DE102015200698A1 - System und Verfahren zum Halten eines Substrats - Google Patents
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Abstract
Durch die vorliegende Erfindung wird ein System zum mechanischen Halten eines Substrats während einer Verarbeitung bereitgestellt, mit: einer verschließbaren Verarbeitungskammer und einer in der Verarbeitungskammer angeordneten oberen Blockanordnung, die dafür konfiguriert ist, einen Wafer durch drei mechanische Halteanordnungen zu halten. Die drei mechanischen Halteanordnungen stehen über einer Abdeckung der Waferverarbeitungskammer hervor und sind dafür konfiguriert, den Wafer an einem Rand des Wafers zu halten und von außerhalb der Verarbeitungskammer eingestellt zu werden. Zwei der mechanischen Halteanordnungen sind bezüglich des Waferrandes in der Position verriegelbar, und eine der mechanischen Halteanordnungen ist dafür konfiguriert, über einen Vorspannmechanismus eine Haltevorspannung auf den Waferrand aufrechtzuerhalten.
Description
- Querverweis zu verwandten, mitanhängigen Anmeldungen
- Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 20. Januar 2014 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/929192 mit dem Titel ”SYSTEM AND METHOD FOR SUBSTRATE HOLDING”, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme ausdrücklich aufgenommen ist.
- Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der am 15. April 2010 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 12761044 mit dem Titel ”DEVICE FOR CENTERING WAFERS”, deren Inhalt hierin ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen ist.
- Erfindungsgebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Halten eines Substrats, und insbesondere ein System und ein Verfahren zum mechanischen Halten eines Substrats während der Verarbeitung, wobei die konzentrische und die Rotationsausrichtung des Substrats beibehalten werden.
- Hintergrund der Erfindung
- In einigen Waferbond-Prozessen werden zwei oder mehr ausgerichtete Wafer einander gegenüberliegend gehalten und dann miteinander in Kontakt gebracht. Ähnlich werden in einigen chemischen oder mechanischen Halbleiterprozessen Wafer in Position gehalten, während die Verarbeitung erfolgt. Einige dieser Halbleiterwaferprozesse beinhalten Waferverdünnungsschritte. Insbesondere werden die Wafer in einigen Anwendungen für die Herstellung von IC-(integrierter Schaltkreis)Bauelementen oder zum 3D-Integrations-Bonden und für eine Fertigung über Wafer-Durchkontaktierungen auf eine Dicke von weniger als 100 μm verdünnt.
- Für Waferdicken von mehr als 200 μm wird der Wafer normalerweise durch eine Haltevorrichtung in Position gehalten, die eine Vakuum-Spannvorrichtung oder eine andere mechanische Halteeinrichtung verwendet. Für Waferdicken von weniger als 200 μm und insbesondere für Waferdicken von weniger als 100 μm wird es jedoch zunehmend schwieriger, die Wafer mechanisch zu halten und die Kontrolle über die Ausrichtung, Ebenheit und Unversehrtheit der Wafer während der Verarbeitung aufrechtzuerhalten. In diesen Fällen ist es tatsächlich üblich, dass Wafer während der Verarbeitung Mikrorisse entwickeln und brechen. Eine Alternative zum mechanischen Halten eines Wafers während eines Verdünnungsprozesses, der zu Waferdicken von weniger als 200 μm führt, beinhaltet das Befestigen einer ersten Fläche eines Bauelement-Wafers (d. h. eines Wafers, der zu einem Bauelement verarbeitet wird) auf einem Träger-Wafer, und das anschließende Verdünnen der freiliegenden gegenüberliegenden Oberfläche des Bauelement-Wafers. Die Verbindung zwischen dem Träger-Wafer und dem Bauelement-Wafer ist temporär und wird nach Abschluss des Verdünnungsprozesses und jeglicher weiterer Verarbeitungsschritte freigegeben. Das temporär verbundene Paar aus dem Bauelement-Wafer und dem Träger-Wafer wird während des Verdünnungsprozesses mechanisch gehalten.
- Eine Alternative zum mechanischen Halten von Wafern während der Verarbeitung beinhaltet die Verwendung einer elektrostatischen Spannvorrichtung (E-Chuck) zum Halten der Wafer durch elektrostatische Kräfte. Allerdings sind elektrostatische Spannvorrichtungen in der Regel teure und komplizierte Vorrichtungen und erfordern eine Hochspannungsversorgung und -verkabelung. Darüber hinaus sind sie in der Regel zum Halten von Glassubstraten nicht verwendbar.
- Ein kritischer Aspekt der vorstehend erwähnten Wafer-Haltemechanismen betrifft die Positionierung und Ausrichtung der gehaltenen Wafer relativ zueinander. Es ist wünschenswert, eine im industriellen Maßstab verwendbare Vorrichtung zum Halten und Stützen von Wafern während der Verarbeitung bereitzustellen, während die konzentrische und die Rotationsausrichtung der Wafer aufrechterhalten und Bruchbildung, eine Beschädigung der Oberfläche oder ein Verziehen der Wafer verhindert werden.
- Kurzbeschreibung der Erfindung
- Durch die Erfindung werden ein System und ein Verfahren zum mechanischen Halten eines Substrats während einer Verarbeitung bereitgestellt, wobei die konzentrische und die Rotationsausrichtung des Substrats aufrechterhalten werden.
- Allgemein wird gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Waferverarbeitungssystem mit einer schließbaren Verarbeitungskammer und einer oberen Blockanordnung bereitgestellt, die in der Verarbeitungskammer angeordnet und dafür konfiguriert ist, einen Wafer durch drei mechanische Halteanordnungen zu halten. Die drei mechanischen Halteanordnungen stehen über einer Abdeckung der Waferverarbeitungskammer hervor und sind dafür konfiguriert, den Wafer an einem Rand des Wafers zu halten und von der Außenseite der Verarbeitungskammer eingestellt zu werden. Zwei der mechanischen Halteanordnungen sind relativ zum Waferrand in der Position verriegelbar, und eine der mechanischen Halteanordnungen ist dafür konfiguriert, über einen Vorspannmechanismus eine Haltevorspannung auf den Waferrand aufrechtzuerhalten.
- Implementierungen dieses Aspekts der Erfindung beinhalten ein oder mehrere der folgenden Merkmale. Jede mechanische Halteanordnung weist eine Fahne und einen Schwenkantriebsarm auf, wobei die Fahne durch einen Antriebsmechanismus radial angetrieben wird, so dass sie mit dem Waferrand in Kontakt kommt. In jeder der beiden verriegelbaren mechanischen Halteanordnungen ist ein distaler Randabschnitt der Fahne dafür konfiguriert, mit dem Waferrand in Kontakt zu kommen, und der Schwenkantriebsarm ist dafür konfiguriert, sich seitwärts zu bewegen, um einen an einer Seite eines proximalen Endes der Fahne ausgebildeten Schlitz mit einem Stift in Eingriff zu bringen. In der mechanischen Halteanordnung, die eine Haltevorspannung aufrechterhält, weist der Vorspannmechanismus einen hochtemperaturbeständigen lagergeführten Linearschlitten auf. Der Antriebsmechanismus in jeder der mechanischen Halteanordnungen weist einen pneumatisch angetriebenen Kolben und einem Antriebsarm auf, und der pneumatisch angetriebene Kolben ist mit dem Antriebsarm verbunden und dafür konfiguriert, den Antriebsarm anzutreiben, und der Antriebsarm ist über eine Welle und den Schwenkantriebsarm mit der Fahne verbunden. In jeder der beiden verriegelbaren mechanischen Halteanordnungen weist der Antriebsmechanismus ferner einen Bremszylinder auf, der dafür konfiguriert ist, einen flexiblen Bremsarm anzutreiben, wobei der flexible Bremsarm dafür konfiguriert ist, eine Bremsbewegung über die Welle zum Schwenkantriebsarm zu übertragen. Der flexible Bremsarm weist ein biegefähiges Material auf, das in der Ebene starr und außerhalb der Ebene flexibel ist. Die Fahne ist plattenförmig und wird durch eine in der oberen Blockanordnung angeordnete Spannvorrichtung gehalten und hat eine Länge, die derart dimensioniert ist, dass sie eine Strecke von einem Außenrand der Spannvorrichtung zum Waferrand überspannt. Der distale Randabschnitt der Fahne hat eine Stufe. Der distale Randabschnitt der Fahne ist gekrümmt. Der distale Randabschnitt der Fahne hat eine Krümmung, die der Krümmung des Waferrandes komplementär entspricht. Der distale Randabschnitt der Fahne weist eine Schutzschicht auf, die dafür konfiguriert ist, die Unversehrtheit des Waferrandes zu schützen, eine Dämpfung bereitzustellen, wenn der distale Randabschnitt der Fahne mit dem Waferrand in Kontakt kommt, und eine zwangsweise Haltereibung zwischen dem distalen Randabschnitt der Fahne und dem Waferrand bereitzustellen. Die Schutzschicht besteht aus hochtemperaturbeständigen Polyether-Ether-Keton-(PEEK)Beschichtungen, Polyimidbeschichtungen oder Teflonbeschichtungen. Das Seitenprofil des distalen Randabschnitts der Fahne ist gerade, schräg oder gekrümmt.
- Allgemein wird durch die Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt ein Waferhaltesystem mit drei mechanischen Halteanordnungen bereitgestellt, die dafür konfiguriert sind, einen Wafer an einem Rand des Wafers zu halten. Zwei der mechanischen Halteanordnungen sind in der Position relativ zum Waferrand verriegelbar, und eine der mechanischen Halteanordnungen ist dafür konfiguriert, über einen Vorspannmechanismus eine Haltevorspannung auf den Waferrand aufrechtzuerhalten.
- Das System kann zum Halten von Substraten in Vakuum und zum Halten von Substraten verwendet werden, die Gravitationskräften ausgesetzt sind. Das System ist auch zum Halten eines Paars temporär verbundener Wafer während einer Verarbeitung eines Bauelement-Wafers verwendbar.
- Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen und in der nachstehenden Beschreibung dargestellt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, der Zeichnungen und der Ansprüche deutlich.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Nachstehend wird auf die Figuren Bezug genommen, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Teile zeigen; es zeigen:
-
1A eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wafer-Bonder-Moduls; -
1B eine Querschnittansicht des Wafer-Bonder-Moduls von1A entlang der X-X'-Ebene; -
1C eine Querschnittansicht des Wafer-Bonder-Moduls von1A entlang der Y-Y'-Ebene; -
1D eine detaillierte Querschnittansicht der oberen Blockanordnung (oder des Kammerdeckels) im Bereich A des Wafer-Bonder-Moduls von1B ; -
1E ein schematisches Diagramm des Wafer-Bonder-Moduls von1A ; -
2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wafer-Bonder-Systems in der geschlossenen Konfiguration; -
3 eine perspektivische Ansicht des Wafer-Bonder-Systems von2 in der offenen Konfiguration; -
4A die obere Blockanordnung (oder den Kammerdeckel) des Wafer-Bonder-Moduls von2 , das einen Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm hält; -
4B die obere Blockanordnung (oder den Kammerdeckel) des Wafer-Bonder-Moduls von2 , das einen Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm hält; -
5A eine perspektivische Ansicht der oberen Blockanordnung (oder des Kammerdeckels) des Wafer-Bonder-Moduls von2 , das einen Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm hält; -
5B eine vergrößerte detaillierte Querschnittansicht eines Bereichs B der oberen Blockanordnung (oder des Kammerdeckels) von5A ; -
5C eine vergrößerte Querschnittansicht des Wafer-Bonder-Moduls von2 entlang der X-X'-Ebene; -
6A eine vergrößerte Detailansicht eines Bereichs C des Wafer-Bonder-Moduls von5C ; -
6B bis6D alternative Endflächenprofile der Fahne112 in6A ; -
7A eine vergrößerte Unteransicht der Waferhalteanordnung110A von4A ; -
7B eine vergrößerte Unteransicht der Waferhalteanordnung110A von4B ; -
8A eine vergrößerte Draufsicht des Fahnenantriebsmechanismus für die Waferhalteanordnung110A von4A ; -
8B eine Querschnittansicht des Fahnenantriebsmechanismus von8A ; -
8C eine Unteransicht des Fahnenantriebsmechanismus von8A im Querschnitt; und -
8D eine vergrößerte Querschnittansicht des Fahnenantriebsmechanismus von8B . - Ausführliche Beschreibung der Erfindung
- Durch die Erfindung werden ein System und ein Verfahren zum mechanischen Halten eines Substrats während einer Verarbeitung bereitgestellt, wobei die konzentrische und die Rotationsausrichtung des Substrats aufrechterhalten werden.
- Gemäß den
1A –1E weist ein typisches Wafer-Bonder-Modul210 ein Gehäuse212 mit einer Ladetür211 , eine obere Blockanordnung220 und eine gegenüberliegende untere Blockanordnung230 auf. Die obere und die untere Blockanordnung220 ,230 sind mit vier Z-Führungsbolzen242 beweglich verbunden. In anderen Ausführungsformen werden weniger als vier oder mehr als vier Z-Führungsbolzen verwendet. Eine Teleskop-Vorhangdichtung235 ist zwischen der oberen und der unteren Blockanordnung220 ,230 angeordnet. Eine Bondkammer202 ist zwischen der oberen und der unteren Blockanordnung220 ,230 und der Teleskop-Vorhangdichtung235 ausgebildet. Die Vorhangdichtung235 hält viele der Prozesskomponenten, die sich außerhalb der Bondkammer202 befinden, isoliert von der Temperatur, dem Druck, dem Vakuum und der Atmosphäre in der Prozesskammer. Prozesskomponenten außerhalb der Kammer202 sind unter anderem Führungsbolzen242 , ein Z-Achsen-Antrieb243 , Lichtquellen, mechanische Vorausrichtungsarme und Waferzentrierbacken. Die Vorhangdichtung235 ermöglicht auch einen Zugang zur Bondkammer202 von einer beliebigen radialen Richtung. Eine ausführlichere Beschreibung eines typischen Wafer-Bonder-Moduls210 ist in derUS 2010/0266373 A1 US-Patent 8764026 ) mit dem Titel ”DEVICE FOR CENTERING WAFERS” dargestellt, deren Inhalt hierin ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen ist. - Gemäß
1B weist die untere Blockanordnung230 eine Heizplatte232 , die einen Wafer20 trägt, eine Isolierschicht236 , einen wassergekühlten Stützflansch237 , einen Transferstifttisch238 und einen Z-Achsen-Block239 auf. Die Heizplatte232 ist eine Keramikplatte und weist Widerstandsheizelemente und eine integrierte Luftkühlung auf. Die Heizelemente sind so angeordnet, dass zwei unterschiedliche Heizzonen gebildet werden, eine Haupt- oder Mittelzone und eine Randzone. Die beiden Heizzonen werden derart gesteuert, dass die Temperatur der Heizplatte232 gleichmäßig ist. Die Heizplatte232 weist auch zwei verschiedene Vakuumzonen zum Halten von Wafer mit 200 mm bzw. 300 mm Durchmesser auf. Der wassergekühlte wärmeisolierte Stützflansch237 ist durch die Isolierschicht236 von der Heizplatte getrennt. Der Transferstifttisch238 ist unterhalb der unteren Blockanordnung230 angeordnet und wird durch die vier Bolzen242 beweglich gehalten. Der Transferstifttisch238 trägt Transferstifte240 , die derart angeordnet sind, dass sie Wafer unterschiedlicher Größe anheben oder absenken können. In einem Beispiel sind die Transferstifte240 derart angeordnet, dass sie Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm und 300 mm anheben oder absenken können. Die Transferstifte240 sind gerade Schäfte und haben in einigen Ausführungsformen eine sich durch ihre Mitte erstreckende Öffnung zum Erzeugen eines Vakuums. Über die Transferstiftöffnungen erzeugtes Vakuum hält die gestützten Wafer während einer Bewegung auf den Transferstiften in Position und verhindert eine Fehlausrichtung der Wafer. Der Z-Achsen-Block239 weist einen Präzisions-Z-Achsen-Antrieb243 mit einer Kugelumlaufspindel, einer linearen Kurvenscheibenstruktur, einer Lineargeberrückkopplung244 für eine Submikron-Positionsregelung und einem Servomotor246 mit einem Getriebe auf, wie in1C dargestellt ist. - Gemäß
1D weist die obere Blockanordnung220 eine obere Keramikspannvorrichtung222 , eine obere statische Kammerwand221 , gegen die die Vorhangdichtung235 mit einem Dichtelement235a dichtet, eine 200 mm-Membranschicht224a und eine 300 mm-Membranschicht224b auf. Die Membranschichten224a ,224b sind zwischen der oberen Spannvorrichtung222 und der oberen Gehäusewand213 durch Klemmen215a bzw.215b festgeklemmt und bilden zwei separate Vakuumzonen, die dafür konfiguriert sind, einen 200 mm- bzw. einen 300 mm-Wafer zu halten. Die Membranschichten224a ,224b sind aus einem Elastomermaterial oder aus Metallbälgen hergestellt. Die obere Keramikspannvorrichtung222 ist hochgradig flach und dünn. Sie hat eine geringe Masse und ist halb-nachgiebig, um einen gleichmäßigen Druck auf die Wafer20 ,30 auszuüben. Die obere Spannvorrichtung222 ist durch einen Membrandruck leicht vorgespannt gegen drei einstellbare Nivellierklemmen-/Antriebseinheiten216 . Die Klemmen-/Antriebseinheiten216 sind in Intervallen von 120 Grad kreisförmig angeordnet. Die obere Spannvorrichtung222 ist anfänglich nivelliert, während sie mit der unteren Keramikheizplatte232 in Kontakt steht, so dass sie parallel zur Heizplatte232 angeordnet ist. Die Klemmen-/Antriebseinheiten216 stellen auch einen sphärischen WEC-(Wedge Error Compensating)Mechanismus bereit, der die Keramikspannvorrichtung222 um einen Mittelpunkt dreht oder neigt, der der Mitte des gehaltenen Wafers ohne Versatz entspricht. In anderen Ausführungsformen wird die Positionierung der oberen Keramikspannvorrichtung222 durch feste Nivellier-/Positionierungsstifte ausgeführt, an denen die Spannvorrichtung222 anliegt. - Gemäß
2 und3 weist ein verbessertes Waferbondsystem100 eine verbesserte Waferkammer210 und eine Elektronikeinheit250 auf. Die Waferkammer210 weist eine klappbare Abdeckung225 auf, die die oberen Blockanordnung220 aufweist. In dieser Ausführungsform wird der Wafer30 auf der oberen Spannvorrichtung222 über drei mechanische Halteanordnungen110A ,110E und110C gehalten. Die mechanischen Halteanordnungen110A ,110B und110C stehen über der Abdeckung225 hervor. - Gemäß den
4A –8D weist jede mechanische Halteanordnung eine Fahne112 und einen Schwenkantriebsarm114 auf. Die Fahne112 wird radial angetrieben, um den Rand30a des oberen Wafers30 mit dem Antriebsmechanismus150 in Kontakt zu bringen. In zwei der Halteanordnungen110A ,110C bewegt sich, sobald der distale Randabschnitt113 der Fahne112 mit dem Rand des Wafers30a in Kontakt gekommen ist, der Schwenkantriebsarm114 seitwärts, um einen auf der Seite118a des proximalen Endes118 der Fahne112 ausgebildeten Schlitz117 mit einem Stift119 in Eingriff zu bringen, wie in5B und7A dargestellt ist. Dieser Eingriff des Schwenkarmstifts119 mit dem Fahnenschlitz117 verriegelt die Position der Fahne112 bezüglich des Waferrandes30a in den Halteanordnungen110A und110C . In der Halteanordnung110B hält die Fahne112 eine Haltevorspannung durch einen pneumatisch oder durch eine Feder angetriebenen Vorspannmechanismus160 aufrecht, wie in8D dargestellt ist. In einem Beispiel weist der Vorspannmechanismus einen hochtemperaturbeständigen lagergeführten Linearschlitten116 auf, wie in7A dargestellt ist. - Gemäß den
8A bis8D weist der Antriebsmechanismus150 für jede der Halteanordnungen110A ,110B ,110C einen pneumatisch angetriebenen Kolben152 und einen Antriebsarm154 auf. Der pneumatisch angetriebene Kolben152 weist einen Zylinder152a mit einem Ende auf, das mit einem ersten Ende des Antriebsarm154 verbunden ist, wobei der Zylinder dafür konfiguriert ist, die Bewegung des Antriebsarms154 zu führen. Der Antriebsarm154 hat ein zweites Ende, das dafür konfiguriert ist, über die Welle155 und den Schwenkantriebsarm114 mit der Fahne112 verbunden zu werden, wie in8B und8D dargestellt ist. Der Kolben152 , der Antriebsarm154 und die Welle155 treiben die Fahne112 an und führen die radiale Bewegung der Fahne112 . Die Bewegung der Welle155 wird durch im Gehäuse162 angeordnete Kugellager159a ,159b geführt, wie in8D dargestellt ist. Das Gehäuse162 ist innerhalb der oberen Blockanordnung220 durch O-Ring-Dichtungen161a ,161b abgedichtet, wie ebenfalls in8D dargestellt ist. - Der Antriebsmechanismus
150 in jeder der beiden Halteanordnungen110A ,110C weist auch einen Bremszylinder156 auf, der einen flexiblen Bremsarm157 antreibt. Der flexible Bremsarm157 überträgt eine Bremsbewegung ebenfalls über die Welle155 zum Schwenkantriebsarm114 . Der flexible Bremsarm157 ist aus einem biegefähigen Material hergestellt, das eine Steifigkeit in der Ebene hat und eine zwangsweise Verriegelung des Schwenkantriebsarms114 bereitstellt. Der flexible Bremsarm157 ist in den Richtungen innerhalb der Ebene (x-y-Ebene des Bremsarms157 ) starr und in der Richtung aus der Ebene heraus (z-Achse165 ) flexibel. - Im Betrieb wird der Wafer
30 unter Verwendung einer Zentrierstation zentriert, wie in der am 15. April 2010 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 12761044 mit dem Titel ”DEVICE FOR CENTERING WAFERS” dargestellt ist, deren Inhalt hierin ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen ist. Alternativ wird der Wafer30 durch eine präzise Roboterwaferplatzierung zentriert. Der zentrierte Wafer30 wird zur oberen Spannvorrichtung222 überführt und anfangs durch Vakuum gehalten. Alternativ kann der zentrierte Wafer durch eine elektrostatische Spannvorrichtung oder eine Kombination von Vakuum und elektrostatischen Kräften gehalten werden. - Als nächstes werden die Fahnen
112 in den drei Halteanordnungen110A ,110B und110C radial angetrieben wird, so dass sie mit dem Rand30a des Wafers in Kontakt kommen. Während dieses Schritts ist der Vakuum-(oder elektrostatische)Haltemechanismus dominant und die radiale Bewegung der Fahnen112 zweitrangig. Daher ist die Ausgangsposition der Fahnen112 durch die Übergabeposition und die Haltekraft bestimmt. Daher kann die Vorrichtung kreisförmige Wafer mit von den nominellen Größen verschiedenen Durchmessertoleranzen halten. In einem Beispiel könnte eine Vorrichtung mit Fahnen112 , die dafür konfiguriert sind, einen 300 mm-Wafer zu halten, zum Halten eines Wafers mit einem Durchmesser von 301 mm oder 299 mm verwendet werden. - Als nächstes werden die Bremsen
156 ,157 in den Fahnen112 der Anordnungen110A und110C betätigt, während die Fahne112 in der Anordnung110B durch die Feder160 eine Haltevorspannung aufrechterhält. Die beiden verriegelten Anordnungen110A ,110C definieren zwei feste Punkte, und die Vorspannkraft der Anordnung110B hält den Wafer zwangsweise. Die Vorspannkraft der Anordnung110B korrigiert Abweichungen, die während der Verarbeitung durch Wärmeausdehnung oder andere Verformungen im System auftreten und hält so eine zwangsweise Haltekraft aufrecht. Der Vakuum-(oder elektrostatische)Haltemechanismus kann an dieser Stelle entfernt werden. - Als nächstes findet die Verarbeitung des Wafers statt, während der Wafer
30 durch die drei Anordnungen110A ,110B und110C mechanisch in Position gehalten wird. Der Wafer30 wird am Ende der Verarbeitung oder zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt durch Lösen des Vorspannmechanismus in der Anordnung110B freigegeben. - Die Fahne
112 ist plattenförmig und hat eine Länge, die derart dimensioniert ist, dass sie den Abstand vom Außenrand der oberen Spannvorrichtung222 zum Außenrand30a des Wafers30 überspannt. Es werden Fahnen mit unterschiedlichen Längen zum Halten von Wafern mit einem Durchmesser von 200 mm oder von Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet, wie in den4A ,4B ,7A bzw.7B dargestellt ist. Der distale Randabschnitt113 der Fahne112 weist eine Stufe111 auf, die genügend Freiraum für den unteren Wafer20 bereitstellt, wenn die beiden Wafer20 ,30 in Kontakt gebracht werden, wie in6A dargestellt ist. Die Endfläche113a des distalen Randabschnitts113 ist gekrümmt. Die Krümmung der Endfläche113a entspricht komplementär der Krümmung des Außenrandes30a des Wafers30 . Die Endfläche113a des distalen Randabschnitts113 ist mit einer Schutzschicht überzogen, die die Unversehrtheit des Waferrandes30a schützt und eine Dämpfungsfunktion bereitstellt, wenn die beiden Randflächen113a und30a sich berühren. Die Beschichtung stellt auch eine erhöhte zwangsweise Haltereibung zwischen den beiden Randflächen113a und30a bereit. Beispiele für Schutzschichten der Randfläche113a sind unter anderem hochtemperaturbeständige Polyether-Ether-Keton-(PEEK)Beschichtungen, Polyimidbeschichtungen oder Teflonbeschichtungen. Das Seitenprofil der Endfläche113a kann gerade, schräg oder gekrümmt sein, wie in den6B ,6C und6D dargestellt ist. - Vorstehend sind mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Es ist jedoch ersichtlich, dass innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung verschiedene Modifikationen vorgenommen und andere Ausführungsformen realisiert werden können.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 2010/0266373 A1 [0036]
- US 8764026 [0036]
Claims (16)
- Wafer-Haltesystem, mit: drei mechanischen Halteanordnungen, die dafür konfiguriert sind, einen Wafer an einem Rand des Wafers zu halten, wobei zwei der mechanischen Halteanordnungen relativ zum Waferrand in der Position verriegelbar sind und eine der mechanischen Halteanordnungen dafür konfiguriert ist, eine auf den Waferrand ausgeübte Haltevorspannung über einen Vorspannmechanismus aufrechtzuerhalten.
- System nach Anspruch 1, wobei jede mechanische Halteanordnung eine Fahne und einen Schwenkantriebsarm aufweist, und wobei die Fahne über einen Antriebsmechanismus radial angetrieben wird, um sie mit dem Waferrand in Kontakt zu bringen.
- System nach Anspruch 2, wobei in jeder der beiden verriegelbaren mechanischen Halteanordnungen ein distaler Randabschnitt der Fahne derart konfiguriert ist, dass er mit dem Waferrand in Kontakt kommt, und wobei der Schwenkantriebsarm dafür konfiguriert ist, sich seitwärts zu bewegen, um einen auf einer Seite eines proximalen Endes der Fahne ausgebildeten Schlitz mit einem Stift in Eingriff zu bringen.
- System nach Anspruch 2 oder 3, wobei in der einen mechanischen Halteanordnung, die ein Haltevorspannung aufrechterhält, der Vorspannmechanismus einen hochtemperaturbeständigen lagergeführten Linearschlitten aufweist.
- System nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei der Antriebsmechanismus in jeder mechanischen Halteanordnung einen pneumatisch angetriebenen Kolben und einen Antriebsarm aufweist, und wobei der pneumatisch angetriebene Kolben mit dem Antriebsarm verbunden und dafür konfiguriert ist, den Antriebsarm anzutreiben, und wobei der Antriebsarm über eine Welle und den Schwenkantriebsarm mit der Fahne verbunden ist.
- System nach Anspruch 5, wobei in jeder der beiden verriegelbaren mechanischen Halteanordnungen der Antriebsmechanismus ferner einen Bremszylinder aufweist, der dafür konfiguriert ist, einen flexiblen Bremsarm anzutreiben, und wobei der flexible Bremsarm dafür konfiguriert ist, eine Bremsbewegung über die Welle auf den Schwenkantriebsarm zu übertragen.
- System nach Anspruch 6, wobei der flexible Bremsarm ein biegefähiges Material aufweist, das in der Ebene starr und aus der Ebene heraus flexibel ist.
- System nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Fahne plattenförmig ist und durch eine Spannvorrichtung gehalten wird und eine Länge hat, die derart dimensioniert ist, dass sie eine Strecke von einem Außenrand der Spannvorrichtung zum Waferrand überspannt.
- Wafer-Verarbeitungssystem, mit: einer verschließbaren Verarbeitungskammer; einer im Inneren der Verarbeitungskammer angeordneten oberen Blockanordnung, die dafür konfiguriert ist, einen Wafer durch das Waferhaltesystem mit drei mechanischen Halteanordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu halten; wobei die drei mechanischen Halteanordnungen über einer Abdeckung der Waferverarbeitungskammer hervorstehen und dafür konfiguriert sind, den Wafer an einem Rand des Wafers zu halten und von der Außenseite der Verarbeitungskammer eingestellt zu werden.
- System nach Anspruch 9, wobei die Fahne plattenförmig ausgebildet ist und durch eine in der oberen Blockanordnung angeordnete Spannvorrichtung gehalten wird und eine Länge hat, die derart dimensioniert ist, dass sie eine Strecke von einem Außenrand der Spannvorrichtung zum Waferrand überspannt.
- System nach Anspruch 9 oder 10, wobei der distale Randabschnitt der Fahne eine Stufe aufweist.
- System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der distale Randabschnitt der Fahne gekrümmt ist.
- System nach Anspruch 12, wobei der distale Randabschnitt der Fahne eine Krümmung aufweist, die der Krümmung des Waferrandes komplementär entspricht.
- System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der distale Randabschnitt der Fahne eine Schutzschicht aufweist, die dafür konfiguriert ist, die Unversehrtheit des Waferrandes zu schützen, eine Dämpfung bereitzustellen, wenn der distale Randabschnitt der Fahne den Waferrand berührt, und eine zwangsweise Haltereibung zwischen dem distalen Randabschnitt der Fahne und dem Waferrand bereitzustellen.
- System nach Anspruch 14, wobei die Schutzschicht eine hochtemperaturbeständige Polyether-Ether-Keton-(PEEK)Beschichtung, eine Polyimidbeschichtung oder eine Teflonbeschichtung aufweist.
- System nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei der distale Randabschnitt der Fahne gerade, schräg oder gekrümmt ist.
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