DE19716690A1

DE19716690A1 - Wärmebehandlungsvorrichtung für Halbleiterkristallscheiben

Info

Publication number: DE19716690A1
Application number: DE19716690A
Authority: DE
Inventors: Ki-Hum Nam; Byung-Kwan Lee; Dong-Ho Kim; Woung-Kwan An
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-09-05
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: GB9710200D0; CN1175790A; DE19716690B4; GB2317052B; TW497179B; CN1089487C; JP2828435B2; KR19980020123A; US5899690A; GB2317052A; JPH1092906A; KR100203782B1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft allgemein eine Behandlung von Halb leiterkristallscheiben [semiconductor wafers] und ins besondere eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Wärmebehandlung einer Mehrzahl von Halbleiterkristallscheiben.

Beschreibung des Standes der Technik

Im allgemeinen werden bei dem im Chargenbetrieb durchge führten Doped-Poly-Verfahren drei Kristallscheiben pro Charge jeweils von beiden Enden und der Mitte als Probe, die als Kontrollkristallscheiben bezeichnet werden, für eine Wärme behandlung entnommen, um den Widerstand nach jeder Behandlung zu messen.

Es gab keine spezielle Wärmebehandlungsvorrichtung für Halb leiterkristallscheiben, und es wurde die bei einem Diffu sionsverfahren verwendete Apparatur verwendet. Gemäß Fig. 1, die die herkömmliche Wärmebehandlungsvorrichtung zeigt, ist ein vorderer Verschluß 3 auf einer Seite einer Wärmebehand lungseinheit 1 angeordnet, um eine Kristallscheiben enthal tende Kassette in eine Kassettenstation 2 einzulegen (die Kassette ist in Fig. 1 nicht dargestellt). Die Kassette, die in die Kassettenstation 2 eingelegt ist, wird durch eine Autokassetten-Ladeeinrichtung 4 zu einem oberen Kassettenende 5 hinaufbewegt und dort gehalten.

Die Kassette am oberen Kassettenende 5 wird durch die Auto kassetten-Ladeeinrichtung 4 zu einem unteren Kassettenende 6 nach unten bewegt. Eine Kristallscheiben-Transporteinrichtung 7 nimmt Kristallscheiben aus der Kassette heraus, die in das unteren Kassettenende 6 eingebracht ist, und befördert sie dann zu einem Schiffchen 8. Das Kristallscheiben enthaltende Schiffchen 8 wird durch einen Schiffchenaufzug 9 in eine Heizkammer 10 bewegt.

Wenn die Wärmebehandlung an den Kristallscheiben beendet ist, kommt das Schiffchen 8 mittels des Schiffchenaufzugs 9 aus der Heizkammer 10 heraus und nach unten. Deshalb werden die Kristallscheiben durch die Kristallscheiben-Transporteinrich tung 7 aus dem Schiffchen 8 zur Kassette am unteren Kasset tenende 6 befördert, und die Kassette wird durch die Autokas setten-Ladeeinrichtung 4 zum oberen Kassettenende 5 nach oben bewegt.

Da die herkömmliche Wärmebehandlungsvorrichtung einen derar tigen komplizierten Aufbau aufweist, ist wie oben beschrieben diese eine Betriebszykluszeit ziemlich lang.

Außerdem behandelt die herkömmliche Wärmvorrichtung nur drei Kristallscheiben in einem Zyklus, und die Begrenzung der Anzahl von in einem Zyklus behandelten Kristallscheiben trägt auch zur langen Durchlaufzeit bei. Selbst wenn man die Anzahl von in einem Zyklus behandelten Kontrollkristallscheiben erhöht, sollten sie zurückgehalten werden, bis sich eine angemessene Menge von Kristallscheiben angesammelt hat.

Deshalb ist die herkömmliche Wärmebehandlungsvorrichtung aufgrund ihres komplizierten Aufbaus und ihrer Betriebseigen schaften eine derart unzulängliche und zeitraubende Vorrich tung. Demgemäß beeinflußt die lange Durchlaufzeit auch nach folgende Verfahrensschritte und verzögert schließlich das Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente selbst.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß ist die vorliegende Erfindung auf eine Wärmebehand lungsvorrichtung für Halbleiterkristallscheiben gerichtet, die im wesentlichen eines oder mehrere der Probleme aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik beseitigt.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wärmebehandlungsvorrichtung für Halbleiterkristallscheiben bereitzustellen, mittels welcher die Wärmebehandlung so wirkungsvoll durchgeführt wird, daß durch seine Einfachheit die Betriebskosten verringert werden.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Wärmebehandlungsvorrichtung für eine Wärmebehandlung von Kristallscheiben bereitzustellen, mittels welcher nachfol gende Verfahrensschritte schnell fortschreiten können, wo durch die Wärmebehandlungszykluszeit verkürzt wird.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung ausgeführt und sind zum Teil aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch die Praxis der Erfindung erfahren werden. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung werden durch den Aufbau verwirklicht und erreicht, der insbesondere in der Beschreibung und den Ansprüchen sowie in den beigefügten Zeichnungen erklärt ist.

Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und in Überein stimmung mit dem Ziel der vorliegenden Erfindung, umfaßt die Wärmebehandlungsvorrichtung für Halbleiterkristallscheiben: einen Tisch, auf dem sich eine Heizkammer, eine Wartekammer und eine Kassettenstation befinden; ein Schiffchen mit im Inneren geladen Kristallscheiben, das in die Heizkammer eingebracht wird; eine Schiffchen-Transporteinrichtung zum Befördern des Schiffchens, während es sich zwischen der Wartekammer und der Heizkammer bewegt; einen Kristallschei ben-Ladeteil zum Befördern der in eine Kassette geladenen Kristallscheiben zum Schiffchen; und einen Kristall scheiben-Entladeteil zum Befördern der in das Schiffchen geladenen Kristallscheiben zur Kassette.

Vorzugsweise ist eine Kammertür zwischen der Heizkammer und der Wartekammer angebracht, ist eine Vordertür zwischen der Wartekammer und der Kassettenstation angebracht, und sind einige Schalter und ein Monitor auf der Kassettenstation angebracht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine herkömm liche Wärmebehandlungsvorrichtung zeigt.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine erfindungs gemäße Wärmebehandlungsvorrichtung zeigt.

Fig. 3 ist eine Vorderseitenansicht, die einen Kristallschei ben-Ladeteil bei der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsvor richtung zeigt.

Fig. 4 ist eine Vorderseitenansicht, die eine Schiffchen-Transporteinrichtung bei der erfindungsgemäßen Wärmebehand lungsvorrichtung zeigt.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Kristall scheiben-Entladeteil bei der erfindungsgemäßen Wärmebehand lungsvorrichtung zeigt.

Die Fig. 6 und 7 sind perspektivische Ansichten, die Betriebszustände der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsvor richtung zeigen.

Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird nun im folgenden ausführlicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind.

Nunmehr Bezug nehmend auf Fig. 2, ist dort eine perspekti vische Ansicht der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsvorrich tung dargestellt.

Auf einem Tisch 21 befinden sich nebeneinander eine Heizkam mer 22, eine Wartekammer 23 und eine Kassettenstation 24. Ein Schiffchen 25, das mit eingeladenen Kristallscheiben in die Heizkammer 22 eingebracht wird, ist in der Wartekammer 23 angeordnet. Eine Kristallscheiben enthaltende Kassette 26, die getempert werden, ist auf der Kassettenstation 24 ange ordnet.

Ein Kristallscheiben-Ladeteil 30, der auf der Kassettensta tion 24 angebracht ist, befördert Kristallscheiben aus der Kassette 26 auf der Kassettenstation 24 in das Schiffchen 25 in der Wartekammer 23. Eine in der Wartekammer 23 angebrachte Schiffchen-Transporteinrichtung 40 bringt das Schiffchen 25 aus der Wartekammer 23 in die Heizkammer 22 oder umgekehrt. Ein in der Wartekammer 23 angebrachter Kristall scheiben-Entladeteil 50 stößt Kristallscheiben aus dem Schiffchen 25 aus und lädt sie in die Kassette 26 auf der Kassettenstation 24.

Wie in Fig. 3 gezeigt, besteht der Kristallscheiben-Ladeteil 30 aus einem von einem Untersetzungsmotor 31 angetriebenen Paar Seilscheiben 32 und 33 und einem die beiden verbindenden Drahtseil 34, wobei ein Beladeschieber 35 auf dem Drahtseil 34 befestigt ist, so daß er sich vor und zurück bewegt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, besteht die Schiffchen-Transportein richtung 40 aus einem von einem Untersetzungsmotor 41 ange triebenen Paar Seilscheiben und einem die beiden verbindenden Drahtseil 44, wobei eine Schiffchenführung 45 auf dem Draht seil 44 befestigt ist, so daß sie sich in Übereinstimmung mit der Bewegung des Drahtseils 44 vor und zurück bewegt.

Wie in Fig. 5 gezeigt, die den Kristallscheiben-Entladeteil 50 darstellt, ist eine erste Schraubenspindel 52 auf einer Seite der Basis 51 angebracht, und ein Paar erste Führungs stangen 53 ist entsprechend der Kristallscheiben-Transport richtung auf beiden Seite der Basis 51 angebracht. Ein hori zontaler Rahmen 54 ist im rechten Winkel zur ersten Schrau benspindel 52 und zu den ersten Führungsstangen 53 ange bracht, so daß er sich von einem ersten Untersetzungsmotor 55 angetrieben vor und zurück bewegt. Eine zweite Schrauben spindel 56 und eine zweite Führungsstange 57 sind neben einander auf einer Seite des horizontalen Rahmens 54 angeord net, und ein Entladeschieber 58 ist auf der zweiten Schrau benspindel 56 und der zweiten Führungsstange 57 angebracht, so daß er sich von einem zweiten Untersetzungsmotor 59 ange trieben quer zur Kristallscheibentransportrichtung (Doppel pfeil in Fig. 7) vor und zurück bewegt.

Der Entladeschieber 58 besteht aus einem vertikalen Teil 58a und einem horizontalen Teil 58b quer zu der zweiten Schrau benspindel 56 und der zweiten Führungsstange 57 und schiebt die Kristallscheiben aus dem Schiffchen 25 heraus, wenn die Kristallscheiben entladen werden. Vorzugsweise ist eine Kammertür 27 zwischen der Heizkammer 22 und der Wartekammer 23 angebracht, und eine Vordertür 28 ist zwischen der Warte kammer 23 und der Kassettenstation 24 angebracht, so daß beide in Übereinstimmung mit einem Kristallscheibentransport geöffnet/geschlossen werden. Weiter sind auf der Kassetten station 24 einige Schalter 24a und ein Monitor 24b angeord net.

Entsprechend den Kristallscheiben, die jeden Verfahrens schritt des Herstellungsverfahrens für Halbleiterbauelemente chargenweise durchlaufen, werden drei Kristallscheiben pro Charge, die als Kontrollkristallscheiben bezeichnet werden, als Proben genommen, und 9-15 Kontrollkristallscheiben aus 3-5 Chargen werden für einen Betriebszyklus in die Kassette 26 auf der Kassettenstation 24 geladen.

Bezug nehmend auf Fig. 2 wird bei Betriebsbeginn die Vorder tür 28 geöffnet, die in der Kassette 26 gespeicherten Kri stallscheiben werden durch den von dem Untersetzungsmotor 31 angetriebenen Beladeschieber 35 zu dem auf der Schiffchen führung 45 der Wartekammer 23 liegenden Schiffchen 25 beför dert, und dann wird der Beladeschieber 35 durch die umge kehrte Drehung des Untersetzungsmotors 31 wieder zurück auf seinen Platz befördert, und die Vordertür 28 wird geschlos sen.

Anschließend wird die Kammertür 27 geöffnet, und das Kri stallscheiben enthaltende Schiffchen 25 wird durch eine von einem Untersetzungsmotor angetriebene Schiffchenführung 45 auf eine Platte 29 der Heizkammer 22 eingebracht.

Die Schiffchenführung 45 wird durch die rückwärtige Drehung des Untersetzungsmotors 41 zur Wartekammer 23 zurückgeführt. Die Kammertür 27 wird geschlossen, und die Kristallscheiben des Schiffchens 25 werden im Innern der Heizkammer 22 getem pert.

Die Heizkammer ist für 9-15 Stück Kristallscheiben pro Zyklus ausgelegt, so daß es nicht lange dauert, um eine Wärmebehand lung an den Kristallscheiben durchzuführen.

Nachdem das Kristallscheibentemperverfahren beendet ist, wird die Kammertür 27 geöffnet, die von dem Untersetzungsmotor 41 angetriebene Schiffchenführung 45 der Schiffchen-Transport einrichtung 40 entnimmt das Schiffchen 25 aus der Heizkammer 22 in die Wartekammer 23, und die Kammertür 27 wird geschlos sen. Dann wird die Vordertür 28 geöffnet, und der Entlade schieber 58 des Kristallscheiben-Entladeteils 50 wird von dem zweiten Untersetzungsmotor 59 quer zur Kristallscheibentrans portrichtung nach vorne bis zu der Linie bewegt, wo sich das Schiffchen 25 vorbeibewegt, wie in Fig. 7 gezeigt.

Der Rahmen 54 wird vom ersten Untersetzungsmotor 55 in Rich tung auf das Schiffchen 25 bewegt, so daß der auf dem hori zontalen Rahmen 54 befestigte Entladeschieber 58 die Kri stallscheiben, die in der Heizkammer 22 getempert worden sind, in die Kassette 26 der Kassettenstation 24 drückt. Deshalb ist die Wärmebehandlung beendet, der Entladeschieber befindet sich wieder auf dem ursprünglichen Platz, und nun ist die Wärmebehandlungsvorrichtung für neue Kontrollkri stallscheiben bereit.

Außerdem wird die Wärmebehandlungsvorrichtung automatisch betrieben, oder eine Handbedienung steht auch durch einige auf der Kassettenstation 24 angebrachte Schalter 24a zur Verfügung, und alle Verfahrensschritte werden durch einen Monitor 24b beobachtet, der auf der Kassettenstation 24 angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Wärmebehandlungsvorrichtung weist einen einfachen und wirkungsvollen Betriebsaufbau auf, wie oben beschrieben, so daß sie die Behandlungszykluszeit und die Kosten für den Wärmebehandlungsvorgang verringert. Deshalb wird die Wärmebehandlung schnell durchgeführt, was zu dem schnellen und wirkungsvollen Herstellungsverfahren für Halb leiterbauelemente selbst beiträgt.

Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß verschiedene Abwand lungen und Änderungen in der erfindungsgemäßen Wärmebehand lungsvorrichtung für Halbleiterkristallscheiben vorgenommen werden können, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Folglich ist es beabsichtigt, daß die vorlie gende Erfindung die Abwandlungen und Änderungen dieser Erfin dung abdeckt, vorausgesetzt, daß sie in den Bereich der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.

Claims

1. Wärmebehandlungsvorrichtung für eine Wärmebehandlung von Halbleiterkristallscheiben im Chargenbetrieb, umfassend:
einen Tisch, auf dem sich nebeneinander eine Heizkammer, eine Wartekammer und eine Kassettenstation befinden;
ein Schiffchen mit im Innern geladenen Kristallscheiben, das in die Heizkammer hineingenommen wird;
eine Schiffchen-Transporteinrichtung zum Befördern des Schiffchens während es sich zwischen der Wartekammer und der Heizkammer bewegt;
einen Kristallscheiben-Ladeteil zum Befördern der in eine Kassette geladenen Kristallscheiben zum Schiffchen; und
einen Kristallscheiben-Entladeteil zum Befördern der in das Schiffchen geladenen Kristallscheiben zur Kassette.

2. Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Kammertür zwischen der Heizkammer und der Wartekammer angebracht ist und eine Vordertür zwischen der Wartekammer und der Kassettenstation angebracht ist.

3. Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der zum Beobachten des Vorgangs auf der Kassettenstation einige Schalter und ein Monitor angebracht sind.

4. Wärmebehandlungsvorrichtung für eine schnelle Wärmebe handlung nach Anspruch 1, bei der der Kristallscheiben-Lade teil umfaßt:
ein Paar Seilscheiben, die durch ein Drahtseil verbunden sind;
einen Untersetzungsmotor, der die Scheiben mit normaler oder umgekehrter Drehung antreibt; und
einen Beladeschieber, der an dem Drahtseil befestigt ist, um sich zum Laden von Kristallscheiben in Überein stimmung mit der Drehrichtung des Untersetzungsmotors vor und zurück zu bewegen.

5. Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schiffchentransporteinrichtung umfaßt:
ein Paar Seilscheiben, die durch ein Drahtseil verbunden sind;
einen Untersetzungsmotor, der die Scheiben mit normaler oder umgekehrter Drehung antreibt; und
eine Schiffchenführung, die an dem Drahtseil befestigt ist, um sich zum Bewegen des Schiffchens in Übereinstimmung mit der Drehrichtung des Untersetzungsmotors vor und zurück zu bewegen.

6. Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Kristallscheiben-Entladeteil umfaßt:
eine Basis;
eine erste Schraubenspindel und ein Paar erste Führungs stangen, die auf beiden Enden der Basis entsprechend der Kristallscheibentransportrichtung angebracht sind;
einen horizontaler Rahmen, der auf der ersten Schrauben spindel und den ersten Führungsstangen angebracht ist;
einen ersten Untersetzungsmotor zum Antreiben des Rah mens vor und zurück;
eine zweite Schraubenspindel und eine zweite Führungs stange, die quer zur Kristallscheibentransportrichtung an dem horizontalen Rahmen angebracht sind;
einen Entladeschieber, der auf der zweiten Schrauben spindel und der zweiten Führungsstange zum Entladen der Kristallscheiben angebracht ist; und
einen zweiten Untersetzungsmotor zum Bewegen des Ent ladeschiebers vor und zurück quer zur Kristallscheiben transportrichtung.

7. Wärmebehandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Entladeschieber aus einem horizontalen Teil und einem verti kalen Teil quer zum horizontalen Rahmen zum Zwecke einer leichten Bewegung besteht, wenn die Kristallscheiben entladen werden.