Barco de cerámica de la escalera para el horno vertical favorable de la difusión de las obleas/del crecimiento del vapor

Los barcos de la oblea del arte anterior proporcionados en hornos de difusión verticales y hornos del crecimiento del vapor tienen un problema en que una diferencia de la conductividad de calor entre la oblea procesada y la región favorable de la oblea en contacto con la oblea causa la tensión del calor, por lo tanto generando los defectos cristalinos en la oblea. Un barco de la oblea propuesto para solucionar este problema se adapta a las obleas de la ayuda en tres o cuatro puntos. Específicamente, el barco de la oblea tiene una ayuda de la oblea que tiene postes de la ayuda del barco y barras de apoyo que proyectan de los postes de la ayuda del barco, y apoya cada oblea tales que la cara del borde y la superficie trasera de una porción periférica adyacente al borde de la oblea están en contacto plano con los puertos de la ayuda del barco y las barras de apoyo (véase la publicación japonesa no Sho de Kokai de la solicitud de patente. 61-191015).

Cada uno de los postes de la ayuda del barco se proporciona los surcos cada uno que tiene un hueco levemente más grande que el grueso de la oblea, y la cara del borde y la superficie trasera de la porción periférica adyacente al borde de la oblea apoyada están en contacto plano con las superficies del surco.

La porción periférica de la oblea se lleva a cabo en contacto con las porciones de la ayuda del barco de la oblea sobre una área extensa. Por lo tanto, los rasguños del minuto pueden ocurrir en la porción periférica de la oblea cuando la oblea se pone en y se saca del barco de la oblea. Además, la diferencia de la conductividad termal puede generar los defectos cristalinos en las porciones del contacto de la oblea. Un barco de la oblea propuesto para solucionar estos problemas se divulga en la publicación japonesa no Hei 2-17633 de Kokai de la solicitud de patente y la publicación japonesa no Hei 2-102523 de Kokai de la solicitud de patente. La fig. 1 muestra el barco divulgado de la oblea. Como se muestra, el barco de la oblea tiene una pluralidad de los postes 9 de la ayuda erigidos para ser esencialmente perpendicular a la superficie principal de la oblea y de las barras de apoyo laterales 10 que extienden de los postes de la ayuda. Cada oblea 8 se apoya tales que su superficie trasera 11 está en el punto o la línea contacto en las posiciones de eso espaciadas aparte por cerca de 1 cm de su borde con las barras de apoyo 10.

Como consecuencia de la tendencia del diámetro cada vez mayor de la oblea, en las obleas que tienen diámetros que exceden de cerca de 30 cm (12 pulgadas), doblez de los resultados de las obleas debido al peso de eso, que causa eventual los defectos cristalinos tales como defectos del resbalón. Fig. 2 demostraciones la tensión máxima generada en una oblea debido a su peso cuando una porción periférica de la oblea se mantiene en 1,200° C., la obtención mostrada tensión máxima con el cálculo de diversos diámetros y gruesos de la oblea por un método de elemento finito usando un programa de ANYSIS.

Con una oblea usual de 6 pulgadas teniendo un grueso de 0,7 milímetros, una tensión máxima de 0,0235 kgf/mm2 se genera. Con una oblea de 12 pulgadas teniendo el mismo grueso, la tensión máxima es 0,094 kgf/mm2. Será visto que, para suprimir la tensión generada en la oblea de 12 pulgadas a un valor del de la oblea de 6 pulgadas que tiene el mismo peso, un grueso de cerca de 3 milímetros es necesario. Esto es poco realista de los puntos económicos y de la producción, tales como transporte de obleas. La generación de defectos cristalinos debido al peso de la oblea es más seria que la generación de defectos cristalinos debido a la diferencia de la conductividad termal entre la oblea y las porciones de la ayuda del barco de la oblea.

El desarrollo de un barco de la oblea, que se adapta para suprimir los defectos cristalinos generó debido al peso de una oblea, es imprescindible. Con respecto a esto, es también necesario tomar en la consideración la supresión de los defectos del resbalón generados por la tensión termal debido a la diferencia de la temperatura dentro de la superficie de la oblea.

Un objeto de la invención, por lo tanto, es superar los problemas que existen en el arte anterior, y proporcionar un barco de la oblea para un horno vertical que pueda reducir la tensión en la oblea causada por el peso de eso con un grueso usual de la oblea incluso donde el diámetro de la oblea aumenta a cerca de 30 cm (12 pulgadas), y que es menos susceptible a los efectos de la tensión termal.

Según un aspecto de la invención, se proporciona un barco de la oblea para el uso los hornos verticales y tener una estructura para apoyar una pluralidad de las obleas una sobre otra en un intervalo, la estructura que comprende:

una pluralidad de ayuda fija el montante y esencialmente el perpendicular dispuestos a las superficies principales de las obleas en las posiciones alrededor de las obleas, y

una pluralidad de barras de apoyo cada uno que extiende lateralmente de cada uno de los postes de la ayuda y que apoya una superficie trasera de cada uno de las obleas en las posiciones de eso espaciadas aparte de un centro de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del radio de la oblea.

¡La oblea es (001) - oblea, y las barras de ayuda pueden apoyar la oblea detrás en las posiciones de eso a lo largo de 100! <100> <010> <100> <010>¡, es decir, y, o 110! , es decir <110>, <110>y <110>, orientación <110>cristalina.

Las barras de apoyo pueden apoyar la oblea detrás en contacto del punto con eso, en la línea contacto con eso, o en la línea contacto del avión con eso.

Según la invención, la tensión generada en una oblea debido al peso de eso, es reducida apoyando la parte posterior de la oblea en las posiciones de eso espaciadas aparte del centro de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del radio (r) de la oblea por las barras de apoyo cada uno que extiende de cada uno de una pluralidad de perpendicular vertical de los postes de la ayuda esencialmente a la superficie principal de la oblea. Fig. 3 demostraciones la tensión máxima, en una temperatura de 1,200° C., que se genera en un diámetro waferhaving de cerca de 30 cm (12 pulgadas) de tamaño y tener un grueso de 0,7 milímetros, la tensión que es calculada para los casos cuando la parte posterior de la oblea se apoya en las diversas posiciones. El cálculo fue hecho por un método de elemento finito usando un programa de ANYSIS.

Cuando la porción periférica de la oblea se apoya, una tensión máxima de 0,094 kgf/mm2 se genera como se mencionó anteriormente. Cuando la oblea se apoya en las posiciones espaciadas aparte del centro de la oblea por una distancia correspondiente a una mitad del radio de la oblea, una tensión máxima de 0,112 kgf/mm2 se genera. Cuando la oblea se apoya en las posiciones espaciadas aparte del centro de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del diámetro de la oblea, la tensión máxima es 0,028 kgf/mm2, así que significa que el generada tensión debido al peso de la oblea está reducida.

Generalmente, la posición en la cual la tensión se minimiza en una forma de disco uniforme es en una posición espaciada por dos tercios del radio del centro del círculo. Esto significa que la tensión debido al peso de la oblea puede ser minimizada apoyando la oblea en la posición dos tercios del radio de la oblea del centro de eso. Según lo indicado por los resultados antedichos del cálculo, incluso con una oblea que tiene un diámetro de cerca de 30 cm (12 pulgadas) de tamaño y que tiene un grueso de 0,7 milímetros, el generada tensión máxima debido al peso de la oblea se puede suprimir aproximadamente a un valor de 0,0235 kgf/mm2, que es la tensión generada en una oblea que tiene un diámetro de cerca de 15 cm (6 pulgadas) de tamaño cuando la porción periférica de la oblea se apoya, apoyando una región de la oblea espaciada aparte del centro de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del radio de la oblea.

La dependencia de la tensión generada por el peso de la oblea en la posición de la ayuda en barco de la oblea, se verifica usando un método de la difracción de radiografía usando el Cu como fuente de radiación y de cristal del silicio de a (001) que tienen un grueso de 1 cm, con los cuales el combeo puede ser ignorado, como monochrometer. Un sistema óptico de la difracción de radiografía sensible a la tensión fue construido fijando (+, -) el paralelo que colocaba entre el cristal del monochrometer y (001) - oblea sostenida en la posición favorable del barco de la oblea.

Usando este sistema óptico una curva oscilante fue obtenida de la reflexión (de 400) de la oblea, y la media anchura fue obtenida de la curva oscilante. La fig. 4 muestra la dependencia de la media anchura obtenida así en la posición favorable del barco de la oblea. La media anchura tiene un valor mínimo de cerca de 25 cm (10 pulgadas) cuando la oblea es apoyada por el barco de la oblea en las posiciones espaciadas por una distancia correspondiente a dos/terceros de su radio del centro. Cuando la distancia espaciada-aparte del centro de la oblea es posterior en una cantidad correspondiente a más de dos tercios del radio de la oblea, la media anchura aumenta, así indicando un aumento de la tensión generada en el peso de la oblea. Del resultado antedicho, se ve que la tensión generada en la oblea por el peso de eso puede ser minimizada apoyando la oblea en las posiciones de eso espaciadas aparte por una distancia correspondiente a dos tercios del radio de la oblea. La reducción al mínimo de la tensión de esta manera es eficaz para suprimir los defectos del resbalón causados por el peso de la oblea. Los resultados antedichos fueron obtenidos con un grueso de la oblea de 0,7 μm. La media anchura varía con el grueso de la oblea. Sin embargo, con independencia de variaciones del grueso de la oblea, la media anchura es mínima cuando la oblea es apoyada por el barco de la oblea en las posiciones espaciadas aparte del centro de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del radio de la oblea.

¡Según la invención, el resbalón de la oblea de a (001) - se suprime porque la parte posterior del (001) - la oblea se apoya en 100! ¡o 110! la orientación cristalina por las barras de apoyo cada uno que extiende de cada uno de una pluralidad de ayuda vertical fija esencialmente el perpendicular a la superficie principal (001) - de la oblea. La razón por lo tanto se explica como siguiendo.

La tensión termal se genera en las obleas debido a una diferencia de la temperatura del wafersurface generado cuando la oblea se pone en y se saca del horno. El resbalón es generado en este tiempo por una tensión termal que excede un resbalón de la tensión de corte F. del umbral en obleas de silicio es gobernado por 12 sistemas de resbalón, y el efecto de la tensión termal F sobre los sistemas de resbalón se expresa como

donde está el α el ángulo entre la tensión termal y el normal de la superficie del resbalón, y el β es el ángulo entre la tensión termal y la dirección del resbalón. En cuanto a la tensión termal F, puesto que predomina el σ de la tensión tangencial, y al valor del cosα·el cosβ en presencia de esta tensión era calculado para cada orientación cristalina del respecto del waferwith a los 12 sistemas de resbalón (fig. 5).

¡El valor se convierte en un mínimo para 110! ¡y 100! orientaciones cristalinas de la oblea. Esto significa que estas orientaciones cristalinas son tales que exceder el valor de f es la más inverosímil. Es decir, la generación del resbalón es la más inverosímil cuando cierta tensión termal predeterminada se genera en una oblea. Por lo tanto, se desea para apoyar la oblea en las posiciones correspondiente a estas orientaciones cristalinas.

Los objetos, las características y las ventajas antedichos y otros de la actual invención serán evidentes de la descripción siguiente de las encarnaciones preferidas de la invención explicada referente a los dibujos de acompañamiento, en los cuales:

La fig. 1 es una visión seccional que muestra un barco de la oblea del arte anterior;

La fig. 2 es un gráfico que muestra la dependencia de la tensión máxima generada en una oblea debido al peso de eso en el diámetro y el grueso de la oblea;

La fig. 3 es un gráfico que muestra la dependencia de la tensión máxima generada en la oblea de 12 pulgadas que tiene un grueso de 0,7 milímetros en la posición de la región favorable de la oblea;

La fig. 4 es un gráfico que muestra la dependencia anchura de la difracción de radiografía de la media en la posición de la oblea apoyada por el barco de la oblea;

La fig. 5 es un gráfico que muestra el cosα·valor del cosβ de cada sistema de resbalón correspondiente a la tensión tangencial;

La fig. 6 es una visión seccional que muestra un horno de difusión vertical (o el horno del crecimiento del vapor) para describir las encarnaciones de la invención;

La fig. 7 es una visión seccional que muestra un barco de la oblea para describir una primera encarnación de la invención;

La fig. 8 es una opinión de plan que muestra el barco de la oblea para describir la primera encarnación;

La fig. 9 es visión seccional que muestra un barco de la oblea para describir una segunda encarnación de la invención;

La fig. 10 es una opinión de plan que muestra el barco de la oblea para describir la segunda encarnación de la invención;

La fig. 11 es una visión seccional que muestra un barco de la oblea para describir una tercera encarnación de la invención; y

La fig. 12 es una opinión de plan que muestra el barco de la oblea para describir la tercera encarnación de la invención.

Ahora, las encarnaciones preferidas de la invención se explican referente a los dibujos.

Primera encarnación

La fig. 6 es una visión seccional que muestra una primera encarnación de la invención. Refiriendo a fig. 6, una estructura de la reacción del tubo doble se dispone en un horno vertical 1 de la calefacción de la reacción, y comprende un tubo externo 2 y un tubo interno 3. La estructura se apoya en 4. bajos. Una boca 5 para el gas de reacción de abastecimiento extiende en el tubo interno 3. El barco 6 de la oblea se dispone en el tubo interno 3 tales que es rotativo sobre su eje vertical. En el barco 6 de la oblea, una pluralidad (001) - de las obleas 8 se apoya una sobre otra en un intervalo dado.

La fig. 7 es una opinión seccional, sobre una escala agrandada, mostrando una pieza incluida en un rectángulo rayado A en fig. 6, es decir, porciones favorables que muestran del barco de la oblea detalladamente. El barco 6 de la oblea para (001) - las obleas favorables 8 tiene una pluralidad de los postes 9 de la ayuda y de las barras de apoyo 10 que extienden de ahí. Los postes 9 de la ayuda extienden esencialmente verticalmente alrededor de las obleas 8, y las barras de apoyo 10 extienden lateralmente de los postes 9 de la ayuda en el lado de la oblea. Las barras de apoyo 10 han redondeado las salientes 12, que apoyan, en contacto del punto, los 11 traseros de cada uno (001) - oblea en las posiciones espaciadas aparte del centro de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del radio de la oblea.

La fig. 8 es una opinión de plan que muestra el arreglo mostrado en fig. 7. como se muestra, las salientes 12 de las barras de apoyo 10 que extienden de la ayuda de los postes 9 de la ayuda la oblea detrás en tres posiciones correspondiente a <010> <100>, <110> las orientaciones cristalinas (en este texto, ““indica una dirección negativa, e.g., “1"), estas posiciones que son espaciadas aparte del centro (001) - de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del radio de la oblea.

Usando el barco de la oblea según la invención, veinte obleas 8 de cerca de 30 cm (12 pulgadas) de tamaño fueron apiladas uno sobre otro en un intervalo uniforme de 20 milímetros, y sometido a un tratamiento térmico en este estado en una atmósfera del nitrógeno en una temperatura de 1,100° C. que se logra a un índice ramping de 10° C./min. Cuando un barco de la oblea del arte anterior fue utilizado, muchos resbalones de 30 milímetros y arriba fueron generados en las regiones de la oblea apoyadas por el waferboat. Con el barco de la oblea según la primera encarnación, no se encontró ningún resbalón en las regiones de la oblea apoyadas por el barco de la oblea.

Segunda encarnación

La fig. 9 es una opinión seccional, sobre una escala agrandada, mostrando una pieza incluida en un rectángulo rayado A en fig. 6, es decir, mostrando la estructura de las porciones favorables del waferboat según la segunda encarnación detalladamente. En el barco 6 de la oblea para (001) - las obleas favorables 8, las barras de apoyo 10 extienden lateralmente de los postes 9 de la ayuda en el lado de la oblea. Cada barra de apoyo 10 tiene una línea arqueada porción 13 formada en su extremo libre para apoyar la oblea detrás 11 en una posición de eso espaciada aparte del centro de la oblea por una distancia dos tercios correspondientes del radio de la oblea. La línea arqueada porción 13 está en la línea contacto con la superficie trasera 11 de la oblea apoyada 8. El resto de la construcción de esta encarnación es lo mismo que el de la primera encarnación mostrada en fig. 7.

La fig. 10 es una opinión de plan que muestra el arreglo mostrado en fig. 9. En la segunda encarnación, la superficie trasera de cada uno (001) - oblea se apoya en tres posiciones correspondiente a <010> <100>, <110> las orientaciones cristalinas, estas posiciones que son espaciadas aparte del centro de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del radio de la oblea por la línea arqueada reparte 13 de las barras de apoyo 10 que extienden de los postes 9. de la ayuda. Usando este barco de la oblea, veinte obleas 8 de cerca de 30 cm (12 pulgadas) de tamaño fueron apiladas uno sobre otro en un intervalo uniforme de 20 milímetros, y sometido a un tratamiento térmico en este estado en una atmósfera del nitrógeno a un índice ramping de 15° C./min. y en una temperatura de 1,100° C. Cuando un barco de la oblea del arte anterior fue utilizado, muchos resbalones de 30 milímetros y arriba fueron generados en las regiones de la oblea apoyadas por el waferboat. Con el barco de la oblea según esta encarnación, no se encontró ningún resbalón en las regiones de la oblea apoyadas por el barco de la oblea.

Tercera encarnación

La fig. 11 es una opinión seccional, sobre una escala agrandada, mostrando una pieza incluida por un rectángulo rayado A en fig. 6, es decir, mostrando la estructura de las porciones favorables del barco de la oblea según la tercera encarnación. En el barco 6 de la oblea para las obleas favorables 8, las barras de apoyo 10 extienden lateralmente de los postes 9 de la ayuda en el lado de la oblea. Un anillo 14 se proporciona tales que conecta los extremos libres, es decir, extremos internos de las barras de apoyo 10 y que está en contacto plano con la superficie trasera 11 de cada oblea 8 en las posiciones espaciadas aparte del centro de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del radio de la oblea. De esta manera, el integral del anillo 14 con las barras de apoyo 10 apoya la oblea en contacto plano con la superficie trasera de la oblea.

La fig. 12 es una opinión de plan que muestra el arreglo mostrado en fig. 11 como se muestra, la parte posterior de la oblea se apoya en las posiciones espaciadas aparte del centro de la oblea por una distancia correspondiente a dos tercios del radio de la oblea por el integral del anillo 14 con las barras de apoyo 10 que extienden de los postes 9. de la ayuda. Usando este waferboat, veinte obleas 8 de cerca de 30 cm (12 pulgadas) de tamaño se apoyan uno sobre otro en un intervalo uniforme de 20 milímetros, y sometido a un tratamiento térmico en una atmósfera del nitrógeno en una temperatura de 1,100° C. que fue logrado a un índice ramping de 20° C./min. Cuando un barco de la oblea del arte anterior fue utilizado, muchos resbalones de 30 milímetros y arriba fueron generados en las regiones de la oblea apoyadas por el barco de la oblea. Con el barco de la oblea según la encarnación, no se encontró ningún resbalón en las regiones de la oblea apoyadas por el barco de la oblea.

Mientras que sobre encarnaciones se refirió al horno de difusión vertical, la invención puede también ser aplicado a los barcos de la oblea para los hornos del crecimiento del vapor.

Como se ha descrito en el precedente, según la invención, es posible suprimir la generación de la tensión causada por el peso de las obleas, que subrayan aumentos mientras que se aumentan los diámetros, así eliminando los defectos cristalinos en waferregions en contacto con el barco de la oblea en el tratamiento térmico de obleas en un horno de difusión vertical o un horno vertical del crecimiento de la fase de vapor. Es así posible eliminar efectos nocivos de los defectos cristalinos sobre características del dispositivo y obtener los efectos extremadamente significativos para el dispositivo rinda la mejora.

¡Es más a fondo posible suprimir la generación del resbalón en las regiones apoyadas del waferback correspondiente a 100! ¡y 110! orientaciones cristalinas. ¡Los 100! <100> <010> <100> <010> ¡la orientación cristalina significa un de los, y las orientaciones cristalinas y los 110! la orientación cristalina significa un de los <110> <110> <110>, y <110>las orientaciones cristalinas.

Mientras que la invención se ha descrito en sus encarnaciones preferidas, debe ser entendido que las palabras se han utilizado que son palabras de la descripción bastante que la limitación y que los cambios dentro del articulado de las demandas añadidas pueden ser realizados sin la salida del alcance verdadero de la invención según lo definido por las demandas.