DE3214256C2

DE3214256C2 -

Info

Publication number: DE3214256C2
Application number: DE19823214256
Authority: DE
Inventors: Horst Ing.(Grad.) 7904 Erbach De Kibbel; Klaus 7900 Ulm De Schwesig
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-04-17
Filing date: 1982-04-17
Publication date: 1993-08-05
Also published as: DE3214256A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transfer eines Substrats nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus US 36 56 454 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung sind mehrere Halbleiter substrate auf einem Substratkörper montiert, der mittels eines beweglichen Transportarms aus einer Vorkammer in eine Hauptkammer verbracht werden kann. Die Hauptkammer enthält beispielsweise eine Vakuumbeschichtungsanlage und ist über eine Vakuumschleuse mit der ebenfalls evakuierbaren Vorkammer verbunden. In der Vorkammer ist der Substratträger auf einer Ablage am Ende des Trägerarms aufgelegt. In der Hauptkammer ist ein Elektromagnet vorgesehen, der den Substratkörper über eine mit diesem ver bundene ferromagnetische Platte während des Beschichtungsvorgangs festhält.

Häufig werden Halbleitersubstrate in Form von dünnen Scheiben (Wafer) ohne Befestigung auf einem Substratträger gehandhabt. Aus der DE 28 54 824 A1 ist eine Vorrichtung zur automatischen Aus richtung solcher Scheiben bekannt. Die Scheiben haben die Form einer Abflachung. Die Ausrichtung erfolgt in zwei separaten Einrichtungen, wobei in einer ersten Einrichtung die Scheibe in Führungen so gedreht wird, daß die Abflachung eine vorbestimmte Ausrichtung einnimmt. Mittels eines Transportarms wird die grob ausgerichtete Scheibe zur zweiten Einrichtung transportiert und dort abgelegt. Die zweite Einrichtung weist feststehende und verschiebbare Kantenanschläge auf, wobei die verschiebbaren Anschläge die lose aufliegende Scheibe gegen die die Endposition definierenden festen Anschläge schieben.

Die Bearbeitung von Halbleitersubstraten, z. B. mittels Epitaxie verfahren in einer Vakuumanlage wie in der genannten US 36 56 454 beschrieben, erfordert in der Regel eine genaue Positionierung der Substrate für die Bearbeitung. Die bei der Bearbeitung auf tretenden hohen, teilweise in verschiedenen Bearbeitungsschritten auch wechselnden Temperaturen können zu thermisch bedingten Lageänderungen der Substrat-Aufnahmevorrichtungen führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfach und betriebs sicher arbeitende gattungsgemäße Vorrichtung anzugeben, die auch bei sich ändernden Betriebsbedingungen eine hohe und reproduzier bare Positioniergenauigkeit von zu bearbeitenden Substraten erreicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Übersichtsbild zur Erläuterung des Erfindungsgedankens;

Fig. 2 und 3 eine genaue Darstellung der Substrat-Auf nahmevorrichtung 17 in Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine genaue Darstellung des Transportträgers 20 gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein gasdicht verschließbares Gefäß 10, z. B. eine Ultrahochvakuum-Anlage zum epitaktischen Beschichten von Halbleitern. Das Gefäß 10 ist unterteilt in eine Vorkammer 11 und eine Hauptkammer 12, in der der Beschich tungsvorgang stattfindet, z. B. mit Hilfe eines Gas-Dampf gemisches in Richtung des Pfeiles 21. Durch eine gasdicht verschließbare Schleuse 13 sind Haupt- und Vorkammer trennbar, so daß die Vorkammer 11 belüftet werden kann und in der Hauptkammer 12 das Vakuum erhalten bleibt. In der Vorkammer 11 befindet sich ein auswechselbares Magazin 14, in dem zu beschichtende Substrate 16, z. B. die eingangs erwähnten Wafer, horizontal gestapelt sind auf entspre chenden Auflageschienen des Magazins 14. Zwischen jeweils zwei Substraten 16 befindet sich daher in vertikaler Richtung ein Abstand 22. Die Substrate 16 liegen im Magazin 14 in einer bestimmten geometrischen Lage, die durch die beispielsweise eingangs erwähnte Abflachung möglich ist. Das Magazin 14 ist in vertikaler Richtung 15 bewegbar, z. B. mit Hilfe eines nicht darge stellten Antriebes, der von außerhalb des Gefäßes 10 betätigbar ist. In der Vorkammer 11 befindet sich außerdem ein von außerhalb des Gefäßes 10 bewegbarer Transport träger 20 zum Transport der Substrate 16 vom Magazin 14 zu einer in der Hauptkammer 12 befindlichen Substrat-Auf nahmevorrichtung 17. Der Transportträger 20 ist dazu in einer horizontalen Richtung 23 bewegbar, z. B. mit Hilfe eines sogenannten Zahnstangenantriebes 24. Außerdem ist die Zahnstange 24 und damit der Transportträger 20 neigbar in Richtung des Doppelpfeiles 25. Die Substrat-Aufnahme vorrichtung 17 besteht erfindungsgemäß im wesentlichen aus zwei Hauptteilen, einer Grundplatte 18 und einem dagegen in horizontaler Richtung verschiebbaren Substrathalter 19. Die Grundplatte 18 ist fest mit dem Gehäuse 10 verbunden, z. B. über nicht dargestellte mechanische Stützen. Im folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtung näher erläutert:

Bei geschlossener Schleuse 13 bleibt in der Hauptkammer 12 das Vakuum erhalten, während in die belüftete Vorkammer 11 ein Magazin 14 mit unbeschichteten Substraten 16 einge setzt wird. Danach wird in der Vorkammer 11 ebenfalls ein Vakuum erzeugt und die Schleuse 13 geöffnet. Der Trans portträger 20 entnimmt nun dem Magazin 14 ein Substrat 16, transportiert dieses durch die geöffnete Schleuse 13 in die Hauptkammer 12 und legt es auf dem Substrathalter 19 ab. Danach wird der Transportträger 20 wieder in die Vorkammer 11 bewegt, die Schleuse 13 geschlossen und die Beschichtung des Substrates vorgenommen. Nach diesem Vorgang wird das Substrat mit Hilfe des Transportträgers wieder im Magazin 14 abgelegt. Dieses wird dann in vertikaler Richtung 15 soweit bewegt, daß ein weiteres unbeschichtetes Substrat 16 in den Arbeitsbereich des Transportträgers 20 gelangt, so daß der beschriebene Arbeitsvorgang wiederholt werden kann.

Durch den beweglichen Substrathalter 19 wird in vorteil hafter Weise eine selbsttätige gegenseitige Ausrichtung zwischen dem Transportträger 20 und dem Substrathalter 19 erreicht. Dadurch ist das Substrat 16 sehr genau und reproduzierbar in der Hauptkammer 12 ablegbar. Dieses ist wesentlich für viele Substrat-Bearbeitungsverfahren. Da bei einigen Substrat-Bearbeitungsverfahren wechselnde Wärme, z. B. Strahlungswärme, erforderlich ist, besteht die Möglichkeit, daß sich die Substrat-Aufnahmevorrichtung 17 mechanisch verändert, so daß fehlerhafte Ablagen des Substrates 16 auf dem Substrathalter 19 erfolgen könnten. Dieser Nachteil wird durch die erwähnte gegenseitige Ausrichtung ebenfalls vermieden.

Der erwähnte genaue Ausricht- und Positioniervorgang des Substrates wird im folgenden anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert, die genauere Darstellungen der Substrat-Auf nahmevorrichtung 17 (Fig. 2, 3) sowie des Transportträgers 20 (Fig. 4) zeigen.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Substrat-Aufnahmevor richtung 17. Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-B (Fig. 2).

Gemäß den Fig. 2 und 3 befindet sich auf der kreisring förmig ausgebildeten Grundplatte 18 der verschiebbare kreisringförmige Substrathalter 19. An der Grundplatte und/oder dem Substrathalter befinden sich erste Anschläge 30, z. B. sogenannte Fixierstifte, die die Bewegungsmög lichkeit des Substrathalters 19 einschränken, z. B. auf ±2 mm in jeder horizontalen Richtung. Auf dem Substrathal ter 19 befinden sich zweite Anschläge 31, z. B. ebenfalls Fixierstifte, die eine genaue und lagerichtige Ablage des kreisförmigen Substrates 16 auf dem Substrathalter 19 ermöglichen. Dabei sind die zweiten Anschläge 31 bei spielsweise derart angebracht, daß das zwischen diesen abgelegte Substrat 16 sich lediglich 5/100 mm in jeder Richtung bewegen kann. Außerdem sind die zweiten Anschläge 31, unter Berücksichtigung der eingangs erwähnten Ab flachung 161 des Substrates 16, derart angebracht, daß eine Verdrehung des Substrates vermieden wird. Der Substrathalter 19 besitzt an seiner im wesentlichen senkrecht stehenden Seitenfläche 191 Ausnehmungen 192 und mindestens eine Zentrieröffnung 193, in die eine Ausricht vorrichtung 40, z. B. ein im wesentlichen zylinderförmiger Stab, des Transportträgers 20 geschoben wird (Fig. 4). Durch diesen Vorgang wird auf einfache und zuverlässige Weise zwischen dem Transportträger und dem Substrathalter eine gegenseitige Ausrichtung erreicht, deren Genauigkeit lediglich von den Herstellungstoleranzen, z. B. 1/10 mm, der Ausrichtvorrichtung und der Zentrieröffnung abhängt.

Gemäß Fig. 4 besitzt der Transportträger 20 an seinem einen Ende mindestens einen Tragarm 41, auf dem dritte Anschläge 42 angebracht sind, z. B. Fixierstifte, zum sicheren und lagerichtigen Transport des Substrates 16. Die Ausnehmungen 192 dienen zur Aufnahme der Tragarme 41. Die Höhe der zweiten und dritten Anschläge ist so bemes sen, daß das Substrat 16 durch eine neigende Bewegung des Transportträgers auf dem Substrathalter 19 ablegbar ist.

Bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem Substrathalter 19 und/oder der Grundplatte 18 eine Maskenaufnahme vorhanden, in die eine Maske, z. B. eine Aufdampfmaske, einlegbar ist. Bei einer derartigen Anordnung wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht, daß zwischen einer Aufdampfquelle, der Maske und dem zu bearbeitenden Substrat eine reproduzierbar genaue Zuordnung besteht.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es außerdem möglich, den Substrathalter aus der Hauptkammer zu entfernen, ohne diese zu belüften. Dieser Vorgang ist beispielsweise nötig zur Reinigung des Substrathalters und/oder der Maske. Das Entfernen des Substrathalters geschieht mit Hilfe des Transportträgers, der in beschrie bener Weise in die Ausnehmungen des Substrathalters geschoben wird und diesen aus den entsprechenden Anschlä gen hebt.

Claims

1. Vorrichtung zum Transfer eines Substrats in einem aus minde stens zwei Kammern bestehenden, geschlossenen Gefäß zwischen einer Vorkammer, in welcher das Substrat in einer vorbestimmten Lage la gerbar ist, und einer in einer Hauptkammer angeordneten Substrat- Aufnahmevorrichtung mittels eines bewegbaren Transportträgers, da durch gekennzeichnet, daß die Substrat-Aufnahmevorrichtung (17) aus einer Grundplatte (18) und einem darauf innerhalb vorgegebener Grenzen (30) verschiebbaren Substrathalter (19) besteht, und daß der Transportträger (20) an einem Ende eine Ausrichtvorrichtung derart aufweist, daß beim Bewegen des Transportträgers (20) zur Substrat-Aufnahmevorrichtung (17) sich die Ausrichtvorrichtung (40) und der verschiebbare Substrathalter (19) innerhalb der vor gegebenen Grenzen (30) gegenseitig ausrichten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Grundplatte (18) im wesentlichen in einer horizontalen Lage befindet, daß der Substrathalter (19) lose auf die Grundplatte (18) gelegt ist und daß an der Grundplatte (18) und/oder dem Substrathalter (19) minde stens ein erster Anschlag (30) vorhanden ist, der eine Verschiebung des Substrathalters gegen die Grundplatte begrenzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtvorrichtung (40) stabför mig ausgebildet ist und daß der Substrathalter (19) mindestens eine an die Ausrichtvorrichtung angepaßte Zentrieröffnung (193) besitzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrathalter (19) mindestens ein zweiter Anschlag (31) vorhanden ist, der eine lage richtige Ablage des Substrats (16) ermöglicht.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportträger (20) an einem Ende mindestens einen Tragarm (41) besitzt und mindestens einen darauf angebrachten dritten Anschlag (42) zur lagerichtigen Aufnahme des Substrates (16).

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter (19) auswechselbar ist mit Hilfe des Transportträgers (20).

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (18) und der Substrathalter (19) mindestens eine Arbeitsöffnung (32) besitzen, durch die das Substrat (16) bearbeitbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (10) evakuierbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (16) im wesent lichen aus halbleitendem Material besteht.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grundplatte (18) und/oder dem Substrathalter (19) mindestens eine Masken aufnahme vorhanden ist, in der mindestens eine Maske anbringbar ist, die der Bearbeitung des Substrats (16) dient.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Substrat-Auf nahmevorrichtung (17) aus einem oder mehreren Materialien besteht, die den physikalischen und/oder chemischen Bedingungen innerhalb des Gefäßes (10) angepaßt sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportträger (20) im wesentlichen entlang einer Linie bewegbar ist und außerdem neigbar um eine Achse, die senkrecht auf der Linie steht.