DE2036562C2

DE2036562C2 - Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen

Info

Publication number: DE2036562C2
Application number: DE2036562A
Authority: DE
Inventors: James Lyle Richardson Tex. Nygaard
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1969-07-29
Filing date: 1970-07-23
Publication date: 1986-11-27
Also published as: DE2036562A1; GB1314590A; JPS5338599B1; US3765763A; FR2053245B1; FR2053245A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein solches Verfahren ist aus der GB-PS 5 70 385 bekannt. Mit Hilfe des bekannten Verfahrens werden Selenelemente hergestellt, die als Gleitrichter oder Fotozellen zum Einsatz kommen. Bei diesem bekannten Verfahren werden die herzustellenden Elemente gruppenweise auf Trägern angebracht und jeweils auch gruppenweise in den einzelnen Bearbeitungsstationen behandelt. Die einzelnen Bearbeitungsschritte werden dabei in einem automatisierten Ablauf ausgeführt, wobei jeweils der gleiche Bearbeitungsschritt an einer ganzen Gruppe von Elementen durchgeführt wird. Wegen dieser automatisierten, aber gruppenweise erfolgenden Bearbeitung ist die Flexibilität des bekannten Verfahrens sehr begrenzt, was bedeutet, daß Umstellungen von der Herstellung eines Elementtyps zu einem anderen Elementtyp nicht ohne weiteres nur mit relativ großem Zeitaufwand durchgeführt werden können, was eine schnelle Anpassung der herzustellenden .Elemente an jeweilige Abnehmerwünsche kaum möglich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen die Bearbeitungsschritte an den einzelnen Halbleiterscheiben einzeln und unabhängig von Bearbeitungsschritten an anderen Scheiben zur Erzielung einer großen Flexibilität im Hinblick auf eine Umstellung der Bearbeitungsschritte durchgeführt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die einzelnen Bearbeitungsschritte vollautomatisch unter der Steuerung durch einen Computer so durchzuführen, daß eine scheibenweise serielle Bearbeitung einschließlich eines automatischen Transports zwischen den Stationen ermöglicht wird. Die Halbleiterscheiben werden dabei nicht mehr wie bisher gruppenweise, sondern einzeln unter Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Reihenfolge von einer BearbeitungsstatiCil ZUr uiiuCrCu trSnSpGri

beitungsschritte vorgesehen und auch nach Bedarf geändert werden kana

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Herstellungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Abschnitts der Vorrichtung von F i g. 1.

In der Zeichnung ist eine Anordnung zur Herstellung elektronischer Bauelemente schematisch dargestellt. Die Anordnung 10 enthält einen typischen Abschnitt einer größeren Bauelementherstellungsanordnung, mit der automatisch Siliziumbauelemente in Planartechnik, wie integrierte Schaltkreise, Transistoren, Widerstände und ähnliche elektronische Bauelemente, hergestellt werden können. Diese Bauelemente werden in Form von Scheiben oder Plättchen hergestellt, die jeweils eine größere Anzahl einzelner Bauelemente enthalten.

Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung 10 und die gesamte Anordnung, von der sie einen Teil bildet, unterscheiden sich von bisherigen Anordnungen zur Herstellung elektronischer Bauelemente dadurch, daß die Bauelemente enthaltenden Scheiben kontinuierlich hergestellt werden. In der Anordnung 10 werden einzelne Scheiben zwischen mehreren Arbeitsstationen transportiert, von denen jede einen einzelnen Bearbeitungsvorgang an der Scheibe ausführt. Die Scheiben sind numerier, und sie werden in der gesamten Anordnung aufeinanderfolgend bearbeitet. Jede Arbeitsstation der Anordnung führt ihren jeweiligen Bearbeitungsvorgang in einer optimalen Zeitperiode durch, so daß an keinem Punkt der Anordnung Scheiben angehäuft werden.

Die Anordnung 10 unterscheidet sich von bisherigen Bauelementherstellungsanordnungen darin, daß sie vollständig von einem Computer gesteuert ist. An den Scheibentransportabschnitt der Anordnung ist somit ein Computer angeschlossen, der die Bewegung der Scheiben zu und von jeder Arbeitsstation der Anordnung reguliert. Die Arbeitsstationen der Anordnung sind mechanisch, elektrisch und chemisch unabhängig voneinander ersetzbar. Den Arbeitsstationen fehlen jedoch die Zeit-, Ablauf- und Überwachungssteuerungen, die normalerweise in Scheibenherstellungsmaschinen enthalten sind. Die von diesen Steuerungen normalerweise ausgeführten Funktionen werden vom Computer ausgeführt, der den Beginn, die Durchführung und die Beendigung jedes von jeder Arbeitsstation in der Vorrichtung ausgeführten Vorgangs reguliert. Der Computer selbst wird von einem Stapel aus Befehlskarten gesteuert, so daß der von der Vorrichtung 10 ausgeführte Herstellungsprozeß eingestellt, abgeändert oder vollständig verändert werden kann, indem einfach die Befehle auf den in dem Stapel enthaltenen Karten geändert werden.

Die Anordnung 10 enthält einen in F i g. 1 dargestellten Dunkelkammerabschnitt 12 und einen in F i g. 2 dargestellten Abscheidungsabschnitt 14. Außerdem enthält die Anordnung 10 einen Computer 16, der sowohl die Arbeitgänge des Dunkelkammerabschnitts 12 als auch die Arbeitsgänge des Abscheidungsabschnitts 14 stcu-

p g

rung der Halbleiterscheiben läßt sich eine schnelle Anpassung der durchzuführenden Bearbeitungsschritte erzielen, da eine zur Identifizierung der Halbleiterscheiben eingesetzte Vorrichtung ermöglicht, jederzeit die Lage der Halbleiterscheibe innerhalb des Systems der Bearbeitungsstationen zu erkennen, so daß demgemäß auch sehr leicht eine bestimmte Reihenfolge der Bearcii. lvcT \_Oiüpüici io iSi üüci einen multiplexer io um den Abschnitten 12 und 14 verbunden, der den Computer 16 wiederholt mit jedem Teilabschnitt der Abschnitte 12 und 14 in rascher Folge verbindet.

Beim Betrieb der Anordnung 10 werden die Scheiben eine nach der anderen aus einem Schiffchen 20 oder einer anderen Scheibenzufuhrvorrichtung vom Dunkelkammerabschnitt 12 aufgenommen. Bei der Aufnahme

besteht jede Scheibe aus einem Siliziumsubstrat, die auf einer Oberfläche mit einer Siliziumdioxydschicht überzogen ist. Die in der Anordnung iO verwendeten Scheiben unterscheiden sich von herkömmlichen Scheiben dadurch, daß jede Scheibe einzeln numeriert ist

Dies wird dadurch erzielt, daß am Rand jeder Scheibe eine Reihe von binär codierten Kerben angebracht wird.

Die dem Dunkelkammerabschnitt 12 vom Schiffchen 20 zugeführten Scheiben werden von einer die Scheiben befördernden, mit Luft arbeitenden Transporteinrichtung 22 aufgenommien. Die mit Luft arbeitende Transporteinrichtung 22 erstreckt sich durch den gesamten Dunkelkammerabschnitt 12, und sie arbeitet derart, daß die Scheiben der Reihe nach zwischen den verschiedenen Arbeitsstationen des Abschnitts bewegt werden. Die Transporteinrichtung 22 besteht grundsätzlich aus einer Führungsbahn, längs deren axialer Mittellinie eine Reihe von Löchern mit kleinen Durchmesser ange-

mer befindet Auch wird keine Reinigungslösung auf die Scheibe gesprüht ehe sich die Spindel dreht In gleicher Weise hängt jede Bearbeitungsphase jeder Arbeitsstation der Anordnung 10 bezüglich ihres Beginns, ihrer Steuerung und ihrer Beendigung vom Computer 16 ab.

Wenn eine Scheibe in der Scheibenreinigungsstati&n 26 gereinigt worden ist wird sie von der Transporteinrichtung 22 zu einer Scheibenwendestation 28 befördert. Die einzige Funktion der Station 28 ist ein Umdrehen jeder von der Anordnung 10 bearbeiteten Scheibe bezüglich der Transporteinrichtung 22. Die Station 28 wird vom Computer 16 derart gesteuert, daß die Scheiben solange nicht in die Station eingeführt werden, bis diese nicht für die Durchführung des Scheibenwende-Vorgangs bereit ist und daß der Scheibenwendevorgang solange nicht begonnen wird, bis eine Scheibe richtig angebracht wird.

Von der Station 28 aus wird jede Scheibe zu einer Beschichtungsstation 30 befördert. Die Station 30 ist

bracht ist Durch diese Löcher wird Di uckluft in die 20 ebenso aufgebaut wie die Scheibenreinigungsstation 26; Führungsbahn gelenkt so daß über die Oberfläche der sie enthält ebenso eine Scheibenabsenk- und Scheiben-Führungsbahn Druckluftstrahlen gebildet werden. Die
Druckluftstrahlen tragen die Scheiben auf einem Luftkissen, und sie befördern die Scheiben längs der Führungsbahn durch den Dunkelkammerabschnitt 12.

Jede vom Dunkelkammerabschnitt 12 aufgenommene Scheibe wird zunächst von der Transporteinrichtung 22 zu einer Scheibeniesestation 24 befördert. An der Schcibenlesestation 24 wird die Scheibe relativ zu einer

aus einer Lampe und einer Photozelle bestehenden 30 Transporteinrichtung 22; sie bewirkt ein Einbrennender Schcibenlesevorrichtung gedreht Die Scheibenlesevor- lichtempfindlichen Ätzschutzschicht, die in der Station richtung erzeugt ein der in codierter Form am Scheibenrand angebrachten Nummer entsprechendes Signal,
das zum Computer 16 der Anordnung 10 übertragen
wird.

Der Computer 16 speichert jede von der Scheibenlescsiuiion gelesene Scheibennummer, und er hält auf diese Weise die Reihenfolge fest in der die Scheiben in den
Dunkelkammerabschnitt 12 eingeführt werden. Die Reihenfolge kann irgendwie ansteigend, fallend oder ge- 40 gesamte Rückfläche jeder Scheibe beim Verlassen der mischt sein. Station 34 mit einem ätzbeständigen Material beschich-

Wenn jedoch einmal eine Scheibenreihenfolge festge- tet.

legt ist, muß sie über die gesamte Anordnung 10 beibe- Von der Station 34 aus befördert die Transporteinhalten werden. Wenn irgendeine in der Anordnung 10 in richtung 22 jede Scheibe zu einer Wendestation 36, ei-Arbeit befindliche Scheibe in irgendeiner Weise aus der 45 ner Drehstation 28 und einer Heizstation 40. Die Station Reihe gerät dann beendet der Computer 16 automa- 36 entspricht im Aufbau und in der Funktion der Station tisch den Betrieb der gesamten Anordnung. 28. Die Scheibe liegt daher beim Verlassen der Station

Sobald eine Scheibe an der Scheibeniesestation 24 26 mit ihrer Rückseite auf der Transporteinrichtung 22. gelesen worden ist, wird sie von der Transporteinrich- Die Station 38 entspricht im Aufbau und in der Funktion tung 22 zu einer Scheibenreinigungsstation 26 beför- 50 der Station 30; sie bewirkt eine Beschichtung der Vordert. An der Scltieibenreinigungsstation 26 wird die derseite jeder durch die Anordnung 10 geführten Scheibe mit einer lichtempfindlichen Ätzschutzschicht Die Station 40 entspricht im Aufbau und in der Wirkungsweise der Station 32; sie bewirkt ein Einbrennen der 55 lichtempfindlichen Ätzschutzschicht auf der Vorderseite der Scheiben.

Wenn die Vorderseite einer Scheibe mit einem lichtempfindlichen Ätzschutzmaterial überzogen worden ist, wird die Scheibe zu einerAusricht- und Belichtungsstaweise die Scheiben in der Scheibenreinigungsstation 26 60 tion 42 transportiert. An der Station 42 wird jede Scheisolange nicht der Spindel zugeführt, bis der Computer be exakt auf eine Maske ausgerichtet, auf der ein den zu

drehspindel mit einer Unterdrucköffnung sowie eine Kammer und eine Düse. Die Station 30 bewirkt eine Beschichtung der Rückseite jeder Scheibe mit einer Schicht aus lichtempfindlichem ÄtzschtUzmaterial wie beispielsweise KMER.

Von der Arbeitsstation 30 aus befördert die Transporteinrichtung 22 jede Scheibe zu einer Heizstation 32. Die Station 32 enthält einen geheizten Abschnitt der

30 auf der Scheibe angebracht worden ist.

Wenn eine Scheibe in der Station 32 erhitzt worden ist, wird sie zu einer Belichtungsstation 34 transportiert, in der die lichtempfindliche Atzschutzschicht auf der Scheibe belichtet wird. Durch die Belichtung wird die lichtempfindliche Ätzschutzschicht zu einem Material polymerisiert, das gegen die Einwirkung von Ätzlösungen äußerst widerstandsfähig ist. Auf diese Weise ist die

Scheibe auf einer Spindel angebracht und durch Betätigen einer in der Spindel angebrachten Unterdrucköffnung an ihr befestigt Die Spindel wird dann in eine Kammer abgesenkt und mit relativ hoher Geschwindigkeit gedreht. Während der Drehung der Spindel sprüht eine Düse eine Reinigungslösung auf die Scheibe.

|cde Arbeitsstation der Anordnung 10 wird vollständig vom Computer 16 gesteuert. So werden beispiels-

16 feststellt, daß die Spindel zur Aufnahme einer Scheibe bereit ist, wobei die Unterdrucköffnung der Spindel nichl eingeschaltet ist, bis die Scheibe auf der Spindel angebracht ist. Die Spindel wird solange nicht in die Kammer abgesenkt, bis eine Scheibe durch die Wirkung der Unterdrucköffnung an der Spindel befestigt ist, und sie wird solange nicht gedreht, bis sie sich in der Kamätzenden Flächen der Siliziumdioxydbeschichtung auf dem Siliziumsubstrat der Scheibe entsprechendes Muster angebracht ist. Die ausgerichteten Scheiben werden durch die Maske hindurch belichtet Durch dieses Verfahren wird auf der Vorderseite jeder Scheibe an den Abschnitten der lichtempfindlichen Ätzschutzschicht Licht zur Einwirkung gebracht, die den Abschnitten der

Siliziumdioxidschicht auf der Scheibe entsprechen, die nicht geätzt werden sollen. Die Maske verändert das Auftreffen von Licht auf den Abschnitten der lichtempfindlichen Ätzschutzschicht, die den Abschnitten der Si-Ikiumdioxydschicht entsprechen, die geätzt werden sollen.

Nachdem eine Scheibe an der Station 52 belichtet worden ist, wird sie zu einer Entwicklungsstation 44 befördert, die in gleicher Weise wie die Stationen 26 und 38 aufgebaut ist. An der Entwicklungsstation wird die Scheibe mit einem Material eingesprüht, das die an der Station 42 nicht belichteten Teile der lichtempfindlichen Ätzschutzschicht entfernt. Das bedeutet, daß die Abschnitte der lichtempfindlichen Ätzschutzschicht, die die zu ätzenden Abschnitte der Siliziumdioxydschicht be- !5 decken, entfernt werden.

Von der Entwicklungsstation 44 aus wird jede Scheibe von der Transporteinrichtung 22 über eine Heizstation 46, eine Beschichtungsstation 48 und eine Heizstation 50 zu einer Ausricht- und Belichtungsstation 52 befördert. Die Stationen 46 und 50 entsprechen im Aufbau und in ihrer Wirkungsweise der Station 32, während die Station 48 im Aufbau und in der Wirkungsweise der Station 38 entspricht. Die Station 52 ist ebenso wie die Station 42 aufgebaut, mit der Ausnahme, daß die lichtempfindliche Atzschutzschicht auf der Vorderseite jeder Scheibe an der Station 52 durch eine Maske belichtet wird, die etwas größere dunkle Bereiche als die an der Station 42 verwendete Maske enthält. Die Stationen 48, 50 und 52 sind in der Anordnung 10 vorgesehen, damit die Beschichtung der Abschnitte der Scheibe, die nicht geätzt werden sollen, und die Belichtung der zu ätzenden Abschnitte sichergestellt werden.

Von der Station 52 aus wird jede Scheibe zu einer Entwicklungsstation 54 weiterbefördert, die im Aufbau und in ihrer Wirkungsweise der Station 44 entspricht. Nachdem eine Scheibe in der Entwicklungsstation bearbeitet worden ist, wird sie zu einer Prüfstation 46 transportiert.

An der Prüfstation wird jede Scheibe durch eine Anzahl von Prüfpositionen unter Steuerung durch den Computer 16 weitergeschaltet. Die Scheibe wird an jeder Prüfposition einer Sichtkontrolle unterzogen. Wenn eine Scheibe die Prüfung nicht besteht, steuert der Computer 16 die Transporteinrichtung 22 so. daß die Scheibe in ein Schiffchen 58 gelenkt wird. Wenn die Scheibe die Überprüfung dagegen besteht. lenkt die Transporteinrichtung die Scheibe unter Steuerung durch den Computer 16 über eine Heizstation 60 zu einer Ätzstation 62.

Die Ätzstation 62 enthält einen Behälter mit Ätzlösung, in dem eine Scheibentransportvorrichtung angebracht ist. Die Station 62 enthält auch mehrere Zuführungsrampen, die sich in verschiedene Abschnitte des Behälters erstrecken. Die Scheibentransportvorrichtung bewegt jede Scheibe mit gleichförmiger Geschwindigkeit durch den Behälter. Die Zeitperiode, während der jede Scheibe der Ätzlösung ausgesetzt ist, wird daher von der Zuführungsrampe gesteuert, über die die Scheibe in den Behälter eintritt. Die Auswahl der Zuführungsrampe, durch die jede Scheibe in den Behälter eintritt, wird vom Computer 16 entsprechend den Bedürfnissen jedes besonderen Scheibenherstellungsvorgangs gesteuert

Wenn eine Scheibe die Ätzstation 62 verläßt, wird sie von der Transporteinrichtung 22 durch eine Spülstation 64 befördert. Bei der Spülstation wird die Ätzlösung der Ätzstation 62 von der Scheibe abgewaschen. Die Scheibe bewegt sich dann durch eine Acetonspülstation 66, in der die von der Station 64 stammende Spüllösung entfernt wird. Als nächstes wird die Scheibe durch cine j Trocknungsstation 68 befördert, in der das von der Station 66 stammende Aceton entfernt wird. \

Wenn die Scheibe die Trocknungsstation 68 verläßt, wird sie durch eine Heizstation 70 zu einer zweiten Ätzstation 72 befördert. Diese Station 72 ist ebenso auf- _; gebaut, wie die Station 62; sie besitzt also einen Ät/.lösungsbehälter mit einer darin angebrachten Scheiben- :?'i transportvorrichtung sowie Zuführungsrampen, die die '.'·; Scheiben in verschiedene Behälterabschnitte lenken. ■'[ Auch hier wird die Zuführungsrampe über die die Scheibe in den Behälter der Station 72 eindringt, vom Com- > puter 16 gesteuert. ·

Nachdem eine Scheibe die Station 72 durchlaufen hai, : wird sie durch eine Spülstation 74, eine Acetonspülstation 76 und eine Trocknungsstation 78 zu einer Reinigungs- und Trocknungsstation 80 befördert. Die Station 80 entspricht im Aufbau der Station 26, und sie bewirkt die Zugabe einer Reinigungslösung zu jeder die Anordnung 10 durchlaufenden Scheibe. In der Station 80 wird auch die Reinigungslösung dadurch entfernt, daß ein Stickstoffstrahl gegen jede Scheibe gelenkt wird.

Wenn eine Scheibe in der Station 80 gereinigt und getrocknet worden ist, wird sie von der Transporteinrichtung 22 zu einer im Aufbau und in der Wirkungsweise der Station 56 entsprechenden Prüfstation 82 befördert. Scheiben, die die Überprüfung in der Station 82 nicht bestehen, werden vom Computer 16 in ein Schiffchen 84 gelenkt. Die Scheiben, die die Prüfung durchlau- ' fen, werden von der Transporteinrichtung 22 aus dem Dunkelkammerabschnitt 12 in den Abteilungsabschnitt 14 befördert.

Man kann erkennen, daß die verschiedenen Arbeitsstationen die den Dunkelkammerabschnitt 12 bilden, vollständig selbständig und vollständig voneinander unabhängig sind. Soweit wie möglich sind die Arbeitsslationen identisch zueinander und zu Austauschstationen aufgebaut, die ständig zur Verfügung stehen, falls eine der Arbeitsstationen ausfallen sollte. Die Arbeitsstationen 26,30, 38, 44, 48, 54 und 80 sind demnach identisch aufgebaut, und sie können gegeneinander ausgetauscht werden, ohne daß sich die Funktion des Dunkelkammcrabschnitts 12 ändert in gleicher Weise sind die Stationen 32, 40, 46, 50, 60 und 70 ebenso aufgebaut wie die Stationen 28 und 36. Natürlich führen viele der gleichartigen Arbeitsstationen im Dunkelkammerabschniit 12 unterschiedliche Funktionen aus, weil sie vom Computer 16 unterschiedlich gesteuert werden. Man kann weiterhin erkennen, daß die Stationen zur Herstellung anderer Bauelemente in einer anderen Reihenfolge angeordnet werden können.

Wenn jede Scheibe von der Transporteinrichtung 22 zum Abscheidungsabschnitt 14 befördert wird, wird die Scheibe zunächst einmal eine Scheibeniesestation 86 zugeführt, die der Scheibeniesestation 26 des Dunkelkammerabschnitts 12 entspricht An der Station 86 wird die am Scheibenrand in codierter Form angebrachte Num- ". mer gelesen und zum Computer 16 übertragen. Im Computer 16 wird die nummernmäßige Reihenfolge der in den Abscheidungsabschnitt eintretenden Scheiben bezüglich der Reihenfolge der in den Dunkelkammcrabschnitt 12 eintretenden Scheiben überprüft.

Nachdem sie an der Station 86 gelesen worden ist, wird jede Scheibe zu einer Ätzstation 88 befördert, die im Aufbau den Ätzstationen 62 und 72 entspricht, weil auch sie mehrere Zuführungsrampen und einen Behälter mit einer darin angebrachten Scheibentransporivor-

riditiiiig enthüll. |cde Scheibe wird längs einer der Rampen unter Steuerung durch den Computer 16 in den Vorratsbehälter eingeführt.

Wenn die Scheibe die Station 88 verläßt, wird sie durch eine Spülstation 90, eine Acetonspülstatidn 92 und eine Trocknungsstation 94 befördert, die den Stationen 64, 66 bzw. 68 des Dunkelkammerabschnitts 12 entsprechen. Die Stationen 88 bis 94 bewirken eine Entfernung der lichtempfindlichen Ätzschutzschicht, die Abschnitte der Siliziumdioxydschicht auf der Scheibe während der Behandlung der Scheibe in den Ätzstationen 62 und 72 schützt.

Die aus der Station 94 austretenden sauberen Scheiben werden von der Transporteinrichtung 22 zu einer Scheibenübertragungsstation 96 befördert. An der Station 96 bewegt ein drehbar gelagerter, mit Unterdruck arbeilender Scheibentransportkopf 98 die Scheiben paarweise im Scheibenbeförderungsschiffchen 100. Jedes der Schiffchen 100 enthält zwei Vertiefungen zur Aufnahme von Scheiben. Die Schiffchen 100 sind aus Quarz hergestellt und sie halten und transportieren die Scheiben während des Abscheidungsvorgangs.

Die Schiffchen 100 werden anfänglich längs einer mit Luft arbeitenden Transporteinrichtung 102 zu einer Ofenführung 104 befördert. Auf der Ofenführung 104 werden die Schiffchen von einem Schifförderer 106 durch einen Abscheidungsofen 108 transportiert. Im Ofen 108 wird ein Materials, das einen Störstoff wie Bor, Arsen, Phosphat oder dergleichen enthält, auf den Scheiben abgeschieden. Beim Verlassen des Ofens .108 sind auf diese Weise die gesamte Scheibenoberfläche und insbesondere die Abschnitte der Siliziumdioxidschicht, die während der Bearbeitung der Scheibe im Dunkelkammerabschnitt 12 weggeätzt worden sind, mit einer Schicht des einen Störstoff enthaltenden Materials überzogen.

Wenn die Schiffchen 100 den Ofen 106 verlassen, transportieren sie die Scheibe zu einer Scheibenübertragungsstation 110. An dieser Station 110 werden die Scheiben aus den Schiffchen herausgenommen und mit Hilfe eines verschiebbar angebrachten, mit Unterdruck arbeitenden Scheibenübertragungskopfs 114 zu einer mit Luft arbeitenden Transporteinrichtung 112 befördert. Wenn die Scheibe aus den Schiffchen 100 herausgenommen worden sind, werden die Schiffchen über die Transporteinrichtung 102 wieder zur Station 96 zurückbefördert. Die aus den Schiffchen herausgenommenen Scheiben werden über die Transporteinrichtung 112 aus dem Abscheidungsabschnitt 14 entfernt.

Man kann erkennen, daß der Abscheidungsabschnitt 14 jeweils zwei identische Öfen, mit Luft arbeitende Transporteinrichtungen, Übertragungsköpfe und dergleichen enthält. Dies dient dazu, den kontinuierlichen Betrieb der Anordnung 10 sicherzustellen. Sollte einer der Komponententeile in einer Hälfte des Abscheidungsabschnitts 14 ausfallen, dann können die Scheiben auf diese Weise unmittelbar durch die andere Hälfte des Abscheidungsabschnitts 14 bearbeitet werden. Die Verwendung paralleler Scheibenbearbeitiingseinrichtungen erlaubt außerdem die periodische Wartung und Reparatur des Abscheidungsabschnitts 14 ohne Störung des Betriebs der Anordnung 10.

Aus dem Abscheidungsabschnitt 14 austretende Scheiben werden von der Transporteinrichtung 112 in einen (nicht dargestellen) Abscheidungsabschnitt befördert. Der Abscheidungsabschnitt ist ebenso wie der Abscheidungsabschnitt 14 aufgebaut, doch arbeitet er insofern unterschiedlich, als er eine Störstoffabgabe aus der im Abschnitt 14 auf den Scheiben abgeschiedenen störstoffhaltigen Schicht in das Scheibenmaierial bewirkt. Das heißt, daß ein Eindringen von Störstoffen aus der störstoffhaltigen Schicht in die Abschnitte des Siliziumsubstrats der Scheiben erzwungen wird, die durch die Ätzbereiche der Siliziumdioxydschichten auf den Scheiben im Dunkelkammerabschniti 12 freigelegt worden sind. Durch diese Einwirkung erhalten die während des Ätzvorgangs freigelegten Abschnitte des Siliziumsubstrats halbleitende Eigenschaften.

In der vollständigen Herstellungsanordnung, von der die Anordnung 10 einen wesentlichen Teil bildet, wird jede Scheibe durch mehrere Dunkelkammerabschnitte, Abscheidungsabschnitte und Diffusionsabschnitte befördert. Jeder Dunkelkammerabschnitt entspricht dem in Fig. 1 dargestellten Abschnitt mit der Ausnahme, daß je nach den bestimmten Anforderungen gewisse Arbeitsstationen zu einem bestimmten Abschnitt hinzugefügt oder aus ihm entfernt werden können. In gleicher Weise können die Arbeitsstationen in verschiedenen Abschnitten unter Steuerung durch den Computer 16 in verschiedener Weise betrieben werden, damit an jeder Arbeitsstation in der gesamten Anordnung eine optimale Scheibenbearbeitung erzielt wird. Dies gilt insbesondere für die Ätzstationen, in denen unterschiedliche Ätzlösungen verwendet werden und in denen die Scheiben während unterschiedlicher Zeitperioden der Ätzlösung ausgesetzt sind, je nachdem, welche besondere Oxydschicht in einem bestimmten Dunkelkammerabschnitt bearbeitet werden soll. In gleicher Weise sind alle Abscheidungs- und Diffusionsabschnitte in der gesamten Anordnung gleichartig aufgebaut mit der Ausnahme, daß verschiedene Abscheidungsabschnitte zum Abscheiden unterschiedlicher Arten von Schichten aus den Scheiben je nach bestimmten Bearbeitungserfordernissen verwendet werden können.

Die beschriebene Herstellungsanordnung ist den bisher verwendeten Anordnungen überlegen, weil mit ihr Scheiben gleichmäßiger hergestellt werden können. Jede Scheibe wird schnell durch die gesamte Bearbeitungsanordnung transportiert, so daß sie während des Wartens auf die Bearbeitung nicht verunreinigt wird. Die Scheiben werden zwischen den Arbeitsstationen automatisch der Reihe nach weiterbefördert, so daß die Herstellungsüberwachung jeder Scheibe kontinuierlich aufrechterhalten wird. Da jede Arbeitsstation einzeln auf jede Scheibe einwirkt, und die Herstellungsvorgänge in der Anordnung vollständig von einem Computer gesteuert werden, wird jede Scheibe ohne diesen Kompromiß bezüglich der Erfordernisse anderer Scheiben bearbeitet.

Da die in der Zeichnung dargestellte Anordnung kontinuierlich jeweils eine einzelne Scheibe bearbeitet, ist die zum Durchlauf einer Scheibe durch die Anordnung erforderliche Zykluszeit auf ein absolutes Minimum verkleinert. Die sich aus der Erniedrigung der zur Scheibenbearbeitung erforderlichen Zykluszeit ergebenden Vorteile sind so zahlreich, daß die Anwendung der Anordnung sogar dann lohnend wäre, wenn dies das einzige Ergebnis wäre. So wird beispielsweise der Vorrat an in Arbeit befindlichen Scheiben auf ein absolutes Minimum verringert, weil jede Scheibe die sich zu irgendeiner Zeit in der Anordnung befindet, auch tatsächlich bearbeitet wird. In gleicher Weise kann die Anordnung zur Herstellung von Scheiben verwendet werden, für die bereits Firmenaufträge und nicht nur vorausschätzende Berechnungen erhalten worden sind, da fertige Scheiben in einer relativ kurzen Zeit erzeugt werden

ψ, können. Investitionen in der Lagerhaltung fertiger .,; Scheiben können daher beträchtlich verringert werden. ?i Zusätzlich zur Verringerung der Lagerhaltung führt die Herabsetzung der bei der Scheibenherstellung anil fallenden Zykluszeit zu einer leistungsfähigen Scheiben-S herstellung.

Iy So zeigen sich beispielsweise Fehler, die in der An-

P. Ordnung selbst vorhanden sind, in wenigen Tagen und

]4 nicht erst nach mehreren Wochen. Dadurch können

f; korrigierende Eingriffe wesentlich schneller durchge-

^j führt werden. Auch die Wirkung korrigierender Eingrif-

jjj fe. die sowohl zur Korrektur von Systemfehlern als auch

;S zur Verbesserung der Arbeitsweise durchgeführt wer-

f;j den, wirkt sich wesentlich schneller auf den Systemaus-

I gang aus.

K Zusätzlich zur gleichmäßigeren Herstellung von

;' Scheiben und zu der niedrigen Zykluszeit bei der Her-

j£ stellung von Scheiben ist die beschriebene Herstellungs-

ή anordnung bisher verwendeten Anordnungen überle-

$ gen, da die Scheiben während des ganzen Herstellungs-

jf Vorganges in der Reihenfolge gehalten werden. Die der

I Reihe nach erfolgende Bearbeitung führt beim Verfol-

I gen von Systemfehlern und Systemänderungseinflüssen

_r| zu großen Vereinfachungen. Die der Reihe nach ablau-

|] fenden Vorgänge ermöglichen auch die Verwendung

'! der Anordnung beim Testen experimenteller Vorgänge,

■'! da die schnelle Identifizierung von Testscheiben mög-

Φ lieh ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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50

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Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, bei welchem an Bearbeitungsstationen jeweils ein Bearbeitungsschritt an einzelnen Halbleiterscheiben durchgeführt wird und die Halbleiterscheiben längs einer vorbestimmten Bahn von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungstation transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheiben individuell numeriert werden, und daß unter Ausnutzung der Numerierung die Reihenfolge der Halbleiterscheiben bei ihrem Transport durch die Bearbeitungsstationen unabhängig von den verschiedenen Bearbeitungsvorgängen aufrechterhalten wird.