DE2237047A1 - FEEDING DEVICE FOR DIFFUSION OVEN - Google Patents
FEEDING DEVICE FOR DIFFUSION OVENInfo
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Description
Anmelderin; Stuttgart, den 26. Juli 1972 Applicant; Stuttgart, July 26, 1972
P 2 367 10 /2 Simmonds Precision Products, Inc. ' P 2 367 10/2 Simmonds Precision Products, Inc. '
New York 10591 , 105' Martling Avenue, TarrytouinNew York 10591, 105 'Martling Avenue, Tarrytouin
Vertreter t Representative t
Patentanwalt Dipl.-Ing. fllax Bunke, 7 Stuttgart 1 , Lessinastraße 9Patent attorney Dipl.-Ing. fllax Bunke, 7 Stuttgart 1, Lessinastraße 9
Die Erfindung betrifft eine Beschickungsvorrichtung für Diffusionsofen, in denen Fremdatome in eine Anzahl auf einem Quarzträger (Schiffchen) gehaltena Halbleitarplättchen eindiffundiert u/erden, wobei ein den Quarzträger haltendes und mitnehmendes Fördtrelement von außerhalb das Ofens her antraibbar ist.The invention relates to a charging device for diffusion furnaces in which foreign atoms are diffused into a number of semiconductor wafers held on a quartz carrier (boat), a conveyor element holding and driving the quartz carrier being able to be traced from outside the furnace.
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Im Diffusionsofen geht der diffundier-nde Stoff vom Bereich hoher Konzentration (Dampf) in den Bereich niedriger Konzentration (Halbleiter) über.In the diffusion furnace, the diffusing substance goes from the higher area Concentration (vapor) into the range of low concentration (semiconductors).
Bei nur eine Üffnunq aufweisenden Diffusionsöfen war es bekannt, ein die zu behandelnden Halbleiterplättchen tragendes Quarzschiffchen mittels eines Quarzhebels v/on Hand in den üfen einzusetzen und es nach Beendigung der Behandlung mittels dieses Quarzhebels ebenfalls von Hand wieder herauszunehmen.In the case of diffusion furnaces with only one opening, it was known insert a quartz boat carrying the semiconductor wafers to be treated into the furnace by means of a quartz lever by hand and take it out again by hand using this quartz lever after the end of the treatment.
Es war ferner bekannt, ein die zu behandelnden Plättchen tragendes Quarzschiffchen auf einer endlosen Gliederkette durch den Ofen hindurchzufordern. Ein Kettentrum trat dabei an dem einen Ende des Ofens durch eine erste Öffnung in den Ofen ein und an seinem anderen Ende durch eine zweite Öffnung mieder aus, während das andere Kettentrum außerhalb des Ofens zurücklief.It was also known to have a platelet to be treated Quartz boat on an endless chain through the furnace to demand through. A chain strand occurred at one end of the Furnace through a first opening into the furnace and at its other end through a second opening, while the other chain strand ran back outside the oven.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einbringen und UJiederherausholen des die Halbleiterplättchen tragenden Quarzschiffchen-^ aus einem Diffusionsofen in für die Massenproduktion geeigneter Weise und ohne besondere Anforderungen an eine Bedienungsperson zu stellen, zu erleichtern und zu beschleunigen und zwar mittelsThe invention is based on the task of introducing and retrieving of the quartz boat carrying the semiconductor wafers- ^ from a diffusion furnace into more suitable for mass production Way and without special requirements for an operator to provide, to facilitate and to accelerate by means of
s.vori"ichtuiig einer selbsttätig arbeitenden Beschickung/, die in an sich bekannter Weise auch das Einstellen der Qfentemperaturen in den einzelnen Ofenbereichen, der Fördergeschiuindigkeiten und der Verweilzeiten der Plättchen in den einzelnen Ofenzonen zuläßt. Die Vorteile mechanischer Art, die eine Förderkette, deren Verwendung als endlose Kette bekannt ist, bietet, sollen dabei erhalten bleiben, aber mit den Vorteilen verbunden werden, die ein Ofen mit nur einer Öffnung, der für die Verwendung einer endlosen Förderkette nicht geeignet ist, hinsichtlich der Aufrechterhaltung bestimmter Temperaturverhältnisse im Ofenraum und ggf. einer Atmosphäre aus inerten Gasen bietet.s.vori "ichtuiig an automatic loading system / which is known per se Way also the setting of the furnace temperatures in the individual Furnace areas, the conveying speeds and the dwell times which allows platelets in the individual furnace zones. The advantages of a mechanical nature that a conveyor chain, its use as endless Chain is known, offers, should be retained, but combined with the advantages that an oven with only one Opening that is not suitable for the use of an endless conveyor chain, with regard to the maintenance of certain Temperature conditions in the furnace chamber and possibly an atmosphere inert gases.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daßThe solution to this problem is according to the invention that
vsvs.
die vor eine als Ein- und Auslaß benutzte einfige Öffnung an demselb,e,n Εΐίφβ des 'Ofens zu setzende Beschickungsvorrichtung alsthe single opening used as inlet and outlet on the same, e, n Εΐίφβ of the 'furnace to be set loading device as
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Förderelement ein mittels eines elektromotorischen Antriebes durch diese Öffnung hindurch hin- und herbewegbares, einer ge-Conveying element a movable back and forth through this opening by means of an electric motor drive, a ge
olei!Giit krümmten Führung sich anpassendes Förder / aufweist, auf das das Schiffchen aufsetzbar und von dem es abnehmbar ißt, daß das Förderelement ein aus Gelenkkettengliedern gebildetes Gliederkettenstück endlicher Länge ist, daß die Vorrichtung eine Führung für dieses Gliederkettenstück aufweist, von der ein Teil durch eine in den Ofenraum hineinragende Führungsschiene gebildet ist, daß die Führung außerhalb des Ofens durch mindestens einen rückläufig gekrümmten Abschnitt zwecks platzsparender Unterbringung des ganzen Gliederkettenstückes außerhalb des Ofens in einer Horizontalebene spiralig ausgebildet ist und wobei das Vorrichtungsgehäuse mit seiner Vorderwand und den darauf angebrachten Steuerelementen zugleich das Steuerpult für den Betrieb der Vorrichtung darstellt.oley! Giit curved guide has adapting conveyor / on which the shuttle can be placed and from which it eats that the Conveying element is a link chain piece of finite length formed from articulated chain links that the device is a guide for this link chain piece, part of which through a guide rail projecting into the furnace chamber is formed so that the guide outside the furnace is reversed by at least one curved section for the purpose of space-saving accommodation of the entire link chain piece outside of the furnace in a Horizontal plane is formed spirally and wherein the device housing with its front wall and the control elements mounted thereon at the same time represents the control panel for the operation of the device.
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Weitere ttinzeJ hei ten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen iiiii dor Zeichnung·Further terms emerge from the following description of an embodiment in connection with the claims iiiii dor drawing
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer ei~f i ndungsgemäß ausgebildeten Ofenbeschickungsvorrichtung mit einem Teil der sich in den Ofen hinein erstreckenden Förderbahn,FIG. 1 is a side view of a device constructed in accordance with the invention One part furnace loading device the conveyor track extending into the furnace,
Fig. Li ein Querschnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1,Fig. Li is a cross section along line 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Ofenbeschickungsvorrichtung· und das schematise)! dargestellte Plättchenschiffchen mit seinen Antriebselementen,Fig. 3 is a plan view of the furnace loading device. and that schematize)! illustrated slide boats with its drive elements,
Fig. k ein Querschnitt nach Linie k-k in Fig. 2 undFIG. K shows a cross section along line kk in FIGS. 2 and
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, die die Antriebskette, das Schiffchen und die Laufschiene zum besseren Verständnis als Einzelteile zeigt.5 is a perspective view showing the drive chain, shows the shuttle and the running rail as individual parts for a better understanding.
Die Rückwand 11 des Gehäuses 10 der Ofenbeschickungsvorrichtung liegt an der Vorderwand 12 des eine Eintrittsöffnung 1 ^. aufweisenden Diffusionsofens 13 an und ist an dieser befestigt. Die linke Seitenwand des Gehäuses 10 weist eine große Öffnung 15 auf, durch welche hindurch nicht nur ein Rändelrad 15° für den Handantrieb eines Ketten^ j'ndes 16 zugänglich ist -The rear wall 11 of the housing 10 of the furnace charging device lies on the front wall 12 of the one inlet opening 1 ^. having diffusion furnace 13 and is attached to this. The left side wall of the housing 10 has a large opening 15, through which not only a thumbwheel 15 ° for the manual drive of a chain ^ j 'ndes 16 is available -
diese
olle/Teile sind nachstehend im einzelnen erläutert -, sondern
auch die in bekannter Weise vorgesehene Potentiometereinstel-3 ung.these
olle / parts are explained in detail below - but also the potentiometer setting provided in a known manner.
Ein AnIri ebsinotor 17 (Fig. 2) treibt über ein Untersetzungsgetriebe lO eine aus diesem lierausragende Welle 19, auf dor cm Ende eine kleine Riemenscheibe 20 befestigt ist. Die kleine Riemenscheibe 20 treibt über einen Endlosriemen 21 eine ihr benachbarte größere Riemenscheibe 22.An AnIri ebsinotor 17 (Fig. 2) drives via a reduction gear lO a shaft 19 protruding from this lier a small pulley 20 is attached to the cm end. the small pulley 20 drives over an endless belt 21 a larger belt pulley 22 adjacent to it.
In einer soniircoht en,. mehrere Öffnungen aufweisenden Trennwand 23 ist in einer Öffnung 2'i in einem Lager 26 eine an ihrem cinr.a Linie· die Riemenscheibe 22 und an ihrem anderen linde das Räude]rad 15a tragende Welle 25 gelagert.In a soniircoht en ,. having multiple openings Partition 23 is in an opening 2'i in a bearing 26 a on its cinr.a line · the pulley 22 and on its other The shaft 25 bearing the mange] wheel 15a is supported.
bad original 2 0 9886/1221 original inspectedbad original 2 0 9886/1221 original inspected
Im wesentlichen in der IYlitte zwischen der Trennwand 23 und der Riemenscheibe 22 ist auf der Welle 25 ein Zahnrad 27 mit einer Nabe 28 befestigt, auf der das Kettenrad 16 sitzt. Die Welle 25 ist vor einer Üffnunq 55 (Fig.4) in der Deckplatte 44 des Gehäuses 10 so angeordnet, daß die Zähne des Kettenrades 16 nach oben durch eine Führungsschiene 31 hindurchragend eine bogenförmige Bahn beschreiben, so daß sie auf der Führungsschiene gleitende Gelenkkettenglieder 30 erfassen und sie antreiben. Die Führungsschiene 3.1 hat eine Längsnut 56 won schwalbenschiuanzähnlichern Querschnitt.Essentially in the middle between the partition 23 and the Pulley 22, a gear 27 with a hub 28 is attached to the shaft 25, on which the sprocket 16 is seated. The wave 25 is in front of a Üffnunq 55 (Figure 4) in the cover plate 44 of the housing 10 arranged so that the teeth of the sprocket 16 after protruding through a guide rail 31 above an arcuate one Describe the path so that they grasp articulated chain links 30 sliding on the guide rail and drive them. the Guide rail 3.1 has a longitudinal groove 56 which is similar to swallows Cross-section.
An der Vorderwand 32 des Gehäuses 10 sind mehrere Steuerglieder angeordnet (Fig. 1). Zu diesen gehören ein Ein-/Aus-Schalter 33, ein Fdeßqerät zum Anzeigen der Lage des Schiffchens 34 im Qfenraum 36 und unter mehreren Schaltern einer, der, wenn er von einem geschickten Bedienungsmann bedient wird, die Behandlungszeit für die von dem Schiffchen 34 getragenen Plättchen 35 ausgleicht, ebenso ihre Vorerhitzung und ihre Verujeilzeit im Ofenraum.On the front wall 32 of the housing 10 are several control members arranged (Fig. 1). These include an on / off switch 33, a measuring device for displaying the position of the shuttle 34 in the furnace room 36 and among several counters one that, when operated by a skilled operator, the treatment time for compensates for the platelets 35 carried by the shuttle 34, as well as their preheating and their residence time in the furnace space.
Die Trennwand 23 (Fig. 1 und 4) hat eine Öffnung 37, die von einer bogenförmig geschlitzten Platte 38 abgedeckt ist, deren Schlitz 39 eine Achse 40 aufnimmt, deren eines Ende an einem bei 42 an der Gehäuseujand schwenkbar gelagerten Flachteil 41 befestigt ist, während ihr anderes, mit einem Gewinde versehenes Ende einen Rändelknopf 42a trägt» mit dem Bine an dam Flachteil 41 gelagerte Spannrolle 43 zum Spannen des Riemens 21 in die eine und zum Wegnehmen der Spannung in die entgegengesetzte Richtung verschwenkt werden kann. Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß, wenn man dBn Rändelknopf 42a auf der Welle 40 zunächst lockerschraubt, so daß seine in der Zeichnung nicht dargestallte hintere Fläche von der Platte 38 abgehoben ist, der schwenkbare Flachteil 41 so nach einer Seite bewegt werden kann, daß der Riemen richtig gespannt wird, wonach der Rändelknopf 42a wieder so weit aufgeschraubt wird, daß seine hintere Fläche wieder in feste Reibungsverbindung mit der Platte 38 gelangt.The partition wall 23 (Fig. 1 and 4) has an opening 37, which is of a arcuate slotted plate 38 is covered, the slot 39 of which receives an axis 40, one end of which at 42 at one end the housing Neujand is attached to the pivotably mounted flat part 41, while its other end, which is provided with a thread, has a knurled button 42a with the bine on the flat part 41 Tensioning roller 43 for tensioning the belt 21 in one and for removing it the voltage can be pivoted in the opposite direction. From the foregoing it can be seen that if one uses dBn Knurled knob 42a on the shaft 40 initially loosely screwed so that its rear surface, not shown in the drawing, from the Plate 38 is lifted, the pivotable flat part 41 can be moved to one side so that the belt is properly tensioned, after which the knurled knob 42a is screwed on again so far that its rear surface again in firm frictional connection with the Plate 38 arrives.
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Bai Ausfall des elektrischen Stromes etwa nach Art der bekannten "Werdunkelungen", die in den letzten Jahren an der Ustküste der Vereinigten Staaten in großem Ausmaß aufgetreten sind, kann der Bedienunqsmann der Ofenbeschickungsvorrichtung das Schiffchen 34 aus dem Ofenraum von Hand zurückführen, und zwar nach bloßem Lösen des Rändelknopfes 42a und Entspannen des Riemens, so daü das Rändelrad 15a am Ende der das Kettenrad 16 tragenden UJelle 25 gedreht werden kann und das Kettenrad in dar gewünschten Richtung angetrieben wird.Bai failure of the electric current roughly of the type known "Darkenings" that have occurred in recent years on the Ust coast of the United States have occurred on a large scale, the operator can the shuttle 34 from the furnace loader back to the furnace chamber by hand after simply loosening the Knurled knob 42a and relax the belt, so that the knurled wheel 15a at the end of the UJelle 25 carrying the sprocket 16 can and the sprocket is driven in the desired direction.
Eine Deckplatte 44 (Fig.3) ist fest mit dam Gehäuse 10 verbunden; sie meist eine Führung 45 mit einem rücklaufend gekrümmten Abschnitt 46 auf, derart, daß die miteinander verbundenen Gelenkkettenglieder 30 in einer Horizontalebene vollständig ausjdem Ofenraum zurückgeholt und, wie gezeigt, oben auf dem Gehäuse platzsparend untergebracht werden können. Die Führungsschiene 31 ist fest auf dar Deckplatte des Gehäuses angebracht und hat ein Endstück 47, das sich im wesentlichen über die Länge des Ufenraumes 36 erstreckt. So können die Kettenglieder ganz in den Ofen hineinbefördert (etwa 1,22 m =4 ft) und wieder ganz daraus zurückgeholt und oben auf der Deckplatte untergebracht werden.A cover plate 44 (Figure 3) is firmly connected to the housing 10; they usually have a guide 45 with a retrograde curved section 46 in such a way that the interconnected articulated chain links 30 completely retrieved from each furnace chamber in a horizontal plane and, as shown, can be placed on top of the housing to save space. The guide rail 31 is fixed on the cover plate of the housing and has an end piece 47 which extends over the length of the Ufenraumes 36 substantially. So they can Chain links pushed all the way into the furnace (about 1.22 m = 4 ft) and brought back completely from it and placed on top of the cover plate.
Ein Zahnrad 52, das vom Kettenzahnrad 16 her antreibbar ist, treibt über eine UJelle 51 ein auf dieser sitzendes, drehbares Element 5U. Dieses kann eine UJelle verschwenken, auf der ein Kont-aktarm eines Potentiometers sitzt, wobei die Lage dieses Armes den Understand im Stromkreis der zuletzt aufgezählten, nicht dargestellten Elemente bestimmt.A gear 52, which can be driven by the sprocket 16, drives A rotatable element 5U seated thereon via a UJelle 51. This can pivot a UJelle, on which a contact arm a Potentiometer is seated, the position of this arm being the understanding in the circuit of the elements listed last, not shown certainly.
Das Uuarzschiffchan 34 (Fig. 5) weist aufrechtstehende Endwände 53, 53 mit daran hervorstehenden Hebe-Griffen auf, die es erleichtern, das Schiffchen in die richtige Lage auf den Gelenkkettengliedern 30 zu bringen. Das Schiffchen 34 kann - wie gezeigt mit zueinander geneigten Gleitwänden versehen sein, oder die die Plättchen aufnehmende, mit Schlitzen versehene Oberfläche braucht auch nur konkav zu sein; die Ausbildung des Schiffchens gehört nicht zu der vorliegenden Erfindung. Die untere Fläche des Schiffchans 34 hat Vertiefungen (Fig. 1), die die aufrechtstehenden Bolzen 54 der miteinander verbundenen Gelenkkettengliedar 30 aufnehmen. The Uuarzschiffchan 34 (Fig. 5) has upstanding end walls 53, 53 with lifting handles protruding from them, which make it easier to the shuttle in the correct position on the articulated chain links Bring 30. The shuttle 34 can be provided with sliding walls inclined to one another, as shown, or the The wafer-receiving, slotted surface also only needs to be concave; the formation of the shuttle belongs not related to the present invention. The lower surface of the ship chan 34 has depressions (Fig. 1), which the upright Pick up bolts 54 of the interconnected articulated chain link 30.
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!•Ixt der beschriebenen Vorrichtung läßt sicli wie folgt arbeiten. Es können zwei Betriebsarten vorgewählt uerden,! • The device described can work as follows. Two operating modes can be preselected,
a) das Einwegverfahren, bei dem das Schiffchen erst in die Verweilzone und dann in die Diffusionszone gelangt,a) the one-way process, in which the shuttle only enters the Dwell zone and then enters the diffusion zone,
b) das Pendelverfahren: Hierbei wird eine Hin- und Herbewegung erzeugt, so daß sich das Schiffchen um plus oder Minus etwa 5·θ8 ci.i ( 2 Zoll) sowohl in die Verweilzone als auch in die Diffusionszone bewegt.b) the pendulum method: This involves a back and forth movement so that the boat moves plus or minus approximately 5 x 8 ci.i (2 inches) into both the dwell zone as well as moving into the diffusion zone.
Schritt 1: Betätigen der Wählvorrichtung, Beladen des Schiffchens.Step 1: Activate the dialing device, load the Shuttle.
Schritt 2j Wählen der Stellung des Schiffchens im Ofen durch Drehen des Wähl^^>otentioüieters in die gewünschte Stellung.Step 2j Select the position of the boat in the oven Turn the dial ^^> otentioüieters to the desired Position.
Schnitt 3· Einstellen der Geschwindigkeitssteuerung auf die gewünschte Zeit von einer, zwei oder- drei Minuten voller Leistung.Section 3 · Setting the speed control to the desired time of one, two or three minutes of full power.
Schritt 1H Einstellen des Vorheiz-Verweilzeit-Potentiotneters auf die gewünschte Zeitdauer.Step 1 H Set the preheat dwell potentiometer to the desired length of time.
Schritt 5 l Einstellen des Potentiometers für die Vorheizlage auf die gewünschte Verweilstellung im Ofen.Step 5 l Adjust the potentiometer for the preheating position to the desired dwell position in the oven.
Damit ist das Voreinstellen beendet und es braucht nur noch der Wähl^^knopf für das Betriebsverfahren betätigt zu werden:This completes the presetting and you only need to press the selection ^^ button for the operating procedure:
Schritt 6: Einstellen des Wähl·, ,knopf es für das Betriebsver-Step 6: Set the dial,, button for the operating
fahren.travel.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |