AT521280B1 - Haltevorrichtung und verfahren zum halten eines substrats - Google Patents

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AT521280B1 ATA50420/2019A AT504202019A AT521280B1 AT 521280 B1 AT521280 B1 AT 521280B1 AT 504202019 A AT504202019 A AT 504202019A AT 521280 B1 AT521280 B1 AT 521280B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung (100), insbesondere Chuck, für ein Substrat (101), mit einem Grundkörper (103) mit einer Oberseite (105), einem Trägerelement (107), wobei das Trägerelement (107) in einer Aussparung (109) des Grundkörpers (103) so vertikal bewegbar angeordnet ist, dass es zwischen einer vorstehenden Beladestellung und einer zurückgezogenen Spannstellung verstellbar ist, und wobei das Trägerelement (107) eine Auflagefläche (111) zum Auflegen des Substrats (101) umfasst, wobei die Auflagefläche (111) einen geringeren Durchmesser als der Grundkörper (103) aufweist, und einem Hebeelement, welches das Trägerelement (107) in die Beladestellung anhebt, wobei das Trägerelement (107) die Aussparung (109) so abdichtet, dass zwischen dem Grundkörpers (103) und dem Trägerelement (107) ein abgedichteter Hohlraum (113) vorliegt, welcher mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, der der Wirkung des Hebeelements entgegenwirkt, und wobei Abstandshalter (117a, 117b) vorgesehen sind, die die Spannstellung des Trägerelements (107) definieren, in der die Auflagefläche (111) des Trägerelements (107) im Wesentlichen bündig mit der Oberseite (105) des Grundkörpers (103) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Haltens und Fixierens von Substraten, insbesondere in Fertigungsanlagen für Mikrostrukturbauelemente.
[0002] Substrate wie Halbleiterwafer werden in speziellen Fertigungsanlagen für Mikrostrukturbauelemente, beispielsweise in Beschichtungsanlagen (Coatern) bearbeitet. Zum Halten der Substrate in diesen Anlagen werden häufig besondere Substrathalter, sogenannte Chucks, verwendet. Häufig handelt es sich dabei um Spinner Chucks, welche die Substrate mit hoher Drehzahl rotieren, zum Beispiel, um die Substrate gleichmäßig zu beschichten. Die Substrate werden dabei auf dem Chuck fixiert, beispielsweise mittels Vakuumansaugung.
[0003] Die so bearbeiteten Substrate sind meist flache und ebene Scheiben. Sie können jedoch auch von einer ideal ebenen Form abweichen und eine Verbiegung, einen sogenannten „Bow“, aufweisen. Verbogene Wafer werden beispielsweise als „Warped Wafer“ bezeichnet. Es ist schwierig gebogenen Substraten auf Spinner Chucks mittels Vakuumansaugung zu fixieren, da aufgrund der Verbiegung kein oder nur ein unzureichendes Vakuum zwischen Chuckoberseite und Substratunterseite aufgebaut werden kann.
[0004] Die JPH05-301137 A zeigt einen Vakuumchuck, auf dem ein Wafer durch Unterdruck temporär befestigt werden kann, wobei im Chuck mehrere federvorgespannte, bewegliche Saugöffnungen integriert sind, die in Kontakt mit dem Wafer gebracht werden können und durch die eine bestimmte Krümmung des Wafers erzeugt werden kann oder Krümmungen des Wafers reduziert werden können.
[0005] Ähnliche Vakuumchucks, die ebenfalls bewegliche Saugöffnungen oder ausdehnbare und zusammenziehbare Hohlbälge aufweisen, sind in der JP 2016085439 A, JPHO03-12948 A, JP 2007157867 A, US 2005/0011460 A1 und JPH10-86086 A offenbart.
[0006] Um die Fixierung von verbogenen Substraten zu verbessern, ist es bekannt, weiche Dichtlippen auf der Auflagefläche des Chucks anzuordnen. Das Substrat liegt dabei am Umfang der Dichtlippe auf, so dass ein Vakuum zwischen Substrat und Chuck aufgebaut wird.
[0007] Hierbei ist jedoch nachteilig, dass das Substrat während des Ansaugvorgangs nicht horizontal geführt wird. Das Substrat kann beim Evakuieren der Luft innerhalb der Haltefläche und einer dadurch entstehenden Vertikalbewegung seitlich verrutschen oder verschwimmen, bis es letztendlich plan auf dem Chuck aufliegt. Dadurch verschlechtert sich die Zentrierung des Substrates zum Chuck, was im späteren Prozessverlauf zu unerwünschten Effekten wie Vibrationen oder einer inhomogenen, d.h. dem Umfang entlang schwankenden, Randentlackungsbreite (EBR - edge bead removal) führen kann.
[0008] Weitere Nachteile entstehen durch die Verschmutzung und das Altern der Dichtlippen. Die Dichtlippen können Partikel generieren und verändern über die Zeit ihre Oberflächen- und Reibungseigenschaften. Dies kann zu eben erhöhten Wartungsaufwand führen, beispielsweise durch einen Austausch der Dichtlippen, ein Korrigieren der Ablageposition oder ein Reinigen der Dichtlippen.
[0009] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Substrat, insbesondere ein verbogenes Substrat, effizient und sicher zu halten und zu fixieren.
[0010] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Zeichnungen.
[0011] Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Haltevorrichtung, insbesondere Chuck, für ein Substrat, mit einem Grundkörper mit einer Oberseite, einem Trägerelement, wobei das Trägerelement in einer Aussparung des Grundkörpers so vertikal bewegbar angeordnet ist, dass es zwischen einer vorstehenden Beladestellung und einer zurückgezogenen Spannstellung verstellbar ist, und wobei das Trägerelement eine Auflagefläche zum Auflegen des Substrats umfasst, wobei die Auflagefläche einen geringeren Durchmesser als der Grundkörper aufweist, und
einem Hebeelement, welches das Trägerelement in die Beladestellung anhebt, wobei das Trägerelement die Aussparung so abdichtet, dass zwischen dem Grundkörper und dem Trägerelement ein abgedichteter Hohlraum vorliegt, welcher mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, der der Wirkung des Hebeelements entgegenwirkt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass schwer ansaugbare Substrate, insbesondere verbogene Wafer (Warped Wafer), aufgrund der zunächst kleinen Vakuumfläche sicher gehalten und in der vertikalen Bewegung geführt werden können.
[0012] Durch die geringe Größe der Auflagefläche des Trägerelements kann in der Beladestellung eine ausreichende Abdichtung erzielt werden, um einen verbogenen Wafer zunächst auf dem Trägerelement zu fixieren. Im Anschluss kann das Substrat in der Spannstellung gegen die Oberseite des Grundkörpers gezogen und final festgespannt werden.
[0013] Die Oberseite des Grundkörpers kann dabei einer Spannfläche für das Substrat entsprechen, auf der das Substrat in der Spannstellung festgespannt wird.
[0014] Mit vertikaler Bewegung ist hier eine Bewegung koaxial zu einer Querachse des Grundkörpers gemeint. Insbesondere ist eine Bewegung senkrecht zur Auflagefläche des Trägerelements gemeint.
[0015] Der Durchmesser des Trägerelements ist dabei beispielsweise kleiner als die Hälfte, ein Drittel oder ein Viertel des Durchmessers des Substrats und/oder des Durchmessers des Grundkörpers. Insbesondere bei stark verbogenen Substraten ist ein möglichst geringer Durchmesser des Trägerelements vorteilhaft, um eine ausreichende Vakuumansaugung in der Beladestellung zu erzeugen.
[0016] Das Trägerelement kann in der Art eines Kolbens in der Aussparung bewegbar angeordnet sein.
[0017] Die Aussparung kann eine Vertiefung im Grundkörper sein, insbesondere entlang einer Mittelachse des Grundkörpers. Die Aussparung kann einen runden Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser der Aussparung kann dem Durchmesser des Trägerelements entsprechen bzw. minimal größer sein.
[0018] Der Hohlraum kann der Raum sein, der zwischen dem Boden der Aussparung und dem Trägerelement verbleit. Die Größe des Hohlraums kann durch die Position des Trägerelements definiert sein und mit der Bewegung des Trägerelements variieren.
[0019] Das Substrat kann ein Wafer sein. Das Substrat kann scheibenförmig sein. Das Substrat kann einen weitgehend runden Umfang mit einem Durchmesser von 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12 oder 18 Zoll aufweisen. Das Substrat kann ferner weitgehend flach sein und kann eine Dicke zwischen 50 und 4000 um aufweisen. Das Substrat kann eine gerade Kante (Flat) und/oder zumindest eine Kerbe (Notch) aufweisen. Das Substrat kann ferner eckig, insbesondere quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein.
[0020] Das Substrat kann aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium (Si) oder Galliumarsenid (GaAs), einem Glas, beispielsweise Quarzglas, einem Kunststoff oder einer Keramik gebildet sein. Das Substrat kann aus einem monokristallinen, einem polykristallinen oder einem amorphen Material gebildet sein. Ferner kann das Substrat eine Vielzahl von verbundenen Materialien umfassen.
[0021] Das Substrat kann elektrische Schaltkreise, beispielsweise Transistoren, Leuchtdioden oder Fotodetektoren, elektrische Leiterbahnen, welche diese Schaltkreise verbinden, oder optische Bauelemente sowie MEMS- oder MOEMS-Strukturen umfassen. Das Substrat kann ferner Beschichtungen, beispielsweise strukturierte Chromschichten, vorvernetzte oder gehärtete Bondkleber oder Trennschichten, aufweisen.
[0022] Gemäß einer Ausführungsform sind Abstandshalter vorgesehen, welche die Spannstellung des Trägerelements definieren, in der die Auflagefläche des Trägerelements im Wesentlichen bündig mit der Oberseite des Grundkörpers angeordnet ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Position des Trägerelements in der Spannstellung derart festgelegt werden kann, das die Auflagefläche und die Oberseite des Grundkörpers eine gemeinsame Auflage für das
Substrat bilden, auf der das Substrat in der Spannstellung aufgespannt werden kann.
[0023] Vorzugsweise ist eine Höhenabweichung zwischen Auflagefläche des Trägerelements und Oberseite des Grundkörpers nach dem Absenken geringer, als eine Höhenschwankung des Substrats aufgrund einer Verformung oder Verbiegung. Besonders vorzugsweise ist die Höhenabweichung geringer als eine Substratdicke.
[0024] Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Grundkörper ein Dichtmittel, insbesondere eine Dichtlippe, welches das Trägerelement mit einem Abstand umgibt und zwischen der Oberseite des Grundkörpers und dem Substrat abdichten kann. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Substrats in der Spannstellung besonders effizient angesaugt und aufgespannt werden kann. Mit Hilfe des Dichtmittels kann ein Vakuum unter dem Substrat erzeugt werden, welches eine gleichmäßige Kraft auf das Substrat ausübt und dieses aufspannt.
[0025] Gemäß einer Ausführungsform ist das Trägerelement mit einer Dichtung versehen, die an der seitlichen Wandung der Aussparung im Grundkörper abdichtet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Dichtheit des Hohlraums und die reibungslose Bewegung des Trägerelements in der Aussparung gewährleistet werden kann.
[0026] Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Trägerelement Fixiermittel zum Fixieren des auf der Auflagefläche aufliegenden Substrats, insbesondere Ansaugöffnungen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Substrat sicher auf der Auflagefläche fixiert werden kann.
[0027] Gemäß einer Ausführungsform weist der Grundkörper weitere Fixiermittel zum Fixieren des abgesenkten Substrats auf der Oberseite auf. Die weiteren Fixiermittel können weitere Ansaugöffnungen umfassen.
[0028] Gemäß einer Ausführungsform sind der Hohlraum und die Fixiermittel fluidisch verbunden. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine besonders einfache Konstruktion und Steuerung der Haltevorrichtung ermöglicht wird. Beispielsweise ist eine einzelne Druckversorgung ausreichend, um das Fixieren des Substrats und das Absenken des Trägerelements zu steuern.
[0029] Gemäß einer Ausführungsform weist die Haltevorrichtung einen Druckanschluss auf, über den der Druck im Hohlraum gesteuert werden kann. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Steuerung der Funktionen des Trägerelements mittels Druckbeaufschlagung, beispielsweise über eine externe Druckversorgung, ermöglicht wird.
[0030] Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Hebeelement ein Spannelement, insbesondere eine Druckfeder, welches ausgebildet ist, eine Kraft auf das Trägerelement auszuüben, um dieses anzuheben.
[0031] Das Hebeelement erzeugt dabei eine Kraft auf das Trägerelement, welche der durch den Unterdruck im Hohlraum erzeugten anziehenden Kraft entgegenwirkt. Das Hebeelement, insbesondere das Spannelement, kann zwischen dem Grundkörper und dem Trägerelement, insbesondere in der Aussparung des Grundkörpers angeordnet sein.
[0032] Die Haltevorrichtung kann ferner einen Anschlag umfassen, wobei das Hebeelement ausgebildet ist, das Trägerelement gegen den Anschlag zu drücken. Der Anschlag definiert beispielsweise die Beladestellung des Trägerelements und verhindert ein Herausgleiten des Trägerelements aus der Aussparung.
[0033] Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Haltevorrichtung eine Rotiervorrichtung zum Rotieren der Haltevorrichtung, insbesondere des Grundkörpers und des Trägerelements. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein durch die Haltevorrichtung besonders sicher gehaltenes Substrat für weitere Bearbeitungsschritte, wie das Aufbringen von Beschichtungen, rotiert werden kann.
[0034] Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Fertigungsanlage für Mikrostrukturbauelemente, welche eine Haltevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass schwer ansaugbare Substrate, insbesondere verbogene Wafer (Warped Wafer), in der Fertigungsanlage effizient und sicher gehalten und bearbeitet wer-
den können.
[0035] Die Fertigungsanlage kann ein Coater, ein Belacker, ein Entwickler, ein Spin-Dryer, ein Mask Aligner, ein Projektions-Scanner, ein Laser-Stepper, ein Wafer Bonder, ein Fotomaskensystem, ein Reinigungssystem oder ein Imprint System sein.
[0036] Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Halten eines Substrats in einer Haltevorrichtung mit einem Grundkörper und einem Trägerelement, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Anheben des Trägerelements in eine Beladestellung, wobei das Trägerelement einen geringeren Durchmesser als das Substrat aufweist, Auflegen des Substrats auf eine Auflagefläche des Trägerelements, Fixieren des Substrats auf der Auflagefläche, und Absenken des Trägerelements in eine Spannstellung, in der die Auflagefläche des Trägerelements im Wesentlichen bündig mit einer Oberseite des Grundkörpers angeordnet ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass schwer ansaugbare Substrate, insbesondere verbogene Wafer (Warped Wafer), aufgrund der zunächst kleinen Vakuumfläche sicher gehalten und in der vertikalen Bewegung geführt werden können.
[0037] Der Durchesser des Trägerelements ist dabei beispielsweise kleiner als die Hälfte, ein Drittel oder ein Viertel des Durchmessers des Substrats und/oder des Durchmessers des Grundkörpers. Insbesondere bei stark verbogenen Substraten ist ein möglichst geringer Durchmesser des Trägerelements vorteilhaft, um eine ausreichende Vakuumansaugung in der Beladestellung zu erzeugen.
[0038] Der geringe Durchmesser im Vergleich zur Wafergröße führt zu einer zunächst kleineren und leichter abzudichtenden Vakuumfläche zum Ansaugen des Wafers in der Beladestellung. Insbesondere bei einem verbogenen Wafer wird die Ansaugung durch die kleinere Vakuumfläche vereinfacht. Im Anschluss wir das Substrat gegen die Oberseite des Grundkörpers gezogen, wo es in der Spannstellung ganzflächig final festgespannt werden kann.
[0039] Gemäß einer Ausführungsform wird zum Fixieren des Substrats auf der Auflagefläche ein erster Unterdruck an einem Hohlraum der Haltevorrichtung angelegt, und zum Absenken des Trägerelements in die Spannstellung ein zweiter Unterdruck an den Hohlraum angelegt, wobei der zweite Unterdruck ein geringerer Druck ist, als der erste Unterdruck. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Steuerung der Haltevorrichtung, insbesondere das Fixieren des Substrats und die Bewegung des Trägerelements, über einen einzelnen Druckanschluss erfolgen kann. Durch die Anderung des Unterdrucks kann zuerst das Substrat vorfixiert, dann das Trägerelement verstellt und dann das Substrat final fixiert werden.
[0040] Gemäß einer Ausführungsform bewirkt das Auflegen des Substrats auf die Auflagefläche des Trägerelements eine Druckverringerung in dem Hohlraum, insbesondere durch ein Abdichten von Ansaugöffnungen auf der Auflagefläche, wobei das Absenken des Trägerelements in die Spannstellung durch die Druckverringerung ausgelöst und/oder unterstützt wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine besonders einfache Steuerung der Haltevorrichtung ermöglicht wird, da insbesondere keine manuelle Druckänderung mehr erforderlich ist, um das Trägerelement abzusenken.
[0041] Beispielsweise wird zum Fixieren des Substrats auf der Auflagefläche zunächst der erste Unterdruck an den Hohlraum der Haltevorrichtung angelegt, und dann stellt sich der zweite Unterdruck in dem Hohlraum nach dem Auflegen des Substrat auf das Trägerelements ein, beispielsweise aufgrund des Abdeckens von Ansaugöffnungen auf der Auflagefläche durch das Substrat.
[0042] Gemäß einer Ausführungsform drückt das Trägerelement das Substrat in der Spannstellung gegen die Oberseite des Grundkörpers, wobei eine dabei auf das Substrat ausgeübte Kraft so groß ist, dass eine eventuelle Verbiegung des Substrats verringert wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die verbogenen Substrate von der Haltevorrichtung glattgezogen werden können. Dadurch kann eine weitere Bearbeitung des Substrats, z.B. ein Aufbringen einer Beschichtung, vereinfacht oder erst ermöglicht werden. Ferner kann ein glatt gezogenes Substrat stabiler gehalten werden, insbesondere bei einer Rotation des Chucks.
[0043] Bei dem verbogenen Substrat kann es ich um einen sogenannten „Warped Wafer“ handeln. Die Verbiegung kann aufgrund einer geringen Dicke des Substrats und/oder aufgrund von internen Verspannungen in dem Substrat auftreten.
[0044] Gemäß einer Ausführungsform wird das Substrat in der Spannstellung durch einen zwischen dem Substrat und der Oberseite des Grundkörpers wirkenden Unterdruck an die Oberseite angezogen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Substrat in der Spannstellung besonders sicher und fest auf der Oberseite fixiert werden kann.
[0045] Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Rotieren des Substrats, insbesondere nach dem Absenken des Trägerelements. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das so besonders sicher gehaltene Substrat für weitere Bearbeitungsschritte rotiert werden kann.
[0046] Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
[0047] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Haltevorrichtung für ein Substrat;
[0048] Fig. 2a-d schematische Darstellungen einer Haltevorrichtung beim Auflegen eines Substrats;
[0049] Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Fertigungsanlage für Mikrostrukturbauelemente mit einer Haltevorrichtung; und
[0050] Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Halten eines Substrats in einer Haltevorrichtung.
[0051] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Haltevorrichtung 100 für ein Substrat 101 gemäß einer Ausführungsform.
[0052] Die Haltevorrichtung 100 umfasst einen Grundkörper 103 mit einer Oberseite 105, ein Trägerelement 107, welches in einer Aussparung 109 des Grundkörpers 103 so vertikal bewegbar angeordnet ist, dass es zwischen einer vorstehenden Beladestellung und einer zurückgezogenen Spannstellung verstellbar ist, wobei das Trägerelement 107 eine Auflagefläche 111 zum Auflegen des Substrats 101 umfasst, wobei die Auflagefläche 111 einen geringeren Durchmesser als der Grundkörper 103 aufweist. Die Haltevorrichtung 100 umfasst ferner ein Hebeelement, welches das Trägerelement 107 in die Beladestellung anhebt.
[0053] Das Trägerelement 107 dichtet die Aussparung 109 dabei derart ab, dass zwischen dem Grundkörper 103 und dem Trägerelement 107 ein abgedichteter Hohlraum 113 vorliegt, welcher mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, der der Wirkung des Hebeelements entgegenwirkt.
[0054] Die Oberseite 105 des Grundkörpers 103 kann dabei einer Spannfläche für das Substrat 101 entsprechen, auf der das Substrat 101 in der Spannstellung festgespannt wird.
[0055] Das Trägerelement 107 kann nach Art eines Kolbens verstellbar in der Aussparung 109 aufgenommen sein. Durch Beaufschlagung des abgedichteten Hohlraums mit einem Unterdruck, kann das Trägerelement 107 von der Beladestellung in die Spannstellung versetzt werden.
[0056] Der Hohlraum ist dabei der Raum, der zwischen dem Boden der Aussparung 109 und dem Trägerelement 101 verbleibt. Somit ist die Größe des Hohlraums mit der Stellung des Trägerelements 101 veränderbar und hängt von dieser ab.
[0057] In einer alternativen Ausführungsform kann der Hohlraum 113 auch durch weitere Bohrungen oder Fluidleitungen in dem Grundkörper 103 gebildet werden.
[0058] Das Hebeelement wird in der gezeigten Ausführungsform durch zwei Spannelemente 115a, 115b in Form von Druckfedern gebildet, die in der Aussparung 109 des Grundkörpers 103 angeordnet sind, und eine abstoßende Kraft auf das Trägerelement ausüben.
[0059] In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, ist auf der Oberfläche des Grundkörpers ein Dichtmittel 119 angeordnet. Das Dichtmittel 119 kann eine Vakuumansaugung des Substrats 101 auf der Auflagefläche 111 und/oder der Oberseite Oberfläche 105 des Grundkörpers 103 in der
Spannstellung verbessern. Insbesondere kann mittels des Dichtmittels 119 ein großflächiges Vakuum zwischen dem Substrat 101 und der Haltevorrichtung 100 aufgebaut werden.
[0060] Das Substrat 101 kann ein Wafer sein. Das Substrat 101 kann scheibenförmig sein. Das Substrat 101 kann einen weitgehend runden Umfang mit einem Durchmesser von 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12 oder 18 Zoll aufweisen. Das Substrat 101 kann ferner weitgehend flach sein, und kann eine Dicke zwischen 50 und 4000 um aufweisen. Das Substrat 101 kann eine gerade Kante (Flat) und/oder zumindest eine Kerbe (Notch) aufweisen. Das Substrat 101 kann ferner eckig, insbesondere quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein.
[0061] Das Substrat 101 kann aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium (Si) oder Galliumarsenid (GaAs), einem Glas, beispielsweise Quarzglas, einem Kunststoff oder einer Keramik gebildet sein. Das Substrat kann aus einem monokristallinen, einem polykristallinen oder einem amorphen Material gebildet sein. Ferner kann das Substrat 101 eine Vielzahl von verbundenen Materialien umfassen.
[0062] Das Substrat 101 kann elektrische Schaltkreise, beispielsweise Transistoren, Leuchtdioden oder Fotodetektoren, elektrische Leiterbahnen, welche diese Schaltkreise verbinden, oder optische Bauelemente sowie MEMS- oder MOEMS-Strukturen umfassen. Das Substrat 101 kann ferner Beschichtungen, beispielsweise strukturierte Chromschichten, vorvernetzte oder gehärtete Bondkleber oder Trennschichten, aufweisen.
[0063] Die Haltevorrichtung 100 umfasst ferner eine Dichtung 125, die an der seitlichen Wandung der Aussparung 109 im Grundkörper 103 abdichtet. Bei der Dichtung 125 kann es sich um einen O-Ring oder eine Dichtlippe handeln.
[0064] Das Trägerelement 107 weist ferner Abstandshalter 117a, 117b, beispielsweise in der Form von Pins, auf seiner Unterseite auf.
[0065] Mit den Abstandhalter 117a, 117b kann eine Absinktiefe des Trägerelements 107 in die Aussparung 109 definiert und sichergestellt werden, dass die Auflagefläche 111 des Trägerelements 107 in der Spannstellung im Wesentlichen bündig mit der Oberseite 105 des Grundkörpers 103 angeordnet ist. Die Abstandshalter 117a, 117b, können ferner ein vollständiges Absinken des Trägerelements 107 in die Aussparung verhindern und somit eine Mindestgröße des Hohlraums 113 gewährleisten.
[0066] In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist das Trägerelement 107 ferner Fixiermittel 123a, 123b zum Fixieren des auf der Auflagefläche aufliegenden Substrats auf. Bei den Fixiermitteln 123a, 123b kann es sich um Ansaugöffnungen handeln. Ferner können die Fixiermittel 123a, 123b um Vakuumbohrung oder Vakuumrillen umfassen.
[0067] Der Grundkörper 103 umfasst einen Fluidkanal 121 zur Druckbeaufschlagung des Hohlraums 113.
[0068] Der Fluidkanal 121 kann eine Bohrung, insbesondere eine zentrale Bohrung, in dem Grundkörper 113 sein, welche in der Aussparung 109 bzw. dem von der Aussparung 109 gebildeten Hohlraum 113 mündet.
[0069] Gemäß einer Ausführungsform weist die Haltevorrichtung 100 einen in Fig. 1 nicht gezeigten Druckanschluss auf, über den der Druck im Hohlraum 113 gesteuert werden kann. Der Fluidkanal 121 kann den Hohlraum 113 mit dem Druckanschluss fluidisch verbinden. Bei einer Beaufschlagung des Hohlraums 113 mit dem Unterdrück liegt dieser folglich auch an den Fixiermitteln 123a, 123b an, wodurch diese das Substrat 101 ansaugen können.
[0070] Die Haltevorrichtung 100 kann ferner einen Anschlag umfassen, gegen den das Trägerelement 107 in der Beladestellung gedrückt wird. Mit dem Anschlag kann somit die Position des Trägerelements 107 in der Beladestellung definiert werden. Gleichsam kann mit dem Anschlag ein herausgleiten des Trägerelements 107 aus der Aussparung 109 verhindert werden.
[0071] Figs. 2a-d zeigen schematische Darstellungen der Haltevorrichtung 100 beim Auflegen eines Substrats 101 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
[0072] Das Trägerelement 107 der Haltevorrichtung 100 in Fig. 2a-d umfasst vier Ansaugöffnungen 201a, 201b, 201c, 201d. Die Ansaugöffnungen 201a, 201b, 201c, 201d bilden die Fixiermittel zum Fixieren des Substrats 101 auf der Auflagefläche 111.
[0073] Die Ansaugöffnungen 201a, 201b, 201c, 201d sind mit dem Hohlraum 113 über einen Fluidkanal 203 fuldisch verbunden.
[0074] Die Haltevorrichtung 100 in Figs. 2a-d kann eine nicht gezeigte Rotiervorrichtung umfassen. Insbesondere ist die Haltevorrichtung 100 ein Spinner Chuck, in dem Vakuum in einer Hohlwelle des Motors zum Chuck 100 bzw. zum Hohlraum 103 geführt wird, um zum einen das Substrat 101 anzusaugen und zum anderen die Stellung des Trägerelements 107 einzustellen.
[0075] Fig. 2a zeigt die Haltevorrichtung 100 in der Beladestellung vor dem Auflegen des Substrats 101.
[0076] Das vertikal bewegbare Trägerelement 107 wird durch die Druckfedern 115a-b angehoben und gegen einen nicht gezeigten Anschlag gedrückt.
[0077] Der Hohlraum 113 wird mit einem ersten Unterdruck P1 beaufschlagt, wodurch im Hohlraum 113 ein niedriges Vakuum entsteht. Die daraus resultierende Kraft ist zu gering, um die Druckfedern 115a-b zusammenzudrücken, so dass das Trägerelement 107 weiterhin am Anschlag anliegt und über die Oberseite 105 des Grundkörpers 103 hinaussteht.
[0078] Aufgrund der fuldischen Verbindung der Ansaugöffnungen 201a, 201b, 201c, 201d mit dem Hohlraum 113 kann zudem Luft in den Hohlraum 113 eingesaugt werden, was das Entstehen eines zu starken Vakuums im Hohlraum 113 zusätzlich verhindern kann.
[0079] Fig. 2b zeigt ein Auflegen des Substrats 101 auf die Auflagefläche 111 Trägerelement 107.
[0080] Das Substrat 101 wird durch die Ansaugöffnungen 201a, 201b, 201c, 201d auf der Auflagefläche 111 angesaugt und fixiert. Gleichzeitig deckt das Substrat 101 die Ansaugöffnungen 201a, 201b, 201c, 201d ab.
[0081] Durch das Abdecken der Ansaugöffnungen 201a, 201b, 201c, 201d wird beispielsweise verhindert, dass Luft aus der Umgebung in den Hohlraum 113 eindringt. Dies kann eine zusätzlichen Druckverringerung in dem Hohlraum 113 bewirken, in welchem sich folglich ein zweiter Unterdruck P2 einstellt, wobei P2 < P1.
[0082] In einer alternativen Ausführungsform kann der zweite Unterdruck P2 auch manuell eingestellt werden, nachdem das Substrat 101 aufgelegt wurde, beispielsweise mittels eines Druckanschlusses am Chuck 100.
[0083] Fig. 2c zeigt ein Absenken des Trägerelements 107 in die Spannstellung nach dem Auflegen des Substrats 101.
[0084] Das Absenken des Trägerelements 107 erfolgt aufgrund der Druckverringerung im Hohlraum 113. Die anziehende Kraft auf das Trägerelement 107 durch den Unterdruck P2 im Hohlraum 113 überwiegt dabei die abstoßende Kraft, welche die Spannelemente 115a, 115b auf das Trägerelement 107 ausüben. Die Spannelemente 115a, 115b werden in Folge dessen zusammengedrückt.
[0085] Das Trägerelement 107 wird dabei soweit in die Aussparung 109 abgesenkt, dass das die Auflagefläche 111 annähernd bündig mit der Oberseite 105 des Grundkörpers 103 angeordnet ist, und das Substrat 101 zusätzlich zur Auflagefläche 111 auf der Oberseite 105 aufliegt. Über die Abstandshalter 117a, 117b wird die maximale Absinktiefe des Trägerelements 107 festgelegt.
[0086] Die Auflagefläche 111 und die Oberseite 105 bilden in der Spannstellung eine gemeinsame Spannfläche für das Substrat 101. In der in Fig. 2a-d gezeigten Ausführungsform entspricht der Durchmesser des Grundkörpers 103 dem Durchmesser des Substrats, so dass dieses mit seiner kompletten Rückseite auf Oberseite 105 und Auflagefläche 111 aufliegt.
[0087] Alternativ kann der Grundkörper 103 auch einen größeren Durchmesser als das Substrat
oder, wie in Fig. 1 gezeigt, einen geringeren Durchmesser als das Substrat 101 aufweisen. Die Haltevorrichtung 100 kann somit auch für besonders kleine oder besonders große Substrate 101 eingesetzt werden.
[0088] Fig. 2d zeigt ein Behandeln des Substrats 101 nach Absenken des Trägerelements 107.
[0089] Bei der Behandlung wird das Substrat 101 rotiert, beispielsweise mittels einer nicht gezeigten Rotiervorrichtung, welche den Grundkörper 103 und das Trägerelement 107 in Rotation versetzt.
[0090] Der Grundkörper 103 kann dazu rotierbar in einem starren Halteelement der Haltevorrichtung 100 gelagert sein. Insbesondere ist die Haltevorrichtung 100 als Spin-Chuck ausgebildet.
[0091] Zusätzlich zu den in Figs. 2a-d gezeigten Ansaugöffnungen 201a, 201b, 201c, 201d kann der Grundkörper 103 weitere Fixiermittel zum Fixieren bzw. Aufspannen des abgesenkten Substrats 101 auf der Oberseite 105 aufweisen. Die weiteren Fixiermittel können weitere Ansaugöffnungen umfassen.
[0092] Ferner ist in Fig. 2d eine Applikationsvorrichtung 205 gezeigt, mit der ein Fluid auf das rotierende Substrat appliziert werden kann. Bei dem Fluid handelt es sich beispielsweise um einen Lack, insbesondere einen Fotolack, eine Beschichtungsflüssigkeit, eine Reinigungsflüssigkeit oder ein Lösungsmittel.
[0093] In einer alternativen Ausführungsform kann auf das in Fig. 2a-d gezeigte Dichtmittel 119, z.B. ein Dichtlippe, verzichtet werden. Das Substrat 101 kommt dann in der Spannstellung direkt mit der Oberseite 105 des Grundkörpers 103 in Kontakt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Wartungsaufwand reduziert wird, da kein regelmäßiger Austausch der Dichtlippen und keine Reinigung der Dichtlippen mehr erfolgen muss. Ferner kann ein mögliches Verschwimmen des Substrats 101 beim Ablegen auf den Dichtlippen vermieden werden.
[0094] Das bewegliche Trägerelement 100 kann ferner Liftpins zur Übergabe des Substrats 101 an einen Endeffektor, wie sie in bekannten Chucks eingesetzt werden, ersetzten. Zum Ablegen des Substrats auf der Haltevorrichtung 100 bzw. zum wieder Aufnehmen von der Haltevorrichtung 100 kann das Trägerelement 107 das Substrat anheben, so dass keine zusätzlichen Liftpins benötigt werden.
[0095] In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Grundkörper 103 weitere ApplikationsÖffnungen und/oder Düsen für Fluide, die beispielsweise auf der Oberseite 105 des Grundkörpers angeordnet sind.
[0096] Mittels dieser weiteren Applikationsöffnungen auf der Oberseite 105 kann ein Fluid auf eine Rückseite des Substrats 101 applizieren werden, wenn sich die Haltevorrichtung 100 wie in Fig. 2b gezeigt in der Beladestellung befindet und das Substrat 101 auf dem Trägerelement 107 aufliegt.
[0097] Das Fluid kann dabei auf eine Fläche auf der Rückseite des Substrats 101 appliziert werden, welche nicht von dem Trägerelement 107 abgedeckt wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Beschichtung oder eine Reinigung bzw. Lösungsmittelbehandlung der Substratrückseite ermöglicht wird, ohne dass das Substrat 101 von der Haltevorrichtung 100 abgehoben und gewendet werden muss.
[0098] Fig. 3 zeigt eine Fertigungsanlage 300 für Mikrostrukturbauelemente mit einer Haltevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform.
[0099] Die Fertigungsanlage 300 kann ein Coater, ein Belacker, ein Entwickler, ein Spin-Dryer, ein Mask Aligner, ein Projektions-Scanner, ein Laser-Stepper, ein Wafer Bonder, ein Fotomaskensystem, ein Reinigungssystem oder ein Imprint System sein.
[00100] Die Haltevorrichtung 100 kann der in Fig. 1 und/oder Fig. 2a-d gezeigten Haltevorrichtung 100 entsprechen. Die Haltevorrichtung 100 kann an eine Druckversorgung der Fertigungsanlage 300 angeschlossen sein.
[00101] Fig. 3 zeigt ferner einen Roboterarm 301 mit einen Endeffektor 303 auf den ein Substrat 101 aufliegt. Mittels dieses Roboterarms 301 kann das Substrat 101 auf die Haltevorrichtung 100 aufgelegt werden, wobei das Trägerelement beim Auflegen des Substrats 101 angehoben wird.
[00102] Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zum Halten des Substrats 101 in der Haltevorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform.
[00103] Das Substrat 101 kann ein Glas- oder Halbleitersubstrat sein. Ferner kann das Substrat 101 ein Wafer oder eine Maske sein. Das Substrat 101, kann dem in Fig. 1, Fig. 2a-d und/oder Fig. 3 gezeigten Substrat 101 entsprechen.
[00104] Das Verfahren 400 kann mit der Haltevorrichtung 100 aus Fig. 1 und/oder Fig. 2a-d durchgeführt werden, und umfasst ein Anheben 401 des Trägerelements 107 in die Beladestellung, wobei das Trägerelement 107 einen geringeren Durchmesser als das Substrat 100 aufweist, ein Auflegen 403 des Substrats 101 auf die Auflagefläche 111 des Trägerelements 107, ein Fixieren 405 des Substrats 101 auf der Auflagefläche 111, und ein Absenken 407 des Trägerelements 107 in die Spannstellung.
[00105] In der Spannstellung ist die Auflagefläche 111 des Trägerelements 107 im Wesentlichen bündig mit der Oberseite 105 des Grundkörpers 103 angeordnet.
[00106] Das Substrat 101 kann eine Verbiegung oder Verformung aufweisen oder kann sehr flexibel sein. Bei dem verbogenen Substrat 101 kann es ich um einen sogenannten „Warped Wafer“ handeln.
[00107] Der geringere Durchmesser des Trägerelements 107 im Vergleich zum Substrat 101 führt dazu, dass insbesondere verbogene Substrate 101 leichter angesaugt werden können, als mit einem großflächigen Chuck, da die Vakuumfläche unter dem Substrat 101 eine geringere Größe aufweist.
[00108] Gemäß einer Ausführungsform wird zum Fixieren 405 des Substrats 101 auf der Auflagefläche 111 ein erster Unterdruck an den Hohlraum 113 der Haltevorrichtung 100 angelegt, und wird zum Absenken des Trägerelements 107 in die Spannstellung ein zweiter Unterdruck an den Hohlraum 113 angelegt, wobei der zweite Unterdruck ein geringerer Druck ist, als der erste Unterdruck.
[00109] Die Beaufschlagung des Hohlraums 113 mit dem Unterdruck bewirkt das Entstehen einer anziehenden Kraft, welche einer abstoßenden Kraft eines Hebeelements entgegenwirkt. Das Hebeelement ist dabei derart eingestellt, dass die anziehende Kraft auf das Trägerelement 107 bei Anlegen des zweiten Unterdrucks die abstoßende Kraft des Hebeelements überschreitet. Als Folge wird das Trägerelement 107 abgesenkt.
[00110] Der Unterdruck kann über eine externe Druckversorgung an einen Druckanschluss der Haltevorrichtung angelegt werden.
[00111] In einer alternativen Ausführungsform wird zum Fixieren 405 des Substrats auf der Auflagefläche 111 der erster Unterdruck an den Hohlraum 113 der Haltevorrichtung 100 angelegt, und es stellt sich der zweite Unterdruck in dem Hohlraum 113 nach dem Auflegen des Substrat 101 auf das Trägerelements 107 ein, beispielsweise aufgrund eines Abdeckens von Ansaugöffnungen 201a-d auf der Auflagefläche 111 durch das Substrat 101.
[00112] Das Substrat 101 kann in der Spannstellung zusätzlich durch einen zwischen dem Substrat 101 und der Oberseite 105 des Grundkörpers 103 wirkenden Unterdruck an die Oberseite 105 angezogen und/oder fixiert werden.
[00113] Gemäß einer Ausführungsform kann das das Trägerelement 107 ein verbogenes oder verformtes Substrat 101 in der Spannstellung derart gegen eine Oberseite 105 des Grundkörpers 103 drücken, das eine dabei auf das Substrat 101 ausgeübte Kraft so groß ist, dass die Verbiegung oder die Verformung des Substrats 101 verringert wird.
[00114] Das Substrat 101 kann durch die derart ausgeübte Kraft glatt gezogen und/oder aufgespannt werden.
[00115] Das Verfahren 400 kann ferner ein Rotieren des Substrats 101, insbesondere nach dem Absenken 407 des Trägerelements 107 in die Spannstellung, umfassen.
[00116] Nach dem Absenken des Substrats 101 kann ein Prozessieren oder Behandeln des Substrats 101, beispielsweise ein Auftragen einer Beschichtung auf das rotierende Substrat, erfolgen.
[00117] Das Absenken 407 des Substrats 101 kann eine vorbestimmte Zeit nach dem Auflegen 403 des Substrats 101 oder unmittelbar nach dem Auflegen des Substrats 101 erfolgen, beispielsweise abhängig von voreingestellten Prozessparametern.
[00118] In einer Fertigungsanlage 300 wird die Funktionsweise der Haltevorrichtung 100 beispielsweise durch ein Prozessmodul gesteuert.
[00119] Bei der Übergabe eines Warped Wafers von einem Substrat-Handler (Roboter, Achse mit Endeffektor, etc.) auf die Haltevorrichtung 100 signalisiert das Prozessmodul beispielsweise einem Substrat-Handler den Erhalt des Substrates auf dem ausgehobenen „Z-Chuck“ (Trägerelement 107), worauf das Deaktivieren eines Haltevakuums auf dem Substrat-Handler erfolgt. Somit kann ein Übergabefehler vom Substrat-Handler auf die Haltevorrichtung 100 minimiert werden.
[00120] Während des Absenkens des Trägerelements 107 mit dem verbogenen Substrat 101 wird dieses zentriert und geführt. Ein seitliches Verrutschen oder Verschwimmen ist nicht mehr möglich. Eine Dichtlippe 119 im äußeren Bereich der Haltevorrichtung 100, beispielsweise auf der Oberseite 105 des Grundkörpers 105, kann während des Absenkens mit dem Substrat 101 in Kontakt kommen, so dass sich ein großflächiges Vakuum unter dem Substrat aufbaut und das Substrat 101 flächig plan gezogen wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Haltevorrichtung 101 Substrat
103 Grundkörper 105 Oberseite
107 Trägerelement 109 Aussparung
111 Auflagefläche 113 Hohlraum 115a-b Spannelement 117a-b Abstandshalter 119 Dichtmittel
121 Fluidkanal 123a-b Fixiermittel
125 Dichtung
201a-d Ansaugöffnung 203 Fluidkanal
205 Applikationsvorrichtung
300 Fertigungsanlage für Mikrostrukturbauelemente 301 Roboterarm
303 Endeffektor
400 Verfahren zum Halten eines Substrats
401 Anheben des Trägerelements
403 Auflegen des Substrats 405 Fixieren des Substrats
407 Absenken des Trägerelements

Claims (14)

Patentansprüche
1. Haltevorrichtung (100), insbesondere Chuck, für ein Substrat (101), mit:
einem Grundkörper (103) mit einer Oberseite (105),
einem Trägerelement (107), wobei das Trägerelement (107) in einer Aussparung (109) des Grundkörpers (103) so vertikal bewegbar angeordnet ist, dass es zwischen einer vorstehenden Beladestellung und einer zurückgezogenen Spannstellung verstellbar ist, und wobei das Trägerelement (107) eine Auflagefläche (111) zum Auflegen des Substrats (101) umfasst, wobei die Auflagefläche (111) einen geringeren Durchmesser als der Grundkörper (103) aufweist, und
einem Hebeelement, welches das Trägerelement (107) in die Beladestellung anhebt,
wobei das Trägerelement (107) die Aussparung (109) so abdichtet, dass zwischen dem Grundkörper (103) und dem Trägerelement (107) ein abgedichteter Hohlraum (113) vorliegt, welcher mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, der der Wirkung des Hebeelements entgegenwirkt, und
wobei Abstandshalter (117a, 117b) vorgesehen sind, die die Spannstellung des Trägerelements (107) definieren, in der die Auflagefläche (111) des Trägerelements (107) im Wesentlichen bündig mit der Oberseite (105) des Grundkörpers (103) angeordnet ist.
2. Haltevorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (103) ein Dichtmittel (119), insbesondere eine Dichtlippe umfasst, welches das Trägerelement (107) mit einem Abstand umgibt und zwischen der Oberseite (105) des Grundkörpers (103) und dem Substrat (101) abdichten kann.
3. Haltevorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (107) mit einer Dichtung (125) versehen ist, die an der seitlichen Wandung der Aussparung (109) im Grundkörper (103) abdichtet.
4. Haltevorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (107) Fixiermittel (123a, 123b) zum Fixieren des auf der Auflagefläche (111) aufliegenden Substrats (101), insbesondere Ansaugöffnungen (201a, 201b, 201c, 201d), umfasst.
5. Haltevorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei der Hohlraum (113) und die Fixiermittel (123a, 123b) fluidisch verbunden sind.
6. Haltevorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Haltevorrichtung (100) einen Druckanschluss umfasst, über den der Druck im Hohlraum (113) gesteuert werden kann.
7. Haltevorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hebeelement ein Spannelement (115a, 115b), insbesondere eine Druckfeder, umfasst, welches ausgebildet ist, eine Kraft auf das Trägerelement (107) auszuüben, um dieses anzuheben.
8. Haltevorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Haltevorrichtung (100) eine Rotiervorrichtung zum Rotieren der Haltevorrichtung (100), insbesondere des Grundkörpers (103) und/oder des Trägerelements (107), umfasst.
9. Fertigungsanlage (300) für Mikrostrukturbauelemente, welche eine Haltevorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
10. Verfahren (400) zum Halten eines Substrats (101) in einer Haltevorrichtung (100) mit einem Grundkörper (103) und einem Trägerelement (107), wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
- Anheben (401) des Trägerelements (107) in eine Beladestellung, wobei das Trägerelement (107) einen geringeren Durchmesser als das Substrat (101) aufweist,
- Auflegen (403) des Substrats (101) auf eine Auflagefläche (111) des Trägerelements (107),
- Fixieren (405) des Substrats (101) auf der Auflagefläche (111), und
- Absenken (407) des Trägerelements (107) in eine Spannstellung, in der die Auflagefläche des Trägerelements im Wesentlichen bündig mit einer Oberseite des Grundkörpers angeordnet ist
- wobei zum Fixieren (405) des Substrats (101) auf der Auflagefläche (111) ein erster Unterdruck an einen Hohlraum (113) der Haltevorrichtung (100) angelegt wird, wobei zum Absenken (407) des Trägerelements (107) in die Spannstellung ein zweiter Unterdruck an den Hohlraum (113) angelegt wird, wobei der zweite Unterdruck ein geringerer Druck ist als der erste Unterdruck.
11. Verfahren (400) nach Anspruch 10, wobei das Auflegen (403) des Substrats (101) auf die Auflagefläche (111) des Trägerelements (107) eine Druckverringerung in dem Hohlraum (113) bewirkt, insbesondere durch ein Abdichten von Ansaugöffnungen auf der Auflagefläche (111), wobei das Absenken (407) des Trägerelements (107) in die Spannstellung durch die Druckverringerung ausgelöst und/oder unterstützt wird.
12. Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 10 und 11, wobei das Trägerelement (107) das Substrat (101) in der Spannstellung gegen die Oberseite (105) des Grundkörpers (103) drückt, wobei eine dabei auf das Substrat (101) ausgeübte Kraft so groß ist, dass eine eventuelle Verbiegung des Substrats (101) verringert wird.
13. Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Substrat (101) in der Spannstellung durch einen zwischen dem Substrat (101) und der Oberseite (105) des Grundkörpers (103) wirkenden Unterdruck an die Oberseite (105) angezogen wird.
14. Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Verfahren (400) ferner ein Rotieren des Substrats (100), insbesondere nach dem Absenken (407) des Trägerelements (107) in die Spannstellung, umfasst.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
ATA50420/2019A 2018-05-29 2019-05-10 Haltevorrichtung und verfahren zum halten eines substrats AT521280B1 (de)

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102226270B1 (ko) * 2019-04-03 2021-03-09 세메스 주식회사 기판지지 모듈
CN112216649B (zh) * 2020-10-14 2023-03-10 中国电子科技集团公司第二十四研究所 一种可固定任意异形晶圆的旋转清洗夹具
CN112967988B (zh) * 2020-11-04 2022-07-29 重庆康佳光电技术研究院有限公司 一种微元件的转移装置及其方法
CN115140412B (zh) * 2022-07-04 2023-05-30 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 承载装置
CN116741677B (zh) * 2023-08-14 2023-10-27 上海图双精密装备有限公司 用于pin位置检测的装置和方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0312948A (ja) * 1989-06-12 1991-01-21 Nikon Corp 基板ホルダ
JPH05301137A (ja) * 1992-04-27 1993-11-16 Oki Electric Ind Co Ltd 真空チャック
JPH1086086A (ja) * 1996-09-12 1998-04-07 Olympus Optical Co Ltd 基板吸着部材および装置
US20050011460A1 (en) * 2002-02-19 2005-01-20 Olympus Corporation Substrate chucking apparatus
JP2007157867A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Olympus Corp 基板吸着機構及び基板検査装置
JP2016085439A (ja) * 2014-05-08 2016-05-19 株式会社ブイ・テクノロジー 露光方法及び露光装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100207451B1 (ko) * 1995-12-14 1999-07-15 윤종용 반도체 웨이퍼 고정장치
JPH11214486A (ja) * 1998-01-27 1999-08-06 Komatsu Ltd 基板処理装置
JP4332409B2 (ja) * 2003-10-31 2009-09-16 キヤノン株式会社 基板保持機構およびそれを用いた露光装置並びにデバイス製造方法
WO2011101450A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Mapper Lithography Ip B.V. Substrate support structure, clamp preparation unit, and lithography system
JP2012119464A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Fuji Electric Co Ltd ウエハ保持装置およびウエハ保持方法
JP2012146783A (ja) 2011-01-11 2012-08-02 Murata Mfg Co Ltd 基板吸着装置
KR101414830B1 (ko) * 2011-11-30 2014-07-03 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤 얼라이먼트 방법, 전사 방법 및 전사장치
JP5756008B2 (ja) 2011-12-26 2015-07-29 株式会社フジクラ はんだ付け部の外観検査装置
GB2502303A (en) * 2012-05-22 2013-11-27 Applied Microengineering Ltd Method of handling a substrate using a pressure variance
US20130312907A1 (en) * 2012-05-23 2013-11-28 Lg Display Co., Ltd. Substrate-bonding apparatus for display device and method for manufacturing bonded substrate
CN106129218B (zh) * 2016-06-27 2019-02-05 纳晶科技股份有限公司 一种透光载体和电致发光器件的封装装置
JP7140626B2 (ja) * 2018-10-10 2022-09-21 株式会社ディスコ リングフレームの保持機構

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0312948A (ja) * 1989-06-12 1991-01-21 Nikon Corp 基板ホルダ
JPH05301137A (ja) * 1992-04-27 1993-11-16 Oki Electric Ind Co Ltd 真空チャック
JPH1086086A (ja) * 1996-09-12 1998-04-07 Olympus Optical Co Ltd 基板吸着部材および装置
US20050011460A1 (en) * 2002-02-19 2005-01-20 Olympus Corporation Substrate chucking apparatus
JP2007157867A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Olympus Corp 基板吸着機構及び基板検査装置
JP2016085439A (ja) * 2014-05-08 2016-05-19 株式会社ブイ・テクノロジー 露光方法及び露光装置

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