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Technisches
Anwendungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Transportvorrichtung sowie ein Verfahren zum Transport von
zu prozessierenden Elementen, insbesondere von Substraten oder Wafern,
durch eine Hochtemperaturzone, wie sie beispielsweise bei der Prozessierung
von Solarzellen durchlaufen werden muss.
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Transportvorrichtungen sind für Gegenstände aller
Art in vielen Bereichen der Technik bekannt. Gerade im Bereich der
Halbleiterfertigung werden an ein Transportsystem für die zu
prozessierenden Elemente jedoch besondere Anforderungen gestellt,
da weder die Elemente selbst noch die einzelnen Prozessstationen
durch das Transportsystem verunreinigt werden sollten.
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Stand der Technik
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Zur Vermeidung von Verunreinigungen
ist es bekannt, die einzelnen Prozessstationen, insbesondere die
Hochtemperaturzonen oder Öfen,
chargenweise zu betreiben. Ein derartiger Ofen im Bereich der Halbleitertechnologie
besteht in der Regel aus einem hochtemperaturfesten Prozessrohr
aus hochreinem Quarzglas oder Siliziumcarbid. Eine dieses Prozessrohr
umschließende
Heizung erwärmt
den durch das Prozessrohr gebildeten Innenraum, den Prozessraum,
auf Prozess temperatur. Mehrere der zu prozessierenden Elemente werden
vor dem Einbringen in den Ofen zunächst in Quarzglas- oder Silizimcarbid-Substratträgern angeordnet,
die speziell nur für
die Hochtemperaturzone verwendet. werden. Anschließend wird
der Träger
mit den Elementen in das Prozessrohr eingefahren, um die Hochtemperaturprozessierung
durchzuführen.
Nach der Prozessierung wird der Träger mit den derart prozessierten
Elementen wieder aus dem Ofen gefahren und die Elemente nach Abkühlung auf
ca. Raumtemperatur in andere Transportträger umgeladen. Der Transport
in und aus dem Ofen erfolgt mittels eines aus Siliziumcarbid oder
Quarzglas bestehenden Paddels, das in den Träger eingreift.
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Dieser Chargenbetrieb hat einerseits
den Vorteil einer hohen Reinheit, da alle in den Ofen eingebrachten
Träger
und Antriebselemente aus hochreinen Materialien wie Quarzglas oder
Siliziumcarbid bestehen. Auf der anderen Seite führt der Chargenbetrieb jedoch
zu einem in einigen Fällen
unerwünschten
diskontinuierlichen Produktionsfluss.
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Bei zahlreichen Prozessen, bei denen
die Anforderungen an die Reinheit während der Prozessierung nicht
ganz so hoch liegen, werden auch Transportsysteme für ein kontinuierliches
Durchlaufverfahren durch den Prozessraum eingesetzt. So ist es beispielsweise
bei der Produktion von Siliziumsolarzellen, bei der die zu prozessierende
Siliziumscheibe mehreren Hochtemperaturschritten ausgesetzt ist,
bekannt, umlaufende Förderbänder für den Transport
der Siliziumscheiben durch die Hochtemperaturzonen einzusetzen.
Die Siliziumscheiben werden hierbei auf die Förderbänder gelegt, die üblicherweise
in Form so genannter Tragkettenförderer
ausgestaltet sind.
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Ein Beispiel für ein derartiges Transportsystem
gemäß dem Stand
der Technik ist schematisch in 1 dargestellt.
Das umlaufende Kettenband 1 verläuft hierbei über mehrere
Umlenkrollen und eine Antriebswelle 2 durch den Prozessraum 3.
Die zu prozessierenden Siliziumscheiben 4 werden flach
auf das Kettenband 1 gelegt und durch dieses in den und aus
dem Prozessraum 3 transportiert. Die in Form von geflochtenen
Ketten ausgebildeten Bänder
dieser bekannten Transportsysteme bestehen üblicherweise aus Nickel-Chrom-Verbindungen.
Gerade die im Prozessraum auftretenden hohen Temperaturen führen jedoch
zu einer Diffusion von Metallionen aus dem Transportband in die
darauf befindlichen zu prozessierenden Elemente. Da insbesondere
Siliziumsolarzellen auf bereits kleinste metallische Verunreinigungen
reagieren, wird der Wirkungsgrad der Solarzellen durch diese Metallatome,
die in die Solarzelle diffundieren, herabgesetzt. Weiterhin können durch
den kontinuierlichen Transport des Bandes in den Prozessraum ständig weitere
Verunreinigungen von außen
eingeschleppt werden.
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Zur Verminderung der erstgenannten
Problematik der Diffusion von Metallionen kann zwar das Förderband
mit einem keramischen Material beschichtet werden, der Einsatz eines
derartigen Transportsystems weist jedoch gerade beim Einsatz in
einer Hochtemperaturzone weitere Nachteile auf. So müssen beträchtliche
Energiemengen beim Betrieb der Anlage darauf verwendet werden, das
Transportband am Ofeneingang zu erhitzen und am Ofenausgang wieder
abzukühlen.
Das Transportband tritt hierbei mit etwa Raumtemperatur in den Ofen
ein, muss darin bis zu 1000°C
aufgeheizt werden und soll den Ofen wieder mit annähernd Raumtemperatur verlassen.
Die große
thermische Masse des Metallbandes führt hierbei zu unerwünschten
energetischen Verlusten und begrenzt auch die Flexibilität der Verfahrensführung, so
dass beispielsweise kein schnelles Aufheizen in Form einer so genannten Temperaturrampe
erfolgen kann.
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Eine weitere bekannte Vorrichtung
zum kontaminationsfreien Transport von Substraten oder Wafern durch
eine Behandlungsstrecke ist aus der
DE 198 57 142 A1 bekannt. Diese Vorrichtung
nutzt das Prinzip des Luftkissentransportes, bei dem die Substrate
oder Wafer zum Transport auf ihrer Unterseite mit einem Gasstrom
beaufschlagt werden. Die Transportbahn weist bei dieser Vorrichtung
seitliche Führungsleisten
sowie zahlreiche bodenseitig angeordnete Gasdüsen auf. Bei einem derartigen
Luftkissentransport kann jedoch eine Beeinflussung der Prozessatmosphäre durch
die einströmenden
Transportgase auftreten.
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Aus der
EP 486 756 A1 ist eine Fördereinrichtung für einen
Durchlaufofen bekannt, bei der der Transport von Platten, insbesondere
Leiterplatten oder glasmattenverstärkte Thermoplaste, über parallel
verlaufende Endlostransportseile aus Stahl erfolgt, die über außerhalb
des Durchlaufofens angeordnete Umlenkrollen aufgespannt sind. Der
Antrieb für
diese Transportseile weist eine Einrichtung zur Bewegungsumkehr
auf, um jeweils immer den gleichen Längenabschnitt jedes Transportseiles
durch den Durchlaufofen zu führen.
Hierdurch wird vermieden, dass Verspleißungen zur Verbindung der beiden Enden
der Endlostransportseile in den Durchlaufofen gelangen und sich
aufgrund der Temperaturbelastung frühzeitig lösen. Die Fördereinrichtung umfasst zusätzlich weitere
Tragelemente mit einem Hub- und Senkmechanismus, die die durch den
Durchlaufofen transportierten Platten während der Rückbewegung der Transportseile
aufnehmen. Zur Minimierung der Auflagefläche der zu transportierenden
Platten sind die Tragelemente der Hubanordnung auch aus gespannten
Trägerseilen
gebildet.
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Die
DE 28 30 589 C2 offenbart einen Durchlaufofen
zum Prozessieren von Halbleiterplättchen unter Einsatz der Technik
des Hubbalken-Transports. Als Material für die Hubbalken wird bei dieser
Transportvorrichtung bspw. Polysilizium eingesetzt, um eine Kontamination
des Halbleitermaterials durch metallische Stoffe zu vermeiden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine Transportvorrichtung sowie ein Verfahren für den Transport
von zu prozessierenden Elementen durch eine Hochtemperaturzone anzugeben, die
die obigen Nachteile nicht aufweisen. Die Vorrichtung und das Verfahren
sollen hierbei einerseits einen kontaminationsarmen Transport durch
die Hochtemperaturzone und andererseits eine bessere Energieausbeute
bei der Prozessierung sowie die Anwendung schneller Temperaturwechsel
in der Hochtemperaturzone ermöglichen.
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Darstellung
der Erfindung
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Die Aufgabe wird mit der Transportvorrichtung
und dem Verfahren der Patentansprüche 1 bzw. 13 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung zum
Transport von zu prozessierenden Elementen, insbesondere Substrate
oder Wafer, durch eine Temperaturzone, insbesondere eine Hochtemperaturzone,
eines Prozessraumes umfasst zumindest ein erstes Paar von in Transportrichtung
parallel zueinander verlaufenden langgestreckten Tragelementen und zumindest
einen Antriebsmechanismus für
die Tragelemente, mit dem diese zu einer wiederkehrenden Hub- und
Vorschubbewegung auf einer geschlossenen Bahnkurve antreibbar sind.
Der Antriebsmechanismus ist hierbei derart ausgestaltet, dass die
Tragelemente auf einer oberen Hälfte
der Bahnkurve eine Vorschubbewegung in Transportrichtung ausführen und
auf einer unteren Hälfte
der Bahnkurve in eine Ausgangsposition zurückkehren. Die Transportvorrichtung
zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass anstatt starrer massiver
Balken als Tragelemente langgestreckte dünne Tragelemente aus einem
flexiblen Material, das entlang der Längsachsen der Tragelemente
unter Zugspannung gehalten ist, innerhalb des Prozessraumes eingesetzt
sind. Dies ermöglicht
die Verwendung sehr dünner
Tragelemente, da keine Bruchgefahr besteht.
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Die Transportkinematik einer derartigen
Vorrichtung ist grundsätzlich
unter dem Begriff Hubbalkenprinzip bekannt. Dieses Hubbalkenprinzip
wird in anderen Bereichen der Technik zum Transport von relativ
großen
Massen eingesetzt, wobei die starren Hubbalken entsprechend massiv
ausgestaltet sein müssen.
Bei einem Einsatz dieses Prinzips für leichtere Gegenstände ist
der Durchmesser der Balken nach unten hin durch deren Bruchgefahr
begrenzt. Bei Transportlängen
von mehreren Metern, wie sie für
die vorliegenden Hochtemperaturzonen erforderlich sind, müssten daher
Balken von einigen cm Dicke eingesetzt werden, so dass wiederum
beträchtliche
Energie zur Aufheizung der thermischen Masse der Balken erforderlich
wäre.
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Die Erfinder der vorliegenden Transportvorrichtung
bzw. des zugehörigen
Verfahrens haben jedoch erkannt, dass ein abgewandeltes Hubbalkenprinzip,
bei dem dünne
flexible Tragelemente anstatt starrer Balken eingesetzt werden,
bei der vorliegenden Anwendung des Transportes von zu prozessierenden
Elementen durch eine Hochtemperaturzone erhebliche Vorteile aufweist,
die mit den bisher in diesem Bereich eingesetzten Techniken nicht
erreicht werden können.
Durch die Ausbildung der langgestreckten Tragelemente aus einem
flexiblen Material, das entlang der Längsachsen der Tragelemente
unter Zugspannung gehalten wird, wird die in den Ofen eingebrachte
thermische Masse des Transportsystems deutlich reduziert. Durch
die geringe thermische Masse vermindert sich der erforderliche Energiebedarf
zur Aufheizung dieser Elemente erheblich. Dies führt einerseits zu einer besseren
Energieausbeute des Prozesssystems und ermöglicht zum anderen eine flexiblere
Prozessführung
hinsichtlich des Temperatur-Zeit-Profils.
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Bei der vorliegenden Transportvorrichtung werden
die Tragelemente zudem nicht wie bei Einsatz von Förderbändern kontinuierlich
durch den Prozessraum transportiert, sondern lediglich innerhalb des
Prozess raums auf der entsprechenden Antriebsbahn bewegt. Dies vermindert
die Gefahr, den Prozessraum mit Verunreinigungen aus dem Außenraum
zu kontaminieren, erheblich.
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Das vorliegende Transportsystem lässt sich sowohl
für einen
kontinuierlichen wie auch für
einen getakteten Transport der zu prozessierenden Elemente durch
die Hochtemperaturzone einsetzen. Der getaktete Transport ermöglicht aufgrund
der geringen thermischen Masse der Tragelemente den Einsatz so genannter
RTP-Prozesse (RTP:
Rapid Thermal Processing) in der Hochtemperaturzone. Dabei wird
das zu prozessierende Element innerhalb der Zone kurzzeitig angehalten
und die Heizleistung leistungs- oder temperaturgesteuert hochgeregelt.
Die Heizleistung wird dabei in der Regel durch Lampen erzeugt, die
um den Prozessraum angeordnet sind. Das zu prozessierende Element
wird hierbei homogen mit einer sehr schnellen Temperaturrampe hochgeheizt.
Dies ist mit den herkömmlichen
Transportsystemen nicht möglich,
da die erforderliche Aufheizung des gesamten Förderbandes einer schnellen Temperaturänderung
entgegensteht.
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Ein weiterer Vorteil des vorliegenden
Transportsystems besteht darin, dass die zu prozessierenden Elemente
bei einer derartigen Prozessierung auch von unten beleuchtet werden
können,
ohne dass es zu nennenswerten Abschattungen kommt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Transportvorrichtung
kann auch nur ein Paar von langgestreckten Tragelementen vorgesehen
sein. In diesem Fall müssen
seitliche feste Auflageflächen
für das
Element vorhanden sein, um dieses während der Bewegung der Tragelemente
auf der unteren Hälfte der
Bahnkurve aufzunehmen. Auch eine zentrale Auflagefläche zwischen
den beiden Tragelementen kann hierfür ausgebildet sein. Es versteht
sich von selbst, dass diese Auflageflächen in der Höhe zwischen
der oberen Begrenzung und der unteren Begrenzung der Bahnkurve der
Tragelemente liegen muss.
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Die langgestreckten Tragelemente
sind vorzugsweise drahtförmig,
fadenförmig,
als dünne
Kordeln oder als schlauchförmig
gewebte Keramikschnüre
ausgebildet. Als Materialien können
alle Materialien eingesetzt werden, die die in der Temperaturzone
auftretenden Temperaturen stabil überstehen und der für den Transport
erforderlichen Zugspannung standhalten. Vorzugsweise werden die Tragelemente
aus einem keramischen Material oder einem Quarzmaterial gewählt, da
diese nur zu sehr geringer Kontamination des Prozessraums oder der zu
prozessierenden Elemente führen.
Die Bewegungsrichtung für
die Elemente wird über
die Antriebsrichtung des Antriebsmechanismus bestimmt. Hierbei ist
es auch möglich,
die Elemente in einer Richtung in den Prozessraum einzubringen und – durch
Umschalten der Antriebsrichtung – in der entgegengesetzten
Richtung wieder aus dem Prozessraum heraus zu transportieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Vorrichtung ist zumindest ein weiteres Paar von
langgestreckten Tragelementen parallel zum ersten Paar vorgesehen.
Das zweite Paar ist derart angeordnet, dass zumindest ein Tragelement des
ersten Paares zwischen den Tragelementen des weiteren Paares oder
zumindest ein Tragelement des weiteren Paares zwischen den Tragelementen des
ersten Paares liegt. Der Antriebsmechanismus für das erste Paar oder ein gesonderter
Antriebsmechanismus für
das weitere Paar ist derart angeordnet, dass er die Tragelemente
des weiteren Paares zu einer wiederkehrenden Hub- und Vorschubbewegung
auf einer geschlossenen Bahnkurve antreibt, so dass die Tragelemente
des weiteren Paares phasenversetzt zur Bewegung des ersten Paares
auf einer oberen Hälfte
der Bahnkurve eine Vorschubbewegung in Transportrichtung ausführen und
auf einer unteren Hälfte
der Bahnkurve in eine Ausgangsposition zurückkehren. Die Bewegung dieser
weiteren Tragelemente entspricht daher der der ersten Tragelemente,
nur jeweils phasenverschoben. Auf diese Weise kann ein Transport
der zu prozessierenden Elemente erreicht werden, ahne gesonderte
Auflageflächen
vorsehen zu müssen.
Selbstverständlich kann
auch eines der beiden Paare still stehen und damit als feste Auflage
für den
Transport der Elemente durch das andere Paar dienen.
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Selbstverständlich ist die Anzahl der Tragelemente
nicht auf zwei bzw. vier beschränkt.
Vielmehr können
weitere Paare oder auch weitere einzelne Tragelemente parallel zu
den bestehenden vorgesehen sein, um beispielsweise große und/oder
schwere Elemente transportieren zu können. Hierbei können auch
mehr als zwei Tragelemente eine gemeinsame Antriebsbewegung durchführen. Ebenso
kann eine Ausführungsform
realisiert werden, bei der mehr als zwei zueinander phasenverschobene
Bewegungen mit unterschiedlichen Tragelementen durchgeführt werden.
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Der Antriebsmechanismus ist vorzugsweise so
ausgeführt,
dass die Vorschubbewegung auf der Bahnkurve sehr groß gegen
die Hubbewegung ausfällt.
Besonders einfach lassen sich hierbei ellipsenförmige, rechteckförmige oder
rautenförmige
Bahnkurven realisieren. Der Antrieb selbst ist dabei außerhalb
der Temperaturzone bzw. des Ofens angeordnet, so dass sich nur die
Tragelemente innerhalb des Ofens erstrecken.
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Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung sowie
das zugehörige
Verfahren werden nachfolgend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens
anhand eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Figuren nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
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1 schematisch
ein Beispiel für
ein herkömmliches
Transportsystem zum Transport von zu prozessierenden Elementen durch
einen Prozessofen gemäß dem Stand
der Technik;
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2 schematisch
ein Beispiel für
den Transportmechanismus der vorliegenden Erfindung; und
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3 schematisch
ein weiteres Beispiel für den
Transportmechanismus der vorliegenden Erfindung.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Ein bekanntes Transportsystem, wie
es im vorliegenden Bereich des Transportes von zu prozessierenden
Silizium-Solarzellen durch eine Hochtemperaturzone eingesetzt wird,
wurde in Verbindung mit der schematischen Darstellung der 1 bereits im einleitenden
Teil erläutert.
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2 zeigt
schematisch das Transportprinzip, wie es bei der vorliegenden Transportvorrichtung eingesetzt
wird. In der Figur ist hierbei der Eingang zum Ofen 3 zu
erkennen, in den ein Wafer 4 in Pfeilrichtung eingebracht
wird. Das zugehörige
Transportsystem besteht im vorliegenden Beispiel aus 4 parallel
zueinander angeordneten Tragelementen 5a, 5b, 6a und 6b.
Diese langgestreckten Tragelemente sind als dünne Keramikkordeln ausgestaltet,
die in ihrer Längsrichtung
unter Zugspannung stehen bzw. gehalten werden. Die Tragelemente 5a, 5b, 6a und 6b sind
somit beiderseits des Ofens an einem nicht explizit dargestellten
Antriebsmechanismus eingespannt. Selbstverständlich können die Tragelemente auch
aus nicht keramischem Material, beispielsweise aus dünnen Quarzfäden gebildet
sein.
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In der 2 sind
weiterhin die Bewegungsbahnen 7 angedeutet, auf denen die
Tragelemente 5a, 5b, 6a und 6b durch
den Antriebsmechanismus bewegt werden. Hierbei werden jeweils zwei
Tragelemente 5a und 5b bzw. 6a und 6b simultan
zueinander auf der gleichen Bahnkurve bewegt, d. h. die entsprechenden
Tragelemente 5a und 5b bzw. 6a und 6b erreichen
jeweils gleichzeitig den oberen oder unteren Punkt ihrer Bahnkurve.
Das jeweils andere Paar von Tragelementen wird im vorliegenden Beispiel
um 180° phasenverschoben
zur Bewegung auf der gleichen Bahnkurve angetrieben. In der Figur
ist hierbei eine Momentaufnahme zu sehen, bei der die Tragelemente 5a und 5b den
obersten Punkt ihrer Bahnkurve und die Tragelemente 6a und 6b den
untersten Punkt ihrer Bahnkurve erreicht haben. Zu diesem Zeitpunkt.
liegt die Siliziumscheibe 4 daher auf den Tragelementen 5a und 5b auf.
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Die Bewegungsbahn mit ihrem horizontalen undvertikalen
Anteil hat im vorliegenden Beispiel eine elliptische Form, wobei
die kleine Halbachse dem Hub und die große Halbachse dem Vorschub entspricht.
Das Verhältnis
der großen
zur kleinen Halbachse ist in diesem Beispiel nur zur Veranschaulichung
annähernd
ausgeglichen dargestellt. In der Regel werden sich die Längen dieser
Halbachsen deutlich voneinander unterscheiden. So kann beispielsweise
die große
Halbachse eine Länge
von 10 bis 20 cm bei einer Länge
der kleinen Halbachse von lediglich 3 bis 15 mm aufweisen.
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Durch die vorliegende Bewegungsform
der phasenverschobenen Bewegung der jeweiligen Paare von Tragelementen 5a und 5b bzw. 6a und 6b wird der
Transport der Siliziumscheibe 4 durch den Prozessraum erreicht.
Selbstverständlich
gibt es neben der ellipsenförmigen
auch andere Bewegungsmodi, die zu einem Vorschub des Transportgutes
führen. Da
sich die gesamte Mechanik außerhalb
des Prozessraumes befindet, sind keine besonderen Anpassungen im
Prozessraum erforderlich. Geeignete Antriebsmechanismen, mit denen
sich die vorliegenden Bahnkurven realisieren lassen, sind dem Fachmann geläufig.
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3 zeigt
ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung,
die eine ähnliche
Ausgestaltung aufweist wie die der 2.
In 3 sind zusätzlich die
Führungselemente 8a, 8b zur
Führung der
Tragelemente 5a, 5b, 6a und 6b zu
erkennen. Diese starr ausgebildeten Führungselemente 8a, 8b sind
mit der nicht dargestellten Antriebseinrichtung der Vorrichtung
verbunden und verlaufen im vorliegenden Beispiel unterhalb des Ofens 3.
Das Führungselement 8a dient
hierbei der Führung
der äusseren
Transportelemente 5a, 5b, das Führungselement
8b der Führung
der inneren Transportelemente 6a, 6b.
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Im Unterschied zur Ausführungsform
der 2 wird bei der Ausführungsform
der 3 eine annähernd rechteckförmige Bewegungskurve
realisiert, die für
die beiden Tragelemente 5a, 5b bzw. das Führungselement 8a mit
dem Bezugszeichen 7a und für die Tragelemente 6a, 6b bzw.
das Führungselement 8b mit
dem Bezugszeichen 7b angedeutet ist. Hierbei werden jeweils
zwei Tragelemente 5a und 5b bzw. 6a und 6b simultan
zueinander auf der gleichen Bahnkurve bewegt, d. h. die entsprechenden
Tragelemente 5a und 5b bzw. 6a und 6b erreichen
jeweils gleichzeitig den oberen oder unteren Punkt ihrer Bahnkurve.
Das jeweils andere Paar von Tragelementen wird im vorliegenden Beispiel
um 180° phasenverschoben
zur Bewegung auf der gleichen Bahnkurve angetrieben, wie dies aus
der Figur ersichtlich ist. Die angedeutete Verbindungslinie zwischen
den beiden Bahnkurven 7a und 7b zeigt die momentane
Position der jeweiligen Tragelemente auf ihrer Bahnkurve, bei der
die Tragelemente 6a und 6b den obersten Punkt
der Bahnkurve 7b und die Tragelemente 5a und 5b den
untersten Punkt der Bahnkurve 7a erreicht haben. Zu diesem
Zeitpunkt liegt die Siliziumscheibe 4 daher auf den Tragelementen 6a und 6b auf.
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Vorzugsweise wird das Transportsystem
in einem Ofen eingesetzt, der eine so genannte RTP (Rapid Thermal
Processing) Zone enthält.
In einer RTP-Zone kann der eingebrachte Wafer mit einer sehr schnellen
Temperaturrampe (> 100
K/s ) aufgeheizt werden. Hierbei werden die Lampen in der RTP-Zone über ein
Pyrometer gesteuert. Die RTP-Zone ist innenverspiegelt und hat eine
so genannte Kaltwand. Die Wandung der Zone wird gekühlt, so
dass sich bei der Prozessierung nur der Wafer aufheizt, da er im
Wesentlichen das einzige Element im Ofen ist, welches das Licht
der Lampen absorbiert. Auf diese Weise können temperatur- oder leistungsgesteuerte
Prozesse gefahren werden. Gerade die so genannten Temperaturrampen
sind hierbei eine bevorzugte Variante der Prozessführung. Die
geringe niedrige thermische Masse des erfindungsgemäßen Transportsystems – im dargestellten Beispiel
mit Keramikkordeln mit einem Durchmesser von nur 2 – 3 mm – und einer
Temperaturbeständigkeit
von bis zu 1100°C
erlaubt es erst, diese schnelle Prozessführung in einem Durchlaufofen
zu integrieren. Desweiteren ist es auch mit diesem Transportsystem
möglich,
das Pyrometer entweder unter oder über dem Wafer anzubringen,
da es zwischen den Tragelementen auf den Wafer schauen und so die Wärmestrahlung
messen kann, aus der die Temperatur ermittelt wird. Diese direkte
Zugänglichkeit
ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Wafer auf einer Seite
eine Schicht aufweist, die sich während des Prozesses verändert. Eine
Erfassung der Strahlung dieser Schicht mit dem Pyrometer würde zu großen Fehlern
bei der Temperaturmessung führen.
Da sich die Schicht in der Regel zur Vermeidung von Kontaminationen
auf der Seite des Wafers befindet, die nicht auf dem Transportsystem
aufliegt, muss die pyrometrische Temperaturmessung die Strahlung von
der Unterseite des Wafers erfassen. Eine pyrometrische Temperaturerfassung
ist gerade bei Anwendung von Temperatur-Rampen aufgrund der schnellen
Temperaturänderungen
zwingend erforderlich, da Thermoelemente nicht schnell genug reagieren
können.
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Eine derartige Prozessführung in
einem Ofen, beispielsweise einem Diffusionsofen, ist mit den bekannten
Vorrichtungen des Standes der Technik nicht in gleicher Weise möglich.
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Selbstverständlich lässt sich das Transportsystem
der vorliegenden Erfindung neben der Anwendnung bei Diffusionsprozessen
auch bei anderen Prozessen einsetzen. Ein Beispiel hierfür ist das
Feuern von Kontakten bei der Herstellung von Solarzellen. Nach der
Diffusion werden die Solarzellen kontaktiert. Dies erfolgt in der
Regel über
Siebdruckverfahren. Nach dem Druck müssen die Kontakte gefeuert
werden, um die gewünschten
Eigenschaften auszubilden. Hierfür
werden die Scheiben nach einem Trockenschritt ebenfalls in einen
Hochtemperaturbereich, üblicherweise
bei 600– 900°C, transportiert. Bei
der Feuerung sind schnelle Temperaturrampen von Vorteil, wie sie
bei Einsatz des vorliegenden Transportsystems erzeugt werden können.
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Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist
der Einsatz des Transportsystems in Trocknern, die zwar bei relativ
niedrigen Temperaturen von 100 – 400°C arbeiten,
aber bereits das Transportgut verunreinigen können. Diese Verunreinigungen
können
bei anschließenden
Hochtemperaturprozessen in das Material eindiffundieren oder den
Prozessraum verunreinigen. Der Einsatz des vorliegenden Transportsystems
vermindert die Gefahr derartiger Verunreinigungen.
-
- 1
- Kettenband
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Ofen
- 4
- Wafer
- 5a/b
- Tragelemente
- 6a/b
- Tragelemente
- 7/7a/7b
- Bewegungsbahnen
- 8a/8b
- Führungselemente