DD274116A1

DD274116A1 - ARRANGEMENT FOR CONTINUOUS THERMAL TREATMENT OF SEMICONDUCTOR DISCS

Info

Publication number: DD274116A1
Application number: DD31793088A
Authority: DD
Inventors: Guenter Kias; Thomas Keller; Hagen Kessler; Gert Lange; Wolfgang Lehmann; Johannes Reichel; Heinz Staeber
Original assignee: Freiberg Spurenmetalle Veb
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1989-12-06

Abstract

Die Aufgabe der Erfindung, gleichzeitig eine Vielzahl von Halbleiterscheiben zu tempern, wird durch einen aus mehreren Etagen bestehenden Temperofen geloest, wobei auf einer senkrecht und waagerecht zur Ofenoeffnung beweglichen Translationseinheit mehrere mit Halbleiterscheiben bestueckte Scheibentraeger angeordnet sind. Die Scheibentraeger werden einzeln mittels einer aus Silicium bestehenden Chargierstange freitragend in den Temperofen transportiert, dort waermebehandelt und danach mittels der Chargierstange auf der Translationseinheit abgestellt in eine Abkuehlvorrichtung weitertransportiert. Der gesamte Bewegungsablauf, einschliesslich Temperung und Abkuehlung, erfolgt automatisch nach einem variabel einstellbaren Programm. Der Scheibentraeger besteht aus Silicium und ist auf einem aus Edelstahl gefertigten Chargentraeger angeordnet. Die Halbleiterscheiben werden mittels einer Umschuettvorrichtung aus den Scheibentraegern in Transportmagazine beziehungsweise umgekehrt umgeschuettet. Damit wird den Forderungen der Halbleiterhygiene entsprochen.The object of the invention to simultaneously temper a plurality of semiconductor wafers, is achieved by a tempering furnace consisting of several floors, being arranged on a vertically and horizontally movable to the oven opening translation unit several waffled wafer wafers. The disk carriers are transported individually by means of a charging bar made of silicon cantilevered in the annealing furnace, heat treated there and then transported by means of the charging bar on the translation unit in a Abkuehlvorrichtung further. The entire movement process, including tempering and cooling down, is carried out automatically according to a variably adjustable program. The disc carrier is made of silicon and is mounted on a stainless steel batch carrier. The semiconductor wafers are umgeschuettet by means of a Umschuettvorrichtung from the disk carriers in transport magazines or vice versa. This meets the requirements of semiconductor hygiene.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zurthermischen Behandlung von Halbleiterscheiben, insbesindere von Siliciumscheiben mit einem Durchmesser- 100 mm, im Anschluß an das Trennschleifen von Halbleiteroinkrjstallen. ♦The invention relates to an arrangement for the thermal treatment of semiconductor wafers, in particular of silicon wafers with a diameter of 100 mm, following the cutting of semiconductor ingot crystals. ♦

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Für viele Be- und Verarbeitungsprozesse in der Halbleiterindustrie, zum Beispiel bei Oxydations- und Diffusionsprozessen, ist es erforderlich, die Halbleiterscheiben in unterschiedlichen Bearbeitungsstufen einer Wärmebehandlung zu unterwerfen. In den meisten Fällen sind diese Wärmebehandlungen Langzeitwärmebehandlungen, die sich über mehrere Stunden hinziehen. Hierbei werden in eine Tempervorrichtung einzelne mit Scheiben gefüllte Magazine von Hand eingesetzt, von der Transportvorrichtung in den Ofen gefahren, nach dem Ende der Temperaturbehandlung wieder herausgefahren und nach Abkühlung von Hand aus der Transportvorrichtung entnommen.For many processing and processing processes in the semiconductor industry, for example, in oxidation and diffusion processes, it is necessary to subject the semiconductor wafers in different processing stages of a heat treatment. In most cases, these heat treatments are long-term heat treatments that last for several hours. In this case, single magazines filled with discs are manually inserted into an annealing device, driven by the transport device into the oven, moved out again after the end of the temperature treatment and removed after cooling by hand from the transport device.

Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß bei kurzen Temperzeiten der Zeitbedarf für die manuelle Beschickung der Transportvorrichtung und für die Abkühlung der Scheiben neben der eigentlichen Temperzait zu groß und der Durchsatzzu klein wird. Bei einer anderen bakannten Anordnung erfolgt die Wärmebehandlung dadurch, daß die Halbleiterscheiben kontinuierlich durch die Tempereinrichtung hindurch bewegt werden. Die bekannten Vorrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß zur Erzielung eines bestimmten Temperatur-Zeit-Programms ein Ofen mit einem bestimmten, auf die Durchlaufgeschwindigkeit abgestimmten Temporaturprofil erforderlich ist und daß demzufolge Veränderungen des Temperatur-Zeit-Programms nur schwer möglich sind. Die Forderung, große Scheibenzahlen weitestgehend automatisch und reproduzierbar einer kurzzeitigen Temperaturbehandlung zu unterziehen und dabei ein bestimmtes aber auch veränderbares Temperatur-Zeit-Programm zu realisieren, wird mit den bekannten Vorrichtungen also nicht erfüllt.The known devices have the disadvantage that at short annealing times the time required for the manual loading of the transport device and for the cooling of the discs in addition to the actual Temperzait too large and the throughput is too small. In another conventional arrangement, the heat treatment is carried out by moving the semiconductor wafers continuously through the tempering device. The known devices of this type have the disadvantage that in order to achieve a certain temperature-time program, a furnace with a specific, tailored to the flow rate Temporaturprofil is required and that consequently changes in the temperature-time program are difficult. The requirement to subject large numbers of disks largely automatic and reproducible to a short-term temperature treatment and thereby to realize a specific but also variable temperature-time program is therefore not met with the known devices.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zu entwickeln, in der weitestgehend automatisch eine Vielzahl von Siliciumscheiben nach einem varialbel einstellbaren Programm einer kurzzeitigen Temperung unterzogen werden.The aim of the invention is to develop an arrangement in which, as far as possible, a large number of silicon wafers are subjected to a short-term tempering according to a program that can be set variably.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur weitestgehend automatischen Temperung einer Vielzahl von Silicium-Einkristallscheiben beispielsweise zur Ausheilung der in den Siliciumscheiben vorhandenen Thermodonatoren zu entwickeln, wobei der Prozeß der Temperung und der gesamte Mechanismus des Scheibentransports nach einem weitgehend automatisch ablaufenden Programm und einem variabel einstellbaren, den jeweiligen Erfordernissen angepaßten Temperatur-Zeitregime durchzuführen ist, wird durch eine Anordnung gelöst, bei der auf einer im rechten Winkel zur Ofenachse bewegbaren Translationseinheit mehrere mit Halbleiterscheiben, insbesondere Siliciumscheiben bestückte Scheibenträger so angeordnetThe object of the invention to develop a device for largely automatic tempering of a plurality of silicon single crystal wafers, for example for the annealing of the present in the silicon wafers Thermodonatoren, the process of annealing and the entire mechanism of the disc transport for a largely automatic running program and a variably adjustable , is carried out by the respective requirements adapted temperature-time regime is achieved by an arrangement in which arranged on a movable at right angles to the furnace axis translation unit a plurality of semiconductor wafers, in particular silicon wafers stocked wafer carrier so

sind, daß sie nacheinander vor die Ofenöffnung gefahren, einzeln mittels einer Chai gierstange in den Ofen transportiert, wärmebehandelt, danach nittels der Chargierstange aus dem Ofen entnommen, auf der Translationseinheit abgestellt und in eine Abkühlvorrichtung weitertransportiert werden. Der Scheibenträger ist ais Rahmen ausgebildet, in dem die Scheiben nahezu frei t.agend angeordnet sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die Scheiben in die in dem Scheibenträger eingearbeiteten Einkerbungen, die der Dicke der Halbleiterscheiben entsprechend eingebricht werden. Die Scheiben werden nur an zwei Stellen, etwas unterhalb ihres Durchmessers an ihrer Peripherie in die Einkerbungen berührt und können damit gewissermaßen freitragend einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Da die Scheibenträger aus Silicium, Siliciumnitrid beziehungsweise einem Edelstahlrahmen mit darauf angebrachten Trägerleisten aus Silicium bestehen, ist gewährleistet, daß die Halbleiterscheiben nur mit arteigenem, das heißt, für die Bearbeitung von Halbleitermaterialien unbedenklichem Material in Berührung kommen. Damit werden die an Halbleitermaterialien gestellten hohen Forderungen der Reinheit und der Halbleiterhygiene gewährleistet. Der Scheibenträger wird von der Chargierstange, die ebenfalls aus Silicium besteht, übernommen, die den Scheibenträger mit den darauf befindlichen Halbleiterscheiben nach einem dem jeweiligen Temperregime angepaßten Programm automatisch in den beziehungsweise aus dem Ofen transportiert.are that they are driven in succession before the furnace opening, individually transported by means of a Chai gierstange in the oven, heat treated, then taken nittels the charging bar from the oven, parked on the translating unit and further transported in a cooling device. The disk carrier is formed as a frame in which the disks are arranged almost freely t.agend. This is accomplished by slicing the wafers into the indentations made in the wafer carrier which conform to the thickness of the wafers. The discs are only touched in two places, slightly below their diameter at their periphery in the notches and can thus be subjected to a kind of self-supporting heat treatment. Since the disk carrier made of silicon, silicon nitride or a stainless steel frame with support bars made of silicon, it is ensured that the semiconductor wafers come into contact only with their inherent, that is, harmless for the processing of semiconductor materials. This ensures the high demands made of semiconductor materials on purity and semiconductor hygiene. The disk carrier is taken over by the charging bar, which likewise consists of silicon, which automatically transports the disk carrier with the semiconductor wafers thereon into or out of the oven in accordance with a program adapted to the respective tempering regime.

Claims

1. Arrangement for the automatic thermal treatment of semiconductor wafers, characterized in that arranged on a movable at right angles to the furnace axis translation unit several populated with wafers, in particular silicon wafers disc carrier are arranged so that they individually transported by means of a charging bar in the oven, heat treated, then by means of taken from the charging bar from the oven, ai: f the translation unit turned off and transported in a cooling device.

2. Arrangement for the thermal treatment of semiconductor wafers, according to claim 1, wherein the semiconductor wafers are arranged on a consisting of silicon or silicon nitride wafer carrier, characterized in that the wafer carrier is formed as a frame in which the discs are arranged almost cantilevered.

3. arrangement thermischen ir thermal treatment of semiconductor wafers according to claim 1 and 2, characterized in that the frame of the disc carrier is made of stainless steel, are mounted on the supports made of silicon.

4. Arrangement for the thermal treatment of semiconductor wafers according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the charging bar remains in the oven together with the wafer carrier during the heat treatment.

5. Arrangement for the thermal treatment of semiconductor wafers according to claims 1 and 4, characterized in that the charging bar consists of silicon.

6. Arrangement for the thermal treatment of semiconductor wafers according to claims 1 to 5, characterized in that the tempering device consists of a plurality of identically constructed and operated independently of each other levels.