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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung
eines Halbleiters. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung eines Wafers mittels
Ausheizen sowie ein Abstandsstück zum
Halten eines Wafers über
einer Heizplatte.
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Polyimid
weist gute Isolier- und Hafteigenschaften auf. Ein Polyimid wird
häufig
beim Vorgang der Herstellung von Halbleitern eingesetzt. Ein Polyimid
wird als Schutzschicht, eine Pufferschicht oder als eine Dielektrikumsschicht
verwendet. Bei der Halbleiterherstellung wird, wenn eine Polyimidschicht ausgebildet
wird, normalerweise ein Lösungsmittel dem
Vorläufer
des Polyimids hinzugefügt,
um eine Lösung
herzustellen. Die Lösung
wird dann auf ein Substrat aufgebracht. Wenn Polyimidmaterial Licht ausgesetzt
wird, führt
dies zu einer Kreuzvernetzung und einer Musterbildung. Neben den
voranstehend geschilderten Aufgabe dient die Ausbildung einer Polyimidschicht
auf dem Substrat auch dazu, eine mit einem Muster versehene Abdecklackschicht
(Photolackschicht) auszubilden. Daher kann die Anzahl an Verfahrensschritten
verringert werden, und kann die Halbleiterherstellung in größerem Ausmaß eingesetzt
werden, beispielsweise bei der Ausbildung eines Sicherungsdrahtmusters.
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Die
Polyimidschicht befindet sich im flüssigen Zustand, wenn das Polyimid
auf die Oberfläche des
Substrats aufgebracht wird. Mit dem Wafer wird ein sanftes Ausheizen
durchgeführt,
um das gesamte Lösungsmittel
in dem Polyimid zu verdampfen. Dann werden mit dem Wafer nacheinander
Belichtungs- und Entwicklungsvorgänge durchgeführt.
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Bei
dem Waferausheizverfahren wird eine Heizplatte dazu eingesetzt,
Wärme an
den Wafer zu übertragen,
um das gesamte Lösungsmittel
in dem Polyimid in dem Wafer zu verdampfen. In 1A ist eine
Heizplatte 100 vorgesehen, und sind auf der Heizplatte 100 mehrere
Stiftlöcher 102 angeordnet. Die
Positionen der Stiftlöcher
sind so gewählt,
daß mehrere
konzentrische Kreise ausgebildet werden, und diese Kreise weisen
unterschiedliche Durchmesser auf, zur Anpassung an verschiedene
Wafergrößen. Abstandsstücke 104,
die aus einem Metall- oder Keramikmaterial bestehen können, sind
an den Positionen der Stiftlöcher 102 angeordnet,
welche den Abmessungen des Wafers entsprechen. Der mit einer Polyimidschicht 108 beschichtete
Wafer ist auf den Abstandsstücken 104 angeordnet.
Dann wird mit dem Wafer 106 ein Ausheizvorgang durchgeführt, um
die Polyimidschicht 108 geringfügig zu verfestigen.
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1B erläutert die
Kontaktposition der Abstandsstücke 104 und
des Wafers 106. Der Wafer 106 ist mit der Polyimidschicht 108 bedeckt,
und der Rand der rückwärtigen Oberfläche des
Wafers 106 steht in Berührung
mit einem Teil der Oberfläche
des Abstandsstücks.
Dieser Teil der Oberfläche
des Abstandsstücks 104 liegt
zum Außenrand
des Wafers 106 hin frei.
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Das
voranstehend geschilderte Ausheizverfahren für den Wafer weist folgende
Nachteile auf. Wenn das Material des Abstandsstücks ein Metall ist, ist das
Haftvermögen
des Polyimids sehr hoch, und ist der Leitungskoeffizient der Abstandsstücke hoch. Die
Abstandsstücke
weisen eine gute Wärmeleitung auf,
und befinden sich während
des Ausheizvorgangs auf hoher Temperatur. Der Wafer wird leicht
erwärmt,
was dazu führt,
daß die
Polyimidschicht schmilzt, und von der Waferoberfläche zum
Rand fließt.
Nach einem Betrieb über
einige Tage sammeln sich Polyimidreste auf den Abstandsstücken und
am Waferrand an. Diese Polyimidreste, die am Waferrand anhaften,
können
zu Problemen in Bezug auf die Ausrüstung und den Wafer führen. Beispielsweise
können
Polyimidreste auf dem Waferrand dazu führen, daß die Suche nach einer Kerbe
im Wafer zu einem Fehler führt,
wodurch eine Strichcodeposition verschoben werden kann, daß ein Vakuumfehlerproblem
auf der Wafereinspannvorrichtung eines Steppers auftritt, oder ein
Geräteausrichtungsfehler. Wenn
das Abstandsstück
aus keramischem Material besteht, weist das keramische Abstandsstück die gleichen
Probleme auf wie das voranstehend geschilderte metallische Abstandsstück, und
ist darüber hinaus
das keramische Abstandsstück
sehr spröde. Wenn
das Abstandsstück
bricht, haftet es an der Rückseite
des Wafers an.
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Nach
einigen Tagen im durchgehenden Betrieb sammelt sich der Polyimidrest
in den Abstandsstücken
an. Daher müssen
sämtliche
Abstandsstücke
etwa einmal pro Woche ausgetauscht werden, und ist jedesmal der
Austausch von sechs Abstandsstücken
erforderlich. Daher wird die Nutzungsrate der Einrichtung verringert,
und ergeben sich hohe Wartungskosten für die Einrichtung.
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JP 10223642 A offenbart
eine Waferheizvorrichtung mit einer Heizplatte, welche eine gleichmäßige Temperaturverteilung
in dem Wafer ermöglicht.
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US 4,041,278 offenbart eine
Heizvorrichtung mit Abstandsstücken,
die beidseitig Stifte aufweisen.
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DE 198 10 632 A1 offenbart
einen Thermoschnellverarbeitungssuszeptor, mit Minimalkontaktpunkten,
die sich von einem Arbeitsbereich in einen Hohlraum erstrecken und
einen Halbleiterwafer aufnehmen.
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JP 06333810 A lehrt
eine Wärmebehandlungsvorrichtung
und die Verwendung von KISHIMITI-Stiften mit einstückig ausgebildeten
Köpfen.
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US 5,885,353 lehrt eine
Heizvorrichtung mit einer Heizplatte keramischen Abstandsstücken.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Verfahrens und einer Anordnung zum Ausheizen eines Wafers,
um die Ausbildung des Polyimidrestes auf dem Waferrand zu vermeiden,
und die Waferausbeute zu erhöhen. Weiterhin
wird mit der vorliegenden Erfindung erreicht, daß eine ungleichmäßige Wärmediffusion während eines
Ausheizvorgangs zur Ausbildung einer Polyimidschicht vermieden wird.
Die Polyimidschicht kann dann gleichförmig auf dem Wafer ausgebildet
werden, und die Nutzungsrate kann verbessert werden. Daher können die
Prozeßkosten
verringert werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren gemäß Anspruch 9 und eine Anordnung
gemäß Anspruch
10 zum Ausheizen eines Wafers zur Verfügung. Es werden jeweils Abstandsstücke verwendet, wobei
jedes Abstandsstück
umfasst:
einen Stift zum Einsetzen in ein Stiftloch der Heizplatte,
und einen Auflagekopf zur Auflage des Wafers, und
gekennzeichnet
ist dadurch, dass
der Auflagekopf eine hochwärmefeste
obere Schicht und einen metallischen Bereich aufweist, wobei die hochwärmefeste
obere Schicht auf dem metallischen Bereich vorgesehen ist.
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Die
Positionen der Abstandsstücke,
welche die Wafer haltern, werden vom Rand des Wafers zur Innenseite
des Wafers verlagert. Weiterhin weisen die Abstandsstücke kleine
Kontaktflächen
auf, um zu verhindern, daß der
Rand des Wafers in Kontakt mit den Abstandsstücken gelangt. Mehrere Stiftlöcher sind
auf der Heizplatte vorgesehen, und die Abstandsstücke sind
in den Stiftlöchern
angeordnet. Die Anzahl an Abstandsstücken hängt davon ab, wie viele Wafer
dazu erforderlich sind, den Wafer auf der Heizplatte zu stabilisieren.
Die Abstandsstücke
bestehen aus einem nicht metallischen Material, das einen hohen
Wärmewiderstand
und geringes Leitvermögen
aufweist, so daß die
Abstandsstücke
in Kontakt mit der Rückseite
des Wafers gelangen können.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, zu verhindern,
daß die
Oberflächen
der Abstandsstücke in
Kontakt mit dem Rand des Wafers gelangen. Die Positionen der Abstandsstücke, welche
den Wafer haltern, werden vom Rand zur Innenseite des Wafers verlagert,
um die Ausbildung eines Rests auf den Abstandsstücken zu vermeiden, der am Rand
des Wafers anhaften würde, wenn
sie in Kontakt miteinander gelangen. Die Abstandsstücke bestehen
aus einem nicht metallischen Material, das einen hohen Wärmewiderstand
und niedriges Leitvermögen
aufweist, so daß die
Temperatur des Kontaktbereiches der Abstandsstücke mit dem Wafer nicht zu
hoch wird. Ein Problem bei dem herkömmlichen Verfahren besteht
darin, daß ein
Abschnitt des Wafers eine hohe Temperatur aufweist, was dazu führt, daß auf dem
Wafer eine ungleichförmige
Temperaturverteilung vorhanden ist. Die Anzahl an Abstandsstücken, die
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, ist geringer als bei dem herkömmlichen
Verfahren. Darüber
hinaus haften die Abstandsstücke
nicht an irgendeinem Rest an. Daher werden die Abstandsstücke in gutem
Zustand gehalten, und nimmt die Nutzungsrate der Abstandsstücke zu.
Die Kosten für
den Austausch von Abstandsstücken
werden hierdurch drastisch verringert.
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Die
Abstandsstücke
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
kegelförmig
ausgebildet werden. Die Spitze des kegelförmigen Abstandsstücks steht
in Kontakt mit der Rückseite
des Wafers. Daher wird die Kontaktfläche verringert, um eine ungleichförmige Wärmeverteilung
auf dem Wafer während des
Ausheizvorgangs zu vermeiden.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß sowohl
die voranstehende, allgemeine Beschreibung als auch die nachstehende,
detaillierte Beschreibung als beispielhaft anzusehen sind, und zum
besseren Verständnis
der beanspruchten Erfindung dienen sollen.
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Die
beigefügten
Zeichnungen sollen dazu dienen, ein noch besseres Verständnis der
Erfindung zu ermöglichen,
und bilden einen Teil der Beschreibung. In den Zeichnung sind Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt, und die Zeichnungen dienen, zusammen
mit der Beschreibung, zur Erläuterung der
Grundlagen der Erfindung. Es zeigt:
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1A eine
schematische Aufsicht auf ein Waferausheizverfahren nach einem herkömmlichen Verfahren;
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1B eine
schematische Querschnittsansicht eines Waferausheizverfahrens nach
einem herkömmlichen
Verfahren;
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2A eine
schematische Aufsicht auf ein Waferausheizverfahren gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2B eine
schematische Querschnittsansicht eines Waferausheizverfahrens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3A eine
schematische Querschnittsansicht einer ersten Art einer Abstandsstückanordnung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3B eine
schematische Querschnittsansicht einer zweiten Art einer Abstandsstückanordnung
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3C eine
schematische Querschnittsansicht einer dritten Art einer Abstandsstückanordnung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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3D eine
schematische Querschnittsansicht einer vierten Art einer Abstandsstückanordnung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In 2A ist
ein Wafer 206 dargestellt, der auf einer Heizplatte 200 angeordnet
ist, um den Ausheizvorgang durchzuführen. Mehrere Abstandsstücke 204 sind
in dem Raum zwischen dem Wafer 206 und der Heizplatte 200 vorgesehen.
Die Positionen der Abstandsstücke 204 sind
entfernt von dem Rand des Wafers 206 angeordnet, um zu
verhindern, daß die
Oberfläche
der Heizplatte 200 direkt den Wafer 206 berührt.
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2B erläutert die
Beziehung zwischen den Kontaktpositionen der Abstandsstücke 204 und des
Wafers 206. Wenn der Durchmesser des Wafers 8 Zoll (1 Zoll:
25,4 mm) ist, sind die Positionen der Abstandsstücke 204 6 Zoll vom
Zentrum der Heizplatte 200 entfernt angeordnet. Die Abstandsstücke 204 befinden
sich in Stiftlöchern 202,
die einen konzentrischen Kreis mit einem Durchmesser von 6 Zoll bilden.
Die Anzahl an Abstandsstücken 204,
die erforderlich ist, hängt
davon ab, wie viele Abstandsstücke
dafür benötigt werden,
den Wafer 206 sicher auf der Heizplatte 200 zu
haltern. Die Positionen der Stiftlöcher 202 sind vom
Zentrum der Heizplatte 200 entfernt angeordnet, so daß mehrere konzentrische Kreise
gebildet werden, und diese Kreise weisen unterschiedliche Abmessungen
auf, entsprechend verschiedenen Größen von Wafern. Die Abstandsstücke 204 sind
aus einem nicht metallischen Material hergestellt, das einen hohen
Wärmewiderstand
und niedrige Leitfähigkeit
aufweist. Die Oberflächen
der Abstandsstücke
gelangen in Berührung
mit dem inneren Teil der Rückseite
des Wafers 206, so daß eine Berührung der
Abstandsstücke
mit dem Rand des Wafers vermieden werden kann. Die Anordnung der Orte
der Abstandsstücke
verhindert, daß die
Materialschicht 208 vom Rand des Wafers 206 Weg
zu den Abstandsstücken 204 fließt. Ein
Problem in Bezug auf Reste wird vermieden, und es wird auch vermieden,
daß sich
ein Rest ansammelt, der am Rand des Wafers 206 anhaftet,
wenn die Abstandsstücke 204 mit
diesen in Berührung
gelangen.
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In 3A ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung eines Abstandsstücks 204 dargestellt. Die
Anordnung des Abstandsstücks
umfaßt
eine obere Schicht 204a und einen Stift 204b,
wobei die obere Schicht 204a oberhalb der Oberfläche der Heizplatte 200 angeordnet
ist. Die Dicke der oberen Schicht beträgt annähernd 0,5 μm, und ihre Kontakt- oder Berührungsfläche mit
der Rückseite
des Wafers beträgt
annähernd
0,025 cm2. Die Stifte 204b der
Abstandsstücke 204 sind
in den Stiftlöchern 202 angeordnet,
die in 2B dargestellt sind. Die Abstandsstücke werden
dann dadurch in der Heizplatte 200 angebracht, daß die Stifte 204 in
die Stiftlöcher 202 eingesetzt
werden. Die oberen Teile der oberen Schichten 204a der
Abstandsstücke 204 bestehen aus
einem nicht metallischen Material, welches einen hohen Wärmewiderstand
und niedrige Leitfähigkeit aufweist,
beispielsweise aus einem Keramikmaterial oder einem Kunststoffmaterial.
Wenn die oberen Schichten in Berührung mit
der Rückseite
des Wafers gelangen, wird daher Wärme nicht leicht übertragen, und
wird eine ungleichmäßige Temperaturverteilung auf
dem Wafer verhindert. Die Berührungsfläche der Abstandsstücke und
des Wafers ist sehr klein, wodurch ebenfalls die Wärmeübertragung
von den Abstandsstücken
an den Wafer verringert wird. Die Materialschicht 208 kann
gleichmäßig auf
dem Wafer ausgebildet werden. 3B zeigt
ein kegelförmiges Abstandsstück 304 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die obere Schicht des konischen Abstandsstücks 304 besteht aus
einem nicht metallischen Material, das einen hohen Wärmewiderstand
und niedriges Leitvermögen aufweist.
Das konische Abstandsstück 304 umfaßt eine
Spitze 304a und einen Stift 304b. Die Spitze 304a des
Abstandsstücks 304 gelangt
in Berührung mit
der Rückseite
des Wafers 206. Die Berührungsfläche ist
extrem klein, um die Wärmeübertragung von
dem Abstandsstück
an den Wafer 206 zu vermeiden. Es kann eine gleichmäßige Temperaturverteilung
auf dem Wafer 206 erreicht werden, und dann kann die Materialschicht 208 gleichförmig ausgebildet
werden.
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3C ist
eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Art einer Abstandsstückanordnung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausbildung des Abstandsstücks sind
eine Schicht 220a mit hohem Wärmewiderstand vorgesehen, eine
Metallschicht 220b und ein Stift 220c. Die hochwärmebeständige Schicht 220a besteht
aus einem nicht metallischen Material mit hoher Wärmefestigkeit
und niedrigem Leitvermögen,
beispielsweise einem Keramikmaterial. Die Dicke der hochwärmefesten
Schicht 220a beträgt
annähernd
0,1 mm, und die Dicke der Metallschicht beträgt annähernd 0,4 mm. Die Berührungsfläche des
Abstandsstücks
mit der Rückseite
des Wafers beträgt annähernd 0,025
cm2. Das Metallteil des Abstandsstücks besteht
aus einem Metallmaterial, das sich einfach bearbeiten läßt. Eine
obere Schicht des Abstandsstücks
weist eine hochwärmefeste
Schicht 220a und die Metallschicht 220b auf. Die
obere Schicht ist oberhalb der Oberfläche der Heizplatte 200 angeordnet,
und der Stift 220c ist in dem Stiftloch 202 angeordnet,
um das Abstandsstück
auf der Heizplatte anzubringen, die in 2B gezeigt
ist. Die hochwärmefeste
Schicht des Abstandsstücks 220,
die eine Keramikschicht ist, gelangt in Berührung mit der Rückseite
des Wafers 206, und die Berührungsfläche ist sehr klein. Jener Abschnitt
des Wafers, der in Berührung
mit dem Abstandsstück
gelangt, nimmt keine hohe Temperatur ein, infolge der geringen Wärmeübertragung
von der Oberfläche
des Abstandsstücks
auf die Oberfläche des
Wafers. Daher ergibt sich bei dem Wafer eine gleichmäßige Temperaturverteilung,
und kann eine Materialschicht 208 gleichförmig auf
dem Wafer ausgebildet werden.
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3D ist
eine schematische Querschnittsansicht der Ausbildung eines anderen
kegelförmigen Abstandsstücks gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Dieses konische Abstandsstück 320 weist
eine hochwärmefeste Schicht 320a auf,
eine Metallschicht 320b, und einen Stift 320c.
Die hochwärmefeste
Schicht 320a besteht aus einem hochwärmefesten nicht metallischen
Material mit niedriger Leitfähigkeit,
beispielsweise einem Keramikmaterial. Die Spitze des konischen Abstandsstücks 320 gelangt
in Berührung
mit der Rückseite
des Wafers 206, und die Berührungsfläche ist extrem klein. Die Wärmeübertragung
von dem Abstandsstück
auf den Wafer wird minimiert, und eine ungleichmäßige Temperaturverteilung auf
dem Wafer kann verhindert werden.
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Die
Materialschicht 208 kann gleichförmig auf dem Wafer ausgebildet
werden.
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Aus
den bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung, die voranstehend geschildert wurden, wird
deutlich, daß die
Positionen der Abstandsstücke
sich an der Innenseite des Wafers befinden. Die Oberflächen der
Abstandsstücke stehen
in Berührung
mit der Oberfläche
des Wafers, anstatt mit dem Rand des Wafers. Mit dieser Anordnung
kann verhindert werden, daß irgendwelche Reste
am Rand des Wafers anhaften.
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Die
Abstandsstücke
gemäß der vorliegenden
Erfindung bestehen aus einem hochwärmefesten Material mit niedrigem
Leitvermögen,
beispielsweise einem Keramikmaterial. Infolge der kleinen Berührungsfläche kann
eine Materialschicht auf dem Wafer während eines Ausheizvorgangs
gleichmäßig erwärmt werden.
Die Ausbildung einer unebenen Materialschicht auf dem Wafer sowie
eine zum Teil hohe Temperatur auf dem Wafer können vermieden werden. Die
Anzahl an Abstandsstücken,
die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist niedriger
als bei dem herkömmlichen
Verfahren, und es gibt keine Reste, die an den Abstandsstücken oder am
Rand des Wafers anhaften. Die Nutzungsrate der Abstandsstücke nimmt
zu, und es ist nicht erforderlich, die Abstandsstücke regelmäßig auszutauschen. Die
Kosten in Bezug auf die Abstandsstücke werden verringert. Die
Abstandsstücke
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
kegelförmig
ausgebildet werden, um ihre Berührungsfläche auf
ein Minimum zu verringern, damit die Wärmeübertragung verringert wird.
Eine ungleichförmige
Wärmeverteilung
auf dem Wafer kann daher vermieden werden.
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Fachleuten
auf diesem Gebiet wird deutlich werden, daß sich verschiedene Abänderungen
und Modifikationen bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
vornehmen lassen, ohne vom Wesen oder Umfang der Erfindung abzuweichen.
Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der
Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen und sollen von den
beigefügten
Patentansprüchen
umfaßt
sein.