DE102015100608A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Substrats - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines einen Stabilisierungsring (6) aufweisenden Substrats (5) mit folgenden Schritten, insbesondere folgendem Ablauf: Aufnahme des Substrats (5) auf eine Grundkörperoberfläche (20) eines Probenhalters (1, 1', 1'', 1''', 1IV, 1V) wobei der Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1IV, 1V) eine gegenüber der Grundkörperoberfläche (2o) zurückgesetzte, ringförmige Nut (3) oder Stufe (4) zur Aufnahme des Stabilisierungsrings (6) aufweist, – Prozessierung einer von dem Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1IV, 1V) abgewandten Prozessierungsseite (8a) und/oder zugewandten Prozessierungsseite (8i) des Substrats (5). Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine korrespondierende Vorrichtung und einen korrespondierenden Probenhalter.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1, einen Probenhalter gemäß Anspruch 7 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 zum Prozessieren (Bearbeitung) eines Substrats.
• In der Halbleiterindustrie werden spezielle Probenhalter entwickelt um Substrate unterschiedlicher Größe, Dicke oder Form handhaben zu können. Der Handhabung von Substraten kommt eine entscheidende Bedeutung zu, da die Substrate im Allgemeinen aus relativ spröden Materialien gefertigt werden. Des Weiteren ist die Mehrzahl der Substrate zu dünn, um ohne spezielle Fixierung bruchsicher fixiert und bewegt werden zu können.
• Besonders problematisch ist die Handhabung von Substraten, die zentrisch auf wenige Mikrometer gedünnt sind, während ein peripherer, äußerer Umfangsring des Substrats zur Stabilisierung zurückbleibt (auch als TAIKO-Substrate bezeichnet) Solche Substrate haben den Vorteil, dass ihre Handhabung ohne Trägerwafer möglich ist. Der zentrische, dünnere Abschnitt des Substrats ist das eigentlich zu prozessierende Substratteil. Dieses wird durch den äußeren Ring stabilisiert.
• Ein Nachteil solcher Substrate besteht darin, dass der äußere Stabilisationsring nicht Teil des Produktsubstrats ist/wird, also insbesondere nicht mit funktionalen Einheiten versehen werden kann. Des Weiteren wird die Prozessierung der im Inneren des Stabilisationsrings liegenden Substratoberfläche durch den Stabilisationsring behindert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Stabilisationsring nach beendeter Prozessierung entfernt werden muss, was eine zusätzliche Technologie und entsprechende Anlagen erfordert.
• Die Handhabung solcher Substrate erfolgt im Stand der Technik so, dass die vollflächige, nicht durch den Stabilisationsring umschlossene, zweite Substratoberfläche auf einem vollflächigen Substrathalter aufliegt, während die erste Substratoberfläche prozessiert wird.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und. eine Vorrichtung anzugeben, mit welchem die Prozessierung, insbesondere teilweise Beschichtung, von Produktsubstraten mit möglichst wenigen, vorzugsweise einfachen, Prozessschritten auf kostengünstige Art und Weise bewerkstelligt werden kann. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen möglichst universell einsetzbar sein und/oder einen möglichst hohen Durchsatz aufweisen.
• Diese Aufgabe wird insbesondere mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 7 und 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen. Bei angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise ein gattungsgemäßes Verfahren dadurch weiterzubilden, dass ein Probenhalter zur Aufnahme eines einen Stabilisierungsring aufweisenden Substrats eine an den Stabilisierungsring angepasste Form mit einer Nut oder einem Absatz aufweist.
• Die Erfindung handelt insbesondere davon, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit deren Hilfe eine Fixierung und Manipulation eines Substrats mit Erhöhungen, insbesondere peripheren Erhöhungen, noch bevorzugter mit vollumfänglichen, peripheren Erhöhungen, ermöglicht wird. Bei den Substraten handelt es sich insbesondere um Substrate mit einem Stabilisierungsring als Erhöhung.
• Der Erfindung liegt insbesondere die Idee zugrunde, einen Probenhalter mit zwei unterschiedlichen Niveaubereichen zu verwenden, um sowohl eine (dünne, insbesondere vom Stabilisierungsring umgebene) Substratinnenfläche des Substrats als auch eine Stabilisationsringauflagefläche des Stabilisierungsrings aufzulegen. Dieser erfindungsgemäße Gedanke kann vorzugsweise durch einen Probenhalter mit Nut oder einen Probenhalter mit zentrischer Erhöhung und einem die zentrische Erhöhung umgebenden Absatz umgesetzt werden.
• Die Erfindung betrifft insbesondere eine Methode und eine Vorrichtung zur Fixierung und Handhabung von einen Stabilisierungsring aufweisenden Substraten, insbesondere Wafern.
• Gemäß einem weiteren, insbesondere eigenständigen Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, einen Stabilisierungsring eines Substrats in einer mit dem Stabilisierungsring, insbesondere in der Höhe, korrespondierende Nut aufzunehmen und/oder durch eine Stufe oder einen Absatz den Stabilisierungsring zu entlasten. Vorzugsweise ist die Nut formkongruent zu dem Stabilisierungsring geformt.
• Durch die Verwendung eines Probenhalters mit einer Nut kann ein Substrat mit Stabilisierungsring an seiner Vertiefungsseite (auf der sich der Stabilisierungsring und eine durch diesen gebildete zentrische Vertiefung befinden) fixiert werden. Dadurch wird der Zugriff auf die (insbesondere vollflächige, von der Vertiefungsseite abgewandte) Prozessierungsseite ermöglicht. In speziellen erfindungsgemäßen Erfindungsformen kann es sich bei der Prozessierungsseite aber auch um die, der Vertiefungsseite zugewandte Seite handelt, insbesondere dann, wenn der erfindungsgemäße Probenhalter transparent für elektromagnetische Strahlung ist und die Innenseite des Substrats belichtet werden soll.
• Auf der Prozessierungsseite können alle Arten von Prozessen, insbesondere Lithographische Prozesse, Rückdünnprozesse, Beschichtungsprozesse, Debondprozesse, Bondprozesse etc. durchgeführt werden, ohne das Substrat zu beschädigen, da der dünne Bearbeitungsabschnitt durch den erfindungsgemäß geformten Probenhalter geschützt ist. Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen kann zusätzlich das Heizen und/oder Belichten und/oder Positionieren und/oder Fixieren des Substrats, insbesondere im Probenhalter integriert, vorgesehen sein.
• Die Handhabung der Substrate wird verbessert, ohne das Substrat selbst ändern oder anpassen zu müssen. Der Probenhalter kann vorzugsweise so konstruiert werden, dass auch eine Handhabung von gewöhnlichen, vollflächigen Substraten ermöglicht wird. Der Probenhalter ist daher als Multifunktionsprobenhalter anzusehen, der für vollflächige und einen Stabilisierungsring aufweisende Substrate verwendet werden kann.
• In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt der Probenhalter eine, insbesondere vollumfängliche und/oder kreisförmige und/oder symmetrische, vorzugsweise konzentrisch zum Substrat verlaufende, Nut. Der Probenhalter besteht zumindest aus einem Grundkörper mit einer Grundkörperoberfläche, die insbesondere zur Aufnahme des dünnen Bearbeitungsabschnitts des Substrats dient. Die Nut ist insbesondere in den Grundkörper eingearbeitet, vorzugsweise gefräst. Die Nut besitzt insbesondere einen inneren Kreisradius und einen äußeren Kreisradius sowie eine Tiefe T von der Grundkörperaberfläche bis zu einem Nutboden. Die Differenz zwischen dem äußeren Kreisradius und dem Inneren Kreisradius ist die Nutbreite. Die Nutbreite ist größer als die Breite des Stabilisierungsrings des Substrats, insbesondere größer als 1.001-mal, noch bevorzugter größer als 1.01-mal, noch bevorzugter größer als 1.2-mal, am bevorzugtesten größer als 2-mal die breite des Stabilisationsrings. Der Nutboden liegt vorzugsweise innerhalb des Grundkörpers und damit unterhalb der Grundkörperoberfläche. Die Tiefe T der Nut ist insbesondere größer als 0.1 μm, vorzugsweise größer als 1 μm, noch bevorzugter größer als 100 μm, am bevorzugtesten größer als 500 μm, am allerbevorzugtesten größer als 1 mm. Vorzugsweise ist die Tiefe T größer als die Hohe H des Stabilisierungsrings.
• In Weiterbildung der Erfindung sind in der Nut aktive Elemente zur Höhenverstellung der Höhe H der Nut angeordnet. Mit diesen kann die Position des Substrats aktiv verändert werden. Zur Verstellung der Position des Substrats sind insbesondere Messmittel vorgesehen, damit auf Basis der ermittelten Werte der Messmittel eine Steuerung Der Position des Substrats gegenüber der Grundkörperoberfläche erfolgen kann.
• In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt der Probenhalter eine zentrische und/oder kreisförmige und/oder symmetrische, vorzugsweise konzentrisch zum Substrat verlaufende, Erhebung. Die Erhebung ist Teil des Grundkörpers und bildet damit eine zentrische und/oder kreisförmige und/oder symmetrische Stufe (Absatz). Die weiteren Merkmale der ersten Ausführungsform gelten analog für die zweite Ausführungsform.
• Im Weiteren werden spezifische Weiterbildungen der Erfindung beschrieben, die den erfindungsgemäßen Probenhalter, die Vorrichtung und das Verfahren erweitern und verbessern. Insbesondere können die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert werden. Des Weiteren werden die speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Probenhalters exemplarisch anhand des allgemeinen erfindungsgemäßen Probenhalters mit der Nut beschrieben. Analoge Überlegungen gelten aber auch für die Anwendung der speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Probenhalters für die allgemeine erfindungsgemäße Ausführungsform des Probenhalters mit der Stufe.
• In einer ersten speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht der Grundkörper des Probenhalters aus einem für eine spezifische Wellenlänge transparenten, Material. Die Transparenz soll durch den Transmissionsgrad beschrieben werden, der das Verhältnis aus transmittierter und eingestrahlter Strahlung angibt. Der Transmissionsgrad ist allerdings von der Dicke des durchstrahlten Körpers abhängig und damit keine materialspezifische Eigenschaft. Die Werte des Transmissionsgrades werden daher auf eine Einheitslänge von 1 cm bezogen angegeben. Das Material besitzt in Bezug auf die gewählte Dicke von einem 1 cm und für die jeweils gewählte Wellenlänge insbesondere einen Transmissionsgrad größer 10%, vorzugsweise größer 20%, noch bevorzugter größer 50%, am bevorzugtesten größer als 75%, am allerbevorzugtesten größer 99%. Insbesondere ist das Material transparent für Infrarotlicht und/oder für sichtbares Licht und/oder für UV-Licht (bevorzugte Ausführungsform). Die Verwendung von UV-Licht wird bevorzugt, da dieses zur Härtung vieler Polymere geeignet ist, die in der Industrie als Prägemassen Verwendung finden. Das Material ist insbesondere transparent für eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 10 nm und 2000 nm, mit Vorzug zwischen 10 nm und 1500 nm, mit größerem Vorzug zwischen 10 nm und 1000 nm, mit allergrößtem Vorzug zwischen 10 nm und 500 nm, mit allergrößtem Vorzug zwischen 10 nm und 400 nm.
• Der Probenhalter für derartige, insbesondere photolithographische Anwendungen, besteht vorzugsweise aus:
• • Nichtmetallischem Glas, insbesondere
• – Anorganischem nichtmetallischem Glas, insbesondere
• – Nichtoxidischem Glas
• – Oxidischem Glas, insbesondere
• • Phosphatischem Glas oder
• • Silikatischem Glas oder
• • Boratglas.
• In einer zweiten speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt der Grundkörper im zentrischen, von der Nut vollumfänglich eingeschlossenen Bearbeitungsbereich mehrere Vertiefungen und sich daraus ergebende Erhöhungen. Die Form der Vertiefungen und/oder Erhöhungen, insbesondere die Form der Spitzen der Erhöhungen, ist dabei beliebig. Vorzugsweise sind die Spitzen der Erhöhungen so geformt, dass eine ebene Kontaktfläche gebildet wird und die Kontaktfläche zum aufliegenden Substrat minimiert wird. Die Spitzen der Erhöhungen besitzen insbesondere eine der folgenden Formen:
• • Tonnenförmig
• • Zylinderförmig
• • Kugelförmig
• • Elliptisch
• • Spitz zulaufend
• • Rautenförmig
• Die Vertiefungen sind vorzugsweise miteinander verbunden, sodass mindestens ein evakuierbarer und insbesondere auch spülbarer, in den Grundkörper eingebauter, Hohlraum entsteht. Der Druck im Hohlraum kann in Bezug auf die umgebende Atmosphäre reduziert werden, sodass ein auf die Prozessierungsseite aufgelegtes Substrat fixiert wird.
• Der Hohlraum ist insbesondere auf einen Druck kleiner 1 bar, vorzugsweise kleiner 900 mbar, noch bevorzugter kleiner 100 mbar, am bevorzugtesten kleiner als 10 mbar evakuierbar. Denkbar ist auch die Spülung des Hohlraums mit einem Gas, insbesondere einem Gas, welches die Wärme von einem im und/oder unter dem Grundkörper eingebauten Heizelement auf das Substrat besser übertragen kann als Vakuum und/oder Luft.
• Denkbar ist auch die Einstellung eines Überdrucks im Hohlraum, insbesondere um eine Ausbeulung des fixierten Substrats zu erzeugen. Der Druck im Hohlraum ist insbesondere größer 1 bar, vorzugsweise größer 1.2 bar, noch bevorzugter größer 1.6 bar, am bevorzugtesten größer als 2 mbar, am allerbevorzugtesten größer als 5 bar. Durch die Erhebungen wird zwar die Kontamination des Substrats durch das Material des Grundkörpers minimiert, gleichzeitig verliert das Substrat allerdings auch an Kontaktfläche zum Grundkörper, sodass die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung abnimmt. Der Verlust an Kontaktfläche und damit einhergehender schlechter Wärmeübertragung durch Wärmeleitung wird durch das Spülen eines Gases mit hoher Wärmeleitfähigkeit teilweise kompensiert. Das Gas besitzt des Weiteren den Vorteil, sich an Oberflächeninhomogenitäten des Substrats optimal anpassen zu können und liefert damit einen nicht zu unterschätzenden Beitrag zur Wärmeübertragung vom Grundkörper auf das Substrat. Für die erfindungsgemäße Ausführungsform kann grundsätzlich jedes Gas bzw. Gasgemisch herangezogen werden. Im weiteren Verlauf der Patentschrift wird auf die explizite Erwähnung von Gasen und Gasgemischen verzichtet. Unter dem Begriff Gas ist im weiteren Textverlauf daher entweder ein Einkomponentengas oder ein Mehrkomponentengas (Gasgemisch) zu verstehen. Bevorzugt werden Gase mit hohen Wärmeleitfähigkeiten verwendet. Die Wärmeleitfähigkeit des Gases ist insbesondere größer als 0 W/(m·K), vorzugsweise größer als 0.01 W/(m·K), noch bevorzugter größer als 0.1 W/(m·K), am bevorzugtesten größer als 1 W/(m·K). Die Wärmeleitfähigkeit von bevorzugt verwendetem Helium liegt zwischen 0.15 W/(m·K) und 0.16 W/(m·K). Die Evakuierung und/oder die Zuführung des Gases in den Hohlraum erfolgt über Vakuumleitungen, welche insbesondere innerhalb des Grundkörpers integral gefertigt wurden.
• Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform werden aktive Elemente zur Höhenverstellung, insbesondere Aktuatoren, in der Nut angeordnet, mit deren Hilfe die Position des Substrats entlang einer z-Richtung (senkrecht zur Substratebene beziehungsweise zur Probenhalterebene der Prozessierungsseite) einstellbar ist.
• In einer Weiterbildung handelt es sich dabei insbesondere um einzelne, entlang der Nut möglichst gleichmäßig verteilte Aktuatoren. Die Anzahl der Aktuatoren ist insbesondere kleiner als 20, vorzugsweise kleiner als 15, noch bevorzugter kleiner als 10, am bevorzugtesten kleiner als 5, am allerbevorzugtesten gleich 3. Durch die Möglichkeit der, insbesondere einzelnen, Ansteuerung der Aktuatoren ist es erfindungsgemäß möglich, einen Keilfehler zwischen dem Substrat und dem Grundkörper des erfindungsgemäßen Probenhalters zu kompensieren.
• In einer Weiterbildung wird über die aktiven Elemente ein, insbesondere vollumfänglicher, Einlegering gelegt. Die Ansteuerung der Aktuatoren hebt bzw. senkt den Einlegering, auf dem der Stabilisierungsring und damit das Substrat aufliegen. Dadurch werden die Kräfte der einzelnen Aktuatoren auf den Einlegering übertragen, der als vollständiges, geschlossenes, insbesondere vollumfängliches Objekt eine gleichmäßige Flächenkraft auf den Stabilisationsring ausübt. Der Einlegering korrespondiert in einer Projektionsfläche in z-Richtung mit der Nut und/oder der Stabilisierungsauflagefläche.
• Bei den Aktuatoren handelt es sich insbesondere um Piezoaktuatoren. Verfahrwege der Piezoaktuatoren in z-Richtung sind insbesondere größer als 1 nm, vorzugsweise größer als 100 nm, noch bevorzugter größer als 1 μm, am bevorzugtesten größer als 100 μm, am allerbevorzugtesten größer als 1 mm. Damit eine erfindungsgemäße Anpassung der Position und/oder des Keilfehlers des Substrats ermöglicht wird, besitzt der Stabilisierungsring innerhalb der Nut mindestens ein Spiel, um bei der Bewegung in z-Richtung nicht zu verkeilen.
• Anstelle von Piezoaktuatoren können auch Motoren, mit oder ohne Getriebe, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren, insbesondere mit Mehrstufenregelung verwendet werden.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt der erfindungsgemäße Probenhalter einen Grundkörper mit einer, insbesondere zentrischen, Ausnehmung, vorzugsweise einen, insbesondere den Grundkörper durchsetzenden, Aushub. Die Ausnehmung erlaubt die translatorische Bewegung eines Stiftes (engl.: pin) in z-Richtung zur aktiven Beaufschlagung des Substrats, insbesondere im Zentrum des Substrats von der Prozessierungsseite des Probenhalters her.
• Die Beaufschlagung dient insbesondere zur Steuerung einer Durchbiegung des Substrats.
• Sämtliche speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsformen können, insbesondere zusätzlich zu den Aktuatoren, über Ladestifte verfügen. Diese werden vorzugsweise innerhalb der Nut angeordnet oder verlaufen durch diese hindurch. Die Ladestifte werden durch Motoren, die sich vorzugsweise im und/oder unter dem Grundkörper befinden, bewegt. Durch die Ladestifte kann das Substrat und/oder der Einlegering, leicht aus der Nut entfernt werden. Maximale Verfahrwege der Ladestifte in z-Richtung sind insbesondere größer als 0.1 mm, vorzugsweise größer als 0.5 mm, noch bevorzugter größer als 1 mm, am bevorzugtesten größer als 10 mm, am allerbevorzugtesten größer als 20 mm. Vorzugsweise sind die maximalen Verfahrwege der Ladestifte kleiner als 100 mm.
• Sämtliche erfindungsgemäßen Ausführungsformen können über Heizelemente verfügen, die unter und/oder in den Grundkörper eingebaut sind. Die Heizelemente erlauben ein Aufheizen des Grundkörpers und damit des gesamten erfindungsgemäßen Probenhalters auf eine Temperatur größer als 25°C, vorzugsweise mehr als 50°C, noch bevorzugter mehr als 100°C, am bevorzugtesten mehr als 250°C, am allerbevorzugtesten mehr als 500°C.
• Im Grundkörper können auch Kühlvorrichtungen vorgesehen werden. Einerseits um einen bereits aufgeheizten Grundkörper schneller wieder auf Raumtemperatur zu kühlen, andererseits auch, um Prozesse bei tieferen Temperaturen durchführen zu können. Der Grundkörper kann insbesondere auf Temperaturen unter 25°C, vorzugsweise unter –50°C, noch bevorzugter unter –75°C, am bevorzugtesten unter –100°C gekühlt werden. Die Kühlung erfolgt vorzugsweise durch Kühlfluide, insbesondere Kühlflüssigkeiten, weniger bevorzugt durch Kühlgase, welche durch entsprechende Kühlleitungen des Grundkörpers strömen. Denkbar ist auch eine Kühlung über Peltierelemente oder eine einfache Rückseitenkühlung des Grundkörpers. Bei einer einfachen Rückseitenkühlung des Grundkörpers wird die Wärme an die Rückseite des Grundkörpers geleitet und von dort, insbesondere in ein Kühlfluid, abgeleitet.
• Sämtliche erfindungsgemäßen Ausführungsformen können über zusätzliche Fixierelemente verfügen, welche das Substrat an den erfindungsgemäßen Probenhalter fixieren. Denkbar wären. mechanische Fixierungen, elektrostatische Fixierungen, magnetische Fixierungen, Fixierungen durch adhäsive Oberflächen, insbesondere durch Gel-Paks, und besonderes bevorzugt, Fixierungen durch die Erzeugung eines Vakuums zwischen dem Substrat und dem Probenhalter. Die Vakuumfixierungen bestehen vorzugsweise aus mehreren, insbesondere einzeln ansteuerbaren, Vakuumbahnen, die in Vakuumlöchern an der Oberfläche des Probenhalters enden. Die Vakuumbahnen sind insbesondere einzeln ansteuerbar, also einzeln evakuierbar bzw. spülbar. Dadurch erhält man eine einfache Möglichkeit, das Substrat stückweise, insbesondere radial vom Zentrum zur Peripherie, zu lösen. Diese Fixierungsart wird vorzugsweise in Kombination mit dem Probenhalter verwendet, der die Verformung eines Substrats mit Hilfe eines Stifts erlaubt. Das Material des erfindungsgemäßen Probenhalters, insbesondere des Grundkörpers, besitzt vorzugsweise eine möglichst große Wärmeleitfähigkeit, um die Wärme möglichst effizient und schnell vom Heizer (Wärmequelle) zum Substrat (Wärmesenke) zu transportieren. Die Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers liegt insbesondere zwischen 0.1 W/(m·K) und 5000 W/(m·K), vorzugsweise zwischen 1 W/(m·K) und 2500 W/(m·K), noch bevorzugter zwischen 10 W/(m·K) und 1000 W/(m·K), am bevorzugtesten zwischen 100 W/(m·K) und 450 W/(m·K). Die Wärmekapizität des erfindungsgemäßen Probenhalters, insbesondere des Grundkörpers ist möglichst klein, um ein Speichern der Wärme zu reduzieren oder ganz zu verhindern. Bei den meisten Festkörpern unterscheidet sich, bei moderaten Temperaturen und Drücken, die Wärmekapazität bei konstantem Volumen nur marginal von der Wärmekapazität bei konstantem Druck. Im weiteren Verlauf der Patentschrift wird daher nicht zwischen den beiden Wärmekapazitäten unterschieden. Des Weiteren werden spezifische Wärmekapazitäten angegeben. Die spezifische Wärmekapazität des Grundkörpers oder des Probenhalters ist insbesondere kleiner als 20 kJ/(kg·K), vorzugsweise kleiner als 10 kJ/(kg·K), noch bevorzugter kleiner als 1 kJ/(kg·K), am bevorzugtesten kleiner als 0.5 kJ/(kg·K), am allerbevorzugtesten kleiner als 0.1 kJ/(kg·K).
• Die Rauheit der Grundkörperoberfläche wird vorzugsweise an die jeweilige Ausführungsform angepasst. In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Rauheit der Grundkörperaberfläche möglichst klein, um einen Hafteffekt zur Fixierung des Substrats zu erzeugen. Die Grundkörperoberfläche wird damit selbst (beispielsweise anstelle von Vakuumbahnen) zu einem Fixierelement.
• Erfindungsgemäß denkbar ist auch eine Maximierung der Rauheit, um ein Anhaften des Substrats zu unterbinden oder weitestgehend zu vermeiden. Die Rauheit wird entweder als mittlere Rauheit, quadratische Rauheit oder als gemittelte Rauhtiefe angegeben. Die ermittelten Werte für die mittlere Rauheit, die quadratische Rauheit und die gemittelte Rauhtiefe unterscheiden sich im Allgemeinen für dieselbe Messstrecke bzw. Messfläche, liegen aber im gleichen Größenordnungsbereich. Daher sind die folgenden Zahlenwertebereiche für die Rauheit entweder als Werte für die mittlere Rauheit, die quadratische Rauheit oder für die gemittelte Rauhtiefe zu verstehen.
• Soll die Haftfestigkeit zu einem Substrat erfindungsgemäß maximiert werden, ist die Rauheit insbesondere kleiner als 100 μm, vorzugsweise kleiner als 10 μm, noch bevorzugter kleiner als 1 μm, am bevorzugtesten kleiner als 100 nm, am allerbevorzugtesten kleiner als 10 nm.
• Soll die Haftfestigkeit zu einem Substrat erfindungsgemäß minimiert werden, ist die Rauheit insbesondere größer als 10 nm, vorzugsweise größer als 100 nm, noch bevorzugter größer als 1 μm, am bevorzugtesten größer als 10 μm, am allerbevorzugtesten größer als 100 μm.
• Verrichtungsgemäß und/oder verfahrensgemäß offenbarte Merkmale sollen auch für den erfindungsgemäßen Probenhalter als offenbart gelten und umgekehrt. Dies gilt auch für die Vorrichtung und das Verfahren.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die zeigen in:
• 1 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines, insbesondere zentrisch rückgedünnten, Substrats mit Stabilisierungsring,
• 2 eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Probenhalters,
• 3 eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenhalters,
• 4 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenhalters,
• 5 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenhalters,
• 6 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenhalters,
• 7 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenhalters,
• 8 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung einer siebten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenhalters und
• 9 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung einer achten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probenhalters.
• In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
• 1 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung eines zentrisch rückgedünnten Substrats 5 mit einem, insbesondere kreisringförmigen, Stabilisierungsring 6, einem Bearbeitungsabschnitt 8 und einer zentrischen Vertiefung 7.
• Der Stabilisierungsring 6 besitzt eine Stabilisierungsringauflagefläche 6o und dient der Stabilisation des Bearbeitungsabschnitts 8. Der Stabilisierungsring 6 umgibt, insbesondere umschließt, den Bearbeitungsabschnitt 8.
• Der Bearbeitungsabschnitt 8 besitzt eine Prozessierungsseite 8a und eine innere, insbesondere vom Stabilisierungsring 6 vollumfänglich umschlossene, Substratinnenfläche 8i. Unter besonderen Umständen kann es sich auch bei der Substratinnenseite 8i um eine Prozessierungsseite handeln. Das Substrat 5 besteht vorzugsweise aus Silizium, Saphir oder Glas.
• Der Stabilisierungsring 6 weist von der Substratinnenfläche 8i bis zur Stabilisierungsringauflagefläche 6o eine Höhe H auf. Die zentrische Vertiefung 7 beziehungsweise die Substratinnenfläche 8i weisen einen Durchmesser d auf, der im Wesentlichen, einem Durchmesser D der Grundkörperoberfläche 2o beziehungsweise einer Nutinnenkante entspricht. Vorzugsweise ist ein Spiel zwischen dem inneren Durchmesser d der Substratinnenfläche 8i und dem Durchmesser D der Grundkörperoberfläche 2o. Insbesondere ist d größer als D. Die Differenz zwischen d und D ist vorzugsweise größer als 1 μm, vorzugsweise größer als 10 μm, noch bevorzugter größer als 100 μm, am bevorzugtesten größer als 1 mm, am allerbevorzugtesten größer als 2 mm. Das vollumfängliche Spiel ist, insbesondere bei einem symmetrisch geladenen Substrat 5, symmetrisch und entspricht der Hälfte dieser Differenz.
• Die 2 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Querschnittsdarstellung einer Grundstruktur eines erfindungsgemäßen Probenhalters 1, bestehend aus einem Grundkörper 2 mit einer Grundkörperoberfläche 2o und einer die Grundkörperoberfläche 2o umgebenden Nut 3 mit einem Nutboden 3o. Die Nut 3 hat eine Tiefe T von der die Grundkörperoberfläche 2o bis zum Nutboden 3o.
• Die Tiefe T der Nut 3 korrespondiert mit der Hohe H des Stabilisierungsrings 6, so dass das Substrat 5 auf dem Probenhalter 2 an der gesamten zum Probenhalter weisenden Stirnseite auf dem Probenhalter 2 aufliegt. Die Substratinnenfläche 8i kontaktiert die Grundkörperoberfläche 2o und die Stabilisierungsringauflagefläche 6o kontaktiert den Nutboden 3o. Denkbar ist allerdings auch, dass das Substrat 5 an der gesamten zum Probenhalter weisenden Stirnseite nicht auf dem Probenhalter 2 aufliegt, um unnötige Kontaminationen zu vermeiden.
• Die 3 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Seitendarstellung eines Probenhalters 1', bestehend aus einem Grundkörper 2' mit einer Grundkörperoberfläche 2o und einer Stufe 4 (entspricht funktional der Nut 3) mit einem Stufenboden 4o (entspricht funktional dem Nutboden 3o).
• Die weiteren Figuren zeigen spezielle Ausführungsformen der Probenhalter. Um nicht jede Ausführungsform für jede der beiden genannten Grundstrukturen erklären zu müssen, wird im weiteren Verlauf der Patentschrift die erste Grundstruktur des Probenhalters 1 mit der Nut 3 als exemplarische Grundstruktur verwendet. Alle gezeigten speziellen Ausführungsformen sind aber ohne Beschränkung auch auf den Probenhalter 1' gemäß 2 anwendbar. Des Weiteren wird auch auf eine Darstellung aller Kombinationsmöglichkeiten der speziellen Ausführungsformen verzichtet. Im Allgemeinen sind also alle genannten speziellen Ausführungsformen beliebig miteinander kombinierbar, soweit technisch möglich.
• Die 4 zeigt einen transparenten Probenhalter 1'', wobei der Grundkörper 2'' für elektromagnetische Strahlung (siehe Pfeile) einer spezifischen Wellenlänge transparent ist. Die Transparenz ermöglicht die Belichtung des auf der Grundkörperoberfläche 2o fixierten Substrats 5 durch den Probenhalter 1'' hindurch.
• Die 5 zeigt einen Probenhalters 1''' mit mehreren Vertiefungen 10 an der Grundkörperoberfläche 2o des Grundkörpers 2'''. Aus den Vertiefungen 10 ergeben sich Erhöhungen 9, insbesondere Noppen. Die Vertiefungen 10 können direkt in den Grundkörper 2''' eingearbeitet werden. Die Vertiefungen 10 bilden untereinander ein offenes, miteinander verbundenes Netz oder Gruppen von Netzen. Über eine (oder mehrere) Vakuumleitung 11 sind eine Evakuierung und/oder eine Spülung des Netzes und damit der Vertiefungen 10 möglich. Denkbar sind auch Ausführungsformen, bei denen mehrere Vakuumleitungen 11 vorhanden sind, die insbesondere symmetrisch über die Fläche 2o verteilt sind. Diese Vakuumleitungen sind dann vorzugsweise einzeln, oder zumindest in Gruppen, ansteuerbar, daher evakuierbar bzw. spülbar. Dadurch erhält man eine noch präzisere Möglichkeit der Fixierung aber insbesondere der Loslösung eines Substrats 5. Die Evakuierung dient hauptsächlich der Fixierung eines Substrats 5 auf dem erfindungsgemäßen Probenhalter 1 Eine Spülung wird insbesondere zur Ausnutzung der Eigenschaften eines Gases, insbesondere beim Heizen des Substrats 5, verwendet. Denkbar ist beispielsweise die Verwendung eines Gases mit entsprechend hoher Wärmeleitfähigkeit, um eine Wärmekopplung zwischen dem, insbesondere geheizten, Grundkörper 2''' und dem auf den Erhöhungen 9 aufliegenden Substrat 5 zu ermöglichen. Die Anzahl der Erhöhungen 9 sollte groß genug sein, um ein, insbesondere globales, Durchbiegen des Substrats 5 zu verhindern, aber dennoch klein genug um die Kontaminierung eines aufliegenden Substrats 5 zu minimieren.
• Weiterhin können Ladepins 16 vorgesehen sein, die ein Be- und Entladen des Substrats 5 durch Auflage der Stabilisierungsringauflagefläche 6o auf die Ladepins 16 und gleichzeitiges Bewegen der Ladepins 16 in z-Richtung. Über die Ladepins 16 kann auch ein Keilfehlerausgleich erfolgen.
• Die 6 zeigt einen Probenhalter 1 ^IV, wobei in der Nut 3 des Probenhalters 1 ^IV ein Einlegering 13 auf Aktuatoren 12, insbesondere Piezoaktuatoren, gelagert ist. Die Aktuatoren 12 erlauben eine Höhenpositionierung des Einlegerings 13 und damit eine Höhenpositionierung des Substrats 5 in z-Richtung. Das Substrat 5 liegt mit dem Stabilisierungsring 6 auf dem Einlegering 13 auf. Die Stabilisierungsringauflagefläche 6o berührt dabei die Ringoberfläche 13o. Denkbar wäre auch ein Verzicht auf einen Einlegering 13 und die direkte Lagerung des Substrats 5 auf den Aktuatoren 12.
• Die 7 zeigt einen Probenhalter 1 ^V, dessen Grundkörper 2 ^V einen, insbesondere zentrischen, Aushub 14, vorzugsweise eine radialsymmetrische Bohrung, besitzt. Innerhalb des Aushubs 14 kann ein Stift 15 frei, insbesondere ausschließlich in z-Richtung, bewegt werden. Der Stift 15 wird zur Durchbiegung des Substrats 5 verwendet. Das Substrat könnte beispielsweise durch Fixierelemente nahe der Nut 3, radialsymmetrisch, insbesondere vollumfänglich, fixiert werden, während der Stift 15 das Substrat 5 zentrisch nach außen, also aus der Sicht des Stiftes 15 konkav, beziehungsweise aus der Draufsicht konvex, krümmt. Ein derartiges Fixierelement könnten die evakuierbaren Vertiefungen 10 gemäß 5 sein. Denkbar ist auch jede andere Art der Fixierung. In einer ganz besonderen bevorzugten Ausführungsform kann auf derartige Fixierelemente sogar gänzlich verzichtet werden, indem die Nut 3 so ausgeformt ist, dass sich der Stabilisierungsring 6 innerhalb der Nut 3 verkeilt. Diese relativ leicht zu lösende Verkeilung genügt allerdings, um eine, insbesondere zentrische Kraft, durch den Stift 15 auf das Substrat aufzubringen.
• Die 8 zeigt einen Probenhalter 1 ^VI, dessen Grundkörper 2 ^V mehrere, insbesondere mindestens zwei, Justageöffnungen 17 besitzt, durch welche insbesondere Ausrichtungsmarken an der Substratinnenfläche 8i eines Substrats 5 detektiert werden können. Bei den Justageöffnungen 17 kann es sich um einfache Bohrungen oder um Bohrungen, die mit einem transparenten Material, insbesondere Glas, aufgefüllt wurden, handeln.
• Die 9 zeigt einen Probenhalter 1 ^VII, dessen Grundkörper 2 ^VII über eine Dichtlippe 18 verfügt. Die Dichtlippe 18 dient der hermetischen Abkapselung des Substrats 5 von seiner Umgebung mit Hilfe eines, an die Dichtlippen 18 gepressten Bauteils, insbesondere einer Platte, noch bevorzugter einer Maske.
• Bezugszeichenliste

1, 1', 1'', 1''', 1^IV, 1^V, 1^VI, 1^VII

Probenhalter

2, 2', 2'', 2''', 2^IV, 2^V, 2^VI, 2^VII

Grundkörper

2o

Grundkörperoberfläche

3

Nut

3o

Nutboden

4

Stufe

4o

Stufenboden

5

Substrat

6

Stabilisationsring

6o

Stabilisationsringauflagefläche

7

zentrische Vertiefung

8

Bearbeitungsabschnitt

8a

Prozessierungsseite

8i

Substratinnenfläche

9

Noppen

10

Vertiefung

11

Vakuumleitung

12

Piezoaktuator

13

Einlegering

13o

Ringoberfläche

14

Aushub

15

Stift

16

Ladepin

17

Justierlöcher

18

Dichtlippen

d, D

Durchmesser

Claims (11)

1. Verfahren zur Bearbeitung eines einen Stabilisierungsring (6) aufweisenden Substrats (5) mit folgenden Schritten, insbesondere folgendem Ablauf: – Aufnahme des Substrats (5) auf eine Grundkörperoberfläche (2o) eines Probenhalters (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) wobei der Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) eine gegenüber der Grundkörperoberfläche (2o) zurückgesetzte, ringförmige Nut (3) oder Stufe (4) zur Aufnahme des Stabilisierungsrings (6) aufweist, – Prozessierung einer von dem Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) abgewandten Prozessierungsseite (8a) und/oder zugewandten Prozessierungsseite (8i) des Substrats (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungsring (6) und/oder die Nut (3) oder die Stufe (4) umfangsgeschlossen und/oder symmetrisch und/oder konzentrisch ausgebildet sind.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungsring (6) und die Nut (3) oder die Stufe (4) zumindest an einer zum Zentrum des Probenhalters (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) weisenden Seite korrespondierend, insbesondere formkongruent, ausgebildet sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe T der Nut (3) oder der Stufe (4) gegenüber der Grundkörperoberfläche (2o), insbesondere mittels eines, vorzugsweise durch Piezoaktuatoren (12) bewegbaren, Einlegerings (13), entsprechend einer Höhe H des Stabilisierungsrings (6) eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem Stabilisierungsring (6) umgebene, insbesondere umschlossene Substratinnenfläche (8i) auf der, insbesondere an eine Vakuumleitung (11) angeschlossene Vertiefungen (10) aufweisenden, Grundkörperoberfläche (2o) gelegt, insbesondere fixiert, wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser D der Grundkörperaberfläche (2o) einem Durchmesser d der Substratinnenfläche (8i) entspricht.
7. Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) zur Aufnahme eines einen Stabilisierungsring (6) aufweisenden Substrats (5) auf eine Grundkörperoberfläche (2o) des Probenhalters (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) wobei der Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) eine gegenüber der Grundkörperoberfläche (2o) zurückgesetzte, ringförmige Nut (3) oder Stufe (4) zur Aufnahme des Stabilisierungsrings (6) aufweist.
8. Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) nach Anspruch 7, wobei die Tiefe T der Nut (3) oder der Stufe (4) gegenüber der Grundkörperoberfläche (2o), insbesondere mittels eines, vorzugsweise durch Piezoaktuatoren (12) bewegbaren, Einlegerings (13), einstellbar ausgebildet ist.
9. Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Nut (3) oder die Stufe (4) umfangsgeschlossen und/oder symmetrisch und/oder konzentrisch ausgebildet sind.
10. Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Grundkörperoberfläche (2o) eine ebene, insbesondere an eine Vakuumleitung (11) angeschlossene Vertiefungen (10) aufweisende, Auflagefläche zur Auflage, insbesondere Fixierung, des Substrats (5) ausbildet.
11. Vorrichtung zur Bearbeitung eines einen Stabilisierungsring (6) aufweisenden Substrats (5) mit – einem Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) zur Aufnahme des Substrats (5) auf eine Grundkörperaberfläche (2o) des Probenhalters (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) wobei der Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) eine gegenüber der Grundkörperoberfläche (2o) zurückgesetzte, ringförmige Nut (3) oder Stufe (4) zur Aufnahme des Stabilisierungsrings (6) aufweist, – Prozessierungsmitteln zur Prozessierung einer von dem Probenhalter (1, 1', 1'', 1''', 1 ^IV, 1 ^V) abgewandten Prozessierungsseite (8a) und/oder zugewandten Prozessierungsseite (8i) des Substrats (5).

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