EP3084816A1

EP3084816A1 - Waferboot

Info

Publication number: EP3084816A1
Application number: EP14825330.5A
Authority: EP
Inventors: Andreas Reichart; Andreas Keller
Original assignee: Centrotherm Photovoltaics AG
Current assignee: Centrotherm Photovoltaics AG
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-10-26
Also published as: US20160315003A1; TW201529444A; WO2015092038A1; DE102014019371A1; KR20160101130A; CN106030778A; TWI657986B

Abstract

Es wird ein Waferboot zur Aufnahme von Wafern, insbesondere Halbleiterwa- fern beschrieben. Das Waferboot auf wenigstens zwei langgestreckte Auf- nahmeelemente aus Quarz auf, die jeweils eine Vielzahl von parallelen, sich quer zur Längserstreckung erstreckenden Aufnahmeschlitzen aufweisen, so¬ wie zwei Endplatten, zwischen denen die Aufnahmeelemente derart angeord¬ net und befestigt sind, dass die Aufnahmeschlitze der Aufnahmeelemente zu¬ einander ausgerichtet sind. Zur Erhöhung der Stabilität des Waferbootes weist es eine Vielzahl von Befestigungsansätzen auf, über die die Aufnahmeele¬ mente an den Endplatten befestigt sind, wobei jeder Befestigungsansatz ei¬ nen wenigsten 1,5 mal so großen Umfang besitzt, wie ein die Aufnahmeschlit¬ ze aufweisender Aufnahmebereich der Aufnahmeelemente, und wobei jeder Befestigungsansatz an wenigstens eines der folgenden Elemente geschweißt oder gebondet ist: eine Endplatte und ein Aufnahmeelement. Bei einer weite¬ ren Ausführungsform, die mit der erst genannten kombinierbar ist weisen die Aufnahmeelemente benachbart zu den Endplatten wenigsten einen Entspan¬ nungsschlitz, bevorzugt wenigstens zwei Entspannungsschlitze, mit einer Tie¬ fe auf, die geringer ist als die Tiefe der Aufnahmeschlitze, wobei die Tiefe bei wenigstens zwei Entspannungsschlitzen mit zunehmendem Abstand von den Endplatten zunimmt.

Description

Waferboot

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waferboot zum Halten von dünnen Wa- fern, insbesondere von Halbleiterwafern, wobei der Begriff Wafer wie er hier verwendet wird, allgemein dünne scheibenförmige Substrate beliebiger Um- fangsform umfasst.

Waferboote dienen häufig dazu eine Vielzahl von Wafern innerhalb einer Prozessanlage, wie beispielsweise einer Diffusionsanlage für Halbleiterwafer zu halten, in denen die Halbleiterwafer thermischen Prozessen ausgesetzt werden. Dabei müssen die Waferboote neben thermischen Belastungen während der Prozessierung insbesondere mechanische Belastungen durch das Halten und die Be- und Entladung der Wafer aushalten. Darüber hinaus sind sie auch den jeweiligen Prozessatmosphären, denen die Wafer ausgesetzt sind, aus- gesetzt, so dass der Prozess die Waferboote möglichst auch auf Dauer nicht beeinträchtigen sollte. Dabei besteht in der Regel nicht nur das Bedürfnis, dass die Waferboote durch die jeweiligen Prozesse nicht beeinträchtigt werden, sondern auch, dass die Waferboote selbst die Prozesse nicht beeinträchtigen. Insbesondere in der Halbleitertechnologie ist darauf zu achten, dass die Waferboote keine Verunreinigungen in den Prozess einführen.

In der Vergangenheit wurden daher beispielsweise Waferboote aus Quarz eingesetzt, welche einerseits gegenüber den meisten Prozessen unempfindlich sind und andererseits keine Verunreinigungen in den Halbleiterprozess einbringen. Jedoch besteht das Bedürfnis immer größere Quarzboote einzusetzen, um größere Massenbeladungen der Prozessvorrichtungen zu erreichen. Insbesondere soll ein größerer Durchsatz von Wafern/Prozessfahrt erreicht werden. Dies kann zum Beispiel durch eine Verlängerung der Boote und/oder eine Reduzierung der Schlitzabstände erreicht werden, sodass die Anzahl der aufgenommenen Wafer pro Boot steigt. Hierbei steigt insgesamt die Masse der geladenen Wafer, wobei die Masse des Waferbootes möglichst nicht im gleichen Maße ansteigt. Bevorzugt sollte ein vollständig beladenes Waferboot ein Vielfaches (bevorzugt wenigstens das dreifache) der Masse an Wafern im Vergleich zur Masse des Waferbootes aufnehmen können. Eine reduzierte Masse des Waferbootes ermöglicht eine Energieeinsparung beim thermischen Prozessieren und ermöglicht ferner raschere Erwärmungs- und Abkühlzyklen. Insbesondere im Aufnahmebereich für die Wafer sollte das Wa- 5 ferboot ferner möglichst filigran sein, um eine geringe Abschattung der Wafer und somit eine homogene Prozessierung zu gewährleisten.

Dabei ergibt sich jedoch das Problem, dass das Quarzmaterial, welches als ein sehr sprödes Material gilt, den mechanischen Belastungen nicht mehr Ohi o ne Weiteres standhalten kann. Dies gilt insbesondere, da jede mechanische Bearbeitung beispielsweise zur Ausbildung von Aufnahmeschlitzen eine Verletzung des Materials darstellt, welche zu Mikrorissen (Kerbwirkung) führen kann.

15 Daher wurde in der Vergangenheit für große Waferboote statt Quarz beispielsweise siliziuminfiltriertes Siliziumkarbid (Si-SiC) als Werkstoff eingesetzt. Diese Waferboote haben sich durch gute mechanische Eigenschaften ausgezeichnet. Allerdings vertragen sie keine großen Temperaturunterschiede, die jedoch aufgrund der Geometrie auftreten können. Diese Problematik

20 ist auch unter dem Fachbegriff Thermoschockbeständigkeit bekannt. Insbesondere treten bei solchen Booten häufiger thermische Spannungsbrüche bei immer schneller werdenden Prozessen auf. Ferner wurden durch dieses Material zum Teil unerwünschte Verunreinigungen in dem Prozess eingebracht und Waferboote aus Si-SiC sind gegenüber solchen aus Quarz wesentlich

25 teurer in der Anschaffung. Dies ist unter anderem auf die geringe Verfügbarkeit und die teure Bearbeitung von siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid zurückzuführen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Waferboot vorzuse- 30 hen, das wenigstens eines der obigen Nachteile überwindet.

Erfindungsgemäß sind ein Waferboot nach Anspruch 1 oder 3 sowie eine Vorrichtung zum Behandeln von Halbleiterwafern nach Anspruch 8 vorgesehen. Ein Ausführungsform des Waferbootes weist wenigstens zwei langgestreckte Aufnahmeelemente aus Quarz auf, die jeweils eine Vielzahl von parallelen, sich quer zur Längserstreckung erstreckenden Aufnahmeschlitzen aufweisen, sowie zwei Endplatten, zwischen denen die Aufnahmeelemente derart angeordnet und befestigt sind, dass die Aufnahmeschlitze der Aufnahmeelemente zueinander ausgerichtet sind, wie es bekannt ist. Gemäß der Erfindung weisen die Waferboote eine Vielzahl von Befestigungsansätzen auf, über die die Aufnahmeelemente an den Endplatten befestigt sind, wobei jeder Befesti- gungsansatz einen wenigsten 1 ,5 mal so großen Umfang besitzt, wie ein die Aufnahmeschlitze aufweisender Aufnahmebereich der Aufnahmeelemente, und wobei jeder Befestigungsansatz an wenigstens eines der folgenden Elemente geschweißt oder gebondet ist: eine Endplatte und ein Aufnahmeelement. Durch einen solchen Befestigungsansatz lassen sich Spannungen, ins- besondere mechanische Spannungen im Bereich der Befestigung besser verteilen, sodass die Gefahr eines Bruchs an dieser Stelle erheblich verringert wird. In dieser Konfiguration lässt sich selbst für größer werdende Waferboote aus Quarz zum Beispiel mit Längen größer 1 m eine ausreichende Stabilität erreichen. Aber auch bei Waferbooten, die verkürzte Schlitzabstände besit- zen, zum Beispiel einen sogenannten Half-Pitch lässt sich eine verbesserte Stabilität erreichen. Quarz ist aufgrund des geringen Verunreinigungspotentials sowie der hohen Verfügbarkeit gegenüber anderen Materialien, wie zum Beispiel Si-SiC von Vorteil. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Umfang des Befestigungsansatzes wenigsten doppelt so groß, wie der die Aufnahmeschlitze aufweisende Aufnahmebereich der Aufnahmeelemente. Bei einer Ausführungsform weisen die Aufnahmeelemente benachbart zum Befestigungsansatz wenigsten einen Entspannungsschlitz, bevorzugt wenigstens zwei Entspannungsschlitze mit einer Tiefe auf, die geringer ist als die Tiefe der Aufnahmeschlitze, wobei die Tiefe bei zwei oder mehr Entspannungs- schlitzen mit zunehmendem Abstand vom Befestigungsansatz zunimmt. Hierdurch können durch die Aufnahme- und Entspannungsschlitze entstehende Spannungen, insbesondere mechanische Spannungen besser in das Aufnahmeelement eingeleitet werden. Eine alternative Ausführungsform des Waferbootes weist wiederum wenigstens zwei langgestreckte Aufnahmeelemente aus Quarz auf, die jeweils eine Vielzahl von parallelen, sich quer zur Längserstreckung erstreckenden Auf- nahmeschlitzen aufweisen, sowie zwei Endplatten, zwischen denen die Aufnahmeelemente derart angeordnet und befestigt sind, dass die Aufnahmeschlitze der Aufnahmeelemente zueinander ausgerichtet sind. Bei dieser Ausführungsform weisen die Aufnahmeelemente benachbart zu den Endplatten jeweils wenigsten einen Entspannungsschlitz mit einer Tiefe auf, die geringer ist als die Tiefe der Aufnahmeschlitze. Hierdurch können durch die Aufnahmeschlitze und Entspannungsschlitze auftretende mechanische Spannungen besser in das Aufnahmeelement eingeleitet werden. Ein solches Waferboot kann auch bevorzugt die oben beschriebenen Befestigungsansätze mit vergrößertem Umfang aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind für eine sanfte- re Einleitung der Spannungen wenigstens zwei der Entspannungsschlitze vorgesehen, wobei die Tiefe mit zunehmendem Abstand von den Endplatten her zunimmt.

Bevorzugt ist jeder Befestigungsansatz einteilig mit einer Endplatte oder ei- nem Aufnahmeelement ausgebildet und jeweils an das andere Element geschweißt oder gebondet. Eine Verschweißen erfolgt dabei bevorzugt am Um- fangsbereich des Elements mit kleinerem Umfang. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Befestigungsansatz einteilig mit der Endplatte ausgebildet und durch herausfräsen aus einem Plattenelement gebildet. Bei einer alternativen Ausführungsform ist jeder Befestigungsansatz ein separates Bauteil, das sowohl an eine Endplatte als auch ein Aufnahmeelement geschweißt oder gebondet ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der einzelnen Komponenten. Bevorzugt weist jeder Befestigungsansatz eine Plattenform auf und der Übergang zu wenigstens einem der folgenden: der Endplatte und dem Aufnahmeelement wird durch wenigstens einen sich monoton erweiternden Bereich gebildet. Hierdurch können Spannungsspitzen, insbesondere mechanische Spannungsspitzen an abrupten Übergängen vermieden werden. Insbesondere kann der Übergang einen Kreisradius beschreiben. Die Plattenform verhindert darüber hinaus eine übermäßig große Materialmasse im Bereich des Befestigungsansatzes welche zu thermischen Spannungen während einer Erwär- mung/Abkühlung führen könnte. Dabei besitzt jeder Befestigungsansatz vorzugsweise eine Tiefe in Längserstreckung des Aufnahmeelements, die kleiner ist als der vierfache Abstand zwischen den Aufnahmeschlitzen, und bevorzugt kleiner als der dreifache Abstand, wobei der Abstand zwischen den Schlitzmitten gemessen wird.

Bei einer Ausführungsform weist der Aufnahmebereich der Aufnahmeelemente einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Aufnahmeelemente um 45° zur Horizontalen zueinander geneigt sind. Durch die rechteckige Form und die Anordnung kann eine gute Stabilität erreicht werden, während gegenüber einem runden Element die Materialmasse reduziert werden kann.

Neben den Aufnahmeelementen, welche die Wafer im Waferboot tragen sollen ist ferner wenigstens ein langgestrecktes Führungselement aus Quarz mit einer Vielzahl von Führungsschlitzen, entsprechend den Aufnahmeschlitzen in den Aufnahmeelementen, vorgesehen, das parallel zu den Aufnahmeelementen zwischen den Endplatten befestigt ist. Durch zusätzliche Führungsschlitze kann ein Verkippen der Wafer in Längsrichtung des Waferbootes verhindert werden, wobei wiederum vorteilhaft Quarz eingesetzt wird.

Erfindungsgemäß ist auch eine Vorrichtung zum Behandeln von Halbleiterwa- fern vorgesehen, die wenigstens ein Waferboot des obenbeschriebenen Typs, wenigstens eine Prozesskammer zur Aufnahme des wenigstens einen Waferbootes, und wenigstens eine Heizeinrichtung zum Erwärmen von Halbleiter- wafern in der Prozesskammer aufweist. Bevorzugt handelt es sich hierbei um eine Diffusionsanlage. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Waferbootes gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das Waferboot gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch das Waferboot;

Fig. 4 eine schematische Detailansicht eines Aufnahmeelements des Waferbootes;

Fig. 5 eine perspektivische, schematische Teilansicht des Waferbootes im

Bereich einer Endplatte;

Fig. 6 eine schematische vergrößerte Teilansicht des Waferbootes; und Fig. 7 eine schematische vergrößerte Teilansicht eines alternativen Endbe reichs eines Aufnahmeelements für ein Waferboot.

In der Beschreibung verwendete Begriffe, wie oben, unten, links und rechts beziehen sich auf die Darstellung in den Zeichnungen und sind nicht einschränkend zu sehen. Im nachfolgenden wird der Grundaufbau eines Waferbootes 1 anhand der Figuren näher erläutert. Über die Figuren hinweg werden dieselben Bezugszeichen verwendet, sofern dieselben oder ähnliche Elemente beschrieben werden. Das Waferboot 1 wird im Wesentlichen durch Endplatten 3, Aufnahmeelemente 5 und Führungselemente 7 gebildet.

Wie in der Draufsicht gemäß Figur 2 zu erkennen ist, besitzt das Waferboot 1 eine langgestreckte Konfiguration, d.h. es besitzt in Längserstreckung (links- rechts in Figur 2) eine wesentlich größere Länge als in den übrigen Abmessungen. An den Enden des Waferbootes 1 ist jeweils eine Endplatte 3 vorgesehen, die bevorzugt aus Quarz ausgebildet ist. Sie kann aber auch aus einem anderen geeigneten Material aufgebaut sein. Zwischen den Endplatten 3 erstrecken sich sowohl die Aufnahmeelemente 5 als auch die Führungselemente 7, die an den Endplatten 3 befestigt sind, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. An den Endplatten 3 sind ferner an den nach außen weisenden Seiten Trägerelemente 9 angebracht, die wie in der Technik bekannt für eine automatische Handhabung der Waferboote vorgesehen sind. Die Endplatten 3 besitzen insgesamt eine angepasste Form mit unterschiedlichen Ausnehmungen und Öffnungen. So sind zum Beispiel untere Ausnehmungen 10 vorgesehen, welche zum Beispiel eine ordnungsgemäße Platzierung ermöglichen. Zusätzlich können auch noch Positionierungslöcher und/oder andere Kennzeichen an den Endplatten 3 vorgesehen sein, welche zum Beispiel den Typ, die Ausrichtung und/oder andere Eigenschaften signalisieren. Die Aufnahmeelemente 5 erstrecken sich, wie zuvor erwähnt, zwischen den Endplatten 3 und sind an diesen über Befestigungsansätze 12 befestigt, insbesondere durch Verschweißen oder Bonden, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Aufnahmeelemente 5 bestehen aus Quarz und besitzen jeweils eine langgestreckte Stabform. Dabei besitzen die Aufnahmeelemente 5 jeweils einen mittleren Aufnahmebereich und Befestigungsbereichen an den entgegengesetzten Enden.

Die Aufnahmeelemente 5 besitzen im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt, wobei„im Wesentlichen" insbesondere auch Rechtecke mit abgerun- deten Ecken umfassen soll. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, dass das Aufnahmeelement 5 rund ist oder andere Formen aufweist. In einer Schmalseite der Aufnahmeelemente 5 ist jeweils eine Vielzahl von Aufnahmeschlitzen 13 ausgebildet, die sich quer zur Längserstreckung des Aufnahmeelements 5 erstrecken, und zwar bevorzugt in einem 90° Winkel zur Längs- erstreckung. Die Aufnahmeschlitze 13 sind jeweils mit gleichmäßigem Abstand zueinander vorgesehen und sie besitzen eine vorbestimmte (gleichbleibende) Tiefe zur Aufnahme eines Randbereichs eines jeweiligen aufzuneh- menden Wafers. Bevorzugt wird die Tiefe ungefähr einem Randausschussbereich der Wafer entsprechend oder kleiner sein.

Wie am besten in Figur 4 oder Figur 6 zu erkennen ist, besitzen die Aufnah- meschlitze 13 an ihrem oberen Ende jeweils eine Erweiterung, die durch Schrägen 15 gebildet wird. Diese Schrägen 15 dienen als Einführungsschrägen, um die Einführung von Wafern in die Aufnahmeschlitze 13 zu erleichtern.

Aufnahmeschlitze 13 sind im Wesentlichen über die gesamte Länge der Auf- nahmeelemente 5 hinweg vorgesehen. Nur in den Endbereichen, benachbart zu den Befestigungsbereichen der Aufnahmeelemente 5, sind keine Aufnahmeschlitze 13 vorgesehen. In diesen Endbereichen sind jeweils zwei Entspannungsschlitze 17 vorgesehen, welche keine Aufnahmefunktion für Wafer besitzen. Daher können die Entspannungsschlitze 17 auch auf die Einfüh- rungsschrägen 15 verzichten, die bei den Aufnahmeschlitzen 13 vorgesehen sind. Die Entspannungsschlitze 17 besitzen darüber hinaus eine geringere Tiefe als die Aufnahmeschlitze 13, was zu einer Reduzierung der mechanischen Spannung führt. Bei der dargestellten Ausführungsform (insbesondere Figur 4) sind zwei dieser Entspannungsschlitze 17 gezeigt, wobei jedoch auch eine größere oder kleinere Anzahl der Entspannungsschlitze 17 vorgesehen sein kann. Insbesondere verringert sich die Schlitztiefe der Entspannungsschlitze 17 ausgehend von dem letzten Aufnahmeschlitz 13 in Richtung des Befestigungsansatzes 12. Auftretenden Spannungen werden somit stufenweise abgebaut. Der Entspannungsschlitz 17 mit geringerer Tiefe ermöglicht im Einsatz eine verringerte mechanische Spannung im ersten Aufnahmeschlitz 13.

Statt mehrere Entspannungsschlitze 17 vorzusehen, könnte auch eine breitere Entspannungsausnehmung 40 an dieser Stelle vorgesehen sein, wie zum Beispiel in Fig. 7 dargestellt ist. Hierbei zeigt Fig. 7 einen Endbereich eines Aufnahmeelements 5, sowie einen Teil eines Befestigungsansatzes 12. Das Aufnahmeelement 5 besitzt wiederum eine Vielzahl von Aufnahmeschlitzen 13 mit Schrägen 15. Statt der Entspannungsschlitze ist hier jedoch eine breitere Entspannungsausnehmung 40 vorgesehen. Die Entspannungsausnehmung 40 besitzt einen sichelförmigen Boden 41 mit einer flachen Flanke benachbart zum Befestigungsansatz 12 und einer steileren Flanke benachbart zum ersten Aufnahmeschlitz 13. Der tiefste Punkt der Entspannungsausnehmung 40 liegt dabei näher an dem Ende mit der steileren Flanke als an dem anderen Ende. Die Tiefe der Entspannungsausnehmung 40 am tiefsten Punkt ist kleiner als die Tiefe der Aufnahmeschlitze 13. Eine solche Entspannungsausnehmung 40 ermöglicht wiederum eine sanfte Einleitung von Belastungen, insbesondere mechanischer Belastungen in das Aufnahmeelement 5.

Die Befestigungsansätze 12 besitzen jeweils im Wesentlichen eine Plattenform, und bestehen in der Regel ebenfalls aus Quarz. Bei der derzeitig bevorzugten Ausführungsform sind die Befestigungsansätze 12 einteilig mit den Endplatten 3 ausgebildet und werden zum Beispiel durch herausfräsen aus einem die Endplatten bildenden Plattenmaterial gebildet. Bei dieser Ausführung sind die Aufnahmeelemente 5 dann an die Befestigungsansätze 12 geschweißt oder gebondet, um eine Verbindung mit den Endplatten 3 zu erreichen. Es ist aber auch möglich, dass die Befestigungsansätze 12 einteilig mit den Aufnahmeelementen 5 ausgebildet sind und die Befestigungsansätze 12 dann an die Endplatten 3 geschweißt oder gebondet sind. Bei einer weiteren Ausführungsform sein die Befestigungsansätze 12 als separate Elemente ausgebildet und sie sind sowohl an die Endplatten 3 als auch die Aufnahmeelemente 5 geschweißt oder gebondet. In jedem Fall erfolgt eine Verbindung der Endplatten 3 mit den Aufnahmeelementen 5 über jeweilige Befestigungs- ansätze 12.

Dabei bildet der Übergangsbereich 20 zwischen den jeweiligen stabförmigen Aufnahmeelementen 5 und dem plattenförmigen Befestigungsansatz 12 eine monotone Erweiterung. Insbesondere beschreibt dieser Übergangsbereich 20 im Wesentlichen einen Kreisbogen. Dies gilt entsprechend für den Übergangsbereich zwischen plattenförmigem Befestigungsansatz 12 und Endplatte 3. Dabei bestimmt der Radius im Übergangsbereich Befestigungsansatz 12 zur Endplatte die minimale Tiefe des Befestigungsansatzes 12 in Längs- erstreckung der Aufnahmeelement 5, wobei eine in Betracht gezogene Tiefe des Befestigungsansatzes im Bereich von 2-20 mm liegt. Bevorzugt ist die Tiefe kleiner als der vierfache Abstand zwischen den Aufnahmeschlitzen, und bevorzugt kleiner als der dreifache Abstand.

Jeder Befestigungsansatz 12 besitzt einen wesentlich größeren Umfang als die stabförmigen Aufnahmeelemente 5, in denen die Aufnahmeschlitze 13 ausgebildet sind. Durch diese stufenweise Umfangserweiterung von Aufnahmeelement 5 zu Befestigungsansatz 12 zur Endplatte 3 lassen sich mechani- sehen Spannungen minimieren. Insbesondere ist der Umfang des Befestigungsansatzes 12 mindest 1 ,5 mal so Groß, wie der Umfang des stabförmigen Aufnahmeelements 5. Bevorzugt kann der Umfang des Befestigungsansatzes 12 mindest doppelt so Groß sein, wie der Umfang des stabförmigen Aufnahmeelements 5.

Wenn ein jeweiliger Befestigungsansatz 12 mit einer Endplatte 3 und/oder einem Aufnahmeelement 5 verschweißt wird, wobei schweißen derzeitig als die bevorzugte Befestigungsmethode angesehen wird, erfolgt ein verschweißen um den Umfang des Elements mit kleinerem Umfang herum. Der hierdurch gebildete Übergangsbereich bildet eine monotone Erweiterung (in Richtung der Endplatte 3). Insbesondere beschreibt dieser Übergang ein Kreissegment.

Die stabförmigen Aufnahmeelemente 5 sind über die Befestigungsansätze 12 jeweils derart an den Endplatten 3 angebracht, dass die Längsseiten des rechteckigen Querschnitts um 45° zur Horizontalen geneigt sind. Dabei weisen die die Aufnahmeschlitze 13 aufweisenden Schmalseiten zueinander hin, sodass die Aufnahmeschlitze 13 im Wesentlichen einen 90° Winkel zueinander bilden. Wie in der Draufsicht gemäß Figur 1 zu erkennen ist, sind die Aufnahmeelemente 5 in Querrichtung beabstandet, wobei der Abstand so gewählt ist, dass ein in den Aufnahmeschlitz 13 aufgenommener Wafer unterhalb seiner horizontalen Mitte am jeweiligen Boden eines der Aufnahmeschlitze 13 aufliegt. Dabei entstehen Kräfte in Richtung der Längs- und Querseiten der stabförmi- gen Aufnahmeelemente 5,

Nachfolgend werden nun die Führungselemente 7 näher beschrieben, von denen in der Draufsicht gemäß Figur 1 zwei dargestellt sind. Die Führungselemente 7 werden jeweils im Wesentlichen durch ein stabförmiges Element 25 aus Quarz gebildet, das eine Vielzahl von Führungsschlitzen 26 aufweist.

Das stabförmige Element 25 besitzt einen im Wesentlichen runden Quer- schnitt, wie am besten in der Schnittansicht gemäß Figur 2 zu erkennen ist. Das stabförmige Element 25 kann jedoch eine um 45° zur horizontalen geneigte Fase aufweisen, wie dargestellt ist, wobei die Fasen der zwei stabför- migen Elemente 25 zueinander weisen. In dem stabförmigen Element 25 ist eine Vielzahl von Schlitzen 26 vorgesehen, die ebenfalls um 45° bezüglich der horizontalen geneigt sind, und somit im Wesentlichen gleich verlaufen, wie die Aufnahmeschlitze 1 3 in dem jeweils benachbarten Aufnahmeelement 5. Dabei besitzen die Schlitze 26 eine solche Tiefe, dass Wafer, welche durch die Aufnahmeelemente 5 aufgenommen sind, nicht auf dem Boden der jeweiligen Schlitze aufliegen. Mithin tragen die Führungselemente 7 die Wafer in der Regel nicht und die Schlitze 26 besitzen lediglich eine seitliche Führungsfunktion für die Wafer. Daher können die stabförmigen Elemente 25 auch relativ dünn ausgebildet sein, wie dargestellt ist. Um jedoch über die gesamte Länge des Waferbootes hinweg eine ausreichende Stabilität vorzusehen, ist bei der dargestellten Ausführungsform des Waferbootes ein zweites stabförmiges Element 30 vorgesehen, das vertikal unterhalb des Stabelements 25 angeordnet ist, und sich zwischen den Endplatten 3 erstreckt. Zwischen dem unteren Stabelement 30 und dem oberen Stabelement 25 ist eine Vielzahl von Stützen 32 vorgesehen. Das untere Stabelement 30 besitzt wiederum eine runde Form, weist aber weder eine Fase noch Schlitze auf. Hierdurch besitzt es eine höhere Stabilität, und kann das obere Stabelement 25 über die Länge hinweg unterstützen. Sowohl das obere Stabelement 25 als auch das untere Stabelement 30 ist jeweils an seinen Endbereichen mit der Endplatte 3 verschweißt. Hierbei wird wiederum ein sich monoton erweiternder Übergang zwischen dem jeweiligen Stabelement 25, 30 und der Endpatte 3 gebildet. Insbesondere beschreibt der Übergang wiederum einen Kreisradius. Auch hier kann eine Befestigung jeweils über einen nicht dargestellten Befestigungsansatz erfolgen, um Spannungen zu minimieren. Dieser könnte ähnlich wie der Befestigungsansatz 12 ausgebildet sein und eine stufenweise Umfangserweiterung vorsehen, wobei das Verhältnis der Umfangserweiterung auf die jeweiligen Stabelemente bezogen wäre.

Die Aufnahmeelemente 5 und die Führungselemente 7 sind, wie am besten in der Draufsicht gemäß Figur 2 oder der Schnittansicht gemäß Figur 3 zu er- kennen sind, so angeordnet, dass sie sich in Vertikalrichtung nicht überlappen. Insbesondere entsteht jeweils zwischen einem Aufnahmeelement 5 und dem hierzu benachbart liegenden Führungselement 7 ein Spalt, der in Vertikalrichtung beispielsweise von einem Be-/Endladekamm in Vertikalrichtung durchfahren werden kann. In gleicher weise ist auch zwischen den Führungs- elementen 7 ein entsprechender Spalt vorgesehen, der über die gesamte Länge des Waferbootes hinweg barrierefrei ist.

Nachfolgend wird nunmehr der Betrieb des Waferbootes näher erläutert. Ein leeres Waferboot 1 wird zunächst in eine Beladposition im Bereich eines Be-/Entladekammes gebracht, wobei beispielsweise die unteren Ausnehmungen in den Endplatten 3 als Führungs- und Platzierungsausnehmungen dienen. Dann werden in Vertikalrichtung Be-/Entladekämme in Vertikalrichtung zwischen die Führungselemente 7 und gegebenenfalls zwischen Aufnahmeelement 5 und Führungselement 7 eingeführt. Auf diesen werden Wafer abge- setzt welche dann durch Absenken der Be-/Entladekämme in die jeweiligen Aufnahmeschlitze und Führungsschlitze der Aufnahme- und Führungselemente 5, 7 eingeführt werden. Die Wafer kommen in den Aufnahmeschlitzen zum Aufliegen und werden in den Führungsschlitzen jeweils nur seitlich geführt.

Anschließend kann ein so beladenes Waferboot in einer Prozesskammer ein- gebracht werden. Insbesondere ist das dargestellte Waferboot beispielsweise für eine Prozesskammer eines Diffusionsofens gedacht, in dem die Wafer mit Wärme und bestimmten Prozessgasen beaufschlagt werden. Dadurch dass das Waferboot aus Quarz besteht, ist es in der Regel gegenüber der Erwärmung als auch der Prozessgasatmosphäre unempfindlich. Auch führt der Quarz in dem Prozess keine Verunreinigungen ein. Nach einer entsprechenden Behandlung der Wafer wird das Waferboot in umgekehrter Reihenfolge aus dem Prozess genommen und entsprechend entladen.

Durch die spezielle Befestigung der Aufnahmeelemente 5 ist es möglich trotz der großen freien Länge derselben Quarzelemente einzusetzen. Die Befestigung der Aufnahmeelemente 5 über die Befestigungsansätze 12 ermöglicht eine Reduzierung der mechanischen Spannungen, so dass ein Bruch der Aufnahmeelemente 5 in dem Befestigungsbereich, wie er in der Vergangenheit bei Waferbooten aufgetreten ist, vermieden wird. Hierbei hilft auch der sanfte Übergang zwischen den stabförmigen Aufnahmeelementen 5 und dem Befestigungsansatz 12. Ein solcher Bruch kann auch durch die ansteigende Schlitztiefe der Entspannungsschlitze 17 ausgehend von den Endplatten 3 vermieden werden, wobei die Verwendung der Befestigungsansätze 12 in Kombination mit der ansteigenden Schlitztiefe besonders vorteilhaft ist. Bei den Füh- rungselementen 7 kann in der Regel auf den Befestigungsansatz verzichtet werden, soweit diese reine Führungsfunktionen übernehmen. Sofern diese jedoch auch Tragfunktionen übernehmen sollen, wären auch diese über einen entsprechenden Befestigungsansatz an den Endplatten 3 zu befestigen. Entsprechende Befestigungsansätze können zur Minimierung von Spannungen aber auch unabhängig von einer Tragfunktion vorgesehen sein. Die Erfindung wurde zuvor anhand einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert, ohne auf die konkrete Ausführungsform beschränkt zu sein. Insbesondere können sich die Querschnittsformen der Aufnahmeelemente als auch der Führungselemente von der dargestellten Form unterscheiden. Auch wäre es möglich statt der (oder auch zusätzlich zu den) zwei Führungselementen ein einzelnes zentrales Führungselement vorzusehen, welches dann im Wesentlichen horizontale Schlitze statt der um 45° geneigten Schlitze auf- weisen würde.

Claims

Patentansprüche . Waferboot zur Aufnahme von Wafern, insbesondere Halbleiterwafern, das folgendes aufweist:

wenigstens zwei langgestreckte Aufnahmeelemente aus Quarz, die jeweils eine Vielzahl von parallelen, sich quer zur Längserstreckung erstreckenden Aufnahmeschlitzen aufweisen; und

zwei Endplatten, zwischen denen die Aufnahmeelemente derart angeordnet und befestigt sind, dass die Aufnahmeschlitze der Aufnahmeelemente zueinander ausgerichtet sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Waferboot eine Vielzahl von Befestigungsansätzen aufweist, über die die Aufnahmeelemente an den Endplatten befestigt sind, wobei jeder Befestigungsansatz einen wenigsten 1 ,5 mal so großen Umfang besitzt, wie ein die Aufnahmeschlitze aufweisender Aufnahmebereich der Aufnahmeelemente, und wobei jeder Befestigungsansatz an wenigstens eines der folgenden Elemente geschweißt oder gebondet ist: eine Endplatte und ein Aufnahmeelement. 2. Waferboot nach Anspruch 1 , wobei die Aufnahmeelemente benachbart zum Befestigungsansatz wenigsten einen Entspannungsschlitz oder eine Entspannungsausnehmung mit einer Tiefe aufweisen, die geringer ist als die Tiefe der Aufnahmeschlitze. 3. Waferboot zur Aufnahme von Wafern, insbesondere Halbleiterwafern, das folgendes aufweist:

dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente benachbart zu den Endplatten wenigsten einen Engspannungsschlitz oder eine Entspannungsausnehmung mit einer Tiefe aufweisen, die geringer ist als die Tiefe der Aufnahmeschlitze. 4. Waferboot nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Aufnahmeelemente wenigstens zwei Entspannungsschlitze mit einer Tiefe aufweisen, die geringer ist als die Tiefe der Aufnahmeschlitze, wobei die Tiefe der Entspannungsschlitze mit zunehmendem Abstand von den Endplatten zunimmt. 5. Waferboot nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Waferboot eine Vielzahl von Befestigungsansätzen aufweist, über die die Aufnahmeelemente an den Endplatten befestigt sind, wobei jeder Befestigungsansatz einen wenigsten 1 ,5 mal so großen Umfang besitzt, wie ein die Aufnahmeschlitze aufweisender Aufnahmebereich der Aufnahmeelemente, und wobei jeder Befestigungsansatz an wenigstens eines der folgenden Elemente geschweißt oder gebondet ist: eine Endplatte und ein Aufnahmeelement..

6. Waferboot nach Anspruch 1 oder 5, wobei jeder Befestigungsansatz einteilig mit einer Endplatte oder einem Aufnahmeelement ausgebildet und jeweils an das andere Element geschweißt oder gebondet ist.

7. Waferboot nach Anspruch 6, wobei jeder Befestigungsansatz einteilig mit der Endplatte ausgebildet ist und durch herausfräsen aus einem Plattenelement gebildet wurde.

8. Waferboot nach Anspruch 1 oder 5, wobei jeder Befestigungsansatz ein separates Bauteil ist, dass sowohl an eine Endplatte als auch ein Aufnahmeelement geschweißt oder gebondet ist. 9. Waferboot nach Anspruch 1 , 2 oder einen der Ansprüche 5 bis 8, wobei jeder Befestigungsansatz eine Plattenform aufweist und der Übergang zu wenigstens einem der folgenden: der Endplatte und dem Aufnahmeele- ment, durch wenigstens einen sich monoton erweiternden Bereich gebildet wird. 0. Waferboot nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 5 bis 9, wobei jeder Befestigungsansatz eine Tiefe in Längserstreckung des Aufnahmeelements im Bereich von 2 bis 20 mm aufweist.

1 1 . Waferboot nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 5 bis 10, wobei jeder Befestigungsansatz eine Tiefe in Längserstreckung des Aufnahmeelements aufweist, die kleiner ist als der vierfache Abstand zwischen den Aufnahmeschlitzen, und bevorzugt kleiner als der dreifache Abstand.

12. Waferboot nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmebereich der Aufnahmeelemente einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Aufnahmeelemente um 45° zur Horizontalen zueinander geneigt sind.

13. Waferboot nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner wenigstens ein langgestrecktes Führungselement aus Quarz mit einer Vielzahl von Führungsschlitzen, entsprechend den Aufnahmeschlitzen in den Aufnahmeelementen, aufweist, das parallel zu den Aufnahmeelementen zwischen den Endplatten befestigt ist.

14. Vorrichtung zum Behandeln von Halbleiterwafern, die folgendes aufweist: wenigstens ein Waferboot nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenigstens eine Prozesskammer zur Aufnahme wenigstens eines Wafer- bootes,

wenigstens eine Heizeinrichtung zum Erwärmen von Halbleiterwafern in der Prozesskammer. 15. Vorrichtung zum Behandeln von Halbleiterwafern nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung eine Diffusionsanlage ist.