DE10393798T5

DE10393798T5 - Ausheilprozess und Vorrichtung eines Halbleiter-Wafers

Info

Publication number: DE10393798T5
Application number: DE10393798T
Authority: DE
Inventors: Walter Schwarzenbach; Jean-Marc Waechter
Original assignee: S O I TEC SILICON ON INSULATOR TECHNOLOGIES BERNIN; Soitec SA
Current assignee: Soitec SA
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-11-17
Also published as: FR2847714A1; FR2847714B1; JP5111730B2; US7094668B2; WO2004049393A2; US7466907B2; US20060204230A1; US20040137762A1; WO2004049393A3; AU2003294158A8; JP2006508533A; AU2003294158A1

Abstract

Thermischer Ausheilprozess für einen Wafer (T) aus einem Material, ausgewählt unter den Halbleitermaterialien, zum Zweck eines Ablösens einer Schicht von dem Wafer an einer Versprödungszone, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Ausheilens:
• ein Basiswärmebudget angewandt wird auf den Wafer, wobei das Basiswärmebudget leicht niedriger ist als das Budget, welches nötig ist zum Ablösen der Schicht, wobei dieses Budget in einer gleichmäßigen Weise über die Versprödungszone verteilt wird;
• ein zusätzliches Wärmebudget ferner lokal angewandt wird auf die Wafer in einem festgelegten Bereich der Versprödungszone, um die Ablösung der Schicht in diesem Bereich einzuleiten bzw. zu initiieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermischen Ausheilprozess für einen Wafer aus einem Material, welches ausgewählt wird unter den Halbleitermaterialien zum Zweck eines Abnehmens einer Schicht von dem Wafer an einer Versprödungszone.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung einer derartigen Ausheilung.
Derartige Prozesse und Vorrichtungen sind bereits bekannt.
Der Wafer kann aus einem Halbleitermaterial, wie etwa Silizium, bestehen.
Der SMARTCUT^®-Prozess ist ein Beispiel eines derartigen stufenimplementierenden Prozesses.
Ferner ist zu spezifizieren bzw. anzugeben, dass die Oberfläche der Schichten, welche so erzeugt werden, generell sehr strenge Spezifikationen, betreffend den Zustand ihrer Oberfläche, einhalten muss.
Es ist ferner üblich, Rauhigkeits-Spezifikationen anzutreffen, welche 5 Ångström, ausgedrückt als quadratischer Mittelwert (rms: root mean square), nicht überschreiten dürfen.
Rauhigkeitsmessungen werden generell durchgeführt mittels eines Atomkraftmikroskops (AFM: Atomic Force Microscope).
1 × 1 μm² bis 10 × 10 μm² und, weniger üblich, 50 × 50 μm², sogar 100 × 100 μm².
Ebenfalls zu bemerken ist, dass es möglich ist, die Oberflächenrauhigkeit durch andere Verfahren zu messen, insbesondere über eine "haze" (Verunreinigung der Halbleiterscheibenoberfläche). Dieses Verfahren hat den Vorteil, die Harmonie der Rauhigkeit über eine gesamte Oberfläche rasch zu charakterisieren bzw. zu kennzeichnen.
Die haze, welche in ppm gemessen wird, resultiert aus einem Prozess unter Verwendung der optischen reflektierenden Eigenschaften der zu charakterisierenden bzw. zu kennzeichnenden Oberfläche und entspricht einem optischen "Hintergrundrauschen", verbreitet durch die Oberfläche infolge ihrer Mikrorauhigkeit.
Es ist ferner anzumerken, dass, wenn die Schichten bestimmte Rauhigkeitswerte einhalten müssen, sie ferner eine harmonische Rauhigkeit über ihre gesamte Oberfläche aufweisen müssen.
Anders ausgedrückt, es wird nicht nur ein niedriger mittlerer Rauhigkeitswert gewünscht, sondern ferner eine gleichmäßige Verteilung der Rauhigkeit über die Schichtoberfläche.
Es ist spezifiziert, dass bekannte Spaltprozesse, wie etwa der Spaltprozess, welcher offenbart ist durch US 6 013 563 oder US 6 048 411 (welche Teil derselben Patentfamilie sind), keine angemessene Lösung zum Erhalten einer Verbesserung einer Oberflächenrauhigkeit vorsehen – noch genauer, ganz zu schweigen von einer gleichmäßigen Verteilung einer Oberflächenrauhigkeit.
Der Prozess dieser Patente geht die Aufgabe eines Verbesserns der Oberflächenrauhigkeit einer Schicht tatsächlich nicht an.
Die Aufgabe dieser Patente ist eine generelle Aufgabe eines Verbesserns der "Genauigkeit" einer Schneidtechnik (siehe beispielsweise col. 1 1. 65 bis col. 2 1. 12); tatsächlich zielen diese Patente nicht auf ein Verbessern der Rauhigkeit ab, sondern genereller auf ein Vermeiden der Ausbildung von mehreren Spaltfronten während eines Spaltens. So erscheint es, dass die oben erwähnten Prozesse, welche gemäß dem Stand der Technik die auf ein Ausheilen einer Schicht folgende Ablösung von einem Wafer aus einem Halbleitermaterial zulassen, nicht immer zu einer Schichtoberflächenrauhigkeit führen, welche die oben erwähnten Spezifikationen einhält.
Daher besteht eine Notwendigkeit zum Verbessern der Steuerung der Rauhigkeit von abgenommenen Schichten nachfolgend auf ein Ausheilen.
Ein Ziel der Erfindung ist es, diese Notwendigkeit zu decken.
Um dieses Ziel zu erreichen, sieht die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt einen thermischen Ausheilprozess für einen Wafer aus einem Material vor, welches ausgewählt wird aus den Halbleitermaterialien, zum Zwecke eines Ablösens einer Schicht von dem Wafer an einer Versprödungszone, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Ausheilens:

• ein Basiswärmebudget angewandt wird auf den Wafer, wobei das Basiswärmebudget leicht niedriger ist als das Budget, welches nötig ist zum Ablösen der Schicht, wobei dieses Budget verteilt wird in einer gleichmäßigen Weise über die Versprödungszone;
• ein zusätzliches Wärmebudget ferner lokal angewandt wird auf den Wafer in einem festgelegten Bereich der Versprö dungszone, um die Ablösung der Schicht in diesem Bereich zu initiieren.

Bevorzugte, jedoch nicht einschränkende Aspekte dieses Prozesses sind nachfolgend aufgeführt:

• Während der Anwendung eines globalen Wärmebudgets werden verschiedene Wärmeelemente, welche derart angeordnet sind, dass sie dem Wafer zugewandt sind, selektiv gesteuert.
• Der Wafer wird im wesentlichen vertikal angeordnet.
• Der Wafer wird im wesentlichen horizontal angeordnet.
• Die Anwendung eines Basiswärmebudgets wird durchgeführt in einer ersten Stufe; anschließend wird eine Anwendung eines zusätzlichen lokalisierten Wärmebudgets durchgeführt in einer zweiten Stufe.
• Die Anwendung eines Basiswärmebudgets wird durchgeführt im wesentlichen gleichzeitig mit der Anwendung eines zusätzlichen lokalisierten Wärmebudgets.
• Ein Ausheilen wird gleichzeitig an mehreren Wafern angewandt.
• Der Fluss von wärmeleitendem Gas wird gesteuert in den verschiedenen Bereichen der Oberfläche der Schicht.
• Die Steuerung wird durchgeführt unter Verwendung eines Dämpfers mit einer Diffusionssperrgeometrie.
• Die Steuerung wird durchgeführt unter Verwendung eines Dämpfers mit einer perforierten Heizkammergeometrie.

Gemäß einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung ferner eine Vorrichtung für die Implementierung eines derartigen Prozesses vor, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst:

• eine Vielzahl von Heizelementen, welche derart gestaltet sind, dass sie verschiedenen Abschnitten ihres auszuheilenden Wafers zugewandt sind;
• eine Einrichtung zum selektiven Steuern der Heizkapazität jedes Heizelements;
• eine Einrichtung zum Steuern der Verteilung von wärmeleitendem Gas in der Vorrichtung.

Die bevorzugten, jedoch nicht einschränkenden Aspekte dieser Vorrichtung sind nachfolgend aufgeführt:

• Die Heizelemente verlaufen im wesentlichen horizontal.
• Die Heizelemente haben eine generell kreisartigen Form.
• Die Heizelemente sind eines nach dem anderen gemäß einer im wesentlichen vertikalen Richtung angeordnet.
• Die Vorrichtung umfasst einen Wafer-Aufnahmebereich, in welchem die Wafer im wesentlichen vertikal für Heizzwecke angeordnet werden.
• Die Heizelemente umgeben den Wafer-Aufnahmebereich.
• Die Heizelemente verlaufen im wesentlichen in derselben Ebene.
• Die Heizelemente verlaufen in einer konzentrischen Weise in Beziehung zueinander.
• Die Vorrichtung umfasst einen Wafer-Aufnahmebereich, in welchen die Wafer im wesentlichen horizontal für Heizzwecke angeordnet werden.
• Die Einrichtung zum Steuern der Verteilung von Gas umfasst einen Diffusionsdämpfer, welcher ein Hervorrufen des Gasstroms gemäß einer gewünschten Konfiguration ermöglicht, angeordnet gegenüber einer Öffnung, welche ein Einführen eines wärmeleitenden Gases ermöglicht.
• Der Dämpfer hat eine Diffusionssperrgeometrie.
• Der Dämpfer hat eine perforierte Heizkammerngeometrie.

Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung gehen anhand der untenstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung deutlicher hervor, welche Bezug nimmt auf die beiliegende Zeichnung; es zeigt:
1 eine globale Skelettdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausheilvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine detaillierte Skelettdarstellung eines Abschnitts dieser Vorrichtung;
3 eine Darstellung der Verteilung einer haze auf der Oberfläche einer Schicht gemäß einer Alternative des Standes der Technik;
4 eine Skelettdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausheilvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel;
5a bis 5c sind Skelettdarstellungen von erfindungsgemäßen Ausheilvorrichtungen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei eine verschiedene Einrichtung zur Orientierung bzw. Ausrichtung, in einer gewünschten Weise, des Flusses von wärmeleitendem Gas hervorgehoben ist.
Unter Bezugnahme auf 1 wurde ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ausheilvorrichtung dargestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Wafer, welche im übrigen Teil dieses Dokuments erwähnt werden, Wafer sind, welche aus einem Halbleitermaterial bestehen, wie etwa Silizium, und eine Versprödungszone umfassen.
Die Versprödungszone könnte erzeugt worden sein durch Implantation.
Sie erstreckt sich in der Dicke des Wafers bei einer konstanten Tiefe (diese Versprödungszone entspricht einer Oberfläche parallel zu den Seiten des Wafers), wodurch die abzunehmende bzw. zu lösende Schicht definiert wird.
Generell kann ein Ausheilen, welches der Gegenstand der Erfindung ist, unter einem Prozess des SMARTCUT^®-Typs erfolgen.
Der Zweck eines Ausheilens, welches angewandt wird auf die Wafer, ist ein Unterstützen bei der Ablösung bzw. Abnahme für jeden Wafer aus einer Materialschicht, welche definiert ist in der Dicke des Wafers durch die Versprödungszone.
Die Vorrichtung 10 in 1 umfasst eine Heizkammer 100, gestaltet zum Aufnehmen eines oder mehrerer Wafer T, um diese einem erfindungsgemäßen Ausheilen zu unterziehen.
Die Längsachse der Vorrichtung 10 ist vertikal; diese Vorrichtung ähnelt einem Vertikalofen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Wafer T in Vertikalrichtung in dieser Kammer angeordnet werden und nicht in Horizontalrichtung, wie allgemein bekannt.
Die Wafer werden aufgenommen in einem Scheibenhalter 110, welcher wiederum getragen wird durch einen Tragabschnitt 111.
Der Tragabschnitt 111 sitzt auf einem Deckel bzw. Kranz 112, welche das Feuerloch 120 der Vorrichtung schließt.
Eine Einrichtung 130 zum Handhaben des Wafers ist ebenfalls gestaltet für die Einführung der Wafer in die Vorrichtung 10 und für ihre Herausnahme nach einem Ausheilen.
Die Kammer 100 ist versehen mit einer Öffnung 101, welche gegenüberliegend zu dem Feuerloch 120 angeordnet ist. Ein wärmeleitendes Gas kann eingeführt werden in die Kammer über diese Öffnung.
Eine Vielzahl von Heizelementen 140 umgeben die Kammer 100.
Diese Heizelemente sind eines nach dem anderen angeordnet gemäß einer im wesentlichen vertikalen Richtung.
Diese Heizelemente können beispielsweise Elektroden sein, welche fähig sind zum Abgeben von Wärme, wenn sie mit Elektrizität versorgt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass eine derartige Vorrichtung eine Einrichtung (in den Figuren nicht dargestellt) zum Drehen des Scheibenhalters, welcher die Wafer trägt, um die Längsachse der Vorrichtung während eines Ausheilens sowie eine Einrichtung zum Steuern und Regeln des Flusses von leitfähigem Gas umfasst.
Diese Einrichtung trägt bei zu einem Liefern bzw. Vorsehen einer harmonischen Wärme der Wafer (dies entspricht dem Grund- Wärmebudget, welche unten in diesem Dokument deutlicher beschrieben wird).
2 liefert eine deutlichere Ansicht der Kammer 100, der Wafer T und der Heizelemente 140 (wobei ihre Anzahl in dieser Figur aus Gründen der Klarheit begrenzt ist).
Einrichtungen, welche in den Figuren nicht dargestellt sind, ermöglichen ein selektives Steuern der elektrischen Versorgung jede Heizelements, um die Heizkapazität jedes dieser Heizelemente selektiv zu steuern.
So kann die Vertikalverteilung des auf die Wafer angewandten Wärmebudgets während eines Wärmens gesteuert werden.
Tatsächlich hat der Anmelder beobachtet, dass die Verwendung eines klassischen Vertikalofens, in welchen die Wafer in Vertikalrichtung angeordnet werden würden, wie dargestellt in 1 und 2, einen vertikalen Temperaturgradienten erzeugt.
Ein derartiger Gradient führt nach der Ablösung bzw. Abnahme der Schicht von jedem Wafer zu einem Vertikalgradienten der Rauhigkeit, welcher die Harmonie der Oberfläche der Schicht gefährdet.
Tatsächlich verteilt sich die Rauhigkeit, generell ausgedrückt, in horizontalen "Lagen" und ist nicht gleichmäßig auf der Oberfläche der abgelösten bzw. abgenommenen Schicht (und auch nicht auf der derjenigen des Abschnitts des Wafers, welcher sich auf der anderen Seite der Versprödungszone befindet).
Ein derartiger Effekt ist dargestellt in 3.
"Gleichmäßig" soll verstanden werden als eine gleichmäßige, homogene Verteilung charakterisierend bzw. kennzeichnend.
Es ist ferner möglich, Gruppen von Heizelementen selektiv zu steuern, welche denselben festgelegten Punkt für die Heiztemperatur empfangen.
Dies ist beispielsweise der Fall bei einer Implementierungs- bzw. Realisierungskonfiguration der Erfindung, bei welcher die Heizelemente nebeneinander liegende Windungen sind.
Bei diesem Typ von Konfiguration kann vorgesehen sein, die elektrischen Versorgungen jeder Windung individuell zu steuern oder die jeweilige elektrische Versorgung verschiedener Gruppen von Windungen zu steuern.
In letzterem Fall existiert infolge der Nähe der Windungen eine heißere Zone im Innern einer Gruppe von Windungen, welche in derselben Weise versorgt werden (wobei diese Zone sich typischerweise in der Mitte der Gruppe befindet, wobei die benachbarten Gruppen von Windungen nicht berücksichtigt sind).
Erfindungsgemäß können derartige heiße Zonen der Vorrichtung ausgenutzt werden beispielsweise zum Anwenden eines zusätzlichen Wärmebudgets (welches unten in diesem Dokument deutlicher beschrieben wird).
Durch selektives Steuern der elektrischen Versorgung der Heizelemente 140 kann die Raumverteilung des auf die Wafer angewandten Wärmebudgets gesteuert werden.
In 3 ist ferner zu erkennen, dass die "Lagen" keine geraden Bänder sind, sondern eine unbestimmte Form aufweisen.
Dies verschiebt die Wirkung einer Differenz eines Wärmebudgets, jeweils angewandt auf den Mittelbereich des Wafers und auf seine Seitenkanten.
Es ist ferner möglich, die Flussratenverteilung von leitfähigem Gas in einem Horizontalabschnitt des Ofens selektiv zu steuern, um diese Gasflussrate anzuwenden auf verschiedene Bereiche des Abschnitts, mit dem Ziel eines Aufhebens dieser Ungleichmäßigkeit, welche beobachtet wird auf einem Horizontalabschnitt des Wafers.
Dieses selektive Steuern der Flussratenverteilung von leitfähigem Gas kann durchgeführt werden als eine Ergänzung des selektiven Steuerns der elektrischen Versorgung der Heizelemente, welche oben erwähnt wurde.
Daher wird, allgemein ausgedrückt und wie unten genau beschrieben, die Raumverteilung des auf die Wafer T angewandten Wärmebudgets gesteuert über das selektive Steuern der elektrischen Versorgung der verschiedenen Heizelemente und/oder über das selektive Steuern der Flussratenverteilung von leitfähigem Gas auf der Oberfläche der Wafer.
Daher ist es insbesondere möglich, ein Wärmebudget auf die Wafer T anzuwenden, welches gleichmäßig über die gesamte Versprödungszone jedes Wafers verteilt ist.
Dies kann sichtbar gemacht werden beispielsweise über haze-Messungen, durchgeführt auf der Oberfläche der Schichten nach ihrer Ablösung.
Zum Durchführen einer gleichmäßigen Budgetanwendung auf Wafer bei einem Typ von Vorrichtung wie jene, welche dargestellt sind in 1 und 2, werden die unteren Heizelemente typischerweise mit mehr Elektrizität als die oberen Elemente versorgt.
Dies kompensiert die natürliche Tendenz eines Ansteigens von Wärme in der Kammer, und höhere Temperaturen werden erzeugt in dem oberen Abschnitt dieser Kammer.
Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Anwendung des Wärmebudgets auf die Wafer über die gesamte Versprödungszone jedes Wafers gewährleistet.
Allgemeiner gesagt, ermöglicht das selektive Steuern der individuellen elektrischen Versorgungen der verschiedenen Heizelemente das genaue Steuern der Raumverteilung des auf die Wafer angewandten Wärmebudgets.
Dieses Steuern der Raumverteilung des auf die Wafer angewandten Wärmebudgets wird erfindungsgemäß verwendet, um:

• einerseits auf die Wafer ein Wärmebudget anzuwenden, welches sehr gleichmäßig über die gesamte Versprödungszone jedes Wafers ist (wie oben beschrieben). Dieses Wärmebudget (bekannt als Basiswärmebudget) wird derart gesteuert, dass es:
– von einem qualitativen Gesichtspunkt aus sehr gleichmäßig verteilt ist über die Versprödungszone jedes Wafers
– und von einem quantitativen Gesichtspunkt aus leicht niedriger ist als das Budget, welches nötig ist, um die Schicht vom Wafer abzulösen;
• andererseits zusätzlich zu diesem Basiswärmebudget ein zusätzliches Wärmebudget vorzusehen, welches derart gesteuert wird, dass es lediglich auf einen lokalisierten Bereich jedes Wafers angewandt wird (Erzeugung eines gesteuerten "heißen Punkts"). Dieses zusätzliche Wärmebudget kann angewandt werden beispielsweise durch ein selektives Zuführen von Elektrizität zu einem oder mehr Heizelementen und ein Hinzufügen zu den oben erwähnten Maßnahmen, um eine harmonische Erwärmung des Wafers zu erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass es ferner möglich ist, eine Raumverteilung der Temperatur in der Ausheilvorrichtung zu verwenden (beispielsweise durch Steuern des Gasflusses), um das zusätzliche Wärmebudget anzuwenden.

Wie gezeigt wird, können diese zwei Anwendungen eines gesteuerten Wärmebudgets sequenziell eine nach der anderen oder im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden.
Das so auf die Wafer angewandte globale Wärmebudget (Standardbudget + zusätzliches Budget) ist daher verschieden von demjenigen, welches erhalten werden würde, wenn die Wafer in einem Vertikalofen erhitzt werden würden, wo sie in Vertikalrichtung angeordnet werden würden. Tatsächlich würde in diesem Fall das Wärmebudget einen Vertikalgradienten aufweisen, wie bereits gezeigt.
Das globale Wärmebudget entspricht so einem Wärmebudget, welches möglicherweise einen lokalisierten heißen Punkt als Aus druck der Versprödungszone aufweisen könnte, jedoch hat es keine Änderungen bzw. Variationen, verteilt über einen großen Abschnitt dieser Zone (beispielsweise über mindestens die Hälfte einer charakteristischen Größe dieser Zone; diese Größe ist typischerweise ihr Durchmesser im Fall einer Versprödungszone in der Form einer Scheibe).
Die Installation von 1 und 2 entspricht einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ausheilvorrichtung.
Es ist jedoch auch möglich, eine derartige gleichmäßige Anwendung eines globalen Wärmebudgets mit verschiedenen Installationen durchzuführen.
4 zeigt so eine Vorrichtung 20, welche fähig ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Ausheilprozesses an einem Wafer T oder an einer Vielzahl von Wafern.
Der Wafer bzw. die Wafer verlaufen im wesentlichen in Horizontalrichtung in einer Heizkammer 200.
Der Wafer liegt nicht direkt auf einer festen Oberfläche. Er wird getragen durch eine diskrete Halteeinrichtung, welche nur eine sehr kleine Oberfläche des Wafers berührt.
Dieses Merkmal eines Nicht-Berührens einer Seite bzw. Fläche des Wafers, welcher zu spalten ist, mit einer festen Oberfläche ist wichtig, da es eine homogene Wärmeaussetzung des Wafers ermöglicht.
Die Kammer ist versehen mit einer Öffnung 201 für die Einführung von wärmeleitendem Gas.
Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn die vereinfachte Darstellung in 4 eine einzige Öffnung 201 für die Einführung von wärmeleitendem Gas zeigt, es wieder möglich ist, Einrichtungen vorzusehen, um zu gewährleisten, dass der Fluss dieses Gases auf der Oberfläche der Wafer keine Unregelmäßigkeit in den Wärmebudgets erzeugt, welche absorbiert werden durch die verschiedenen Zonen der Oberfläche jedes Wafers.
In diesem Hinblick kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 20 mehrere Öffnungen 201 für die Einführung von wärmeleitendem Gas umfasst, wobei diese Öffnungen dann gleichmäßig in Abstand um den Umfang der Vorrichtung angeordnet sind.
Es ferner möglich, als eine Alternative oder eine Ergänzung eine Anordnung von Diffusionsdämpfern auf der Innenseite der Vorrichtung gegenüber der Öffnung 201 (oder jeder Öffnung 201) vorzusehen, welche ein Hervorrufen des Gasflusses gemäß einer gewünschten Konfiguration ermöglichen.
Derartige Dämpfer gewährleisten so, dass der Gasfluss harmonisch über die Oberfläche des Wafers ist.
Derartige Dämpfer können verschiedene Geometrien aufweisen, wie beispielsweise:

• eine Diffusionssperrgeometrie, angeordnet zwischen dem Gas und den Wafern, was bedeutet, dass das Gas um die Diffusionssperre bzw. Diffusionsbarriere gehen muss, um zu strömen, während es den Wafern zugewandt ist (dieser Typ von Konfiguration ist dargestellt in 5a und 5c);
• eine perforierte Kammergeometrie, welche die Platten umgibt, dessen Öffnungen einen Gasfluss hin zu den Wafern ermöglichen (5b).

Bei all den Ausführungsbeispielen der Erfindung (insbesondere im Fall eines Horizontalofens oder eines Vertikalofens) ist es so möglich, das auf die Wafer angewandte Wärmebudget über zwei Haupteinrichtungen zu steuern:

• das individuelle Steuern von verschiedenen Heizelementen;
• das Steuern der Flüsse von wärmeleitendem Gas auf den verschiedenen Bereichen der Oberfläche des Wafers.

Die Vorrichtung 20 umfasst Heizelemente, welche gemeinsam bezeichnet sind durch das Bezugszeichen 240.
Diese Heizelemente sind angeordnet auf beiden Seiten des Wafers.
Tatsächlich ist es zum Spalten der Wafer bevorzugt, dass die Heizelemente um die Wafer angeordnet sind und sich nicht nur auf einer Seite der Wafer befinden (wie dies der Fall wäre bei einem Ofen, welcher nicht zum Spalten, sondern beispielsweise zum Auftragen von Material auf eine Seite des Wafers ausgelegt ist).
Die Heizelemente 240 können bestehen aus einer Reihe von einzelnen Heizelementen (beispielsweise Elektroden), welche über die zwei selben Horizontalebenen verlaufen (eine Ebene über den Wafern, die andere Ebene unter den Wafern).
Jedes Heizelement kann so ein kreisartiges Element sein, welches konzentrisch angeordnet ist in Relation zu den anderen Elementen, wobei die verschiedenen Elemente verschiedene Durchmesser aufweisen.
Die Elemente sind so konzentrisch angeordnet in Relation zu den Wafern, wenn sich letztere in der Ausheilposition befinden.
Wieder kann eine (nicht dargestellte) Einrichtung zum selektiven und individuellen Steuern jedes Heizelements vorgesehen sein.
Dies gewährleistet, dass das auf die Wafer angewandte globale Wärmebudget mit dem übereinstimmt, was oben beschrieben wurde.
Es ist ferner möglich, die Elemente 240 mit gesteuerten Infrarotlampen zu ersetzen, dessen jeweilige elektrische Versorgungen individuell gesteuert werden.
Und Elemente 240 eines Elektrodentyps (beispielsweise in der Form konzentrischer kreisartiger Elemente) können kombiniert werden mit Infrarotlampen, welche eine ergänzende Wärme liefern, die in der Lage ist zu:

• einem lokalen Einstellen des Wärmebudgets, angewandt auf die Versprödungszone, um ein gleichmäßiges Basiswärmebudget zu bilden;
• einem selektiven Erzeugen eines heißen Punkts in dieser Versprödungszone durch ein lokales Anwenden eines zusätzlichen Wärmebudgets.

In allen Situationen in all den Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Heizvorrichtung fähig zu:

• einem Ausführen einer harmonischen Erwärmung der Wafer, um ein gleichmäßiges Basiswärmebudget anzuwenden auf die Versprödungszone dieser Wafer;
• einem Anwenden eines höheren Wärmebudgets auf einen bestimmten Bereich der Versprödungszone durch Erzeugen eines "heißen Punkts" in der Versprödungszone. Diese kann erhalten werden:
– entweder durch individuelles Steuern eines oder mehr Heizelemente, um einen solchen heißen Punkt zu erzeugen über das lokalisierte Erhöhen der Wärme (zu einer spezifischen Zeit während eines Ausheilens oder möglicherweise während des gesamten Ausheilens). Dies entspricht einer bevorzugten Realisierung der Erfindung, welche bereits früher in dem Dokument erwähnt wurde,
– oder gemäß einer alternativen Realisierung der Erfindung durch Ausnutzen der Wärmekonfiguration der betreffenden Ausheilvorrichtung der Wafer:
⌾ durch Ausnutzen eines bestimmten Flusses von Heizgas;
⌾ zusätzlich, allgemein gesagt, wenn die Wärmeelemente bei ihrer derartigen Steuerung, dass sie ein gleichmäßiges Wärmebudget auf die Versprödungszonen der Wafer anwenden, einen heißen Punkt in dieser Versprödungszone erzeugen, ist es möglich, diesen heißen Punkt während des Ausheilprozesses zu nutzen, um das gewünschte zusätzliche Budget anzuwenden.

Während des Betriebs wendet die erfindungsgemäße Ausheilvorrichtung ein gleichmäßiges Basiswärmebudget auf die Versprödungszone der Wafer an.
Genauer entspricht dieses Basiswärmebudget einem Energiebudget, welches leicht niedriger ist als das Budget, welches nötig ist zum Ablösen der Schicht vom Wafer.
Jedoch ist der Zweck im Rahmen des Kontextes der Erfindung nicht nur ein Harmonisieren des Wärmebudgets, angewandt auf die Wafer.
Und das Basiswärmebudget ist nicht ausgelegt für ein vollständiges Durchführen der Ablösung der Schicht jedes Wafers.
Tatsächlich wird ein derartiges gleichmäßiges Basiswärmebudget angewandt, um ein Budget zu erreichen, welches leicht niedriger ist als dasjenige, welches nötig ist zum Durchführen der Ablösung der Schicht von jedem Wafer.
In diesem Hinblick entsprechen die lokalisierten Bereiche, welche das zusätzliche Wärmebudget aufgenommenen haben, einer Initial- bzw. Anfangszone der Ablösung.
Bei dieser Initial- bzw. Anfangszone hat die Versprödungszone jedes Wafers das Basiswärmebudget pro Flächeneinheit sowie das zusätzliche Wärmebudget aufgenommen.
Für jeden Wafer ist die Summe aus diesen beiden Wärmebudgets ausreichend zum lokalen Initiieren der Ablösung der Schicht von dem Wafer in dem Abschnitt der Versprödungszone, welche der Initial- bzw. Anfangszone entspricht.
Und diese Schichtablösung breitet sich dann spontan aus auf den Rest der Versprödungszone, welche ein Wärmebudget pro Flächeneinheit empfangen hat, welches leicht niedriger ist als dasjenige, welches benötigt wird zum Durchführen der Ablösung: in diesen Umständen bzw. Bedingungen ist der auslösende Faktor (bzw. "solicitation") entsprechend der Ausbreitung der anfänglichen Ablösung ausreichend zum Ausbreiten der Ablösung.
Und diese Ablösung breitet sich so aus über die gesamte Oberfläche der Versprödungszone, was zur vollständigen Ablösung der Schicht führt.
Der Anmelder hat bestimmt, dass ein Fortschreiten in einer derartigen Weise zu harmonischeren und niedrigeren Rauhigkeitswerten führte, verglichen mit dem Fall, in welchem das einzige Ziel in einem gleichmäßigen Wärmebudget, angewandt auf die Versprödungszone, und einem Setzen des Budgets auf einen Wert, welcher die Ablösung der Schicht ermöglicht, besteht.
Die lokale Anwendung eines zusätzlichen Wärmebudgets zum Erzeugen eines heißen Punktes kann durchgeführt werden in einer konstanten Weise während des Ausheilens hindurch. In diesem Fall werden das Standardbudget und das zusätzliche Budget im wesentlichen gleichzeitig auf die Wafer angewandt.
Es ist ferner möglich, diese lokale Anwendung durchzuführen während einer spezifischen Stufe des Ausheilprozesses, beispielsweise am Ende eines Ausheilens.
Und es ist möglich, eine Vielzahl von Wafern gleichzeitig in dieser Weise zu behandeln.
Nach einem Spalten kann der behandelte Wafer herausgenommen werden aus der Heizvorrichtung durch den Arm eines Roboters, ohne dass ein Greifspannwerkzeug benötigt wird (der Arm des Roboters kann ein einfacher Arm sein, welcher unter den Wafer, welcher zu greifen ist, gelangt, da der Wafer nicht in Berührung ist mit einer festen Oberfläche).
Es sei darauf hingewiesen, dass die Heizvorrichtung der Erfindung eine spezifische Einrichtung umfasst, welche ein Durchführen einer thermischen Ausheilung der Erfindung ermöglicht.
In dieser Hinsicht umfassen manche der bekannten Öfen einige der spezifischen Merkmale der Vorrichtung der Erfindung.
Beispielsweise umfasst WO 99/49501 einen Ofen zum Aufbringen von Material auf eine Seite eines Wafers.
Jedoch ist eine derartige Vorrichtung grundlegend verschieden von der Vorrichtung der Erfindung, da ihre Funktion (Durchführen eines Aufbringens) strukturelle Unterschiede aufweist.
Solche Unterschiede umfassen:

– die Tatsache, dass die Vorrichtung nach WO 99/49501 keine Heizelemente auf beiden Seiten des zu behandelnden Wafers umfasst;
– die Tatsache, dass in einer derartigen Vorrichtung der Wafer direkt auf einer festen Oberfläche liegt: es ist daher nötig, eine Einrichtung, wie ein Greifspannwerkzeug, zu verwenden, um die obere Fläche des Wafers zu berühren und ihn somit aus dem Heizofen zu holen, und ferner ist eine solche Vorrichtung nicht vorgesehen (und kann nicht vorgesehen sein) für eine Konfiguration, bei welcher die Wafer vertikal angeordnet sind (diese Möglichkeit bleibt im Fall der Erfindung offen).

EP 291 147 umfasst ferner einen Ofen.
Jedoch ermöglicht ein derartiger Ofen keine individuelle Steuerung von verschiedenen Heizelementen.
Ferner gibt ein derartiger Ofen keinerlei Hinweis auf eine Steuerung des Flusses von Heizgasen innerhalb des Ofens.
Ein derartiger Ofen ist daher nicht geeignet zum Feinsteuern des Wärmebudgets, welches lokal zu dem Wafer gebracht wird.
EP 1 258 909 offenbart eine Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Steuern des Flusses eines Gases. Jedoch ist eine derartige Steuerung sehr verschieden von der Steuerung, welche durchgeführt wird im Fall der Erfindung: was bei dieser Vorrichtung des Standes der Technik fehlt, ist eine mechanische Tragvorrichtung des Wafers durch einen Gasstrom, ohne dass irgendwelche anderen Haltevorrichtungen nötig sind.
Selbstverständlich ist vor dem Hintergrund eines Spaltens eines Wafers ein derartiger Tragabschnitt nicht erwünscht.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft einen thermischen Ausheilprozess für einen Wafer (T) aus einem Material, ausgewählt unter den Halbleitermaterialien, zum Zweck eines Ablösens einer Schicht von dem Wafer an einer Versprödungszone, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Ausheilens: ein Basiswärmebudget angewandt wird auf den Wafer, wobei das Basiswärmebudget leicht niedriger ist als das Budget, welches nötig ist zum Ablösen der Schicht, wobei dieses Budget in einer gleichmäßigen Weise über die Versprödungszone verteilt wird; ein zusätzliches Wärmebudget ferner lokal angewandt wird auf die Wafer in einem festgelegten Bereich der Versprödungszone, um die Ablösung der Schicht in diesem Bereich einzuleiten bzw. zu initiieren. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Realisierung eines derartigen Prozesses.

Claims

Thermischer Ausheilprozess für einen Wafer (T) aus einem Material, ausgewählt unter den Halbleitermaterialien, zum Zweck eines Ablösens einer Schicht von dem Wafer an einer Versprödungszone, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Ausheilens: • ein Basiswärmebudget angewandt wird auf den Wafer, wobei das Basiswärmebudget leicht niedriger ist als das Budget, welches nötig ist zum Ablösen der Schicht, wobei dieses Budget in einer gleichmäßigen Weise über die Versprödungszone verteilt wird; • ein zusätzliches Wärmebudget ferner lokal angewandt wird auf die Wafer in einem festgelegten Bereich der Versprödungszone, um die Ablösung der Schicht in diesem Bereich einzuleiten bzw. zu initiieren.
Prozess gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anwendung eines globalen Wärmebudgets verschiedene Heizelemente, welche derart angeordnet sind, dass sie dem Wafer zugewandt sind, selektiv gesteuert werden.
Prozess gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Wafer im wesentlichen vertikal angeordnet wird.
Prozess nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wafer im wesentlichen horizontal angeordnet wird.
Prozess nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwendung eines Basiswärmebud gets durchgeführt wird in einer ersten Stufe und anschließend eine Anwendung eines zusätzlichen lokalisierten Wärmebudgets durchgeführt wird in einer zweiten Stufe.
Prozess gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwendung eines Basiswärmebudgets im wesentlichen gleichzeitig mit der Anwendung eines zusätzlichen lokalisierten Wärmebudgets durchgeführt wird.
Prozess gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausheilen gleichzeitig an mehreren Wafern durchgeführt wird.
Prozess gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluss von wärmeleitendem Gas gesteuert wird in verschiedenen Bereichen der Oberfläche der Schicht.
Prozess gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung durchgeführt wird unter Verwendung eines Dämpfers mit einer Diffusionssperrgeometrie.
Prozess gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung durchgeführt wird unter Verwendung eines Dämpfers mit einer perforierten Heizkammergeometrie.
Vorrichtung zur Realisierung eines Ausheilprozesses gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche für das Ausheilen von einem oder mehr Wafern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: • eine Vielzahl von Heizelementen, welche derart gestaltet sind, dass sie verschiedenen Abschnitten jedes auszuheilenden Wafers zugewandt sind; • eine Einrichtung zum selektiven Steuern der Wärmekapazität jedes Heizelements; • eine Einrichtung zum Steuern der Verteilung von wärmeleitendem Gas in der Vorrichtung.
Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente im wesentlichen horizontal verlaufen.
Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente eine generelle kreisartige Form aufweisen.
Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente eines nach dem anderen gemäß einer im wesentlichen vertikalen Richtung angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Wafer-Aufnahmebereich umfasst, in welchem die Wafer im wesentlichen vertikal zu Heizzwecken angeordnet werden.
Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente den Wafer-Aufnahmebereich umgeben.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente sich im wesentlichen in derselben Ebene erstrecken.
Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente in einer konzentrischen Weise in Relation zueinander verlaufen.
Vorrichtung gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Wafer-Aufnahmebereich umfasst, in welchem die Wafer im wesentlichen horizontal zu Heizzwecken angeordnet werden.
Vorrichtung gemäß einem der neun vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Steuern der Verteilung von Gas einen Diffusionsdämpfer umfasst, welche ein Hervorrufen eines Gasflusses gemäß einer gewünschten Konfiguration ermöglicht, angeordnet gegenüber einer Öffnung, welche ein Einführen von wärmeleitendem Gas ermöglicht.
Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer eine Diffusionssperrgeometrie aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer eine perforierte Heizkammergeometrie aufweist.