[go: up one dir, main page]

RU2684335C2 - Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь - Google Patents

Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь Download PDF

Info

Publication number
RU2684335C2
RU2684335C2 RU2017131177A RU2017131177A RU2684335C2 RU 2684335 C2 RU2684335 C2 RU 2684335C2 RU 2017131177 A RU2017131177 A RU 2017131177A RU 2017131177 A RU2017131177 A RU 2017131177A RU 2684335 C2 RU2684335 C2 RU 2684335C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cantilever
console
horizontal
loading
fixed
Prior art date
Application number
RU2017131177A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017131177A (ru
RU2017131177A3 (ru
Inventor
Геннадий Васильевич Перов
Original Assignee
Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб") filed Critical Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб")
Priority to RU2017131177A priority Critical patent/RU2684335C2/ru
Publication of RU2017131177A publication Critical patent/RU2017131177A/ru
Publication of RU2017131177A3 publication Critical patent/RU2017131177A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2684335C2 publication Critical patent/RU2684335C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

Изобретение относится к консольному устройству для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь. Устройство содержит трубчатую консоль для загрузки кассет с полупроводниковыми пластинами и подвижный в горизонтальном направлении механизм перемещения консоли, закрепленной с одной его стороны, при этом механизм перемещения консоли выполнен в виде платформы, закрепленной с возможностью перемещения по горизонтальным направляющим, выполненным в виде цилиндрических труб, которые закреплены траверсой с одной стороны к вертикальным стойкам, а с другой стороны - к основанию диффузионной печи, и снабжен шаговым двигателем, толкателем с отдельной направляющей для его перемещения и крючком для зацепления с консолью через выполненное в ней отверстие, при этом консоль закреплена в подвешенном состоянии с возможностью управления положением консоли в вертикальной плоскости посредством неподвижной опоры с одной стороны, подвижной опоры с другой стороны, ручки и расположенных на заданном расстоянии друг от друга составных колец, которыми укомплектованы упомянутые опоры, и в трубчатой консоли со стороны загрузки выполнен горизонтальный вырез на 1/4-1/3 диаметра трубы консоли, размер которого соответствует длине кассеты с полупроводниковыми пластинами. Обеспечивается повышение надежности бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в горизонтальную печь для термической обработки пластин и выравнивание давлении потока газов вдоль рабочей зоны за счет съемной заглушки и отверстий в нерабочей части консоли. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь
Область технологии, к которой относится изобретение
Изобретение «Консольное устройство для горизонтальной безконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь» относится к области технологии изготовления полупроводниковых микросхем, в частности групповым операциям термических обработок в горизонтальных термических печах.
Раскрытие сущности изобретения
Современный технологический цикл изготовления микросхем включает несколько групповых операций, связанных с доставкой пакета кремниевых пластин в высокотемпературную термическую Т=500-1200°С. Это и операции диффузионного легирования, термического окисления кремния или поликремния, осаждения диэлектрических и металлизированных слоев из газовой фазы. Промышленный вариант доставки с полупроводниковыми пластинами в диффузионную печь - горизонтальный: путем постепенного заталкивания кассеты из зоны загрузки в высокотемпературную зону.
Перемещение пакета пластин происходит в два этапа. На предварительном первом этапе подача пластин производится автоматически металлическим толкателем с крючком, попадающим в паз кассеты-подложкодержателя в рабочей зоне оператора при комнатной температуре по специальной плоской подставке. Когда кассета с пластинами вдвинется в кварцевую рабочую трубу, происходит автоматическое отклонение металлического толкателя и опускание кварцевого толкателя в управляющий паз кассеты с пластинами. После этого происходит горизонтальное вдвижение пакета кремниевых пластин на подложкодержателе по нижней поверхности кварцевого реактора в высокотемпературную рабочую зону. Подача реактивных газов в рабочую зону (кислорода, аргона, паров воды, азота) кварцевого или кремниевого реактора происходит из блока распределения в горизонтальном направлении, в т.ч. с добавками хлорсодержащих очищающих компонентов.
Недостатком типового загрузчика является появление механических загрязнений, возникающих по причине трения кварцевой кассеты с пластинами о поверхность рабочей кварцевой трубы.
Известны промышленные горизонтальные диффузионные печи для групповой термической обработки пластин кантилеверного (балочного) типа производственного цикла изготовления полупроводниковых приборов и солнечных элементов компаний SVCS (Чехия) [1].
Размер пластин: 50 мм, 75 мм, 100 мм, 150 мм, 200 мм, 300 мм.
Загрузка пластин 100 и более.
Отклонение конца балки кантилевера (балочной структуры) (консоли) δ в зависимости от свойств материала, его геометрических размеров и нагрузки а определяет формула Стони [2]:
Figure 00000001
,
где ν - коэффициент Пуассона, Е - модуль Юнга, L - длина балки, t - толщина балки кантилевера.
Соотношение относится к случаю закрепления кантилевера по одной из крайних плоскостей.
Детальные разработки кантилеверных, или точнее консольных, горизонтальных загрузчиков полупроводниковых пластин учитывают, прежде всего, выбор материала (кварц, кремний, карбид кремния) и не затрагивают способы крепления его в перемещающем блоке.
Одним из стандартных вариантов консольного автозагрузчика полупроводниковых пластин является загрузчик в составе модульной V-CVD диффузионной печи для осаждения пленок диэлектриков (окисла и нитрида кремния) и поликремния и представляет собой продольную балочную структуру (на Фиг. 1 [3] под №48), на которую размещаются кремниевые пластины. Пластины после размещения их в пазах балочной структуры на первоначальном этапе загружаются в рабочую зону при отсутствии ее контакта с поверхностью реактора. Крепление консоли происходит по фиксированной плоскости со стороны ее нерабочего края, а перемещение консоли обеспечивается движением автопогрузчика (на Фиг. 1 [3] под №46).
Техническое решение относится к горизонтальной V-CVD системе в целом и ее недостатком можно считать возникающие критические механические напряжения на излом в месте крепления консоли, что может нарушить ее механическую целостность. Другим недостатком загрузчика является то, что он ориентирован только на V-CVD реактор с вертикальной подачей газовых реагентов в зоне реакции. В диффузионной печи с горизонтальной подачей газовых реагентов подобное размещение пластин не обеспечивает управление газовой динамикой вдоль рабочей зоны.
Система консольного диффузионного погрузчика с направляющей прорезью для загрузки кассет с пластинами предложена J.S. Whang, A.F. Wollman в [4].
Патентуется консольный погрузчик в диффузионную печь с механизмом переноса в него кассет с полупроводниковыми пластинами в виде кварцевой трубы с удлиненным пазом в нижней части от открытого конца трубки консольного до заданной области, в которой расположены лодочки, примыкающие друг к другу, и герметичной крышкой до удлиненного паза. Механизм, поддерживающий кассету в системе переноса, перемещает ее к удлиненному пазу в открытой части консольной трубы. Кассета вдвигается механизмом в консольную трубу и опускает ее на нижнюю внутреннюю поверхность консоли со стороны удлиненного паза. Процедура повторяется для последующих кассет, каждая из которых упирается в предыдущую в консольной трубке. Акцент в решении делается на размещении кассеты в консоль бесконтактного загрузчика. Однако из описания и рисунка видно, что также как в предыдущем случае крепление консоли происходит по фиксированной плоскости со стороны нерабочего края (на Фиг. 1 [4] под №24), а горизонтальное перемещение консоли с пластинами происходит за счет автоматического движения держателя (на Фиг. 1 [4] под №6).
Преимуществом системы является удобный механизм в движения кассеты с пластинами в трубчатую консоль. Недостатком системы бесконтактной загрузки пластин является, также как в предыдущем случае значительные напряжения в месте крепления консоли в механизме его передвижения в диффузионную трубу.
Наиболее близким техническим решением к настоящему изобретению является устройство для горизонтальной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь, предложенное A.F. Wollmann [5], которое включает в себя кварцевую консольную трубку (на Фиг. 2А, В [5] под №2), закрепленную с одной стороны в механизме переноса (на Фиг. 2А, В [5] под №6), подвижном в горизонтальном направлении механизме. Кассета (на Фиг. 2А, В [5] под №12) с полупроводниковыми пластинами (на Фиг. 2А, В [5] под №11) загружается в консольную трубку 6 через окно. Затем механизм переноса передвигает консольную трубку и пластины в диффузионную камеру (на Фиг. 2А, В [5] под №16). Газ-реагент подается в консольный загрузчик между нагретыми пластинами и выходит за ее пределы. Устройство коаксиально выровнено с рабочей кварцевой трубой диффузионной печи (на Фиг. 2А, В [5] под №17). Опорный конец консольной трубки герметизирован кварцевой пластиной, через которую проходит газовая трубка для подачи реагентов. Механизм переноса вдвигает консольный загрузчик с пластинами в диффузионную трубу. Затем в консольной трубке между полупроводниковыми пластинами пропускают газ для продувки. После этого консольная трубка выводится из диффузионной печи при пропускании потока продувочного газа таким образом, чтобы избежать чрезмерного термического удара и попадания загрязнений из воздуха.
Задачу по бесконтактной загрузке кассет с полупроводниковыми пластинами в консольном загрузчике в диффузионную печь, поставленную перед собой, автор выполнил. Однако основным недостатком общего конструктивного решения консольного загрузчика является то, что кварцевая (кремниевая, карбид кремниевая) практически цельная консоль крепится в фиксированной плоскости механизма перемещения с нерабочей стороны. В результате возникают значительные механические нагрузки на излом в месте крепления.
Формула Стони позволяет выполнить сравнительную оценку прототипа и предлагаемого изобретения при одинаковых геометрических размерах и материале консоли (кварц, кремний, карбид кремния).
Основной параметр в соотношении Стони, который может относиться к геометрическим характеристикам места закрепления - механическое нагрузка о на консоль. Увеличение площади крепления консоли на платформе на порядок позволяет снизить нагрузку на консоль более чем на порядок.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь с передвижной платформой, удерживающей консоль и позволяющей увеличить горизонтальную плоскость ее крепления (посадки) и механические нагрузки на излом в 5-10 раз.
Фиг. 2. Конфигурация консоли с вырезом на 1/4-1/3 диаметра со стороны загрузки кассет с полупроводниковыми пластинами, с горизонтальным размером близким к длине кассеты.
Пример осуществления предлагаемого изобретения
Принцип действия устройства иллюстрирует Фиг. 1.
Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки включает в себя механизм перемещения 2, 3 с консолью 1 на горизонтальных направляющих в виде цилиндрических труб 8, которые крепятся траверсой 6 с одной стороны к вертикальным стойкам 5, а с другой стороны к основанию диффузионной печи 7. Стойки 5 в свою очередь крепятся вертикально к полу, потолку или стенам помещения. Платформа 2 механизма перемещения, закрепляющая и перемещающая консоль 1, фиксируется и движется по горизонтальным направляющим 8. К платформе консоль крепится с одной стороны неподвижной 3, с другой стороны подвижной 4 опорами для управления ее положением в вертикальной плоскости с помощью ручки 10. Опоры комплектуются составными кольцами 9 для крепления консоли в подвешенном состоянии таким образом, чтобы нагрузки на излом в местах крепления консоли в месте крепления были минимальными.
Загрузка кассет с пластинами происходит вручную или автоматически в вырезанной части консоли.
Горизонтальное перемещение механизма с платформой и консолью производится толкателем13, двигающегося по отдельной направляющей 12 с крючком 14, попадающим в отверстие консоли 15 и управляющим блоком электрического двигателя 11.
1. Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь, включающее в себя механизм перемещения для крепления консоли, отличающееся тем, что с целью снижения механических нагрузок в месте крепления консоли, платформа расширена, а консоль крепится двумя кольцами, находящимися на определенном расстоянии друг от друга, платформа с консолью перемещается по горизонтальным направляющим с использованием шагового двигателя внешним толкателем в виде крючка, вертикально вводимого в отверстие консоли в момент загрузки и расположенного на расчетном расстоянии с использованием шагового двигателя, обеспечивающего горизонтальное перемещение конструкции.
2. Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь по п. 1, отличающаяся тем, что с целью обеспечения удобства загрузки пластин и уменьшения массы, ее конфигурацию изменяют со стороны загрузки и делают в трубе консоли горизонтальный вырез на 1/4-1/3 диаметра с горизонтальным размером близким к длине кассеты с полупроводниковыми пластинами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь с передвижной платформой, удерживающей консоль и позволяющей увеличить горизонтальную плоскость ее крепления (посадки) и механические нагрузки на излом в 5-10 раз.
Фиг. 2. Конфигурация консоли с вырезом на 1/4-1/3 диаметра со стороны загрузки кассет с полупроводниковыми пластинами, с горизонтальным размером близким к длине кассеты.
Литература:
[1] Безконтактная полностью автоматическая система загрузки полупроводниковых пластин кантилеверного типа в составе SVCS диффузионной печи. Материалы 5 международной выставки оборудования. материалов и технологии для полупроводниковой промышленности «Semicon Russia-2014» Каталог.
[2] С.П. Тимошенко. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. М.: Наука, 1971. - С. 670-730
[3] Патент ЕР 0148697 A. Sarkozy, Robert R. Modular V-CVD diffusion furnace. Приоритет 16.11.84. Int C1. C23C 16/44).
[4] J.S. Whang, A.F. Wollmann. Patent US 4.543.059. Slotted cantilever diffusion tube system and method and apparatus for loading. Int. C1.4 F27D 3/00; F27B 9/14; F27B 5/02; F27D 5/00. Приоритет 24.09.1985.
[5] A.F. Wollmann. Patent US 4.526.534. Cantilever diffusion tube apparatus and method. Int. C1.3 F27D 3/00; F27D 7/00; F27B 9/04; F27B 3/22. Приоритет 02.07.1985.

Claims (2)

1. Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь, содержащее трубчатую консоль для загрузки кассет с полупроводниковыми пластинами и подвижный в горизонтальном направлении механизм перемещения консоли, закрепленной с одной его стороны, отличающееся тем, что механизм перемещения консоли выполнен в виде платформы, закрепленной с возможностью перемещения по горизонтальным направляющим, выполненным в виде цилиндрических труб, которые закреплены траверсой с одной стороны к вертикальным стойкам, а с другой стороны - к основанию диффузионной печи, и снабжен шаговым двигателем, толкателем с отдельной направляющей для его перемещения и крючком для зацепления с консолью через выполненное в ней отверстие, при этом консоль закреплена в подвешенном состоянии с возможностью управления положением консоли в вертикальной плоскости посредством неподвижной опоры с одной стороны, подвижной опоры с другой стороны, ручки и расположенных на заданном расстоянии друг от друга составных колец, которыми укомплектованы упомянутые опоры.
2. Консольное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в трубчатой консоли со стороны загрузки выполнен горизонтальный вырез на 1/4-1/3 диаметра трубы консоли, размер которого соответствует длине кассеты с полупроводниковыми пластинами.
RU2017131177A 2017-09-04 2017-09-04 Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь RU2684335C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017131177A RU2684335C2 (ru) 2017-09-04 2017-09-04 Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017131177A RU2684335C2 (ru) 2017-09-04 2017-09-04 Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017131177A RU2017131177A (ru) 2019-03-04
RU2017131177A3 RU2017131177A3 (ru) 2019-03-04
RU2684335C2 true RU2684335C2 (ru) 2019-04-08

Family

ID=65632508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017131177A RU2684335C2 (ru) 2017-09-04 2017-09-04 Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2684335C2 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU744211A1 (ru) * 1977-06-08 1980-06-30 Предприятие П/Я А-7124 Устройство дл перемещени
US4526534A (en) * 1983-06-01 1985-07-02 Quartz Engineering & Materials, Inc. Cantilever diffusion tube apparatus and method
US4876225A (en) * 1987-05-18 1989-10-24 Berkeley Quartz Lab, Inc. Cantilevered diffusion chamber atmospheric loading system and method
US4976612A (en) * 1989-06-20 1990-12-11 Automated Wafer Systems Purge tube with floating end cap for loading silicon wafers into a furnace
US5409539A (en) * 1993-05-14 1995-04-25 Micron Technology, Inc. Slotted cantilever diffusion tube system with a temperature insulating baffle system and a distributed gas injector system
US5530222A (en) * 1992-06-15 1996-06-25 Thermtec, Inc. Apparatus for positioning a furnace module in a horizontal diffusion furnace

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU744211A1 (ru) * 1977-06-08 1980-06-30 Предприятие П/Я А-7124 Устройство дл перемещени
US4526534A (en) * 1983-06-01 1985-07-02 Quartz Engineering & Materials, Inc. Cantilever diffusion tube apparatus and method
US4876225A (en) * 1987-05-18 1989-10-24 Berkeley Quartz Lab, Inc. Cantilevered diffusion chamber atmospheric loading system and method
US4976612A (en) * 1989-06-20 1990-12-11 Automated Wafer Systems Purge tube with floating end cap for loading silicon wafers into a furnace
US5530222A (en) * 1992-06-15 1996-06-25 Thermtec, Inc. Apparatus for positioning a furnace module in a horizontal diffusion furnace
US5409539A (en) * 1993-05-14 1995-04-25 Micron Technology, Inc. Slotted cantilever diffusion tube system with a temperature insulating baffle system and a distributed gas injector system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017131177A (ru) 2019-03-04
RU2017131177A3 (ru) 2019-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9269638B2 (en) Temperature detecting apparatus, substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
KR100817644B1 (ko) 기판 처리 장치
US5775889A (en) Heat treatment process for preventing slips in semiconductor wafers
JP6208588B2 (ja) 支持機構及び基板処理装置
KR101177967B1 (ko) 피처리체의 이동 적재 기구, 피처리체의 이동 적재 방법, 피처리체의 처리 시스템 및 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램을 기억한 기억 매체
KR20140039987A (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 온도 검출 방법
KR20110128149A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2014168331A1 (ko) 기판처리장치
KR20100029043A (ko) 종형 열처리 장치 및 기판 지지구
US10443122B2 (en) Vacuum processing device
KR20080090299A (ko) 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
EP0164892B1 (en) Horizontal furnace apparatus
RU2684335C2 (ru) Консольное устройство для горизонтальной бесконтактной загрузки полупроводниковых пластин в диффузионную печь
US5688116A (en) Heat treatment process
WO2007040062A1 (ja) 基板処理装置および半導体装置の製造方法
US4888994A (en) Method of carrying objects into and from a furnace, and apparatus for carrying objects into and from a furnace
KR102712553B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램
JP2010016080A (ja) 基板保持具装着治具及び半導体製造装置
KR100350612B1 (ko) 이중수직형열처리로(爐)
KR101082604B1 (ko) 웨이퍼 이송용 로봇암
JP2015008202A (ja) 熱処理炉
JPH10150029A (ja) 半導体製造装置
JP4670863B2 (ja) 熱処理装置及び熱処理方法並びに記憶媒体
JP2012195375A (ja) 基板処理装置
JP2008117810A (ja) 熱処理装置および熱処理装置における加熱条件取得方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190905

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210414