DE10259376A1

DE10259376A1 - Halbleiterherstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10259376A1
Application number: DE10259376A
Authority: DE
Inventors: Seung-Kap Park; Jeong-Ho Yoo
Original assignee: Terasemicon Co Ltd
Current assignee: Terasemicon Co Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-06-17
Also published as: CN1293615C; KR100491161B1; JP2004179600A; JP3802871B2; US20040099219A1; NL1022210A1; KR20040045942A; NL1022210C2; CN1505118A; US7077912B2

Abstract

Halbleiterherstellungsvorrichtung, die Halbleiterscheiben in ein vertikales Reaktionsrohr laden und davon entladen und einen thermischen Prozess durchführen kann. Die Vorrichtung weist ein erstes Scheibenladeschiffchen, ein zweites Scheibenladeschiffchen, eine Plattenkappe, eine Türplatte und eine Hubeinrichtung auf. Das erste Scheibenladeschiffchen ist im Reaktionsrohr angeordnet und weist eine Vielzahl von Halterstützen auf, die Scheibenhalter in Form von Platten halten, die vertikal in bestimmten regelmäßigen Abständen eingeladen sind und auf denen die Halbleiterscheiben liegen. Das zweite Scheibenladeschiffchen befindet sich innen oder außen vom ersten Scheibenladeschiffchen und weist Scheibenstützen auf, die die Halbleiterscheiben stützen. Die Hubeinrichtung bewegt entweder das erste Scheibenladeschiffchen oder das zweite Scheibenladeschiffchen vertikal und trennt die Halbleiterscheiben, die sich auf den Scheibenhaltern befinden, von den Scheibenhaltern auf eine bestimmte Höhe. Die Vorrichtung macht es möglich, problemlos Halbleiterscheiben in die Scheibenladeschiffchen zu laden und davon zu entladen, ohne eine zusätzliche Scheibenhandhabungskonstruktion. Die Vorrichtung erlaubt es auch, den Zwischenraum zwischen den Halbleiterscheiben und den Scheibenhaltern statisch vom Beginn des thermischen Prozesses und dynamisch während des thermischen Prozesses zu steuern, um mechanische Beschädigungen an den Scheiben aufgrund von Spannungen zu vermeiden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterherstellungsvorrichtung, die insbesondere ein vertikales Reaktionsrohr aufweist, das gleichzeitig eine Vielzahl von Halbleiterscheiben verarbeiten kann.
Da thermische Prozesse während der Halbleiterherstellung beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen, ist es bevorzugt, dass eine Vielzahl von Halbleiterscheiben gleichzeitig verarbeitet wird. Im Allgemeinen werden ein Scheibenladeschiffchen als Scheibenladeeinrichtung, an dem Halbleiterscheiben horizontal angeordnet werden können, und ein vertikales Reaktionsrohr in Röhrenform als Halbleiterherstellungsanordnung während der ther mischen Prozesse verwandt, da die Gleichförmigkeit der thermischen Prozesse durch die Gleichförmigkeit des Reaktionsgasstromes beeinflusst wird. Im Scheibenladeschiffchen sind Schlitze in regelmäßigen vertikalen Abständen zum Halten der Halbleiterscheiben ausgebildet, wobei wenigstens eine oder zwei Kanten der Halbleiterscheiben in die Schlitze eingepasst werden.
Da jedoch bei einer derartigen herkömmlichen Halbleiterherstellungsvorrichtung die Halbleiterscheiben an ihren Rändern gehalten sind, die in den Schlitzen angeordnet sind, konzentriert sich die Haltekraft am Randbereich der Halbleiterscheiben, der mit den Schlitzen in Kontakt steht. Bei einem thermischen Prozess auf hoher Temperatur konzentriert sich eine erhebliche Haltekraft an den Rändern der Halbleiterscheiben, da die Belastung aufgrund des Eigengewichtes der Scheiben und die thermische Belastung aufgrund der verschiedenen Wärmedehnungen an den Halbleiterscheiben liegen, was letztendlich zu einer mechanischen Verformung der Halbleiterscheiben in Form einer Verbiegung, einer Rundung und einer Verwerfung führt. Derartige mechanische Verformungen sind ein noch größeres Problem bei großformatigen Halbleiterscheiben, deren Durchmesser bei 300 mm (12 Inch) und mehr liegt, was die Zuverlässigkeit des Arbeitsprozesses herabsetzt. Um derartige mechanische Verformungen der Scheiben aufgrund der thermischen Bearbeitung auf hoher Temperatur zu vermeiden und die Gewichtsbelastungen und thermischen Belastungen der Scheiben gleichmäßig zu verteilen, wird ein Ladeschiffchen benötigt, das in der Lage ist, die gesamte Unterseite oder einen Teil der Fläche der Halbleiterscheiben zu halten oder zu stützen. Eine Halbleiterherstellungsvorrichtung mit einer zusätzlichen Halteeinrichtung wird jedoch kompliziert sein und dennoch keine vollständige Lösung hinsichtlich der Vermeidung mechanischer Verformungen trotz der höheren Prozesskosten liefern, wobei der Benutzer Schwierigkeiten beim Einladen und Entladen der Halbleiterscheiben haben wird.
Um das oben beschriebene Problem und die damit zusammenhängenden Probleme zu lösen, soll durch die vorliegende Erfindung eine Halbleiterherstellungsvorrichtung geschaffen werden, die in der Lage ist, mechanische Verformungen von Halbleiterscheiben mit großem Durchmesser während eines thermischen Prozesses zu vermeiden und bei der die Zeit zum Laden und Entladen der Halbleiterscheiben auf eine Platte und von einer Platte, die als Scheibenhalter dient, herabgesetzt werden kann, was die Kosten der Halbleiterherstellung senkt.
Dazu umfasst die erfindungsgemäße Halbleiterherstellungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine Vielzahl von Halbleiterscheiben in. ein vertikales Reaktionsrohr zu laden und einen thermischen Prozess durchzuführen, ein erstes Scheibenladeschiffchen, das im Reaktionsrohr angebracht ist und mehrere Halterstützen aufweist, die Scheibenhalter in Form einer Platte stützen, wobei die Scheibenhalter vertikal in bestimmten regelmäßigen Abständen eingeladen sind und die Halbleiterscheiben darauf liegen, ein zweites Scheibenladeschiffchen, das sich innerhalb oder außerhalb des ersten Scheibenladeschiffchens befindet und Scheibenstützen aufweist, die sich unter den Halbleiterscheiben befinden, um die Halbleiterscheiben, die auf dem Scheibenhalter liegen, zu unterstützen, eine Plattenkappe, die das erste Scheibenladeschiffchen und das zweite Scheibenladeschiffchen an ihren unteren Teilen hält, eine Türplatte, die die Plattenkappe an ihrem unteren Teil hält, und eine Hubeinrichtung, die das erste Scheibenladeschiffchen und/oder das Scheibenladeschiffchen vertikal bewegt und die Halbleiterscheiben, die auf dem Scheibenhalter liegen, vom Scheibenhalter auf eine bestimmte Höhe trennt.
Das zweite Scheibenladeschiffchen liegt insbesondere innen neben dem ersten Scheibenladeschiffchen. Das erste Scheibenladeschiffchen umfasst erste Stützen, die so angeordnet sind, dass sie einen Aufnahmeraum in Form eines Zylinders innen im ersten Scheibenladeschiffchen bilden, eine erste obere Platte und eine erste untere Platte, an denen beide Enden der ersten Stützen befestigt sind, und Halterstützen, die an den ersten Stützen in einem bestimmten vertikalen Abstand ausgebildet sind, um die Scheibenhalter horizontal zu halten. Die Halterstützen sind entweder Schlitze, die dadurch gebildet sind, dass die ersten Stützen mit Nuten oder Rillen versehen sind. Die Halterstützen können auch Vorsprünge sein, die unter einem rechten Winkel bezüglich der ersten Stützen in Richtung auf die Mitte des Aufnahmeraumes über eine bestimmte Strecke vorstehen.
Das zweite Scheibenladeschiffchen umfasst zweite Stützen, die so angeordnet sind, dass sie einen Aufnahmeraum in Form eines Zylinders im Inneren des zweiten Scheibenladeschiffchens bilden, eine zweite obere Platte und eine zweite untere Platte, an denen die beiden Enden der zweiten Stützen befestigt sind, und Scheibenstützen, die an den zweiten Stützen in bestimmten vertikalen Abständen ausgebildet sind, um die Halbleiterscheiben horizontal zu halten. Die Scheibenstützen sind Vorsprünge, die von den zweiten Stützen über eine bestimmte Strecke vorstehen. Die Vorsprünge können oder sollten schräg unter einem bestimmten Winkel verlaufen.
Die Scheibenstützen weisen weiterhin Haltevorsprünge auf, die von den Enden der Vorsprünge nach oben auf eine bestimmte Höhe verlaufen. Die Enden der Haltevorsprünge sind schräg nach innen oder außen zur Mitte des Aufnahmeraumes ausgebildet. Die Scheibenstützen können Schlitze sein, die dadurch gebildet sind, dass die zweiten Stützen mit Nuten oder Rillen versehen sind. Der Boden des Schlitzes, auf dem eine Halbleiterscheibe aufliegt, ist unter einem bestimmten Winkel nach unten geneigt. Der bestimmte Winkel ist ein Schrägwinkel im Bereich von 0,1° bis 45° gegenüber der Horizontalen.
Ein Scheibenhalter umfasst eine Hauptplatte, die eine Kreisplatte ist, wobei Öffnungsteile am Rand der Kreisplatte ausgebildet sind, damit sich das zweite Scheibenladeschiffchen und die Scheibenstützen, die Vorsprünge oder die Stützen frei hindurch bewegen können. Die Öffnungsteile verlaufen vom Außenumfang der Hauptplatte zur Mitte der Hauptplatte über eine bestimmte Strecke und in einer bestimmten Form.
Die Plattenkappe hält die unteren Teile des ersten Scheibenladeschiffchens und des zweiten Scheibenladeschiffchens.
Die Hubeinrichtung bewegt sich elektrisch mittels eines Verfahrens der Feinsteuerung eines Motors oder hydraulisch über einen Fluiddruck. Die Hubeinrichtung ist entweder mit dem unteren Teil des zweiten Scheibenladeschiffchens verbunden sein und das zweite Scheibenladeschiffchen vertikal bewegen. Die Hubeinrichtung kann auch mit dem unteren Teil des ersten Scheibenladeschiffchens verbunden sein und das erste Scheibenladeschiffchen vertikal bewegen. Die Hubeinrichtung weist eine Hubsteuerung auf, die die Höhe steuert, auf die das erste Scheibenladeschiffchen und das zweite Scheibenladeschiffchen im Zwischenraum jedes Schlitzes der Halterstützen bewegt werden.
Das zweite Scheibenladeschiffchen befindet sich neben dem ersten Scheibenladeschiffchen und die Scheibenstützen des zweiten Scheibenladeschiffchens können Vorsprünge sein.
Die erfindungsgemäße Halbleiterherstellungsvorrichtung weist zwei Schiffchen, nämlich ein erstes Scheibenladeschiffchen, in das Scheibenhalter geladen werden, und ein zweites Scheibenladeschiffchen auf, das sich an der Innenseite oder Außenseite des ersten Scheibenladeschiffchens befindet und in das die Halbleiterscheiben geladen werden können, um die Halbleiterscheiben auf eine bestimmte Höhe von den Scheibenhaltern anzuheben. Es ist daher möglich, die Halbleiterscheiben zu laden oder zu entladen, ohne die Scheibenhalter aus dem ersten Scheibenladeschiffchen zu entladen. Das Einladen oder Entladen der Halbleiterscheiben kann daher in einer kürzeren Zeit durchgeführt werden.
Darüber hinaus ist die Wärmeverteilung in den Halbleiterscheiben gleichmäßig, da die Halbleiterscheiben auf den Scheibenhaltern liegen, die gewöhnlich aus einem wärmeleitenden Mate rial bestehen, wenn die Halbleiterscheiben eingeladen werden. Die Gleichmäßigkeit des Halbleiterherstellungsprozesses kann dadurch verbessert werden.
Wenn weiterhin eine Scheibe sich während des thermischen Prozesses auf hoher Temperatur durchbiegt, kann die Mitte der Scheibe im idealen Fall die Mitte des Scheibenhalters mit einem optimierten Kontaktbereich berühren, um die mechanische Verformung so klein wie möglich zu halten, indem der Zwischenraum zwischen dem ersten Scheibenladeschiffchen und dem zweiten Scheibenladeschiffchen vor Prozessbeginn eingestellt wird. Es ist möglich, den Zwischenraum dynamisch selbst während des Prozesses einzustellen.
Schließlich kann die Form der Scheibenhalter verändert werden, um den Kontaktbereich der Halbleiterscheiben mit den Scheibenhaltern zu optimieren. Es kann damit vermieden werden, dass während des thermischen Prozesses mechanische oder physikalische Defekte im Kontaktbereich auftreten.
Im Folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnungen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen.
1 in einer Schnittansicht eine Halbleiterherstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
2A eine vergrößerte seitliche Schnittansicht des Teils A in 1,
2B eine seitliche Schnittansicht eines Doppelschiffchens, das bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist,
3 eine Draufsicht auf ein Doppelschiffchen, das bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist,
4 eine Draufsicht auf ein Doppelschiffchen im auseinandergenommenen Zustand, das bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist,
5 eine Draufsicht auf ein Doppelschiffchen bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
6 eine Draufsicht auf einen Scheibenhalter, der bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel verwandt wird,
7 eine Draufsicht eines Doppelschiffchens bei dem Ausführungsbeispiel von 5,
8 eine vergrößerte Draufsicht auf den Teil B in Fig.
9A bis 9D Schnittansichten eines Scheibenhalters eines zweiten Scheibenladeschiffchens eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
10A eine Schnittansicht, eines Scheibenhalters eines zweiten Scheibenladeschiffchens eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
10B eine Schnittansicht einer gebogenen Halbleiterscheibe auf einem Scheibenhalter des zweiten Scheibenladeschiffchens von 10A nach einem thermischen Prozess auf hoher Temperatur,
11 eine Schnittansicht eines Doppelschiffchens bei einem der Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
12A eine seitliche Schnittansicht eines Doppelschiff chens bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor richtung in einem Reaktionsrohr,
12B eine seitliche Schnittansicht eines Doppelschiffchens beim Laden und Entladen einer Halbleiterscheibe und
12C in einer seitlichen Schnittansicht die Handhabung einer Halbleiterscheibe in einem Doppelschiffchen bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt in einer Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleiterherstellungsvorrichtung. 2A zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Teils A in 1. 2B zeigt eine seitliche Schnittansicht des Doppelschiffchens bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie es in 1 dargestellt ist, weist eine Vorrichtung zum Herstellen von Halbleiterscheiben ein Reaktionsrohr 30 für einen thermischen Prozess auf. Ein Doppelschiffchen mit einem ersten Scheibenladeschiffchen 10 und einem zweiten Scheibenladeschiffchen 20, in die Halbleiterscheiben 100 geladen sind, befindet sich im Reaktionsrohr 30. Das erste Scheibenladeschiffchen 10 weist eine Vielzahl von Scheibenstützen, die horizontal verlaufen, und eine Plattenkappe 40 auf, die den unteren Teil des Doppelschiffchens stützt. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Türplatte 50, die die Plattenkappe 40 von unten stützt, das Doppelschiffchen in das Reaktionsrohr 30 eingibt und das Doppelschiffchen aus dem Reaktionsrohr 30 herauszieht, sowie eine Hubeinrichtung 50, die eine Platte des Doppelschiffchens vertikal innerhalb eines begrenzten Höhenbereiches bewegt.
Wie es in den 2A und 2B dargestellt ist, weist das Doppelschiffchen ein erstes Scheibenladeschiffchen 10 und ein zweites Scheibenladeschiffchen 20 innen vom ersten Scheibenladeschiffchen 10 auf.
Im ersten Scheibenladeschiffchen 10 ist eine Anzahl von wenigstens drei ersten Stützen 11 parallel zueinander so angeordnet, dass ein zylindrischer Raum zum Aufnehmen von Halbleiterscheiben 100 gebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind vier erste Stützen 11 vorgesehen. Eine erste obere Platte 12a und eine erste untere Platte 12b, die dazu dienen, die ersten Stützen 11 jeweils auf der gleichen Höhe zu befestigen, sind mit den beiden Enden der ersten Stützen 11 verbunden. Jede erste Stütze 11 weist eine Halterstütze 11a auf, indem ein Schlitz auf eine bestimmte Tiefe in jeder ersten Stütze 11 ausgebildet ist, so dass eine. kreisförmige Platte auf die Haltestütze 11a gesetzt werden kann. Die Halterstütze 11a ist in Form eines Schlitzes ausgebildet. Ein Scheibenhalter 25 in Form einer kreisförmigen Platte liegt auf der Halterstütze 11a. Die Halterstütze 11a kann ein Teil sein, der über eine bestimmte Strecke von der inneren Mitte jeder ersten Stütze 11 vorsteht. Das Intervall zwischen den Halterstützen 11a ist groß genug, damit ein Scheibenladeblatt (nicht dargestellt) unter die Halbleiterscheibe 100 eingesetzt werden kann.
Im zweiten Scheibenladeschiffchen 20 ist ein Anzahl von wenigstens drei zweiten Stützen 21 parallel zueinander so angeordnet, dass ein zylindrischer Raum zum Aufnehmen der Halbleiterscheiben 100 gebildet ist. Eine zweite obere Platte 22a und eine zweite untere Platte 22b, die dazu dienen, die zweiten Stützen 21 jeweils auf der gleichen Höhe zu befestigen, sind mit beiden Enden der zweiten Stützen 21 verbunden. An jeder zweiten Stütze 21 steht eine Scheibenstütze 20a auf eine bestimmte Länge von der Innenseite jeder zweite Stütze 21 vor, um beide Ränder der Halbleiterscheiben 100 anzuheben. Die Scheibenstützen 20a befinden sich an der Unterseite des Scheibenhalters 25 und ihre Position ändert sich in dem Teil zwischen den Halterstützen 11a, wenn die Halbleiterscheibe angehoben wird.
Die ersten Stützen 11 und die zweiten Stützen 21 sind so angeordnet, dass sie einander nicht überlappen, so dass vermieden werden kann, dass die Scheibenstützen 20a durch einen überlappenden Öffnungsteil 25a des Scheibenhalters 25 gehen und die Halbleiterscheibe 100 durch den Scheibenhalter 25 nicht unterstützt ist.
Das erste Scheibenladeschiffchen 10 und das zweite Scheibenladeschiffchen 20 werden durch eine darunterliegende Plattenkappe 40 gehalten. Die Hubeinrichtung 70, die sich durch die Plattenkappe 40 hindurch erstreckt, ist mit dem unteren Teil des ersten Scheibenladeschiffchens 10 oder des zweiten Scheibenladeschiffchens 20 verbunden und bewegt das erste Scheibenladeschiffchen 10 oder das Scheibenladeschiffchen 20, so dass sie die Halbleiterscheibe 100 auf eine bestimmte Höhe vom Scheibenhalter 25 anhebt.
Das erste Scheibenladeschiffchen 10 und das zweite Scheibenladeschiffchen 20 sind aus Quarz oder Siliziumkarbid SiC gebildet, die hochtemperaturfest sind. In ähnlicher Weise besteht der Scheibenhalter 25 aus Quarz oder Siliziumkarbid SiC. Unter Berücksichtigung der Wärmeleitfähigkeit oder der Wärmeabsorption ist es jedoch wünschenswert, dass der Scheibenhalter 25 aus Siliziumkarbid SiC besteht. Insbesondere bei einem thermischen Prozess auf sehr hoher Temperatur ist es wünschenswert, dass das erste und das zweite Scheibenladeschiffchen und der Scheibenhalter 25 aus Siliziumkarbid SiC gebildet sind.
3 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Doppelschiffchens bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 zeigt eine Draufsicht auf ein Doppelschiffchen im auseinandergenommenen Zustand für ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie es in den 3 und 4 dargestellt ist, ist das erste Scheibenladeschiffchen 10 so angebracht, dass es den Außenkreis bildet und ist der Scheibenhalter 25 auf der Halterstütze 11a angeordnet, die im ersten Scheibenladeschiffchen 10 enthalten ist.
Der Scheibenhalter 25 weist eine Hauptplatte 25b in Form einer Kreisplatte und einen Öffnungsteil 25a auf, der vom Außenumfang der Hauptplatte 25b zur Mitte verläuft. Der Öffnungsteil 25a ist so ausgebildet, dass sich die zweiten Stützen 21 des zweiten Scheibenladeschiffchens 20 vertikal über einen kleinen Raum durch den Öffnungsteil 25a anheben. Die Breite des Öffnungsteil 25a ist größer als die Größe des Scheibenhalters 20a.
Das zweite Scheibenladeschiffchen 20 ist innen vom ersten Scheibenladeschiffchen 10 ausgebildet. Die Halbleiterscheiben 100 befinden sich im Inneren des zweiten Scheibenladeschiffchens 20. Ein Teil des Außenumfangs der Halbleiterscheiben 100 wird somit durch die Scheibenhalter 20a des zweiten Scheibenladeschiffchens 20 gehalten. Die Scheibenhalter 25 sind daher nur durch die Halterstützen 11a des ersten Scheibenladeschiffchens 10 gestützt und die Halbleiterscheiben 100 sind sowohl durch die Halterstütze 11a des ersten Scheibenladeschiffchens 10 als auch das zweite Scheibenladeschiffchen 20 gehalten. Die Halbleiter scheiben 100 können vom Scheibenhalter 25 auf eine gegebene Höhe dadurch angehoben werden, dass entweder das erste Scheibenladeschiffchen 10 oder das zweite Scheibenladeschiffchen 20 vertikal bewegt wird. Dabei ist es bevorzugt, dass die Halbleiterscheiben 100 auf die Mitte des Intervalls zwischen den Halterstützen 11a angehoben werden. Die Halbleiterscheiben 100 haben daher oberhalb und unterhalb freie Räume und können ohne Kontakt mit benachbarten Halbleiterscheiben eingeladen und entladen werden.
5 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Doppelschiffchens bei der erfindungsgemäßen Halbleiterherstellungsvorrichtung.
Wie es in 5 dargestellt ist, weist die erste Stütze 11 eine Rille oder Nut in ihrer Mitte auf, die zur Mitte des Aufnahmeraumes gewandt ist. Die zweite Stütze 21 ist in einer ähnlichen Position auf dem Umfang wie die erste Stütze 11 angeordnet. In der zweiten Stütze 21 sind Schlitze als Scheibenhalter 20a in bestimmten regelmäßigen Abständen ausgebildet. Die Halterstütze 11a ist so ausgebildet, dass der Scheibenhalter 25 durch das untere Ende der ersten Stütze 11 gehalten ist. Da es nicht notwendig ist, dafür zu sorgen, dass die ersten Stützen 11 und die zweiten Stützen 21 versetzt sind, sind der Aufbau und die Herstellung eines derartigen Doppelschiffchens einfach.
6 zeigt die Draufsicht auf einen Scheibenhalter, der bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel verwandt wird. Wie es in 6 dargestellt ist, ist der Öffnungsteil 25a in Form eines Rechteckes in dem Bereich der Hauptplatte 25b ausgebildet, um den herum eine zweite Stütze 21 angeordnet ist, um für den Fall vorbereitet zu sein, dass die zweite Stütze 21 einen Querschnitt in Form eines Rechteckes hat. Es ist wünschenswert, dass die Form des Öffnungsteils 25a gleich der Form des Querschnittes der zweiten Stütze 21 ist.
7 zeigt eine Draufsicht auf ein Doppelschiffchen, das aus dem Ausführungsbeispiel von 5 entwickelt wurde. 8 zeigt eine Draufsicht auf den Teil B in 7.
Wie es in den 7 und 8 dargestellt ist, ist die erste Stütze 11 des ersten Scheibenladeschiffchens 10 ähnlich der von 5. Der Scheibenhalter 20a der zweiten Stütze 21 hat jedoch die Form eines Vorsprungs und nicht eines Schlitzes.
Die 9A bis 9D zeigen in Schnittansichten ein Ausführungsbeispiel eines Scheibenhalters des zweiten Scheibenladeschiffchens bei der erfindungsgemäßen Halbleiterherstellungsvorrichtung.
Wie es in 9A dargestellt ist, steht der Scheibenhalter 20a horizontal unter einem rechten Winkel zur zweiten Stütze 21 vor. Die Oberfläche des Scheibenhalters 20a, auf der die Halbleiterscheibe 100 liegt, ist eben, so dass die Halbleiterscheibe 100 stabil gehalten werden kann. Die obere Außenfläche des-Scheibenhalters 20a ist insbesondere nahezu rechteckig bzw. quadratisch, so dass die Halbleiterscheibe 100 stabil auf der Oberfläche des Scheibenhalters 20a liegen kann.
Die 9B bis 9D zeigen Änderungen im Scheibenhalter 20a von 9A, bei denen der Scheibenhalter 20a einen gegebenen Winkel nach oben oder nach unten aus der horizontalen Position heraus hat. Wenn der Scheibenhalter 20a nach oben geneigt ist, wie es in 9B dargestellt ist, ist das Ende, auf dem die Halbleiterscheibe 100 liegt, abgerundet oder abgeflacht, um zu verhindern, dass Kratzer im Kontaktbereich der Halbleiterscheibe 100 mit dem Scheibenhalter 20a auftreten.
Ein derartiger Scheibenhalter 20a kann vermeiden, dass Fehler, wie beispielsweise Verwerfungen oder Kratzer auftreten, wenn die Halbleiterscheibe 100 den Scheibenhalter 20a kontaktiert, indem der Kontaktflächenbereich der Halbleiterscheibe 100 mit dem Scheibenhalter 20a so klein wie möglich gehalten wird.
Wie es in 9D dargestellt ist, weist der Scheibenhalter 20a einen Stützvorsprung 201a auf, der von einem Ende des Scheibenhalters 20a nach oben vorsteht. Bei einem derartigen Scheibenhalter 20a ist die Halbleiterscheibe 100 nicht von der Oberfläche des Scheibenhalters 20a sondern von einem Ende des Stütz vorsprungs 201a gehalten. Das Ende des Stützvorsprunges 201a kann horizontal oder schräg nach oben oder nach unten geneigt ausgebildet sein. Der Stützvorsprung 201a mit einem abgeschrägtem Ende kann während thermischer Prozesse auf hoher Temperatur verwandt werden, während der Stützvorsprung 201a mit abgeflachtem Ende bei Prozessen im mittleren Temperaturbereich verwandt werden kann.
10A zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Scheibenhalters des zweiten Scheibenladeschiffchens der erfindungsgemäßen Halbleiterherstellungsvorrichtung. 10B zeigt in einer Schnittansicht eine gewölbte Halbleiterscheibe auf einem Scheibenhalter des zweiten Scheibenladeschiffchens von 10A nach einem thermischen Prozess auf hoher Temperatur.
Wie es in 10A dargestellt ist, ist der Scheibenhalter 20a in Form eines Schlitzes ausgebildet, in dem die zweite Stütze 21 mit einer Rille oder Nut versehen ist. Der untere Teil des Scheibenhalters 20a verläuft schräg unter einem bestimmten Winkel im Bereich von 0,1° bis 45° nach unten, um den Kontaktflächenbereich der Halbleiterscheibe 100 mit dem Scheibenhalter 20a so klein wie möglich zu halten, so dass nur ein kleiner Teil des Endes der Halbleiterscheibe 100 auf dem Scheibenhalter 20a aufliegt.
Wie es 10B dargestellt ist, wird im thermischen Prozess auf hoher Temperatur die Halbleiterscheibe 100 erwärmt, so dass der mittlere Teil der Halbleiterscheibe 100 sich durch die Schwerkraft nach unten durchbiegt. Diese mechanische Verformung führt dazu, dass sich auch die Ränder der Halbleiterscheibe 100 biegen und somit der Kontaktbereich der Halbleiterscheibe 100 mit dem Scheibenhalter 20a zunimmt. Der Stützpunkt bewegt sich dann zur Mitte der Halbleiterscheibe 100 und die Haltekraft der Halbleiterscheibe 100, die durchgebogen ist, wirkt auf eine Fläche und nicht auf einen Stützpunkt, was die Beanspruchung oder Spannung in der Halbleiterscheibe 100 herabsetzt.
11 zeigt eine geschnittene Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Doppelschiffchens für die erfindungsgemäße Halbleiterherstellungsvorrichtung.
Wie es in 11 dargestellt ist, weist jede erste Stütze 11 zwei Stützteile auf, die parallel zueinander angeordnet sind und voneinander um eine bestimmte Strecke getrennt sind. Die Breite dieser bestimmten Strecke ist größer als die Breite des Querschnittes der zweiten Stütze 21. Es kann daher vermieden werden, dass der Öffnungsteil 25a des Scheibenhalters 25 und die Haltestütze 11a der ersten Stütze 11 einander überlappen und somit der Scheibenhalter 25 nicht gestützt ist. Eine derartige erste Stütze 11 hat darüber hinaus den Vorteil, dass die erste Stütze 11 und die zweite Stütze 21 symmetrisch angeordnet werden können. Dabei können die erste und die zweite Stütze 11 und 21 zylindrisch oder mit einem rechteckigen Querschnitt oder einem anderen polygonalen Querschnitt ausgebildet sein.
12A zeigt eine seitliche Schnittansicht eines Doppelschiffchens gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in einem Reaktionsrohr. 12B zeigt eine seitliche Schnittansicht des Doppelschiffchens beim Einladen und Entladen von Halbleiterscheiben gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Wie es in 12A dargestellt ist, werden dann, wenn ein thermischer Prozess durchgeführt wird, während Halbleiterscheiben 100 in das Doppelschiffchen eingeladen sind, die Scheibenhalter 20a des zweiten Scheibenladeschiffchens 20 parallel zu den Halterstützen 11a des ersten Scheibenladeschiffchens 10 angeordnet. Die Halbleiterscheiben 100 werden somit von den Scheibenhaltern 25 gehalten, während sie diese kontaktieren. Dann wird ein Reaktionsgas in das Reaktionsrohr 30 eingeführt und werden die Halbleiterscheiben 100 thermische bearbeitet.
Wenn gemäß 12B die Halbleiterscheiben 100 be- oder entladen werden, bevor oder nachdem der thermische Prozess durchgeführt ist, wird die Türplatte 50 in 1 abgesenkt und wird das Doppelschiffchen aus dem Reaktionsrohr 30 in eine Position herausgezogen, in der die Halbleiterscheiben 100 be- oder entladen werden können. Dann hebt die Hubeinrichtung 70 entweder das erste Scheibenladeschiffchen 10 oder das zweite Scheibenladeschiffchen 20 auf eine bestimmte Höhe an, um die Halbleiterscheiben 100 vom Scheibenhalter 25 auf eine bestimmte Höhe anzuheben. Die Halbleiterscheiben 100 befinden sich dann zwischen den Halterstützen 11a und weisen freie Räume oberhalb und unterhalb auf.
12C zeigt die Phase der Entladung der Halbleiterscheiben 100 vom Doppelschiffchen unter Verwendung einer Scheibenhandhabungseinrichtung 150.
Wie es 12C dargestellt ist, wird dann, wenn die Halbleiterscheibe 100 freie Räume oberhalb und unterhalb aufweist, wie es in 12B dargestellt ist, eine Klinge oder ein Blatt 151 der Scheibenhandhabungseinrichtung 150 unter die Halbleiterscheibe 100 eingeführt und wird die Halbleiterscheibe 100 vom zweiten Scheibenladeschiffchen 20 herausgezogen und in einer Kassette angeordnet, die im Außenraum (nicht dargestellt) angeordnet ist.
Die Halbleiterscheiben 100 könne aus der Außenkassette herausgezogen und in den Scheibenhalter 20a des zweiten Scheibenladeschiffchens 20 geladen werden.
Die Hubeinrichtung 70 ist in der Plattenkappe 40 und der Türplatte 50 unter dem Doppelschiffchen angebracht. Die Hubeinrichtung 70 hat die Form eines Zylinders, dessen eines Ende mit der zweiten unteren Platte 22b verbunden ist, während das andere Ende durch die Türplatte 50 gehalten ist. Die Halbleiterscheiben 100 werden somit dadurch angehoben, dass das zweite Scheibenladeschiffchen 20 etwas angehoben wird. Um zu verhindern, dass die Halbleiterscheibe 100 am Scheibenhalter 25 aufschlägt, ist es bevorzugt, dass die Bewegungsbreite oder -strecke der Hubeinrichtung 70 kleiner als die Breite der Zwischenräume zwischen den Halterstützen 11a ist. Die Hubeinrichtung 70 kann elektrisch über ein Verfahren der Feinsteuerung eines Motors oder fluidhydraulisch durch Druck oder Unterdruck bewegt werden, wodurch gleichmäßig und ruckfrei eine große Hubkraft erzeugt werden kann.
Die Hubeinrichtung 70 kann mit der ersten unteren Platte 12b des ersten Scheibenladeschiffchens 10 verbunden sein. Die Halbleiterscheiben 100 können somit vom Scheibenhalter 25 abgehoben werden, indem das erste Scheibenladeschiffchen 10 vertikal bewegt wird. In diesem Fall muss das erste Scheibenladeschiffchen 10 nach unten bewegt werden.
Wie es oben beschrieben wurde, weist die erfindungsgemäße Halbleiterherstellungsvorrichtung ein Doppelschiffchen auf, das dadurch gebildet ist, dass das erste Scheibenladeschiffchen 10 und das Scheibenladeschiffchen 20 einander überlappen, wobei die Halbleiterscheiben 100 unter Verwendung der Scheibenhalter 25 gehalten sind. Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von mehr als 12 Inch, das heißt 300 mm, können damit thermisch behandelt werden, ohne dass sie sich bei hoher Temperatur verbiegen. Darüber hinaus dient der Scheibenhalter 25 unter den Halbleiterscheiben 100 als Wärmesenke in einem Prozess der Ausbildung eines dünnen Filmes durch thermische Oxidation oder durch chemisches Aufdampfen und bei der Wärmevergütungsbehandlung und wird die Wärme gleichmäßig in den Halbleiterscheiben 100 verteilt. Die Gleichmäßigkeit des Halbleiterherstellungsprozesses kann daher verbessert werden.
Es ist darüber hinaus möglich, direkt die Halbleiterscheiben in das Doppelschiffchen zu laden oder vom Doppelschiffchen zu entladen, ohne die Scheibenhalter 25 vom Doppelschiffchen zu entladen, indem das erste Scheibenladeschiffchen 10 oder das zweite Scheibenladeschiffchen 20 so ausgebildet sind, dass es auf eine bestimmte Höhe angehoben werden kann. Die Halbleiterscheiben 100 können daher eingeladen oder entladen werden, während sich die Scheibenhalter 25 im Doppelschiffchen befinden.
Was die Arbeitssicherheit anbetrifft, ist es bevorzugt, dass das jeweils leichtere Schiffchen 10 oder 20 angehoben wird, wenn die Halbleiterscheiben 100 eingeladen oder entladen werden.
Die Hubeinrichtung 70 kann unter Plattenkappe 40 oder in der Türplatte 50 vorgesehen sein, um das erste Scheibenladeschiffchen 10 oder das zweite Scheibenladeschiffchen 20 anzuheben. Ohne die zusätzliche Hubeinrichtung 70 kann das zweite Scheibenladeschiffchen 20 in einer höheren Position als das erste Scheibenladeschiffchen 10 angeordnet werden, indem die Türplatte 50 aus dem Reaktionsrohr 30 abgesenkt wird und die Türplatte 50 auf dem Boden aufliegt. Da das Doppelschiffchen durch die Schwerkraft beeinflusst wird, wird dann das zweite Scheibenladeschiffchen 20 auf eine bestimmte Höhe bezüglich des ersten Scheibenladeschiffchens 10 angehoben. Die Halbleiterscheiben 100 werden dadurch vom Scheibenhalter 25 getrennt. Um dabei genau die Hubhöhe zu steuern, weist die Hubeinrichtung 70 eine Hubsteuerung (nicht dargestellt) auf, in der sich ein Motor zum Steuern der Höhe, wie beispielsweise ein Schrittmotor befindet. Die Hubsteuerung (nicht dargestellt) kann somit genau die Höhe steuern, auf die die Halbleiterscheiben 100 vom Scheibenhalter 25 angehoben werden.
Die Steuerung (nicht dargestellt) ist auch mit einer zentralen Steuereinheit (nicht dargestellt) Halbleiterherstellungsvorrichtung verbunden und kann zur Erzeugung eines Rezeptes für einen Einheitsprozess gesteuert werden. Dann ist es möglich, die Vorrichtung so zu programmieren, dass die Höhe der Halbleiterscheiben 100 gegenüber dem Scheibenhalter 25 während des thermischen Prozesses entsprechend gesteuert wird.
Gemäß der Erfindung ist das erste Scheibenladeschiffchen 10 außen vom zweiten Scheibenladeschiffchen 20 angeordnet. Das zweite Scheibenladeschiffchen 20 kann aber auch außen vom ersten Scheibenladeschiffchen 10 angeordnet sein. In diesem Fall können die obigen Ausführungsbeispiele verwandt werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Scheibenhalter 20a die Form eines Vorsprun ges, der von der zweiten Stütze 21 unter der Halbleiterscheibe 100 vorsteht, und nicht die Form eines Schlitzes hat, der dadurch gebildet ist, dass die zweite Stütze 21 mit einer Nut oder einer Rille versehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Halbleiterscheiben durch den Scheibenhalter gehalten, der sich darunter befindet und können somit Halbleiterscheiben mit großem Durchmesser ohne mechanische Verformung gehalten werden.
Da darüber hinaus der Scheibenhalter als Wärmesenke während eines thermischen Prozesses dient, kann die Temperatur gleichmäßig kontrolliert und gesteuert werden, was die Zuverlässigkeit des Arbeitsvorganges verbessert.
Die erfindungsgemäße Halbleiterherstellungsvorrichtung umfasst ein Doppelschiffchen mit einem Scheibenladeschiffchen, das die Scheibenhalter hält, und mit einem Scheibenladeschiffchen, das die Halbleiterscheiben vom Scheibenhalter auf eine bestimmte Höhe anhebt. Die Halbleiterscheiben können daher eingeladen oder ausgeladen werden, ohne die Scheibenhalter zu entladen. Die für das Einladen oder Ausladen der Halbleiterscheiben notwendige Zeit kann dadurch herabgesetzt werden.
Darüber hinaus kann die Form des Scheibenhalters so geändert werden, dass der Kontaktflächenbereich zwischen der Halbleiterscheibe und dem Scheibenhalter so klein wie möglich ist. In dieser Weise kann verhindert werden, dass mechanische oder physikalische Fehler im Kontaktbereich während des thermischen Prozesses auftreten.

Claims

Halbleiterherstellungsvorrichtung, die so ausgebildet ist, dass mehrere Halbleiterscheiben in ein vertikales Reaktionsrohr geladen werden können, und die einen thermischen Prozess ausführen kann, gekennzeichnet durch ein erstes Scheibenladeschiffchen, das im Reaktionsrohr angeordnet ist, und eine Vielzahl von Halterstützen aufweist, die Scheibenhalter in Form einer Platte halten, auf welchen Scheibenhaltern, die vertikal in bestimmten regelmäßigen Abständen eingeladen sind, die Halbleiterscheiben aufliegen; ein zweites Scheibenladeschiffchen, das sich innen oder außen vom ersten Scheibenladeschiffchen befindet, und Scheibenstützen aufweist, die sich unter den Halbleiterscheiben befinden, um diese zu stützen; eine Plattenkappe, die das erste Scheibenladeschiffchen und das zweite Scheibenladeschiffchen an ihren unteren Teilen hält; eine Türplatte, die die Plattenkappe an ihrem unteren Teil hält; und eine Hubeinrichtung, die das erste Scheibenladeschiffchen und/oder das zweite Scheibenladeschiffchen vertikal bewegt und die Halbleiterscheiben, die auf die Scheibenhalter geladen sind, von den Scheibenhaltern auf eine bestimmte Höhe während der Scheibenlade- und -entladezyklen trennt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Scheibenladeschiffchen innen neben dem ersten Scheibenladeschiffchen angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Scheibenladeschiffchen wenigstens eine erste Stütze, die so angeordnet ist, dass sie einen Aufnahmeraum in Form eines Zylinders im Inneren des ersten Scheibenladeschiffchen bildet; eine erste obere Platte und eine erste untere Platte, an denen die beiden Enden der ersten Stützen befestigt sind; und Halterstützen aufweist, die an den ersten Stützen in bestimmten regelmäßigen vertikalen Abständen so ausgebildet sind, dass sie die Scheibenhalter horizontal halten.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterstützen Schlitze sind, die dadurch gebildet sind, dass die ersten Stützen mit Rillen oder Nuten versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterstützen Vorsprünge sind, die unter einem rechten Winkel bezüglich der ersten Stützen zur Mitte des Aufnahmeraumes über eine bestimmte Strecke und in einer bestimmten Form vorstehen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stützen aus wenigstens zwei Teilen bestehen, die voneinander in einem bestimmten Abstand getrennt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Scheibenladeschiffchen wenigstens eine zweite Stütze, die so angeordnet ist, dass sie einen Aufnahmeraum in Form eines Zylinders im Inneren des zweiten Scheibenladeschiffchens bildet; eine zweite obere Platte und eine zweite untere Platte, an denen die beiden Enden der zweiten Stützen befestigt sind; und Scheibenstützen aufweist, die an den zweiten Stützen in bestimmten vertikalen regelmäßigen Abständen so ausgebildet sind, dass sie die Halbleiterscheiben horizontal halten.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenstützen Vorsprünge sind, die von den zweiten Stützen über eine bestimmte Strecke und in einer bestimmten Form vorstehen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge unter einem bestimmten Winkel schräg verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenstützen Stützvorsprünge aufweisen, die von den Enden der Vorsprünge auf eine bestimmte Höhe nach oben verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Haltevorsprünge schräg nach unten oder nach oben zur Mitte des Aufnahmeraumes verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenstützen Schlitze sind, die dadurch gebildet sind, dass die zweiten Stützen mit Rillen oder Nuten versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Schlitze, auf dem eine Halbleiterscheibe liegt, unter einem bestimmten Winkel nach unten geneigt verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Winkel im Bereich von 0,1° bis 45° von der Horizontalen nach unten liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenhalter eine Hauptplatte, die eine Kreisplatte ist; und Öffnungsteile aufweist, die am Rand der Kreisplatte so ausgebildet sind, dass das zweite Scheibenladeschiffchen und die Scheibenstützen, die Vorsprünge oder die Stützen vertikal frei hindurchgehen können.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsteil vom Außenumfang der Hauptplatte zur Mitte der Hauptplatte über eine bestimmte Strecke und in einer bestimmten Form verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Scheibenhalters ein genutetes oder mit Vorsprüngen versehenes Formmuster aufweist, das zusätzlich aus einer einfachen Kreisscheibe herausgearbeitet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenkappe die unteren Teile des ersten Scheibenladeschiffchens und des zweiten Scheibenladeschiffchens hält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hubeinrichtung elektrisch über ein Verfahren der Feinsteuerung eines Motors oder hydraulisch über einen Fluiddruck bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinrichtung mit dem unteren Teil des zweiten Scheibenladeschiffchens verbunden ist und dieses vertikal bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinrichtung mit dem unteren Teil des ersten Scheibenladeschiffchens verbunden ist und dieses vertikal bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinrichtung eine Hubsteuerung aufweist, die die Höhe steuert, auf die das erste Scheibenladeschiffchen und das zweite Scheibenladeschiffchen vertikal in der Ganghöhe der Halterstützen bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Scheibenladeschiffchen neben dem ersten Scheibenladeschiffchen angeordnet ist und die Scheibenstützen des zweiten Scheibenladeschiffchens Vorsprünge sind.