DE102013106461A1

DE102013106461A1 - Haltepin zum Halten von Wafern in Waferbooten und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE102013106461A1
Application number: DE102013106461.2A
Authority: DE
Inventors: Torsten Kornmeyer
Original assignee: KGT GRAPHIT TECHNOLOGIE GmbH
Current assignee: KGT GRAPHIT TECHNOLOGIE GmbH
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-06-21
Also published as: TWI579216B; TW201505937A; MY186749A; DE102013106461B4

Abstract

Die Erfindung betrifft Haltepins zum Halten von Wafern in Waferbooten während der Prozessierung und beim Transport durch Prozessanlagen und Verfahren zum Herstellen eines solchen Haltepins. Durch die Erfindung sollen Haltepins geschaffen werden, die besonders verschleißfest sind. Weiterhin soll ein einfach durchzuführendes Verfahren zum Herstellen solcher Haltepins zu schaffen. Erreicht wird das dadurch, dass zumindest die Oberfläche, sowie ein anschließender, in die Tiefe gehende Bereich unter der gesamten Oberfläche des Haltepins eine Schicht aus Siliziumcarbid aufweist, wobei das Siliziumcarbid durch Umwandlung aus Graphit des Haltepins gebildet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Haltepins aus Graphit oder CFC einem thermischen Umwandlungsprozess unter einer Siliziumdampf enthaltenden Schutzgasatmosphäre unterzogen werden, bei dem zumindest die Oberfläche der Haltepins in Siliziumcarbid umgewandelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft Haltepins aus zum Halten von Wafern in Waferbooten während der Prozessierung und bei deren Transport durch Prozessanlagen und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Haltepins.
Die Waferboote können aus CFC, Graphit, Keramik, Metall bzw. aus Kombinationen dieser Materialien bestehen. Um die Wafer während der Prozessierung und beim Transport der Waferboote sicher und ohne Krafteinwirkung zu fixieren, werden gewöhnlich in einer Ebene verteilt angeordnete pilzähnliche Haltepins in eingesetzt, in die die Wafer stehend einzusetzen sind. Je nach der Größe der Wafer sind zwei oder drei Haltepins pro Wafer vorgesehen.
Diese Haltepins bestehen ebenfalls aus CFC, Graphit, Keramik oder einem Metall und sind mit dem Waferboot durch Steck-, Schraub- oder Klemmverbindungen verbunden. Da die Wafer durch die unterschiedlichsten Prozessanlagen zu transportieren sind, kann es vorkommen, dass das Graphit infolge einzelner Prozesseinflüsse angegriffen wird. Derartige angegriffene Graphitbauteile zeigen dann eine geringere Widerstandsfähigkeit und somit einen erhöhten Verschleiß, der ein häufigeres Auswechseln verschlissener Haltepins erfordert.
Um hier einen besseren Schutz der Haltepins gegen Prozesseinflüsse zu erreichen, kann auf dem Waferboot einschließlich der Haltepins eine zusätzliche Beschichtung aufgebracht werden. Solche Beschichtungen können beispielweise aus Kohlenstoff, oder Graphit hergestellt werden. Dazu werden derartige Schichten mit thermischen CVD-Verfahren in einer Prozesskammer abgeschieden. Dabei ist es auch möglich, eine solche Beschichtung mit dem gleichen Prozesstool aufzubringen, in dem das Waferboot ohnehin eingesetzt wird.
Die Beschichtung der Waferboote erfolgt dabei durch Plasma unterstützt mit einem PECVD-Verfahren (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, also durch Plasma unterstützte chemische Dampfphasenabscheidung). Dabei können die Haltepins mit beschichtet werden. Die Haltepins unterliegen jedoch beim Be- und Entladen der Wafer weiterhin einem gewissen Verschleiß und müssen daher regelmäßig ausgetauscht werden. Eine solche Beschichtung bringt zwar eine Verbesserung hinsichtlich der Verschleißfestigkeit, was jedoch für einen dauerhaften Produktionseinsatz nicht ausreichend ist.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, Haltepins zum Halten von Wafern in Waferbooten während der Prozessierung und beim Transport durch Prozessanlagen, die besonders verschleißfest sind, sowie ein einfach durchzuführendes Verfahren zum Herstellen solcher Haltepins, zu schaffen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Haltepin der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zumindest die Oberfläche, sowie ein anschließender, in die Tiefe gehende Bereich unter der gesamten Oberfläche des Haltepins eine Schicht aus Siliziumcarbid aufweist, bzw. aus Siliziumcarbid besteht, wobei das Siliziumcarbid durch Umwandlung aus Graphit des Haltepins gebildet ist.
Der Vorteil des erfindungsgemäß ausgestalteten Haltepins ist eine besonders hohe Verschleißfestigkeit.
In einer Fortführung der Erfindung besitzen die Haltepins mit der umgewandelten Oberfläche aus Siliziumcarbid die gleiche Maßhaltigkeit und die gleichen Abmessungen, wie ein nur aus Graphit oder CFC bestehender Haltepin, da infolge der eingetretenen Materialumwandlung kein Materialzuwachs eingetreten ist.
Damit können verschlissene Haltepins aus Graphit oder CFC ohne weiteres gegen die eine Siliziumcarbidschicht aufweisenden Haltepins ausgetauscht werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Herstellen eines Haltepins dadurch gelöst, dass die Haltepins aus Graphit oder CFC einem thermischen Umwandlungsprozess unter einer Siliziumdampf enthaltenden Schutzgasatmosphäre unterzogen werden, bei dem zumindest die Oberfläche der Haltepins in Siliziumcarbid umgewandelt wird.
Der thermische Umwandlungsprozess wird bevorzugt in einem bei Überdruck betreibbaren Vakuum-/Schutzgasofen, oder einem Muffelofen durchgeführt.
Weiterhin wird der thermische Umwandlungsprozess in einem Temperaturbereich zwischen 1200 bis 2200 °C durchgeführt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzgas Wasserstoff oder Argon verwendet wird.
In einer besonderen Fortführung der Erfindung wird der Siliziumdampf durch Erhitzen und Verdampfen eines Silizium enthaltenden Granulates erzeugt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich das Graphit des Haltepins teilweise oberflächlich, oder zeitabhängig auch vollständig in Siliziumcarbid umwandeln.
Der besondere Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, dass dadurch besonders verschleißfeste Haltepins hergestellt werden können, die zudem bei dem Umwandlungsprozess vollkommen maßhaltig bleiben und somit auch als Ersatzteile bevorratet werden können, da ein Austausch herkömmlicher Haltepins aus Graphit oder CFC vollkommen problemlos erfolgen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: eine perspektivische Ausschnittdarstellung eines Waferbootes, und
2: unterschiedliche Ausführungsformen von pilzförmigen Haltepins.
1 zeigt einen perspektivischen Ausschnitt eines Waferbootes 1, das aus einer Vielzahl von aneinander gereihten und miteinander verbundenen Rahmenelementen 2 besteht. Jedes dieser Rahmenelemente 2 enthält Öffnungen 3 zur Aufnahme von austauschbaren pilzförmigen Haltepins 4, die zur Aufnahme und sicheren Halterung von nicht dargestellten Wafern dienen. Solche Wafer können beispielsweise Silizium- oder Glasscheiben, bzw. andere flächige Elemente, sein.
Die pilzförmigen Haltepins 4, die aus Graphit oder CFC bestehen, können vielfältige Ausgestaltungen aufweisen, wie aus 2 hervorgeht. Gemeinsam ist allen Haltepins 4, dass sie aus einem zylindrischen Grundkörper 5 bestehen, bei dem auf beiden Stirnseiten 6 Halteelemente 7 hervorstehen, die zur Aufnahme der Wafern mit Hinterschneidungen bzw. Nuten 8 versehen sind. Die Dicke der zylindrischen Grundkörper 5 entspricht der Dicke der Rahmenelemente 2. Werden die Haltepins mit ihrem Grundkörper 5 bündig in die entsprechenden Öffnungen 3 in den Rahmenelementen 2 eingesetzt, stehen die Halteelemente 7 beidseitig des Rahmens 2 hervor, so dass auf jeder Seite der Rahmenelemente 2 je ein Wafer sicher und etwas beabstandet gegenüber der Oberfläche der Rahmenelemente 2 untergebracht werden können.
Die Oberfläche, sowie ein anschließender, in die Tiefe gehender Bereich unter der Oberfläche des Haltepins 4 bestehen aus Siliziumcarbid, wobei das Siliziumcarbid durch einen Umwandlungsprozess aus dem Graphit des Haltepins 4 hergestellt worden ist. Damit verfügen solche Haltepins 4 über einen besonders haltbaren Verschleißschutz.
Die Haltepins 4 mit der Schicht aus Siliziumcarbid weisen die gleiche Maßhaltigkeit auf, wie ein nur aus Graphit oder CFC bestehender Haltepin, da infolge der eingetretenen Materialumwandlung keinerlei Materialzuwachs eingetreten ist.
Das hat den besonderen Vorteil, dass verschlissene Haltepins 4, bzw. solche aus Graphit oder CFC, ohne weiteres gegen die eine Siliziumcarbidschicht aufweisenden Haltepins ausgetauscht werden.
Die Herstellung der zumindest teilweise aus Siliziumcarbid bestehenden Haltepins 4 erfolgt dadurch, dass die Haltepins 4 aus Graphit oder CFC einem thermischen Umwandlungsprozess zwischen Temperaturen von 1200–2200 °C unter einer Siliziumdampf enthaltenden Schutzgasatmosphäre unterzogen werden. Bei diesem Umwandlungsprozess wird zumindest die Oberfläche der Haltepins 4 in Siliziumcarbid umgewandelt. Der notwendige Siliziumdampf kann durch Verdampfen eines Silizium enthaltenden Granulates erzeugt werden. Dieser thermische Umwandlungsprozess erfolgt in einem bei Überdruck betreibbaren Vakuum-/Schutzgasofen, oder auch in einem Muffelofen.
Als Schutzgas sind Wasserstoff oder Argon geeignet.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine zumindest oberflächliche Umwandlung des Graphits in Siliziumcarbid. Die Umwandlung ist zeitabhängig auch vollständig möglich.
Bezugszeichenliste

1: Waferboot
2: Rahmenelement
3: Öffnung
4: Haltepin
5: Grundkörper
6: Stirnseite
7: Halteelement
8: Hinterschneidung/Nut

Claims

Haltepin aus zum Halten von Wafern in Waferbooten während der Prozessierung und bei deren Transport durch Prozessanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberfläche, sowie ein anschließender, in die Tiefe gehender Bereich unter der gesamten Oberfläche des Haltepins (4) eine Schicht aus Siliziumcarbid aufweist.
Haltepin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Siliziumcarbid durch Umwandlung aus Graphit des Haltepins (4) gebildet ist.
Haltepin nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltepins (4) mit der Schicht aus Siliziumcarbid die gleiche Maßhaltigkeit und die gleichen Abmessungen besitzen, wie ausschließlich aus Graphit oder CFC bestehende Haltepin.
Verfahren zum Herstellen eines Haltepins nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltepins (4) aus Graphit oder CFC einem thermischen Umwandlungsprozess unter einer Siliziumdampf enthaltenden Schutzgasatmosphäre unterzogen werden, bei dem zumindest die Oberfläche der Haltepins (4) in Siliziumcarbid umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Umwandlungsprozess in einem bei Überdruck betreibbaren Vakuum-/Schutzgasofen, oder einem Muffelofen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Umwandlungsprozess in einem Temperaturbereich zwischen 1200 bis 2200 °C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzgas Wasserstoff oder Argon verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Siliziumdampf durch Verdampfen eines Silizium enthaltenden Granulates erzeugt wird.