DE112007002287B4 - Verfahren und Einspannvorrichtung zum Halten eines Siliciumwafers - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche, derart, dass eine Waferoberfläche zu einer {110}-Ebene ausgestaltet ist, wobei der Siliciumwafer in Randbereichen des Wafers gehalten wird, mit Ausnahme derjenigen Bereiche, die jeweils durch den Richtungsbereich 20° bis 40°, 140° bis 160°, 200° bis 220° und 320° bis 340° definiert sind, wobei die Richtungsbereiche jeweils in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> hin in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche reicht, definiert sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Halten eines Siliciumwafers, wenn der Siliciumwafer beim Transport oder einem Wärmebehandlungsverfahren, worin ein vertikales Schiffchen bzw. eine Wannenform verwendet wird, gehandhabt wird und eine dabei verwendete Einspannvorrichtung bzw. Haltevorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Bei der Herstellung von Siliciumwafern gibt es viele Verfahren, die so durchgeführt werden, dass die Rückseite des Siliciumwafers in Kontakt mit einem Trageelement oder Saugelement in einer horizontalen Position gehalten wird. Beispiele für diese Verfahren schließen die Stufe des Transports des Siliciumwafers, ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein vertikales Schiffchen verwendet wird, ein RTA(rapid thermal annealing)-Verfahren, ein epitaxiales Zuchtverfahren mit Einzelbeschickung und ein SOI-wärmebehandlungsverfahren ein. Diese Verfahren werden durchgeführt, während die Rückseite des Siliciumwafers in Kontakt mit dem Trageelement oder dem Saugelement in horizontaler Position gehalten wird.
  • Seit neuerer Zeit ist es, da hochintegrierte Vorrichtungen mit immer weiter gesteigerter Miniaturisierung und zunehmendem Durchmesser des Wafers hergestellt werden, erforderlich geworden, die Anzahl der Kratzer, die durch den Kontakt zwischen dem Wafer und dem Trageelement hervorgerufen werden, soweit wie möglich herabzusetzen. Deshalb ist es für die Handhabung eines Siliciumwafers unumgänglich, ein System zu verwenden, worin lediglich die Ecken bzw. Kanten und nicht seine Rückseite durch ein Saugelement und dergleichen gehalten werden.
  • So offenbart beispielsweise die japanische Offenlegungsschrift (Kokai) JP 2002-33 378 A eine Handhabungsvorrichtung mit einem Endelement, das frei in vertikaler Richtung bewegbar ist, und mit mindestens drei Absetzfingerelementen, die an dem Endelement sitzen und untere Endteile aufweisen, die als Flanschteile dienen. Ein Teil der oberen Oberfläche des Flanschteils der Absetzfingerelemente ist zu einer sich verjüngenden Oberfläche ausgeformt, das Endelement wird heruntergenommen und seitlich in die Nähe des Waferumfangs von oberhalb des Wafers gebracht und die Absetzfingerelement werden geschlossen, um den Wafer an seiner sich verjüngenden Oberfläche festzuhalten. Der dünne Wafer, welcher kaum durch herkömmliches Ansaugen seiner Rückseite oder durch Einklemmen festgehalten werden kann, soll stabil handhabbar sein, ohne dass es zur Verformung oder Bruch des Wafers kommt, da keinerlei Kraft von den Absetzfingerelementen auf den Wafer einwirkt.
  • Andererseits wird üblicherweise ein Siliciumwafer mit einer Kristallorientierung <100> oder <111> hauptsächlich zur Herstellung eines Halbleiterelements verwendet. Da die Trägerbeweglichkeit des Halbleiterelements in großem Maße von der Kristallorientierung des Wafers abhängig ist, fokussiert sich seit kurzem die Aufmerksamkeit auf die Verwendung eines Siliciumwafers mit einer <110>-Kristallorientierung, um Forderungen nach einem Betrieb des Halbleiterelements mit hoher Geschwindigkeit nachzukommen und die Nachfrage nach Siliciumwafern mit einer <110>-Kristallorientierung wächst. Dies liegt darin begründet, dass die Verwendung des Siliciumwafers mit einer <110>-Kristallorientierung die Trägerbeweglichkeit erhöhen kann, wovon ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb wie Schaltgeschwindigkeit in dem Halbleiterelement erwartet werden kann.
  • In einem Siliciumwafer mit einer {110}-Kristallebene als Hauptoberfläche werden jedoch im Vergleich zu einem Siliciumwafer mit einer {110}-Kristallebene als Hauptoberfläche, der derzeit hauptsächlich als Wafer eingesetzt wird, Kratzer durch Kontakt leicht in dem äußeren Umfangsbereich hervorgerufen und unglücklicherweise bricht der Wafer leicht aufgrund von Rissen, die von diesen Kratzern durch Kontakt ausgehen. Dies ist nicht auf einen Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche beschränkt, auch ein Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche bricht leicht in einer spezifischen Richtung im Vergleich zu anderen Richtungen.
  • Die in der japanischen Offenlegungsschrift (Kokai) JP 2002-33 378 A beschriebene Handhabung an den Ecken bzw. Rändern allein ist eine ungenügende Gegenmaßnahme gegen einen solchen durch Kontaktkratzer hervorgerufenen Bruch. Aus den Druckschriften JP 08-181 083 A und JP 11-54 598 A ist jeweils eine Haltevorrichtung für einen Siliciumwafer bekannt, die derart ausgebildet ist, dass ein Siliciumwafer an den Randbereichen des Wafers gehalten wird. Die Trageelemente dieser bekannten Haltevorrichtungen sind symmetrisch mit Winkelabständen von jeweils 90° an Randbereichen des gehaltenen Wafers angeordnet. Eine weitere Haltevorrichtung für Siliciumwafer ist aus der Druckschrift JP 2003-173 971 A bekannt.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist vor diesem Hintergrund gemacht worden und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers, bei dem der Bruch des Wafers, welcher durch die Ausbildung von Rissen hervorgerufen wird, die von leicht entstehenden Kontaktkratzern herrühren, in dem Siliciumwafer verhindert werden kann, insbesondere in einem Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche, während die Bildung von Kontaktkratzern durch den Kontakt zwischen den Wafern und dem Endelement oder Trageelement soweit wie möglich bei der Handhabung des Wafers in Verfahren wie einem Transport des Wafers, einem Wärmebehandlungsverfahren, bei dem ein vertikales Schiffchen verwendet wird, einem RTA-Verfahren, einem epitaxialen Zuchtverfahren mit einzelner Beschickung und einem SOI-Wärmebehandlungsverfahren herabgesetzt wird, sowie eine Halte- bzw. Einspannvorrichtung, die bei dem Verfahren zum Festhalten eingesetzt wird, bereitzustellen.
  • Das Problem, das es leicht in einem Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptebene zum Bruch kommt, wird der Tatsache zugeschrieben, dass der Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche eine {110}-Ebene aufweist, die eine Spaltebene parallel zur <110>-Achse ist. Das heißt, in Fällen, in denen sich eine Halteposition im Randteil des Siliciumwafers in der Richtung von <112> parallel zur {110}-Ebene oder in einer Richtung nahe der Richtung von <112> befindet, kommt es leicht zu Kontaktkratzern im äußeren Umfangsbereich des Wafers durch den Kontakt mit der Haltevorrichtung und der Riss entwickelt sich im Inneren ausgehend von dem Kontaktkratzer weiter fort, selbst wenn nur eine äußerst geringe äußere Kraft auf den Wafer einwirkt, wodurch es zum Bruch des Wafers kommt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe haben die Erfinder Untersuchungen durchgeführt, um zu verhindern, dass es in einem Siliciumwafer schnell zu einem Bruch kommt, insbesondere in einem Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche. Als Ergebnis sind die Erfinder zu der Idee gelangt, dass der Wafer bei seiner Handhabung an den Rändern in einer Richtung gehalten wird, in der es nicht leicht zur Ausbildung eines Bruchs kommt, wobei die mit dem Bruch einhergehende Richtung vermieden wird.
  • Die Erfinder haben eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, um diese Idee zu überprüfen. Im Ergebnis bestätigen die Erfinder, dass die Haltepositionen richtig an dem Randteil des Wafers definiert werden können, um den Wafer festzuhalten, wenn die Kristallebene und die Kristallorientierung des Siliciumeinkristalls in Verbindung mit einer Spaltebene gesehen werden, und dass die Verhinderung des durch Kontaktkratzer hervorgerufenen Bruchs, was die primäre Aufgabe ist, erreicht werden kann, indem der Wafer an definierten Stellen festgehalten wird, und haben die vorliegende Erfindung fertiggestellt.
  • Die Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung schließt ein Verfahren (1) zum Festhalten eines Siliciumwafers nach Anspruch 1 oder 2 und eine Haltevorrichtung nach Anspruch 3 ein, die in dem Verfahren zum Festhalten des Siliciumwafers eingesetzt wird.
    • (1) Bei dem Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche, derart, dass eine Waferoberfläche zu einer {110}-Ebene ausgestaltet ist, wird der Siliciumwafer in Randbereichen des Wafers gehalten, wobei solche Bereiche ausgenommen sind, die jeweils durch die folgenden Richtungsbereiche definiert sind: 20° bis 40°; 140° bis 160°; 220° bis 220° bzw. 320° bis 340°, wobei die Richtungsbereiche jeweils in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <110> hin in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche reicht, definiert sind.
  • Hierin bedeutet „Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche“ einen Siliciumwafer, in dem die Waferoberfläche so ausgebildet ist, dass sie eine {110}-Ebene aufweist, wenn eine Vorrichtung verarbeitet wird, d.h. es kann eine sogenannte vorrichtungsaktive Region auf der {110}-Ebene gebildet werden, wenn der Wafer zur Herstellung der Vorrichtung eingesetzt wird.
  • In dem unter (1) beschriebenen Verfahren zum Fixieren des Siliciumwafers wird vorzugsweise der Siliciumwafer an mindestens zwei Randbereichen unter denjenigen Bereichen des Wafers gehalten, die jeweils durch den Richtungsbereich: 55° bis 80°; 100° bis 125°; 235° bis 260° bzw. 280° bis 305° definiert sind, wobei die Richtungsbereiche in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> hin in der Kristallorientierung parallel zur Waferoberfläche reicht, definiert sind. Deshalb wird die Wirkung in Bezug auf das Verhindern der Bruchbildung in dem Siliciumwafer weiter verbessert.
    • (2) Die Haltevorrichtung für einen Siliciumwafer umfasst Trageelemente, welche eingerichtet sind, den Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche an mindestens zwei Randbereichen unter denjenigen Bereichen zu halten, die jeweils durch den Richtungsbereich: 55° bis 80°; 100° bis 125°; 235° bis 260° bzw. 280° bis 305° definiert sind, wobei die Richtungsbereiche in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> hin in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche reicht, definiert sind. Deshalb wird die bruchverhindernde Wirkung in dem Siliciumwafer weiter verbessert.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers kann die Bildung von Kontaktkratzern, die durch Kontakt mit dem Endelement oder dergleichen hervorgerufen werden, bei der Handhabung des Wafers soweit wie möglich unterdrückt werden und ein durch die Kontaktkratzer, die leicht entstehen, hervorgerufener Bruch kann in dem Siliciumwafer insbesondere in dem Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche vermieden werden. Das Verfahren zum Halten des Siliciumwafers kann in einfacher Weise unter Verwendung der erfindungsgemäßen Einspann- bzw. Haltevorrichtung für einen Siliciumwafer durchgeführt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die 1 ist eine schematische Ansicht, die Bereiche zeigt, in denen ein Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche festgehalten wird.
  • Die 2 ist eine schematische Ansicht, die bevorzugtere Bereiche zeigt, an denen der Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche festgehalten wird.
  • Die 3 ist eine schematische Ansicht, die Bereiche zeigt, an denen ein Siliciumwafer mit einer {100}-Ebene als Hauptoberfläche festgehalten wird, wobei die 3 kein beanspruchtes Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Die 4 ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie ein Wafer unter Verwendung einer Haltevorrichtung vom Vierpunktunterstützungstyp gehalten wird.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Das in (1) beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Festhalten von Siliciumwafern und die in (2) beschriebene erfindungsgemäße Haltevorrichtung, die bei der Durchführung dieser Verfahren verwendet werden, werden mit Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
  • Das unter (1) oben beschriebene Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers ist ein Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers mit einer {110}-Ebene als seine Hauptoberfläche, worin der Siliciumwafer in Randbereichen des Wafers gehalten wird, mit Ausnahme derjenigen Bereiche, die jeweils durch die Richtungsbereiche: 20° bis 40°; 140° bis 160°; 200° bis 220° bzw. 320° bis 340° definiert sind in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Referenzrichtung von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> parallel zu der Waferoberfläche.
  • Das Halteverfahren kann verwendet werden, wenn der Siliciumwafer gehandhabt wird, während er sich in einer horizontalen Position befindet, und zwar in Verfahren wie einer Stufe des Transports des Siliciumwafers, einem Wärmebehandlungsverfahren, in dem ein vertikales Schiffchen eingesetzt wird, einem RTA-Verfahren, einem epitaxialien Zuchtverfahren mit Einzelbeschickung und einem SOI-Wärmebehandlungsverfahren. Dasselbe gilt für andere Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers, die kein beanspruchtes Ausführungsbeispiel sind.
  • Der Grund, warum das erfindungsgemäße Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers auf den Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als seine Hauptoberfläche abzielt, ist, dass, da der Siliciumwafer eine {111}-Ebene als Spaltebene parallel zu der <110>-Achse aufweist, ein Kontaktkratzer leicht in den Fällen entsteht, in denen die Haltepositionen in dem Randbereich des Wafers in Richtungen von <112> oder nahe oder parallel zu der {111}-Ebene liegen, und der Riss sich nach innen von dem Kontaktkratzer zu einem Bruch des Wafers entwickelt, selbst wenn nur eine extrem geringe äußere Kraft auf den Siliciumwafer einwirkt.
  • In dem erfindungsgemäßen Halteverfahren wird der Siliciumwafer in speziellen Randbereichen mit Ausnahme der oben beschriebenen Randbereiche des Wafers relativ zu der Referenzrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers nach <100> hin, beispielsweise in eine Richtung [0001] parallel zu der Waferoberfläche reicht, gehalten. „Randbereich“ des Wafers bedeutet, so wie hier verwendet, einen Rand (Umfangsendfläche des Wafers) in einem Außenumfangsbereich des Wafers und seiner Nachbarschaft.
  • Die 1 ist eine Ansicht, die schematisch Bereiche zeigt, in denen der Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als seine Hauptoberfläche festgehalten wird. Unter Bezugnahme auf 1 sind diagonal schraffierte fächerförmige Bereiche der Waferoberfläche gezeigt, die jeweils durch den Richtungsbereich: 20° bis 40°; 140° bis 160°; 200° bis 220° bzw. 320° bis 340° in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Referenzrichtung (0°), die durch einen Pfeil in 1 angegeben ist, welche von dem Mittelpunkt „C“ des Wafers 1 zu <100> in der Kristallorientierung führt, definiert ist. in diesen schraffierten Bereichen kommt es leicht zu einem durch Kontaktkratzer hervorgerufenen Bruch und die Randbereiche dieser fächerförmigen Bereiche sind diejenigen, in denen ein Festhalten bzw. eine Handhabung des Wafers vermieden werden sollte.
  • In dem erfindungsgemäßen Halteverfahren wird der Wafer in solchen Randbereichen des Wafers mit Ausnahme derjenigen Bereiche festgehalten, in denen ein Festhalten (Handhaben) des Wafers vermieden werden sollte, d.h. er wird in denjenigen Bereichen der Waferoberfläche festgehalten, die nicht diagonal schraffiert sind.
  • Der Grund, warum der Siliciumwafer in den Randbereichen der Waferoberfläche gehalten wird, die nicht diagonal schraffiert sind, liegt darin, dass sich ein Riss im Inneren ausgehend von beliebigen Kontaktkratzern entwickelt und leicht zum Bruch des Wafers führt, selbst wenn nur eine extrem kleine äußere Kraft auf den Wafer einwirkt (unter Einschluss seines Randbereichs), und zwar in den diagonal schraffierten Oberflächenbereichen des Wafers. Der Grund, warum der Siliciumwafer in den Randbereichen festgehalten wird, ist, dass die Anzahl an Kontaktkratzern soweit wie möglich herabgesetzt werden kann. Der Kontaktkratzer entsteht leicht in denjenigen Fällen, in denen der Wafer gehandhabt wird, während seine Rückseite durch ein Trageelement oder Saugelement festgehalten wird.
  • Die Positionen, an denen der Siliciumwafer in den Randbereichen gehalten wird, können sich überall befinden, solange die Positionen in den Randbereichen der Waferoberfläche vorliegen, die in 1 nicht diagonal schraffiert sind, und die Positionen können in geeigneter Weise nach den Umständen des Transports oder der Behandlung des Wafers bestimmt werden. Der Siliciumwafer kann auf der gesamten Oberfläche eines relevanten Randbereichs gehalten werden. Beispielsweise wird in den Fällen, in denen der Wafer während einer Wärmebehandlung, bei der ein vertikales Boot eingesetzt wird, gehalten wird, üblicherweise der Wafer an drei oder vier Stellen an den relevanten Randbereichen im Hinblick auf die Stabilität des Wafers in einer horizontalen Position gehalten.
  • Die Art des Festhaltens des Wafers in den relevanten Randbereichen unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Zum Beispiel kann das Verfahren zum Festhalten des Waferrandbereichs mittels einer über dem Trageelement vorgesehenen sich verjüngenden Oberfläche verwendet werden, wie es in der japanischen Offenlegungsschrift (Kokai) JP 2002-33 378 A beschrieben ist. Ein Verfahren, bei dem die Umgebung des relevanten Bereichs des Wafers festgeklammert wird, wird in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den Umständen beim Transport oder der Behandlung des Wafers eingesetzt.
  • Bei dem unter (1) oben beschriebenen Verfahren zum Festhalten des Siliciumwafers wird vorzugsweise der Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche an mindestens zwei Randbereichen des Wafers unter denjenigen festgehalten, die durch den Richtungsbereich: 55° bis 80°; 100° bis 125°; 235° bis 260° bzw. 280° bis 305° in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Referenzrichtung, die von dem Zentrum des Siliciumwafers zu <100> in Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche führt, definiert sind. Deshalb wird die Wirkung auf das Verhindern der Bruchbildung in dem Siliciumwafer weiter verbessert.
  • Der Grund, warum der Wafer „an mindestens zwei Randbereichen“ festgehalten wird, ist, dass der Wafer in einer horizontalen Position nicht stabil festgehalten wird, wenn er lediglich in einem relevanten Randbereich gehalten wird.
  • Die 2 ist eine Ansicht, die schematisch bevorzugtere Bereiche zeigt, in denen der Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche gehalten wird. Unter Bezugnahme auf 2 sind fächerförmige Bereiche der Waferoberfläche gezeigt, die jeweils durch den Richtungsbereich: 55° bis 80°; 100° bis 125°; 235° bis 260° bzw. 280° bis 305° in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Referenzrichtung, die von dem Zentrum des Siliciumwafers zu <100> in Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche reicht, definiert sind, welche mit Gitterkreuzen gekennzeichnet sind.
  • Die mit Gitterkreuzen gekennzeichneten Bereiche liegen ausreichend weit von dem fächerförmigen Bereich der Waferoberfläche entfernt, wie sie in 1 diagonal schraffiert ist, worin ein Bruch in einfacher Weise durch eine extrem kleiner äußere Kraft hervorgerufen wird, und somit kommt es in solchen Flächenbereichen kaum zu einem solchen Bruch. Deshalb sind diejenigen Bereiche, die mit Gitterkreuzen markiert sind, diejenigen, die zum Festhalten (zur Handhabung) des Wafers als bevorzugte Randbereiche angesehen werden.
  • Wenn der Wafer in den relevanten Randbereichen der Waferoberfläche festgehalten wird, kann ein Bruch des Wafers, welcher durch Kontaktkratzer hervorgerufen wird, sicher vermieden werden.
  • Die Haltepositionen des Wafers können sich überall befinden, solange die Positionen sich in den Randbereichen der Waferoberfläche befinden, die mit Gittermustern in 2 gekennzeichnet sind. Die Art des Festhaltens des Wafers in den relevanten Randbereichen unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und es können beispielsweise ein Verfahren zum Festhalten des Waferrands mittels einer sich verjüngenden Oberfläche und ein Verfahren zum Festklammern der Umgebung des Waferrands verwendet werden.
  • Ein anderes Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers, welches kein beanspruchtes Ausführungsbeispiel darstellt, ist ein Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers mit einer {100}-Ebene als Hauptoberfläche, worin der Siliciumwafer an den Randbereichen des Wafers festgehalten wird, mit Ausnahme jener Bereiche, die jeweils durch den Richtungsbereich: 0° bis 10°; 80° bis 100°; 170° bis 190°; 260° bis 280° bzw. 350° bis 360° in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <110> in der Kristallorientierung parallel zur Waferoberfläche reicht, definiert sind.
  • Der Grund, warum dieses Halteverfahren auf den Siliciumwafer mit einer {100}-Ebene als seine Hauptoberfläche abzielt, ist, dass auch bei diesem Wafer der Bruch in eine bestimmte Richtung im Vergleich zu anderen Richtungen bei seiner Handhabung leicht erfolgt.
  • Die 3 ist eine Ansicht, die schematisch Bereiche zeigt, worin der Siliciumwafer mit einer {100}-Ebene als seine Hauptoberfläche gehalten wird. In Bezug auf 3 sind diagonal schraffierte fächerförmige Bereiche der Waferoberfläche gezeigt, wobei jede davon durch den Richtungsbereich: 0° bis 10°; 80° bis 100°; 170° bis 190°; 260° bis 280° bzw. 350° bis 360° in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung (0°), die von dem Mittelpunkt „C“ des Wafers 1 zu <110> in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche reicht, definiert ist. Die schraffierten Bereiche sind diejenigen, wo ein Bruch leicht erfolgt und die Randbereiche dieser Flächen sind diejenigen, in denen das Halten (die Handhabung) des Wafers vermieden werden sollte.
  • In dem Verfahren zum Festhalten wird der Wafer in speziellen Randbereichen des Wafers festgehalten mit Ausnahme derjenigen Bereiche, in denen das Festhalten (die Handhabung) des Wafers vermieden werden sollte, d.h. das Halten sollte in Randbereichen der Waferoberfläche erfolgen, die nicht diagonal schraffiert sind.
  • Der Grund, warum der Siliciumwafer in den Randbereichen der Waferoberfläche festgehalten wird, die nicht diagonal schraffiert sind, ist, dass der Wafer im Vergleich zu einer anderen Waferoberfläche leicht bricht, wenn der Wafer an der Waferoberfläche gehalten wird, die diagonal schraffiert ist. Der Grund, warum der Siliciumwafer in den relevanten Randbereichen gehalten wird, ist der, dass die Anzahl an Kontaktkratzern soweit wie möglich herabgesetzt wird. Ein Kontaktkratzer bildet sich leicht in den Fällen, in denen der Wafer gehandhabt wird, während eine Rückseite des Wafers mit einem Trageelement oder einem Saugelement gehalten wird.
  • Die Positionen, an denen der Siliciumwafer in relevanten Randbereichen gehalten wird, können sich an beliebiger Stelle befinden, solange die Positionen in den Randbereichen der Waferoberfläche vorliegen, die nicht in 3 diagonal schraffiert sind. Die Art und Weise, wie der Wafer an den relevanten Randbereichen gehalten wird, unterliegt keiner besonderen Beschränkung und es können beispielsweise ein Verfahren zum Festhalten des Waferrands mittels einer sich verjüngenden Oberfläche und ein Verfahren zum Festklammern des Waferrandes verwendet werden.
  • Wie bereits oben beschrieben, wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers der Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als seine Hauptoberfläche in speziellen Randbereichen des Wafers relativ zu der Bezugsrichtung von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> oder <110> in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche gehalten. Bei der Handhabung des Siliciumwafers wird die Bildung von Kontaktkratzern durch Kontakt mit dem Endelement oder Trägerelement soweit wie möglich unterdrückt und der durch die Entwicklung eines Risses aus den Kontaktkratzern entstehende Bruch kann in dem Siliciumwafer insbesondere in dem Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche vermieden werden.
  • Die unter (2) oben beschriebene erfindungsgemäße Einspannbzw. Haltevorrichtung wird nachstehend beschrieben.
  • Die unter (2) oben beschriebene Haltevorrichtung für den Siliciumwafer ist eine Haltevorrichtung, in der ein Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche in Waferrandbereichen gehalten wird, mit Ausnahme von denjenigen Bereichen, die jeweils durch den Richtungsbereich: 20° bis 40°; 140° bis 160°; 200° bis 220° bzw. 320° bis 340° definiert sind in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung vom Zentrum des Siliciumwafers zu <100> in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche.
  • Die Haltevorrichtung für den Siliciumwafer ist daher eine Haltevorrichtung, worin ein Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche in Waferrandbereichen gehalten wird, mit Ausnahme von denjenigen Bereichen, die jeweils durch den Richtungsbereich: 0° bis 10°; 80° bis 100°; 170° bis 190°; 260° bis 280° bzw. 350° bis 360° definiert sind in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung vom Zentrum des Siliciumwafers zu <100> in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche.
  • Die Haltevorrichtungen können verwendet werden, wenn der Siliciumwafer in einer horizontalen Position in Verfahren gehandhabt wird, wie einer Stufe des Transports des Siliciumwafers, einem Wärmebehandlungsverfahren, in dem ein vertikales Schiffchen eingesetzt wird, einem RTA-Verfahren, einem epitaxialen Zuchtverfahren mit Einfachbeschickung und einem SOI-Wärmebehandlungsverfahren.
  • Der Grund, warum die unter (2) oben beschriebene Haltevorrichtung auf den Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche abzielt, ist, dass in Abhängigkeit von den Positionen, an denen der Wafer gehalten wird, leicht Kontaktkratzer entstehen, selbst wenn eine extrem kleine äußere Kraft auf den Wafer bei der Handhabung des Wafers einwirkt, und sich ein Riss ausgehend von einem solchen Kontaktkratzer entwickelt, was leicht zum Bruch des Wafers führt. Insbesondere bricht der Wafer in Fällen, in denen der Wafer einer Hochtemperaturwärmebehandlung unterworfen wird, leicht aufgrund von Kontaktkratzern, da auf den Wafer eine thermische Belastung einwirkt.
  • Der Grund, warum eine andere, nicht beanspruchte Haltevorrichtung auf den Siliciumwafer mit einer {100}-Ebene als Hauptoberfläche abzielt, ist, dass auch in dem Wafer es in einer bestimmten Richtung im Vergleich zu anderen Richtungen leichter zu einem Bruch kommt.
  • Der Grund, warum der Siliciumwafer in speziellen Randbereichen mit Ausnahme derjenigen Bereiche (Bereiche der Waferoberfläche, die in 1 diagonal schraffiert sind) in der unter (2) beschriebenen Haltevorrichtung gehalten wird, ist derjenige, dass der Wafer ausgehend von Kontaktkratzern in der Waferoberfläche, wie sie diagonal schraffiert ist (vgl. 1), leicht bricht und die Anzahl an Kontaktkratzern soweit wie möglich herabgesetzt werden kann, indem der Wafer in speziellen Randbereichen festgehalten wird. Kontaktkratzer bilden sich leicht in Fällen, in denen der Wafer gehandhabt wird, während die Rückseite des Wafers mit einem Trägerelement oder dergleichen festgehalten wird.
  • Der Grund, warum der Siliciumwafer in speziellen Randbereichen mit Ausnahme derjenigen Bereiche (Bereiche der Waferoberfläche, die in 3 diagonal schraffiert sind) in der Haltevorrichtung für Siliciumwafer mit einer {100}-Ebene als Hauptoberflächegehalten wird, ist derjenige, dass der Wafer, wenn er in Bereichen der Waferoberfläche, wie sie diagonal schraffiert sind (vgl. 3), gehalten wird, im Vergleich zu solchen Fällen, in denen er in anderen Bereichen gehalten wird, leichter bricht und die Anzahl an Kontaktkratzern, die bei der Handhabung des Wafers leicht gebildet werden, soweit wie möglich herabgesetzt werden kann, indem der Wafer in speziellen Randbereichen gehalten wird.
  • In der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung können sich die Positionen, an denen der Siliciumwafer festgehalten wird, an beliebiger Stelle befinden, solange die Positionen sich in Randbereichen der Waferoberfläche befinden, die nicht diagonal schraffiert sind, und die Positionen können in geeigneter Weise im Hinblick auf die Stabilität des Wafers, der in einer horizontalen Position gehalten wird, bestimmt werden. Der Siliciumwafer kann auf den gesamten Oberflächen von speziellen Randbereichen gehalten werden. Das Festhalten des Wafers in relevanten Randbereichen unterliegt keiner besonderen Beschränkung und es können beispielsweise ein Verfahren zum Festhalten des Waferrandes mittels einer sich verjüngenden Oberfläche und ein Verfahren zum Festklammern der Umgebung des Waferrandes in geeigneter Weise eingesetzt werden.
  • In der unter (2) oben geschriebenen Haltevorrichtung für einen Siliciumwafer wird der Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche in mindestens zwei Randbereichen des Wafers unter denjenigen Bereichen festgehalten, die durch den Richtungsbereich: 55° bis 80°; 100° bis 125°; 235° bis 260° bzw. 280° bis 305° definiert sind, in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung vom Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> in der Kristallorientierung parallel zur Waferoberfläche. Deshalb wird die Wirkung auf die Verhinderung der Bruchbildung in dem Siliciumwafer weiter verbessert.
  • Der Grund, warum der Wafer in „mindestens zwei Randbereichen“ gehalten wird, ist der, dass das Festhalten des Wafers in einem Randbereich nicht sicherstellen kann, dass der Wafer stabil in horizontaler Richtung gehalten wird.
  • Wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, sind spezielle Randbereiche hinreichend weit von den in 1 diagonal schraffierten Oberflächenbereichen des Wafers, worin es leicht zu einer Bruchbildung kommt, entfernt und es kommt kaum zu Brüchen durch Kontaktkratzer in solchen speziellen Randbereichen der fächerförmigen Flächen. Deshalb kann, wenn der Wafer in solchen Bereichen festgehalten wird, die Anzahl der Kontaktkratzer, die durch den Kontakt zwischen den Wafern und dem Trageelement oder Endelement hervorgerufen werden, soweit wie möglich herabgesetzt werden.
  • Die 4 ist eine Ansicht, die schematisch zeigt, wie der Wafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche unter Verwendung einer Haltevorrichtung vom Vierpunktträgertyp als Haltevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung festgehalten wird.
  • In dieser Ausführungsform umfasst die Haltevorrichtung vier Trageelemente 2. Die Trageelemente 2 werden so platziert, dass der Wafer in Randbereichen mit Ausnahme von denjenigen, an denen eine Handhabung vermieden werden sollte, gehalten wird, d.h. in solchen Randbereichen der Waferoberfläche gehalten wird, die in den 1 oder 3 nicht diagonal schraffiert sind, und der Wafer 1 wird durch die Trageelemente 2 in einer horizontalen Position gehalten.
  • In dem erläuternden Beispiel weist das Trageelement eine sich verjüngende obere Oberfläche auf. Alternativ kann das Trageelement so ausgestaltet sein, dass es die Umgebung des Randes festklammert.
  • Wie oben beschrieben, kann die Verwendung der Haltevorrichtung für den Siliciumwafer gemäß der vorliegenden Erfindung in einfacher Weise das erfindungsgemäße Verfahren zum Festhalten des Siliciumwafers durchführbar machen.
  • BEISPIELE, VERGLEICHSBEISPIELE UND NICHT ZUR BEANSPRUCHTEN
  • ERFINDUNG GEHÖRENDE BEISPIELE
  • Die Handhabung wurde an einem Siliciumwafer mit 300 mm Durchmesser und einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche und einem Siliciumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm und einer {100}-Ebene als Hauptoberfläche (im Weiteren als (110)-Wafer bzw. (100)-Wafer bezeichnet) vorgenommen, während die Griffpositionen an dem Wafer geändert wurden. Die Handhabung eines (100)-Wafers gehört nicht zur beanspruchten Erfindung. Anschließend wurde die Festigkeit des Wafers gemessen, um die Wahrscheinlichkeit des Entstehens eines Bruchs in Abhängigkeit von den Griffpositionen an dem Wafer auszuwerten.
  • Was die Handhabung des Wafers anbetrifft, so wurden unter Verwendung eines Mechanismus (Vorrichtung), worin die Handhabung durch Halten des Wafers mit 300 mm Durchmesser an zwei Positionen an der Seitenendfläche davon (äußerste Umfangsoberfläche des Wafers) durchgeführt wird, Operationen des Greifens und Loslassens des Wafers an zwei Positionen in einer symmetrischen Beziehung zueinander in Bezug auf den Mittelpunkt des Wafers an der Seitenendfläche zehnmal für jeden Wafer wiederholt. Anschließend wurde ein Dreipunktbiegetest zur Messung der Waferbruchbelastung durchgeführt.
  • Die Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse für den (110)-Wafer und die Tabelle 2 zeigt die Messergebnisse für den (100)-Wafer. In den Tabellen 1 und 2 stellt jeder Wert den Mittelwert von zehn Wafern dar.
  • In Tabelle 1 sind die Nummern 3 bis 6 und die Nummern 19 bis 22 die Fälle, in denen die Wafer in den Randbereichen gehalten wurden, in denen die Handhabung vermieden werden sollte. Die anderen Ziffern bezeichnen die Fälle, in denen die Wafer in den durch die Erfindung definierten Randbereichen gehalten wurden und die Nummern 9 bis 12 und die Nummern 14 bis 16 bezeichnen die Fälle, in denen die Wafer in den bevorzugteren Randbereichen von 2 gehalten wurden.
  • In Tabelle 2 bezeichnen die Nummern 1 bis 3, 7 bis 11 und 14 bis 15 diejenigen Fälle, in denen die Wafer in den Randbereichen gehalten wurden, in denen die Handhabung vermieden werden sollte. Die anderen Ziffern bezeichnen diejenigen Fälle, in denen die Wafer in den durch die Erfindung definierten Randbereichen gehalten wurden.
  • Das Zeichen „○“ in der Spalte „Bemerkungen“ bezeichnet die Fälle, in denen der Wafer in den durch die Erfindung definierten Randbereichen gehalten wurde, das Zeichen „⌾“ bezeichnet diejenigen Fälle, in denen der Wafer in den bevorzugteren Randbereichen gehalten wurde und das Zeichen „ד bezeichnet die Fälle, in denen der Wafer in den Randbereichen gehalten wurde, in denen die Handhabung vermieden werden sollte. [Tabelle 1] Tabelle 1
    Nr. Siliciumwafer mit {110}-Ebene als Hauptoberfläche Bemerkungen
    Handhabungsposition (°) (relativ zur Bezugsrichtung <100>) Bruchbelastung (N)(Durchschnittswert von zehn Wafern)
    1 0, 180 338,623 ○
    2 15, 195 344,520 ○
    3 20, 200 290,421 ×
    4 25, 205 285,620 ×
    5 35, 215 256,523 ×
    6 40, 220 271,563 ×
    7 45, 225 324,857 ○
    8 50, 230 389,647 ○
    9 55, 235 427,534 ⌾
    10 60, 240 425,963 ⌾
    11 70, 250 430,649 ⌾
    12 80, 260 422,356 ⌾
    13 85, 265 356,390 ○
    14 100, 280 419,563 ⌾
    15 110, 290 427,974 ⌾
    16 125, 305 432,967 ⌾
    17 130, 310 346,746 ○
    18 135, 315 356,375 ○
    19 140, 320 284,682 ×
    20 145, 325 263,917 ×
    21 155, 335 252,768 ×
    22 160, 340 291,739 ×
    23 165, 345 322,373 ○
    [Tabelle 2] Tabelle 2
    Nr. Siliciumwafer mit {100}-Ebene als Hauptoberfläche Bemerkungen
    Handhabungsposition (°) (relativ zur Bezugsrichtung <110>) Bruchbelastung (N)(Durchschnittswert von zehn Wafern)
    1 0, 180 321,840 ×
    2 5, 185 351,968 ×
    3 10, 190 365,453 ×
    4 15, 195 443,940 ○
    5 20, 200 428,593 ○
    6 75, 255 439,637 ○
    7 80, 260 336,846 ×
    8 85, 265 325,832 ×
    9 90, 270 327,637 ×
    10 95, 275 371,589 ×
    11 100, 280 356,053 ×
    12 105, 285 446,205 ○
    13 165, 345 425,835 ○
    14 170, 350 314,352 ×
    15 175, 355 335,084 ×
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, war die Bruchbelastung gleich oder größer als 322,373 N in den Fällen, in denen der (110)-Wafer in den durch die Erfindung definierten Bereichen gehalten wurde (Zeichen „○“) und insbesondere war die Bruchbelastung gleich oder größer als 419,563 N in den Fällen, in denen der (110)-Wafer in bevorzugteren Randbereichen gehalten wurde (Zeichen „⌾“). Andererseits war die Bruchbelastung gleich oder kleiner als 291,739 N (252,768 N bis 291,739 N) in den Fällen, in denen der (110)-Wafer in Randbereichen gehalten wurde, in denen die Handhabung vermieden werden sollte (Zeichen „ד). Somit wird, wenn der (110)-Wafer in Randbereichen gehalten wurde, in denen die Handhabung vermieden werden sollte, die Bruchfestigkeit des Wafers im Vergleich zu dem Fall, in dem der (110)-Wafer in Randbereichen, die durch die Erfindung definiert sind, gehalten wurde, niedrig.
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt, war die Bruchbelastung gleich oder kleiner als 425,835 N in den Fällen, in denen der (100)-Wafer in Randbereichen, die durch die Erfindung definiert sind, gehalten wurde (Zeichen „○“). Andererseits war die Bruchbelastung gleich oder kleiner als 371,589 N (314,352 N bis 371,589 N) in Fällen, in denen der (100)-Wafer in Randbereichen gehalten wurde, wo die Handhabung vermieden werden sollte (Zeichen „ד). Somit war auch die Bruchfestigkeit des Wafers gering.
  • Dies ist der folgenden Tatsache zuzuschreiben, dass Fehlstellen in die Seitenendfläche des Wafers durch wiederholte Handhabung an dieser Stelle eingeführt werden und sich ein Riss leicht nach innen ausgehend von den Fehlstellen in einer speziellen Ebenenorientierung entwickelt, wenn eine Belastung in dem Dreipunktbiegetest erfolgt, wodurch der Wafer unter einer geringen Last bricht.
  • Auf diese Weise bildet sich ein Trennbruch des Siliciumeinkristalls vorzugsweise in einer spezifischen Orientierung. Demgemäß wird bei der Handhabung des (110)-Wafers und des (100)-Wafers der Wafer in der Weise gehandhabt, dass die Ebenenorientierung, in der der Spaltbruch sich vorzugsweise ausbildet, vermieden wird, was es erlaubt, die Spaltung des Wafers zu verhindern.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers ist ein Verfahren, bei dem die Haltepositionen für den Siliciumwafer in Randbereichen des Wafers geeignet definiert sind. Bei der Handhabung des Siliciumwafers wird die Bildung von Kontaktkratzern soweit wie möglich unterdrückt und der Bruch, welcher durch die Bildung eines Risses ausgehend von den Kontaktkratzern, die leicht entstehen, hervorgerufen wird, kann in dem Siliciumwafer insbesondere in dem Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche verhindert werden.
  • Das Verfahren zum Halten des Wafers kann in einfacher Weise unter Verwendung der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für den Siliciumwafer angewendet werden. Demgemäß können das Verfahren zum Halten des Siliciumwafers und die Haltevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung eines Siliciumwafers mit einer {110}- oder {100}-Ebene als Hauptoberfläche angewendet werden.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche, derart, dass eine Waferoberfläche zu einer {110}-Ebene ausgestaltet ist, wobei der Siliciumwafer in Randbereichen des Wafers gehalten wird, mit Ausnahme derjenigen Bereiche, die jeweils durch den Richtungsbereich 20° bis 40°, 140° bis 160°, 200° bis 220° und 320° bis 340° definiert sind, wobei die Richtungsbereiche jeweils in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> hin in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche reicht, definiert sind.
  2. Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers nach Anspruch 1, wobei der Siliciumwafer an mindestens zwei Randbereichen unter denjenigen Bereichen gehalten wird, die jeweils durch den Richtungsbereich 55° bis 80°, 100° bis 125°, 235° bis 260° und 280° bis 305° definiert sind, wobei die Richtungsbereiche in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> hin in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche reicht, definiert sind.
  3. Haltevorrichtung für einen Siliciumwafer, wobei die Haltevorrichtung Trageelemente umfasst, welche eingerichtet sind, den Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche an mindestens zwei Randbereichen unter denjenigen Bereichen zu halten, die jeweils durch den Richtungsbereich 55° bis 80°, 100° bis 125°, 235° bis 260° und 280° bis 305° definiert sind, wobei die Richtungsbereiche in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn relativ zu der Bezugsrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> hin in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche reicht, definiert sind.
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