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Die
Erfindung betrifft eine Vertikalhorde aus Quarzglas für die Aufnahme
von scheibenförmigen Substraten
aus Halbleiterwerkstoff, mit einer unteren kreisförmigen Abschlussplatte,
die mittels mindestens dreier parallel zueinander verlaufender Querstäbe, die
Schlitze für
die Aufnahme der Substrate aufweisen, mit einer oberen kreisförmigen Abschlussplatte
verbunden ist, wobei die den Querstäben abgewandte Unterseite der
unteren Abschlussplatte mit mindestens zwei Rastelementen versehen
ist, die sich in Richtung der Vertikalhorden-Längsachse nach außen erstrecken,
und die mit mindestens einer Ausnehmung korrespondieren, welche
in einem Lagerteil für
die Lagerung der Vertikalhorde in einem Behandlungsraum vorgesehen
sind.
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Eine
derartige Vertikalhorde ist aus der
DE 36 34 935 C2 bekannt. Die Horde besteht
im Wesentlichen aus einer oberen und einer unteren Begrenzungsplatte,
welche durch mehrere geschlitzte Querstege miteinander verbunden
sind. Bei der halbleitertechnologischen Prozessierung von Wafern
werden derartige Horden für
den Transport der Wafer und für die
Aufbewahrung im Reaktor einer Prozessanlage eingesetzt, wie etwa
einem Ofen oder einer Beschichtungs- oder Ätzanlage. Hierbei wird die
Vertikalhorde innerhalb des Reaktors auf einem sogenannten „Pedestal" platziert, bei dem
es sich in der Regel um ein zylinderförmiges Quarzglas-Bauteil handelt,
dessen Oberseite eine kreis- oder ringförmige Aufnahme sowie ein zusätzliches
Orientierungselement aufweist, in welche korrespondierende Rastelemente
der Vertikalhorde eingreifen. Durch die Anordnung auf dem Pedestal
wird eine axiale Fixierung der Horde und eine reproduzierbare radiale
Ausrichtung innerhalb der Prozessanlage erreicht.
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Die
Rastelemente sind an der unteren Abschlussplatte der Vertikalhorde
in Form eines umlaufenden Rings und eines zusätzlichen Orientierungspins
ausgebildet. Sie erstrecken sich etwa 20 bis 25 mm nach Außen in Richtung
der Horden-Längsachse und
dienen sowohl zur Auflage der Vertikalhorde auf dem Pedestal als
auch zur exakten Orientierung. Sie werden durch Fräsen aus
einer etwa 25 mm bis 35 mm dicken Quarzglasplatte erzeugt. Diese
Herstellung der Abschlussplatte ist sehr zeit- und materialaufwändig.
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Grundsätzlich stellt
sich beim Einsatz von Horden aus Quarzglas das Problem, dass sich
diese beim Hochtemperatureinsatz verbiegen und dadurch frühzeitig
unbrauchbar werden können.
Die Wandstärken
der einzelnen Bauteile der Vertikalhorde müssen daher ausreichend stark
ausgebildet sein, was sich jedoch in hohen Materialkosten niederschlägt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vertikalhorde aus
Quarzglas mit hoher thermischer Stabilität anzugeben, die gleichzeitig
mit niedrigem Fertigungs- und Materialaufwand herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Vertikalhorde mit den eingangs
genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Rastelemente an der unteren Abschlussplatte angefügt sind,
und dass die untere Abschlussplatte eine Dicke von weniger als 10
mm aufweist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vertikalhorde werden
die Rastelemente nicht – wie
bisher üblich – aus einer
entsprechenden großvolumigen
Quarzglasplatte herausgefräst,
sondern an der unteren Abschlussplatte angesetzt. Hierzu werden
die Abschlussplatte und die Rastelemente in separaten Verfahrensschritten
erzeugt, und anschließend
werden die Rastelemente an die untere Abschlußplatte angefügt, beispielsweise
durch Kleben oder durch Verschweißen. Der Fertigungsaufwand
dafür ist
im Vergleich zum Ausfräsen
aus dem Vollen gering.
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Hinzukommt,
dass die untere Abschlussplatte erfindungsgemäß eine Dicke von weniger als
10 mm aufweist. Es hat sich gezeigt, dass diese vergleichsweise
geringe Dicke der Abschlussplatte den Anforderungen an die thermische
Stabilität der
Vertikalhorde genügt.
Dies führt
im Vergleich zu der bekannten Vertikalhorde zu einer deutlichen
Materialersparnis, so dass die Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Vertikalhorde
insgesamt vergleichsweise niedrig sind.
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Vorzugsweise
weisen die Rastelemente in Richtung der Vertikalhorden-Längsachse jeweils eine Länge auf,
die größer ist
als die Tiefe der mit dem jeweiligen Rastelement korrespondierenden
Ausnehmung des Lagerteils.
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Die
erfindungsgemäße Vertikalhorde
ruht dadurch nicht etwa flächig
auf der Unterseite der unteren Abschlussplatte, sondern sie steht
auf den Rastelementen in den Ausnehmungen des Lagerteils auf. Die
Auflagefläche
der Rastelemente kann vergleichsweise klein gehalten und daher ohne
großen Aufwand
sehr genau eingestellt werden. Die übliche Länge der Rastelemente gemäß der Erfindung
liegt im Bereich zwischen 20 und 28 mm.
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Im
Hinblick hierauf liegen die Rastelemente in einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vertikalhorde
jeweils über
eine Kontaktfläche
auf einer Auflagefläche
der Ausnehmung auf, wobei die Kontaktflächen aller Rastelemente zusammen
kleiner als 850 mm2 sind.
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Die
Rastelemente sind hierbei als räumlich voneinander
getrennte, kleinvolumige Stützteile
ausgebildet, die mit der Auflagefläche der Ausnehmung eine nur
geringe Kontaktfläche
aufweisen. Daraus resultiert nicht nur eine Materialersparnis gegenüber Rastelementen
mit größeren Auflageflächen, wie
beispielsweise dem aus dem Stand der Technik bekannten ringförmigen Rastelement,
sondern es ergibt auch ein vergleichsweise geringer Fertigungsaufwand
für eine
exakte Höhenbearbeitung
der Rastelemente.
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Eine
weitere Verbesserung wird erreicht, wenn genau drei um den Außenumfang
der unteren Abschlussplatte verteilte Rastelemente vorgesehen sind.
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Die
drei Rastelemente gewährleisten
eine Drei-Punkt-Lagerung und damit Beine verkippsichere Lagerung
der Vertikalhorde.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vertikalhorde sind
die Rastelemente durch Schweißen
an der unteren Abschlussplatte angefügt.
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Durch
Schweißen
ergibt sich eine besonders feste Verbindung zwischen der Abschlussplatte
und dem Rastelement und damit einhergehend eine hohe Betriebssicherheit
der Vertikalhorde. Der Fertigungsaufwand ist vergleichsweise gering,
wenn die Rastelemente als kleinvolumige Stützkörper ausgeführt sind.
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Bei
einer anderen, jedoch gleichermaßen bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vertikalhorde
sind die Rastelemente durch Kleben an der unteren Abschlussplatte
angefügt.
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Das
Kleben der Rastelemente erfordert – abgesehen von einer thermischen
Verfestigung der Klebemasse – keinerlei
Heißbearbeitung,
und insbesondere keinen Heißverformungsschritt,
der zu einem Verziehen der Vertikalhorde führen kann und der im jedem
Fall ein anschließendes
aufwändiges
Spannungsfreiglühen
erfordern würde.
Die Fertigung der erfindungsgemäßen Vertikalhorde
wird dadurch vereinfacht und preiswerter.
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Es
hat sich als günstig
erwiesen, wenn die Ausnehmung des Lagerteils kreis- oder ringförmig ausgebildet
ist, und dass mindestens zwei der Rastelemente in die Ausnehmung
hineinragende zylinderförmige
Zapfen mit konvex gekrümmter
Zylindermantelfläche
bilden.
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Die
mindestens zwei Rastelemente sind hierbei als ringsektorförmige, im
Wesentlichen zylinderförmige
Zapfen ausgebildet, die in die kreis- oder ringförmige Ausnehmung des Lagerteils
hineinragen und dabei an die Ringform der Ausnehmung des Lagerteils
angepasst sind. Dadurch wird die genaue Fixierung der Vertikalhorde
auf dem Lagerteil erleichtert.
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Eine
weitere Verbesserung dieser Ausführungsform
wird erreicht, wenn sich die gekrümmte Zylinderaußenmantelfläche der
Rastelemente jeweils an den äußeren Kreisrand
der Ausnehmung anschmiegt.
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Eine
Anordnung, bei der sich die Rastelemente am äußeren Kreisrand der Ausnehmung
anschmiegen, erlaubt eine Platzierung der Rastelemente, bei der
diese möglichst
weit auseinander und so weit außen
wie möglich
angeordnet sind. Dadurch ergibt sich ein stabilerer Stand der Vertikalhorde
und eine geringere Verkippungsneigung.
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Es
hat sich als günstig
erwiesen, wenn der Abstand zwischen der unteren Kante des jeweils
untersten Schlitzes der Querstäbe
und dem freien stirnseitigen Ende der Rastelemente im Bereich zwischen 50
mm und 52 mm liegt.
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Diese
Maßnahme
ergibt sich als Kompromiss zwischen einem möglichst weit unten liegenden Schwerpunkt
der vertikal orientierten beladenen Horde und einem noch ausreichenden
Abstand des untersten Wafers von der unteren Abschlussplatte.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und einer
Zeichnung näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen
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1 eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vertikalhorde
in einer Seitenansicht,
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2 eine
vergrößerte Darstellung
der unteren Abschlussplatte der Vertikalhorde von 1 in einer
Draufsicht entlang der Linie A–A,
und
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3 eine
Draufsicht auf ein zur Lagerung der erfindungsgemäßen Vertikalhorde
geeignetes Lagerteil (Pedestal) in einer Draufsicht von oben.
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Die
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vertikalhorde nach 1 zeigt
zwei Abschlussplatten 1, 2, welche die Horde stirnseitig
abschließen
und die jeweils aus einer kreisförmigen,
6 mm dicken Quarzglasscheibe mit einem Außendurchmesser von 300 mm bestehen.
Die Abschlussplatten 1, 2 sind mittels dreier
parallel zur Horden-Längsachse 5 verlaufender
Querstäbe 3 aus
Quarzglas miteinander verbunden. Die Querstäbe 3 haben jeweils
einen radial kreisförmigen
Querschnitt und sind mit ca. 130 Schlitzen 4 für die Aufnahme
von Halbleiter scheiben versehen. Die Schlitze 4 sind in
Richtung der Längsachse 5 der
Vertikalhorde offen, ihre Schlitztiefe beträgt 6,5 mm, die Schlitzweite
4 mm und der Schlitzabstand etwa 7,7 mm. Die Querstäbe 3 sind
am Außenumfang der Abschlussplatten 1, 2 so
angeordnet, dass sie deren Außenrand 11 an
keiner Stelle überragen.
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An
der unteren Abschlussplatte 1 der Vertikalhorde sind drei
zylinderförmige
Zapfen 6, 7 und 8 aus Quarzglas angeschweißt, die
mit Ausnehmungen des sogenannten Pedestals, das weiter unten anhand 3 noch
näher erläutert wird,
korrespondieren. Die Länge
der Zapfen 6, 7, 8 – in Richtung der Längsachse 5 gesehen – beträgt 26 mm.
Der Abstand zwischen dem freien Ende der Zapfen 6, 7, 8 und
dem untersten Schlitz 4a der Querstäbe 3 beträgt etwa
52 mm.
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Einer
der Zapfen 8 ist mit einem U-förmigen Ausschnitt 12 versehen,
der mit einem auf dem Pedestal (siehe 3) vorgesehenen
Orientierungs-Pin korrespondiert.
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Die
Anordnung der Zapfen 6, 7, 8 auf der
unteren Abschlussplatte 1 und ihre Querschnittsform in Richtung
der Längsachse 5 sind
aus der Draufsicht von 2 erkennbar. Die drei Zapfen 6, 7, 8 sind über den äußeren Rand
der Abschlussplatte 1 im 120 Grad-Winkel gleichmäßig verteilt.
Sie weisen in der Draufsicht einen ringsektorförmigen Querschnitt auf, wobei
die in Richtung der Längsachse 5 weisenden Begrenzungsflächen jeweils
konkav und die gegenüberliegenden,
nach außen
weisenden Begrenzungsflächen 10 jeweils
konvex gekrümmt
sind und sich an den Außenrand 7 der
Abschlussplatte 1 anschmiegen. Die Dicke der Zapfen 6, 7, 8 – in radialer
Richtung gesehen – beträgt jeweils
8 mm und ihre Breite – in
Umfangsrichtung gesehen – beträgt etwa
35 mm. Die Vertikalhorde ruht auf den Zapfen 6, 7, 8,
wobei diese mit einer Aufnahmefläche
eines Lagerteils in Kontakt sind. Die Draufsicht von 2 zeigt
die Kontaktflächen 9 der
Zapfen 6, 7, 8, die zusammen eine Fläche von
840 mm2 aufweisen.
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Ein
zur Lagerung der erfindungsgemäßen Vertikalhorde
geeignetes Lagerteil liegt als zylinderförmiger Quarzglasblock 30 mit
kreisförmigem
Querschnitt und einer wannenartig ausgeformten Oberseite vor. Die
Draufsicht gemäß 3 zeigt, dass
die Oberseite von einer ebenen Kreisfläche 32 gebildet wird,
die von einem umlaufenden erhöhten
Rand 31 umschlossen ist. Die Höhe des Randes 31 beträgt 10 mm.
An einer Stelle ist dem Rand 31 ein Absatz vorgelagert,
der als Orientierungs-Pin 33 für den U-förmigen Ausschnitt 12 des
Zapfens 8 dient.
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Der
Innendurchmesser des Randes 31 liegt bei etwas mehr als
300 mm, so dass sich die nach außen weisenden Begrenzungsflächen 10 der
Zapfen 6, 7, 8 beim Aufsetzen der Vertikalhorde auf das Lagerteil 30 exakt
in die wannenförmige
Vertiefung einpassen und sich dabei an die Innenwandung 34 des
Randes 31 anschmiegen und mit ihren Kontaktflächen 9 auf
der ebenen Kreisfläche 32 aufsitzen.
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Da
bei der erfindungsgemäßen Vertikalhorde die
Zapfen 6, 7 und 8 mit der unteren Abschlussplatte 1 verschweißt sind,
ergibt sich ein verhältnismäßig geringer
Fertigungs- und Materialaufwand.