DD225451B1 - Einrichtung zur vollautomatischen handhabung und bearbeitung von hl-scheiben in verschiedenen stationen einer trockenaetzanlage - Google Patents

Description

Wesen der Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung zur Handhabung und Bearbeitung von Halbleiterscheiben in verschiedenen Stationen einer Trockenätzanlage zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und die mit einer minimalen Anzahl von Bewegungsabläufen vollautomatisch ein Winkelätzen und eine Sekundärionenbeschichtung der Halbleiterscheiben ohne Zwischenbelüftung der Vakuumkammer ermöglicht.

Die erfinderische Lösung der Aufgabe geht aus von einer Trockenätzanlage, die im wesentlichen aus einer Vakuumkammer, einer Ionenstrahlquelle, einer Schleuse, einer Sekundärionenbeschichtungsstation und einem Substrathalter mit schwenkbarem Substratteller besteht und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenstrahlquelle rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Substrathalters, die Schleuse und die Sekundärionenbeschichtungsstation des Substrathalters in Bewegungsrichtung des Substrathalters angeordnet sind und daß die verschiedenen Positionen des Substrathalters und die Ätzwinkel des Substrattellers unter Wirkung einer einzigen linearen Antriebsbewegung zwangsweise erreichbar sind.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung entfällt jeglicher manueller Eingriff. Auch eine Zwischenbelüftung der Vakuumkammer ist nicht erforderlich. Der Substrathalter, der vorteilhaft als innerer Schleusendeckel ausgebildet sein kann, führt nur eine lineare Bewegung von der Schleusenöffnung weg und zurück aus. Der Substrathalter erreicht die verschiedenen Bearbeitungspositionen und der Substratteller seine Ätzwinkel bei dieser linearen Bewegung. Zur zwangsweisen Einstellung der Ätzwinkel durch die lineare Bewegung des Substrathalters stehen allgemein bekannte Getriebe zur Umwandlung einer linearen in eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung zur Verfügung. Diese zwangsweise Einstellung der Ätzwinkel ist besonders vorteilhaft möglich mit einem Positioniergetriebe zum Anfahren der Bearbeitungspositionen eines Substrathalters in einer Trockenätzanlage und zum zwangsweisen Schwenken des Substrattellers, das dadurch gekennzeichnet ist, daß rechtwinklig zur Schwenkachse des Substratteilers eine Platte fest angeordnet ist, die eine Kurvenbahn enthält, daß mit der Schwenkachse ein Element zur Übertragung einer Schwenkbewegung fest verbunden ist, das mit einem weiteren, am Substrathalter schwenkbar angeordneten Übertragungselement in getrieblicher Verbindung steht, welches in einem Abstand zu seiner Schwenkachse ein Element besitzt, das in die Kurvenbahn der Platte eingreift und daß die Kurvenbahn so gestaltet ist, daß der Mittelpunkt des Substrattellers bei den verschiedensten Ätzwinkeln seine Lage im Ionenstrahl beibehält. Die konkrete Form der Kurvenbahn entsprechend den gegebenen Verhältnissen kann auf Grund der allgemeinen kinematischen Kenntnisse berechnet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Positioniergetriebe ist die lineare Bewegung des Substrathalters, die er zwischen den Schleusungsund Bearbeitungspositionen ausführt, zugleich die Antriebsenergie für das Schwenken des Substrattellers. Dadurch ergibt sich ein einfacher Aufbau des Positioniergetriebes und es sind für die Einführung der Antriebsenergie in die Vakuumkammer keine gesonderte vakuumdichte Durchführungen erforderlich. Durch entsprechende Gestaltung der Kurve in der Platte wird erreicht, daß der Mittelpunkt der Substratoberfläche bei allen Ätzwinkeln zwischen 0° und 90° zur lonenquellenachse ständig seine Lage im Ionenstrahl beibehält, auch wenn die Schwenkachse nicht in der Substratoberfläche liegt. Im allgemeinen wird bei der Ätzung von Halbleiterscheiben der Mittelpunkt der Scheibenoberfläche in der Längsachse des lonenstrahles liegen, so daß das Verhältnis Substratscheibendurchmesser zu lonenstrahldurchmesser unter Berücksichtigung der Inhomogenität des Ionenstrahl in seiner Randzone minimiert werden kann. Es ist jedoch denkbar, daß bei anderen Substraten der Mittelpunkt der Substratoberfläche nicht in der Längsachse des lonenstrahles liegt. Wichtig ist immer, daß er bei allen Ätzwinkeln seine Lage im Ionenstrahl beibehält. Der gewünschte Ätzwinkel der Substratoberfläche zum Ionenstrahl wird automatisch bei der linearen Bewegung des Substrathalters im Bereich der Ätzposition, die sowohl diejenige für die Strukturierung der Substratoberfläche als auch für ihre Reinigung vor einer Beschichtung sein kann, automatisch durch entsprechende Positionierung des Substrathalters eingestellt. Auch die anderen Schleusungs- und Bearbeitungspositionen des Substrates, z. B. für Sekundärionenbeschichtung, können durch entsprechende Gestaltung der Kurve des Positioniergetriebes automatisch eingestellt werden, so daß der gesamte Bearbeitungsprozeß und die anlage vollautomatisch ohne manuelle Eingriffe und ohne Zwischenbelüftung der Vakuumkammer arbeiten kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: schematisch eine perspektivische Ansicht des Positioniergetriebes

Fig. 2: schematisch die Einrichtung ohne Positioniergetriebe und die verschiedensten Positionen des Substrats in der Vakuumkammer.

An einer Vakuumkammer 20 ist rechtwinklig zur Bewegungsrichtung eines Substrathalters 10 eine Ionenstrahlquelle 22 angeordnet. Eine Schleuse 21 und die Sekundärionenbeschichtungsstation 9 des Substrathalters 10 befinden sich in der Bewegungsrichtung des Substrathalters 10. Die verschiedenen Positionen 0 bis 9 des Substrathalters 10 und die Ätzwinkel seines drehbaren Subrtrattellers 11 werden unter Wirkung einer einzigen Antriebsbewegung, nämlich durch eine lineare Bewegung des Substrathalters 10 von der Schleuse 21 weg mittels des Positioniergetriebes nach Fig. 1 erreicht. Der Substratteller 11 ist am Substrathalter 10 in einer Schwenkachse 12 angebracht. Rechtwinklig zur Schwenkachse 12 befindet sich eine Platte 13 mit einer Kurvenbahn 14. Mit der Schwenkachse 12 ist ein Zahnrad 15 verbunden, das mit einem am Substrathalter 10 drehbar angeordneten Zahnradsegment 16 in getrieblicher Verbindung steht. Am Zahnradsegment 16 ist mit Abstand von dessen Schwenkachse ein stabförmiges Element 17 befestigt, das in die Kurvenbahn 14 der Platte 13 eingreift. Zur Stabilisierung des Positioniergetriebes sind am Substrathalter 10 zwei weitere stabförmige Elemente 18; 19 angeordnet, die die Platte 13 an ihren Längsseiten begrenzen. Die Funktionsweise ist folgende:

Ausgangsstellung des Substrathalters 10 ist die Position 0 (Schleusungsposition), in Fig. 2 schematisch als Position des Substrattellers 11 dargestellt. In dieser Position wird eine Halbleiterscheibe 23 in die Vakuumkammer 20 geschleust und auf dem Substratteller 11 gehaltert. Der Substrathalter 10 führt eine lineare Bewegung von der Schleuse 21 weg aus. Dabei verstellt das in die Kurvenbahn 14 eingreifende stabförmige Element 17 das Zahnradsegment 16 und infolge der getrieblichen Verbindung mit dem Zahnrad 15 den Substratteller 11 mit der Halbleiterscheibe 23, wobei in der Ätzposition 1 die Halbleiterscheibe 23 um 90° geschwenkt wurde, so daß deren Oberfläche 90° zum Ionenstrahl 24 liegt. Bei der weiteren linearen Bewegung können stufenlos weitere Ätzwinkel (Positionen 2 bis 7) erzielt werden, bis in der Position 8 der Ätzwinkel 0° erreicht wird. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der

Mittelpunkt der Oberfläche der Halbleiterscheibe 23 in allen Winkelpositionen von 0° bis 90° zum Ionenstrahl in der Längsachse des Ionenstrahl bleibt. Dadurch kann die Ionenstrahlquelle 22 und deren erzeugter Ionenstrahl 24 minimiert werden. Jeder gewünschte Ätzwinkel kann automatisch durch entsprechende Positionierung bei der linearen Bewegung des Substrathalters 10 erzielt werden. Manuelle Eingriffe sind nicht erforderlich. Von der Ätzposition 8 aus kann der Substratteller 11 mit der Halbleiterscheibe 23 in weitere Bearbeitungspositionen gebracht werden. In Fig. 2 ist die Position 9 als Sekundärionenbeschichtungsposition dargestellt. Zur Beschichtung der geätzten Halbleiterscheibenoberfläche wird ein Target 25 unter einem Winkel von etwa 45° in den Ionenstrahl 24 eingeschwenkt. Nach dem Beschichten nimmt das Target 25 seine Ausgangsstellung wieder ein. Danach wird der Substrathalter 10 linear in Richtung Schleuse 21 gefahren und der Substratteller 11 erreicht wieder die Schleusungsposition 0, so daß die Halbleiterscheibe 23 durch die Schleuse 21 wieder entnommen werden kann. Beim Passieren der Ätzpositionen 8 bis 1 ist die Ionenquelle 22 nicht wirksam. Durch dieses Positioniergetriebe ist es nicht erforderlich, daß die Schwenkachse des Substrattellers in der Ebene der Oberfläche der Substratscheibe liegt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1. Einrichtung zur vollautomatischen Handhabung und Bearbeitung von Halbleiterscheiben in verschiedenen Stationen einer Trockenätzanlage, bestehend aus einer Vakuumkammer, einer Ionenstrahlquelle, einer Schleuse, einer Sekundärionenbeschichtungsstation und einem Substrathalter mit schwenkbarem Substratteller, wobei der Mittelpunkt des Substrattellers bei den verschiedenen Ätzwinkeln seine Lage im Ionenstrahl beibehält, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenstrahlquelle (22) rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Substrathalters (10), die Schleuse (21) und die Sekundärionenbeschichtungsstation (9) des Substrathalters (10) in Bewegungsrichtung des Substrathalters (10) angeordnet sind und daß die verschiedenen Positionen (0 bis 9) des Substrathalters (10) und die Ätzwinkel des Substrattellers (11) unter Wirkung einer einzigen linearen Antriebsbewegung mittels eines am Substratteller befindlichen Positioniergetriebes zwangszweise erreichbar sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rechtwinklig zur Schwenkachse (12) des Substrattellers (11) eine Platte (13) fest angeordnet ist, die eine Kurvenbahn (14) enthält, daß mit der Schwenkachse (12) ein Element (15) zur Übertragung einer Schwenkbewegung fest verbunden ist, das mit einem weiteren, am Substrathalter (10) schwenkbar angeordneten Übertragungselement (16) in getrieblicher Verbindung steht, welches in einem Abstand zu seiner Schwenkachse ein Element (17) besitzt, das in die Kurvenbahn (14) der Platte (13) eingreift und daß die Kurvenbahn (14) so gestaltet ist, daß der Mittelpunkt des Substrattellers (11) bei den verschiedensten Ätzwinkeln seine Lage im Ionenstrahl beibehält.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur vollautomatischen Handhabung und Bearbeitung von Halbleiterscheiben in verschiedenen Stationen einer Trockenätzanlage, die im wesentlichen aus einer Vakuumkammer, einer Ionenstrahlquelle, einer Schleuse, einer Sekundärionenbeschichtungsstation und einem Substrathalter mit schwenkbarem Substratteller besteht.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Zur automatischen Einzelförderung von Werkstücken in eine unter Vakuum stehende Bearbeitungsstation ist durch die DE-OS 2 529 018 eine Einrichtung bekannt, wonach die Handhabung der Substratscheiben derart erfolgt, daß jeweils eine Substratscheibe dem als innerer Schleusendeckel wirkenden Substrathalter mittels einer Transporteinrichtung zugeführt wird und der abgesenkt wird, nachdem ein äußerer separater Schleusendeckel die Abdichtung der Vakuumkammer übernommen hat. In der Vakuumkammer sind mindestens zwei Substrathalter angeordnet, so daß sich immer der eine in Schleusungsposition und der andere in Bearbeitungsposition befindet. Die Substrathalter werden kreisförmig zu den einzelnen Positionen bewegt. Mit dieser Einrichtung ist ein Ätzen mit verschiedenen Böschungswinkeln und eine Sekundärionenbeschichtung von Substratscheiben nicht möglich.

   Durch die DE-AS 1 269 858 ist eine Vorrichtung zur Einstellung der Raumlage eines Substrathalters in einer Vakuumkammer bekannt, bei der der Substrathalter in seiner Längsrichtung verschiebbar ist und einen drehbaren Substratteller aufweist. Der drehbare Substratteller ist in einer senkrecht zu seiner Drehachse liegenden Achse schwenkbar. Diese Vorrichtung weist eine komplizierte konstruktive Ausgestaltung auf. Zur Automatisierung der Bewegungen des Substrathalters sind mehrere Antriebe erforderlich, die komplizierte Steuerungsmittel bedürfen. Es ist aus kinematischer und ätztechnischer Sicht nicht möglich, den Substratteller auf Grund der Längsverschiebbarkeit des Substrathalters als innerer Schleusendeckel zu benutzen, da durch den Atmosphärendruck eine zu große Last auf diesem Substrathalter liegen würde. Die die Dreh- und Schwenkbewegung bewirkenden Teile würden bei Anwendung des Substrathalters in einer Trockenätzanlage im Atzbereich liegen. Bei Anwendung in einer lonenstrahlätzanlage wären nur geringe Ätzwinkel erreichbar, weil die Schwenkachse des Substrattellers nicht in der Substratoberfläche liegt; denn dadurch wandert der Mittelpunkt der Substratoberfläche aus der Mittelachse des lonenstrahlers bei den verschiedensten Ätzwinkelstellungen, so daß sich die Inhomogenität des lonenstrahles, insbesondere in seinen Randzonen, negativ bei der Prozeßdurchführung auswirkt, oder aber die Ionenstrahlquelle ist überdimensioniert, d. h._r sie erzeugt einen größeren lonenstrahldurchmesser als er zur Bearbeitung des Substrats erforderlich ist.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, die Handhabung und Bearbeitung von Halbleiterscheiben in einer Trockenätzanlage derart zu bewirken, daß dies ohne manuelle Eingriffe und ohne Vakuumunterbrechung bei den verschiedensten Bearbeitungsprozessen, wie z. B. Ätzen, Reinigen, Beschichten, vollautomatisch erfolgen kann.