DE69400142T2

DE69400142T2 - Trägerkassette für Siliziumscheiben

Info

Publication number: DE69400142T2
Application number: DE69400142T
Authority: DE
Inventors: Xavier Letort
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics SA
Current assignee: STMicroelectronics SA
Priority date: 1993-02-24
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: EP0612869A1; DE69400142D1; JPH06318632A; US5468297A; EP0612869B1; FR2702088A1; FR2702088B1

Description

Die Erfindung betrifft eine variable Trägerkassette für Halbleiterscheiben beliebiger Durchmesser.
Die Halbleiterbauelemente-Industrie verwendet Siliziumscheiben, die verschiedenen Behandlungen unterzogen werden. Diese Behandlungen erfordern die Verwendung von vorwiegend aus Quarz oder Silizium bestehenden Trägerkassetten oder Schiffchen, die ermöglichen, Siliziumscheiben in vertikaler Position zu halten. Um die Kosten von Halbleiter-Bauelementen zu optimieren, ist es erforderlich, einerseits die größtmögliche Anzahl von Scheiben gleichzeitig zu behandeln, und andererseits die Dauer bestimmter Behandlungen durch beispielsweise Erhöhen der Temperatur zu verkürzen.
Es gibt verschiedene, häufig zur Behandlung von Siliziumscheiben verwendete Bauformen von Trägerkassetten. Beispiele herkömmlicher Trägerkassetten sind vereinfacht in den Fig. 1a bis 1d dargestellt.
Die vereinfacht in Fig. 1a dargestellte Trägerkassette be steht aus einer Schale 1 in Form eines hohlen Halbzylinders, der Rillen 2 umfaßt, die in dem konkaven Abschnitt der Schale angeordnet sind. Diese Trägerkassette bewirkt einen guten Halt für Scheiben gegebenen Durchmessers, da der Halt einer Scheibe durch das Eingreifen ihrer Basis in eine ringförmige Rille gewährleistet wird, weist jedoch den Nachteil auf, daß es schwierig ist, Rillen korrekt und regelmäßig an gerundeten Formen auszubilden. Außerdem erlaubt diese Trägerkassette keine zufriedenstellende Gaszirkulation um die Scheiben.
Die in Fig. 1b dargestellte Trägerkassette besteht aus einer gerillten, durchbrochenen Fläche 3, wobei jede Siliziumscheibe 4 in vertikaler Position gehalten wird, wenn sie in beiderseits der zentralen öffnung angeordnete Rillen 5, die zwei abstützende Bereiche geringer Ausmaße nahe der Basis der Scheibe bereitstellen, eingesetzt wird.
Fig. 1c ist eine perspektivische Ansicht einer Trägerkassette, die aus zwei parallelen Schienen 6 besteht, welche in derselben horizontalen Ebene angeordnet sind und auf den beiden Schienen gleichmäßig beabstandete Einkerbungen 7 aufweisen; eine Siliziumscheibe wird durch gleichzeitiges Eingreifen in zwei gegenüberliegende Einkerbungen in vertikaler Position gehalten, woraus sich zwei die Basis der Scheibe abstützende, der Tiefe der Einkerbungen entsprechende Bereiche ergeben
Ein Nachteil der in den Fig. 1b und 1c dargestellten Trägerkassetten wird durch Fig. 1e veranschaulicht. Bei diesen Trägerkassetten wird der Halt der Siliziumscheiben 4 in vertikaler Position durch zwei abstützende Bereiche 18 geringer Ausmaße, die sich in der Nähe der Basis der Scheiben befinden und der Tiefe zweier gegenüberliegender Rillen oder Einker bungen entsprechen, bereitgestellt. Die Scheiben können daher leicht eine bestimmte Neigung haben. Wenn der Abstand der Rillen klein ist, kann diese Neigung zur Berührung zweier aufeinanderfolgender Siliziumscheiben in Höhe ihres Scheitels und infolgedessen zu einer schlechten Qualität der Scheiben nach der Behandlung führen. Es ist infolgedessen nicht möglich, nahe beiemanderliegende Rillen vorzusehen, die ermöglichen, gleichzeitig eine große Zahl von Scheiben zu behandeln.
Die Trägerkassette gemäß Fig. 1d schließlich wird aus vier Schienen zusammengesetzt. Die obere Ebene 8 bzw. die untere Ebene 9 der Trägerkassette liegen horizontal und umfassen jede ein Paar paralleler Schienen 10 bzw. 11, wobei der Abstand der unteren Schienen kleiner ist als der der oberen Schienen.
Diese Schienen tragen Einkerbungen, die entlang ihrer Länge derart regelmäßig beabstandet sind, daß ein Paar oberer Einkerbungen 12 und ein Paar unterer Einkerbungen 13 in derselben Vertikalebene liegen. Die Schienenanordnung ist mittels horizontalen und geneigten Stäben 14 bzw. 15 starr verbunden. Der Halt einer Siliziumscheibe in vertikaler Position wird dadurch gewährleistet, daß sie in zwei Paare von in derselben Vertikalebene liegenden Einkerbungen 12 und 13, die somit vier abstützende Bereiche entsprechend der Tiefe der Einker bungen bereitstellen, eingreift. Eine Siliziumscheibe wird in dieser Trägerkassette infolgedessen besser als in den beiden vorangehenden gehalten.
Ein Nachteil dieser letztgenannten Trägerkassette und - allgemeiner - aller bekannten Trägerkassetten besteht darin, daß alle diese Trägerkassetten steif sind, daß jegliche auf die Trägerkassette ausgeübte mechanische Belastung unmittelbar auf die Scheiben übertragen wird, die infolgedessen Verformungen erleiden können, die ihrer industriellen Qualität abträglich sind. Denn falls bei bestimmten Behandlungen mit hoher Temperatur gearbeitet werden muß, um die Dauer des Behandlungszyklus zu verkürzen und somit den Produktionsertrag zu steigern, verformen sich alle diese Trägerkassetten durch Wärmedehnung und übertragen aufgrund ihrer Steifigkeit diese Verformungen direkt auf die behandelten Scheiben, die infolgedessen einen Qualitätsmangel aufweisen; sie können beispielsweise verbogen werden.
Schlußfolgernd üben die bis heute bekannten unterschiedlichen, einteiligen, steifen Trägerkassetten dann, wenn sie maximal beladen oder bei erhöhten Temperaturen verwendet werden, Belastungen auf die Siliziumscheiben aus, die sich verformen oder unregelmäßig behandelt werden, so daß in der Halbleiterbauelemente-Industrie nachteilige Mehrkosten entstehen.
Ziel der Erfindung ist daher, eine variable Trägerkassette bereitzustellen, die für alle Siliziumscheibendurchmesser verwendbar ist und ermöglicht, den Nachteilen der vorstehend beschriebenen, bekannten Trägerkassetten abzuhelfen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Trägerkassette bereitzustellen, die bei reduzierten Kosten leicht herstellbar ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Trägerkassette bereitzustellen, die in verschiedenen Arten von Trägern verwendet werden kann.
Um diese Ziele zu erreichen, stellt die Erfindung eine Trägerkassette zur Aufnahme von Halbleiterscheiben in vertikaler Position bereit, umfassend einen Träger in Form eines hohlen Halbzylinders mit hoher horizontaler Achse; und zwei mit Rillen versehene Platten, die sich an den seitlichen Wänden des Trägers abstützen und die zu behandelnden Halbleiterscheiben aufnehmen, wobei diese beiden Platten unabhängig voneinander sind und an dem Träger anliegen, ohne damit verbunden zu sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Trägerkassette zudem eine horizontale Platte, um die beiden gerillten seitlichen Platten zu halten und die als entfernbare Führung während des Einladens der Halbleiterscheibe dient.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bestehen die verschiedenen Teile aus Quarz, Siliziumkarbid, polykristallinem Silizium oder Aluminium.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Breite der Führung als Funktion des Durchmessers der zu behandelnden Scheiben und als Funktion der freien Höhe gewählt, die zwischen dem unteren Rand dieser Scheiben und dem Boden des Trägers frei bleiben soll.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Trägerkassette in unterschiedlichen Aufnahmen plaziert, so z.B. in einer Palette, einer Rutsche oder einem Gegenrohr mit identischem oder unterschiedlichem Durchmesser.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Trägerkassette mit Trägerfüßen ausgerüstet, um ihren direkten Gebrauch zu ermöglichen.
Diese Ziele, Eigenschaften und Vorteile sowie weitere der Erfindung werden im einzelnen anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1, vorstehend beschrieben, vereinfacht verschiedene bekannte Trägerkassetten;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen, unbeladenen Trägerkassette;
die Fig. 3, 4 und 5 perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen Trägerkassette in verschiedenen Beladungszuständen;
Fig. 6 eine in einer erfindungsgemäßen Trägerkassette verwendete Platte, wobei Fig. 6a eine Ansicht von oben und Fig. 6b eine Seitenansicht zeigen; und
Fig. 7 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen, beladenen Trägerkassette.
Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt eine erfindungsgemäße Trägerkassette vier unabhängige Elemente:
(a) eine Aufnahme oder einen Träger 20 in Form eines hohlen Halbzylinders mit horizontal verlaufender Achse und aus einem Material wie Quarz, Siliziumkarbid, polylristallinem Silizium oder Aluminium,
(b) zwei Platten 21a und 21b, die mit Rillen 22a bzw. 22b mit strikt identischem Abstand versehen sind und ebenfalls aus einem Material wie Quarz, Siliziumkarbid, polykristallinem Silizium oder Aluminium bestehen, und
(c) eine dritte Platte 23, die eine abnehmbare Führung zum Beladen bildet und deren Funktion nachstehend beschrieben wird.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen drei aufeinanderfolgende Beladungsstufen einer erfindungsgemäßen Trägerkassette.
Die erste, in Fig. 3 dargestellte Stufe besteht darin, mit Hilfe der abnehmbaren, horizontal in der Vertiefung der halbzylinderförmigen Aufnahme 20 angeordneten Führung 23 die beiden mit Rillen versehenen Platten 21a und 21b in Anlage gegen die inneren Seitenwände des Trägers zu halten, so daß die drei Platten 21a, 21b und 23 ein in die Vertikalebene geöffnetes U bilden und die Rillen 22a und 22b sich einander gegenüberstehend befinden.
Ist die Anordnung stabil, wird dann eine erste Siliziumscheibe 24 gleichzeitig in die beiden gegenüberliegenden Rillen 22a und 22b bis zum Boden des Trägers 20 eingeschoben.
Danach wird eine weitere Siliziumscheibe in den zu den beiden ersten Rillen 22a und 22b benachbarten Rillen plaziert, und so weiter. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird in dem Maße, in dem die Siliziumscheiben auf diese Weise in den Träger 20 eingesetzt werden, die als Führung dienende Platte 23 in Längsrichtung nach vorne zurückgezogen (Pfeil 25).
Wenn der Träger 20 vollständig beladen ist, wie in Fig. 5 gezeigt, wird die Führung 23 dann von dem Träger 20 entfernt. Der Zusammenhalt der so beladenen Trägerkassette wird nur durch den Druck der Siliziumscheiben auf die seitlichen, gerillten Platten 21a und 21b gewährleistet.
Es kann auch auf eine gruppenweise erfolgende Beladung mit Scheiben mit Hilfe herkömmlicher Transportmaschinen übergegangen werden. Die Führung 23 wird dann am Ende des Beladungsvorgangs weggenommen.
Wie dies Fig. 6a in einer Ansicht von oben und Fig. 6b in einer Seitenansicht zeigen, sind die Platten 21 besonders einfach herzustellen. Die Rillen können präzise durch spanabhebendes Formen oder durch Mikrolithoätzen erzeugt werden.
Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen, mit Scheiben 24 beladenen Trägerkassette. In dieser Figur ist mit h&sub1; die freie Höhe zwischen der Basis der Scheiben und dem Boden des Trägers 20, mit h&sub2; die Höhe zwischen dem Haltebereich der Scheiben in den Rillen 22 der Platten 21 und der Basis dieser Scheiben, und mit 1 der Abstand der Basis der gerillten Platten 21 bezeichnet, der der Breite der Beladeführung 23 entspricht.
Die erfindungsgemäße Trägerkassette und ihre Form der Beladung besitzen zahlreiche Vorteile.
Zunächst läßt sie dank ihrer neuen Konzeption, die die Unabhängigkeit ihrer verschiedenen Bestandteile gewährleistet, die Behandlung von Scheiben beliebigen Durchmessers zu.
Außerdem sind, wie dies Fig. 7 zeigt, die Abstützbereiche 26 einer Siliziumscheibe 24 in den Rillen 22 der seitlichen Platten 21 verhältnismäßig ausgedehnt; dies verhindert jegliche Neigung einer Scheibe nach vorne oder hinten gegenüber der Vertikalebene und garantiert die Parallelität der Scheiben unabhängig von der Position der Platten. Es können infolgedessen eine große Anzahl von Siliziumscheiben auf einer kleinen Länge nebeneinandergestellt werden, beispielsweise 600 Scheiben auf 80 cm, ohne daß wie bei bestimmten der vorstehend beschriebenen, bekannten Trägerkassetten Gefahr der Berührung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Scheiben besteht.
Weitere Vorteile sind direkt mit der Unabhängigkeit der Elemente der erfindungsgemäßen Trägerkassette verbunden. Die Wahl des Abstands 1 und der Höhe h&sub1; erlaubt, die Zirkulation der Behandlungsgase unter der Gesamtheit der Scheiben zu regulieren. Wenn für gegebene Platten 21 und für Scheiben 24 gegebenen Durchmessers eine der Höhen h&sub1; und h&sub2; modifiziert werden soll, reicht es aus, die verwendete Führung 23 zu wechseln: soll beispielsweise h&sub1; oder h&sub2; vergrößert werden, muß 1 vergrößert, d.h. eine breitere Führung verwendet werden. Es kann auch in Betracht gezogen werden, die Höhen h&sub1; und h&sub2; ohne Wechseln der Führung, sondern durch Verwenden unterschiedlicher, mit Rillen versehener Platten 21 einzustellen. So kann für Scheiben gegebenen Durchmessers und für eine Führung gegebener Breite h&sub1; oder h&sub2; durch Verwenden breiterer Platten 21 vergrößert werden. Soll die Trägerkassette für Scheiben verschiedenen, beispielsweise größeren Durchmessers wiederverwendet und dabei dieselbe Höhe h&sub1; für eine gute Behandlung beibehalten werden, reicht es ebenfalls aus, die Beladung mit Hilfe einer breiteren Führung durchzuführen, ohne die Platten 21 auszuwechseln, oder schmalere Platten 21 zu verwenden, ohne die Führung zu wechseln. Schlußfolgernd sind dank der Unabhängigkeit der Elemente der Trägerkassette die Höhen h&sub1; und h&sub2; für Scheiben mit sich ändernden Durchmessern leicht einstellbar.
Diese Unabhängigkeit der bestandteilbildenden Elemente der erfindungsgemäßen Trägerkassette führt noch zu weiteren Vorteilen. Denn wenn bei einer mit Scheiben 24 beladenen Trägerkassette die Platten 21 oder der Träger 20 mechanische Belastungen ausüben, überträgt sich dies durch eine leichte Verschiebung der Platten 21, die infolgedessen keine Belastungen auf die Scheiben übertragen, welche wiederum nicht mehr Gefahr laufen, verformt und unregelmäßig behandelt zu werden.
Außerdem führt, wenn Siliziumscheiben mit hoher Temperatur (1250 ºC bis 1300 ºC) behandelt werden, die Wärmedehnung der verschiedenen Abschnitte der erfindungsgemäßen Trägerkassette auch hier nur zu einer leichten Verschiebung der Platten, ohne daß der Halt der Scheiben verändert wird; dies vermeidet die Verformung dieser letztgenannten und insbesondere das Verbiegen dünner Scheiben, das aus der Verwendung der bekannten Trägerkassetten resultierte.
Schließlich führen die bei dieser Konzeption von Trägerkassette und Beladung verwendeten kennzeichnenden Elemente zu geringen Herstellungskosten.
Die erfindungsgemäße Trägerkassette kann wie die Trägerkassette gemäß Fig. 1a auf herkömmlicher Art und Weise eingesetzt werden. Sie kann in verschiedenen Aufnahmen wie beispielsweise einer Palette, einer Rutsche oder einem Gegenrohr mit identischem oder unterschiedlichem Durchmesser plaziert werden. Sie kann auch mit Trägerfüßen ausgerüstet werden, die ihren direkten Gebrauch ermöglichen.

Claims

1. Trägerkassette zur Aufnahme von Halbleiterscheiben in vertikaler Position, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:

einen Träger (20) in Form eines hohlen Halbzylinders mit horizontaler Achse; und

zwei mit Rillen versehene Platten (21a, 21b), die sich an den seitlichen Wänden des Trägers (20) abstützen und die zu behandelnden Halbleiterscheiben aufnehmen, wobei diese beiden Platten (21a, 21b) unabhängig voneinander sind und an dem Träger anliegen, ohne damit verbunden zu sein.

2. Trägerkassette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet&sub1; daß sie zudem eine horizontale Platte (23) aufweist, um die beiden gerillten seitlichen Platten (21a, 21b) zu halten und die als entfernbare Führung während des Einladens der Halbleiterscheibe dient.

3. Trägerkassette nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Teile aus Quarz, Siliziumkarbid, polykristallinem Silizium oder Aluminium bestehen.

4. Trägerkassette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Führung (23) als Funktion des Durchmessers der zu behandelnden Scheiben und als Funktion der freien Höhe gewählt ist, die zwischen dem unteren Rand dieser Scheiben und dem Boden des Trägers (20) frei bleiben soll.

5. Trägerkassette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in unterschiedlichen Aufnahmen plaziert ist, so z.B. einer Palette, einer Rutsche oder einem Gegenrohr mit identischem oder unterschiedlichem Durchmesser.

6. Trägerkassette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Trägerfüßen ausgerüstet ist, um ihren direkten Gebrauch zu ermöglichen.