DE102007053108A1 - Thermally treating disk-shaped semiconductor silicon wafer body at a temperature, comprises introducing wafer in treatment chamber having suspension gas stream, and carrying out thermal treatment of wafer under changing wafer temperature - Google Patents

Thermally treating disk-shaped semiconductor silicon wafer body at a temperature, comprises introducing wafer in treatment chamber having suspension gas stream, and carrying out thermal treatment of wafer under changing wafer temperature Download PDF

Info

Publication number
DE102007053108A1
DE102007053108A1 DE102007053108A DE102007053108A DE102007053108A1 DE 102007053108 A1 DE102007053108 A1 DE 102007053108A1 DE 102007053108 A DE102007053108 A DE 102007053108A DE 102007053108 A DE102007053108 A DE 102007053108A DE 102007053108 A1 DE102007053108 A1 DE 102007053108A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wafer
treatment
gas stream
chamber
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102007053108A
Other languages
German (de)
Inventor
Teimuraz Mchedlidze
Martin Prof. Dr. Kittler
Vladimir D. Akhmetov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHP GmbH
Original Assignee
IHP GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHP GmbH filed Critical IHP GmbH
Publication of DE102007053108A1 publication Critical patent/DE102007053108A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/02—Heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/04—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure using electric or magnetic fields or particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67784—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations using air tracks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

The method for thermally treating a disk-shaped semiconductor silicon wafer body at a temperature above the room temperature, comprises introducing wafer (106) in a treatment chamber (102) having suspension gas stream (108) in a suspension in freely suspended manner in such a way that the wafer is suspendedly stored in a treatment position in the treatment chamber defined through the suspension gas stream, carrying out the thermal treatment of the wafer under changing a wafer temperature corresponding to a pre-defined temperature profile, and removing the wafer from the treatment chamber. The method for thermally treating a disk-shaped semiconductor silicon wafer body at a temperature above the room temperature, comprises introducing wafer (106) in a treatment chamber (102) having suspension gas stream (108) in a suspension in freely suspended manner in such a way that the wafer is suspendedly stored in a treatment position in the treatment chamber defined through the suspension gas stream, carrying out the thermal treatment of the wafer under changing a wafer temperature corresponding to a pre-defined temperature profile, and removing the wafer from the treatment chamber. A wafer temperature defines as a function of the time changing itself in their values. The wafer is suspendedly moved with a speed depending of the temperature profile through chamber sections of the chamber in the function of the time. Preset temperatures in the chamber sections prevail corresponding to the pre-defined temperature profile. Before the thermal treatment, the wafer is introduced in the chamber before or after allocating the suspension gas stream. The suspension gas stream is allocated by producing turbulence in the suspension gas stream in a spatial zone near to a side of the wafer, by producing the pressure difference in the suspension gas stream on two opposing sides of the wafer and by introducing the suspension gas stream at an end of the chamber. The wafer is suspended to the treatment gas stream, which has a treatment temperature. The treatment gas stream contains the suspension gas stream or the suspension gas stream contains the treatment gas stream or the treatment gas stream is identical with the suspension gas stream. The wafer is additionally treated by illuminating the wafer with light of a pre-determined wavelength and intensity for pre-determined irradiation duration, by heating the side walls of the treatment chamber and by changing a gas pressure of the suspension gas stream on the side of the wafer. The suspension gas stream in the chamber has several partial suspension gas streams, which are introduced on opposing sides of the wafer and are led in alternative opposing direction. The wafer is moved by changing one of the partial gas streams, which is changed by changing suspension gas volumes introduced per unit time in the chamber. The suspension gas stream is introduced in a carrier level, which is arranged in the chamber, receives the wafer and flows by a suspension gas opening in the carrier level. The wafer is moved by moving the carrier level under changing a continuous suspension gas flow. A surface vector of a wafer principal surface stands perpendicular to a direction of a force of gravity to the wafer. The wafer has a circular form and a diameter of 0.2 m. The thermal treatment of the wafer is annealing treatment, fast annealing treatment, oxygen treatment, nitriding treatment, doping treatment or thermal treatment in an inert atmosphere. An independent claim is included for a device for thermally treating a disk-shaped semiconductor silicon wafer body at a temperature above the room temperature.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Behandeln eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers, der nachfolgend auch als Wafer bezeichnet wird.The The invention relates to a method for the thermal treatment of a disc-shaped semiconductor body, the following also referred to as wafer.

In der Halbleiterindustrie werden integrierte Schaltungen auf kreisförmigen Wafern aus Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium gefertigt. Fortschritte in der Produktionstechnologie von Siliziumwafern erlauben die Verwendung von Wafern mit immer größeren Durchmessern. Derzeit sind viele Halbleiterproduktionsverfahren auf Silizium-Wafer mit einem Durchmesser von 0,3 m ausgerichtet.In In the semiconductor industry, integrated circuits are used on circular ones Wafern made of semiconductor material such as silicon. Allow advances in the production technology of silicon wafers the use of wafers with ever larger diameters. At present, many semiconductor production processes are on silicon wafers aligned with a diameter of 0.3 m.

Der Herstellungsprozess für integrierte Schaltungen umfasst viele Verfahrensschritte, in denen der Wafer einer thermischen Behandlung ausgesetzt wird. Als thermische Behandlung ist jeder Behandlungsschritt zu verstehen, in welchem der Wafer einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur ausgesetzt wird, wobei hier als Raumtemperatur jede Temperatur im Bereich zwischen 15 und 35°C verstanden wird. Thermische Behandlungen umfassen beispielsweise eine schnelle thermische Annealing-(engl. Rapid Thermal Annealing, RTA)-Behandlung, Oxidationsprozesse, Nitridationsprozesse, Dotierungsprozesse und andere Annealingprozesse als RTA, etwa in einer inerten Atmosphäre.Of the Manufacturing process for integrated circuits includes many process steps in which the wafer is subjected to a thermal treatment is suspended. As a thermal treatment is every treatment step to understand in which the wafer a temperature above the Room temperature is exposed, here as room temperature, each temperature in the range between 15 and 35 ° C is understood. thermal Treatments include, for example, rapid thermal annealing. Rapid Thermal Annealing, RTA) treatment, oxidation processes, nitridation processes, Doping processes and annealing processes other than RTA, such as in an inert atmosphere.

Die thermische Behandlung von Halbleiterwafern in jedem Verfahrensstadium birgt ein hohes Risiko einer Defekterzeugung im Halbleiterwafer. Solche Defekte werden durch Stress erzeugt, der während der thermischen Behandlung im Wafer vorliegt.The thermal treatment of semiconductor wafers at each stage of the process carries a high risk of defect generation in the semiconductor wafer. Such Defects are generated by stress during the thermal Treatment in the wafer is present.

Aus der DE 697 31 199 T2 ist es bekannt, einen Halbleiterwafer berührungslos zu behandeln, indem er in einer Behandlungsposition in einem Abstand von einem Millimeter oder weniger unter bzw. über Düsenscheiben schwebend gelagert wird. Durch die Düsenscheiben wird jeweils ein Gasstrom in Richtung des Wafers geleitet. Die beiden Gasströme haben also entgegengesetzte Richtung. Der Wafer wird durch ihre Wirkung während einer thermischen Behandlung berührungslos in der Schwebe gehalten.From the DE 697 31 199 T2 It is known to treat a semiconductor wafer without contact by being suspended in a treatment position at a distance of one millimeter or less below or above nozzle disks. A gas flow is directed in each case through the nozzle disks in the direction of the wafer. The two gas streams thus have opposite directions. The wafer is held in suspension by its action during a thermal treatment without contact.

Eine Temperaturänderung des Wafers während der thermischen Behandlung, etwa zur Realisierung eines zeitlich gewünschten Temperaturprofils wie einer Temperaturrampe mit vorbestimmter Dauer, wird bei diesem Verfahren durch eine Änderung der Temperatur des zuströmenden Gases bewirkt. Das Gas gibt die in ihm enthaltene Wärme zur Erzielung der gewünschten Temperaturänderung an den Wafer ab. Diese Verfahrensführung ist mit energie- und zeitaufwändigen Heiz- bzw. Abkühlperioden verbunden. Das bedingt einen relativ geringen Waferduchsatz.A Temperature change of the wafer during the thermal Treatment, for example, to realize a desired time Temperature profiles such as a temperature ramp of a predetermined duration, is used in this process by a change in temperature of the incoming gas causes. The gas gives it in him contained heat to achieve the desired Temperature change to the wafer from. This procedure is with energy and time consuming heating or cooling periods connected. This requires a relatively small Waferduchsatz.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde technische Problem ist es, ein alternatives thermisches Behandlungsverfahren anzugeben, während dessen eine Änderung der Wafertemperatur mit verringertem Energie- und Zeitaufwand und damit mit erhöhtem Durchsatz unter reduzierten Kosten der Verfahrensführung stattfinden kann.The The present invention is based on a technical problem specify an alternative thermal treatment process during which a change in the wafer temperature with reduced energy and time and thus with increased throughput reduced costs of the procedure can take place.

Ein anderes Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum thermischen Behandeln eines Wafers bei einer Temperatur oberhalb Raumtemperatur anzugeben, das gegenüber einer mechanischen Halterung des Wafers während der thermischen Behandlung ein reduziertes Risiko der Erzeugung von Defekten aufweist.One Another concern of the present invention is a method for thermally treating a wafer at a temperature above room temperature to be given to a mechanical mounting of the Wafers during the thermal treatment a reduced Risk of producing defects.

Das genannte technische Problem wird mit Hilfe eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  • – Einführen des Wafers in eine Behandlungskammer;
  • – Durchführen der thermischen Behandlung des Wafers unter Änderung einer Wafertemperatur entsprechend einem vordefinierten Temperaturprofil, dass eine Wafertemperatur als eine in ihren Werten sich ändernde Funktion der Zeit definiert, indem der Wafer in der Behandlungskammer schwebend mit einer vom Temperaturprofil abhängigen Geschwindigkeit durch Kammerabschnitte der Behandlungskammer bewegt wird, in denen jeweilige voreingestellte Wärmemengen auf den Wafer übertragen werden, entsprechend dem vordefinierten Temperaturprofil;
  • – Entfernen des Wafers aus der Behandlungskammer, wobei der Wafer während der Behandlung frei schwebend gehalten wird, indem in der Behandlungskammer ein Schwebe-Gasstrom bereitgestellt wird, der geeignet ist, den Wafer derart in der Schwebe zu halten, dass er in einer durch den Schwebe-Gasstrom definierten Behandlungsposition innerhalb der Behandlungskammer schwebend gelagert wird, und wobei das Einführen des Wafers entweder vor oder nach einem Bereitstellen des Schwebe-Gasstroms, jedoch vor der thermischen Behandlung durchgeführt wird.
The said technical problem is solved by means of a method according to claim 1. The method comprises the following steps:
  • - introducing the wafer into a treatment chamber;
  • Performing the thermal treatment of the wafer changing a wafer temperature according to a predefined temperature profile that defines a wafer temperature as a function of time changing in value by floating the wafer in the processing chamber at a rate dependent on the temperature profile through chamber portions of the processing chamber in which respective preset amounts of heat are transferred to the wafer according to the predefined temperature profile;
  • Removing the wafer from the treatment chamber, wherein the wafer is kept free-floating during the treatment by providing in the treatment chamber a levitation gas flow capable of levitating the wafer so that it is suspended Gas stream defined treatment position is stored floating within the treatment chamber, and wherein the introduction of the wafer is carried out either before or after providing the levitated gas stream, but before the thermal treatment.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Bereitstellen einer Behandlungskammer, die vor dem Durchführen der thermischen Behandlung des Wafers in unterschiedlichen Kammerabschnitten auf vorbestimmte, dem vordefinierten Temperaturprofil der thermischen Behandlung entsprechende Temperaturen einzustellen ist. Die einzustellenden Temperaturen in den unterschiedlichen Kammerabschnitten müssen natürlich den Wärmeverlust berücksichtigen, der bei der Wärmeübertragung in der Behandlungsanordnung auftritt und liegen daher typischerweise über der jeweils gewünschten Wafertemperatur.The method according to the invention is based on the provision of a treatment chamber which, prior to carrying out the thermal treatment of the wafer in different chamber sections, is to be set to predetermined temperatures corresponding to the predefined temperature profile of the thermal treatment. Of course, the temperatures to be set in the different chamber sections must take into account the heat loss, which occurs in the heat transfer in the treatment arrangement and are therefore typically above the respective desired wafer temperature.

Die räumliche Ausdehnung der jeweiligen Kammerabschnitte mit jeweils vorbestimmter Temperatur in der Bewegungsrichtung des Wafers und die Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers sind auf einander abzustimmen, um im Ergebnis das gewünschte Temperaturprofil der thermischen Behandlung zu erzielen.The spatial extension of the respective chamber sections each predetermined temperature in the direction of movement of the wafer and the moving speed of the wafer are to be tuned to each other, as a result, the desired temperature profile of the thermal To achieve treatment.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass für die Abarbeitung des Temperaturprofils während der thermischen Behandlung des Wafers keine Heiz- und Kühlzyklen der Behandlungskammer oder des Schwebe-Gasstroms für die Behandlung jedes einzelnen Wafers durchzuführen sind. Das Temperaturprofil wird durch fest in den Kammerabschnitten voreingestellte Temperaturwerte und durch die entsprechend abzustimmende Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers abgearbeitet. Dadurch werden Energie und Zeit für die Behandlung eines Wafers eingespart. Der Waferdurchsatz kann erhöht und die Kosten der thermischen Behandlung können im Ergebnis reduziert werden.The inventive method has the advantage that for the processing of the temperature profile during the thermal treatment of the wafer no heating and cooling cycles the treatment chamber or the suspension gas flow for the Treatment of each individual wafer. The Temperature profile is preset by fixed in the chamber sections Temperature values and by the appropriately adjusted speed of movement processed the wafer. This will be energy and time for saved the treatment of a wafer. The wafer throughput can be increased and the cost of thermal treatment may result be reduced.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen ist eine hohe Reproduzierbarkeit der Verfahrensführung über eine Vielzahl von Wafern hinweg. Das führt zu einer Verbesserung der Homogenität der behandelten Scheiben im Vergleich miteinander. Demgegenüber ist die Beheizung des Wafers durch den Gasstrom weniger gut reproduzierbar.One Another advantage of the invention is a high reproducibility of process control over a multitude of wafers. This leads to an improvement the homogeneity of the treated discs compared to each other. In contrast, the heating of the wafer by the gas flow less well reproducible.

Das Verfahren eignet sich besonders für die Einzelbehandlung von Wafern in kurzen und normal langen thermischen Behandlungsverfahren, etwa eine Annealing-Behandlung, eine schnelle Annealing-Behandlung, eine Sauerstoffbehandlung, eine Nitridierungsbehandlung, eine Dotierungsbehandlung oder eine thermische Behandlung in einer inerten Atmosphäre. Nur für zeitlich extrem lange durchzuführende thermische Behandlungsverfahren scheint das Verfahren gegenüber bekannten Verfahren keine hervorhebbaren Vorzüge aufzuweisen.The Method is particularly suitable for individual treatment of wafers in short and normally long thermal treatment processes, such as an annealing treatment, a fast annealing treatment, an oxygen treatment, a nitriding treatment, a doping treatment or a thermal treatment in an inert atmosphere. Only for extremely long time to be performed Thermal treatment seems to oppose the procedure known methods have no notable advantages.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen des Schwebe-Gasstroms das Erzeugen einer Turbulenz im Schwebe-Gasstrom in einem räumlichen Gebiet nahe einer Seite des Wafers.at a preferred embodiment of the invention The method includes providing the suspended gas stream to generate a turbulence in the suspension gas flow in a spatial Area near one side of the wafer.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die thermische Behandlung des Wafers zusätzlich das Bestrahlen des Wafers mit Licht einer vorbestimmten Wellenlänge und Intensität für eine vorbestimmte Bestrahlungsdauer. Auf diese Weise können besonders steile Temperatursprünge im gewünschten Temperaturprofil unterstützt werden.at another embodiment of the invention Method includes the thermal treatment of the wafer in addition irradiating the wafer with light of a predetermined wavelength and intensity for a predetermined irradiation period. In this way, particularly steep temperature jumps be supported in the desired temperature profile.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das thermische Behandeln des Wafers, den Wafer zusätzlich einem Behandlungsgasstrom auszusetzen, der eine Behandlungstemperatur hat. Der Behandlungsgasstrom kann beispielsweise ein Inertgasstrom, ein Strom eines reduzierenden Gases wie Wasserstoff oder ein oxidierender Gasstrom sein, je nach gewünschter Behandlung des Wafers. Die Behandlungstemperatur des Gasstroms ist angesichts des abzuarbeitenden Temperaturprofils unter Berücksichtigung bzw. Anpassungat another preferred embodiment of the invention Method includes the thermal treatment of the wafer, the wafer in addition exposure to a treatment gas stream having a treatment temperature Has. The treatment gas stream may, for example, be an inert gas stream, a stream of reducing gas such as hydrogen or an oxidizing one Gas flow, depending on the desired treatment of the wafer. The treatment temperature of the gas stream is in view of the processed Temperature profile under consideration or adaptation

Bei bestimmten thermischen Behandlungen kann sich der Behandlungs-Gasstrom dazu eignen, allein zugleich auch zumindest einen Teil des Schwebe-Gasstroms zu bilden. Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält daher der Behandlungsgasstrom den Schwebe-Gasstrom oder enthält der Schwebe-Gasstrom den Behandlungsgasstrom oder ist der Behandlungsgasstrom mit dem Schwebe-Gasstrom identisch. Beispielsweise kann von einer Seite her ein zugleich als Schwebe-Gasstrom und zur besonderen thermischen Behandlung geeigneter Gasstrom zugeführt werden, der vornehmlich die entsprechende zugewandte Seite des Substrats wie gewünscht behandelt, also beispielsweise oxidiert, passiviert oder dotiert. Von der anderen Seite her kann ein für diese thermische Behandlung nicht geeigneter Schwebe-Gasstrom zugeführt werden.at Certain thermal treatments may involve the treatment gas flow At least one part of the floating gas flow is suitable for this purpose alone to build. In a further embodiment of the invention Therefore, the process gas stream contains the suspended gas stream or the suspended gas stream contains the treatment gas stream or the treatment gas flow is identical to the suspended gas flow. For example, from one side at a time as a floating gas flow and fed to the particular thermal treatment suitable gas stream which primarily the corresponding facing side of the substrate treated as desired, for example, oxidized, passivated or doped. From the other side can be a for this thermal treatment is not fed to suitable levitation gas flow become.

Zur Erzielung des gewünschten Temperaturprofils der thermischen Behandlung werden in typischen Ausführungsbeispielen die Seitenwände der Behandlungskammer entsprechend differenziert beheizt. Je nach gewünschtem Temperaturprofil kann eine erforderliche Anzahl in ihrer Temperatur individuell steuerbare Kammerabschnitte in der Bewegungsrichtung des Substrats hintereinander angeordnet sein. Zur Erzielung eines zeitlich variierenden Wärmeübertrags entsprechend dem gewünschten Temperaturprofil der thermischen Behandlung ist alternativ oder zusätzlich eine entsprechend dem Temperaturprofil gesteuerte Bewegung des Wafers in einem elektromagnetischen Strahlungsfeld möglich, das von mindestens einer der Endseiten der Behandlungskammer her eingespeist wird. Zusätzlich kann zur Erzielung des Temperaturprofils auch die Intensität des Strahlungsfeldes während der thermischen Behandlung verändert werden. Geeignete Wellenlängenbereiche für die Bestrahlung sind in der Halbleitertechnologie für verschiedene Materialien bekannt.to Achieving the desired temperature profile of the thermal Treatment in typical embodiments are the Side walls of the treatment chamber differentiated accordingly heated. Depending on the desired temperature profile, a required number individually controllable in their temperature Chamber sections in the direction of movement of the substrate in a row be arranged. To achieve a time-varying heat transfer according to the desired temperature profile of the thermal Treatment is alternatively or additionally a corresponding the temperature profile controlled movement of the wafer in an electromagnetic Radiation field possible, that of at least one of the end sides the treatment chamber is fed ago. additionally can also achieve the intensity profile to achieve the temperature profile of the radiation field during the thermal treatment to be changed. Suitable wavelength ranges for irradiation are in semiconductor technology for different materials known.

Die Bewegung des Wafers in der Behandlungskammer kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet das Bewegen des Wafers die Änderung eines Gasdruckes des Schwebe-Gasstroms auf einer ersten Seite des Wafers, während er auf der anderen, zweiten Seite des Wafers konstant gehalten oder entsprechend der gewünschten Bewegungsrichtung in entgegengesetzter Weise geändert wird. Dies kann also realisiert werden, indem als Schwebe-Gasstrom in der Behandlungskammer zwei oder mehrere Partial-Schwebe-Gasströme bereitgestellt werden. Auf jeder der entgegengesetzten Seiten des Wafers wird mindestens ein Partial-Schwebe-Gasstrom in die Behandlungskammer eingeführt und beide werden in einander entgegengesetzte, auf einander zu weisende Richtungen geleitet. Eine kontrollierte Änderung mindestens eines der Partial-Gasströme, bei der beispielsweise ein pro Zeiteinheit in die Behandlungskammer eingeführtes Gasvolumen geändert wird, sorgt für eine gewünschte Positionsänderung des Wafers in der Behandlungskammer zur Abarbeitung des Temperaturprofils.The movement of the wafer in the treatment chamber can be effected in various ways. In one embodiment of the invention In accordance with a method, moving the wafer includes altering a gas pressure of the levitated gas stream on a first side of the wafer while keeping it constant on the other, second side of the wafer, or changing it in an opposite manner according to the desired direction of travel. This can therefore be realized by providing two or more partial suspension gas flows as a suspended gas flow in the treatment chamber. On each of the opposite sides of the wafer, at least a partial levitation gas stream is introduced into the treatment chamber and both are directed in opposite, mutually facing directions. A controlled change of at least one of the partial gas streams, in which, for example, a volume of gas introduced per time unit into the treatment chamber is changed, ensures a desired change in position of the wafer in the treatment chamber for processing the temperature profile.

Der Schwebe-Gasstrom wird in einer alternativen Ausführungsform in eine Trägerstufe eingeleitet, die in der Behandlungskammer beweglich angeordnet ist und die den Wafer aufnimmt, wobei der Schwebe-Gasstrom durch mindestens eine Schwebe-Gasöffnung in der Trägerstufe strömt. Die Bewegung des Wafers wird in dieser Ausführungsform unter Bewegung der Trägerstufe bei Anwendung eines kontinuierlichen Schwebegasflusses realisiert.Of the Suspended gas flow is in an alternative embodiment introduced into a carrier stage in the treatment chamber is movably disposed and which receives the wafer, wherein the floating gas flow by at least one floating gas opening in the carrier stage flows. The movement of the wafer is in this embodiment under movement of the carrier stage when applying a continuous Suspension gas flow realized.

Für die Bewegung des Wafers in der Behandlungskammer kann alternativ oder ergänzend zu den beiden vorstehenden Ausführungsbeispielen die Schwerkraft genutzt werden. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens steht daher ein Oberflächenvektor einer Waferhauptoberfläche parallel zu einer Richtung einer auf den Wafer wirkenden Schwerkraft. Die Behandlungskammer ist vertikal orientiert.For the movement of the wafer in the treatment chamber may alternatively or in addition to the two preceding embodiments, the Gravity be used. In one embodiment of the The method according to the invention therefore has a surface vector a wafer main surface parallel to a direction of a Gravity acting on the wafer. The treatment chamber is vertical oriented.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird das genannte technische Problem gelöst durch eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Wafers bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, umfassend:

  • – eine Behandlungskammer, die ausgebildet ist, einen scheibenförmigen Körper während einer thermischen Behandlung aufzunehmen;
  • – eine Schwebe-Gas-Einheit, die ausgebildet ist, einen Schwebe-Gasstrom bereitzustellen, der geeignet ist, den Wafer derart in der Schwebe zu halten, dass er in einer durch den Schwebe-Gasstrom definierten Behandlungsposition innerhalb der Behandlungskammer schwebend gelagert wird;
  • – eine Behandlungseinheit, die ausgebildet ist, eine Bewegung des schwebenden Wafers unter Änderung einer Wafertemperatur in der Behandlungskammer mit einer von einem vordefinierten Temperaturprofil, das eine Wafertemperatur als eine in ihren Werten sich ändernde Funktion der Zeit definiert, abhängigen Geschwindigkeit durch Kammerabschnitte der Behandlungskammer zu steuern, in denen entsprechend dem vordefinierten Temperaturprofil jeweilige voreingestellte Temperaturen herrschen.
According to a second aspect of the invention, said technical problem is solved by a device for thermal treatment of a wafer at a temperature above room temperature, comprising:
  • A treatment chamber adapted to receive a disk-shaped body during a thermal treatment;
  • A levitation gas unit configured to provide a levitated gas stream capable of levitating the wafer so as to float in a processing position defined by the levitated gas flow within the processing chamber;
  • A processing unit configured to control a movement of the floating wafer while changing a wafer temperature in the processing chamber at a rate dependent on a predefined temperature profile defining a wafer temperature as a function of time varying in its values through chamber sections of the processing chamber in which prevail respective preset temperatures according to the predefined temperature profile.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen denen des Verfahrens des ersten Aspekts der Erfindung.The Advantages of the device according to the invention correspond those of the method of the first aspect of the invention.

Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen enthalten Weiterbildungen der Schwebe-Gas-Einheit oder der Behandlungseinheit, die zum Ausführung von entsprechenden Ausführungsformen des Verfahrens des ersten Aspekts der Erfindung ausgebildet sind.embodiments contain the devices of the invention Further developments of the floating gas unit or the treatment unit, that for the execution of corresponding embodiments the method of the first aspect of the invention are formed.

So kann die Schwebe-Gas-Einheit in einem Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Trägerstufe umfassen, die in der Behandlungskammer angeordnet ist und die ausgebildet ist, den Wafer aufzunehmen und den Schwebe-Gasstrom durch mindestens eine Schwebe-Gasöffnung in der Trägerstufe fließen zu lassen.So may be the levitation gas unit in one embodiment additionally comprise a carrier stage, which in the Treatment chamber is arranged and which is formed, the wafer and the floating gas stream through at least one floating gas opening to flow in the carrier stage.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen mit Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:following the invention will be described by way of example with reference to FIGS Figures explained in more detail. Show it:

1 eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines thermischen Behandlungsverfahrens und einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Wafers; 1 a schematic diagram of a first embodiment of a thermal treatment method and apparatus for thermal treatment of a wafer;

2 eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels eines thermischen Behandlungsverfahrens und einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Wafers; 2 a schematic diagram of a second embodiment of a thermal treatment method and apparatus for thermal treatment of a wafer;

3–6 verschiedene alternative Möglichkeiten der berührungslosen Lagerung eines Wafers in der Behandlungskammer; und 3 - 6 various alternative ways of contactless storage of a wafer in the treatment chamber; and

7 ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur thermischen Waferbehandlung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 a schematic block diagram of an embodiment of a device for thermal wafer treatment according to another embodiment of the invention.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines thermischen Behandlungsverfahrens und einer Vorrichtung 100 zur thermischen Behandlung eines Wafers. Die Vorrichtung umfasst eine Behandlungskammer 102, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel zylinderförmig ist. Die Behandlungskammer 102 hat eine nicht näher dargestellte Heizvorrichtung, die es erlaubt, eine im links neben der Behandlungskammer dargestellten Diagramm beispielhaft eingezeichnete Temperaturverteilung T 104 entlang der Zylinderlängsachse der Behandlungskammer 102 zu realisieren. Im in 1 dargestellten Betriebszustand ist in die Behandlungskammer 102 ein Wafer 106 eingeführt und wird von einem Gasstrom 108 in der Schwebe gehalten, der durch eine Anzahl Strömungspfeile symbolisiert ist. Der Gasstrom 108 bildet einen Schwebe-Gasstrom, der den Wafer entsprechend einem gewünschten Temperaturprofil der thermischen Behandlung schwebend durch die Behandlungskammer trägt. Eine durch einen Doppelpfeil 110 symbolisierte Bewegung des Wafers 106 kann durch Steuerung des Gasstroms 108 in kontrollierter Weise erfolgen. Je nach gewünschten Temperaturprofil kann auch die Geschwindigkeit der Bewegung des Wafers 106 eingestellt werden. Die Bewegungsrichtung des Wafers kann während der thermischen Behandlung bei Bedarf durch eine entsprechende Änderung des Schwebe-Gasstroms 108 umgekehrt werden. Auf diese Weise kann der Wafer wiederholt in bestimmte Temperaturzonen der Behandlungskammer 102 hineingeführt und anschließend zum Abkühlen wieder herausbefördert werden, entsprechend einem gewünschten Temperaturprofil. 1 shows a schematic diagram of a first embodiment of a thermal treatment method and a device 100 for the thermal treatment of a wafer. The device comprises a treatment chamber 102 , which is cylindrical in the present embodiment. The treatment chamber 102 has a heater, not shown, which allows a slide shown in the left of the treatment chamber gramme exemplary temperature distribution T 104 along the cylinder longitudinal axis of the treatment chamber 102 to realize. Im in 1 shown operating state is in the treatment chamber 102 a wafer 106 introduced and is powered by a gas stream 108 held in suspension, which is symbolized by a number of flow arrows. The gas flow 108 forms a levitated gas stream that floats the wafer through the treatment chamber according to a desired temperature profile of the thermal treatment. One by a double arrow 110 symbolized movement of the wafer 106 can by controlling the gas flow 108 done in a controlled manner. Depending on the desired temperature profile can also speed the movement of the wafer 106 be set. The direction of movement of the wafer may during the thermal treatment, if necessary, by a corresponding change of the floating gas flow 108 be reversed. In this way, the wafer can be repeated in certain temperature zones of the treatment chamber 102 are brought in and then brought out again for cooling, according to a desired temperature profile.

Die Temperaturverteilung 104 und die Geschwindigkeit der Bewegung des Wafers in der Behandlungskammer werden entsprechend dem gewünschten Temperaturprofil der thermischen Behandlung gesteuert.The temperature distribution 104 and the rate of movement of the wafer in the processing chamber are controlled according to the desired temperature profile of the thermal treatment.

2 zeigt eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels eines thermischen Behandlungsverfahrens und einer Vorrichtung 200 zur thermischen Behandlung eines Wafers. Die Vorrichtung 200 entspricht in ihrem Grundkonzept der Vorrichtung 100 der 1. Für solche Elemente der 2, die in ihrer Funktion denen des Ausführungsbeispiels der 1 entsprechen, werden daher nachfolgend Bezugszeichen verwendet, die sich lediglich in der ersten Ziffer von dem in 1 verwendeten Bezugszeichen unterscheiden. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel. 2 shows a schematic diagram of a second embodiment of a thermal treatment method and a device 200 for the thermal treatment of a wafer. The device 200 corresponds in its basic concept of the device 100 of the 1 , For such elements of 2 , in their function those of the embodiment of the 1 Therefore, hereinafter reference numerals are used, which are only in the first digit of the in 1 different reference numerals used. The following description focuses on the differences from the previous embodiment.

Im Unterschied zur Behandlungskammer 102 weist die Behandlungskammer 202 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zusätzlich eine Trägerstufe 212 auf, die in der Behandlungskammer 202 entlang ihrer Zylinderachse beweglich gelagert ist. Eine solche bewegliche Lagerung kann beispielsweise mit Hilfe von einer oder mehreren Schienen 214 realisiert werden. Die Trägerstufe kann so entlang der Schienen in kontrollierter Weise geführt werden. Alternativ oder zusätzlich ist eine höhenverstellbare Aufhängung der Trägerstufe von ihrer Oberseite 212.1 her oder eine höhenverstellbare Stützung der Trägerstufe 212 von ihrer Unterseite 212.2 her möglich. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Wafer 206 während der thermischen Behandlung innerhalb der Trägerstufe 206 in der Schwebe gehalten. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 liegt der Vorteil der Verwendung einer Trägerstufe darin, dass der Schwebe-Gasstrom im kleineren Volumen der Trägerstufe und nicht in der gesamten Behandlungskammer kontrolliert werden muss.In contrast to the treatment chamber 102 has the treatment chamber 202 of the present embodiment additionally a carrier stage 212 on top of that in the treatment chamber 202 is movably mounted along its cylinder axis. Such a movable storage, for example, with the help of one or more rails 214 will be realized. The carrier stage can thus be guided along the rails in a controlled manner. Alternatively or additionally, a height-adjustable suspension of the support stage from its top 212.1 or a height-adjustable support of the carrier level 212 from their bottom 212.2 possible. In this embodiment, the wafer becomes 206 during the thermal treatment within the carrier stage 206 held in suspense. Compared to the embodiment of 1 the advantage of using a carrier stage is that the floating gas stream must be controlled in the smaller volume of the carrier stage and not in the entire processing chamber.

Durch Bewegung der Trägerstufe 212 entlang der Temperaturverteilung 204 in der Behandlungskammer mit einer geeignet gewählten Geschwindigkeit und Richtung kann ein gewünschtes Temperaturprofil einer thermischen Behandlung erzielt werden.By movement of the carrier stage 212 along the temperature distribution 204 In the treatment chamber with a suitably selected speed and direction, a desired temperature profile of a thermal treatment can be achieved.

3 bis 6 zeigen verschiedene alternative Möglichkeiten der berührungslosen Lagerung eines Wafers in der Behandlungskammer. In den 3 bis 6 sind verschiedene Alternativen der Realisierung eines Schwebe-Gasstroms dargestellt. Im Beispiel der 3 wird der Schwebe-Gasstrom von zwei Partial-Schwebe-Gasströmen 308.1 und 308.2 gebildet. Zusätzlich ist die Richtung der auf die Waferscheibe einwirkenden Schwerkraft durch einen Pfeil G dargestellt. Im Ausführungsbeispiel der 1 kann eine Bewegung der Waferscheibe 106 bei Verwendung zweier Partial-Schwebe-Gasströme wie in 3 durch eine individuelle Steuerung der Schwebe-Gasströme 308.1 und 308.2 realisiert werden. Ausgehend von einer Gleichgewichtslage, in der der Wafer ruht, kann eine Bewegung nach unten, also in Richtung der Schwerkraft, entweder durch Reduzierung des zweiten Partial-Schwebe-Gasstroms 308.2 oder durch eine Erhö hung des ersten Partial-Schwebe-Gasstroms 308.1 oder durch eine Kombination beider Maßnahmen erzielt werden. 3 to 6 show various alternative ways of non-contact storage of a wafer in the treatment chamber. In the 3 to 6 various alternatives of the realization of a floating gas flow are shown. In the example of 3 the levitated gas stream becomes two partial levitation gas streams 308.1 and 308.2 educated. In addition, the direction of the force acting on the wafer wafer gravity by an arrow G is shown. In the embodiment of 1 may be a movement of the wafer disk 106 when using two partial levitation gas streams as in 3 by an individual control of the suspended gas flows 308.1 and 308.2 will be realized. Starting from an equilibrium position in which the wafer rests, can move downwards, ie in the direction of gravity, either by reducing the second partial levitation gas flow 308.2 or by increasing the first partial levitation gas flow 308.1 or by a combination of both.

Im Beispiel der 4 fließen beide Partial-Schwebe-Gasströme 408.1 und 408.2 in der gleichen Richtung. Ihre Richtung ist der Schwerkraft entgegengesetzt. Der erste Partial-Schwebe-Gasstrom 408.1 kann entweder durch Zuführen eines nach oben, also entgegen der Schwerkraft gerichteten Gasstroms oder durch Absaugen von Gas aus der Behandlungskammer realisiert werden.In the example of 4 Both partial-limbo gas flows flow 408.1 and 408.2 in the same direction. Their direction is opposite to gravity. The first partial levitation gas stream 408.1 can be realized either by supplying a directed upward, ie contrary to gravity gas flow or by suction of gas from the treatment chamber.

Die Beispiele der 5 und 6 zeigen Alternativen, in denen jeweils nur ein Schwebe-Gasstrom erzeugt wird, der auf einer Seite des Wafers der Schwerkraft entgegenwirkt. Es kann durch Hinzufügen weiterer Partial-Schwebe-Gasströme erreicht werden, dass der Wafer während der thermischen Behandlung in eine Drehbewegung versetzt wird. Der Schwebe-Gasstrom kann beispielsweise spiralförmig an einer Seite des Wafers angreifen, um ihn in eine Rotation um sein vertikale Achse zu versetzen. Auf diese Weise kann die Homogenität der thermischen Behandlung weiter erhöht werden.The examples of 5 and 6 show alternatives in which only one levitated gas stream is generated, which counteracts gravity on one side of the wafer. By adding further partial levitation gas streams, it is possible to cause the wafer to rotate during the thermal treatment. For example, the levitated gas stream may helically engage one side of the wafer to rotate it about its vertical axis. In this way, the homogeneity of the thermal treatment can be further increased.

7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 700 zur thermischen Waferbehandlung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Behandlungskammer 702 der Vorrichtung 700 hat entlang ihrer Längsrichtung eine Vielzahl von Kammerabschnitten, von denen in 7 die Kammerabschnitte 702.1 bis 702.6 dargestellt sind. Die Kammerabschnitte 702.1 bis 702.6 sind individuell über jeweilige Heizvorrichtungen 720.1 bis 720.6 beheizbar. Die Kammerabschnitte 702.1 bis 702.6 sind thermisch insoweit voneinander entkoppelt, dass ihre Temperatur entsprechend den Anforderungen der mit der Vorrichtung 700 durchzuführenden thermischen Behandlungen unabhängig voneinander einstellbar und auf dem jeweils gewünschten Temperaturniveau zu halten sind. Eine Temperatursteuerung 722 regelt die Temperaturen der einzelnen Kammerabschnitte entsprechend einer gewünschten Temperaturverteilung. Hierfür sind in den einzelnen Kammerabschnitten 702.1 bis 702.6 Temperaturfühler vorgesehen, die in 7 nicht dargestellt sind. Die von den Temperaturfühlern ermittelten Temperaturwerte in den Kammerabschnitten dienen der Temperatursteuerung 720 als Eingangsgröße im Rahmen der Temperaturregelung der einzelnen Kammerabschnitte. Schematisch dargestellt ist in 7 ebenfalls eine Schwebe-Gasvorrichtung 722, die zur Erzeugung eines Schwebe-Gasstroms ausgebildet ist. Verschiedene Alternativen möglicher Schwebe-Gasströme wurden in den vorangehenden Figuren im Einzelnen erläutert. Daher wird hier auf Details der Ausbildung der Schwebe-Gasvorrichtung 722 verzichtet. Der Betrieb der Schwebe-Gasvorrichtung 722 wird durch eine Schwebe-Gassteuerung 724 geregelt. Diese sorgt insbesondere für die schwebende Lagerung und Bewegung eines in Behandlung befindlichen Wafers über Steuerung des oder der Schwebe-Gasströme. Die Temperatursteuerung 720 und die Schwebe-Gassteuerung 724 greifen zur Realisierung eines gewünschten Temperaturprofils der thermischen Behandlung auf eine Profil-Speichereinheit 726 zu, in der die zur Realisierung eines Temperaturprofils einer gewünschten thermischen Behandlung nötigen Daten abgelegt sind. Die Profil-Speichereinheit 726 kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Temperaturprofilen aufnehmen. Für eine bestimmte gewünschte thermische Behandlung wird dann die entsprechende Information in die Temperatursteuerung 720 und die Schwebe-Gassteuerung 724 geladen. Neue Temperaturprofile können durch eine nicht näher dargestellte Eingabevorrichtung in der Profil-Speichereinheit abgelegt werden. Die Temperaturprofile können in Form unterschiedlicher Temperaturdaten als Funktion der Zeit, also in Tabellenform, oder alternativ als ausführbare Dateien vorliegen, die von der Temperatursteuerung 720 und der Schwebe-Gassteuerung 724 geladen werden. 7 shows a schematic block diagram gram of an embodiment of a device 700 for thermal wafer treatment according to another embodiment of the invention. The treatment chamber 702 the device 700 has along its longitudinal direction a plurality of chamber sections, of which in 7 the chamber sections 702.1 to 702.6 are shown. The chamber sections 702.1 to 702.6 are individual over respective heaters 720.1 to 720.6 heated. The chamber sections 702.1 to 702.6 are thermally decoupled so far from each other that their temperature according to the requirements of the device 700 be carried out independently of each other adjustable and to be kept at the particular desired temperature level. A temperature control 722 regulates the temperatures of the individual chamber sections according to a desired temperature distribution. For this purpose, in the individual chamber sections 702.1 to 702.6 Temperature sensor provided in 7 are not shown. The temperature values in the chamber sections determined by the temperature sensors serve to control the temperature 720 as input in the context of the temperature control of the individual chamber sections. Schematically represented in 7 also a floating gas device 722 , which is designed to generate a floating gas flow. Various alternatives of possible suspended gas flows have been explained in detail in the preceding figures. Therefore, here are details of the formation of the levitation gas device 722 waived. The operation of the levitation gas device 722 is by a levitation gas control 724 regulated. This provides in particular for the floating storage and movement of a wafer under treatment via control of the floating or gas flows. The temperature control 720 and the floating gas control 724 access to a profile storage unit to realize a desired temperature profile of the thermal treatment 726 to, in which the necessary for the realization of a temperature profile of a desired thermal treatment data are stored. The profile storage unit 726 can accommodate a variety of different temperature profiles. For a particular desired thermal treatment then the corresponding information in the temperature control 720 and the floating gas control 724 loaded. New temperature profiles can be stored by an input device, not shown, in the profile storage unit. The temperature profiles may be in the form of different temperature data as a function of time, that is in tabular form, or alternatively as executable files, by the temperature controller 720 and the floating gas control 724 getting charged.

Mit der vorstehend beschriebenen Erfindung gelingt eine thermische Behandlung von Wafern ohne Erzeugung von Verspannung in der Waferscheibe. Auf diese Weise wird die Erzeugung von Defekten während der thermischen Behandlung, die nach bekannten Verfahren des Standes der Technik eine mechanische Lagerung des Wafers erzeugt werden, verhindert. Zugleich wird mit der Erfindung ein hoher Durchsatz bei verringertem Energieverbrauch erzielt, weil auf Kühl- und Heizzyklen der Behandlungskammer verzichtet werden kann. Die Behandlung selbst weist eine hohe Reproduzierbarkeit auf und führt auf diese Weise zu sehr homogenen Wafereigenschaften über eine Vielzahl von Wafern hinweg. Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Behandlung von Wafern mit großem Durchmesser, beispielsweise 200, 300 oder 450 mm. Es ist für einen Einzel-Waferbetrieb geeignet. Bei Verwendung einer Trägerkammer ist jedoch auch die gleichzeitige Behandlung mehrerer Wafer in einer Kammer denkbar.With The invention described above achieves a thermal treatment of wafers without generating strain in the wafer wafer. On this way, the generation of defects during the thermal treatment, according to known methods of the state the technique of mechanical storage of the wafer are generated prevented. At the same time with the invention, a high throughput achieved with reduced energy consumption because of cooling and heating cycles of the treatment chamber can be dispensed with. The Treatment itself has a high reproducibility and leads in this way to very homogeneous wafer properties over a multitude of wafers. The method is particularly suitable for the treatment of large diameter wafers, for example 200, 300 or 450 mm. It is for a single wafer operation suitable. However, using a carrier chamber is also the simultaneous treatment of several wafers in one chamber conceivable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 69731199 T2 [0005] - DE 69731199 T2 [0005]

Claims (22)

Verfahren zum thermischen Behandeln eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers, nachfolgend als Wafer bezeichnet, bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, bei dem der Wafer während der Behandlung frei schwebend gehalten wird, indem in einer Behandlungskammer ein Schwebe-Gasstrom bereitgestellt wird, der geeignet ist, den Wafer derart in der Schwebe zu halten, dass er in einer durch den Schwebe-Gasstrom definierten Behandlungsposition innerhalb der Behandlungskammer schwebend gelagert wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Einführen des Wafers in die Behandlungskammer; – Durchführen der thermischen Behandlung des Wafers unter Änderung einer Wafertemperatur entsprechend einem vordefinierten Temperaturprofil, dass eine Wafertemperatur als eine in ihren Werten sich ändernde Funktion der Zeit definiert, indem der Wafer in der Behandlungskammer schwebend mit einer vom Temperaturprofil abhängigen Geschwindigkeit durch Kammerabschnitte der Behandlungskammer bewegt wird, in denen jeweilige voreingestellte Temperaturen herrschen, entsprechend dem vordefinierten Temperaturprofil; – Entfernen des Wafers aus der Behandlungskammer; wobei das Einführen des Wafers entweder vor oder nach dem Bereitstellen des Schwebe-Gasstroms, jedoch vor der thermischen Behandlung durchgeführt wird.Process for the thermal treatment of a disk-shaped Semiconductor body, hereinafter referred to as wafer, at a temperature above room temperature at which the wafer is kept floating during treatment by a levitation gas stream is provided in a treatment chamber, which is capable of holding the wafer in suspension so that it is within a treatment position defined by the suspended gas flow the treatment chamber is suspended, the method the steps includes: - Insert the wafer in the treatment chamber; - Perform the thermal treatment of the wafer under change of a Wafer temperature according to a predefined temperature profile, that a wafer temperature is changing as one in their values Defines the function of time by placing the wafer in the treatment chamber floating with a temperature profile dependent speed Chamber sections of the treatment chamber is moved, in which respective preset temperatures, according to the predefined Temperature profile; Removing the wafer from the treatment chamber; in which inserting the wafer either before or after providing of the suspended gas stream, but before the thermal treatment is performed. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen des Schwebe-Gasstroms das Erzeugen einer Turbulenz im Schwebe-Gasstrom in einem räumlichen Gebiet nahe einer Seite des Wafers umfasst.The method of claim 1, wherein providing of the levitation gas stream, generating turbulence in the levitated gas stream in a spatial area near one side of the wafer includes. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen des Schwebe-Gasstroms das Erzeugen der Druckdifferenz im Schwebe-Gasstrom auf zwei entgegengesetzten Seiten des Wafers umfasst.The method of claim 1, wherein providing of the levitation gas stream, generating the pressure difference in the levitated gas stream on two opposite sides of the wafer. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die thermische Behandlung des Wafers zusätzlich das Bestrahlen des Wafers mit Licht einer vorbestimmten Wellenlänge und Intensität für eine vorbestimmte Bestrahlungsdauer umfasst.The method of claim 1, wherein the thermal Treatment of the wafer additionally the irradiation of the wafer with light of a predetermined wavelength and intensity for a predetermined period of irradiation. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das thermische Behandeln des Wafers umfasst, den Wafer einem Behandlungsgasstrom auszusetzen, der eine Behandlungstemperatur hat.The method of claim 1, wherein the thermal Treating the wafer comprises exposing the wafer to a treatment gas stream to suspend having a treatment temperature. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Behandlungsgasstrom den Schwebe-Gasstrom enthält oder der Schwebe-Gasstrom den Behandlungsgasstrom enthält oder der Behandlungsgasstrom mit dem Schwebe-Gasstrom identisch ist.The method of claim 5, wherein the treatment gas stream contains the suspended gas stream or the suspended gas stream contains the treatment gas stream or the treatment gas stream is identical to the levitation gas stream. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die thermische Behandlung des Wafers ein Heizen von Seitenwänden der Behandlungskammer umfasst.The method of claim 1, wherein the thermal Treatment of the wafer heating of side walls of the treatment chamber includes. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bewegen des Wafers die Änderung eines Gasdruckes des Schwebe-Gasstroms auf einer Seite des Wafers beinhaltet.The method of claim 1, wherein moving the Wafers the change of a gas pressure of the levitation gas flow on one side of the wafer. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen des Schwebe-Gasstroms in der Behandlungskammer das Bereitstellen zweier oder mehrerer Partial-Schwebe-Gasströme umfasst.The method of claim 1, wherein providing of the levitation gas stream in the treatment chamber providing comprises two or more partial levitation gas streams. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem auf jeder der entgegengesetzten Seiten des Wafers mindestens ein Partial-Schwebe-Gasstrom in die Behandlungskammer eingeführt wird.The method of claim 8, wherein on each of opposite sides of the wafer at least a partial levitation gas flow is introduced into the treatment chamber. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem mindestens zwei Partial-Schwebe-Gasströme in die Behandlungskammer auf entgegengesetzten Seiten des Wafers eingeführt und in einander entgegengesetzte Richtung geleitet werden.The method of claim 8, wherein at least two Partial suspension gas flows into the treatment chamber introduced opposite sides of the wafer and into each other be directed opposite direction. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Bewegen des Wafers eine Änderung mindestens eines der Partial-Gasströme umfasst.The method of claim 9, wherein moving the Wafers a change in at least one of the partial gas streams includes. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Ändern eines der Partial-Schwebe-Gasströme das Ändern eines pro Zeiteinheit in die Behandlungskammer eingeführten Schwebe-Gasvolumens umfasst.The method of claim 12, wherein said changing one of the partial levitation gas streams changing one introduced per unit time in the treatment chamber Floating gas volume includes. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen des Schwebe-Gasstroms das Einführen des Schwebe-Gasstroms in die Behandlungskammer an einem Ende der Behandlungskammer umfasst.The method of claim 1, wherein providing of the levitation gas stream introducing the levitation gas stream in the treatment chamber at one end of the treatment chamber. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen des Schwebe-Gasstroms das Einführen des Schwebe-Gasstroms in eine Trägerstufe umfasst, die in der Behandlungskammer angeordnet ist und den Wafer aufnimmt, wobei der Schwebe-Gasstrom durch mindestens eine Schwebe-Gasöffnung in der Trägerstufe fließt.The method of claim 1, wherein providing of the levitation gas stream introducing the levitation gas stream in a carrier stage which, in the treatment chamber is arranged and receives the wafer, wherein the floating gas flow by at least one floating gas opening in the carrier stage flows. Verfahren nach Anspruch 15, umfassend eine Bewegung des Wafers durch Bewegung der Trägerstufe unter Anwendung eines kontinuierlichen Schwebegasflusses.The method of claim 15, comprising a movement of the wafer by moving the carrier stage under application a continuous flow of suspended gas. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Oberflächenvektor einer Waferhauptoberfläche parallel zu einer Richtung einer auf den Wafer wirkenden Schwerkraft steht.The method of claim 1, wherein a surface vector a wafer main surface parallel to a direction of a gravity acting on the wafer. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Oberflächenvektor einer Waferhauptoberfläche senkrecht zu einer Richtung einer Schwerkraft auf den Wafer steht.The method of claim 1, wherein a surface vector of a wafer main surface is perpendicular to a direction of gravity the wafer stands. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Wafer eine kreisförmige Form hat und einen Durchmesser von mindestens 0,2 m.The method of claim 1, wherein the wafer is a has a circular shape and a diameter of at least 0.2 m. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Wafer ein Siliziumwafer ist.The method of claim 1, wherein the wafer is a Silicon wafer is. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die thermische Behandlung des Wafers eine Annealing-Behandlung ist, eine schnelle Annealing-Behandlung, eine Sauerstoffbehandlung, eine Nitridierungsbehandlung, eine Dotierungsbehandlung oder eine thermische Behandlung in einer inerten Atmosphäre ist.The method of claim 1, wherein the thermal Treating the wafer is an annealing treatment, a quick one Annealing treatment, an oxygen treatment, a nitridation treatment, a doping treatment or a thermal treatment in one inert atmosphere is. Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Wafers bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, umfassend, – eine Behandlungskammer, die ausgebildet ist, einen scheibenförmigen Körper während einer thermischen Behandlung aufzunehmen; – eine Schwebe-Gas-Einheit, die ausgebildet ist, einen Schwebe-Gasstrom bereitzustellen, der geeignet ist, den Wafer derart in der Schwebe zu halten, dass er in einer durch den Schwebe-Gasstrom definierten Behandlungsposition innerhalb der Behandlungskammer schwebend gelagert wird; – eine Behandlungseinheit, die ausgebildet ist, eine Bewegung des schwebenden Wafers unter Änderung einer Wafertemperatur in der Behandlungskammer mit einer von einem vordefinierten Temperaturprofil, das eine Wafertemperatur als eine in ihren Werten sich ändernde Funktion der Zeit definiert, abhängigen Geschwindigkeit durch Kammerabschnitte der Behandlungskammer zu steuern, in denen entsprechend dem vordefinierten Temperaturprofil jeweilige voreingestellte Temperaturen herrschen.Apparatus for the thermal treatment of a wafer at a temperature above room temperature, comprising - one Treatment chamber, which is formed, a disc-shaped To absorb body during a thermal treatment; - one Floating gas unit that is designed to float a gas stream which is capable of suspending the wafer in such a way to keep it in a state defined by the suspended gas flow Treatment position stored within the treatment chamber suspended becomes; A treatment unit that is designed a movement of the floating wafer under change of a Wafer temperature in the treatment chamber with one of a predefined Temperature profile, which is a wafer temperature than one in their values changing function of time defined, dependent Speed through chamber sections of the treatment chamber to control in which according to the predefined temperature profile respective preset temperatures prevail.
DE102007053108A 2007-05-02 2007-11-05 Thermally treating disk-shaped semiconductor silicon wafer body at a temperature, comprises introducing wafer in treatment chamber having suspension gas stream, and carrying out thermal treatment of wafer under changing wafer temperature Ceased DE102007053108A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07107347.2 2007-05-02
EP07107347 2007-05-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007053108A1 true DE102007053108A1 (en) 2008-11-06

Family

ID=39809769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007053108A Ceased DE102007053108A1 (en) 2007-05-02 2007-11-05 Thermally treating disk-shaped semiconductor silicon wafer body at a temperature, comprises introducing wafer in treatment chamber having suspension gas stream, and carrying out thermal treatment of wafer under changing wafer temperature

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007053108A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030092231A1 (en) * 1999-12-29 2003-05-15 Granneman Ernst Hendrik August Method and apparatus for the treatment of substrates
KR20030046219A (en) * 2001-12-05 2003-06-12 주식회사 한본 Rapid Thermal Processing Equipment
DE69731199T2 (en) 1996-07-08 2005-03-10 Asm International N.V. METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS TREATMENT OF A SHEET OF SHAPED SEMICONDUCTOR SUBSTRATE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69731199T2 (en) 1996-07-08 2005-03-10 Asm International N.V. METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS TREATMENT OF A SHEET OF SHAPED SEMICONDUCTOR SUBSTRATE
US20030092231A1 (en) * 1999-12-29 2003-05-15 Granneman Ernst Hendrik August Method and apparatus for the treatment of substrates
KR20030046219A (en) * 2001-12-05 2003-06-12 주식회사 한본 Rapid Thermal Processing Equipment

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KR 1020030046219 A (teilweise in Form der elek- troniwchen Übersetzung)
KR 1020030046219 A (teilweise in Form der elektroniwchen Übersetzung) *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69731199T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS TREATMENT OF A SHEET OF SHAPED SEMICONDUCTOR SUBSTRATE
DE69816913T2 (en) System for temperature control of the side walls of an oven
DE69937255T2 (en) QUICK-HEATING AND COOLING DEVICE FOR SEMICONDUCTOR WAFER
DE3317967C2 (en) Device for achieving heat transfer between a semiconductor wafer and a platen
DE60030968T2 (en) TRANSFER METHOD FOR SEMI-FINISHED DISCS AND HOLDERING
DE102008037663A1 (en) Structure of a pulse laser annealing system
DE3634129A1 (en) METHOD AND REACTOR FOR CHEMICAL EVAPORATION
DE10259376A1 (en) Semiconductor manufacturing apparatus
DE1956055B2 (en) MOUNTING DEVICE FOR SEMI-CONDUCTOR DISCS
DE112005000153T5 (en) Advanced multi-pressure workpiece processing
DE102006044626C5 (en) Carburizing treatment apparatus and method
DE60032324T2 (en) Wafer processing apparatus
DE2725275C3 (en) Method and device for the heat treatment of objects, in particular thin-walled glass bodies
EP1488023A1 (en) Method for coating a substrate and device for carrying out the method
DE4437361A1 (en) Rapid thermal process and assembly semiconductor wafer tempered
DE102007053108A1 (en) Thermally treating disk-shaped semiconductor silicon wafer body at a temperature, comprises introducing wafer in treatment chamber having suspension gas stream, and carrying out thermal treatment of wafer under changing wafer temperature
DE60312203T2 (en) QUICK-HEATING OVEN BASED ON EARTHED CONVECTION
DE10236896B4 (en) Apparatus and method for the thermal treatment of semiconductor wafers
DE2327351A1 (en) DEVICE FOR THE CONTINUOUS PERFORMANCE OF GAS TRANSPORT REACTIONS
WO2004059695A2 (en) Ultrasonic levitation in a rapid thermal processing plant for wafers
DE69730818T2 (en) DEVICE AND METHOD FOR COOLING WORKPIECES TREATED IN AN ION IMPLANT PLANT
WO2007048664A1 (en) Method and installation for the dry transformation of a material structure of semifinished products
WO2007082396A9 (en) Apparatus for degassing a wafer-like substrate
DE2800455C3 (en) Device for heat treatment in roller hearth furnace
DE19920368A1 (en) Thermal treatment apparatus for glass products, especially quartz glass products useful in the semiconductor industry, comprises IR lamp heaters

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: IHP GMBH - INNOVATIONS FOR HIGH PERFORMANCE MI, DE

8131 Rejection