DD211429A1 - Verfahren und vorrichtung fuer transport und bearbeitung von halbleiterscheiben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Transport- und Bearbeitungsvorgaenge und Vorrichtungen fuer deren Durchfuehrung bei der Herstellung und Bearbeitung von Halbleiterscheiben bis zum Vereinzeln der Bauelemente. Die Erfindung hat ein neuartiges Transport- und Bearbeitungsverfahren zum Ziel und hat insbesondere die Aufgabe, den Einsatz offener Halbleiterscheiben im Prozess der Bauelemente-Herstellung zu ermoeglichen, die Halbleiterscheiben schonend zu behandeln sowie bessere Voraussetzungen fuer die Automatisierbarkeit von Verfahrensschritten zu schaffen. Eine wesentliche Rolle spielt dabei eine die Halbleiterscheiben durchdringende, mit Transport- und Bearbeitungsbehaeltern fest oder auch verschieblich verbundene Halterung zur stehenden oder haengenden Anordnung der Halbleiterscheiben bei Transport- und Bearbeitungsvorgaengen, siehe Fig.6. Die Erfindung ist anwendbar bei den verschiedensten Verfahrensschritten von Technologien zur Herstellung von Halbleiterbauelementen unter hochreinen Bedingungen und unter Anwendung von Transport- und Bearbeitungsautomaten.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung für Transport und Bearbeitung von Halbleiterscheiben

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dem jeweiligen technologischen Teilschritt des Herstellungszyklus von Bauelementen entsprechende Vorrichtung für den Transport und/ oder die Bearbeitung von Halbleiterscheiben, nachfolgend "Scheiben" genannt, beginnend bei der Herstellung der Scheiben und endend bei der Vereinzelung der Bauelemente nach erfolgtem Durchlaufen des Herstellungszyklus.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist üblich, für den Transport der Scheiben Kunststoffbehälter zu benutzen, die innen für eine Einzelaufstellung der Scheiben Nuten aufweisen und eine gegenseitige Berührung der Scheiben ausschließen. So gelangen die polierten Scheiben sauber verpackt und ohne unerwünschte mechanische Beschädigung der Oberflächen zum Hersteller der Bauelemente. Im Prozeß der Herstellung der Bauelemente machen sich Umladungsvorgänge der Scheiben erforderlich, die teils von Hand, teils automatisch ausgelöst werden. Bekannt ist insbesondere, die Scheiben im chargenweisen Verband von einem Transportbehälter in einen Bearbeitungsbehälter oder von einem Bearbeitungsbehälter in einen anderen Bearbeitungsbehälter durch eine Kippbewegung umzulagern, ohne die Scheiben mit einem Werkzeug berühren zu müssen

-5HQl 1982*045727

Zur Ausführung lithographischer Verfahrensschritte (Strukturierung) macht sich die Auflösung des Scheibenverbandes erforderlich. Bei der Strukturierung ist eine exakte Arretierung der Scheibe für die Justierung und Belichtung zu sichern, was üblicherweise mit Hilfe einer Vakuumansaugvorrichtung bewerkstelligt wird. Auch zur Umlagerung einzelner Scheiben sind Vakuumansaugvorrichtungen in Gebrauch. Während der Hochtemperatur-Bearbeitung der Scheiben ist deren Aufstellung in Schiffchen oder Gestellen zum Beispiel aus Quarzglas bekannt, auch wurde schon eine Aufhängung von Scheiben mit zentraler Aussparung auf einem Stab beschrieben, vergleiche DE OS 2144 942. Schließlich wurde vorgeschlagen, Scheiben mit zentraler oder dezentraler Aussparung und (radialer) öffnung, nachfolgend "offene Scheiben" genannt, zur Herstellung von Bauelementen zu verwenden. ' _/___i , ^_

peiTiekannten Stand der Technik haften auch bestimmte Mangel an. So kann es, speziell nach Hochteraperatur-Bearbeitungsschritten, beim Umlagern der Scheiben zum Auftreten von mechanischen Randstörungen, von Ausbrüchen und von Scheibenbruch kommen. Die üblichen Schiffchen zur Aufstellung der Scheiben im Verband vergrößern zudem den Platzbedarf des Scheibenverbandes im Bearbeitungsrohr erheblich. Die als Folge von Hochtemperatur-Bearbeitungsschritten auftretenden Verwerfungen ("warpage", vergleiche Leroy, B.; Plougonven, C: 0. Elechem. Soc. 127, 961 (1980), Tarui, Y.: Dap. 3. Appl. Phys. 19, 15 (1980)) stören bei der Strukturierung der Scheiben empfindlich und können die Vakuumansaugung teilweise unwirksam machen. Verwerfungen werden unvermindert auch an Scheiben beobachtet, die nur insofern von der üblichen "geschlossenen" Form abweichen, daß sie im Zentrum eine Aussparung aufweisen, vergleiche DE-OS 2144 942. Ganz wesentlich verminderte Verwerfungen ergeben sich unter äquivalenten Bedingungen für offene Scheiben, vergleiche Tänzer, D.; Casajus, A; Kirscht, F.-G.; Vortrag auf dem II. Halbleiter-Symposium Frankfurt/O. Mai 1982 sowie Hansch, C. et al; Poster ebenda. Der Einsatz derartiger Scheiben bei solchen Technologien, die für normale geschlossene Scheiben entwickelt wurden, ist jedoch aus einer ganzen Reihe technischer Gründe nicht ohne weiteres möglich,

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, die dem bekannten Stand der Technik anhaftenden Mangel weitestgehend auszuräumen, indem ein neuartiges Verfahren und entsprechende Vorrichtungen für Transport und Bearbeitung von Halbleiterscheiben vorgelegt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Transport und die Bearbeitung von Halbleiterscheiben im Zyklus der Baueleraenteherstellung günstiger zu lösen und insbesondere den Einsatz offener Scheiben im Prozeß der Bauelementeherstellung zu ermöglichen und mit möglichst wenig mechanischen Beschädigungen (Bruch, Ausbrüche am Rand, Kratzer durch Berührung ...) auszukommen sowie bessere Voraussetzungen für die Automatisierbarkeit von Verfahrensschritten zu schaffen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren für Transport und Bearbeitung von Scheiben bei verschiedenen Schritten der Herstellung und Bearbeitung der Scheiben unter anderem beim Transport, beim Ätzen und Reinigen, beim Chargieren und Dechargieren, bei der Hochdruck- und Niederdruckbeschichtung, bei der Plasma-Bearbeitung, bei der Strukturierung, bei der Metallisierung und Passivierung gelöst, indem eine die Scheibe durchdringende, durchgehend oder stellenweise mit einem Behälter zum Transport und/oder zur Bearbeitung der Scheibe radial und/ oder axial verschieblich verbundene Halterung vor dem oder nach dem Füllen des Behälters mit Scheiben in den Scheibenverband eingeführt wird, während der Bearbeitung der Scheiben innerhalb oder außerhalb des Behälters im zentralen Bereich des Scheibenverbandes verbleibt oder von dort wieder entfernt wird, der Scheibenverband entlang der fest oder axial verschieblich mit dem Behälter verbundenen Halterung aus dem Behälter gezogen und der Scheibenverband in radialer Richtung in einen anderen Behälter gekippt oder gerollt und zur Bearbeitung einzelner Scheiben deren Verband teilweise oder gänzlich aufgelöst und nach der Bearbeitung der Scheiben wiederhergestellt wird, bis die letzte Bearbeitung des Scheibenverbandes vor dem Vereinzeln der Bauelemente erfolgt ist. Dabei ist vorgesehen, daß der Scheibenverband in einem dem nachfolgenden Schritt der Bearbeitung"ange-

paßten Abstand der Scheiben voneinander sowie unter Einfügung oder Fortlassung von Dotierscheiben aus geeignetem Material, zum Beispiel aus keramischen Massen, wiederhergestellt wird. Desweiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt werden, daß die Halterung oder ein Teil der Halterung bei der Plasma-Bearbeitung der Scheiben zugleich als Anschlußelektrode sowie bei bestimmten Schritten der Bearbeitung der Scheiben zugleich zur Einleitung oder Abführung des Bearbeitungsmediums (Gasgemisch, Ätzlösung, Spülmittel ...) benutzt wird. Zur Lösung der Aufgabe dient eine Vorrichtung für Transport und Bearbeitung von Scheiben, die sich bei der Bearbeitung innerhalb oder außerhalb angepaßter Behälter befinden, welche erfindungsgemäß so beschaffen ist, daß in den Behältern eine die Scheiben durchdringende Halterung für die Scheiben, gegenüber dem Behälter radial und/oder axial verschieblich oder mit dem Behälter fest verbunden, angeordnet ist. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die Halterung zur Aufnahme stehender oder hängender Scheiben, Dotierscheiben und Distanzstücke ausgebildet ist und im letzteren F₃IIe innerhalb des Scheibenverbandes mit einer Verdickung endet, auf der die Scheiben, Dotierscheiben und Distanzstücke hängen. Für den Fall, daß die Halterung zur Aufnahme stehender Scheiben vorgesehen ist, kann sie außerhalb des Scheibenverbandes einen Fuß aufweisen, der zur Aufstellung des ganzen Scheibenverbandes in einem Bearbeürungsrohr dient. Weiterhin kann der Behälter eine Führung für die Halterung oder deren Fuß besitzen, die bezüglich des Scheibenverbandes axiale und/oder radiale Bewegungen der Halterung zuläßt oder eine feste Verbindung zwischen Halterung und Behälter garrantiert. Um Relativbewegungen der Halterung gegenüber diesem oder jedem Behälter zu ermöglichen, wird vorgesehen, daß mindestens eine Stirnwand des Behälters abnehmbar ist. Zur Fixierung der Scheiben hingegen kann die Halterung in passenden Abständen mit Einkerbungen und/oder Verbreiterungen versehen sein und eine eventuell vorhandene Verdickung mit einer zur Aussparung der Scheiben passenden Profilierung, gegebenenfalls formschlüssig zur Erraöglichung einer Drehbewegung des Scheibenverbandes (um seine Achse), ausgerüstet sowie die Stärke von Distanzstücken dem nachfolgenden Schritt der Bearbeitung der Scheiben angepaßt sein. Die Auswahl des Materials für Behälter und Halterung oder für Teile von diesen richtet

sich nach dem jeweiligen Bearbeitungsschritt, es werden daher säurefeste und/oder temperaturbeständige und/oder elektrisch leitende, halbleitende beziehungsweise isolierende Materialien zur Anfertigung von Behältern und Halterungen einzusetzen sein, die zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten des Scheibenverbandes sauber, sicher und schnell, das heißt möglichst automatisch , auswechselbar sein müssen. In diesem Sinne bestehen Behälter und/oder Halterung und Distanzstücke zumindest zum Teil aus solchem Material wie die Scheiben oder zum Beispiel aus PVC, Grafit oder Quarzglas entsprechend dem Bearbeitungsschritt, für den sie eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel 1

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend für einen kurzen Ausschnitt aus einem technologischen Zyklus erläutert werden, an dem die wichtigsten neuen Möglichkeiten des Verfahrens bereits zu erkennen sind. Fig. 1 zeigt dazu den Ablauf einer ganzflächigen Oxydation von offenen Siliziumscheiben schematisch.

Ausführungsbeispiel 2

Die erfindungsgeraäße Vorrichtung soll nun in einer Variante zur stehenden Anordnung offener Scheiben in einem Bearbeitungsrohr 1 beschrieben werden. Fig. 2 zeigt die Anordnung der Halterung 2 mit Fuß 3 zur Aufstellung der Scheiben 4 mit zentraler Aussparung 5 zur Hochtemperatur-Bearbeitung im Rohr 1. In Fig. 3 ist weiterhin dargestellt, wie der Abstand zwischen den Scheiben 4 durch Einkerbungen 6 gesichert ist. Fig. 4 zeigt, wie andernfalls der Abstand zwischen den Scheiben 4 durch auswechselbare Distanzstücke 7 oder, falls mit der Halterung fest verbunden, Verbreiterungen 8 gesichert ist. Eine solche Aufstellung der Scheiben 4 gestattet außerhalb des Rohres 1 eine bezüglich der Scheiben 4 radiale (vertikale) Entfernung des Scheibenverbandes von der Halterung 2 und eine ebensolche Anbringung eines anderen Scheibenverbandes sowie bezüglich der Scheiben 4 axiale Bewegungen der Halterung 2 gemeinsam mit dem Scheibenverband. In einer Ausführung ohne den Fuß 3 kann gemäß Fig. 5 eine derartige Halterung 2 auch axial in passender Höhe in den Scheibenverband, der sich ge-

meinsam rait eventuellen Distanzstücken 7 in einem hier nicht dargestellten Behälter befinden möge, eingeführt und durch Anheben in die Scheiben 4 eingerastet werden. Außerhalb des Rohres 1 ist weiterhin eine teilweise, gegebenenfalls durch einen Automaten bewerkstelligte, Auflösung und Wiederherstellung des Scheibenverbandes möglich, wobei die Distanzstücke 7 auswechselbar sind.

Ausführungsbeispiel 3

Die erfindungsgeraäße Vorrichtung soll desweiteren in einer Variante zur hängenden Anordnung offener Scheiben gemäß Fig. 5 in einem Behälter 9 beschrieben werden. Die Halterung 2 weist hier eine Verdickung 15 auf, die von einem Steg 10 getragen wird und ihrererseits die Scheiben 4 aufnimmt. Eventuelle Distanzstücke 7, hier nicht dargestellt, sind analog dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel angeordnet. Aus Fig. 6 und Fig. 7 ist weiter ersichtlich, daß der Behälter 9 mit einem dicht schließenden Deckel 11 und abnehmbaren Stirnwänden 12 sowie Nuten 13 für die Aufnahme der Scheiben 4 und Auflagen 14 für die radial bewegliche Halterung 2 ausgerüstet ist. In diesem Beispiel ist die Halterung 2 axial in den Scheibenverband einführbar und radial gemeinsam mit den Scheiben 4 zu entnehmen. Durch die stirnseitig zur Halterung 2 fluchtende Anordnung einer weiteren Halterung, die nicht dargestellt ist, läßt sich erreichen,daß der Scheibenverband durch axiales Verschieben längs der Halterungen in einen anderen Behälter umgeladen wird, der ebenfalls nicht dargestellt ist. Bei derartigen Umladungen werden die Scheiben 4 vorwiegend im Zentrum berührt, so daß der (äußere) Scheibenrand schonend behandelt wird*

Die hier beschriebene Anordnung hat desweiteren den Vorzug, daß der gesamte Scheibenverband über die Halterung 2 in eine Drehbewegung um seine Achse versetzt werden kann, an der der Behälter 9 je nach den Erfordernissen der Bearbeitung der Scheiben teilnimmt oder nicht teilnimmt. Damit besteht die Möglichkeit einer gleichmäßigen Bearbeitung der Scheiben 4 ijn stabilen Scheibenverband.

Claims (18)

1. Erfindungsanspruch

   1. Verfahren für Transport und Bearbeitung von Halbleiterscheiben bei verschiedenen Schritten der Herstellung und Bearbeitung der Halbleiterscheiben, unter anderem beim Transport, beim Ätzen und Reinigen, beim Chargieren und Dechargieren, bei der Hochdruck- und Niederdruckbeschichtung, bei der Plasma-Bearbeitung, bei der Strukturierung, bei der Metallisierung und Passivierung, gekennzeichnet dadurch, daß eine die Halbleiterscheiben durchdringende, durchgehend oder stellenweise mit einem Behälter zum Transport und/oder zur Bearbeitung der Halbleiterscheiben radial und/oder axial verschieblich verbundene Halterung vor dem oder nach dem Füllen des Behälters mit Halbleiterscheiben in den Halbleiterscheiben-Verband eingeführt wird, während der Bearbeitung der Halbleiterscheiben innerhalb oder außerhalb des Behälters im zentralen Bereich des Halbleiterscheiben-Verbandes verbleibt oder von dort wieder entfernt wird, der Halbleiterscheiben-Verband entlang der fest oder axial verschieblich mit dem Behälter verbundenen Halterung und der fest oder axial verschieblich mit einem anderen Behälter verbundenen Halterung verschoben wird oder die radial und/oder axial verschieblich mit dem Behälter verbundene Halterung aus dem Behälter gezogen und der Halbleiterscheiben-Verband in radialer Richtung in einen anderen Behälter gekippt oder gerollt und zur Bearbeitung einzelner Halbleiterscheiben deren Verband teilweise oder gänzlich aufgelöst und nach der Bearbeitung der Halbleiterscheiben wiederhergestellt wird, bis die letzte Bearbeitung des Halbleiterscheiben-Verbandes vor dem Vereinzeln der Bauelemente erfolgt ist.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Halbleiterscheiben-Verband mit einem dem nachfolgenden Schritt der Bearbeitung angepaßten Abstand der Halbleiterscheiben voneinander wiederhergestellt wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Halbleiterscheiben-Verband unter Einfügung oder Fortlassung von Dotierscheiben aus geeignetem Material, zum Beispiel aus keramischen Massen, wiederhergestellt wird.
4. 4. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß dem nachfolgenden Schritt der Bearbeitung angepaßt starke Distanzstücke, gegebenenfalls aus Material wie die Halbleiterscheiben, zwischen den Scheiben angeordnet werden.
5. 5. Vorrichtung für Transport und Bearbeitung von Halbleiterscheiben, die sich bei der Bearbeitung innerhalb oder außerhalb angepaßter Behälter befinden, gekennzeichnet dadurch, daß in den Behältern eine die Halbleiterscheiben durchdringende Halterung für die Halbleiterscheiben, gegen den Behälter radial und/oder axial verschieblich oder mit dem Behälter fest verbunden, angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung zur Aufnahme stehender Halbleiterscheiben, Dotierscheiben und Distanzstücke ausgebildet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß

   die Halterung außerhalb des Halbleiterscheiben-Verbandes einen Fuß aufweist.
8. 8. Vorrichtung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung zur Aufnahme hängender Halbleiterscheiben, Dotierscheiben und Distanzstücke ausgebildet ist und insbesondere innerhalb des Halbleiterscheiben-Verbandes mit einer Verdickung endet.
9. 9. Vorrichtung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Verdickung eine zur Aussparung der Halbleiterscheiben passende Profilierung aufweist.
10. 10. Vorrichtung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine Stirnwand des Behälters abnehmbar ist.
11. 11. Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung in passenden Abständen Einkerbungen und/oder Verbreiterungen aufweist.
12. 12. Vorrichtung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung oder ein Teil der Halterung bei der Plasmabearbeitung der Halbleiterscheiben zugleich als Anschlußelektrode ausgebildet ist. .
13. 13. Vorrichtung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung bei bestimmten Schritten der Bearbeitung der Halbleiterscheiben zugleich zur Einleitung oder Abführung des Bearbeitungsmediums (Gasgemisch, Ätzlösung, Spülmittel ...) ausgebildet ist,
14. 14. Vorrichtung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß Behälter und Halterung oder Teile von diesen aus säurefestem und/oder hochtetnperaturbeständigera und/oder elektrisch leitendem, halbleitendem beziehungsweise isolierendem Material bestehen.
15. 15. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung und/oder der Behälter zumindest zum Teil aus dem gleichen Material wie die Halbleiterscheiben besteht.
16. 16. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung und/oder Behälter zumindest zum Teil aus Quarzglas besteht.
17. 17. Vorrichtung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung drehbar um die Achse des Halbleiterscheibenverbandes ausgebildet ist·
18. 18. Vorrichtung nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Halterung gemeinsam mit dem Behälter drehbar um die Achse des Halbleiterscheibenverbandes ausgebildet ist.

    ' Hierzyjt_.$eiien Zeidinooaen