AT409681B

AT409681B - Vorrichtung zur fixierung von halbleitersubstraten in einer zueinander ausgerichteten sollage

Info

Publication number: AT409681B
Application number: AT0020900A
Authority: AT
Original assignee: Thallner Erich
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2002-10-25
Also published as: ATA2092000A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fixierung von je wenigstens zwei Halbleitersubstraten, insbesondere Wafern, in einer zueinander ausgerichteten Sollage vor der Durchführung von Behandlungs- oder Bearbeitungsvorgàngen mit einem Träger für abstandsweise angeordnete Einzelklemmen mit Klemmbacken, die aus einer Freigabestellung über die Randbereiche der Substrate ausstellbar und an diese über Federn andrückbar sind.

Es ist üblich, Halbleitersubstrate in meist gesonderten Ausrichtestationen, z B. nach Ausnchtemarken, in die gewünschte Sollage einzustellen, in dieser Lage zu fixieren und dann, gegebenenfalls nach Zwischenlagerung oder Magazinierung, den verschiedenen Behandlungs- oder Bearbeitungsstationen zuzuführen, wo sie beispielsweise miteinander verbunden, kontaktiert, belichtet und entwickelt oder anderen chemischen oder mechanischen Verfahren unterzogen werden
Für den Transport der ausgerichteten Halbleitersubstrate aus einer Ausrichtestation In eine andere Station oder andere Stationen werden Vorrichtungen der eingangs genannten Art verwendet.

Dabei ist nach der AT 405 224 B vorgesehen, zwei oder mehrere Substrate mittels einer Klemm- vorrichtung auf einer Trägerplatte festzuhalten. Bel einer anderen bekannten Vorrichtung wird ein Klemmrahmen mit innerhalb des Rahmens vorgesehenen Klemmvorrichtungen verwendet. In beiden Fällen ist meist die aus den zwei oder mehreren Substraten gebildete Substratanordnung nur von einer Seite zugänglich oder wird durch die Klemmeinrichtungen in grösseren Bereichen abgedeckt, so dass entsprechende Teile der Substrate nicht für die Endfertigung der aus den Substraten zu bildenden Teile ausgenützt werden können. In der Funktion ähnliche Klemmvorrichtungen sind aus den Japanischen Veröffentlichungen Nr. 11-116046 A, 10-047949 A, 10-335287 A, 10-050797 A, 9-063531 A, 7-102371 A, 5-055342 A, 4-177856 A und 4-006849 A sowie der US-A 5 605866 A bekannt.

Eine Verschweissung oder Verklebung der Substrate In der ausgerichteten Lage ist aufwendig, mit Materialverlusten an den Verbindungsstellen verbunden und bei thermischen Einwirkungen werden Spannungen in die Substrate eingetragen, die das Endprodukt beeinträchtigen konnen Kleber ihrerseits können nicht nur die Substrate selbst, sondern auch die Räume In den Behandlungsstationen, wo die über Klebstellen verbundenen Substrate weiterehandelt werden, verunreinigen, so dass sich ein erhöhtes Reinigungs- bzw. Reinhaltungsproblem ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer einfachen Vorrichtung der eingangs genannten Art, die eine sichere Fixierung der Halbleitersubstrate in der Sollage gewährleistet, einfach bedient werden kann, nur kleinflächige Angriffspunkte an der Substratanordnung erfordert und die es auch zulässt, beide Seiten der Substratanordnung einer Behandlung auszusetzen.

Die gestellte Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Aufnahmeöffnung des Trägers die der Vorrichtung zueinander ausgerichtet zuführbaren Substrate mit Umfangsabstand umschliesst, dass die Emzeikiemmen als alleinige Randhalterung der Substratanordnung vorgesehen sind und zusammenwirkende, für den Eingriff mit der Ober- und Unterseite der Substratanordnung bestimmte Klemmbacken aufweisen und dass die Einzelklemmen am Träger in Ausstellführungen durch Stelltriebe aus einer Ruhestellung ausserhalb der Substratanordnung mit ihren Klemmbacken über die Ränder dieser Anordnung verstellbar sind, wobei eine Folgesteuerung über Schliessantriebe Federklammern im Festspannsinn der Einzelklemmen betätigt und zur Freigabe der Substratanordnung nach der Behandlung bzw.

Bearbeitung weitere Stelltriebe vorgesehen sind, die die Einzelklemmen nach Lösung der Klemmung in den Ausstellfuhrungen vom Rand der Substratanordnung zurückstellen.

Bei der erfindungsgemässen Ausführung bestehen prinzipiell zwei Möglichkeiten. Nach der einen Möglichkeit bleibt eine Substratanordnung wahrend des gesamten ausgerichteten Zustandes über die Klemmbacken mit dem Trager verbunden. Diese Möglichkeit wird derzeit bevorzugt, wobei die Substratanordnung in der Aufnahmeöffnung mit Randabstand gehalten ist, also von der Oberund Unterseite und auch vom Rand her zugänglich bleibt. Eine andere denkbare Variante sieht aber vor, die Einzelklemmen so am Träger anzuordnen, dass sie mit der Substratanordnung aus dem Trager herausgenommen und mit den Substraten in verschiedene Behandlungsstationen verbracht werden kann, wobei es möglich ist, die Anordnung nur an den an ihr verbleibenden Klemmbacken anzufassen bzw. über Manipulatoren auszurichten.

Im letzteren Fall können einfache, Wegwerfartikel darstellende Klemmen Verwendung finden. In beiden Fallen wird zur Vermeidung von Oberflächenbeschädigungen an den Substrataussenseiten vorgesehen, dass jeweils der Klemmdruck erst bei Erreichen der Sollage der Klemmbacken ausgeübt bzw die Klemmbacken

geöffnet werden, bevor man sie von der nun freizugebenden behandelten Substratanordnung abziehen kann.

Bei der ersterwähnten, derzeit bevorzugten Ausführung können die Einzelklemmen aus je zwei wie bei einer Wäscheklammer über eine Gelenkwelle verbundenen Klemmbacken und einer über den Wellenbereich auf den Klemmbacken verschiebbaren und in der Vorschiebestellung die Klemmbacken zusammendrückenden Federklammer bestehen. Dies hat gegenüber einfachen, z. B. aus der US 5 338 424 A bekannten, nach Art von einstückigen Klammern ohne Gelenkwelle ausgebildeten Federklammern, die Klemmung und Klemmdruck bewirken, den Vorteil, dass in Form und Material an das Substratmaterial angepasste Klemmbacken Verwendung finden können und der Anpressdruck der Klemmbacken an das Material sowie der Öffnungsspalt der Klemmbacken durch verschieden weites Aufschieben der Federklammern variiert werden kann.

Konstruktiv können bei der letztgenannten Ausführung die Wellenenden beidseitig über die Klemmbacken vorragend in Langlochführungen eingreifen, deren zur Trägeröffnung weisende Enden den Vorschub der Einzelklemmen begrenzen. Für das Abnehmen der Einzelklemmen von der Substratanordnung kann man in die erwähnten Langlöcher einführbare Rückhalter vorsehen, die die Klemmbacken an Ort und Stelle halten, bis die Federklammer zurückgezogen ist, so dass die Klemmbacken während ihres nachfolgenden Abziehens von der Substratanordnung auf diese keinen Druck mehr ausüben und Kratzspuren vermieden werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Träger als Ring ausgebildet, an dem die Langlochführungen für die Einzelklemmen radial angeordnet sind.

Für manche Bearbeitungen oder Behandlungen der Substrate ist es notwendig, dauernd oder zunächst einen Spalt zwischen diesen Substraten freizuhalten, wenn z. B. über den diesen Spalt bildenden Zwischenraum chemische Behandlungsmittel eingeführt oder Vakuum eingeschlossen werden soll. Diese Möglichkeit wird dadurch gewährleistet, dass der Träger weitere Ausstellführungen für im Randbereich zwischen die ausgerichteten Halbleitersubstrate einführbare Distanzhalter, z. B. zungenartige Distanzplättchen, aufweist und eine Folgesteuerung vorgesehen ist, die vor dem Schliessen der Klemmbacken die Stelltriebe für die Distanzhalter im Vorschubsinn ansteuert.

Wenn eine Verbindung der beiden oder mehreren in der Substratanordnung enthaltenen Substrate, z. B. durch Bonden vorgesehen ist, kann man bei diesem Vorgang die Distanzhalter in einer vorwählbaren Reihenfolge herausziehen, so dass zwischen den Substraten ein sich mit zunehmendem Herausziehen der Distanzhalter schliessender Keilspalt entsteht, was gewährleistet, dass sonst beim parallelen Zusammenführen mögliche Fehler durch Gas- oder Lufteinschlüsse vermieden werden oder ein in einer Kammer zwischen den Substraten erzeugtes Vakuum eingeschlossen wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulich. Es zeigen, jeweils in stark schematisierter und vereinfachter Darstellungsweise
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung in Draufsicht,
EMI2.1
gen,
Fig. 3 eine Einzelklemme In der Öffnungsstellung in Seitenansicht,
Fig. 4 als Ergänzung zu Fig. 2 und ebenfalls In Schnittdarstellung durch die Ausstellführungen die Vorrichtung vor dem Festklemmen einer Substratanordnung,
Fig. 5 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 4 die Vorrichtung nach dem Festklemmen der
Substratanordnung,
Fig. 6 und 7 in sinngemäss den Fig. 4 und 5 entsprechender Darstellungsweise einen Distanz- halter vor und nach dem Einfuhren zwischen die Einzelsubstrate einer Substratanord- nung und
Fig.

8 einen Vertikalschnitt zu Fig. 7.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung dient, wie schon erwähnt, dazu, Substratanordnungen aus wenigstens zwei gegeneinander ausgerichteten Substraten, z. B Wafern 1, 2, in einer Ausrichtestation gegeneinander zu fixieren, um so die Möglichkeit zu schaffen, diese Substratanordnung 1,2 allenfalls nach Zwischenlagerung in Behandlungs- oder Bearbeitungsstationen einzusetzen.

Die Substratanordnung 1,2 besteht, wie schon erwähnt, aus wenigstens zwei in einer Ausrichtestation gegeneinander z. B. mittels eines Drehteiles (Chuck) für den einen und einer Haltevorrich-

tung für den anderen Wafer od. dgl. 1, 2 nach bekannten Verfahren ausgerichteten Substraten 1, 2. Zunachst wird In der dafür dienenden Ausrichtestation eine erfindungsgemässe Vorrichtung angebracht, die aus einem Ring 3 als Träger und wenigstens zwei möglichst in gleichmässiger Umfangsverteilung am Ring angebrachten Klemmeinrichtungen 4 besteht. Für jede Klemmeinrichtung 4 sind am Ring 3 Führungsträger 5 befestigt, in denen Langlochführungen 6 ausgebildet sind.

Jede Klemmeinrichtung 4 besitzt eine Einzelklemme 7-10 aus zwei über eine Welle 7 schwenkbar miteinander verbundenen Klemmbacken 8, 9 und einer etwa U-förmig gebogenen Federklammer 10 Die Wellenenden 7 sind in den Langlochführungen 6 geführt.

Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, kann jede Einzelklemme über einen Stelltrieb 11 betätigt werden.

Beim Einführen dieses Stelltriebe durch ein zugeordnetes Loch 12 des Ringes 3 wird zunächst jede Einzelklemme 7 - 10 in ihrer Gesamtheit unter Führung der Welle 7 in den Langlöchern 6 bis zu einem Anschlagende vorgeschoben, so dass die Klemmbacken 8,9 in einer Öffnungsstellung die Substratanordnung 1,2 oben und unten ubergreifen. Wird dann über den Stelltrieb 11 ein weiterer Schub ausgeübt, so schiebt sich die Federklammer 10 über den durch die Welle 7 definierten Schwenkbereich der Klemmbacken 8,9 hinaus, so dass sich die Klemmbacken 8,9 zueinander bewegen und damit die Substratanordnung 1,2 festklemmen. Die Klemmkraft und die Schliessverstellung der Klemmbacken 8,9 richtet sich nach dem Aufschiebeweg der Federklammer 10, der abhängig von den Eigenschaften der Substrate 1,2 und der Dicke der Substratanordnung gewählt werden kann.

Die Substratanordnung 1,2 kann nun mit der erfindungsgemässen Vorrichtung aus der Ausrichtestation entommen und zwischengelagert bzw. den weiteren Behandlungen zugeführt werden.

Für die spätere Freigabe der Substratanordnung 1,2 wird in einer dafür vorgesehenen Station in die Langlöcher 6 zunächst ein Gegenhalter eingeführt, der die Welle 7 und damit die gesamten Einzelklemmen zunächst in der Stellung nach Fig. 5 festhält. Dann wird die Federklammer 10 über den Wellenbereich zurückgezogen, so dass sich die Klemmbacken 8,9 öffnen. Durch weiteres Zurückziehen nun der gesamten Einzelklemme wird die Substratanordnung 1, 2 freigegeben.

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Claims

Die Fig. 6 - 8 zeigen eine weitere Möglichkeit, nach der zusätzlich zu den Einzelklemmen am Ring 3 Führungen 13 befestigt sind, in denen Distanzplättchen 14 mit einem Führungsteil 15 geführt sind. Diese Distanzplättchen 14 können wieder mittels einer Betätigungseinrichtung 16 aus der Stellung nach Fig. 6 in die Stellung nach den Flg. 7 und 8 vorgeschoben werden, so dass sie zwischen den beiden Substraten 1, 2 der Substratanordnung eindringen und einen Spalt 17 ZWI- schen diesen Substraten erzeugen Auch für die Distanzhalter 14, deren Anzahl sich wieder nach dem Bedarf ändern kann, wird bevorzugt eine gleichmässige Umfangsverteilung am Ring 3 zwl- schen oder neben den Einzelklemmen vorgesehen PATENTANSPRÜCHE :

1 Vorrichtung zur Fixierung von je wenigstens zwei Halbleitersubstraten, insbesondere Wa- fern, in einer zueinander ausgerichteten Sollage vor der Durchführung von Behandlung- oder Bearbeitungsvorgängen mit einem Träger fur abstandswelse angeordnete Einzel- klemmen mit Klemmbacken, die aus einer Freigabestellung über die Randbereiche der Substrate ausstellbar und an diese über Federn andrückbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahmeöffnung des Trägers (3) die der Vorrichtung zueinander ausgenchtet zuführbaren Substrate (1, 2) mit Umfangsabstand umschliesst, dass die Einzelklemmen (7-10) als alleinige Randhalterung der Substratanordnung (1,2) vorgesehen sind und zu- sammenwirkende, für den Eingriff mit der Ober- und Unterseite der Substratanordnung be- stimmte Klemmbacken (8,9) aufweisen und dass die Einzelklemmen (7-10) am Träger (3)

in Ausstellführungen durch Stelltriebe (11) aus einer Ruhestellung ausserhalb der Substrat- anordnung mit ihren Klemmbacken (8,9) über die Ränder dieser Anordnung verstellbar sind, wobei eine Folgesteuerung über Schliessantriebe Federklammern (10) im Festspann- sinn der Einzelklemmen betätigt und zur Freigabe der Substratanordnung (1,2) nach der Behandlung bzw. Bearbeitung weitere Stelltriebe vorgesehen sind, die die Einzelklemmen nach Lösung der Klemmung in den Ausstellführungen (6) vom Rand der Substratanord- nung (1,2) zurückstellen. <Desc/Clms Page number 4>

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelklemmen aus je zwei über eine Welle (7) verbundenen Klemmbacken (8,9) und einer über den Wellenbe- reich auf den Klemmbacken verschiebbaren und in der Vorschiebestellung die Klemmba- cken zusammendrückenden Federklammer (10) bestehen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) beidseitig über die Klemmbacken (8,9) vorragend in Langlochführungen (6) eingreift, de- ren zur Trägeröffnung weisende Enden den Vorschub der Einzelklemmen begrenzen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger als Ring (3) ausgebildet ist, an dem die Ausstellführungen (6) für die Einzelklemmen (7-10) radial angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger weitere Ausstellführungen (13) für im Randbereich zwischen die ausgerichteten Halbleiter- substrate (1,2) einführbare Distanzhalter (14), z. B. zungenartige Distanzplättchen, auf- weist und eine Folgesteuerung vorgesehen ist, die vor dem Schliessen der Klemmbacken (8,9) die Stelltriebe (16) für die Distanzhalter (14) im Vorschubsinn ansteuert.