DE10106999C1 - Light metal alloy container and process for its manufacture - Google Patents

Light metal alloy container and process for its manufacture

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Abstract

Bei einem Behälter - insbesondere einem Behälter (30) mit rohrartiger Behälterwandung (32) - aus einer Leichtmetalllegierung zum Einsatz als Reaktionskammer in einem Bearbeitungsprozess für Wafer ist die - vor allem auf dem Wege des Strangpressens geformte oder auf dem Wege des Ringwalzens hergestellte - Behälterwandung (32) aus einem metallischen Werkstoff auf Aluminiumbasis mit einem Magnesiumgehalt zwischen 1,2 und 2,0 Gew.-% hergestellt; die Elemente Cu, Fe, Si sind nur in Anteilen unter 0,5 Gew.-% enthalten. Diese Behälterwandung (32) kann auch mit einer Bodenplatte (42) einstückig als Behälter (30) ausgeformt sein.In the case of a container - in particular a container (30) with a tube-like container wall (32) - made of a light metal alloy for use as a reaction chamber in a processing process for wafers, the container wall - primarily formed by extrusion or produced by ring rolling - 32) made of an aluminum-based metallic material with a magnesium content between 1.2 and 2.0% by weight; the elements Cu, Fe, Si are only contained in proportions below 0.5% by weight. This container wall (32) can also be integrally formed as a container (30) with a base plate (42).

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Zudem umfasst die Erfindung ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a container according to the preamble of claim 1. The invention also includes Process for its production.

Derartige Behälter aus einer Leichtmetalllegierung sind als Innenbehälter für Prozessbehälter bei der Behandlung von Wafern bekannt, insbesondere zur Durchführung von Wafer- Ätzprozessen.Such containers made of a light alloy are as Inner container for process containers in the treatment of Wafers known, in particular for the implementation of wafer Etching processes.

Wafer sind oblatenartig dünne Scheiben unter 0,5 mm Dicke, die aus Einkristallen von dotiertem Silizium oder anderen Halbleiterwerkstoffen geschnitten werden, um für inte­ grierte Schaltkreise od. dgl. elektrische Bauelemente einge­ setzt werden zu Können. Zur Erzeugung eines Wafers werden nach dem Trennen eines Siliziumbarrens in hauchdünne Schei­ ben diese geläppt, geätzt und poliert.Wafers are wafer-like thin slices with a thickness of less than 0.5 mm, that of single crystals of doped silicon or others Semiconductor materials are cut to be used for inte Free circuits or the like. Electrical components inserted to be able to be seated. To be able to produce a wafer after separating a silicon ingot into wafer-thin pieces lapped, etched and polished.

Im Gegensatz zum Lappen, bei dem eine rotierende Ober- und Unterscheibe mittels einer Kristallkörneremulsion Material von der dazwischenliegenden Siliziumscheibe abtragen, werden beim Schleifen höhere Materialabträge sowie bessere Oberflächenqualitäten erreicht, gleichzeitig wird die sog. Kristallstörtiefe vermindert. Durch spezielle Schleifschei­ ben und Prozessparameter ist es möglich, an der Zerspan­ stelle lokal hohe Drucke und Temperaturen aufzubauen und das Silizium zu plastifizieren; Siliziumspäne können an der Oberfläche ohne Materialausbrüche abgenommen werden. In contrast to the cloth, in which a rotating upper and Washer using a crystal grain emulsion material remove from the silicon wafer in between, become higher material removal rates as well as better ones during grinding Surface qualities achieved, at the same time the so-called Crystal interference depth reduced. Through special grinding wheel and process parameters, it is possible to machine place high pressure and temperatures locally and plasticize the silicon; Silicon chips can on the Surface can be removed without material breakouts.  

Für die Behandlung bislang gängiger Wafer-Größen - Durch­ messer 200 mm - werden Metallbehälter benutzt, die aus nahtlos über einen Dorn stranggepressten Rohren gefertigt werden können. Bei maximalen Rohrdurchmessern von etwa 450 mm ist diese Herstellungsweise der Behälter etwa aus AlMg 4 - also einem Werkstoff mit hohen Mg-Gehalt für hin­ reichende Harte - kostenträchtig. Die Innenfläche ist üb­ licherweise eloxiert; trotzdem wirken sich Legierungsbe­ standteile in Wafer-Fertigungsprozessen aus, dies insbe­ sondere dann, wenn je nach Ätzmedium in der Eloxalschicht aufgrund des Angriffes von Gasen Fehlstellen entstehen oder sich vermehren. Zudem sind durch zunehmende Durchmesser der Wafer entsprechende Rohre für die Behältergestaltung nicht mehr mittels der üblichen Dornmatrize herstellbar.For the treatment of previously common wafer sizes - through knife 200 mm - metal containers are used, which are made of seamlessly extruded over a mandrel can be. With maximum pipe diameters of around 450 mm is this way of manufacturing the container from AlMg 4 - So a material with a high Mg content for there reaching hardness - costly. The inner surface is over anodized, nevertheless alloys act components in wafer manufacturing processes, in particular especially if, depending on the etching medium in the anodized layer defects occur due to the attack of gases or multiply. In addition, the increasing diameter Wafers do not have corresponding tubes for container design more can be produced using the usual mandrel die.

Die US 6,027,629 beschreibt eine Vakuumkammer aus einer - Magnesiumanteile enthaltenden - AlFe-Legierung mit hohem Korrosionswiderstand gegen ein in die Vakuumkammer einge­ leitetes Gas oder Plasma. Letztere ist mit einer Oxid­ schicht bekleidet, die eine Teilschicht mit sich tiefen­ wärts erweiternden Poren sowie eine Verschleissschicht ohne Poren umfasst.US 6,027,629 describes a vacuum chamber from a - Magnesium content containing - AlFe alloy with high Corrosion resistance against one in the vacuum chamber conducted gas or plasma. The latter is with an oxide layer clothed, the one partial layer with itself deep widening pores and a wear layer without Includes pores.

Eine Plasma-Prozesskammer eines Plasmaätzsystems enthält nach US 5,738,752 eine Diffusionskammer aus einer Alu­ miniumlegierung, wobei diese innenseitig mit Alunit beklei­ det sowie außen von Multi-Pol-Magneten umgeben ist.Contains a plasma process chamber of a plasma etching system according to US 5,738,752 a diffusion chamber made of an aluminum minium alloy, the inside of which is coated with aluminum det and outside is surrounded by multi-pole magnets.

Schließlich wird mit der US 5,811,195 ein Aluminiumgegen­ stand für die Halbleiterproduktion aus einer hochreinen Al­ Mg-Legierung beschrieben mit einer Magnesiumkonzentration von 0,1 Gew.-% bis 1,5 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,3 Gew.-% und 1,2 Gew.-% bzw. 0,8 Gew.-%.Finally, US 5,811,195 counteracts an aluminum stood for semiconductor production from a high-purity Al Mg alloy described with a magnesium concentration from 0.1% by weight to 1.5% by weight, in particular between 0.3% by weight and 1.2 wt% and 0.8 wt%, respectively.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die Herstellbarkeit solcher Metallbehälter zu verbessern und zudem ihre Haltbarkeit zu erhöhen. In view of these circumstances, the inventor did it The goal is to increase the manufacturability of such metal containers improve and also increase their durability.  

Zur Lösung dieser Aufgabe fuhrt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildun­ gen an.The teaching of the independent leads to the solution of this task claim; the subclaims give favorable further training to.

Erfindungsgemäß wird die Behälterwandung aus einem metalli­ schen Werkstoff - auf dem Wege des Strangpressens - her­ gestellt, wobei der eingesetzte Werkstoff auf Aluminiumba­ sis einen Magnesiumgehalt zwischen 1,2 und 2,0 Gew.-% auf­ weist bei äußerst geringen Anteilen von Cu, Fe, Si in Anteilen unter 0,5 Gew.-%.According to the container wall is made of a metallic material - by extrusion provided, the material used on aluminum ba sis a magnesium content between 1.2 and 2.0 wt .-% exhibits extremely small proportions of Cu, Fe, Si Shares under 0.5% by weight.

Man setzt für die Produktion vorteilhafterweise eine im Verfahren preisgünstige Spezialmatrize für Rohre ein, dazu jedoch - anstelle des traditionellen, zusammen mit Spe­ zialmatrizen verwendeten Legierungsmaterials AlMgSi - einen diesbezüglichen neuen Legierungswerkstoff, nämlich das erwähnte AlMgX, dessen Anteil "X" - wie gesagt - zwischen 1,2 und 2,0 Gew.-% liegt und das insbesondere weder Si noch Cu oder Fe in beachtenswerter Menge enthält.One advantageously uses an im for the production Process inexpensive special die for pipes, too however - instead of the traditional one, together with Spe alloy matrices AlMgSi - a related new alloy material, namely the mentioned AlMgX, whose portion "X" - as I said - is between 1.2 and 2.0 wt .-% and in particular contains neither Si nor Cu or Fe in a remarkable amount.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Behälter, dessen Be­ hälterwandung mir einer Bodenplatte aus dem erwähnten Werk­ stoff auf Aluminiumbasis mit einem Magnesiumgehalt zwischen 1,2 und 2,0 Gew.-% einstückig als Behälter ausgeformt ist.Within the scope of the invention is also a container, the loading container wall with a base plate from the above-mentioned plant Aluminum-based fabric with a magnesium content between 1.2 and 2.0 wt .-% is integrally formed as a container.

Durch den Verzicht auf einen Anteil von beispielsweise 0,8 Gew.-% Si beim neuen Verfahren des Strangpressens mittels Spezialmatrize entsteht der bei Spezialmatrizen an sich zu erwartende Aushärteeffekt durch Koagulation intermetal­ lischer Phasen nicht mehr. Stattdessen wird ein alternati­ ver Härteeffekt erreicht, indem der Magnesium-Gehalt ange­ hoben wird. Das Vorurteil der Fachwelt, dass Großrohre nur über eine Matrize mit Mg und Si in der Legierung herstell­ bar sind, trifft erkennbar nicht zu. By dispensing with a proportion of, for example, 0.8% by weight Si in the new process of extrusion using Special matrix is created in itself with special matrices expected curing effect through coagulation intermetal phases. Instead, an alternati ver hardness effect achieved by indicating the magnesium content is raised. The prejudice of the professional world that large pipes only using a matrix with Mg and Si in the alloy are clearly not applicable.  

Eine weitere erfindungsgemäße Herstellungsmöglichkeit ist das Ringwalzen jener Behälterwandung.Another manufacturing possibility according to the invention is the ring rolling of that container wall.

Im Ergebnis läßt sich ein hinreichend gut verschweissbares Rohr herstellen, das zudem noch ausreichend fest für die Behälter-Fertigung sowie den beschriebenen Einsatz ist, nicht jedoch die im Wafer-Herstellungsprozess störenden Si und Fe enthält.The result can be welded sufficiently well Manufacture pipe that is also sufficiently firm for the Container manufacturing and the use described is but not the Si that is disruptive in the wafer production process and contains Fe.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines be­ vorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt skizzenhaft in:Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a be preferred embodiment and with reference to the drawing; this shows sketchy in:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Herstellungs­ station für die Waferbehandlung; Figure 1 is a plan view of a manufacturing station for the wafer treatment.

Fig. 2 eine Schrägsicht auf einen - teilweise geschnittenen - Innenbehälter für einen nicht gezeigten Prozessbehälter zur Wafer-Behandlung, insbesondere für Wafer-Ätzprozesse. Fig. 2 is an oblique view of a - partially cut - inner container for a process container, not shown, for wafer treatment, in particular for wafer etching processes.

Zur Waferbehandlung dient nach Fig. 1 ein querschnittlich polygones Gefäß 10 aus hier zehn Wandabschnitten 12 mit an einer zentralen Welle 14 gelagertem Tragarm aus mehreren aneinandergelenkten Armabschnitten 16 für eine Tragscheibe 18 für einen nicht gezeigten Wafer. Dieser wird durch Wand­ schlitze 20 zum einen einer Abgabestation 22 entnommen und in Bearbeitungsstationen 24, 24 a, 24 b Ätz- und Reinigungs­ prozessen unterworfen sowie anschließend einer Abnahmesta­ tion 26 zugeführt.For wafer processing, a cross-sectionally polygonal vessel 14 stored bracket serves to Fig. 1 10 from here ten wall portions 12 on a central shaft from a plurality of linked-together said arm portions 16 for a support disc 18 for a wafer, not shown. This is removed through wall slots 20 on the one hand a delivery station 22 and subjected to etching and cleaning processes in processing stations 24 , 24 a , 24 b and then fed to a removal station 26 .

Benötigt wird dazu auch der erwähnte Prozessbehälter, des­ sen Innenbehälter 30 an einem zylindrischen - in anderen Ausgestaltungen auch polygonen - Rohrkörper als Behälter­ wandung 32 des Außendurchmessers d von beispielsweise 450 mm einends einen angeformten Radialkragen 34 als Stützele­ ment aufweist. Etwa in der Mitte seiner zur Längsachse A parallelen halben Länge a ist der Rohrkörper bzw. die Be­ hälterwandung 32 mit einer nutförmigen Ringeinformung 36 ausgestattet sowie an seinem dem Radialkragen 34 fernen Ende - dank einer radialen Stufung 38 - mit einem eben­ falls angeformten - Mündungsring 40 des Außendurchmessers e von hier 400 mm. Die axiale Länge f des Mündungsringes 20 entspricht etwas mehr als einem Sechstel jener Länge a des ihn erfassenden Rohrkörpers 32. An der radialen Stufung 38 ist bei 42 eine Bodenplatte angedeutet.What is also required is the aforementioned process container, the inner container 30 on a cylindrical - in other configurations also polygons - tubular body as the container wall 32 of the outside diameter d of, for example, 450 mm, has an integrally formed radial collar 34 as a supporting element. Approximately in the middle of its half-length a parallel to the longitudinal axis A, the tubular body or the container wall 32 is equipped with a groove-shaped ring indentation 36 and at its end distal to the radial collar 34 - thanks to a radial step 38 - with a muzzle ring 40 which is also molded on of the outside diameter e from here 400 mm. The axial length f of the orifice ring 20 corresponds to a little more than one sixth of that length a of the tubular body 32 that grips it. A bottom plate is indicated at 42 on the radial step 38 .

Nicht dargestellt ist eine Ausführung mit an die Behälter­ wandung bzw. den Rohrkörper 32 angeformter Bodenplatte 42.An embodiment with a bottom plate 42 molded onto the container wall or the tubular body 32 is not shown.

Der Innenbehälter 30 wird aus einem Legierungswerkstoff AlMgX geformt; dessen Anteil von "X" in der Legierung zwischen 1,2 und 2,0 Gew.-% liegt. Diese Legierung enthält die Elemente Cu, Fe, Si, allenfalls in einer Größenordnung von Verunreinigungen, d. h., unter 0,5 Gew.-%.The inner container 30 is formed from an alloy material AlMgX; the proportion of "X" in the alloy is between 1.2 and 2.0% by weight. This alloy contains the elements Cu, Fe, Si, at most in the order of impurities, ie, less than 0.5% by weight.

Claims (6)

1. Behälter aus einer Leichtmetalllegierung auf Aluminium­ basis mit Magnesiumanteilen zum Einsatz als Reaktions­ kammer in einem Bearbeitungsprozess, vor allem zum Einsatz bei Wafer-Ätzprozessen, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwandung (32) des insbesondere rohrar­ tigen Behälters (30) für die Bearbeitung von Wafern, mit einem Magnesiumgehalt zwischen 1,2 und 2,0 Gew.-% hergestellt ist, wobei die Elemente Cu, Fe, Si in Anteilen unter 0,5 Gew.-% enthalten sind.1. Container made of a light metal alloy based on aluminum with magnesium components for use as a reaction chamber in a processing process, especially for use in wafer etching processes, characterized in that the container wall ( 32 ) of the particularly tubular type container ( 30 ) for processing Wafers with a magnesium content between 1.2 and 2.0 wt .-% is produced, wherein the elements Cu, Fe, Si are contained in proportions below 0.5 wt .-%. 2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwandung (32) mit einer Bodenplatte (42) einstückig als Behälter (30) ausgeformt ist.2. Container according to claim 1, characterized in that the container wall ( 32 ) with a base plate ( 42 ) is integrally formed as a container ( 30 ). 3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Behälterwandung (32) einends eine radiale Stufung (38) als Auflage für eine Bodenplatte (42) des Behälters (30) ausgeformt ist.3. Container according to claim 1, characterized in that in the container wall ( 32 ) at one end a radial step ( 38 ) is formed as a support for a base plate ( 42 ) of the container ( 30 ). 4. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwan­ dung (32) auf dem Wege des Strangpressens geformt wird.4. A method for producing a container according to claim 1 or 3, characterized in that the Behälterwan extension ( 32 ) is formed by extrusion. 5. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwandung (32) in einer Spezialmatrize stranggepresst wird.5. A method for producing a container according to claim 4, characterized in that the container wall ( 32 ) is extruded in a special die. 6. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwandung (32) auf dem Wege des Ringwalzens her­ gestellt wird.6. A method for producing a container according to one of claims 1 to 3, characterized in that the container wall ( 32 ) is made on the way of ring rolling ago.
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