DE2629951C2

DE2629951C2 - Method for transporting semiconductor wafers through a temperature treatment tube

Info

Publication number: DE2629951C2
Application number: DE19762629951
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 8012 Ottobrunn Ertl; Helmut Dipl.-Phys. 8014 Neubiberg Gückel; Hugo Dipl.-Phys. Dr. 8035 Gauting Rüchardt; Fritz Ing.(grad.) 8000 München Schneckenaichner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1984-10-04
Also published as: DE2629951A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport vor» Halbleiterscheiben durch ein Temperaturbehandiungsrohr, bei dem die Halbleiterscheiben in die Rillen mit Gewinde versehener, mit den Enden über die Enden des Rohres hinausragender Stäbe eingesetzt und dann die Stäbe gleichsinnig gedreht werden, nach Patent 25 58 041.The present invention relates to a method for the transport of »semiconductor wafers through a temperature treatment tube, in which the wafers are threaded into the grooves, with the ends over the ends of the tube protruding rods are used and then the rods are rotated in the same direction, according to Patent 25 58 041.

Zur Temperaturbehandlung (Diffusion. Oxydation und dergleichen) von Halbleiterscheiben wird gewöhnlich ein Rohr beziehungsweise Ofen verwendet, in das die Halbleiterscheiben auf einem Schiff eingebracht werden. Für eine Massenfertigung ist von großer Bedeutung, daß die Halbleiterscheiben im Rohr den gleichen Bedingungen ausgesetzt werden. Dies bedeutet, der über der Länge des Rohres aufgetragenen Tcmpcraturverlauf (Temperaturpiofil) muß möglichst konstant sein.For temperature treatment (diffusion, oxidation and the like) of semiconductor wafers is usually a tube or furnace is used, into which the semiconductor wafers are placed on a ship will. For mass production it is of great importance that the semiconductor wafers in the tube are the same Conditions are exposed. This means the temperature curve plotted over the length of the pipe (Temperature piofile) must be as constant as possible be.

Um dieses konstante Temperaturprofil zu erreichen, werden bisher Rohre verwendet, die vom gleichen Ende aus be- und entladen werden. Wenn die Rohre mit einer geringen »Einfahrgeschwindigkeit« beladen werden, was insbesondere bei großen Durchmessern der Halbleiterscheiben erforderlich ist, treten aber zwangsläufig unterschiedliche Temperatur-Zeitverläufc auf, dir zu größeren Streuungen in den elektrischen Parametern führen.In order to achieve this constant temperature profile, tubes from the same end have been used up to now from being loaded and unloaded. If the pipes are loaded at a low "run-in speed", However, this inevitably occurs, which is necessary in particular with large diameters of the semiconductor wafers different temperature-time courses to you lead to greater scatter in the electrical parameters.

Zur Erzielung höherer Ofenkapazitäten und gleichmäßigerTemperatur-Zeitverläufe wurde auch schon die Möglichkeit diskutiert, mehrere Transporihorden oder Schiffe im Durchlaufverfahren zu verwenden. Dabei wird das Rohr am einen Ende beladen und am anderen Ende entladen. Es hat sich aber gezeigt, daß hierbei hohe Reibungskräfte zwischen den Transporthorden und der Wandung des Rohres auftreten. Weiterhin biegt sich ein aus Quarz bestehendes Rohr bei den hohen Temperaturen infolge der Belastung durch die mit den Halbleiterscheiben versehenen Transporthorden durch. Schließlich führt auch die Berührung mit den Transporthorden zu einer ungleichmäßigen Erwärmung der Halbleiterscheiben.To achieve higher furnace capacities and even temperature-time curves the possibility of using several transport trays or To use ships in a continuous process. The tube is loaded at one end and at the other Unload end. It has been shown, however, that there are high frictional forces between the transport trays and the wall of the pipe occur. Furthermore, a tube made of quartz bends at the high ones Temperatures as a result of the load from the transport trays provided with the semiconductor wafers. Finally, contact with the transport trays also leads to uneven heating of the Semiconductor wafers.

Um ein Verfahren zur Temperaturbehandlung von Halbleiterscheiben zu ermöglichen, das bei einem Durchlaufbetrieb einen möglichst konstanten Temperatur-Zeitverlauf im Rohr ermöglicht, schlägt die Hauptanmeldung vor, daß der Transport der Halbleiterscheiben im Rohr mittels Stäben erfolgt, deren Oberflächen mit Rillen in der Form eines Gewindes ausgestaltet sind. Bei diesem Verfahren werden also in ein aus Quarz, bestehendes Rohr zwei Siliciumstäbc eingebracht, deren Enden über das Rohr hinausragen und dort jeweils gelagert sind. Die Siliciumstäbc sind mit einem Formschliff in der Art eines Gewindes versehen. Die Steigung des Gewindes ist für eine automatische Be- und Entladung ausgelegt. Durch geeignete Profilgebung des Formschliffs ist es möglich, die zu behandelnden Halbleiterscheiben senkrecht zur Stabachse zu haltern. Hierfür ist ein Profil in der Art eines Trapezes geeignet- Eine gleichsinnige Antriebsrichtung der Stäbe bewirkt eine Vorwärtsbewegung der Halbleiterscheiben b?i derenIn order to enable a method for the temperature treatment of semiconductor wafers, which in a Continuous operation enables a temperature-time curve in the pipe that is as constant as possible, suggests the main application before that the transport of the semiconductor wafers in the tube takes place by means of rods, the surfaces of which are designed with grooves in the form of a thread. In this process, a quartz, Introduced two silicon rods into the existing tube, the ends of which protrude beyond the tube and there, respectively are stored. The silicon rods are provided with a form cut in the manner of a thread. The slope of the thread is designed for automatic loading and unloading. By appropriate profiling of the By grinding, it is possible to hold the semiconductor wafers to be treated perpendicular to the rod axis. Therefor a profile in the manner of a trapezoid is suitable - a drive direction of the rods in the same direction causes a Forward movement of the semiconductor wafers b? I their

ίο gleichzeitiger Drehung. Dadurch wird eine gleichmäßige Erwärmung der Halbleiterscheiben und somit eine Schonung des Kristallgitters erreicht, da keine auf Temperaturgradienten beruhende mechanischen Spannungen auftreten. Die Drehung der Halbleiterscheiben bewirkt eine gleichmäßige Umströmung mit dem Reaktionsgas. Die freie Wählbarkeit der Gewindesteigung ermöglicht schließlich einen Einsatz des Verfahrens bei automatisierten Geräten.ίο simultaneous rotation. This creates a uniform The semiconductor wafers are heated and thus the crystal lattice is protected, since there is no temperature gradient based mechanical stresses occur. The rotation of the semiconductor wafers causes a uniform flow around the reaction gas. The free choice of the thread pitch finally enables the method to be used in automated devices.

Zur möglichst genauen Führung der Halbieiterscheiben im Rohr wurde auch schon vorgeschlagen (DE-OS 26 19 444). zwei Tragstäbe und wenigstens einen Führungsstab zu verwenden, wobei sich für die Praxis ein Führungsstab als durchaus ausreichend erwiesen hat.
Es hat sich nun gezeigt, daß bei zahlreichen Anwendungsfällcn die Halbleiterscheiben nicht mit konstanter Geschwindigkeit das gesamte Rohr durchlaufen sollten. So kann es vorteilhaft sein, wenn die Halbleiterscheiben in den Randbereichen des Rohres eine größere Geschwindigkeit haben, da dort zwangsläufig ein Tempe-For the most precise possible guidance of the semi-conductor disks in the pipe, it has also been proposed (DE-OS 26 19 444). to use two support rods and at least one guide rod, with one guide rod having proven to be quite sufficient in practice.
It has now been shown that in numerous applications the semiconductor wafers should not run through the entire tube at a constant speed. It can be advantageous if the semiconductor wafers have a greater speed in the edge regions of the tube, since there inevitably a temperature

jo raturgradient vorliegt, oder wenn die Halbleiterscheiben in der heißesten Zone des Rohres während nur einer kürzeren Zeitdauer (zum Beispiel 10 min) sind, um das Halbleitermateria! nicht zu lange einer hohen Temperatur auszusetzen.jo raturgradient is present, or if the semiconductor wafers are in the hottest zone of the pipe for only a shorter period of time (e.g. 10 minutes) the semiconductor material! do not expose to high temperature for too long.

J5 Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der Hauptanmeldung so zu verbessern, daß eine variable Transportgcschwindigkch der Halbleiterscheiben ermöglicht wird.J5 It is therefore the object of the invention to improve the method of the main application so that a variable transport speed of the semiconductor wafers is made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungs.remäß dadurch gelöst.This object is achieved according to the invention.

daß die Ganghöhe der Gewinde veränderlich und den für die einzelnen Rohrberciche angestrebten Transportgcschwindigkcitcn der Halbleiterscheiben angepaßt ist. Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtthat the pitch of the thread is variable and the desired transport speed for the individual pipe areas the semiconductor wafers is adapted. The invention is described below with reference to the drawing explained in more detail. It shows

4') Fig.! einen Längsschnitt I in F i g. 2 durch ein mit Halbleiterscheiben bcladencs Rohr.4 ') Fig.! a longitudinal section I in F i g. 2 through a with Wafers bcladencs tube.

F i g. 2 eine Seitenansicht in Pfeilrichtung Il vom Rohr der F i g. I undF i g. 2 shows a side view in the direction of arrow II of the tube of FIG. I and

F i g. 3 einen Ausschnitt durch den vergrößerten Stab (Einzelheit III der Fig. 1).F i g. 3 shows a section through the enlarged rod (detail III of FIG. 1).

In einem aus Quarz oder Silicium bestehenden Rohi 1, das als Ofen zur Temperaturbehandlung von Halbleiterscheiben 4 dient, sind zwei aus Silicium bestehende Tragstäbe 2 und ein Führungsstab 9 vorgesehen, deren Oberflächen mit Rillen 3 in der Form eines Gewindes ausgestaltet sind. Die Stäbe 2, 9 laufen in gleicher Rich- j tung um, was in den Fig. I und 2 durch Pfeile 6 angedeutet ist. Dies bewirkt, daß die in den Rillen 3 gelagcr- | ten beziehungsweise geführten und aus Silcium bestchenden Halbleiterscheiben 4 mit einem Durchmesser I von zum Beispiel 2" in entgegengesetzter Richtung J (Pfeil 7 in Fig. 2) umlaufen und sich dabei durch das] Rohr 1 in der durch die Pfeile 8 (Fig. 1) angedeutetenI Richtung bewegtn. Die Steigung der Rillen 3 ist der| b5 angestrebten Durchkuifgeschwindigkeit der Halbleiterscheiben 4 durch das Rohr 1 angepaßt und über dcrl Lange der Stäbe 2, 9 beziehungsweise des Rohres Il veränderlich. Eine gruLleie Steigung /um Beispie! anjIn a tube made of quartz or silicon 1, which is used as a furnace for the temperature treatment of semiconductor wafers 4, are two made of silicon Support rods 2 and a guide rod 9 are provided, the surfaces of which are provided with grooves 3 in the form of a thread are designed. The bars 2, 9 run around in the same direction, which is indicated in FIGS. 1 and 2 by arrows 6 is. This has the effect that the bearings in the grooves 3 | or guided and made of silicon Semiconductor wafers 4 with a diameter I of, for example, 2 ″ in the opposite direction J (Arrow 7 in Fig. 2) and move through the] Tube 1 in the indicated by the arrows 8 (Fig. 1) I. Moving direction. The slope of the grooves 3 is the | b5 target throughput speed of the semiconductor wafers 4 adapted by the pipe 1 and over dcrl The length of the rods 2, 9 or the tube II is variable. A brilliant incline / for example! anj

den Rand/.oncn des Rohres 1, führt also bei gleicher Drehzahl der Stäbe 2,9 zu einer höheren Durchlaufgeschwindigkeit in desen Randzonen.the edge / .oncn of the pipe 1, so leads with the same Speed of the bars 2.9 to a higher throughput speed in their peripheral zones.

Die Stäbe 2, 9 ragen über das Ende des Rohres 1 hinaus, so daß ein einfaches Be- und Entladen möglich ist. Für das Rohr 1 ist ein kreisförmiger Querschnitt zweckmäßig. Selbstverständlich kann jedoch auch ein quadratischer oder rechteckiger Querschnitt verwendet werden.The rods 2, 9 protrude beyond the end of the tube 1, so that easy loading and unloading is possible is. For the tube 1, a circular cross-section is appropriate. Of course, a square or rectangular cross-section can be used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

1515th

2020th

JOJO

4545

5050

bObO

Claims

Claim:

Method for transporting semiconductor wafers through a temperature treatment tube. where the Semiconductor wafers threaded into the grooves (3), with the ends over the ends of the tube (1) protruding rods (2) are used and then the rods (2) are rotated in the same direction (6), according to the patent 25 58 041, characterized in that the pitch of the thread is variable and the desired transport speeds of the semiconductor wafers for the individual tube areas (4) is adapted.