JP2690902B2 - Method for suppressing thermal stress dislocation generation in the wafer surface - Google Patents

Method for suppressing thermal stress dislocation generation in the wafer surface

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JP2690902B2
JP2690902B2 JP18111187A JP18111187A JP2690902B2 JP 2690902 B2 JP2690902 B2 JP 2690902B2 JP 18111187 A JP18111187 A JP 18111187A JP 18111187 A JP18111187 A JP 18111187A JP 2690902 B2 JP2690902 B2 JP 2690902B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造プロセスの高温熱処理工程にお
ける結晶欠陥を含む熱応力転位の発生予測方法に係り、
特に、新プロセス立ち上げ、及び半導体製品の不良解析
時の結晶欠陥発生限界内に熱応力を抑えられるようにプ
ロセスパラメータを最適化するのに好適なウエーハ面内
熱応力転位発生抑制方法に関する。 〔従来の技術〕 本発明のような、半導体酸化・拡散装置内におけるウ
エーハ面内熱応力解析モデルによる各熱処理プロセス条
件に対する結晶欠陥の発生予測方法は、他に例がない。
しかし、そのモデル計算原理については、ジャーナル
オブ アプライド フィズクス 56巻10(1984)第2922
頁から第2929頁(J.Appl.Phys.56(10),1984(pp.2922
−2929)に述べられている。ただし、ここでの評価対象
は、ウエーハを一枚ずつ処理する枚葉式のランプアニー
ルの場合であり、そのウエーハ面内温度分布、及び熱応
力分布は軸対称性を仮定した解析式により与えられてい
る。したがって、現在最も一般的に採用されている通常
の円筒型の抵抗加熱の電気炉、つまり、50〜100枚程度
並べられたウエーハ列をバツチ的に処理する酸化・拡散
装置の場合には、その過渡温度特性、及び熱応力特性は
大きく異なり、独自のモデル開発を必要とする。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、枚葉式のランプアニールを対象とし
た熱応力解析モデルによるプロセス条件出しに関するも
のであり、50〜100枚程度のウエーハ列を一度に処理す
るバツチ方式に対する結晶欠陥の発生評価には適用でき
ない問題があった。 本発明の目的は、半導体製造プロセスの高温熱処理を
伴う工程において、酸化・拡散装置へのウエーハ列挿入
・引出し時に誘起される熱応力を結晶欠陥などの熱応力
転位の発生限界内に抑え得るように、ウエーハ列挿入速
度等のプロセスパラメータを決定する方法を提供するこ
とにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、ウエーハ列挿入速度,管壁温度プロファ
イル,ウエーハ間隔等のプロセス条件により変化するウ
エーハ面内温度の過渡特性、及びその温度分布を荷重条
件とするウエーハ面内熱応力を計算する一貫したシミュ
レーションモデルを構築し、その熱応力推移曲線と温度
依存性を強く有するウエーハ自身の降伏応力曲線を、横
軸にウエーハ温度、縦軸に熱応力をとった熱応力評価グ
ラフ上で比較することにより達成される。 〔作 用〕 酸化・拡散装置へのウエーハ列挿入時に過渡的に発生
するウエーハ面内温度分布を推定するウエーハ温度過渡
解析モデルは、ウエーハ列とそれを支えるボート治具に
対する輻射を主体とする熱収支を記述した連立偏微分方
程式系により構築されており、ウエーハ列移動速度,管
壁温度,ウエーハ間隔等のプロセスパラメータの変化に
応じ、各ウエーハ、及び各時刻における面内温度分布を
算出する。本モデルの詳細は電子通信学会論文誌(C)
第68巻6号,(1985年)第425頁から第432頁で論じてい
る。 熱応力解析モデルは上記ウエーハ温度過渡解析モデル
から決定されたウエーハ面内温度分布を熱荷重条件と
し、そこに発生する熱応力を、平面応力問題として定式
化した三角形定ひずみ要素を用いた有限要素法により算
出する。さらに、ここで求められる平面応力成分(σx
x,σyy,τxy)からシリコン結晶のすべり面,すべり軸
を考慮した分解せん断応力を算出する。本モデルの詳細
はプロシーディング オブ ジェイ・エス・エス・テー
インターナショナル コンファレンス ジュライ(19
86年)第509頁から第513頁(Proc.JSST Int.Conf.July
(1986年)pp.509−513)において論じられている。 最後に、熱応力評価グラフは、温度依存性を強く有す
るウエーハ自身の降伏応力曲線を描いた横軸にウエーハ
温度、縦軸に応力値の対数をとった片対数グラフ上に、
与えられたプロセス条件の下でのウエーハ列挿入に伴う
熱応力の推移を、先に触れたモデルにより計算された熱
応力値のプロット点を滑らかに結んだものであり、この
熱応力推移曲線と降伏応力曲線との比較から結晶欠陥の
発生予測を容易に進めることができる。 さらに、以上の計算量は膨大な量になり、その解析を
進める上で、グラフィック端末を含めた会話型の結晶欠
陥発生評価用計算機システム(CAE)の構築が非常に有
効である。つまり、ウエーハ温度過渡解析モデル、及び
ウエーハ面内熱応力解析モデルの一連のシミュレーショ
ンモデルを計算機に組み込み、これらの決算結果をファ
イル(記憶装置)に格納できるようにし、熱応力評価グ
ラフをグラフィック端末の画面上に作成できるようにし
ておけば、プロセス条件の変化に対応した熱応力推移曲
線を即座に求めることができ、会話的にプロセス条件の
最適化を実行できる。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図〜第14図により説明
する。 第12図は、本発明を適用する酸化・拡散装置120の全
体構成を示す。 第12図において、101はウエハの熱処理に必要な熱源
を与える円筒形の反応管、102は均熱管、103は発熱体、
104は処理されるウエハ、105はウエハを支えるボート治
具、106は反応管の温度を計測する装置、107は自動挿入
引出し装置、108は反応管の軸方向温度分布を任意に実
現させる温度制御部、109は反応管内に処理ガスを供給
するドーピングシステム、110は以上に述べた各構成部
を統括的に制御する制御部でマイクロプロセッサなどで
実現される。 ここで対象とする酸化,拡散,アニール等の高温熱処
理を伴う工程では、ボート105の上に多数並べられたウ
エハ104が自動挿入引出装置107により、所定の温度に保
持されている反応管108の内に挿入され、ドーピングシ
ステム109から供給されるガス雰囲気中で処理された
後、反応管外へ引出される。 まず、第1図に示した計算機上に構築した結晶欠陥発
生評価ツールとしての半導体熱処理プロセスCAEシステ
ムの動作を説明する。 評価対象となるプロセス条件、つまり、ウエーハ径,
管壁温度,ウエーハ列挿入速度、ウエーハ間隔等のシミ
ュレーション条件をグラフィック端末2から入力し、シ
ミュレーション条件格納ファイル7に設定する。このシ
ミュレーション条件の下でウエーハ列挿入時の過渡的に
発生する各ウエーハの各時刻における面内温度分布を電
子通信学会論文誌(C)第68巻(1985年)第425頁から
第432頁で詳細に示したウエーハ温度過渡解析モデル3
により計算し、その結果を格納ファイル6に書込む。さ
らに、この面内温度計算結果を用いて、プロシーディン
グ オブ ジェイ・エス・エス・テー インターナショ
ナル コンファレンス ジュライ(1986年)第509頁か
ら第51頁(Proc.JSST Int.Conf.July(1986)pp.509−
513)で詳細に示したウエーハ面内熱応力解析モデル4
によりシリコン結晶のすべり系に対応した熱応力を計算
し、その結果を格納ファイル5に書込む。以上の処理に
より、設定されたプロセス条件に対するシミュレーショ
ンモデル計算部1による数値計算は終了し、グラフィッ
ク端末2の画面上に作成される第2図のような熱応力評
価グラフを用いた、結晶欠陥の発生評価に進む。本グラ
フは、温度依存性を強く有するシリコン材料の降伏応力
曲線(σ(T))10を与えた片対数グラフ上に、ウエ
ーハ列挿入時に過渡的に発生する熱応力のウエーハ温度
の上昇に伴う推移を、熱応力計算結果が入っている格納
ファイルを利用して、指定されたウエーハ内位置、すべ
り系に対応し第2図中の曲線11〜14に示すように描いた
ものである。ここでの結果は、結晶欠陥が発生しやすい
ウエーハ列中央ウエーハの45゜方向の斜め上部の周辺部
の位置に発生する熱応力に着目したものである。 第2図に示した熱応力推移曲線12は曲線11に比べ管壁
温度を100℃下げた場合、熱応力推移曲線13は曲線11に
比べウエーハ間隔を倍に広げた場合、さらに、熱応力推
移曲線14は曲線13に比ウエーハ列挿入速度を5倍にした
場合のプロセス条件にそれぞれ対応している。この結果
から、熱応力推移曲線11,14は降伏応力曲線10を上回
り、熱応力推移曲線12,13は降伏応力曲線10を上回って
いない。つまり、曲線11,14に対応するプロセス条件で
は結晶欠陥は発生し、曲線12,13に対応するプロセス条
件では発生しないことが予測できる。さらに、管壁温
度,ウエーハ列挿入速度,ウエーハ間隔の各プロセスパ
ラメータの感度解析が、降伏応力曲線10との相対的な位
置関係として明確に把握できる。したがって、上記の3
つのプロセスパラメータのうち、1つが固定で変化させ
られないような状況下で、他の2つのパラメータをいか
に設定するか等の問題に対し、本評価グラフは有効に利
用できる。例えば、前述した熱応力推移曲線11に対応す
るプロセス条件の下では降伏応力を越えてしまい結晶欠
陥が発生することが予測され、結晶欠陥が発生しないプ
ロセス条件を、ウエーハ列挿入速度は固定という制約の
下で他の2つのパラメータの最適組み合わせにより実現
させることを想定する。ここで、最適という意味は、管
壁温度,挿入温度は小さければ小さい程、また、ウエー
ハ間隔は大きければ大きい程、熱応力レベルを低下させ
るように作用するが、この操作はスループットを逆に低
下させるため、このトレード・オフを考慮することを意
味する。なお、管壁温度の低下がスループットを低下さ
せる点については、現状の熱処理プロセスでは、ウエー
ハ列挿入時に管壁温度を処理温度より100℃前後低下さ
せた状態にして熱応力を緩和させ、挿入終了後、処理温
度まで上昇させるというランピング方式が採用されてお
り、挿入時の温度低下分だけ、処理温度までの昇温にむ
だ時間を要することを意味している。 さて、上記問題に戻り、第2図において、熱応力推移
曲線11に対し、管壁温度のみ変化させ、100℃低下させ
た場合には、その熱応力レベルは熱応力推移曲線12のよ
うに、降伏応力曲線10に対し、左方へ、つまり、安全側
へ大きくシフトする。一方、ウエーハ間隔のみを変化さ
せ、2倍に広げた場合には、その熱応力レベルは熱応力
推移曲線13のように、降伏応力曲線10に対し、下方へシ
フトしているが、管壁温度を安全側に低下させた熱応力
推移曲線12に比べ、特に、ウエーハ温度が高い領域につ
いては降伏応力曲線10に近づいている。これら2つのプ
ロセス条件の組み合せに対し、そのスループットへの影
響を考えると、前者については管壁温度を100℃上昇さ
せるのに必要な時間、後者については、バッチ処理枚数
の半減となる。さらに、上記のような評価を管壁温度、
ウエーハ間隔の両方を変化させた場合についても同様に
熱応力評価グラフ上で進めていくことにより、最適なプ
ロセス条件を合理的に選択できる。 一方、熱応力評価グラフのもう一つの利用法として、
対象とするシリコンウエーハ自体の降伏応力曲線の推定
がある。実際の半導体製造ラインを流れるウエーハは多
くの熱処理プロセス等の繰返し応力や熱履歴を受け、そ
の降伏応力は低下していることが予測される。この降伏
応力の推定法を第3図に示す。図中の熱応力推移曲線21
〜24はある熱処理を事前に施したシリコンウエーハを対
象に、結晶欠陥の発生評価実験を行なったプロセス条件
に対応して、その熱応力をシミュレーションにより求め
たものである。(曲線21,22),(曲線23,24)はそれぞ
れ、3つのプロセスパラメータのうちの2つを同一条件
としたものである。また、曲線21と曲線22、曲線23と曲
線24はそれぞれ残りの1つのプロセスパラメータを若干
変動させた場合に相当している。 今、熱応力推移曲線21,23のプロセス条件の場合に結
晶欠陥が発生し、熱応力推移曲線22,24ではその発生が
なかったとすれば、ここで対象としているウエーハの降
伏応力曲線は通常のシリコン材料の降伏応力曲線10より
も下方に低下し、曲線21と曲線22、曲線23と曲線24の間
を通る破線20で示した曲線で与えられることが本熱応力
評価グラフ上で推定できる。 また、ウエーハ大口径化等の新プロセスの立上げ時
で、既実験データが存在しない場合には、従来のウエー
ハ口径での結晶欠陥の発生データを利用し、以下のよう
に、新プロセスの降伏応力曲線を推定しておけば、立上
げ時の熱処理工程に係わる熱応力転位発生限界内に熱応
力を抑えるプロセス条件出しの実験回数を大幅に低減
し、物理モデルに裏付けられた合理的なプロセスパラメ
ータの最適化が実現できる。 例えば、従来のウエーハ口径での結晶欠陥の発生デー
タとして、その面内分布が第4図中の破線で囲んだ領域
30のように存在していれば、同図中、×印を付したウエ
ーハ面内位置(α〜γ)31〜33にそれぞれ対応する熱応
力推移曲線41〜43を第5図のようにシミュレーションに
より求め、各位置での結晶欠陥の発生データ、つまり、
αでは発生、βでは発生/不発生の境界、γでは不発生
という結晶と一致するように、第5図に示す熱応力評価
グラフ上でその降伏応力曲線40を推定すればよい。 上例のように、ウエーハ口径のみ大きくし、製造プロ
セス仕様、及び処理前ウエーハの強度特性つまり、含有
酸素濃度,バルク欠陥密度,基板不純物タイプなどが同
じである新プロセスの立上げ時には、上で推定した降伏
応力曲線を利用して、本製造プロセスのある熱処理工程
でのウエーハ挿入速度等のプロセスパラメータの下でウ
エーハ面内に結晶欠陥が発生するか、しないかの予測が
可能となる。例えば、第6図に示すように、挿入速度,
管壁温度を固定した場合、ウエハ間隔をどれだけ広けれ
ば結晶欠陥が発生しなくなるかがシミュレーションによ
り決定できる。 なお、ウエハ温度推移のシミュレーション例を第13図
に示した。これは管壁温度950℃,挿入速度100cm/分,
ウエハ間隔9.2mmでφ150mmのウエハ列を反応管へ挿入し
た時の挿入後1分30秒でのウエハ面内に発生している温
度分布50の鳥瞰図を示す。横軸X、及びYはウエハ面x
軸方向、及びy軸方向の距離を示し、縦軸はウエハ温度
を示している。 また、ウエハ面内熱応力モデルについては以下のよう
に構築できる。まず、ウエハ温度は、挿入過程では室温
から1000℃程度変化し、動的なものであるが、熱衝撃現
象を示すような急激な温度変化は示さず、準静的な取扱
いをし、各時刻毎に発生している面内温度分布が定常状
態になっているものと仮定する。また、ウエハは等方均
質弾性体とし、その厚みがウエハ半径に比べ充分小さい
ため、上記熱荷重を受けた場合の平面応力問題として、
その熱応力{σ}={σx,σy,τxy}を三角形定ひずみ
要素による有限要素法により定式化する。各要素毎に満
たすべきマトリックス方程式は次式で与えられる。 〔K〕{δ}=−{F}E0 (1) ここに、〔K〕は要素の剛性マトリックス、{δ}は
変位列ベクトル、{F}E0は各節点に働く熱ひずみによ
る等価節点力の列ベクトルであり、基準温度からのウエ
ハ温度変化量ΔTによる初期ひずみ{E0}=−{αΔT,
αΔT,0}から求められる。αは熱膨張係数を示す。各
要素のウエハ温度は、有限要素分割例を与えた第14図に
示したように、差分法を用いた上記ウエハ温度過渡解析
モデルにより各メッシュ交点毎に得られた温度Twi,Twj,
Twkの平均値を用いた。また、ウエハ面内温度分布がy
軸に対して対称であることから、第14図に示したよう
に、y軸に対しその半分のウエハ平面を有限要素分割
し、計算対象とした。これにより、対象軸であるy軸上
の要素接点のx方向変位uは全て0、また、y方向の剛
体的変化をなくすために、ウエハ141とボート142との接
触点を固定点143とし、そのy方向変位vを0とする境
界条件を仮定した。この境界条件の下に、(1)式によ
り全要素に対し組み立てられる、未知変位についての連
立一次多元方程式を解き、ひずみ{ε}を求めれば、次
の初期ひずみを有する場合の応力とひずみの線形関係式
から、要素毎の熱応力{σ}を算出できる。 {σ}=〔D〕({ε}−{ε}) (2) ここに、〔D〕はヤング率E、ボアソン比νを含む弾
性応力−ひずみマトリックスを示す。 なお、降伏応力との比較においては、シリコンウエハ
のすべり面{111}、及びすべり軸〈110〉を考慮し、熱
応力{σ}より次式のように求められる5つの独立なす
べり系に対応する分解剪断応力|S1|〜|S5|を用いなけれ
ばならない。 以上に示た実施例によれば、ウエハ熱処理プロセス条
件の最適化を、シミュレーションモデルの利用により計
算機上で実現できるので、ウエハ大口径化、あるいはプ
ロセス仕様の変更等に対し、量産ラインの立上げを迅速
に行なうことができる。 以上、対象ウエーハの降伏応力曲線の推定例を述べて
きたが、ここでその実験式を踏まえ、さらに詳細にその
決定方法を示す。 シリコンウエーハの温度依存性を有する降伏応力σ
(T)の実験式は(4)式のように与えられている。 ここに、Tは絶対温度、kはボルツマン定数、Uは結
晶のすべり運動に関する活性化エネルギー、 はひずみ速度、n,Cは実験定数を表わす。 ここで、先に触れた熱処理回数、処理前ウエーハの強
度特性等により各対象プロセス仕様毎に降伏応力自体が
変化する不確定性を、上記実験パラメータn、及びC、
さらにひずみ速度 の組合せにより合理的に説明することが必要である。ひ
ずみ速度 については、その物理的意味からウエーハ面内で発生す
る熱応力の時間変化率に相当し、ウエーハ列の反応管内
への挿入時におけるウエーハの温度上昇率、つまり、プ
ロセスパラメータの1つである挿入速度に大きく依存す
る。したがって、対象プロセスの熱処理回数等により降
伏応力曲線を変動させる要因というよりも、挿入速度領
域の大きな変化に応じ調整すべきパラメータである。 次に、実験パラメータn、及びCを変化させた場合の
降伏応力曲線の特性を第7図,第8図にそれぞれ示し
た。両図中には、既に推定済の製品対象、ウエーハ基板
不純物タイプ等の異なる3種の製造プロセスに対応する
降伏応力曲線100〜102を併記した。第7図,第8図に示
したn、及びCの変化に対応した降伏応力曲線の様子
は、本評価グラフ上において大きく異なり、n依存性に
比べC依存性の方が、高温領域においてより感度が高い
ものとなっている。つまり、片対数で与えた熱応力評価
グラフ上、縦軸にとった応力値は次の(5)式から明ら
かなように、Cの変化については上下方向の平行移動の
みであるのに対し、nの変化では(5)式の第3項によ
り、ウエーハ温度Tの大きい高温領域ほど、nの感度は
小さくなっていることに相当している。 第7図,第8図中に併記した3種の対象製造プロセス
に対応する降伏応力曲線100〜102の変化は、第8図、つ
まり、実験パラメータCの変化により、よく説明できる
ことがわかる。 なお、ひずみ速度 は両図共に、 0.25×10-5/secで固定とした。この値は以下に説明する
降伏応力に及ぼすひずみ速度の影響で触れるように、現
状よく用いられているウエーハ列挿入速度領域でのひず
み速度に相当している。 最後に、ひずみ速度 による降伏応力への影響について触れる。ひずみ速度 は負荷応力を加える速さに相当し、先の実験式(1)に
示したように、この値により、第9図のように降伏応力
曲線を変動させる。通常の引張り試験による材料の降伏
応力値はこの値がどの程度のオーダで行なわれたものか
を明示している。 さて、ここで対象としている酸化・拡散装置へのウエ
ーハ列挿入時のウエーハに対するひずみ速度 は、ウエーハ面内に過渡的に発生する熱応力の加わる速
さ、つまり、ウエーハ列挿入速度に大く依存する。この
ウエーハ列挿入速度とひずみ速度との関係を、ウエーハ
間隔をパラメータとして、第10図に示す。ここで、ひず
み速度の計算は、次式のように、有限要素法による応力
計索時の温度変化による等価側力、つまり初期ひずみ∈
の時間変化率 により代表させた。 ここに、t1,t2は時間、∈01,∈02はそれぞれ、時間t1
での初期ひずみ、時間t2での初期ひずみを表わす。 第10図から明らかなように、挿入速度10〜30cm/分の
領域でのひずみ速度に比べ、挿入速度50cm/分以上での
ひずみ速度は3〜10倍程度大きくなる。 一例として、φ150ウエーハに対し、このひずみ速度
の変化分を考慮した欠晶欠陥の発生予測評価とその実験
による検証結果を以下に述べる。 第11図は、この時の熱応力評価グラフを示す。図中、
熱応力推移曲線110は挿入速度が小さく、ひずみ速度 をもつプロセス条件に対応し、熱応力推移曲線111は挿
入速度が大きく に対応している。また、降伏応力曲線112は前者のひず
み速度領域に対し、既推定のものであり、降伏応力曲線
113は両条件のひずみ速度の変化分(3.3倍)を考慮し、
後者の結晶欠陥の発生評価用に修正した降伏応力曲線を
示す。この図から明らかなように、両条件共に、既推定
の降伏応力曲線112を結晶欠陥発生の境界線とすれば、
熱応力推移曲線110より熱応力推移曲線111の方が降伏応
力曲線112を大きく越えており、前者よりも後者の方が
結晶欠陥の発生が大きいはずである。しかしながら、実
験結果ではひずみ速度の小さい前者のプロセス条件の場
合にはウエーハの45゜方向の局部にはっきりとしたスリ
ップラインが観察されたが、ひずみ速度の大きい後者の
プロセス条件では全くスリップラインが観察されない。
つまり熱応力転位の発生がなかった。この実験事実はひ
ずみ速度の大きい場合の降伏応力曲線をその増加分だけ
上昇させた降伏応力曲線113で評価することにより、よ
く説明できる。 したがって、ウエーハ列挿入速度を非常に大きくする
等、ひずみ速度を大きく変えるようなプロセス条件に対
しては、降伏応力曲線自体も上昇している可能性がある
ことに注意して、結晶欠陥の発生評価を進めることが重
要である。その際、降伏応力曲線の変化は、上述したよ
うに、(6)式から求められるひずみ速度の変化分を考
慮し、(4)式で与えられる降伏応力σ(T)を修正
すればよい。 〔発明の効果〕 本発明によれば、半導体製造プロセスの熱処理工程に
おいて、酸化・拡散装置へのウエーハ列挿入時に発生す
る熱応理による結晶欠陥の発生評価を、多大なマンパワ
ーを有する実験に代わり、物理モデルにより計算機上で
容易に実行できるので、ウエーハ大口径化等に伴う新プ
ロセスの立上げ、及びプロセス誘起欠陥に対する不良解
析等、その期間を大幅に短縮できる効果がある。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for predicting the occurrence of thermal stress dislocations including crystal defects in a high temperature heat treatment step of a semiconductor manufacturing process,
In particular, the present invention relates to a wafer in-plane thermal stress dislocation generation suppression method suitable for optimizing process parameters so that thermal stress can be suppressed within a crystal defect generation limit when a new process is started and a semiconductor product is analyzed for defects. [Prior Art] There is no other method of predicting the occurrence of crystal defects for each heat treatment process condition by a wafer in-plane thermal stress analysis model in a semiconductor oxidation / diffusion apparatus as in the present invention.
However, for its model calculation principle,
Of Applied Physcus Volume 56 10 (1984) No. 2922
Pages 2929 (J.Appl.Phys.56 (10), 1984 (pp.2922
−2929). However, the evaluation target here is the case of a single-wafer type lamp annealing in which the wafers are processed one by one, and the in-plane temperature distribution of the wafer and the thermal stress distribution are given by an analytical formula assuming axial symmetry. ing. Therefore, in the case of an ordinary cylindrical resistance heating electric furnace that is most commonly used at present, that is, in the case of an oxidation / diffusion device that batch-processes about 50 to 100 wafer rows, Transient temperature characteristics and thermal stress characteristics are very different and require original model development. [Problems to be solved by the invention] The above-mentioned conventional technology relates to process condition determination by a thermal stress analysis model for single-wafer lamp annealing, and processes a wafer row of about 50 to 100 wafers at a time. There is a problem that it cannot be applied to the evaluation of the occurrence of crystal defects in the batch method. An object of the present invention is to suppress the thermal stress induced at the time of inserting / drawing a wafer row to / from an oxidation / diffusion device in a process accompanied by high temperature heat treatment in a semiconductor manufacturing process within a generation limit of thermal stress dislocations such as crystal defects. Another object of the present invention is to provide a method for determining process parameters such as wafer row insertion speed. [Means for Solving Problems] The above-mentioned object is that the transient characteristics of the in-plane temperature of the wafer, which changes depending on the process conditions such as the wafer row insertion speed, the tube wall temperature profile, and the wafer interval, and the temperature distribution are the load conditions. A consistent simulation model for calculating in-plane thermal stress of the wafer was constructed, and the yield stress curve of the wafer itself having a strong thermal stress transition curve and temperature dependence was taken, the horizontal axis shows the wafer temperature, and the vertical axis shows the thermal stress. It is achieved by comparing on a thermal stress evaluation graph. [Operation] The wafer temperature transient analysis model, which estimates the temperature distribution in the wafer plane that occurs transiently when the wafer row is inserted into the oxidation / diffusion device, is based on the thermal radiation mainly to the wafer row and the boat jig that supports it. It is constructed by a system of simultaneous partial differential equations describing the balance, and the in-plane temperature distribution at each wafer and each time is calculated according to changes in the process parameters such as wafer row moving speed, pipe wall temperature, and wafer interval. For details of this model, see IEICE Transactions (C)
Vol. 68, No. 6, (1985) pp. 425-432. The thermal stress analysis model is a finite element that uses the triangular constant strain element that is the thermal stress condition that is the in-plane temperature distribution of the wafer determined from the above wafer temperature transient analysis model, and the thermal stress generated there is formulated as a plane stress problem. Calculate by the method. Furthermore, the plane stress component (σx
x, σyy, τxy) is used to calculate the decomposition shear stress considering the slip plane and slip axis of the silicon crystal. For details of this model, see Proceedings of JSS International Conference Jurai (19
(86) pp. 509 to 513 (Proc.JSST Int.Conf.July
(1986) pp.509-513). Finally, the thermal stress evaluation graph is a semi-logarithmic graph in which the horizontal axis represents the wafer temperature and the vertical axis represents the logarithm of the stress value, in which the yield stress curve of the wafer itself having a strong temperature dependence is drawn.
The transition of thermal stress due to wafer row insertion under given process conditions is a smooth connection of plot points of thermal stress values calculated by the model mentioned above. The occurrence of crystal defects can be easily predicted by comparison with the yield stress curve. Furthermore, the above-mentioned calculation amount becomes enormous, and in order to proceed with the analysis, it is very effective to construct an interactive computer system for crystal defect evaluation (CAE) including a graphic terminal. That is, a series of simulation models of a wafer temperature transient analysis model and a wafer in-plane thermal stress analysis model are installed in a computer, and the settlement results of these can be stored in a file (memory device), and the thermal stress evaluation graph can be stored in a graphic terminal. If it can be created on the screen, a thermal stress transition curve corresponding to changes in process conditions can be immediately obtained, and process conditions can be optimized interactively. [Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 14. FIG. 12 shows the overall structure of an oxidation / diffusion device 120 to which the present invention is applied. In FIG. 12, 101 is a cylindrical reaction tube that provides a heat source necessary for heat treatment of a wafer, 102 is a soaking tube, 103 is a heating element,
104 is a wafer to be processed, 105 is a boat jig that supports the wafer, 106 is a device for measuring the temperature of the reaction tube, 107 is an automatic insertion / withdrawal device, and 108 is a temperature control for arbitrarily realizing the axial temperature distribution of the reaction tube. Reference numeral 109 is a doping system for supplying a processing gas into the reaction tube, and reference numeral 110 is a control unit for comprehensively controlling the above-mentioned components, which is realized by a microprocessor or the like. In a process involving high-temperature heat treatment such as oxidation, diffusion, and annealing, which is a target here, a large number of wafers 104 lined up on a boat 105 of a reaction tube 108 kept at a predetermined temperature by an automatic insertion / drawing device 107. It is inserted into the inside of the reactor, treated in a gas atmosphere supplied from the doping system 109, and then drawn out of the reaction tube. First, the operation of the semiconductor heat treatment process CAE system as a crystal defect generation evaluation tool built on the computer shown in FIG. 1 will be described. The process condition to be evaluated, that is, the wafer diameter,
Simulation conditions such as tube wall temperature, wafer row insertion speed, and wafer interval are input from the graphic terminal 2 and set in the simulation condition storage file 7. Under this simulation condition, the in-plane temperature distribution at each time of each wafer that occurs transiently when the wafer row is inserted is described in IEICE Transactions (C) Volume 68 (1985), pages 425 to 432. Wafer temperature transient analysis model 3 shown in detail
And the result is written in the storage file 6. Furthermore, using this in-plane temperature calculation result, Proceeding of JSS ST International Conference Jurai (1986), pages 509 to 51 (Proc.JSST Int.Conf.July (1986) pp. 509-
In-plane thermal stress analysis model 4 detailed in 513)
The thermal stress corresponding to the slip system of the silicon crystal is calculated by and the result is written in the storage file 5. With the above processing, the numerical calculation by the simulation model calculation unit 1 for the set process conditions is completed, and the crystal defect of the crystal defect is evaluated by using the thermal stress evaluation graph as shown in FIG. 2 created on the screen of the graphic terminal 2. Proceed to occurrence evaluation. This graph shows a semi-logarithmic graph that gives a yield stress curve (σ E (T)) 10 of a silicon material having a strong temperature dependence, and shows the rise of the wafer temperature of the thermal stress transiently generated when the wafer row is inserted. The accompanying changes are drawn as shown by curves 11 to 14 in FIG. 2 corresponding to the designated position in the wafer and the slip system by using the storage file containing the thermal stress calculation result. The results here are focused on the thermal stress generated at the peripheral portion of the diagonally upper portion of the central wafer in the 45 ° direction in which crystal defects are likely to occur. The thermal stress transition curve 12 shown in Fig. 2 is the case where the pipe wall temperature is lowered by 100 ° C compared to the curve 11, and the thermal stress transition curve 13 is the case where the wafer interval is doubled compared to the curve 11, and the thermal stress transition The curve 14 corresponds to the process condition when the specific wafer row insertion speed is 5 times that of the curve 13. From these results, the thermal stress transition curves 11 and 14 exceed the yield stress curve 10, and the thermal stress transition curves 12 and 13 do not exceed the yield stress curve 10. That is, it can be predicted that crystal defects will occur under the process conditions corresponding to the curves 11 and 14, and will not occur under the process conditions corresponding to the curves 12 and 13. Further, the sensitivity analysis of each process parameter such as the tube wall temperature, the wafer row insertion speed, and the wafer interval can be clearly understood as the relative positional relationship with the yield stress curve 10. Therefore, the above 3
This evaluation graph can be effectively used for problems such as how to set the other two parameters under the condition that one of the two process parameters is fixed and cannot be changed. For example, under the process conditions corresponding to the thermal stress transition curve 11 described above, it is predicted that the yield stress will be exceeded and crystal defects will occur, and the process conditions under which crystal defects do not occur are the constraint that the wafer row insertion speed is fixed. It is assumed that it is realized by the optimum combination of the other two parameters under. Here, the optimum means that the smaller the pipe wall temperature and the insertion temperature, and the larger the wafer interval, the more the thermal stress level is lowered. This means to consider this trade-off. Regarding the point that the decrease in the tube wall temperature lowers the throughput, in the current heat treatment process, the tube wall temperature is lowered by about 100 ° C from the processing temperature during the wafer row insertion to relax the thermal stress and finish the insertion. After that, a ramping method in which the temperature is raised to the processing temperature is adopted, which means that it takes a dead time to raise the temperature to the processing temperature by the amount of temperature decrease at the time of insertion. Now, returning to the above problem, in FIG. 2, when only the pipe wall temperature is changed with respect to the thermal stress transition curve 11 and the temperature is lowered by 100 ° C., the thermal stress level is as shown in the thermal stress transition curve 12, With respect to the yield stress curve 10, there is a large shift to the left, that is, to the safe side. On the other hand, when only the wafer interval is changed and doubled, the thermal stress level shifts downward with respect to the yield stress curve 10 as shown in the thermal stress transition curve 13, but the pipe wall temperature In comparison with the thermal stress transition curve 12 in which the temperature is decreased to the safe side, the yield stress curve 10 is approached particularly in the region where the wafer temperature is high. Considering the effect of the combination of these two process conditions on the throughput, the former requires the time required to raise the tube wall temperature by 100 ° C., and the latter requires half the number of processed batches. Furthermore, the tube wall temperature,
Even when both the wafer intervals are changed, the optimum process conditions can be rationally selected by proceeding on the thermal stress evaluation graph in the same manner. On the other hand, as another usage of the thermal stress evaluation graph,
There is an estimation of the yield stress curve of the target silicon wafer itself. It is expected that the wafer that flows through an actual semiconductor manufacturing line is subjected to repeated stress and thermal history in many heat treatment processes and the yield stress is reduced. The method of estimating the yield stress is shown in FIG. Thermal stress curve 21 in the figure
24 show the thermal stresses obtained by simulation corresponding to the process conditions in which the crystal defect generation evaluation experiment was conducted on a silicon wafer that had been subjected to a certain heat treatment in advance. (Curves 21, 22) and (Curves 23, 24) are obtained by setting two of the three process parameters under the same condition. Curves 21 and 22, and curves 23 and 24 correspond to the case where the remaining one process parameter is slightly changed. Now, assuming that a crystal defect occurs in the case of the process conditions of the thermal stress transition curves 21 and 23 and does not occur in the thermal stress transition curves 22 and 24, the yield stress curve of the wafer targeted here is a normal one. It can be estimated on this thermal stress evaluation graph that the yield stress of the silicon material is lower than the yield stress curve 10 and is given by the curve indicated by the broken line 20 passing between the curves 21 and 22, and between the curves 23 and 24. In addition, at the time of starting a new process such as increasing the diameter of a wafer, if there is no existing experimental data, the crystal defect generation data at the conventional wafer diameter is used, and the yield of the new process is as follows. If the stress curve is estimated, the number of experiments to find the process condition that suppresses the thermal stress within the thermal stress dislocation generation limit related to the heat treatment process at start-up can be greatly reduced, and a rational process supported by the physical model. Parameter optimization can be realized. For example, as the generation data of crystal defects in the conventional wafer diameter, the in-plane distribution is the region surrounded by the broken line in FIG.
If it exists like 30, the thermal stress transition curves 41 to 43 corresponding to the in-plane positions (α to γ) 31 to 33 marked with X in the figure are simulated as shown in FIG. The crystal defect generation data at each position, that is,
The yield stress curve 40 may be estimated on the thermal stress evaluation graph shown in FIG. 5 so that the crystal coincides with the boundary of occurrence of α, occurrence / non-occurrence of β, and no occurrence of γ. As in the above example, only the wafer diameter is increased, the manufacturing process specifications, and the strength characteristics of the unprocessed wafer, that is, the oxygen content, bulk defect density, substrate impurity type, etc., are the same when starting up a new process. Using the estimated yield stress curve, it is possible to predict whether or not crystal defects will occur in the wafer surface under the process parameters such as the wafer insertion speed in the heat treatment step of the present manufacturing process. For example, as shown in FIG.
When the tube wall temperature is fixed, it is possible to determine by simulation how wide the wafer interval is to prevent crystal defects from occurring. A simulation example of the wafer temperature transition is shown in FIG. This is a tube wall temperature of 950 ℃, insertion speed of 100cm / min,
A bird's-eye view of the temperature distribution 50 generated in the wafer surface at 1 minute and 30 seconds after the insertion of a φ150 mm wafer row with a wafer interval of 9.2 mm into the reaction tube is shown. Horizontal axes X and Y are wafer surface x
The distances in the axial direction and the y-axis direction are shown, and the vertical axis shows the wafer temperature. Further, the in-plane thermal stress model of the wafer can be constructed as follows. First, the wafer temperature changes dynamically from room temperature to about 1000 ° C during the insertion process and is dynamic, but does not show a sudden temperature change that indicates a thermal shock phenomenon. It is assumed that the in-plane temperature distribution that occurs every time is in a steady state. Further, since the wafer is an isotropic homogeneous elastic body and its thickness is sufficiently smaller than the radius of the wafer, as a plane stress problem when the above thermal load is applied,
The thermal stress {σ} = {σx, σy, τxy} is formulated by the finite element method using the triangular constant strain element. The matrix equation to be satisfied for each element is given by the following equation. [K] {δ} =-{F} E0 (1) where [K] is the element stiffness matrix, {δ} is the displacement sequence vector, and {F} E0 is the equivalent nodal force due to thermal strain acting on each node. Is a column vector of, and the initial strain due to the wafer temperature change amount ΔT from the reference temperature {E 0 } = − {αΔT,
It is obtained from αΔT, 0}. α indicates a coefficient of thermal expansion. The wafer temperature of each element is the temperature T wi , T wj , obtained for each mesh intersection by the wafer temperature transient analysis model using the difference method, as shown in FIG.
The average value of T wk was used. In addition, the temperature distribution within the wafer is y
Since it is symmetric with respect to the axis, as shown in FIG. 14, a half of the wafer plane with respect to the y axis was divided into finite elements and used as a calculation target. As a result, all the x-direction displacement u of the element contact points on the y-axis which is the target axis are 0, and the contact point between the wafer 141 and the boat 142 is the fixed point 143 in order to eliminate the rigid change in the y-direction. A boundary condition is assumed in which the y-direction displacement v is 0. Under this boundary condition, the simultaneous linear algebraic equations for unknown displacement, which are assembled for all elements by equation (1), are solved and the strain {ε} is calculated. The thermal stress {σ} for each element can be calculated from the linear relational expression. {Σ} = [D] ({ε}-{ε 0 }) (2) Here, [D] represents an elastic stress-strain matrix including Young's modulus E and Boisson's ratio ν. In comparison with the yield stress, considering the slip surface {111} of the silicon wafer and the slip axis <110>, it corresponds to the five independent slip systems calculated from the thermal stress {σ} as follows. The decomposition shear stress | S 1 | ~ | S 5 | According to the above-described embodiment, the optimization of the wafer heat treatment process conditions can be realized on the computer by using the simulation model, so that the mass production line can be started in response to the increase in the diameter of the wafer or the change of the process specifications. Can be done quickly. The example of estimating the yield stress curve of the target wafer has been described above. Here, the determination method will be shown in more detail based on the empirical formula. Yield stress σ E with temperature dependence of silicon wafer
The empirical formula of (T) is given as the formula (4). Where T is absolute temperature, k is Boltzmann's constant, U is activation energy related to slip motion of crystal, Is the strain rate, and n and C are experimental constants. Here, the uncertainties in which the yield stress itself changes for each target process specification due to the number of heat treatments mentioned above, the strength characteristics of the untreated wafer, etc.
Further strain rate It is necessary to reasonably explain the combination of. Strain rate Is equivalent to the time change rate of the thermal stress generated in the wafer surface from its physical meaning, and is the temperature rise rate of the wafer when the wafer row is inserted into the reaction tube, that is, one of the process parameters. Heavily dependent on speed. Therefore, it is a parameter that should be adjusted according to a large change in the insertion speed region, rather than a factor that causes the yield stress curve to vary depending on the number of heat treatments in the target process. Next, the characteristics of the yield stress curve when the experimental parameters n and C were changed are shown in FIGS. 7 and 8, respectively. In both figures, the yield stress curves 100 to 102 corresponding to three different manufacturing processes such as already estimated product targets and wafer substrate impurity types are also shown. The state of the yield stress curve corresponding to changes in n and C shown in FIGS. 7 and 8 is greatly different on this evaluation graph, and C dependence is higher than n dependence in the high temperature region. It has high sensitivity. That is, on the thermal stress evaluation graph given in semi-logarithm, the stress value taken on the vertical axis is, as is clear from the following equation (5), the change in C is only the parallel movement in the vertical direction, With respect to the change of n, according to the third term of the equation (5), the sensitivity of n becomes smaller as the wafer temperature T becomes higher. It can be seen that the changes in the yield stress curves 100 to 102 corresponding to the three types of target manufacturing processes described in FIGS. 7 and 8 can be well explained by FIG. 8, that is, the change in the experimental parameter C. The strain rate Was fixed at 0.25 × 10 -5 / sec in both figures. This value corresponds to the strain rate in the wafer row insertion rate region that is often used at present, as will be touched on by the effect of the strain rate on the yield stress described below. Finally, the strain rate I will touch on the effect of yield stress on yield stress. Strain rate Corresponds to the speed at which a load stress is applied, and as shown in the above empirical formula (1), this value causes the yield stress curve to fluctuate as shown in FIG. The yield stress value of the material by the usual tensile test clearly shows the order of this value. Now, the strain rate for the wafer when inserting the wafer row into the oxidation / diffusion device of interest here. Is largely dependent on the speed at which thermal stress transiently generated in the wafer surface is applied, that is, the wafer row insertion speed. The relationship between the wafer row insertion speed and the strain rate is shown in FIG. 10 using the wafer interval as a parameter. Here, the strain rate is calculated by the following equation, which is an equivalent side force due to temperature change during stress measurement by the finite element method, that is, initial strain ∈
Time change rate of 0 Was represented by. Where t 1 and t 2 are times, and ∈ 01 and ∈ 02 are times t 1
Represents the initial strain at and the initial strain at time t 2 . As is clear from FIG. 10, the strain rate at the insertion speed of 50 cm / min or more is about 3 to 10 times higher than the strain rate at the insertion speed of 10 to 30 cm / min. As an example, for a φ150 wafer, the prediction evaluation of the occurrence of an absent crystal defect in consideration of the variation of the strain rate and the verification result by the experiment will be described below. FIG. 11 shows a thermal stress evaluation graph at this time. In the figure,
Thermal stress transition curve 110 has a low insertion rate and strain rate Corresponding to process conditions with It corresponds to. Further, the yield stress curve 112 is an already estimated one for the former strain rate region, and the yield stress curve 112 is
For 113, considering the change in strain rate under both conditions (3.3 times),
The yield stress curve modified for the latter crystal defect generation evaluation is shown. As is clear from this figure, in both conditions, if the already-estimated yield stress curve 112 is used as the boundary line of crystal defect generation,
The thermal stress transition curve 111 is much larger than the yield stress curve 112 than the thermal stress transition curve 110, and the latter should have more crystal defects than the former. However, in the experimental results, a clear slipline was observed at the local 45 ° direction of the wafer under the former process condition of low strain rate, but no slipline was observed under the latter process condition of high strain rate. Not done.
That is, no thermal stress dislocation was generated. This experimental fact can be well explained by evaluating the yield stress curve when the strain rate is high with the yield stress curve 113 increased by the increase. Therefore, be aware that the yield stress curve itself may increase under process conditions that significantly change the strain rate, such as a very high wafer row insertion rate. It is important to proceed with the evaluation. At that time, as described above, the change in the yield stress curve may be corrected by considering the change in the strain rate obtained from the equation (6) and modifying the yield stress σ E (T) given by the equation (4). . [Advantages of the Invention] According to the present invention, in the heat treatment step of the semiconductor manufacturing process, the evaluation of the occurrence of crystal defects due to the thermal treatment that occurs when the wafer row is inserted into the oxidation / diffusion device is replaced by an experiment having a large manpower Since the physical model can be easily executed on a computer, there is an effect that the period can be greatly shortened such as the start-up of a new process accompanying the increase in the diameter of the wafer and the failure analysis for the process-induced defects.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明を計算機上で実現した場合の評価システ
ム構成図、第2図は結晶欠陥の発生評価を行なう熱応力
評価グラフの一例を示す図、第3図は降伏応力曲線の推
定例を示す図、第4図はウエーハ面内結晶欠陥発生分布
図、第5図は第4図の結晶欠陥の面内分布を利用した降
伏応力曲線の推定例を示す図、第6図は熱応力レベルの
ウエーハ間隔依存図、第7図〜第9図はそれぞれ、降伏
応力曲線の実験式中の実験定数n,C、及びひずみ速度依
存性を表わす図、第10図はウエーハ列挿入速度とひずみ
速度の関係図、第11図は降伏応力のひずみ速度依存性を
考慮した結晶欠陥発生予測評価例を示す図、第12図は本
発明を適用する酸化拡散装置の全体構成図、第13図はウ
エハ温度過度解析モデルにより算出されるウエハ温度分
布の推移例を示す図、第14図はウエハ面内熱応力モデル
によるウエハ半面にたいする有限要素例を示す図であ
る。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of an evaluation system when the present invention is realized on a computer, FIG. 2 is a diagram showing an example of a thermal stress evaluation graph for evaluating the occurrence of crystal defects, and FIG. Is a diagram showing an example of yield stress curve estimation, FIG. 4 is a wafer in-plane crystal defect generation distribution diagram, and FIG. 5 is a diagram showing an example yield stress curve estimation utilizing the in-plane distribution of crystal defects in FIG. , FIG. 6 is a wafer interval dependency diagram of thermal stress level, and FIGS. 7 to 9 are diagrams showing experimental constants n, C and strain rate dependency in the empirical formula of the yield stress curve, respectively, and FIG. Is a diagram of the relationship between the wafer row insertion speed and the strain rate, FIG. 11 is a diagram showing an example of crystal defect generation prediction evaluation in consideration of the strain rate dependence of the yield stress, FIG. 12 is the entire oxidation diffusion apparatus to which the present invention is applied. Fig. 13 shows the wafer temperature calculated by the wafer temperature transient analysis model. Shows a transition example, FIG. 14 is a diagram showing a finite element example against the wafer half due to thermal stress model in the wafer surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清国 吉彦 高崎市西横手町111番地 株式会社日立 製作所高崎工場内 (72)発明者 和歌森 文男 川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社 日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 吉中 明 小平市上水本町1450番地 株式会社日立 製作所武蔵工場内 (56)参考文献 電子通信学会技術研究報告 84[181 ] (1984) P.1−8 西沢潤一編 「半導体研究16」 (1979−8−15) 工業調査会 P. 317−341   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Yoshihiko Kiyokuni               111 Nishiyokote-cho, Takasaki-shi Hitachi, Ltd.               Inside the Takasaki Factory (72) Inventor Fumio Wakamori               1099 Ozenji, Aso-ku, Kawasaki City Co., Ltd.               Hitachi Systems Development Laboratory (72) Inventor Akira Yoshinaka               1450 Kosui Honcho, Kodaira City Hitachi, Ltd.               Inside the Musashi Factory                (56) References IEICE Technical Report 84 [181               ] (1984) P. 1-8                 Junichi Nishizawa "Semiconductor Research 16"               (1979-8-15) Industrial Research Group P.               317-341

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.半導体製造プロセスの高温処理工程において、ウエ
ハ面内温度分布の過渡特性とウエハ面内熱応力分布特性
を所定の物理モデルにもとづくコンピュータ・シミュレ
ーションにより算出し、算出された特性にもとづきウエ
ハ温度にたいするウエハ面内の熱応力推移を表す推移曲
線とウエハの降伏応力曲線を描いてなる熱応力評価グラ
フを作成し、作成されたグラフより上記発生限界を推定
評価することにより、ウエハ列挿入・引出し時に誘起さ
れる熱応力に基づく熱応力転位の発生を予測する処理
と、 予測された発生限界内に熱応力をおさめるように熱処理
のプロセスパラメータを最適化する処理とからなること
を特徴とするウエハ面内熱応力転位発生抑制方法。 2.上記物理モデルは、ウエハ温度過渡解析モデルおよ
びウエハ面内熱応力解析モデルとからなる第1項のウエ
ハ面内熱応力転位発生抑制方法。 3.上記熱応力転位の発生有無に関する既実験データを
利用して、対象プロセスのウエハ自身の上記降伏応力曲
線を、上記評価グラフ上で推定する第1項のウエハ面内
熱応力転位発生抑制方法。
(57) [Claims] In the high temperature processing step of the semiconductor manufacturing process, the transient characteristics of the in-wafer temperature distribution and the in-wafer thermal stress distribution characteristics are calculated by computer simulation based on a predetermined physical model, and the wafer surface relative to the wafer temperature is calculated based on the calculated characteristics. The thermal stress evaluation graph is created by drawing the transition curve showing the thermal stress transition and the yield stress curve of the wafer, and by estimating and estimating the above generation limit from the created graph, it is induced at the time of wafer row insertion / withdrawal. Wafer in-plane heat treatment, which comprises the process of predicting the occurrence of thermal stress dislocations based on the thermal stresses and the process of optimizing the process parameters of the heat treatment so as to keep the thermal stress within the predicted occurrence limits. Stress dislocation generation suppression method. 2. The physical model is a method for suppressing generation of thermal stress dislocations in a wafer according to the first term, which comprises a wafer temperature transient analysis model and a wafer thermal stress analysis model. 3. The method for suppressing generation of thermal stress dislocations in the wafer according to the first item, wherein the yield stress curve of the wafer itself of the target process is estimated on the evaluation graph by using already-existing data regarding the presence or absence of thermal stress dislocations.
JP18111187A 1986-07-23 1987-07-22 Method for suppressing thermal stress dislocation generation in the wafer surface Expired - Fee Related JP2690902B2 (en)

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