WO2012163676A1 - Verfahren zum ablegen einer halbleiterscheibe auf einem suszeptor mit einer vorgegebenen winkelorientierung - Google Patents

Verfahren zum ablegen einer halbleiterscheibe auf einem suszeptor mit einer vorgegebenen winkelorientierung Download PDF

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WO2012163676A1
WO2012163676A1 PCT/EP2012/059092 EP2012059092W WO2012163676A1 WO 2012163676 A1 WO2012163676 A1 WO 2012163676A1 EP 2012059092 W EP2012059092 W EP 2012059092W WO 2012163676 A1 WO2012163676 A1 WO 2012163676A1
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WO
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semiconductor wafer
susceptor
angular orientation
orientation
process chamber
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Hannes Hecht
Alois Aigner
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Siltronic AG
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Siltronic AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/50—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for positioning, orientation or alignment
    • H10P72/53—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for positioning, orientation or alignment using optical controlling means
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    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/06—Apparatus for monitoring, sorting, marking, testing or measuring
    • H10P72/0606—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection

Definitions

  • the invention relates to a method for depositing a semiconductor wafer on a susceptor with a predetermined angular orientation.
  • a susceptor During the vapor deposition of an epitaxial layer on the front side of a semiconductor wafer, the latter usually rests on a support called a susceptor.
  • US2009 / 0031954A1 can determine the growth rate of
  • US5102280 discloses a method and apparatus for transporting a semiconductor wafer to a processing station in a defined orientation. This is the
  • the semiconductor wafer is taken in a first case of the robot arm, placed in the correct orientation and back into the
  • Orientation in the alignment station is located. Then, the semiconductor wafer is picked up again by the robot arm and on a predetermined path to a processing station
  • the information on the misorientation is used directly to correct the movement of the robot arm during transport of the semiconductor wafer to the processing station so that the semiconductor wafer in the correct position in the Processing station is inserted.
  • the alignment in the alignment station is dispensed with. Correction of alignment takes place during transport to
  • the opening through which the robot arm inserts the semiconductor wafer into the processing station is not substantially wider than the diameter of the processing station (eg into an epitaxy reactor)
  • the robot arm has several joints. Is the foremost joint so close to the gripper for the
  • Process chamber can be registered.
  • the invention was therefore based on the object to provide a way to correct the orientation of the semiconductor wafer when placed on the susceptor of a Epitaxiereaktors in a wide range of angles without
  • the object is achieved by a method for depositing a semiconductor wafer on a susceptor with a predetermined angular orientation, comprising the following steps:
  • step f) rotating the susceptor about its central axis to a position which subsequently leads in step f) for depositing the semiconductor wafer with the predetermined angular orientation
  • the angle orientation of the semiconductor wafer is determined at an arbitrary point before depositing the semiconductor wafer on the susceptor in step f). From this information, a signal for the control of the susceptor rotation is then generated and the
  • Susceptor rotated so that the semiconductor wafer in step f) from the robotic arm in the desired or required Orientation can be placed on the properly aligned susceptor. Since the inventive method in addition to the already necessary components such as robot arm and
  • Process chamber with susceptor only requires a device for determining the angular orientation of the semiconductor wafer, the technical complexity for the implementation of the method is low.
  • the robotic arm To rotate center axis.
  • the robotic arm must therefore be in the
  • the inventive method is also for the transfer of a semiconductor wafer in a several hundred degrees Celsius hot process chamber and thus for the loading of
  • FIG. 1 shows by way of example a schematic diagram of a device with two process chambers according to the prior art, as they usually for epitaxial coating of
  • Coating of semiconductor wafers is used.
  • Device comprises one or more stations for receiving in each case a cassette 1 with semiconductor wafers. Shown are two cassettes 1. In a first transfer chamber 2 are one or more robots, not shown, which remove the semiconductor wafers individually from the cassettes 1 and in one of possibly several (shown two)
  • the robot in the first transfer chamber 2 does not transfer the wafer directly from a cassette 1 to a lock chamber 4, but first from the cassette 1 to the alignment station 3, where the
  • Lock chambers 4 extracts, they in one of possibly more (shown are again two) process chambers 6 transferred and stores them there on a rotatably mounted about its central axis susceptor.
  • process chamber is then carried out, for example, an epitaxial coating at least one side of the
  • steps a) to f) does not necessarily have to correspond to the order mentioned above. Only steps a), d) and f) are necessarily in this order
  • step a) a semiconductor wafer by means of a
  • Robotic arm taken from a first station.
  • the first station Robotic arm taken from a first station.
  • Station may be, for example, a cassette 1 for receiving a plurality of semiconductor wafers or a lock chamber 4.
  • step b) the current angular orientation of the
  • angular orientation is understood to mean a rotation angle around the central axis of the semiconductor wafer, which has an excellent direction
  • Semiconductor disk is usually determined by the orientation of the crystal lattice and made visible by a marker) assumes a defined standard direction.
  • the angular orientation is determined by detecting the position of a mark on the semiconductor wafer by means of an optical sensor.
  • the mark is usually a notch (English, "notch") or a flat place (English, "flat”) on the circumference of an otherwise round semiconductor wafer.
  • a laser mark on the surface of the semiconductor wafer can also serve as a mark for the crystal lattice orientation.
  • marking can be used as an optical sensor, a camera that a picture of the
  • Semiconductor disk is aligned.
  • a digital camera is used, since the image can be further processed electronically in this case without further intermediate steps.
  • the location of the mark is determined automatically by means of an image recognition program.
  • the marking is a notch or a flattened spot on the otherwise circular circumference of the semiconductor wafer, can also be used to determine the angular orientation
  • Photoelectric sensor can be used.
  • the light beam generated by a laser travels on a circular line directly within the circumference of the semiconductor wafer
  • the relative movement between the light beam and the semiconductor wafer can be achieved by a rotation of the semiconductor wafer about its central axis
  • Semiconductor wafer or be achieved by means of a movable optics.
  • the optical sensor for determining the angular orientation can be mounted at any point of the device, as long as it is ensured that the angular orientation before Step e) is determined.
  • the optical sensor for determining the angular orientation can be mounted at any point of the device, as long as it is ensured that the angular orientation before Step e) is determined.
  • the semiconductor wafer may therefore be rotated in the course of the subsequent transfer steps about its central axis, as long as this happens reproducibly without significant play and direction and amount of rotation are known exactly, so that a correlation between the determined in step b) angular orientation and the angular orientation when placing the Semiconductor disk on the susceptor in
  • Step f) can be produced.
  • Step b) may take place before step a) in the first station (eg lock chamber 4 or during step a) during the removal from the first station or during step d) during the transfer of the semiconductor wafer to the process chamber 6
  • Step b) can either be done while the
  • Transfer chambers 2 or 4 or during the transfer into the process chamber 6) is held.
  • step c) it is determined with which angle orientation the semiconductor wafer later on in step f) on the one located in the process chamber 6 to its
  • Center axis is rotatably mounted susceptor store. This desired angular orientation refers to a particular excellent direction of the susceptor, so it is an angular orientation relative to the susceptor.
  • Semiconductor wafer adapted features for locally correcting the growth rate of the epitaxial layer as described for example in US2009 / 0031954A1.
  • the semiconductor wafer must be placed on the susceptor such that the orientation of its crystal lattice coincides with the location of the correction features on the susceptor such that the latter has its corrective effect on the local
  • the required angular orientation resulting, for example, from the above considerations, is once defined and stored, for example, in a database.
  • the corresponding data are retrieved from the database. Step c) can occur at any point in the process
  • Step e) d. H. already before step a), simultaneously with one of the steps a), b) or d) or between two of said steps.
  • step d) the semiconductor wafer by means of a
  • Robot arm (attached, for example, in the transfer chamber 5) is transferred to a process chamber 6. It may be the same robot arm as in step a). However, different robot arms can be used.
  • the transfer of the semiconductor wafer to the process chamber 6 preferably takes place on a predetermined path, ie the movement of the robot arm is predefined and is not adapted to the angular orientation of the semiconductor wafer determined in step b) in order to correct it.
  • Semiconductor wafer must be placed on the susceptor, rotated about its central axis to a position, which in step f) below for depositing the semiconductor wafer with the
  • the epitaxial coating set in rotation.
  • the current position of the susceptor must be known at all times.
  • Corresponding drives are state of the art. These are usually stepper motors, which are also equipped with an angle encoder for the exact determination of the current rotation angle.
  • Step e) can take place as soon as the steps b) and c)
  • step d are performed, preferably while the semiconductor wafer is transferred to the process chamber 6 in step d).
  • step f) the semiconductor wafer is deposited by the robot arm on the susceptor in the process chamber 6, wherein preferably no further position correction takes place.
  • the invention can be applied in the context of all methods in which it is important to place a semiconductor wafer in a predetermined angular orientation on a pad (susceptor). Of particular importance is this in the

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ablegen einer Halbleiterscheibe auf einem Suszeptor mit einer vorgegebenen Winkelorientierung, umfassend folgende Schritte: a) Entnahme der Halbleiterscheibe mittels eines Roboterarms aus einer ersten Station, b) Ermittlung der aktuellen Winkelorientierung der Halbleiterscheibe, indem die Lage einer Markierung auf der Halbleiterscheibe mittels eines optischen Sensors detektiert wird, c) Festlegung, mit welcher Winkelorientierung die Halbleiterscheibe auf einem in einer Prozesskammer befindlichen, um seine Mittelachse drehbar gelagerten Suszeptor abzulegen ist, d) Transfer der Halbleiterscheibe mittels des Roboterarms zu der Prozesskammer, e) Drehen des Suszeptors um seine Mittelachse in eine Position, die nachfolgend in Schritt f) zum Ablegen der Halbleiterscheibe mit der vorgegebenen Winkelorientierung führt und f) Ablegen der Halbleiterscheibe auf dem Suszeptor.

Description

Verfahren zum Ablegen einer Halbleiterscheibe auf einem Suszeptor mit einer vorgegebenen Winkelorientierung
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ablegen einer Halbleiterscheibe auf einem Suszeptor mit einer vorgegebenen WinkelOrientierung .
Während der Gasphasenabscheidung einer epitaktischen Schicht auf der Vorderseite einer Halbleiterscheibe ruht letztere üblicherweise auf einer als Suszeptor bezeichneten Unterlage.
Es ist erforderlich, die Schicht mit einheitlicher Schichtdicke zu erzeugen und die verwertbare Fläche der Schicht möglichst nahe an den Rand der Halbleiterscheibe heranreichen zu lassen. Beim Versuch, diese Vorgabe umzusetzen, wird man mit dem
Problem konfrontiert, dass in Abhängigkeit von der
Kristallgitterorientierung der einkristallinen
Halbleiterscheibe an bestimmten Bereichen am Rand der
Halbleiterscheibe eine erhöhte Wachstumsgeschwindigkeit
auftritt, die zu einer lokal erhöhten Schichtdicke in diesen
Bereichen führt. Beispielsweise treten bei Siliciumscheiben der Kristallgitterorientierung (100) an Winkelpositionen von 0°, 90°, 180° und 270° im Randbereich lokal erhöhte Schichtdicken auf. Diese Problematik ist in US2009/0031954A1 beschrieben.
Im genannten Dokument wird vorgeschlagen, die lokal
unterschiedliche Wachstumsgeschwindigkeit im Randbereich durch konstruktive Maßnahmen in dem unmittelbar an die
Halbleiterscheibe angrenzenden Bereich des Suszeptors zu kompensieren, um so zu einer verbesserten
Schichtdickengleichförmigkeit zu gelangen. Gemäß
US2009/0031954A1 kann die Wachstumsgeschwindigkeit der
epitaktischen Schicht im Randbereich der Halbleiterscheibe durch das Material an der Oberfläche des Suszeptors in dem unmittelbar an die Halbleiterscheibe angrenzenden Bereich beeinflusst werden. Dementsprechend werden beispielsweise in Positionen, an denen die Wachstumsgeschwindigkeit besonders hoch ist, Materialien für die Oberfläche des Suszeptors verwendet, die die Wachstumsgeschwindigkeit im angrenzenden Bereich der Halbleiterscheibe reduzieren. Auch lokale
geometrische Anpassungen des Suszeptors (lokale Erhebungen) zur Beeinflussung der lokalen Wachstumsgeschwindigkeit werden vorgeschlagen . Um ihre gewünschte Wirkung entfalten zu können, setzen diese Maßnahmen aber voraus, dass die Halbleiterscheibe während der Abscheidung der epitaktischen Schicht in der richtigen
Winkelorientierung auf dem entsprechend ausgestatteten
Suszeptor liegt. US2009/0031954A1 gibt nicht an, wie dies sichergestellt werden kann.
US5102280 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transport einer Halbleiterscheibe zu einer Bearbeitungsstation in einer definierten Orientierung. Dazu wird die
Halbleiterscheibe von einem Roboterarm zunächst in eine
separate Ausrichtungsstation eingelegt, in der die Orientierung der Halbleiterscheibe ermittelt wird. Wird dabei eine
Fehlorientierung festgestellt, so wird die Halbleiterscheibe in einem ersten Fall von dem Roboterarm aufgenommen, in die richtige Orientierung gebracht und wieder in die
Ausrichtungsstation eingelegt. Diese Prozedur wird so lange wiederholt, bis die Halbleiterscheibe in der gewünschten
Orientierung in der Ausrichtungsstation liegt. Dann wird die Halbleiterscheibe erneut vom Roboterarm aufgenommen und auf einem vorgegebenen Pfad zu einer Bearbeitungsstation
transportiert und in diese eingelegt. In einem zweiten Fall wird die Information über die Fehlorientierung unmittelbar dazu verwendet, die Bewegung des Roboterarms beim Transport der Halbleiterscheibe zur Bearbeitungsstation so zu korrigieren, dass die Halbleiterscheibe lagerichtig in die Bearbeitungsstation eingelegt wird. In diesem Fall wird auf das Ausrichten in der Ausrichtstation verzichtet. Die Korrektur der Ausrichtung erfolgt während des Transports zur
BearbeitungsStation .
Im ersten Fall nimmt das Verfahren für die Lagekorrektur vergleichsweise viel Zeit in Anspruch, sodass aus
Wirtschaftlichkeitsgründen der zweite Fall bevorzugt wäre. Beim zweiten Fall tritt jedoch das Problem auf, dass die
Öffnung, durch die der Roboterarm die Halbleiterscheibe in die Bearbeitungsstation (z. B. in einen Epitaxiereaktor) einführt, nicht wesentlich breiter ist als der Durchmesser der
Halbleiterscheibe. Der Roboterarm weist mehrere Gelenke auf. Ist das vorderste Gelenk so nahe am Greifer für die
Halbleiterscheibe angeordnet, dass es beim Ablegen der
Halbleiterscheibe selbst in die Bearbeitungsstation eintritt, so kann die Ausrichtung der Halbleiterscheibe vor dem Ablegen in einem vergleichsweise großen Winkelbereich korrigiert werden. Andererseits ist aber nicht gewünscht, dass bewegliche Teile beispielsweise in die auf mehrere hundert Grad Celsius vorgeheizte Prozesskammer eines Epitaxiereaktors gelangen, weil durch die beweglichen Teile Partikel erzeugt und in die
Prozesskammer eingetragen werden können.
Tritt das vorderste Gelenk des Roboterarms dagegen nicht in die Prozesskammer des Epitaxiereaktors ein, ist der Winkelbereich, in dem eine Korrektur der Ausrichtung der Halbleiterscheibe erfolgen kann, stark eingeschränkt.
Der Erfindung lag somit die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit bereitzustellen, die Orientierung der Halbleiterscheibe beim Auflegen auf den Suszeptor eines Epitaxiereaktors in einem großen Winkelbereich korrigieren zu können, ohne dass
bewegliche Teile eines Roboterarms in die Prozesskammer gelangen müssen und ohne den Transport der Halbleiterscheibe zur Prozesskammer zu stark zu verzögern. Dies soll außerdem mit möglichst geringem apparativem Aufwand bewerkstelligt werden. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Ablegen einer Halbleiterscheibe auf einem Suszeptor mit einer vorgegebenen Winkelorientierung, umfassend folgende Schritte:
a) Entnahme der Halbleiterscheibe mittels eines Roboterarms aus einer ersten Station,
b) Ermittlung der aktuellen Winkelorientierung der
Halbleiterscheibe, indem die Lage einer Markierung auf der Halbleiterscheibe mittels eines optischen Sensors detektiert wird,
c) Festlegung, mit welcher Winkelorientierung die
Halbleiterscheibe auf einem in einer Prozesskammer
befindlichen, um seine Mittelachse drehbar gelagerten Suszeptor abzulegen ist,
d) Transfer der Halbleiterscheibe mittels des Roboterarms zu der Prozesskammer,
e) Drehen des Suszeptors um seine Mittelachse in eine Position, die nachfolgend in Schritt f) zum Ablegen der Halbleiterscheibe mit der vorgegebenen Winkelorientierung führt und
f) Ablegen der Halbleiterscheibe auf dem Suszeptor. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zum Stand der Technik nicht die Halbleiterscheibe orientiert, sondern der Suszeptor. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt daher kein zusätzliches Modul zum Ausrichten der Halbleiterscheibe
(Ausrichtungsstation) . Stattdessen wird an einer beliebigen Stelle vor dem Ablegen der Halbleiterscheibe auf dem Suszeptor in Schritt f) die Winkelorientierung der Halbleiterscheibe ermittelt. Aus dieser Information wird anschließend ein Signal für die Steuerung der Suszeptorrotation erzeugt und der
Suszeptor so gedreht, dass die Halbleiterscheibe in Schritt f) vom Roboterarm in der gewünschten bzw. erforderlichen Orientierung auf den richtig ausgerichteten Suszeptor gelegt werden kann. Da das erfindungsgemäße Verfahren neben den ohnehin notwendigen Komponenten wie Roboterarm und
Prozesskammer mit Suszeptor lediglich eine Vorrichtung zur Ermittlung der Winkelorientierung der Halbleiterscheibe benötigt, ist der technische Aufwand für die Implementierung des Verfahrens gering.
Außerdem wird kein Roboterarm benötigt, der in der Lage ist, die Halbleiterscheibe in einem großen Winkel um ihre
Mittelachse zu drehen. Der Roboterarm muss daher in dem
Bereich, der die Halbleiterscheibe trägt und der in die
Prozesskammer einfährt, keine beweglichen Teile aufweisen. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für den Transfer einer Halbleiterscheibe in eine mehrere hundert Grad Celsius heiße Prozesskammer und somit für die Beschickung von
Epitaxiereaktoren oder Reaktoren für andere
Hochtemperaturprozesse geeignet.
Kurzbeschreibung der Figur
Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Prinzipskizze einer Vorrichtung mit zwei Prozesskammern gemäß dem Stand der Technik, wie sie üblicherweise zur epitaktischen Beschichtung von
Halbleiterscheiben verwendet wird.
Liste der Bezugszeichen
1 Kassette mit Halbleiterscheiben
2 erste Transferkammer
3 Ausrichtungsstation
4 Schleusenkammer
5 zweite Transferkammer
6 Prozesskammer Zunächst wird anhand der in Fig. 1 dargestellten Prinzipskizze eine typische Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik
beschrieben, wie sie beispielsweise für die epitaktische
Beschichtung von Halbleiterscheiben verwendet wird. Die
Vorrichtung umfasst eine oder mehrere Stationen zur Aufnahme jeweils einer Kassette 1 mit Halbleiterscheiben. Dargestellt sind zwei Kassetten 1. In einer ersten Transferkammer 2 befinden sich ein oder mehrere nicht dargestellte Roboter, die die Halbleiterscheiben einzeln aus den Kassetten 1 entnehmen und in eine von ggf. mehreren (dargestellt sind zwei)
Schleusenkammern 4 transferieren und sie dort ablegen.
Falls sichergestellt werden muss, dass die Halbleiterscheiben in einer definierten Orientierung auf den in den Prozesskammern 6 jeweils vorhandenen Suszeptor gelegt werden, ist gemäß dem Stand der Technik eine zusätzliche Ausrichtungsstation 3 notwendig. In diesem Fall transferiert der Roboter in der ersten Transferkammer 2 die Halbleiterscheibe nicht direkt von einer Kassette 1 zu einer Schleusenkammer 4, sondern zunächst von der Kassette 1 zur Ausrichtungsstation 3, wo die
Halbleiterscheibe in die erforderliche Orientierung gebracht wird. Anschließend wird die Halbleiterscheibe von dem in der ersten Transferkammer 2 befindlichen Roboter lagerichtig in eine der Schleusenkammern 4 gelegt. (Das erfindungsgemäße
Verfahren benötigt die Ausrichtungsstation 3 nicht.)
In der zweiten Transferkammer 5 befindet sich ein weiterer Roboter, der die Halbleiterscheibe aus einer der
Schleusenkammern 4 entnimmt, sie in eine von ggf. mehreren (dargestellt sind wiederum zwei) Prozesskammern 6 transferiert und sie dort auf einem um seine Mittelachse drehbar gelagerten Suszeptor ablegt. In der Prozesskammer erfolgt anschließend beispielsweise eine epitaktische Beschichtung zumindest einer Seite der
Halbleiterscheibe . Nach der Behandlung in der Prozesskammer erfolgt der
Rücktransfer der behandelten Halbleiterscheibe zu einer der Kassetten 1 in umgekehrter Richtung wie soeben beschrieben.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren mit
bevorzugten Ausführungsformen im Detail beschrieben:
Die Reihenfolge der Schritte a) bis f) muss nicht unbedingt der oben genannten Reihenfolge entsprechen. Lediglich die Schritte a) , d) und f) sind zwangsläufig in dieser Reihenfolge
auszuführen.
In Schritt a) wird eine Halbleiterscheibe mittels eines
Roboterarms aus einer ersten Station entnommen. Die erste
Station kann beispielsweise eine Kassette 1 zur Aufnahme mehrerer Halbleiterscheiben oder eine Schleusenkammer 4 sein.
In Schritt b) wird die aktuelle Winkelorientierung der
Halbleiterscheibe ermittelt. Unter „Winkelorientierung" wird in dieser Beschreibung ein Rotationswinkel um die Mittelachse der Halbleiterscheibe verstanden, den eine ausgezeichnete Richtung der
Halbleiterscheibe (die im Fall einer monokristallinen
Halbleiterscheibe in der Regel durch die Orientierung des Kristallgitters vorgegeben und durch eine Markierung sichtbar gemacht wird) zu einer definierten Standardrichtung einnimmt.
Die Winkelorientierung wird durch Detektion der Lage einer Markierung auf der Halbleiterscheibe mittels eines optischen Sensors ermittelt. Die Markierung ist üblicherweise eine Kerbe (engl, „notch") oder eine abgeflachte Stelle (engl, „flat") am Umfang einer ansonsten runden Halbleiterscheibe. Auch eine Lasermarkierung auf der Fläche der Halbleiterscheibe kann als Markierung für die Kristallgitterorientierung dienen.
Unabhängig von der Art der Markierung kann als optischer Sensor eine Kamera eingesetzt werden, die ein Bild der
Halbleiterscheibe aufnimmt, wobei die Blickrichtung der
Kameraoptik vorzugsweise senkrecht zur ebenen Fläche der
Halbleiterscheibe ausgerichtet ist. Vorzugsweise wird eine Digitalkamera eingesetzt, da das Bild in diesem Fall ohne weitere Zwischenschritte elektronisch weiterverarbeitet werden kann. Vorzugsweise wird die Lage der Markierung automatisch mittels eines Bilderkennungsprogramms festgestellt.
Falls die Markierung eine Kerbe oder eine abgeflachte Stelle am ansonsten kreisrunden Umfang der Halbleiterscheibe ist, kann für die Ermittlung der Winkelorientierung auch eine
Lichtschranke eingesetzt werden. Der beispielsweise von einem Laser erzeugte Lichtstrahl wandert dabei auf einer Kreislinie unmittelbar innerhalb des Umfangs der Halbleiterscheibe
entlang. Somit trifft der Lichtstrahl ständig auf die
Oberfläche der Halbleiterscheibe, außer im Bereich der Kerbe oder abgeflachten Stelle. Auf diese Weise kann die Lage der Markierung eindeutig festgestellt werden. Die Relativbewegung zwischen Lichtstrahl und Halbleiterscheibe kann durch eine Rotation der Halbleiterscheibe um ihre Mittelachse bei
stationärer Lichtquelle oder durch eine kreisförmige Bewegung der Lichtquelle um die Mittelachse der ruhenden
Halbleiterscheibe oder mittels einer beweglichen Optik erzielt werden .
Der optische Sensor zur Ermittlung der Winkelorientierung kann an einer beliebigen Stelle der Vorrichtung angebracht sein, solange sichergestellt ist, dass die Winkelorientierung vor Schritt e) ermittelt wird. Andererseits muss die
Winkelorientierung auf dem gesamten Weg von der Ermittlung der Winkelorientierung bis zum Ablegen auf dem Suszeptor erhalten bleiben oder in eindeutiger und bekannter Art und Weise verändert werden. Die Halbleiterscheibe darf also durchaus im Laufe der nachfolgenden Transferschritte um ihre Mittelachse gedreht werden, solange dies reproduzierbar ohne nennenswertes Spiel geschieht und Richtung und Betrag der Rotation genau bekannt sind, sodass eine Korrelation zwischen der in Schritt b) ermittelten Winkelorientierung und der Winkelorientierung beim Auflegen der Halbleiterscheibe auf den Suszeptor in
Schritt f) hergestellt werden kann.
Schritt b) kann vor Schritt a) in der ersten Station (z. B. Schleusenkammer 4 oder während des Schritts a) im Rahmen der Entnahme aus der ersten Station oder während des Schritts d) beim Transfer der Halbleiterscheibe zur Prozesskammer 6
(beispielsweise innerhalb der Transferkammer 5) durchgeführt werden. Schritt b) kann entweder erfolgen, während die
Halbleiterscheibe auf einer festen Unterlage ruht
(beispielsweise in der ersten Station) oder während sie von einem der Roboterarme (beispielsweise in einer der
Transferkammern 2 oder 4 oder während des Transfers in die Prozesskammer 6) gehalten wird.
In einem weiteren Schritt c) wird festgelegt, mit welcher Winkelorientierung die Halbleiterscheibe später in Schritt f) auf dem in der Prozesskammer 6 befindlichen, um seine
Mittelachse drehbar gelagerten Suszeptor abzulegen ist. Diese Soll-Winkelorientierung bezieht sich auf eine bestimmte ausgezeichnete Richtung des Suszeptors, es handelt sich also um eine Winkelorientierung relativ zum Suszeptor.
Diese Soll-Orientierung auf dem Suszeptor ergibt sich
beispielsweise daraus, dass der Suszeptor gewisse richtungsabhängige, an die Kristallgitterorientierung der
Halbleiterscheibe angepasste Merkmale zur lokalen Korrektur der Wachstumsgeschwindigkeit der epitaktischen Schicht aufweist, wie sie beispielsweise in US2009/0031954A1 beschrieben sind. Die Halbleiterscheibe muss in diesem Fall so auf den Suszeptor gelegt werden, dass die Orientierung ihres Kristallgitters mit der Lage der Korrekturmerkmale am Suszeptor so übereinstimmt, dass letztere ihre Korrekturwirkung auf die lokale
Wachstumsgeschwindigkeit der epitaktischen Schicht optimal entfalten können.
Vorzugsweise wird für jeden Typ von Halbleiterscheiben die erforderliche Winkelorientierung, die sich beispielsweise aus oben dargestellten Überlegungen ergibt, einmal definiert und beispielsweise in einer Datenbank abgelegt. Um in Schritt c) die erforderliche Winkelorientierung der Halbleiterscheibe in Relation zum Suszeptor festzustellen, werden die entsprechenden Daten aus der Datenbank abgerufen. Schritt c) kann an einer beliebigen Stelle des Ablaufs vor
Schritt e) erfolgen, d. h. bereits vor Schritt a) , gleichzeitig mit einem der Schritte a) , b) oder d) oder zwischen zwei der genannten Schritte. In Schritt d) wird die Halbleiterscheibe mittels eines
Roboterarms (angebracht z. B. in der Transferkammer 5) zu einer Prozesskammer 6 transferiert. Es kann sich dabei um denselben Roboterarm handeln wie in Schritt a) . Es können jedoch auch unterschiedliche Roboterarme verwendet werden. Der Transfer der Halbleiterscheibe zur Prozesskammer 6 erfolgt vorzugsweise auf einem vorgegebenen Pfad, d. h. die Bewegung des Roboterarms ist vordefiniert und wird nicht an die in Schritt b) festgestellte Winkelorientierung der Halbleiterscheibe angepasst, um diese zu korrigieren . In Schritt e) wird der in der Prozesskammer 6 befindliche
Suszeptor nach Maßgabe der in Schritt b) ermittelten
Winkelorientierung der Halbleiterscheibe und der in Schritt c) erfolgten Festlegung, mit welcher Winkelorientierung die
Halbleiterscheibe auf den Suszeptor gelegt werden muss, um seine Mittelachse in eine Position gedreht, die nachfolgend in Schritt f) zum Ablegen der Halbleiterscheibe mit der
erforderlichen Winkelorientierung führt. Für die Drehung des Suszeptors wird vorzugsweise derselbe Antrieb verwendet, der den Suszeptor auch während des nachfolgenden Prozesses
(beispielsweise der epitaktischen Beschichtung) in Rotation versetzt. Um den Suszeptor in die gewünschte Position drehen zu können, muss jedoch zu jeder Zeit die aktuelle Position des Suszeptors bekannt sein. Entsprechende Antriebe sind Stand der Technik. Es handelt sich dabei in der Regel um Schrittmotoren, die außerdem mit einem Winkelgeber zur exakten Bestimmung des aktuellen Rotationswinkels ausgestattet sind.
Schritt e) kann erfolgen, sobald die Schritte b) und c)
durchgeführt sind, vorzugsweise während die Halbleiterscheibe in Schritt d) zur Prozesskammer 6 transferiert wird.
In Schritt f) wird die Halbleiterscheibe vom Roboterarm auf dem Suszeptor in der Prozesskammer 6 abgelegt, wobei vorzugsweise keine weitere Lagekorrektur erfolgt.
Die Erfindung kann im Rahmen aller Verfahren angewandt werden, bei denen es darauf ankommt, eine Halbleiterscheibe in einer vorbestimmten Winkelorientierung auf eine Unterlage (Suszeptor) aufzulegen. Von besonderer Bedeutung ist dies bei der
Abscheidung einer epitaktischen Schicht aus der Gasphase auf einer monokristallinen Halbleiterscheibe (beispielsweise einer Siliciumscheibe) in einem Epitaxiereaktor.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ablegen einer Halbleiterscheibe auf einem Suszeptor mit einer vorgegebenen Winkelorientierung, umfassend folgende Schritte:
a) Entnahme der Halbleiterscheibe mittels eines Roboterarms aus einer ersten Station,
b) Ermittlung der aktuellen Winkelorientierung der
Halbleiterscheibe, indem die Lage einer Markierung auf der Halbleiterscheibe mittels eines optischen Sensors detektiert wird,
c) Festlegung, mit welcher Winkelorientierung die
Halbleiterscheibe auf einem in einer Prozesskammer
befindlichen, um seine Mittelachse drehbar gelagerten Suszeptor abzulegen ist,
d) Transfer der Halbleiterscheibe mittels des Roboterarms zu der Prozesskammer,
e) Drehen des Suszeptors um seine Mittelachse in eine Position, die nachfolgend in Schritt f) zum Ablegen der Halbleiterscheibe mit der vorgegebenen Winkelorientierung führt und
f) Ablegen der Halbleiterscheibe auf dem Suszeptor.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erste Station eine Kassette zur Aufnahme mehrerer Halbleiterscheiben oder eine Schleusenkammer ist.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Markierung eine Kerbe oder eine abgeflachte Stelle am Umfang einer im Wesentlichen runden Halbleiterscheibe oder eine
Lasermarkierung auf der Fläche der Halbleiterscheibe ist.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der optische Sensor eine Kamera ist, die ein Bild der
Halbleiterscheibe aufnimmt, und wobei die Lage der Markierung automatisch mittels Bilderkennung detektiert wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der optische Sensor eine Lichtschranke ist, deren Lichtstrahl relativ zur
Halbleiterscheibe auf einer Kreislinie entlang des Umfangs der Halbleiterscheibe bewegt wird, sodass der Lichtstrahl entlang des gesamten Umfangs mit Ausnahme der Kerbe oder der
abgeflachten Stelle auf die Fläche der Halbleiterscheibe trifft, sodass die Lage der Kerbe oder der abgeflachten Stelle festgestellt werden kann.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Prozesskammer zur Abscheidung einer epitaktischen Schicht auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe aus der Gasphase verwendet wird und wobei der Suszeptor ein oder mehrere
richtungsabhängige, an die Kristallgitterorientierung der
Halbleiterscheibe angepasste Merkmale zur lokalen Korrektur der Wachstumsgeschwindigkeit der epitaktischen Schicht aufweist.
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