DE202011051801U1

DE202011051801U1 - Waferstapel-Transportträger

Info

Publication number: DE202011051801U1
Application number: DE201120051801
Authority: DE
Original assignee: Schott Solar AG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2011-11-15
Anticipated expiration: 2021-10-29

Abstract

Waferstapel-Transportträger (10) zum Transport von horizontal aufeinanderliegenden rechteckförmigen Wafern, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportträger (10) einen plattenförmigen Boden (12) mit von diesem abragenden senkrecht zum Boden verlaufenden Begrenzungselementen (20, 22, 24, 26, 44, 46) aufweist, dass der Boden eine Rechteckform mit mittiger Aussparung (14) aufweist, dass lichter Abstand von von zwei gegenüberliegenden ersten Rändern (16, 18) ausgehenden ersten Begrenzungselementen (20, 22, 24, 26) geringfügig größer als lichter Abstand von gegenüberliegenden ersten Seitenfläche des eine Quadergeometrie aufweisenden Waferstapels ist, dass jeder der verbleibenden gegenüberliegenden zweiten Ränder (28, 30) des Bodens aus einem mittleren Abschnitt (32, 34) und angrenzenden zurückversetzten äußeren Abschnitten (36, 38, 40, 42) besteht, dass von jedem mittleren Abschnitt zumindest ein zweites Begrenzungselement (44, 46) ausgeht, wobei lichter Abstand der von den mittleren Abschnitten ausgehenden zweiten Begrenzungselemente geringfügig größer als lichter Abstand von senkrecht zu den ersten Seitenflächen verlaufenden zweiten Seitenflächen des Waferstapels ist, und dass lichter Abstand der...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Waferstapel-Transportträger zum Transport eines Stapels von horizontal aufeinanderliegenden rechteckförmigen Wafern.
Der DE-A-10 2008 055 515 ist ein Verfahren zum Ausbilden eines Dotierstoffprofils in einem waferförmigen Halbleiterbauelement zu entnehmen. Hierzu werden Wafer horizontal aufeinanderliegend gestapelt, um durch einen Durchlauf-Hochtemperatur-Behandlungsofen geführt zu werden. Um eine Relativbewegung der Wafer während des Transports zu vermeiden, werden formgebende oder formstabilisierende Bauteile verwendet, mit deren Hilfe die stapelförmige Anordnung vereinfacht transportiert werden kann. Bevorzugterweise können Transportboxen eingesetzt werden. Als Materialien kommen keramische Materialien wie SiC, Al₂O₃, Quarz oder Halbleitermaterialien wie beispielsweise Silizium in Frage.
Der Transport durch entsprechende Öfen kann über Rollen oder einen Walkingbeam erfolgen, also Transportmittel, die einen kontinuierlichen Transport in einem Hochtemperaturprozess sicherstellen. Beim Transport der Wafer muss sichergestellt werden, dass diese vor Verunreinigungen geschützt sind, die von den Transportmitteln herrühren, insbesondere dann, wenn es sich z. B. um metallhaltige Ketten handelt.
In der Praxis werden grundsätzlich keine Transportboxen zum Transport der Waferstapel benutzt. Vielmehr werden die Stapel zwischen Siliziumplatten angeordnet. Durch die obere Siliziumplatte erfolgt eine Beschwerung, die für eine hinreichende Stabilität des Stapels sorgt. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass die Gefahr besteht, dass z. B. durch Anlagenschwingungen ein Verschieben des Stapels mit der Folge auftritt, dass ein anschließendes automatisiertes Handling nicht sichergestellt ist.
Ein häufig zur Anwendung gelangendes Verfahren bei Diffusionsprozessen ist das Prozessieren der Wafer im Batch in einem Rohrofen. Dabei können die Wafer beabstandet zueinander formschlüssig in Schlitze eines Quarzbootes eingebracht werden, so dass eine Relativbewegung zwischen den Wafern unterbleibt (s. z. B. EP-A-0 874 387 ).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Waferstapel-Transportträger derart weiterzubilden, dass ein sicherer Transport gegeben ist, ohne dass die Gefahr einer Verunreinigung der Wafer besteht. Auch soll sichergestellt sein, dass diese automatisiert gehandelt werden können, also der Stapel auch nach dem Prozessieren innerhalb zulässiger Toleranzen seine Form beibehalten hat. Ferner soll sichergestellt sein, dass durch den Träger Prozessschritte, insbesondere Wärmebehandlungsschritte, nicht negativ beeinflusst werden, dass also die aufzuheizende und abzukühlende Masse möglichst gering ist.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass der Transportträger einen plattenförmigen Boden mit von diesem abragenden senkrecht zu dem Boden verlaufenden Begrenzungselementen aufweist, dass der Boden eine Rechteckform mit mittiger Aussparung aufweist, dass lichter Abstand von von zwei gegenüberliegenden ersten Rändern des Bodens ausgehenden ersten Begrenzungselementen geringfügig größer als lichter Abstand von gegenüberliegenden ersten Seitenflächen des eine Quadergeometrie aufweisenden Waferstapels ist, dass jeder der verbleibenden gegenüberliegenden zweiten Ränder des Bodens aus einem mittleren Abschnitt und angrenzenden zurückversetzten äußeren Abschnitten besteht, dass von dem mittleren Abschnitt zumindest ein zweites Begrenzungselement ausgeht, wobei lichter Abstand der von den mittleren Abschnitten ausgehenden zweiten Begrenzungselemente geringfügig größer als lichter Abstand von senkrecht zu den ersten Seitenflächen verlaufenden zweiten Seitenflächen des Waferstapels ist, und dass lichter Abstand der äußeren Abschnitte der gegenüberliegenden zweiten Ränder kleiner als der lichte Abstand der zweiten Seitenflächen des Stapels ist.
Erfindungsgemäß wird ein Träger vorgeschlagen, der aus einer Grundplatte und seitlichen Führungs- oder Begrenzungselementen besteht. Die Grundplatte oder Boden hat eine mittige Aussparung, so dass eine Aushebestation verwendet werden kann. Außerdem wird die Masse des Trägers gering gehalten. Die seitlichen Begrenzungselemente können in unterschiedlichen Ausführungen seitlich an der Grundplatte angebracht werden. Diese Begrenzungselemente dienen auch als Schnittstelle zum Transportieren des Transportträgers. Hierzu weisen zwei gegenüberliegende Begrenzungselemente, insbesondere diejenigen, die von den mittleren Abschnitten der zweiten Ränder ausgehen, Transportaufnahmen wie Bohrungen auf, so dass der Transportträger angehoben werden kann.
Von jedem Rand des Bodens (Grundplatte) geht zunächst ein Begrenzungselement aus, über das insbesondere flächig der Stapel abgestützt wird. Somit werden Punktbelastungen vermieden. Bevorzugterweise sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten im jeweiligen Eckbereich jeweils ein Begrenzungselement vorgesehen. Von den gegenüberliegenden verbleibenden Seiten oder Rändern geht bevorzugterweise jeweils mittig ein Begrenzungselement aus.
Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass die ersten Begrenzungselemente innenseitig fluchtend zur jeweiligen Außenfläche der ersten Ränder des Bodens verlaufen.
Die zweiten Begrenzungselemente sollten gleichfalls innenseitig fluchtend zur jeweiligen Außenfläche des mittleren Abschnittes des zweiten Randes verlaufen.
Bevorzugterweise gehen von jedem ersten Rand zwei erste Begrenzungselemente aus, wobei jeweils ein erstes Begrenzungselement in zum zweiten Rand angrenzenden Bereich des ersten Randes verläuft, also vom Eckbereich des Bodens ausgeht.
Das zweite Begrenzungselement sollte eine Transportaufnahme wie Durchgangsöffnung bzw. Bohrung aufweisen.
Bevorzugterweise weist das erste und/oder das zweite Begrenzungselement eine Flachsteg-Geometrie auf, wobei die flachstegförmigen Begrenzungsflächen mit ihrer jeweiligen Flachseite entlang der Seitenfläche des Waferstapels verlaufen.
Die im Boden vorhandene Aussparung ist insbesondere als Zentrieröffnung ausgebildet und kann eine Rechteck-Geometrie aufweisen.
Des Weiteren sollten Boden und Begrenzungselemente getrennt hergestellte Bauelemente sein, die zur Bildung des Transportträgers stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Der Träger besteht insbesondere aus Quarzglas oder enthält dieses. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Träger aus zumindest einem Material aus der Gruppe Si, SiC, Graphit, SiC-beschichtetes Graphit (hochrangig), Si-infiltriertes Graphit, Siliziumnitrid besteht.
Bezüglich der Angabe, dass das lichte Maß von gegenüberliegenden Begrenzungselementen geringfügig größer als lichter Abstand gegenüberliegender Seitenflächen des Stapels ist, die entlang der Begrenzungselemente verlaufen, ist anzumerken, dass ein Aufmaß zwischen 0 mm und 5 mm, insbesondere bis 3 mm, besonders in etwa 2 mm, zu bevorzugen ist.
Die Höhe der Begrenzungselemente wird an die Höhe der zu transportierenden Waferstapel angepasst. Auch wird die Durchgangshöhe innerhalb einer Prozessanlage berücksichtigt.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre kann ein Waferstapel einfacher automatisiert gehandelt werden. Die Masse des Trägers kann dabei derart ausgelegt werden, dass diese geringer als diejenige von zwei Siliziumplatten ist, mit denen nach dem Stand der Technik ein Stapel umgeben wird, um diesen sodann zu transportieren.
Die Wafer, d. h. der Waferstapel, werden in etwa formschlüssig von den Begrenzungselementen fixiert, wobei aufgrund der entlang von zwei gegenüberliegenden Rändern verlaufenden zwei Begrenzungselementen ein Verdrehen des Stapels ausgeschlossen wird.
Dadurch, dass in zwei gegenüberliegenden Rändern des Bodens bzw. der Grundplatte zurückversetzte äußere Abschnitte vorhanden sind, besteht die Möglichkeit, mit einfachen Greifern den Stapel zu erfassen, indem dieser abschnittsweise im Bereich der zurückversetzten Ränder erfasst wird. Somit kann ein einfaches Herausnehmen des Stapels aus dem Träger erfolgen.
Durch die in zumindest zwei gegenüberliegenden Begrenzungselementen vorhandenen Aufnahmen wie Bohrungen ist ein einfaches, jedoch sicheres Erfassen des Trägers zum Transport dieses möglich.
Die Wafer sind von dem Transportträger derart umgeben, dass ein unmittelbarer Kontakt mit Transportelementen wie Ketten unterbleibt, so dass metallische Verunreinigungen durch Berührung vermieden werden.
Durch die Verwendung von insbesondere Quarzglas ergibt sich ein Träger, der für IR-Strahlung in einem Umfang durchlässig ist, dass ein sehr guter Wärmeeintrag in den Stapel gewährleistet ist.
Insbesondere besteht der Träger aus mehreren Einzelteilen, die stoffschlüssig verbunden sind. Eine diesbezügliche Herstellungsweise ist kostengünstiger als die Herstellung eines Trägers aus Vollmaterial.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
1 einen Waferstapel-Transportträger in isometrischer Darstellung,
2 den Träger gemäß 1 in Draufsicht,
3 den Träger gemäß 1 in Vorderansicht und
4 den Träger gemäß 1 in Seitenansicht.
In den Figuren ist ein Waferstapel-Transportträger 10 – nachstehend vereinfacht Träger genannt – dargestellt, um horizontal aufeinanderliegende Wafer im Stapel transportieren zu können. Der Träger 10 stellt dabei sicher, dass sich der Stapel bei einem Transport durch z. B. einen Durchlaufofen nicht verschieben kann, also quasi eine formschlüssige Aufnahme des Stapels sichergestellt ist. Gleichzeitig wird durch die Konstruktion des Trägers 10 sichergestellt, dass ein automatisiertes Handhaben möglich ist. Dies bedeutet, dass sowohl der Träger 10 als auch der in der Zeichnung nicht dargestellte und von dem Träger 10 aufgenommene Stapel mit z. B. Greifern erfasst werden kann, um ein weiteres Handling vorzunehmen.
Der Träger 10 besteht aus einem auch als Grundplatte zu bezeichnenden Boden 12, der eine Rechteckform aufweist. Mittig weist der Boden 12 eine Aussparung 14 auf, die im Ausführungsbeispiel eine Rechteck-Geometrie aufweist. Die Aussparung 14 dient als Zentrierhilfe bzw. ermöglicht es, dass der von dem Träger 10 aufgenommene Stapel mittels einer Aushebestation angehoben werden kann.
Um den Stapel formschlüssig zu fixieren, gehen von gegenüberliegenden ersten Rändern 16, 18 erste Begrenzungselemente 20, 22, 24, 26 aus, die eine Flachsteg-Geometrie aufweisen, wie die Figuren verdeutlichen. Dabei sind die ersten Begrenzungselemente 20, 22, 24, 26 in Eckbereichen des Trägers 10 angeordnet, also angrenzend zu den gegenüberliegenden zweiten Rändern 28, 30. Die zweiten Ränder 28, 30 weisen jeweils einen mittleren Abschnitt 32, 34 und zu diesem zurückversetzte äußere Abschnitte 36, 38 bzw. 40, 42 auf.
Von den mittleren Abschnitten 32, 34 gehen zweite Begrenzungselemente 44, 46 aus, die den ersten Begrenzungselementen 20, 22, 24, 26 in ihrer Geometrie entsprechen, also eine Flachsteg-Geometrie aufweisen.
Wie in der 2 prinzipiell angedeutet, sind die ersten und zweiten Begrenzungselemente 20, 22, 24, 26, 44, 46 an den jeweiligen Außenseiten der Ränder 16, 18, 38, 40 stoffschlüssig befestigt, und zwar insbesondere durch Schweißen.
Die Dimensionierung des Bodens 12 bzw. der Grundplatte ist dabei derart, dass der lichte Abstand der von den ersten Rändern 16, 18 ausgehenden ersten Begrenzungselemente 20, 24 bzw. 22, 26 geringfügig größer als die Erstreckung des von dem Träger 10 aufgenommenen Stapels zwischen den Rändern 16, 18 ist. Als Aufmaß sollte ein Wert bis zu 5 mm eingehalten werden.
Der lichte Abstand zwischen den zweiten Begrenzungselementen 44, 46 entspricht gleichfalls – ebenfalls unter Berücksichtigung eines entsprechenden Aufmaßes – der Breite des von dem Träger 10 zu transportierenden Stapels, also dem lichten Abstand der Seitenflächen, die sich entlang der Begrenzungselemente 44, 46 erstrecken. Somit ist der Stapel im Bereich der äußeren Abschnitte 36, 38, 40, 42 der zweiten Ränder 28, 30 an der Bodenseite des Trägers 10 frei zugänglich, so dass ein problemloses Erfassen mit einem Greifer möglich ist.
Des Weiteren sollten die von den mittleren Abschnitten 32, 34 ausgehenden zweiten Begrenzungselemente 44, 46 Transportaufnahmen wie Bohrungen oder Löcher 48 aufweisen, um ein Handling zu ermöglichen.
Bevorzugte Abmessungen des Trägers 10 sind für einen Transport von 6''-Wafern wie folgt anzugeben:
Abstand der gegenüberliegenden äußeren Abschnitte 38, 42 bzw. 36, 40 der zweiten Ränder 28, 30: ca. 140 mm–150 mm,
lichter Abstand zwischen den von den mittleren Abschnitten 32, 34 ausgehenden bzw. mit diesen verbundenen zweiten Begrenzungselementen 44, 46: ca. 156 mm–160 mm,
lichter Abstand zwischen den gegenüberliegenden ersten Begrenzungselementen 20, 24 bzw. 22, 26: ca. 156 mm–160 mm,
Erstreckung des jeweiligen Begrenzungselements 20, 22, 24, 26, 44, 46 entlang der ersten bzw. zweiten Ränder 16, 18, 28, 30: ca. 15 mm–30 mm,
Erstreckung der ersten bzw. zweiten Begrenzungselemente 20, 22, 24, 26, 44, 46 senkrecht zu den ersten und zweiten Rändern 16, 18, 28, 30: ca. 4 mm–8 mm,
Höhe der Begrenzungselemente 20, 22, 24, 26, 44, 46 von der Unterseite des Bodens 12 aus betrachtet: ca. 24 bis 30 mm,
Dicke des Bodens 12: ca. 3 mm–8 mm,
Kantenlänge der Aussparung 14: ca. 60 mm–100 mm.
Der Träger 10 sollte insbesondere aus Quarz bestehen, um sicherzustellen, dass im erforderlichen Umfang ein Wärmeeintrag in die gestapelten Wafer erfolgt.
Andere Materialien wie Si, SiC, Graphit, SiC-beschichtetes Graphit (hochrangig), Siinfiltriertes Graphit oder Siliziumnitrid kommen gleichfalls in Frage.
Durch die Konstruktion des Trägers weist dieser eine geringe Masse auf, so dass eine geringe Wärmeträgheit gegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008055515 A [0002]
EP 0874387 A [0005]

Claims

Waferstapel-Transportträger (10) zum Transport von horizontal aufeinanderliegenden rechteckförmigen Wafern, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportträger (10) einen plattenförmigen Boden (12) mit von diesem abragenden senkrecht zum Boden verlaufenden Begrenzungselementen (20, 22, 24, 26, 44, 46) aufweist, dass der Boden eine Rechteckform mit mittiger Aussparung (14) aufweist, dass lichter Abstand von von zwei gegenüberliegenden ersten Rändern (16, 18) ausgehenden ersten Begrenzungselementen (20, 22, 24, 26) geringfügig größer als lichter Abstand von gegenüberliegenden ersten Seitenfläche des eine Quadergeometrie aufweisenden Waferstapels ist, dass jeder der verbleibenden gegenüberliegenden zweiten Ränder (28, 30) des Bodens aus einem mittleren Abschnitt (32, 34) und angrenzenden zurückversetzten äußeren Abschnitten (36, 38, 40, 42) besteht, dass von jedem mittleren Abschnitt zumindest ein zweites Begrenzungselement (44, 46) ausgeht, wobei lichter Abstand der von den mittleren Abschnitten ausgehenden zweiten Begrenzungselemente geringfügig größer als lichter Abstand von senkrecht zu den ersten Seitenflächen verlaufenden zweiten Seitenflächen des Waferstapels ist, und dass lichter Abstand der äußeren Abschnitte (36, 38, 40, 42) der gegenüberliegenden zweiten Ränder kleiner als der lichte Abstand der zweiten Seitenflächen des Stapels ist.
Waferstapel-Transportträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Begrenzungselemente (20) innenseitig fluchtend zu jeweiliger Außenfläche der ersten Ränder (16, 18) des Bodens (12) verlaufen.
Waferstapel-Transportträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Begrenzungselemente (44, 46) innenseitig fluchtend zu jeweiliger Außenfläche des mittleren Abschnitts (32, 34) der zweiten Ränder (28, 30) verlaufen.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von jedem ersten Rand (16, 18) zwei erste Begrenzungselemente (20, 22; 24, 26) ausgehen, wobei jeweils ein erstes Begrenzungselement in zum zweiten Rand (28, 30) angrenzenden Bereich des ersten Rands verläuft.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Begrenzungselement (44, 46) eine Transportaufnahme wie Durchgangsöffnung (48) aufweist.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Begrenzungselement (20, 22, 24, 26, 44, 46) eine Flachsteg-Geometrie aufweist.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flachstegförmigen Begrenzungselemente (20, 22, 24, 26,44, 46) mit ihrer jeweiligen Flachseite entlang der Seitenfläche des Waferstapels verlaufen.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittige Aussparung (14) im Boden (12) eine Zentrieröffnung ist.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittige Aussparung (14) des Bodens (12) eine Rechteck-Geometrie aufweist.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (12) und die Begrenzungselemente (2, 22, 24, 26, 44, 46) getrennt hergestellte Bauelemente sind, die zur Bildung des Transportträgers (10) stoffschlüssig verbunden sind.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) aus Quarzglas besteht oder dieses enthält.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) aus zumindest einem Material aus der Gruppe Si, SiC, Graphit, SiC-beschichtetes Graphit (hochrangig), Si-infiltriertes Graphit, Siliziumnitrid besteht.
Waferstapel-Transportträger nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Maß M des geringfügig größeren lichten Abstands der Begrenzungselemente (20, 22, 24, 26, 44, 46) im Vergleich zum lichten Abstand der Seitenflächen des Stapels beträgt 0 mm < M ≤ 5 mm, insbesondere 0 mm < M ≤ 3 mm, insbesondere in etwa 2 mm.