein spezifischer Wert Tp. Diese notwendigen Ausgangsgrößen, die gemäß des Ausführugsbeispiels obige Werte annehmen, führen unter Einhaltung der Bedingung tB = tA zu einer Chargiertemperatur Tp = 8750C. Der verformungsfreie Abkühlprozeß der Siliciummateriaischeiben o.g. geometrischer Parameter ist dabei ausgehend von der Prozeßtemperatur T0 = 115O0C mit einer Rampingrate Vr = 10K/min bis hin zur Chargiertemperatur Tp = 875"C im Heißwand-Rohrreaktor zu führen. Nach dem Erreichen der Cha/giertemperatur Tp = 8750C wird das Scheibenpaket dem Heißwand-Rohrreaktor entnommen und der Raumtemperatur zur weiteren Abkühlung ausgesetzt. Der Abkühlprozeß erfolgt damit in zwei Etappen, einer gesteuerten Abkühlung im Heißwand-Rohrreaktor, ausgehend von der Prozeßtemperatur T0 bis zur Chargiertemperatur Tp unter Einhaltung der Rampingrate VR, und einer freien Abkühlung außerhalb des Reaktorraumes von der Chargiertemperatur Tp bis zur Raumtemperatur. Der verformungsfreio Abkühlprozeß eier Siliciummaterialscheiben erfolgt dabei unter Berücksichtigung der Abmessung des Siliciumscheibenmaterials, ihrer Anordnungsgeometrie und der Prozeßtemperatur spezifisch für die zu berücksichtigenden Parameter. Bei einer notwendigen Erhöhung der Prozeßtemperatur T0 wird die zulässige Rampingrate VR extrem klein und erreicht beispielsweise bei 12000C faktisch die Null-Grenze, so daß eine technischtechnologische Nutzung infolge möglicher Clusterbildung und Dotandenumverteilung unmöglich wird. Dem ist durch Auseinanderrücken der Substratscheiben, d. h. durch Vergrößerung des Parameters H, zu begegnen. Das damit veränderte Strahlungsverhalten der Substratscheiben im Rohrreaktor führt zu technisch praktikablen Abkühlgeschwindigkeiten auch für sehr hohe Prozeßtemperaturen. Beispielsweise werden bei gleichen geometrischen Scheibenverhältnissen und einem Abstand der Scheiben auf dem Quarzboot von 25 mm, sowie einer Prozeßtemperatur von 118O0C für den Abkühlprozeß eine Chargiertemperatur Tp = 8750C und eine Rampingrate VR = 3K/min erforderlich.Silicon substrate discs with a diameter of 150mm and a thickness of 675μηι, which are in a long row at a distance of 4-5mm on a quartz boat, ie standing in close association, are in the oven, after Hochtamperaturbearbeitung in hot wall tubular reactor of 115O 0 C. cooled to room temperature. According to the oven technical nature of the cooling process can be controlled by implementing a defined temperature change regime in the oven room. If a defined setting of the temperature change regime in the oven space is not feasible due to lack of control options, the cooling rate required for deformation-free cooling of the slices in the slab package can be configured by changing the wafer spacing on the quartz boat in such a way that it corresponds to the natural cooling rate of the tubular reactor. In the realization of the heating and cooling process by means of setting a defined temperature change regime such a temperature profile in the furnace chamber is set, that based on the wheel diameter of 150 mm, the thickness of 675pm, a disc spacing in the quartz boat of about 5 mm, a ramping rate V n = 10 K / min. This ramp rate Vr is determined from the quotient of a variable temperature difference, which has the edge of the silicon material disc relative to its center during the cooling process and the time over which this temperature difference, without causing plastic deformation phenomena on the disc material act. The determination of the ramping rate Vr takes place taking into account the process temperature T 0 , the charging temperature T P and the geometric conditions of the silicon material disks, such as disk thickness, disk diameter and distance of the disks on the quartz boat. Taking into account the already valid for silicon material constants and the fulfillment of the condition t B - Ta, ie the allowable heating and cooling rate of the silicon wafers is equal to their heating and cooling, also results taking into account the process temperature T 0 and the geometric conditions of the These necessary output variables, which according to the exemplary embodiment assume the above values, result in a charging temperature Tp = 875 ° C. while maintaining the condition t B = t A. The deformation-free cooling process of the silicon material disks and geometric parameters is based on the to cause process temperature T 0 = 115o 0 C with a Rampingrate Vr = 10 K / min up to the charging temperature Tp = 875 "C in the hot-wall tubular reactor. After reaching Cha / yaw temperature Tp = 875 0 C the disk package is the hot-wall tubular reactor taken and the room temperature for further cooling. The cooling process is thus carried out in two stages, a controlled cooling in the hot wall tubular reactor, starting from the process temperature T 0 to the charging temperature Tp while maintaining the ramp rate V R , and a free cooling outside the reactor space from the charging temperature Tp to room temperature. The deformation-free cooling process of silicon material wafers takes place, taking into account the dimension of the silicon wafer material, its arrangement geometry and the process temperature, specifically for the parameters to be considered. In a necessary increase in the process temperature T 0, the permissible Rampingrate V R becomes extremely small and reaches, for example, at 1200 0 C in fact, the zero-border, so that a technically technological use due to possible clustering and Dotandenumverteilung becomes impossible. This is to be countered by pushing apart the substrate disks, ie by increasing the parameter H. The thus changed radiation behavior of the substrate disks in the tubular reactor leads to technically feasible cooling rates even for very high process temperatures. For example, at the same geometric disk ratios and a distance of the discs on the quartz boat of 25 mm, and a process temperature of 118O 0 C for the cooling process, a charging temperature Tp = 875 0 C and a ramping rate V R = 3K / min required.

Claims (1)

1. Verfahren zur Sicherung der Verformungsfreiheit von Siliciumscheibenmaterial im Heißwand-Rohrreaktor, wobei das Siliciumscheibenmaterial im engen Schoibenverband stehend dem Heißwand-Rohrreaktor eingegeben und entnommen wird, insbesondere für die Bearbeitung von Siliciumscheibenmaterial großen Durchmessers bei Diffusions-, Oxidations-, CVD- und Temperpiozessen, dadurch gekennzeichnet, daß die im engen Scheibenverband stehenden Substratscheiben bei einer Chargiertemperatur TP dem Heißwand-Rohrreaktor eingegeben und entnommen werden und die Höhe der Chargiertemperatur der BedingungA method of ensuring the freedom from distortion of silicon wafer material in the hot wall tubular reactor, wherein the silicon wafer material is placed and withdrawn in close contact with the hot wall tubular reactor, in particular for the processing of large diameter silicon wafer material in diffusion, oxidation, CVD and annealing pessures; characterized in that the substrate discs standing in a close-meshed arrangement are introduced and removed at a charging temperature T P from the hot-wall tubular reactor and the height of the charging temperature of the condition Tb = Ta genügend, eingestellt wird,wobeiTb = Ta is set sufficiently, where T8 = - Cr2 exp (IVkTp)T 8 = - Cr 2 exp (IVkTp) TA = 2fRe6 (cpd)-1Tp4 T A = 2f R e6 (cpd) - 1 tp 4 mitt = cpd (θίηεδΓ1 (V3 -Tp"3)mitt = cpd (θίηεδΓ 1 (V 3 -T p " 3 )
DD31414088A 1988-03-29 1988-03-29 METHOD FOR ASSURING THE DEFORMATION FREEDOM OF SILICONE WELDING MATERIAL IN THE HOT WALL PIPE REACTOR DD285663A5 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000022205A1 (en) * 1998-10-12 2000-04-20 IHP GMBH Innovations for High Performance Microelectronics Institut für innovative Mikroelektronik Large-diameter high temperature stable semiconductor substrate wafer

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WO2000022205A1 (en) * 1998-10-12 2000-04-20 IHP GMBH Innovations for High Performance Microelectronics Institut für innovative Mikroelektronik Large-diameter high temperature stable semiconductor substrate wafer

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