DE3536432A1

DE3536432A1 - Beruehrungslose haltevorrichtung fuer halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE3536432A1
Application number: DE19853536432
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Gervino
Original assignee: Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1985-10-12
Filing date: 1985-10-12
Publication date: 1987-04-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung unter Ausnutzung des hydrodynamischen Paradoxon.

Zur Halterung und zum Transport von Halbleiterscheiben werden Vorrichtungen eingesetzt, die beispielsweise beim Dotierungsprozeß in Diffusionsöfen und beim Hinein- und Heraustransportieren noch weitgehend manuell bedient werden.

So werden Halbleiterscheiben ab einem gewissen Stadium der Fertigung in Magazinen gestapelt und für den Diffusionsprozeß oder andere Prozesse manuell transportiert und Entladen.

Verunreinigungen, mechanische Beschädigungen und ungleichmäßige Dotierungen der Halbleiterscheiben sind die Folge.

Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bearbeiten und Transportieren von Halbleiterscheiben anzugeben, die weitgehend automatisiert ist und eine gleichmäßigere Bearbeitung der einzelnen Halbleiterscheiben ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben:
Es zeigen:

Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung einer Haltevorrichtung für Halbleiterscheiben.

Fig. 2 Eine Schnittzeichnung der Haltevorrichtung.

Fig. 3 Eine Schnittzeichnung einer modifizierten Haltevorrichtung mit einem Transport und Führungsgestänge für Halbleiterscheiben.

Fig. 4 Eine perspektivische Darstellung der Haltevorrichtung für Halbleiterscheiben in einem Diffusionsofen.

Das Ausführungsbeispiel in der Fig. 1 zeigt die Haltevorrichtung für Halbleiterscheiben, bestehend aus einem Anblasrohr 1, in welches ein Schutzgas 5 einströmt, das auf einen Diffusor 2 achsensymmetrisch aufgesetzt ist.

Der dabei physikalisch ausgenutzte Effekt des hydrodynamischen Paradoxon kann durch die Bernoullische Gleichung beschrieben werden.

Die radiale Strömungsgeschwindigkeit V des Schutzgases 5 im Diffusor 2 längs der Oberflächenseite (15) der Halbleiterscheiben 4 nimmt radial von innen nach außen ab. Dies hat zur Folge, daß unter Beachtung der Gleichung (1) der statische Druck p im Diffusor 2 kleiner ist als der äußere Umgebungsdruck PA. Der statische Druck p im Diffusor 2 nimmt in Richtung der Peripherie dabei nach einer nichtlinearen Beziehung von innen nach außen zu bei konstantem Gesamtdruck P.

Die Druckdifferenz zwischen äußerem Umgebungsdruck P _A und dem sich einstellenden statischen Druck p führt dazu, daß die Halbleiterscheibe 4 abgehoben und transportiert oder gehalten werden kann. Es stellt sich also ein Kräftegleichgewicht zwischen Gewicht der Halbleiterscheibe einerseits und der resultierenden Kraft aus der Druckdifferenz andererseits ein.

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Detailkonstruktion für das Umlenken des Schutzgases 5 um 90°. Im Zentrum des Diffusors 2 befindet sich ein Verteilerkonus 7, der der Impulsumlenkung der Gaspartikel dient, um zu verhindern, daß eine auftretende Impulsänderung an der Scheibe mit einer Kraftkomponente auf die Scheibe verbunden wäre, die sich der Gewichtskraft der Halbleiterscheibe 4 gleichsinnig überlagern würde.

Der Verteilerkonus 7 ist in einem Einschraubdiffusor 6 über einen Steg 8 angebracht und wird in den Diffusor 2 eingeschraubt, an dessen Peripherie sich Führungsstifte 3 und Noppen 25 befinden, die ein laterales Abgleiten oder Verkanten der Halbleiterscheiben 4 verhindern.

Der Gasstrom im Anblasrohr 1 wird mit Hilfe des Verteilerkonus 7 aus der axialen in die radiale Richtung über den trichterförmigen Konus 9 umgelenkt. Der Abstand 13 zwischen Unterseite des Diffusors 2 und der Halbleiterscheibenoberfläche 15 wird bei ausströmendem Gasstrom durch Bewegen der gesamten Haltevorrichtung in axialer Richtung so eingestellt, daß sich ein wirksamer Ringquerschnitt 12 für die Gasströmung einstellt, der zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in diesem besagten Ringquerschnitt 12 führt, womit nach Gleichung 1 gleichzeitig eine Druckminderung des statischen Drucks einhergeht. Die Halbleiterscheibe wird dadurch sozusagen angesaugt. Ihr Gewicht wird durch die Druckdifferenz zwischen lokalem statischem Druck p und herrschendem Außendruck P _A kompensiert.

In Fig. 3 ist eine Transportkonstruktion für Halbleiterscheiben gezeigt, bestehend aus dem Anblasrohr 17 und einer gegenüber Fig. 2 modifizierten Diffusorplatte 20, in welcher eine Bohrung 10 als Fortsetzung des Anblasrohrs in radialer Richtung eingebracht ist, und die zur Impulsumlenkung um 90° von einer achsensymmetrischen Bohrung 30 durchdrungen wird, in deren trichterförmigen Austrittsöffnungen 90 je ein Verteilerkonus 70 angebracht ist zur nochmaligen Umlenkung des Gasstrahls um 90°. Die Halbleiterscheiben 4 werden dadurch, wie für Fig. 2 bereits beschrieben, angesaugt und können so in einer Vorrichtung, bestehend aus einem Führungsgestänge 60, dem Abstandshalter 50 und dem Sicherungshalter 40 bewegt oder gehalten werden.

Fig. 4 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit der in Fig. 3 beschriebenen Transportkonstruktion.

Dabei sind mehrere Haltevorrichtungen in einem Diffusionsofen 14 dargestellt, der in Längsrichtung von einem Dotiergas 16 beströmt wird. Zur Halterung der Halbleiterscheiben 4 werden diese über das Anblasrohr 17 mit dem Schutzgas 5 beströmt unter Ausnutzung des Effektes des hydrodynamischen Paradoxon. Infolge der unterschiedlichen Durchmesser an der Übergangsstelle zwischen Anblasrohr 17 und Bohrung 10 kommt es zu Turbulenzen, die dazu ausgenutzt werden, daß im Diffusionsofen 14 eine Verwirbelung von Dotiergas 16 und Schutzgas 5 stattfindet, so daß die einseitig zu dotierenden Halbleiterscheiben nicht nur längs, sondern spiralförmig turbulent umströmt werden, was zu einem gleichmäßigeren Dotierungsprofil aller am Prozeß beteiligten Halbleiterscheiben führt.

Die Einströmgeschwindigkeit des Schutzgases 5 in das Anblasrohr 17 bzw. die Anblasbohrung 10 wird dabei geregelt auf das Kriterium eines konstanten Abstandes 13 zwischen Halbleiterscheibe 4 und Unterkante der Diffusorplatte 20 und einer ausreichenden Haltekraft, indem die Kapazität zwischen diesen beiden Bereichen gemessen und in einem Regelkreis weiterverarbeitet wird.

Es können auch Wirbelstromverluste, die durch Bedämpfen einer Spule eines Schwingkreises mittels der Halbleiterscheibe 4 auftreten, dafür herangezogen werden.

In einer weiteren Anwendungsmöglichkeit kann die Halbleiterscheibe 4 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 oder 2 dazu benutzt werden, daß einseitige Tauchbeschichtungen oder Ätzungen auf der Halbleiterscheiben-Unterseite vorgenommen werden können.

Verwendet man statt des Schutzgases 5 im Anblasrohr 17 ebenfalls das Dotiergas 16, sind z. B. Dotierung auf Vorder- und Rückseite von 2 aneinander gelegten oder miteinander verbundenen Halbleiterscheiben möglich.

Claims

1) Haltevorrichtung unter Ausnutzung des hydrodynamischen Paradoxon, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Halterung bei unterschiedlichen Bearbeitungsprozessen und zum Transport von Halbleiterscheiben.

2) Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Mantel des Diffusors (2) Führungsstifte (3) angebracht sind, die die Halbleiterscheiben (4) gegen laterales Abgleiten stützen.

3) Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (2) mit einem Einschraubdiffusor (6) versehen ist, der eine trichterförmige Bohrung (9) aufweist, in deren Zentrum ein Verteilerkonus (7) über einen Steg (8) befestigt ist.

4) Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Diffusorplatte (20) in radialer Richtung und in axialer Richtung sich durchdringende Bohrungen (10, 30) angebracht sind, daß im Zentrum der axialen Bohrung (30) an den beiden Oberflächen der Diffusorplatte (20), an der die Halbleiterscheiben (4) durch Anblasen der Bohrung (10) angedrückt werden, je ein Verteilerkonus (70) befestigt ist.

5) Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung zum Transport von Halbleiterscheiben durch einen Abstandshalter (50) und ein Führungsgestänge (60) bewegt wird, und daß je zwei Halbleiterscheiben (4) über einen Sicherungshalter (40) an je einer Diffusorplatte (20) bezüglich ihrer Lage gesichert werden.

6) Haltevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung in einem Diffusionsofen (14) so angeordnet ist, daß sie in Längsrichtung des Diffusionsofens von einem Dotiergas (16) umströmt wird und unter Ausnutzung des hydrodynamischen Paradoxon von einem Schutzgas (5) zur Halterung angeblasen wird, so daß es im Diffusionsofen (14) zu Verwirbelungen nur an einer, dem Dotiergas unmittelbar ausgesetzten Oberfläche der Halbleiterscheiben kommt und eine durchdringende Dotierung dieser stattfindet.

7) Haltevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Ausnutzung des hydrodynamischen Paradoxon statt von einem Schutzgas (5) vom Dotiergas (16) angeblasen wird.