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TECHNISCHES GEBIET
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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.
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STAND DER TECHNIK
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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.
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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.
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So
offenbart beispielsweise die japanische Offenlegungsschrift (Kokai)
Nr.
2002-33378 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.
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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 Forderun gen 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.
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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.
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Die
in der japanischen Offenlegungsschrift (Kokai) Nr.
2002-33378 beschriebene Handhabung
an den Ecken bzw. Rändern allein ist eine ungenügende
Gegenmaßnahme gegen einen solchen durch Kontaktkratzer hervorgerufenen
Bruch.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung schließt ein
unter (1) oder (2) nachstehend beschriebenes Verfahren zum Festhalten
eines Siliciumwafers und eine unter (3) oder (4) nachstehend beschriebene
Halte- bzw. Einspannvorrichtung ein, die in dem Verfahren zum Festhalten
des Siliciumwafers eingesetzt wird.
- (1) Das
Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers mit einer {110}-Ebene
als Hauptoberfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass der
Siliciumwafer in Randbereichen des Wafers festgehalten wird, 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°, in Bezug auf die Richtung im Uhrzeigersinn
relativ zu der Referenzrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers
zu <110> parallel zu der Waferoberfläche führt.
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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.
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In
dem unter (1) beschriebenen Verfahren zum Fixieren des Siliciumwafers
wird vorzugsweise der Siliciumwafer mit der {110}-Ebene als Hauptoberfläche
an mindestens zwei Kantenbereichen des Wafers gehalten, 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 Mittelpunkt des Siliciumwafers
zu <100> parallel zur Waferoberfläche
reicht, definiert sind. Deshalb wird die Wirkung in Bezug auf das
Verhindern der Bruchbildung in dem Siliciumwafer weiter verbessert.
- (2) Das Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers
mit einer {100}-Ebene als Hauptoberfläche ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Siliciumwafer in den Randbereichen des Wafers festgehalten
wird, wobei solche Bereiche ausgenommen sind, die jeweils durch
den folgenden Richtungsbereich definiert sind: 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 Referenzrichtung,
die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <110> parallel
zur Waferoberfläche reicht.
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Wie
hierin verwendet bedeutet „Siliciumwafer mit einer {100}-Ebene
als Hauptoberfläche” einen Siliciumwafer, worin
die Waferoberfläche zu einer {100}-Ebene ausgestaltet ist,
wenn eine Vorrichtung verarbeitet bzw. hergestellt wird, d. h. eine
sogenannte vorrichtungsaktive Region kann auf einer {100}-Ebene
gebildet werden, wenn der Wafer zur Herstellung der Vorrichtung
eingesetzt wird.
- (3) Die Einspann- bzw. Haltevorrichtung
zum Festhalten des Siliciumwafers ist dadurch gekennzeichnet, dass
ein Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche
in Randbereichen des Wafers festgehalten wird, wobei solche Bereiche
ausgenommen sind, die 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 Referenzrichtung,
die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> parallel
zu der Waferoberfläche führt.
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In
der in (3) beschriebenen Einspann- bzw. Haltevorrichtung für
einen Siliciumwafer wird vorzugsweise der Siliciumwafer mit einer
{110}-Ebene als Hauptoberfläche an mindestens zwei Kantenbereichen
unter solchen Bereichen festgehalten, die jeweils 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
Referenzrichtung, die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <100> parallel zu der Oberfläche
führt. Deshalb wird die bruchverhindernde Wirkung in dem
Siliciumwafer weiter verbessert.
- (4) Eine Einspann-
bzw. Haltevorrichtung für einen Siliciumwafer ist dadurch
gekennzeichnet, dass ein Siliciumwafer mit einer {100}-Fläche
als Hauptoberfläche in den Kantenbereichen des Wafers festgehalten wird,
mit Ausnahme der Bereiche, die 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 Referenzrichtung, die von dem Zentrum des Siliciumwafers
zu <110> parallel zu der Waferoberfläche
führt.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist
eine schematische Ansicht, die Bereiche zeigt, in denen ein Siliciumwafer
mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche festgehalten
wird.
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2 ist
eine schematische Ansicht, die bevorzugtere Bereiche zeigt, an denen
der Siliciumwafer mit einer {110}-Ebene als Hauptoberfläche
festgehalten wird.
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3 ist
eine schematische Ansicht, die Bereiche zeigt, an denen ein Siliciumwafer
mit einer {100}-Ebene als Hauptoberfläche festgehalten
wird.
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4 ist
eine schematische Ansicht, die zeigt, wie ein Wafer unter Verwendung
einer Haltevorrichtung vom Vierpunktunterstützungstyp gehalten
wird.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Die
in (1) und (2) beschriebenen erfindungsgemäßen
Verfahren zum Festhalten von Siliciumwafern und die in (3) und (4)
beschriebenen erfindungsgemäßen Haltevorrichtungen,
die bei der Durchführung dieser Verfahren verwendet werden,
werden mit Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
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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.
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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 das unter (2) oben beschriebene Verfahren
zum Festhalten eines Siliciumwafers.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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) Nr.
2002-33378 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.
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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.
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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.
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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 <110> in Kristallorientierung
parallel zu der Waferoberfläche reicht, definiert sind,
welche mit Gitterkreuzen gekennzeichnet sind.
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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.
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Wenn
der Wafer in den relevanten Randbereichen der Waferoberfläche
festgehalten wird, kann ein Bruch des Wafers, welcher durch Kontaktkratzer
hervorgerufen wird, sicher vermieden werden.
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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.
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Das
unter (2) oben beschriebene Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers
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.
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Der
Grund, warum das unter (2) oben beschriebene 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.
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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.
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In
dem erfindungsgemäßen 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.
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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.
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Die
Positionen, an denen der Siliciumwafer in relevanten Randbereichen
gehalten wird, können sich an beliebiger Stelle befinden,
solange die Positionen in den Randbereichen der Wa feroberfläche
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.
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Wie
bereits oben beschrieben, wird in dem erfindungsgemäßen
Verfahren zum Festhalten eines Siliciumwafers der Siliciumwafer
mit einer {110}- oder {100}-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.
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Die
unter (3) und (4) oben beschriebenen erfindungsgemäßen
Einspann- bzw. Haltevorrichtungen werden nachstehend beschrieben.
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Die
unter (3) 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 Bezugs richtung vom
Zentrum des Siliciumwafers zu <100> in der Kristallorientierung
parallel zu der Waferoberfläche.
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Die
unter (4) oben beschriebene Haltevorrichtung für den Siliciumwafer
ist 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.
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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.
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Der
Grund, warum die unter (3) 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 auf grund von Kontaktkratzern, da auf den
Wafer eine thermische Belastung einwirkt.
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Der
Grund, warum die unter (4) oben beschriebene 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.
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Der
Grund, warum der Siliciumwafer in speziellen Randbereichen mit Ausnahme
derjenigen Bereiche (Bereiche der Waferoberfläche, die
in 1 diagonal schraffiert sind) in der unter (3)
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.
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Der
Grund, warum der Siliciumwafer in speziellen Randbereichen mit Ausnahme
derjenigen Bereiche (Bereiche der Waferoberfläche, die
in 3 diagonal schraffiert sind) in der Haltevorrichtung,
wie sie unter (4) oben beschrieben ist, gehalten 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.
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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.
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In
der unter (3) oben geschriebenen Haltevorrichtung für einen
Siliciumwafer wird vorzugsweise 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.
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Der
Grund, warum der Wafer in „mindestens zwei Randbereichen” gehalten
wird, ist der, dass das Festhalten des Wafers in ei nem Randbereich
nicht sicherstellen kann, dass der Wafer stabil in horizontaler Richtung
gehalten wird.
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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.
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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.
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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.
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In
dem erläuternden Beispiel weist das Trageelement eine sich
verjüngende obere Oberfläche auf. Alternativ kann
das Trage element so ausgestaltet sein, dass es die Umgebung des
Randes festklammert.
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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.
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BEISPIEL
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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. Anschließend wurde die Festigkeit des Wafers gemessen,
um die Wahrscheinlichkeit des Entstehens eines Bruchs in Abhängigkeit
von den Griffpositionen an dem Wafer auszuwerten.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
Zeichen „o” 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 „x” bezeichnet
die Fälle, in denen der Wafer in den Randbereichen gehalten
wurde, in denen die Handhabung vermieden werden sollte. 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 | o |
2 | 15,
195 | 344,520 | o |
3 | 20,
200 | 290,421 | x |
4 | 25,
205 | 285,620 | x |
5 | 35,
215 | 256,523 | x |
6 | 40,
220 | 271,563 | x |
7 | 45,
225 | 324,857 | o |
8 | 50,
230 | 389,647 | o |
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 | o |
14 | 100,
280 | 419,563 | ⌾ |
15 | 110,
290 | 427,974 | ⌾ |
16 | 125,
305 | 432,967 | ⌾ |
17 | 130,
310 | 346,746 | o |
18 | 135,
315 | 356,375 | o |
19 | 140,
320 | 284,682 | x |
20 | 145,
325 | 263,917 | x |
21 | 155,
335 | 252,768 | x |
22 | 160,
340 | 291,739 | x |
23 | 165,
345 | 322,373 | o |
Table 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 | x |
2 | 5,
185 | 351,968 | x |
3 | 10,
190 | 365,453 | x |
4 | 15,
195 | 443,940 | o |
5 | 20,
200 | 428,593 | o |
6 | 75,
255 | 439,637 | o |
7 | 80,
260 | 336,846 | x |
8 | 85,
265 | 325,832 | x |
9 | 90,
270 | 327,637 | x |
10 | 95,
275 | 371,589 | x |
11 | 100,
280 | 356,053 | x |
12 | 105,
285 | 446,205 | o |
13 | 165,
345 | 425,835 | o |
14 | 170,
350 | 314,352 | x |
15 | 175,
355 | 335,084 | x |
-
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 „o”)
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 „×”).
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.
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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 „o”). 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 „×”).
Somit war auch die Bruchfestigkeit des Wafers gering.
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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.
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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 aus bildet, vermieden wird, was es erlaubt,
die Spaltung des Wafers zu verhindern.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bereitgestellt
werden ein Verfahren und eine Haltevorrichtung zum Festhalten eines
Siliciumwafers, die bei der Herstellung eines Siliciumwafers mit
einer {110}- oder {100}-Ebene als Hauptoberfläche angewendet
werden, worin der Siliciumwafer festgehalten wird, während
die Haltepositionen für den Siliciumwafer an den Randbereichen
des Wafers relativ zu der Bezugsrichtung geeignet definiert sind,
die von dem Mittelpunkt des Siliciumwafers zu <110> hin
in der Kristallorientierung parallel zu der Waferoberfläche
reicht. 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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-33378 [0004, 0007, 0031]