RU110828U1

RU110828U1 - DEVICE FOR LOADING AND REMOVING SEMICONDUCTOR PLATES INTO A REACTOR AND FROM A REACTOR FOR THERMAL PROCESSING

Info

Publication number: RU110828U1
Application number: RU2011115281/02U
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Алексеев; Константин Маркович Крупальник
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научное и технологическое оборудование"
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2011-11-27

Abstract

Устройство для загрузки в реактор для термической обработки и извлечения из реактора полупроводниковых пластин, содержащее загрузочно-разгрузочный элемент, снабженный приводом для его перемещения, отличающееся тем, что загрузочно-разгрузочный элемент выполнен в виде поворотной пластины, установленной на вертикальном валу, часть которого с поворотной пластиной введена внутрь реактора, при этом привод состоит из двух механизмов, один из которых выполнен в виде двигателя, сопряженного с валом, на котором установлена поворотная пластина, а второй механизм - в виде двигателя и держателей полупроводниковой пластины, с которыми он сопряжен с возможностью их вертикального перемещения. A device for loading into the reactor for heat treatment and extraction of semiconductor wafers from the reactor, comprising a loading and unloading element provided with a drive for moving it, characterized in that the loading and unloading element is made in the form of a rotary plate mounted on a vertical shaft, part of which is rotatable a plate is inserted inside the reactor, while the drive consists of two mechanisms, one of which is made in the form of an engine mated to a shaft on which a rotary plate is mounted, and the second mechanism - in the form of a motor and holders of a semiconductor wafer, with which it is paired with the possibility of their vertical movement.

Description

Полезная модель относится к области термической обработки полупроводниковых материалов, предназначенных для изготовления приборов, используемых в микроэлектронике.The utility model relates to the field of heat treatment of semiconductor materials intended for the manufacture of devices used in microelectronics.

Известно устройство для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин в реактор и из реактора для термической обработки, содержащее выдвижной лоток, который также служит держателем полупроводниковой пластины в процессе ее термической обработки, US 6794615 В2.A device is known for loading and removing semiconductor wafers into and out of a heat treatment reactor, comprising a drawer that also serves as a holder for the semiconductor wafer during its heat treatment, US 6794615 B2.

Известно также устройство для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин в реактор и из реактора для термической обработки, содержащее загрузочно-разгрузочный элемент в виде лотка, выполненный из кварцевого стекла. Лоток обеспечивает перемещение пластины в горизонтальной плоскости и также служит держателем пластины в процессе термической обработки, US 2003/0006010 А1. Лоток снабжен приводом для его возвратно-поступательного перемещения.It is also known a device for loading and removing semiconductor wafers into and from a reactor for heat treatment, containing a loading and unloading element in the form of a tray made of quartz glass. The tray allows the plate to be moved horizontally and also serves as a plate holder during the heat treatment, US 2003/0006010 A1. The tray is equipped with a drive for its reciprocating movement.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.This technical solution was made as a prototype of this utility model.

Недостатком прототипа, так же, как и описанного выше аналога, является то обстоятельство, что лоток не обеспечивает возможность вертикального перемещения полупроводниковой пластины в процессе ее термической обработки и, соответственно, возможность изменения расстояния между полупроводниковой пластиной и источником ее нагрева с целью управления параметрами процесса, в частности, регулирования скорости нагрева полупроводниковой пластины в соответствии с заданным режимом процесса. Кроме того, отсутствие возможности вертикального перемещения полупроводниковой пластины не позволяет опускать ее после окончания процесса термической обработки, вследствие чего не возможно организовать в реакторе ее быстрое охлаждение, которое можно было бы организовать, разместив под полупроводниковой пластиной охлаждающий элемент.The disadvantage of the prototype, as well as the analogue described above, is the fact that the tray does not provide the possibility of vertical movement of the semiconductor wafer during its heat treatment and, accordingly, the ability to change the distance between the semiconductor wafer and its heating source in order to control process parameters, in particular, regulating the heating rate of the semiconductor wafer in accordance with a predetermined process mode. In addition, the lack of vertical movement of the semiconductor wafer does not allow it to be lowered after the end of the heat treatment process, as a result of which it is not possible to organize its rapid cooling in the reactor, which could be arranged by placing a cooling element under the semiconductor wafer.

Задачей настоящей полезной модели является обеспечение возможности наряду с горизонтальным также и вертикального перемещения полупроводниковой пластины в реакторе, что позволит изменять расстояние между полупроводниковой пластиной и источником ее нагрева в процессе термической обработки и тем самым регулировать скорость нагрева, а также позволит осуществить принудительное быстрое охлаждение полупроводниковой пластины, опуская пластину на элемент для ее быстрого охлаждения, который в этом случае можно будет разместить в полости реактора ниже полупроводниковой пластины.The objective of this utility model is to provide the possibility, along with horizontal, also of vertical movement of the semiconductor wafer in the reactor, which will allow you to change the distance between the semiconductor wafer and its heat source during heat treatment and thereby control the heating rate, as well as enable forced rapid cooling of the semiconductor wafer , lowering the plate onto the element for its quick cooling, which in this case can be placed in the cavity p actor below the wafer.

Согласно полезной модели в устройстве для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин в реактор и из реактора для термической обработки, содержащем загрузочно-разгрузочный элемент, снабженный приводом для его перемещения, загрузочно-разгрузочный элемент выполнен в виде поворотной пластины, установленной на вертикальном валу, часть которого с поворотной пластиной введена внутрь реактора, при этом привод состоит из двух механизмов, один из которых представляет собой двигатель, сопряженный с валом, на котором установлена поворотная пластина, а второй механизм содержит двигатель и держатели полупроводниковой пластины, с которыми он сопряжен с возможностью их вертикального перемещения.According to a utility model, in a device for loading and removing semiconductor wafers into and from a heat treatment reactor containing a loading and unloading element provided with a drive for moving it, the loading and unloading element is made in the form of a rotary plate mounted on a vertical shaft, part of which a rotary plate is inserted inside the reactor, while the drive consists of two mechanisms, one of which is an engine mated to a shaft on which the rotary wafer, and the second mechanism comprises a motor and semiconductor wafer holders with which it is coupled with the possibility of their vertical movement.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the utility model meets the criterion of "Novelty."

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:The essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - реактор с устройством для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин в продольном разрезе;figure 1 - reactor with a device for loading and extracting semiconductor wafers in longitudinal section;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; загрузочно-разгрузочный элемент в виде поворотной пластины находится внутри реактора в процессе термической обработки полупроводниковой пластины;figure 2 is a section aa in figure 1; a loading and unloading element in the form of a rotary plate is located inside the reactor during the heat treatment of the semiconductor plate;

на фиг.3 - то же, что на фиг.2, полупроводниковая пластина расположена на поворотной пластине вне реактора перед ее загрузкой;figure 3 is the same as in figure 2, the semiconductor wafer is located on the rotary wafer outside the reactor before loading it;

на фиг.4 - то же, что на фиг.2, полупроводниковая пластина установлена с помощью поворотной пластины на держатели.figure 4 is the same as in figure 2, the semiconductor wafer is mounted using a rotary plate on the holders.

Устройство для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин 1 в реактор 2 для термической обработки и из него содержит загрузочно-разгрузочный элемент, выполненный в виде поворотной пластины 3. Поворотная пластина 3 установлена на вертикальном валу 4, верхняя часть которого вместе с поворотной пластиной 3 введена внутрь реактора 2. Поворотная пластина 3 снабжена приводом, который состоит из двух независимых механизмов. Один из этих механизмов представляет собой шаговый электрический двигатель 5, сопряженный с валом 4. Второй механизм содержит линейный шаговый электрический двигатель 6 и три держателя 7 полупроводниковой пластины 1, выполненные из кварцевого стекла. Шток 8 электрического двигателя 6 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения и сопряжен с держателями 7 посредством монтажной пластины 9, на которой они укреплены. Нагрев полупроводниковой пластины 1 осуществляется с помощью инфракрасных ламп 10 через окно 11 в реакторе 2, закрытое кварцевым стеклом.A device for loading and removing semiconductor wafers 1 to and from the heat treatment reactor 2 comprises a loading and unloading element made in the form of a rotary plate 3. The rotary plate 3 is mounted on a vertical shaft 4, the upper part of which, together with the rotary plate 3, is inserted inside the reactor 2. The rotary plate 3 is equipped with a drive, which consists of two independent mechanisms. One of these mechanisms is a stepper electric motor 5 coupled to the shaft 4. The second mechanism comprises a linear stepper electric motor 6 and three holders 7 of the semiconductor wafer 1 made of quartz glass. The rod 8 of the electric motor 6 has a reciprocating movement and is coupled to the holders 7 by means of a mounting plate 9 on which they are mounted. Heating of the semiconductor wafer 1 is carried out using infrared lamps 10 through a window 11 in the reactor 2, closed with quartz glass.

Под полупроводниковой пластиной 1 в полости реактора 2 установлен полый диск 12, снабженный проточной системой охлаждения. В диске 12 выполнены три канала 13 для прохождения держателей 7 через неподвижный полый диск 12. Поворотная пластина 3 входит в реактор 2 и выходит из него через щель 14, снабженную герметичной дверцей 15 с пневмоприводом 16.Under the semiconductor wafer 1, a hollow disk 12 is installed in the cavity of the reactor 2, equipped with a flow cooling system. Three channels 13 are made in the disk 12 for the holders 7 to pass through the fixed hollow disk 12. The rotary plate 3 enters and exits the reactor 2 through the slot 14 provided with a sealed door 15 with pneumatic drive 16.

Устройство работает следующим образом. Перед загрузкой в реактор 2 полупроводниковая пластина 1 расположена на поворотной пластине 3 вне реактора 2 (фиг.3). Затем с помощью электрического двигателя 5 поворотную пластину 3 с полупроводниковой пластиной 1 вводят в полость реактора 2 и закрывают дверцу 15 с помощью пневмопривода 16. С помощью электрического двигателя 6 поднимают держатели 7, которые приподнимают и принимают на себя полупроводниковую пластину 1 (фиг.4). Затем с помощью электрического двигателя 5 выводят поворотную пластину 3 из-под полупроводниковой пластины 1 (фиг.2) и начинают процесс термической обработки. В ходе этого процесса с помощью электрического двигателя 6 можно перемещать по вертикали держатели 7, изменять расстояние между полупроводниковой пластиной 1 и инфракрасными лампами 10, что позволяет регулировать скорость нагрева полупроводниковой пластины 1. По окончании процесса с помощью электрического двигателя 6 можно опустить пластину 1 вниз на охлаждающий элемент, в конкретном примере, на полый диск 12 с проточной системой охлаждения, размещение которого в реакторе 2 под полупроводниковой пластиной 1 стало возможно благодаря заявленному устройству для загрузки и извлечения полупроводниковых пластин 1 в реактор 2 и из реактора 2 для термической обработки, которое позволяет перемещать полупроводниковую пластину 1 в вертикальном направлении. В результате быстрого охлаждения полупроводниковых пластин 1 значительно возрастает производительность реактора 2.The device operates as follows. Before loading into the reactor 2, the semiconductor wafer 1 is located on the rotary wafer 3 outside of the reactor 2 (Fig.3). Then, using the electric motor 5, the rotary plate 3 with the semiconductor plate 1 is introduced into the cavity of the reactor 2 and the door 15 is closed using the pneumatic actuator 16. Using the electric motor 6, the holders 7 are lifted, which raise and take on the semiconductor plate 1 (Fig. 4) . Then, using the electric motor 5, the rotary plate 3 is withdrawn from under the semiconductor plate 1 (FIG. 2) and the heat treatment process is started. During this process, using the electric motor 6, it is possible to move the holders 7 vertically, to change the distance between the semiconductor wafer 1 and infrared lamps 10, which allows you to adjust the heating rate of the semiconductor wafer 1. At the end of the process, using the electric motor 6, you can lower the plate 1 down on a cooling element, in a specific example, on a hollow disk 12 with a flow cooling system, the placement of which in the reactor 2 under the semiconductor wafer 1 was made possible thanks to the declared device for loading and removing semiconductor wafers 1 into the reactor 2 and from the reactor 2 for heat treatment, which allows you to move the semiconductor wafer 1 in the vertical direction. As a result of the rapid cooling of the semiconductor wafers 1, the productivity of the reactor 2 significantly increases.

Извлечение полупроводниковых пластин 1 из реактора 2 осуществляется аналогично загрузке в обратном порядке.The extraction of the semiconductor wafers 1 from the reactor 2 is carried out similarly to the loading in the reverse order.

В результате реализации признаков полезной модели достигается технический результат, который состоит в том, что благодаря обеспечению возможности вертикального перемещения полупроводниковой пластины в реакторе можно изменять расстояние между полупроводниковой пластиной и инфракрасными лампами, а также становится возможным опускать пластину по окончании процесса и охлаждать ее. Заявленное устройство -единственное из известных, которое позволяет осуществить быстрое охлаждение пластины внутри реактора.As a result of the implementation of the features of the utility model, a technical result is achieved, which consists in the fact that by allowing vertical movement of the semiconductor wafer in the reactor, it is possible to change the distance between the semiconductor wafer and infrared lamps, and it also becomes possible to lower the wafer at the end of the process and cool it. The claimed device is the only known one that allows for rapid cooling of the plate inside the reactor.

Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод, что данная полезная модель соответствует критерию «Промышленная применимость».For the manufacture of the device used conventional structural materials and factory equipment. This circumstance, according to the applicant, allows us to conclude that this utility model meets the criterion of "Industrial applicability".

Claims

A device for loading into the reactor for heat treatment and extraction of semiconductor wafers from the reactor, comprising a loading and unloading element provided with a drive for moving it, characterized in that the loading and unloading element is made in the form of a rotary plate mounted on a vertical shaft, part of which is rotatable a plate is inserted inside the reactor, while the drive consists of two mechanisms, one of which is made in the form of an engine mated to a shaft on which a rotary plate is mounted, and the second mechanism - in the form of a motor and holders of a semiconductor wafer, with which it is paired with the possibility of their vertical movement.