Лодочка для удержания кремниевых пластин при изготовлении полупроводниковых приборов

Лодочка для удержания кремниевых пластин при изготовлении полупроводниковых приборов

Реферат

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для удержания кремниевых пластин во время термообработки при изготовлении полупроводниковый приборов.

Известны разные формы и типы лодочек, применяемые для термической обработки кремниевых пластин, состоящие из двух параллельных кварцевых или карбидкремниевых стержней с нарезанными в них пазами, соединенных между собой определенным образом (Основы технологии кремниевых интегральных схем. Окисление, диффузия, эпитаксия. Под редакцией Р.Бургера и Р.Донована. Издательство "МИР", Москва 1969 г., стр.327, 328 фиг.7.56).

Основным элементом лодочек, состоящих из двух параллельных стержней с нарезанными в них пазами и соединенных между собой определенным образом для удержания кремниевых пластин в вертикальном положении, по крайней мере в трех точках, являются пазы. На фиг.7.56 представлены лодочки, состоящие из двух параллельных стержней с нарезанными в них пазами П-образной формы. Эти пазы одновременно выполняют две функции. Основания всех пазов являются опорами для пластин, так как на них стоят пластины, а верхние части одной из боковых стенок каждой пары пазов в которых стоят пластины является третьей точкой опоры и выполняет функцию удержания пластины в вертикальном положении. Таким образом, пластины в таких лодочках размещены дистанционированно, на ширину шага между пазами и плоскопараллельно, так как каждая пластина находится в одной плоскости с пазами в которые она загружается и их проекции на горизонтальную плоскость соосны.

Недостатком лодочек, состоящих из двух параллельных стержней, является то, что для пластин большого диаметра обеспечение вышеназванных условий затруднено тем, что для удержания пластины в вертикальном положении нужны узкие и глубокие пазы, а для транспортировки с места загрузки в рабочую камеру, для их обработки, требуется увеличить расстояние между стержнями. Узкие пазы и большое расстояние между стержнями превращает их из опорных стержней в заклинивающие, а это приводит к потерям пластин как при термической обработке, так и на операциях транспортировки и перегрузки пластин в лодочки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является лодочка, состоящая из четырех параллельных кварцевых стержней с нарезанными в них пазами, соединенных между собой определенным образом, где два стержня расположены выше по отношению к двум другим стержням (Патент №2248764 Франция, B 01 L 21/28 от 20.09.1974 г. "Лодочка для изготовления полупроводниковых приборов").

Такое техническое решение конструкции лодочки позволило перераспределить функции пазов. Основания пазов нижних стержней, в которых стоят пластины, выполняют опорную функцию для пластин, а боковые стенки пазов верхних стержней удерживают пластины в вертикальном положении, выполняют поддерживающую функцию для пластин. Перераспределение функций пазов позволило увеличить ширину пазов верхних поддерживающих стержней. Увеличение ширины пазов лодочки увеличивает степень свободы перемещения пластин в пазах, а это в свою очередь снимает проблему загрузки пластин в лодочки с использованием загрузочных устройств. Степень свободы перемещения пластин в пазах с=a-d=в·tqα, это ширина в пазе а, необходимая для свободного перемещения пластин толщиной d, в - расстояние от основания пазов нижних стержней, в которых стоят пластины до точки опоры в верхних стержнях, выполняющих поддерживающую функцию для пластины, а α - минимальный угол для удержания пластин в вертикальном положении.

К недостаткам конструкции таких лодочек следует отнести недостаточную степень свободы перемещения пластин в пазах лодочки и одновременность загрузки или выгрузки всех пластин во все пазы четырех стержней лодочки. А это значит, что при несоответствии соосности проекций пазов и пластин пластина не может занять нужное положение в лодочке, что приводит к потери пластин на операции перегрузки пластин в лодочки.

Эти несоответствия связаны со способом загрузки пластин, формой пазов, точностью совмещения пазов, точностью изготовления лодочек, деформацией лодочек или пластин при термообработке и прочее.

Следствием такого сбоя являются: бой, сколы или царапины на пластинах.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в исключении потерь пластин на операции перегрузки пластин.

Поставленная задача решается в лодочке для удержания кремниевых пластин при изготовлении полупроводниковых приборов, состоящей из четырех параллельных кварцевых стержней с нарезанными в них пазами, соединенных между собой определенным образом, где два стержня расположены выше по отношению к двум другим стержням, причем горизонтальные оси поперечного сечения двух верхних стержней находятся на высоте горизонтальной оси кремниевых пластин, равной 0,5 диаметра пластины, причем пазы верхних стержней имеют П-образную форму, а пазы нижних стержней имеют V-образную форму.

Увеличение высоты расположения верхних стержней на высоту 0,5 диаметра пластины позволяет в два раза уменьшить число пазов при одновременной загрузке пластин в лодочку и дополнительно увеличить ширину пазов верхних стержней.

При таком расположении верхних поддерживающих стержней происходит последовательная загрузка пластин в лодочку, сначала в пазы верхних стержней, а затем в пазы нижних стержней. Замена формы нижних пазов П-образной формы на пазы V-образной формы, придает пластине максимальную степень свободы перемещения в виду замены вертикальных боковых стенок пазов на наклонные, а также решает проблему самоцентровки пластин в нижних пазах.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь технического результата, заключающегося в том, чтобы исключить потери пластин на операции перегрузки пластин.

На чертеже схематично изображен поперечный разрез лодочки, где 1 - нижние стержни лодочки с пазами 6 V-образной формы, 2 - верхние стержни лодочки с пазами 5 П-образной формы, 3 - держатель пластин загрузочного устройства с пластинами 4, перемещающийся вертикально между верхними стержнями 2 и нижними стержнями 1, а позиции а), b), с) и d) показывают моменты последовательного вхождения пластин в пазы лодочки.

Процесс загрузки пластин 4, удерживаемых в пазах держателя пластин 3 загрузочного устройства в поддерживающие пазы 5 двух верхних стержней 2 лодочки и в опорные пазы 6 двух нижних стержней 1 лодочки, происходит следующим образом. Пластины, удерживаемые в пазах держателя пластин 3 загрузочного устройства, опускаясь вертикально вниз между верхними стержнями 2 и нижними стержнями 1, подходят к поддерживающим пазам 5 верхних стержней 2 (позиция а)) и проходят вниз между вертикальными стенками поддерживающих пазов 5, одновременно углубляясь в поддерживающие пазы 5 (позиция b)). Вхождение пластин 4 в поддерживающие пазы 5 в дальнейшем исключает выпадание пластин 4 из поддерживающих пазов 5 при наличии несоответствия в совмещении пластины 4 с одним из опорных пазов 6 нижних стержней 1 лодочки.

Далее, пластины 4 подходят к опорным пазам 6 нижних стержней 1 (позиция с)), где по наклонной боковой стенке опорного паза 6 перемещаются к центру паза 6 (позиция d)) и освобождаются от удерживаемых пазов держателя пластин 3 загрузочного устройства. Держатели пластин 3 загрузочного устройства, освободившись от пластин 4, покидают пределы лодочки.

Выгрузка пластин происходит в обратной последовательности.

Снижение числа одновременно загружаемых пазов, за счет: а) последовательной загрузки пластин в лодочку сначала в пазы верхних стержней, а затем в пазы нижних стержней, б) увеличение ширины пазов верхних стержней за счет увеличения высоты расположения верхних стержней, а также наклонная форма пазов нижних стержней придает пластине максимальную степень свободы перемещения в пазах, что позволяет пластинам занять нужное положение в лодочке и в конечном итоге решает проблему по исключению брака на данной операции.

Лодочка для удержания кремниевых пластин при изготовлении полупроводниковых приборов, состоящая из четырех параллельных кварцевых стержней с нарезанными в них пазами, где два стержня расположены выше по отношению к двум другим стержням, отличающаяся тем, что горизонтальные оси поперечного сечения двух верхних стержней расположены на высоте горизонтальной оси кремниевых пластин, равной 0,5 диаметра пластины, при этом пазы верхних стержней имеют П-образную форму, а пазы нижних стержней имеют V-образную форму.