DD224126A1

DD224126A1 - Vakuumspannvorrichtung fuer halbleiterscheiben mit gekruemmten oberflaechen

Info

Publication number: DD224126A1
Application number: DD26360784A
Authority: DD
Inventors: Helmut Stelzenmueller
Original assignee: Mikroelektronik Zt Forsch Tech
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1984-05-31
Publication date: 1985-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumspannvorrichtung fuer Halbleiterscheiben mit gekruemmten Oberflaechen. Es ist Ziel und Aufgabe der Erfindung, die Anzahl der bearbeitbaren Halbleiterscheiben zu erhoehen und die Verletzungsgefahr von Fotoschablonen und Halbleiterscheiben bei der Kontakt- und Abstandskopie zu verringern, indem die Halbleiterscheiben so gespannt werden, dass deren Oberflaeche zu der ueber dieser liegenden Fotoschablone planparallel liegt. Gemaess der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass in die Aufspannflaeche eines an sich bekannten Aufspanntisches eine Ringnut derart eingebracht wird, dass sie die Mehrzahl der Vakuumansaugoeffnungen, die zum Aufspannen dienen, einschliesst und in dieser Ringnut ein Ring federnd und senkrecht beweglich angeordnet ist. Auf diesen Ring wird die Halbleiterscheibe zunaechst aufgelegt und anschliessend durch das Vakuum auf die Aufspannflaeche gesaugt, wobei der Ring in den Aufspanntisch hineingedrueckt wird. Figur

Description

Vakuumspannvorrichtung für Halbleiterscheiben mit gekrümmten Oberflächen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Anwendung der Erfindung liegt auf dem Gebiet der · Halbleiterherstellung·

Dabei wird durch Belichtung mittels einer Schablone in einer Belichtungseinrichtung ein Muster in einem lichtempfindlichen Lack, der sich auf den Halbleiterscheiben befindet, erzeugt.

Die Erfindung wird vorzugsweise zur Anwendung gebrachj;_; um deformierte Halbleiterscheiben bei diesen Vorgängen mittels Vakuum auf Justiereinrichtungen festspannen zu können.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

Es ist üblich, bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen durch Belichten mittels einer Schablone bestimmte Muster in lichtempfindlichen Lack, der sich auf einer Halbleiterscheibe befindet, zu erzeugen. Diese Lackschichten dienen im weiteren Prozeßablauf als Ätzmajsken für Oxid- beziehungsweise Metallschichten. Die Belichtung des Lackes erfolgt vorwiegend durch Kontaktkopie, d.h. die Schablone und die zu belichtende Halbleiterscheibe werden während der Belichtung in engen Kontakt gebracht.

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Vor der Belichtung werden Schablone und Halbleiterscheibe zueinander positioniert, wobei sie in geringem gleichmäßigen Abstand voneinander bewegt werden müssen. Dazumuß die Halbleiterscheibe zur Schablone ausgerichtet werden, um eine gleichzeitige Scharfstellung γοη zwei Schablonen- und Scheibenpunkten durch das Justierjnikroskop zu ermöglichen.

Besonders hoch sind die Anforderungen an das planparallele Ausrichten von Schablone und Kalbleiterscheibe bei der Abstandskopie, wobei auch während der Belichtung ein geringer und sehr gleichmäßiger Abstand von Schablone und der fest.auf dem Aufspanntisch gehaltenen Halbleiterscheibe eingehalten werden muß. Das Ausrichten von Schablone und Halbleiterscheibe erfolgt im allgemeinen dadurch, daß die ebene Halbleiterscheibe fest auf einem Aufspanntisch gehalten und in engen Kontakt zur Schablone gebracht wird, was z.B. durch mechanisches Andrücken oder durch Vakuumandruck erfolgt.. - .

Nachteilig bei dieser Handhabung ist, daß Halbleiterscheiben, die durch Hotehtemperaturprozesse verworfen sind oder Lackrandwülste aufweisen, auf "dem Aufspanntisch nicht durch Vakuum festgehalten werden können. Das führt zu einem hohen Ausfall an Halbleiterscheiben und somit«zu einem Ausbeuteabfall bei der Herstellung mikroelektronischer Bauelemente.

Wenig verformte Halbleiterscheiben werden, um diese sicher auf dem Aufspanntisch durch Vakuum zu halten, mehrmals gegen die Schablone ausgerichtet und in-engen Kontakt gebracht. -

ISfachteilig, an diesem Verfahren ist, daß durch das mehrmalige Ausrichten und die Berührungen der deformierten Halbleiterscheibe mit der Schablone Verletzungen der Lackschicht auf dar Halbleiterscheibe und der Potoemulsionsschicht der Schablone hervorgerufen' werden. Ein hoher Verschleiß an den Schablonen und Belichtungs-

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fehler auf den Halbleiteracheiben sind die negativen Polgen, die zu einem Ausbeuteabfall bei der Herstellung mikroelektronischer Bauelemente führen· Es wurde auch vorgeschlagen, eine stabile Metallplatte- oder einen stabilen Metallring außerhalb der Justiereinrichtung anzuordnen, der zum Zweck des Ausrichtens und des sicheren Haltens der verformten Halbleiterscheibe auf dem Aufspanntisch in die Justiereinrichtung eingeschwenkt und nach dem Aufspannen wieder herausgeschwenkt wird.

Dieses Verfahren ist mit größerem technischen Aufwand verbunden und bedeutet gleichzeitig eine Verlängerung der Taktzeit, da ein zusätzlicher Arbeitsgang für das Ein- und Ausschwenken der Richtplatte erforderlich ist.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Anzahl der bearbeitbaren Halbleiterscheiben zu erhöhen und die Verletzungsgefahr von Fotoschablonen und Halbleiterscheiben bei der Kontakt- und Abstandskopie zu verringern, um eine Einsparung von Halbleiterscheiben und Fotoschablonen zu erzielen und durch eine Ausbeutesteigerung eine kostengünstigere Herstellung von Halbleiterbauelementen zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumspanneinrichtung für Halbleiterscheiben mit gekrümmten Oberflächen zu schaffen, womit die Bearbeitung von Halbleiterscheiben mit deformierter Oberfläche oder mit Lackschichten unterschiedlicher Dicke, z.B. mit Randwülsten auf Belichtungseinrichtungen dadurch ermöglicht wird, daß die Halbleiterscheibe so gespannt wird, daß deren Oberfläche zu einer über dieser liegenden Fotoschablone planparallel liegt.

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Zur,Lösung der Aufgabe wird nach an sich bekannter Art und Weise.ein kreisförmiger Aufspanntisch eingesetzt. Dieser Aufspanntisch weist eine plane Spannfläche auf, in. der eine Anzahl von Vakuumansaugöffnungen einge- ^r bracht sind.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß int die Oberseite der planen Spannfläche eine Ringnut eingebracht ist. Diese Ringnut schließt dabei zumindest den größten Teil der Vakuumansaugöffnungen ein. Ein Ring, dessen Querschnitt dem Querschnitt der Ringnut im wesentlichen entspricht, ist in dieser Ringnut senkrecht beweglich angeordnet. Zur Begrenzung der senkrechten Beweglichkeit weist der Ring Anschläge auf, die mit entsprechenden Gegenstücken im Aufspanntisch korrespondieren* /

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Unter dem Ring ist eine Anzahl von Druckfedern angeordnet, wobei auch die Anordnung einer Druckfeder vom Durchmesser des Ringes möglich ist.

Die !Tone des Ringes und / oder die Anordnung des Anschlages oder des Gegenstückes wurden so gewählt, daß bei federbelasteten Andruck des Ringes an den Anschlag, d.h. im herausgedrückten Zustand der Ring über die Spannfläche herausragt· Dabei ist die Höhe des Ringes über der Spannfläche gleich dem Betrag, um den die. Halbleiterscheiben im Bereich des Ringes, bezogen auf ihren niedrigsten Punkt, wenn sie auf dem Auflagetisch aufliegen, verbogen sind.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin, zu sehen, daß bei dem Auflegen von Halbleiterscheiben zunächst eine linienhafte Berührung zwischen dem Ring und der Halbleiterscheibe eintritt. Durch die Tatsache, daß Scheibenverbiegungen bei Halbleiterscheiben stete konkav bzw. konvex sind und damit im wesentlichen konzentrisch zum Mittelpunkt liegen, dichtet der Ring sowohl plane als auch verbogene Halbleiterscheiben zwischen der Spannfläche und der Scheibenuntersaite ab.

Somit kann Vakuum angelegt werden, um die Halbleiterscheibe auf der Spannfläche zu spannen. Da sich der größte Teil der Vakuumansaugöffnungen im Inneren des Hinges befindet, entsteht in dem Raum zwischen der Unterseite der Halbleiterscheibe und der Spannfläche, der durch den Ring nach außen begrenzt ist, zunächst ein Unterdruck. Infolgedessen wird der federbelastet nach oben gedrückte Ring nach unten gedrückt und die Halbleiterscheibe legt sich auf die Aufspannfläche. Verbogene Scheiben werden dabei entsprechend der Oberflächengestaltung der Aufspannfläche gerade gezogen.

Eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor_r daß der Ring in seinem oberen Anschlag feststellbar ist.

Damit besteht die Möglichkeit, die Scheibe auf künstliche Art und Weise konkav zu deformieren. Ist beispielsweise eine konvexe Scheibenyerbiegung in unzulässig hohem laße vorhanden, kann durch diese besondere Ausgestaltung die Halbleiterscheibe in die andere Richtung soweit verbogen werden, daß ihre ursprüngliche konvexe Verbiegung minimiert wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden« In der zugehörigen Zeichnung ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vakuumspanneinrichtung dargestellt* Diese Einrichtung stellt eine Funktionsgruppe innerhalb einer Positionier- und BeIichtungseinrichtung dar.

Sie besteht aus einem Aufspanntisch 1, auf dessen Aufspannfläche 2 eine Halbleiterscheibe 3 mittels Vakuum ansaugbar ist. Der Aufspanntisch 1 ist mit Hilfe einer Kugelkalottenlagerung 4 bezüglich einer Fotoschablone

schwenkbar· Die Fotoschablone 5 befindet s;Lch nahezu planparallel gegenüber der Aufspannfläche 2 und ist in einer Halterung 6 fest eingespannt. In die Aufspannfläche 2 sind Vakuumansaugöffnungen 7 eingebracht, die mit einer Vakuumleitung 8 verbunden sind. Die meisten dieser Vakuumansaugöffnungen 7 einschließend befindet sich in dem Aufspanntisch 1 und in der Aufspannfläche 2 eine Ringnut 9. Diese Ringnut 9 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, in dem ein Anschlagring 10 eingesetzt ist·

In diese Ringnut 9 ist ein Ring 11 senkrecht beweglich eingebracht.

Dieser Ring 11 weist einen Ir-förmigen Querschnitt aufj wobei der waagerechte Schenkel 12 des Querschnittes so: angeordnet ist, daß dieser onter den Anschlägering 10 greift. , , . -

unter dem Ring 11 ist eine Vielzahl von Druckfedern 13 eingebracht, die den Ring 11 mit seinem Schenkel 12 gegen dsn Anschlagsring 10 nach oben drücken, und in dieser Lage halten. .

Der Zwischenraum,der zwischen dem Ring 11 und der Ringnut 9 zum Zwecke der vertikalen Beweglichkeit zwangsläufig bestehen muß, wird hinsichtlich seiner Maßtoleranz und seiner Oberflächengüte so gestaltet, daß er für das zu saugende Vakuum dicht ist. Selbstverständlich besteht hierbei die Möglichkeit, .Dichtungsmaterialien einzusetzen. ·. ' / Wird nunmehr eine Halbleiterscheibe 3 auf den Aufspanntisch,'t aufgelegt, ist der Ring 11 durch die Druckfedern 13 nach oben gegen den Anschlagring 10 gedrückt und dichtet damit den Raum zwischen der Aufspannfläche 2 und der Unterseite der Halbleiterscheibe 3 ab. Anschließend werden die Vakuumleitung 8 und damit die Vakuumana augö ffnungen 7 mit Vakuum.beaufschlagt. Damit entsteht in dem Raum zwischen der Aufspannfläche 2 und der Unterseite der Halbleiterscheibe 3 ein Vakuum,

wodurch der atmosphärische Druck die Halbleiterscheibe

3 plan auf die Aufspannfläche 2 drückt. Dabei wird der Ring 11 nach unten in die Ringnut 9 geschoben.

Durch diese Einrichtung kann jede Halbleiterscheibe, d.h. gerade und auch in Grenzen beliebig verbogene auf dem Aufspanntisch 1 aufgespannt werden. Bach dem Aufspannen wird die nunmehr planliegende Halbleiterscheibe 3 durch die Kugelkalottenlagerung

4 zur Fotoschablone 5 planparallel ausgerichtet und der ganze Aufspanntisch 1 nach oben gefahren, bis die Ringdichtung 14, die für die Kontaktkopie erforderlich ist, die Fotoschablone 5 berührt. Danach kann der Belichtungsvorgang erfolgen.

Claims

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Srfindungsarispruch .

1.' VakuumspanneinriGhtung für Halbleiterscheiben mit gekrümmten .Oberflächen in Belichtungseinrichtungen mit einem in senkrechter Richtung beweglichen kreisförmigen Aufspanntisch, der eine Spannfläche mit - Vakuumsaugöffnungen aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß im Aufspanntisch (1) konzentrisch zu dess'en Mittelpunkt, zumindest den größten Teil der Takuumansaugöffnungen (7) einschließend, eine Ringnut (9) angeordnet ist, in der ein Ring (11) senkrecht beweglich eingebracht ist, unter dem eine Anzahl von Druckfedern (13) angeordnet ist und welcher einen oberen Anschlag (10) aufweist, wobei,die Höhe des Ringes (11) und / oder .die Anordnung des ,.Anschlages (1Q) so gewählt wird, daß bei federbelasteten Andruck des Ringes (11) an den Anschlag (10) der Ring (11) über der Spannfläche (2) um einen Betrag herausragt, der mindestens gleich dem Betrag der Scheibenverbiegung im Bereich des Ringes (11) bezogen auf den niedrigsten Punkt einer aufliegenden Scheibe
2. Vakuumspanneinrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß der Ring (H) in der Stellung des Anschlages (10) feststellbar ist.

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