DD224126A1

DD224126A1 - VACUUM CLAMPING DEVICE FOR SEMI-FINISHED DISCS WITH CROPPED SURFACES

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. FigurThe invention relates to a vacuum clamping device for semiconductor wafers with curved surfaces. It is an object and object of the invention to increase the number of workable semiconductor wafers and to reduce the risk of injury of photo templates and semiconductor wafers in the contact and Abstandskopie by the semiconductor wafers are stretched so that their surface is plane-parallel to the lying over this photo template. According to the invention this is achieved in that in the Aufspannflaeche a known clamping table, an annular groove is introduced such that it includes the majority of Vakuumansaugoeffnungen, which serve for clamping, and in this annular groove a ring is arranged resiliently and vertically movable. The semiconductor wafer is first placed on this ring and then sucked onto the clamping surface by the vacuum, the ring being pressed into the clamping table. figure

Description

Vakuumspannvorrichtung für Halbleiterscheiben mit gekrümmten OberflächenVacuum clamping device for semiconductor wafers with curved surfaces

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Anwendung der Erfindung liegt auf dem Gebiet der · Halbleiterherstellung·The application of the invention is in the field of semiconductor production

Dabei wird durch Belichtung mittels einer Schablone in einer Belichtungseinrichtung ein Muster in einem lichtempfindlichen Lack, der sich auf den Halbleiterscheiben befindet, erzeugt.In this case, by exposure by means of a template in an exposure device, a pattern in a photosensitive resist, which is located on the semiconductor wafers, generated.

Die Erfindung wird vorzugsweise zur Anwendung gebrachj;_; um deformierte Halbleiterscheiben bei diesen Vorgängen mittels Vakuum auf Justiereinrichtungen festspannen zu können.The invention is preferably used; _; to be able to clamp deformed semiconductor wafers in these processes by means of vacuum on adjusting devices.

Charakteristik der bekannten technischen lösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.It is customary to produce certain patterns in photosensitive resist deposited on a wafer in the manufacture of integrated circuits by exposure by means of a template. These lacquer layers are used in the further process sequence as Ätzmajsken for oxide or metal layers. The exposure of the paint is predominantly by contact copy, i. The stencil and the semiconductor wafer to be exposed are brought into close contact during the exposure.

31. M A: 18 S'+ * i 7 5 31 i31. M A: 18 S '+ * i 7 5 31 i

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.Before exposure, the stencil and the wafer are positioned with respect to each other, and must be moved a small distance apart. To this end, the wafer must be aligned with the template to allow simultaneous focusing γοη two template and slice points through the Justierjnikroskop.

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.. - .Particularly high are the requirements for the plane-parallel alignment of stencil and calender disc in the distance copy, which also during the exposure a small and very uniform distance from the template and the fest.auf the clamping plate held semiconductor wafer must be maintained. Template and wafer alignment is generally accomplished by holding the planar wafer firmly on a chuck table and bringing it into close contact with the stencil, e.g. by mechanical pressing or by vacuum pressure .. -.

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.A disadvantage of this handling is that semiconductor wafers, which are discarded by hot-melt temperature processes or have edge seams, can not be held in place by vacuum on the worktable, which leads to a high failure of semiconductor wafers and thus to a drop in yield in the production of microelectronic components.

Wenig verformte Halbleiterscheiben werden, um diese sicher auf dem Aufspanntisch durch Vakuum zu halten, mehrmals gegen die Schablone ausgerichtet und in-engen Kontakt gebracht. -In order to hold them securely on the chuck table by means of vacuum, slightly deformed semiconductor wafers are aligned and brought into close contact with the template several times. -

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-ISfachfachig, in this method is that caused by the repeated alignment and the contacts of the deformed semiconductor wafer with the template violations of the lacquer layer on the semiconductor wafer and the photomulsion layer of the template. High wear on the stencils and exposure

" -*-"- * -

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.Errors on the semiconductor disks are the negative poles that lead to a decrease in yield in the production of microelectronic components. It has also been proposed to arrange a stable metal plate or a stable metal ring outside the adjusting device, for the purpose of aligning and securely holding the deformed semiconductor wafer swung on the worktable in the adjusting device and swung out again after clamping.

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.This method is associated with greater technical complexity and at the same time means an extension of the cycle time, since an additional operation for the pivoting in and out of the surface plate is required.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.It is an object of the invention to increase the number of workable semiconductor wafers and to reduce the risk of injury of photo templates and semiconductor wafers in the contact and Abstandskopie to achieve a saving of semiconductor wafers and photo templates and to achieve by a yield increase, a more cost-effective production of semiconductor devices.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to provide a vacuum chuck for semiconductor wafers with curved surfaces, whereby the processing of semiconductor wafers with a deformed surface or with lacquer layers of different thickness, e.g. With edge beads on exposure means is made possible by the fact that the semiconductor wafer is stretched so that their surface is plane-parallel to a lying over this photo template.

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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.To, solution of the problem is used in a conventional manner. A circular clamping table. This worktable has a planar rake face, are placed in. Which a number of vacuum suction holes einge- ^r.

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* /According to the invention, the object is achieved in that int the top of the planar clamping surface an annular groove is introduced. This annular groove includes at least the largest part of the vacuum suction. A ring, whose cross section corresponds to the cross section of the annular groove substantially, is arranged vertically movable in this annular groove. To limit the vertical mobility of the ring has stops which correspond with corresponding counterparts in the clamping table * /

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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.Under the ring a number of compression springs is arranged, whereby the arrangement of a compression spring from the diameter of the ring is possible.

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.The ring of the ring and / or the arrangement of the stop or the counterpart were chosen so that when spring-loaded pressure of the ring against the stop, i. In the pushed out state, the ring protrudes beyond the clamping surface · The height of the ring above the clamping surface is equal to the amount by which the. Semiconductors in the region of the ring, based on their lowest point, when they rest on the support table, are bent.

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.The operation of the device according to the invention is to be seen in that when laying of semiconductor wafers initially enters a linear contact between the ring and the semiconductor wafer. Due to the fact that disk bends in semiconductor wafers are always concave and thus substantially concentric with the center, the ring seals both planar and twisted wafers between the rake face and the disk string.

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.Thus, vacuum can be applied to tension the wafer on the rake face. Since most of the Vakuumansaugöffnungen is located inside the Hinges, arises in the space between the bottom of the wafer and the clamping surface, which is bounded by the ring to the outside, first a negative pressure. As a result, the spring-loaded upwardly pressed ring is pushed down and the wafer settles on the clamping surface. Bent discs are pulled straight according to the surface design of the clamping surface.

Eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor_r daß der Ring in seinem oberen Anschlag feststellbar ist.A particular embodiment of the device according to the invention provides for _r that the ring is lockable in its upper stop.

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.This makes it possible to deform the disc in an artificial manner concave. For example, if a convex Scheibenyerbiegung present in excessively high, the semiconductor wafer can be bent in the other direction to the extent that their original convex curvature is minimized by this particular embodiment.

Ausführungsbeispielembodiment

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.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, a cross-section through the vacuum clamping device according to the invention is shown * This device represents a functional group within a positioning and BeIichtungseinrichtung.

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 FotoschabloneIt consists of a worktable 1, on the clamping surface 2, a semiconductor wafer 3 is sucked by means of vacuum. The worktable 1 is with the help of a Kugelkalottenlagerung 4 with respect to a photo template

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·swiveling · The photo stencil 5 is located almost parallel to the plane of the clamping surface 2 and is firmly clamped in a holder 6. In the clamping surface 2 Vakuumansaugöffnungen 7 are introduced, which are connected to a vacuum line 8. Including most of these vacuum suction openings 7 is located in the chuck table 1 and in the clamping surface 2 an annular groove 9. This annular groove 9 has a rectangular cross-section, in which a stop ring 10 is inserted ·

In diese Ringnut 9 ist ein Ring 11 senkrecht beweglich eingebracht.In this annular groove 9, a ring 11 is inserted vertically movable.

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. , , . -This ring 11 has an Ir-shaped cross section aufj wherein the horizontal leg 12 of the cross section is arranged so that this onter attacks the stop ring 10. ,,, -

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. .under the ring 11, a plurality of compression springs 13 is introduced, which press the ring 11 with its leg 12 against dsn stopper ring 10 upwards, and hold in this position. ,

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,The gap which must necessarily exist between the ring 11 and the annular groove 9 for the purpose of vertical mobility, is designed in terms of its dimensional tolerance and its surface quality so that it is tight for the vacuum to be sucked. Of course, here it is possible to use .Dichtungsmaterialien. ·. If a semiconductor wafer 3 is now placed on the setting table, the ring 11 is pressed upwards against the stop ring 10 by the compression springs 13, thereby sealing the space between the clamping surface 2 and the underside of the semiconductor wafer 3. Subsequently, the vacuum line 8 and thus the vacuum opening openings 7 are subjected to vacuum. This creates a vacuum in the space between the clamping surface 2 and the underside of the semiconductor wafer 3,

wodurch der atmosphärische Druck die Halbleiterscheibecausing the atmospheric pressure the semiconductor wafer

3 plan auf die Aufspannfläche 2 drückt. Dabei wird der Ring 11 nach unten in die Ringnut 9 geschoben.3 pushes plan onto the clamping surface 2. In this case, the ring 11 is pushed down into the annular groove 9.

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 KugelkalottenlagerungBy this means, each wafer, i. straight and within limits arbitrarily bent are clamped on the worktable 1. Bach the clamping is now lying semiconductor wafer 3 by the 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.4 is aligned plane-parallel to the photo template 5 and the entire worktable 1 is moved upwards until the ring seal 14, which is required for the contact copy, touches the photo stencil 5. After that, the exposure process can take place.

Claims

- 8th -

Srfindungsarispruch.

1.' Vacuum clamping device for semiconductor wafers with curved surfaces in exposure devices with a vertically movable circular clamping table having a clamping surface with vacuum suction openings, characterized in that in the clamping table (1) concentric with its center, at least the largest part of the suction suction openings (7 ), an annular groove (9) is arranged, in which a ring (11) is introduced vertically movable, under which a number of compression springs (13) is arranged and which has an upper stop (10), wherein, the height of the ring (11) and / or .the arrangement of .Anschlages (1Q) is selected so that at spring-loaded pressure of the ring (11) to the stop (10) of the ring (11) protrudes above the clamping surface (2) by an amount , which is at least equal to the amount of Scheibenverbiegung in the region of the ring (11) relative to the lowest point of a resting disc

2. Vacuum clamping device according to item 1, characterized in that the ring (H) in the position of the stop (10) can be detected.

- See 1 page drawings -