DE4340287C2 - Vertikales Schiffchen - Google Patents

Vertikales Schiffchen

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Description

Die Erfindung betrifft ein vertikales Schiffchen (Boot) zum Halten einer Vielzahl von Halbleiterplättchen (Wafers) das zwei Endglieder aufweist und eine Vielzahl von Stützgliedern, die vertikal auf den Endgliedern angebracht sind.
In einem Oxidations- und/oder Diffusionsprozeß wird ein mit einer Vielzahl von Halbleiterplättchen beladenes Schiffchen (Waferboot) für Plättchen in einen Diffusionsofen überführt und die Plättchen werden einer vorbestimmten Wärmebehandlung unterzogen.
Es wird je nach Art des Diffusionsofens ein vertikales Schiffchen oder ein horizontales Schiffchen ausgewählt.
Beispiele für im Stand der Technik bekannte Schiffchen sind in den Druckschriften JP 62-128633 U, DE 36 34 935 A1, DE-OS 24 22 527 und US 44 12 812 beschrieben. Ein übliches verti­ kales Schiffchen, offenbart in der japanischen Druckschrift JP 62-128633 U, ist in Fig. 1 dargestellt, das zwei End­ platten (nicht gezeigt) und eine Vielzahl, zum Beispiel vier, vertikale Stützstäbe 2 aufweist, die auf den Endplatten angebracht sind. Eine Vielzahl von Plättchen 1 wird in horizontaler oder etwas geneigter Weise auf dem vertikalen Schiffchen gehalten. Eine Vielzahl von Schlitzen 2a ist auf dem Stützglied 2 in einem bestimmten Abstand zum Halten von Halbleiterplättchen 1 ausgebildet.
In Fig. 1 ist jeder Stützstab 2 zum Zwecke des leichteren Verständnisses übertrieben dick dargestellt, er ist jedoch tatsächlich dünn.
In dem üblichen vertikalen Schiffchen weisen, normalerweise, alle Stützglieder 2 im Querschnitt dieselbe Konfiguration auf. Das Stützglied 2 ist beispielsweise ein dreieckiger Stab oder ein rechteckiger Stab. Jeder auf einem solchen Stabglied gebildeter Schlitz 2a weist einen relativ kleinen Stützbereich zum Stützen des Plättchens 1 auf. Der Stützbe­ reich besitzt nur eine geringe Ausdehnung in Richtung des Umfanges des Plättchens 1. Zwei vordere Stützglieder sind normalerweise an den beiden Enden des Durchmessers von Plätt­ chen 1 senkrecht zur Einführrichtung X des Plättchens ange­ ordnet.
Während Wärmebehandlungen werden nicht nur die Plättchen 1, sondern auch das Schiffchen, unabhängig von seiner Form, auf eine hohe Temperatur erhitzt. Je größer das Plättchen 1 ist, desto mehr neigt es dazu, daß es sich durch sein eigenes Gewicht verbiegt (durchbiegt), wenn es auf eine hohe Temperatur erhitzt wird.
Wenn das Plättchen richtig auf die Stützglieder 2 des übli­ chen Schiffchens gesetzt ist, beträgt der Winkel, der zwi­ schen der Einführrichtung X des Plättchens und einer Linie, die eine Vorderkante des vorderen Stützgliedes mit dem Schwerpunkt des Plättchens 1 verbindet, ungefähr 90 Grad oder höchstens einige Grad mehr als 90 Grad.
In einer solchen Anordnung ist der Schwerpunkt des Plättchens 1 annähernd zwischen den Vorderkanten der beiden vorderen Stützglieder 2 oder ihrer Nachbarschaft angeordnet, so daß die Last der Plättchen auf die beiden vorderen Stützglieder gerichtet ist. In der Folge teilen sich die beiden vorderen Stützglieder beispielsweise 70 bis 90% des Gewichts der Plättchen.
Je größer daher die Plättchen sind, desto häufiger wird ein Ver­ schieben ausgelöst. Verschieben wird durch Lastkonzentration, insbesondere in dem Bereich, der mit den Stützgliedern 2 ver­ bunden ist, bewirkt. Verschieben bedeutet Kristalldefekt oder Kristallversetzung.
Dagegen offenbart das offengelegte japanische Gebrauchsmuster Nr. 62-128633 auch noch ein Schiffchen, das auf Stützstäben fixierte kreisbogenförmige Platten aufweist, worin die Ladungslast des großen Plättchens etwas entspannt werden kann. Dieses Schiff­ chen ist jedoch teuer, weil die kreisbogenförmige Platte eine sehr genaue Oberfläche aufweisen muß, auf die das Plättchen anzuordnen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein vertikales Schiffchen zur Verfügung zu stellen, bei dem keine Gleitver­ schiebung ausgelöst wird und ein Verbiegen (Durchbiegen) des Plättchens beträchtlich verringert ist, sogar wenn große Plättchen darauf gehalten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein vertikales Schiff­ chen zum Halten einer Vielzahl von Halbleiterplättchen zur Verfügung gestellt, das zwei Endglieder aufweist, die am obe­ ren und unteren Ende des vertikalen Schiffchens angeordnet sind und eine Vielzahl von Stützgliedern, die vertikal auf den Endgliedern angebracht sind, wobei die Stützglieder zwei vordere Stützglieder umfassen, die auf der Plättcheneinführ­ seite angeordnet sind und mindestens ein auf der Rückseite des Schiffchens angeordnetes hinteres Stützglied, wobei jedes Stützglied eine Reihe von darauf in einem bestimmten Abstand ausgebildeten Schlitzen besitzt und eine Reihe von durch die Schlitze definierten Stützbereichen zum Stützen der Halblei­ terplättchen, worin das vordere Stützglied im allgemeinen durch eine kreisbogenförmige Platte gebildet ist und worin jeder zwischen der Einführrichtung der Plättchen und einer Linie, die das vordere Ende des Stützbereiches des vorderen Stützgliedes mit der Mitte des Plättchens verbindet gebil­ dete Winkel 100 Grad oder mehr beträgt.
Wenn Halbleiterplättchen richtig auf dem erfindungsgemäßen vertikalen Schiffchen angeordnet sind, beträgt jeder zwischen der Einführrichtung des Plättchens und einer Linie, die das vordere Ende des Stützbereiches mit der Mitte des Plättchens verbindet, gebildete Winkel 100 Grad oder mehr, wodurch der Schwerpunkt des Plättchens einigermaßen innerhalb der Linie, die zwei vordere Enden der Stützbereiche der vorderen Stütz­ glieder verbindet, angeordnet ist. Als Folge kann die Last­ konzentration auf dem Plättchen verringert werden und Defekte des Plättchens, zum Beispiel Gleitverschiebungen, können ver­ hindert werden.
Wenn jeder zwischen der Einführrichtung des Plättchens und einer Linie, die das vordere Ende des vorderen Stützbereiches mit der Mitte des Plättchens verbindet, gebildete Winkel we­ niger als 100 Grad beträgt, kann die Lastkonzentration auf dem Plättchen nicht ausreichend verringert werden. Jeder Win­ kel beträgt bevorzugt 115 Grad oder mehr.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines verti­ kalen Schiffchens aus dem Stand der Technik,
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen vertikalen Schiffchens, und
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zwei­ ten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines vertikalen Schiffchens gemäß der vorliegenden Erfindung. Das vertikale Schiffchen weist zwei Endglieder (nicht gezeigt) auf, die oben und unten am Schiffchen angeordnet sind und vier Stütz­ glieder 3, 4, die vertikal auf den Endgliedern angeordnet sind. Die Stützglieder bestehen aus zwei vorderen Stützglie­ dern 3, 3 und zwei hinteren Stützgliedern 4, 4. Die vorderen Stützglieder 3, 3 sind auf der Plättcheneinführseite des Schiffchens angeordnet. Die hinteren Stützglieder 4, 4 sind auf der Rückseite des Schiffchens angeordnet. Die vorderen Stützglieder 3, 3 sind im allgemeinen durch dieselben kreis­ bogenförmigen Platten gebildet. Das hintere Stützglied 4 ist durch dieselbe kreisbogenförmige Platte gebildet wie das vor­ dere Glied 3, während das hintere Stützglied 4 einen kleine­ ren Umfangswinkel aufweist als das vordere Stützglied 3. Mit anderen Worten, die Stützglieder 3 und 4 besitzen denselben Krümmungsradius, aber unterschiedliche Breite.
Eine Reihe von Schlitzen 3a, 4a ist auf den vorderen bzw. hinteren Stützgliedern 3, 4 in einem bestimmten Abstand aus­ gebildet. Eine Reihe von vorderen stützbereichen und eine Reihe von hinteren Stützbereichen zum Stützen der Plättchen 1 sind durch die Schlitze 3a, 4a auf den vorderen bzw. hinteren Stützgliedern 3, 4 definiert.
Der Schlitz 3a des vorderen Stützgliedes 3 und der Schlitz 4a des hinteren Stützgliedes 4 weisen unterschiedliche Formen auf. Der untere Teil von Schlitz 3a ist parallel zur Einführ­ richtung X des Plättchens. Dadurch berührt der untere Teil von Schlitz 3a das Plättchen 1 im wesentlichen auf der Ebene, die die Mittelachse des Schiffchens einschließt und senkrecht zur Einführrichtung X des Plättchens verläuft. Während der Schlitz 4a des hinteren Stützgliedes 4 einen kreisbogenförmigen unteren Teil besitzt, der dem Randkreis des Plättchens 1 entspricht. Das Plättchen 1 ist in der Weise auf dem Schiffchen angeord­ net, daß seine Mitte 1a im wesentlichen in der Mittelachse des Schiffchens angeordnet ist.
Wenn das Plättchen 1 richtig auf dem vertikalen Schiffchen angeordnet ist, beträgt jeder Winkel A, B, der zwischen der Einführrichtung X des Plättchens und einer Linie, die das vordere Ende 3b des vorderen Stützbereiches des vorderen Stützgliedes 3 mit der Mitte 1a des Plättchens 1 verbindet, gebildet ist, ungefähr 118 Grad.
Das Stützglied 3, 4 ist durch eine kreisbogenförmige Platte gebildet, die einen Umfangswinkel von 30 bis 40 Grad um die Mitte 1a des Plättchens 1 in Fig. 2 aufweist. Der Schlitz 3a, 4a besitzt eine Tiefe von 3-7 mm. Nicht nur die Stützglieder 3, 4, sondern auch die Schlitze 3a, 4a sind symmetrisch in bezug auf die Ebene, die die Mittelachse des Schiffchens um­ faßt und parallel zur Einführrichtung X des Plättchens verläuft.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegen­ den Erfindung.
Zwei Endglieder 5 sind am oberen und unteren Ende des verti­ kalen Schiffchens angeordnet, jedoch ist in Fig. 3 nur das untere Endglied 5 gezeigt. Vier Stützglieder 3, 4 sind verti­ kal auf den Endgliedern 5 angebracht, so daß sie parallel zu­ einander sind. Ein Paar vordere Stützglieder 3, 3 ist auf der Plättcheneinführseite angeordnet und das andere Paar hin­ tere Stützglieder 4, 4 ist an der Rückseite des Schiffchens angeordnet. Zwei vordere Stützglieder 3 sind so angeordnet, daß sie einander gegenüberstehen, wobei die Plättchen 1 da­ zwischen liegen. Zwei hintere Stützglieder 4 sind so angeord­ net, daß sie der Mitte 1a des Plättchens 1 gegenüberstehen.
Jedes Stützglied 3, 4 besitzt eine konstante Dicke. Der innere und äußere Umfang der Stützglieder 3, 4 ist jeweils fast konzentrisch zum Rand des Plättchens 1.
Eine Reihe von Schlitzen 3a ist auf dem vorderen Stützglied 3 ausgebildet. Die unteren Teile der Schlitze sind parallel zur Einführrichtung X der Plättchen angeordnet, in der Weise, daß das auf das Schiffchen gesetzte Plättchen 1 die unteren Teile der Schlitze berührt. Durch die Schlitze 3a sind eine Reihe von vorderen Stützbereichen zum Stützen der Plättchen 1 definiert.
Das hintere Stützglied 4 ist durch eine relativ enge kreis­ bogenförmige Platte gebildet, so daß eine leichtgewichtige Konstruktion geschaffen wird. Eine Reihe von Schlitzen 4a ist auf dem hinteren Stützglied 4 ausgebildet. Der Schlitz 4a ist bogenförmig und entspricht dem Rand des Plättchens 1. Eine Reihe von hinteren Stützbereichen ist durch die Schlitze 4a zum Stützen des Plättchens 1 definiert.
Wenn das Plättchen 1 richtig auf dem vertikalen Schiffchen von Fig. 3 angeordnet ist, beträgt jeder Winkel A, B, der zwischen der Einführrichtung X des Plättchens und einer Linie, die die Vorderkante 3b des vorderen Stützbereiches mit der Mitte 1a des Plättchens verbindet, gebildet ist, ungefähr 120 Grad.
Das vordere Stützglied 3 ist durch eine kreisbogenförmige Platte mit einer Breite von 64 mm gebildet. Sein Umfangswin­ kel C um die Mitte 1a des Plättchens 1 beträgt ungefähr 36 Grad. Die Schlitze 3a besitzen eine Tiefe von 3-10 mm. Das hintere Stützglied 4 ist durch eine kreisbogenförmige Platte mit einer Breite von 30 mm gebildet. Die Schlitze 4a besitzen eine Tiefe von 3-10 mm.
Nicht nur die Stützglieder 3, 4, sondern auch die Schlitze 3a, 4a sind symmetrisch in bezug auf die Ebene, die die Mit­ telachse des Schiffchens umfaßt und parallel zur Einführrich­ tung X des Plättchens verläuft.
In Fig. 3 betragen die Winkel D, E, F, G, H beispielsweise ungefähr 90, 30, 33, 17 bzw. 3 Grad.
Die Stützglieder 3, 4 können in den folgenden Schritten ge­ bildet werden. Zunächst wird ein Rohrglied vertikal geteilt, so daß eine kreisbogenförmige Platte mit einem bestimmten Umfangswinkel geschaffen wird. Der Außendurchmesser des Rohr­ gliedes ist größer als der Durchmesser des Plättchens 1 und der Innendurchmesser ist kleiner als der Durchmesser des Plättchens 1. Eine Reihe von Schlitzen 3a, 4a werden auf den kreisbogenförmigen Platten zum Halten einer bestimmten Anzahl von Plättchen ausgebildet. Durch die Schlitze 3a, 4a werden eine Reihe von Stützbereichen auf den Stützgliedern 3 bzw. 4 definiert. Danach werden die Stützglieder auf den Endgliedern fixiert. Die Schlitze können jedoch gebildet werden, nachdem die Stützglieder auf den Endgliedern fixiert sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die hinteren Stützglieder 4, 4 können beispielsweise durch ein Stützglied ersetzt werden. Es kann eine runde Stange sein. Die Winkel A, B können jeweils unterschiedlich sein.
Die Schlitze 3a der vorderen Stützglieder 3 sind in den Aus­ führungsformen der Fig. 2 und 3 parallel zur Einführrich­ tung X des Plättchens, jedoch können die Schlitze 3a nach außen erweitert sein.
Tabelle 1 zeigt Werte von Belastung und Verschiebung des auf dem vertikalen Schiffchen angeordneten Plättchens, die sowohl für die Fälle der vorliegenden Erfindung wie für den Stand der Technik durch computergestützte Simulation berechnet wurden. Nach Tabelle 1 sind Belastung und Verschiebung des Plättchens für den Fall der vorliegenden Erfindung viel ge­ ringer als im Stand der Technik.
Tabelle 1
Es wird angenommen, daß die maximale Hauptlast, Radiallast und Umfangslast auf der Oberfläche des Plättchens erzeugt werden.

Claims (11)

1. Vertikales Schiffchen zum Halten einer Vielzahl von Halbleiterplättchen umfassend:
zwei Endglieder (5), die am oberen und unteren Ende des vertikalen Schiffchens angeordnet sind, und
eine Vielzahl von Stützgliedern (3, 4), die vertikal auf den Endgliedern (5) angebracht sind, wobei die Stütz­ glieder (3, 4) zwei vordere Stützglieder (3) umfassen, die auf der Einführseite des Plättchens angeordnet sind, und mindestens ein auf der Rückseite des Schiffchens an­ geordnetes hinteres Stützglied (4), wobei jedes Stütz­ glied (3, 4) eine Reihe von darauf in einem bestimmten Abstand gebildeten Schlitzen (3a, 4a) und eine Reihe von durch die Schlitze (3a, 4a) definierten Stützberei­ chen zum Stützen von Halbleiterplättchen (1) aufweist,
worin das vordere Stützglied (3) allgemein durch eine kreisbogenförmige Platte gebildet ist,
und worin jeder Winkel (A, B), der zwischen der Einführ­ richtung (X) des Plättchens und einer Linie, die das vordere Ende (3b) des Stützbereiches des vorderen Stütz­ gliedes (3) mit der Mitte (1a) des Plättchens (1) ver­ bindet, gebildet ist, 100 Grad oder mehr beträgt.
2. Vertikales Schiffchen nach Anspruch 1, worin jeder Win­ kel (A, B) 115 Grad oder mehr beträgt.
3. Vertikales Schiffchen nach Anspruch 1 oder 2, worin die Winkel (A, B) im wesentlichen gleich sind.
4. Vertikales Schiffchen nach Anspruch 1 oder 2, worin die Winkel (A, B) voneinander verschieden sind.
5. Vertikales Schiffchen nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, worin die Schlitze (3a) des vorderen Stützglie­ des (3) parallel zur Einführrichtung (X) des Plättchens sind.
6. Vertikales Schiffchen nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, worin die Schlitze (3a) des vorderen Stützglie­ des (3) so ausgebildet sind, daß sie sich nach außen öffnen.
7. Vertikales Schiffchen nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, worin mindestens ein hinteres Stützglied (4) allgemein durch eine kreisbogenförmige Platte gebildet ist.
8. Vertikales Schiffchen nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, worin das hintere Stützglied (4) durch ein Stabglied gebildet ist, das aus der Gruppe von Rundstab, Vierkantstab und Dreikantstab ausgewählt ist.
9. Vertikales Schiffchen nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, worin das vertikale Schiffchen mit zwei hinte­ ren Stützgliedern (4, 4) versehen ist.
10. Vertikales Schiffchen nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, worin die Stützglieder (3, 4) auf den Endglie­ dern (5) so angebracht sind, daß sie symmetrisch in bezug auf die vertikale Ebene sind, die die Mitte (1a) des Plättchens (1) einschließt und parallel zur Einführ­ richtung (X) des Plättchens verläuft.
11. Vertikales Schiffchen nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, worin die Schlitze (3a, 4a) so ausgebildet sind, daß sie symmetrisch in bezug auf die vertikale Ebene sind, die die Mitte (1a) des Plättchens (1) ein­ schließt und parallel zur Einführrichtung (X) des Plättchens verläuft.
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