DE10121010A1 - Halter für Halbleiterwafer in einer Bürstenreinigungsanlage - Google Patents

Abstract

Ein Halter 6 in einer Büprstenreinigungsanlage, vorzugsweise zum kombinierten Einsatz im Bürstenreinigungs- und Trockenschleuderprozess umfasst ein Trägerteil 61, von dem spinnenförmig mehrere Tragarme 62 abstehen, auf der jeweils drehbar eine Führungsrolle 9 gelagert ist, die neben dem vertikalen Positionieren auch das horizontale Positionieren des Halbleiterwafers mit Hilfe eines ringförmigen Kragens 92 am unteren Abschnitt ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Halter für eine flache Scheibe, insbesondere einen Halbleiterwafer in einer Vorrichtung zum Reinigen einer Halbleiteroberfläche mithilfe von Bürsten um­ fassend ein Trägerteil, mehrere Tragarme, die spinnenförmig vom Trägerteil abstehen, mehrere Auflagen zum horizontalen Positionieren der Scheibe, die jeweils einem Tragarm zugeord­ net sind und mehrere Führungsrollen zum vertikalen Positio­ nieren der Scheibe, die jeweils drehbar am Tragarm gelagert sind.

Derartige Halter sind allgemein bekannt und werden insbeson­ dere zur Lagebestimmung der Halbleiterwafer für einen Rei­ nigungs- und Trocknungsprozess nach dem chemisch-mechanischen Polieren eingesetzt. Chemisch-mechanische Polierverfahren dienen dazu, im Rahmen der Herstellung von Halbleiterbau­ elementen Grabenfüllungen, Metallplugs, Zwischenoxyde oder Intermetallika einzuebnen. Beim chemisch-mechanischen Polieren wird der zu bearbeitende Halbleiterwafer von einem Scheibenträger gegen einen drehbar angeordneten Poliertisch gedrückt, auf dem sich eine elastisch perforierte Auflage be­ findet, die eine Poliermittel enthält. Der Halbleiterwafer und der Poliertisch rotieren dabei in entgegengesetzte Rich­ tung, wodurch die Oberfläche des Halbleiterwafers an den herausragenden Stellen abpoliert wird, bis eine plane Schei­ benoberfläche erreicht ist.

Nach dem chemisch-mechanischen Poliervorgang bleiben jedoch auf der Oberfläche des Halbleiterwafers Verunreinigungen zurück, die vor einem Weiterprozessieren der Halbleiter­ scheibe entfernt werden müssen. Hierzu wird der Halbleiter­ wafer nach Abschluss des mechanisch-chemischen Polierprozes­ ses mithilfe einer automatischen Apparatur von der Polier­ anlage in eine Reinigungsanlage umgesetzt, in der der Halbleiterwafer mit einer Bürstenapparatur, einem sogenannten Brush-Cleaner, bearbeitet wird, um die Halbleiteroberfläche von diesen Verunreinigungen zu befreien. Während der Bürsten­ reinigung wird die Halbleiteroberfläche fortlaufend mit einer Benetzmittel enthaltenden Reinigungsflüssigkeit, zum Beispiel Ammoniak oder destilliertem Wasser gespült. Nach Abschluss der Bürstenreinigung wird der Halbleiterwafer dann durch Trockenschleudern von der Reinigungsflüssigkeit befreit.

Die Bürstenreinigung und das Trockenschleudern erfolgt dabei vorzugsweise in einer kombinierten Anlage, um ein weiteres Umsetzen des Halbleiterwafers zu vermeiden. Der Halbleiter­ wafer wird für den kombinierten Bürstenreinigungs- und Trock­ nungsprozess in einen Halter eingesetzt, der einerseits eine Drehbewegung des Halbleiterwafers erlaubt, die durch die Rotation der Bürsten auf der Halbleiteroberfläche beim Bürstenreinigungsprozess hervorgerufen wird, und andererseits ein Schleudern des Halbleiterwafers mit einer hohen Drehzahl beim Trocknungsprozess ermöglicht.

Der Halter für den Halbleiterwafer weist im allgemeinen einen Drehteller auf, von dem vorzugsweise vier symmetrisch ange­ ordnete Tragarme spinnenförmig abstehen, auf denen der Halbleiterwafer mit seiner äußeren Umrandung aufsitzt. Zur horizontalen Positionierung des Halbleiterwafers auf den Tragarmen dienen dabei Kunststoffauflagen an den oberen Enden der Tragarme, auf denen der Halbleiterwafer aufliegt. Zur vertikalen Positionierung des Halbleiterwafers sind an den Tragarmen Führungsrollen vorgesehen, die den Halbleiterwafer seitlich umfassen und festhalten. Diese Führungsrollen sind drehbar auf den Tragarmen gelagert, um eine Drehbewegung des Halbleiterwafers während der Bürstenreinigung zu ermöglichen. Der Drehteller des Halters wird weiterhin von einem Motor an­ getrieben, um eine Drehbewegung des gesamten Halters zum Trockenschleudern des Halbleiterwafers nach der Bürsten­ reinigung ausführen zu können.

Der Drehteller und die Tragarme des Halters bestehen im all­ gemeinen aus beschichtetem Stahl. Durch den prozessbedingten Kontakt mit dem bei der Bürstenreinigung verwendeten che­ mischen Reinigungsmittel und den Poliermittelresten aus dem vorangegangenen chemisch-mechanischen Poliervorgang sowie durch die starke mechanische Belastung infolge der hohen Drehzahlen beim Trockenschleudern besteht jedoch die Gefahr, dass sich die Beschichtung von den Halterelementen löst und der darunter liegende Stahl korrodiert.

Die Führungsrollen zur vertikalen Positionierung des Halb­ leiterwafers sind bei den bekannten Haltern auf an den Trag­ armen vorgesehenen Aufnahmestiften angeordnet und werden wei­ ter durch Kunststoffscheiben fixiert. Die Aufnahmestifte für die Führungsrollen werden wie der Drehteller und die Tragarme des Halters aus beschichtetem Stahl hergestellt. Durch die Drehung der Führungsrollen beim Bürstenreinigungsprozess kann sich jedoch ein Abrieb dieser Beschichtung einstellen, der zu einem ungleichmäßigen Rundlauf der Führungsrollen und damit einem erhöhten Verschleiß führt. Ein weiteres Problem bei den bekannten Haltern kann sich beim Auswechseln der Führungs­ rollen ergeben, da die Gefahr besteht, dass die Kunststoff­ scheiben beim Abnehmen die Beschichtung des Aufnahmestiftes beschädigen. Diese Kunststoffscheiben sind darüber hinaus im allgemeinen nur einmal verwendbar.

Die an den Tragarmen vorgesehenen Auflageflächen zur horizon­ talen Positionierung der Halbleiterwafer werden üblicherweise aus Kunststoff, vorzugsweise POM, hergestellt. Bei diesen Auflagen besteht wiederum die Gefahr, dass sie sich durch den ständigen Kontakt mit dem im Bürstenreinigungsvorgang verwen­ deten Reinigungsmittel bzw. dem im chemisch-mechanischen Poliervorgang eingesetzten Poliermittel zersetzen, was dann zu zusätzlichen Verunreinigungen der Halbleiteroberfläche führt. Da die Auflageflächen auf den Tragarmen weit vor den Führungsrollen angeordnet sind, wird der Halbleiterwafer auch radial relativ weit innen abgestützt, so dass wenig Spielraum für die Bürstenmontage am Halter bleibt, was zu einer starken Durchbiegung und damit einer Beschädigung des Halbleiter­ wafers führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Halter für Halbleiterwafer, insbesondere in einer Bürstenreinigungs­ anlage bereit zu stellen, der sich durch eine hohe Wartungs­ freundlichkeit und einfache Bedienbarkeit auszeichnet und darüber hinaus zuverlässig Beschädigungen und Verunreinigun­ gen des Halbleiterwafers vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch einen Halter gemäß Anspruch 1 ge­ löst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen An­ sprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Halter für eine flache Scheibe, ins­ besondere einen Halbleiterwafer in einer Vorrichtung zum Reinigen der Halbleiteroberfläche mithilfe von Bürsten zeich­ net sich dadurch aus, dass die Auflagen zum horizontalen Positionieren des Halbleiterwafers jeweils als ringförmiger Kragen an einer drehbar auf den Tragearmen gelagerten Führungsrolle, die zum vertikalen Positionieren des Halb­ leiterwafers dient, ausgeformt sind.

Durch die einstückige Ausgestaltung der Auflage zur horizon­ talen Positionierung des Halbleiterwafers und der drehbaren Führungsrolle zu dessen vertikaler Positionierung kann ein herkömmlicher Halterbauteil eingespart werden, was zu einer vereinfachten Herstellung und Montage führt. Darüber hinaus wird auch die Wartungsfreundlichkeit des Halters wesentlich verbessert, da beim Austausch der Führungsrollen und der Waferauflagen nur ein Bauteil ausgewechselt werden muss. Hierdurch werden die Wartungszeiten und damit die Gefahr einer Eintrocknung der Reinigungsbürsten beim Stillstand der Reinigungsanlage vermindert. Darüber hinaus wird durch die Ausbildung der Waferauflagen als Kragen an der Führungsrolle der Abrieb dieser Waferauflagen und damit die Gefahr einer Verschmutzung der Halbleiteroberfläche wesentlich reduziert. Weiterhin wird durch die Ausbildung der Waferauflage als Kra­ gen an der Führungsrolle der Halbleiterwafer auch nur radial am äußersten Rand abgestützt, so dass ein größerer Spielraum am Halter zur Bürstenmontage gegeben ist und sich so auch die Gefahr einer Durchbiegung des Halbleiterwafers wesentlich vermindern lässt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Trägerteil und die mehreren spinnenförmig vom Trägerteil abstehenden Tragarme einstückig als rotationssymmetrische Einheit aus hochlegiertem chemisch beständigen Edelstahl hergestellt, wo­ bei die Oberfläche vorzugsweise elektropoliert ist. Durch diese Ausgestaltung der Tragekonstruktion des Halters muss nur ein einzelnes Bauteil gefertigt werden, wobei auf eine Beschichtung verzichtet werden kann. Hierdurch lassen sich die Herstellungskosten des Halters wesentlich vermindern. Darüber hinaus wird so die Gefahr eines Abriebs der Beschich­ tung durch die mechanische Belastung während des Bürsten- und des anschließenden Trocknungsprozesses bzw. einer chemischen Abtragung der Beschichtung durch die beim Bürstenreinigungs­ prozess verwendeten Reinigungsmittel und die vorher beim che­ misch-mechanischen Polieren eingesetzten Poliermittel ausge­ schlossen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Führungsrolle mit der kragenförmigen Auflage als rotations­ symmetrische Hülse mit einer durchgehenden Bohrung ausgebil­ det, wobei die Führungsrolle von einem als Flachkopfschraube mit einem selbstsichernden Gewinde ausgebildeten Haltebolzen am Tragarm festgehalten wird. Dies ermöglicht eine einfache Montage bzw. Demontage der Führungsrolle, da nur der Halte­ bolzen entfernt werden muss. Dieser lässt sich darüber hinaus wieder verwenden, insbesondere dann, wenn er wie das Träger­ teil und die Tragarme aus hochlegiertem, chemisch beständigem Edelstahl, der vorzugsweise in einem Elektropoliervorgang oberflächenbehandelt wird, besteht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Führungsrolle so ausgebildet, dass an der Unterseite ein Auf­ satz angeordnet ist, mit dem die Führungsrolle auf dem Trag­ arm aufliegt, wobei die Anliegfläche des Aufsatzes gegenüber dem Führungsrollendurchmesser einen verminderten Durchmesser besitzt, um die Flächenreibung bei der Drehung der Führungs­ rolle während des Bürstenreinigungsprozesses zu verringern. Diese reduzierte Flächenreibung sorgt wiederum für einen ver­ minderten Abrieb der Führungsrolle und damit für eine längere Lebensdauer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform lässt sich die Flächenreibung weiter verringern, wenn auch auf der Ober­ seite der Führungsrolle ein Aufsatz ausgebildet ist, auf dem der als Flachkopfschraube ausgebildete Haltebolzen mit seiner Unterseite aufsitzt und wobei dieser Aufsatz mit einem gegen­ über dem Führungsrollendurchmesser verminderten Durchmesser ausgebildet ist. Mit dieser Ausgestaltung lässt sich die Gefahr eines Abriebs der Führungsrolle vermindern und damit sowohl deren Lebensdauer verlängern als auch eine zusätzliche Oberflächenverunreinigung des Halbleiterwafers verhindern.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf je­ dem Tragarm eine horizontale Stützfläche vorgesehen, auf der die Führungsrolle angeordnet ist, wobei radial vor der Führungsrolle auf der Stützfläche eine Auflage mit einer An­ schlagfläche sitzt, deren Oberseite gegenüber der kragen­ förmigen Auflage an der Führungsrolle vorzugsweise um min­ destens einen Millimeter zurückgesetzt ist. Diese zusätz­ liche Auflage dient als Sicherungselement, das eine einfache und sichere Positionierung der Halbleiterscheibe auf dem Hal­ ter ermöglicht, die vorzugsweise mittels eines Roboterarms erfolgt. Falls der Roboterarm nämlich den Halbleiterwafer nicht in der gewünschten Position ablegt, sorgt die Anschlag­ fläche der zusätzlichen Auflage als Gleitebene dafür, dass die der Halbleiterwafer automatisch auf die kragenförmige Auflage an der Führungsrolle rutscht. Durch die Zurücksetzung der Anschlagfläche der zusätzlichen Auflage gegenüber der kragenförmigen Auflage an der Führungsrolle wird gleichzeitig dafür gesorgt, dass kein Kontakt zwischen dem Halbleiterwafer und dieser Anschlagfläche besteht, wenn der Wafer sich in seiner gewünschten Position auf der kragenförmigen Auflage an der Führungsrolle befindet.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine chemisch-mechanische Polieranlage mit angeschlossener Bürstenreinigungsanlage;

Fig. 2 schematisch einen Polierer im Querschnitt;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halters mit aufgelegtem Halbleiterwafer während des Bürstenreinigungsvorgangs;

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halters;

Fig. 5 a-d eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsrolle, wobei Fig. 5a eine perspektivische Darstel­ lung der Führungsrolle, Fig. 5b einen Querschnitt durch die Führungsrolle und Fig. 5c eine Aufsicht auf die Führungs­ rolle zeigt; und

Fig. 6 eine seitliche Ansicht einer Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Haltebolzens.

Fig. 1 zeigt eine chemisch-mechanische Polieranlage mit integrierter Reinigungsstation. Diese Kombianlage setzt sich aus einem Polierer 1, einem Nass-Handler 2 und einer Rei­ nigungsstation 3 zusammen. Der Polierer 1, der schematisch im Querschnitt in Fig. 2 dargestellt ist, weist einen drehbar angeordneten Poliertisch 11 auf, auf dem sich eine elastische perforierte Auflage 12, das sogenannte Pad befindet, das über eine Zuführung 13 mit Poliermittel, dem sogenannten Slurry getränkt wird. Eine zu bearbeitende Halbleiterscheibe 4 wird von einem drehbar ausgelegten Scheibenträger 14 auf das Pad gedrückt, wobei der Scheibenträger 14 mit der darauf be­ festigten Halbleiterscheibe und der Poliertisch 11 sich in entgegen gesetzte Richtung drehen. Das Poliermittel, das über die Zuführung 13 zugeführt wird, enthält Polierkörner, soge­ nannte abrasive Partikel, sowie chemisch aktive Zusätze, die ein selektives Abtragen von Schichten auf der Halbleiter­ scheibe 4 ermöglichen. Das chemisch-mechanische Polieren dient vor allem zum Planarisieren von Grabenfüllungen, von Metall-Plugs in Kontaktlöchern und Vias und von Zwischen­ oxyden und Intermetalldielektrika.

Beim chemisch-mechanischen Polieren besteht grundsätzlich das Problem, dass nach dem Poliervorgang auf der Halbleiterober­ fläche anheftende Verunreinigungsreste insbesondere Slurry­ reste entfernt werden müssen. Diese Reinigung erfolgt in der Reinigungsanlage 3. Die zu reinigende Halbleiterscheibe wird dazu vom Polierer 1 mithilfe des Nass-Handlers 2 direkt in die Reinigungsstation 3 überführt. Der Nass-Handler 2 kann dabei ein Wasserbad 21 umfassen, in dem die zu reinigende Halbleiterscheibe zwischengelagert wird, um sie dann zur Rei­ nigungsstation 3 zu verfahren. Durch diesen zusammenhängenden Aufbau von Polierer 1 und Reinigungsstation 3 wird die Gefahr einer Defektbildung auf der Halbleiteroberfläche beim Über­ gang aus dem Polierer in die Reinigungsstation wesentlich re­ duziert.

Die Reinigungsstation 3 verfügt über eine Be- und Entlade­ station 31, die an den Nass-Handler 2 angeschlossen ist und die im allgemeinen einen Roboterarm aufweist, um die Halb­ leiterscheibe in eine Reinigungskammer 32 umzusetzen.

In dieser Reinigungskammer 32, deren wesentliche Bestandteile in perspektivischer Darstellung in Fig. 3 gezeigt sind, wer­ den vorzugsweise beide Oberflächen mit einer Bürsten­ reinigungseinheit 5 von Verunreinigungen befreit. Die Bürstenreinigungseinheit 5 besteht dabei vorzugsweise aus zwei Reinigungsbürsten 51, 52, die so zur Halbleiterscheibe 4 positioniert werden, dass die Halbleiterscheibe 4 sich zwischen den beiden Reinigungsbürsten 51, 52 befindet, wobei die obere Reinigungsbürste 51 in Kontakt mit der Oberseite der Halbleiterscheibe 4 und die untere Reinigungsbürste 52 in Kontakt mit der Unterseite der Halbleiterscheibe steht. Zum Reinigen der Oberflächen der Halbleiterscheibe werden die Reinigungsbürsten 51, 52 in entgegengesetzte Richtung ge­ dreht, so dass die drehbar gelagerte Halbleiterscheibe sich zwischen den beiden Reinigungsbürsten hindurch dreht. Die Drehrichtungen der Reinigungsbürsten 51, 52 sowie der Halb­ leiterscheibe 4 sind durch Pfeile in Fig. 3 angezeigt.

Während der Bürstenreinigung wird die Halbleiteroberfläche fortwährend mit einer Benetzungsmittel enthaltenden Rei­ nigungsflüssigkeit, vorzugsweise Ammoniak oder destilliertem Wasser, gespült. Die Reinigungsflüssigkeit kann dabei direkt über die Reinigungsbürsten 51, 52 eingespeist werden oder über eine separate Zuführung (nicht gezeigt). Nach Abschluss der Bürstenreinigung wird die Halbleiterscheibe dann durch Trockenschleudern mit einer Drehgeschwindigkeit von z. B. 1800 U/min von der Reinigungsflüssigkeit wieder befreit.

Die Bürstenreinigung und das anschließende Trockenschleudern erfolgt dabei, wie in Fig. 3 gezeigt, vorzugsweise in einer kombinierten Einrichtung, so dass ein weiteres Umsetzen der Halbleiterscheibe vermieden werden kann. Die Halbleiter­ scheibe 4 wird zur Lagebestimmung während des Reinigungs- und Trocknungsprozesses in einen Halter 6 eingesetzt. Dieser Hal­ ter 6 besteht aus einem vorzugsweise scheibenförmigen Grund­ körper 61, im weiteren auch als Trägerteil bezeichnet, der auf einem schematisch angedeuteten Motorblock 7 sitzt. Mit­ hilfe dieses Motorblocks 7 kann das Trägerteil 61 im Rahmen des Trocknungsvorgangs der Halbleiterscheibe 4 auf die dafür erforderlichen Umdrehungen von bis zu 1800 U/min gebracht werden. Die beiden möglichen Drehrichtungen des Motorblocks 7 sind als Doppelpfeil in Fig. 3 angezeigt.

Vom Grundkörper 61 des Halters 6 stehen vorzugsweise vier winkelförmig ausgebildete Tragarme 62 ab. Diese vier Tragarme 62 sind dabei vorzugsweise symmetrisch am scheibenförmigen Grundkörper 61 angeformt, wobei der Grundkörper 61 und die Tragarme 62 wiederum vorzugsweise einstückig als rotations­ symmetrische Einheit ausgebildet sind. Als Werkstoff zur Her­ stellung des Grundkörpers 61 und der Tragarme 62 wird dabei hochlegierter Edelstahl, vorzugsweise X6CrNiMoTi17-12-2 ein­ gesetzt. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch eine hohe Chemiebeständigkeit und Oberflächengüte aus, so dass keine zusätzliche Beschichtung vorgenommen werden muss, die sich bei einem Abrieb dann ggf. als Verunreinigung auf der Halb­ leiterscheibe niederschlagen könnte. Eine Verbesserung der Oberflächengüte des Edelstahls kann zusätzlich durch Elektro­ polieren erreicht werden.

Auf den oberen Enden der winkelförmigen Tragarme ist jeweils ein radial nach außen stehender Anschlag 63 vorgesehen, der wie die Explosionsdarstellung des Halters in Fig. 4 zeigt, jeweils eine plane Ablagefläche 65 bildet. Auf dieser Ablage­ fläche 65 sind radial hintereinander jeweils eine Wafer­ auflage 8 und eine Führungsrolle 9 angeordnet. Die Wafer­ auflage 8 setzt sich dabei aus einem Bolzen 81 und einem scheibenförmigen Kopf 82 zusammen, wobei der Bolzen 81, wie die Explosionsdarstellung in Fig. 4 weiter zeigt, in einer Bohrung 66 sitzt, die auf der Ablagefläche 65 des Anschlags 63 am Tragarm 62 ausgebildet ist. Die Waferauflage 81 wird vorzugsweise aus chemisch beständigem Kunststoff mit einer hohen Oberflächengüte, z. B. PTFE natur hergestellt.

Die Führungsrolle 9, die im Detail in Fig. 5 a-c gezeigt ist, ist als rotationssymmetrische Hülse ausgebildet mit einer durchgehenden Innenbohrung 91. Die Führungsrolle setzt sich dabei im wesentlichen aus vier Abschnitten zusammen. Am unteren Ende ist ein verbreiterter ringförmiger Kragen­ abschnitt 92 vorgesehen mit einer im wesentlichen planen Unterseite, auf der ein ca. 0,5 mm überstehender schmaler ringförmiger Aufsatz 95 um die Bohrung 91 herum ausgebildet ist. Die Oberseite 93 des verbreiterten Kragenabschnitts 92 ist leicht kegelförmig ausgebildet mit einem Anstellwinkel von 80°. An den verbreiterten Kragenabschnitt 92 schließt sich ein längerer zylindrischer Abschnitt 94 an, auf dem wie­ derum ein kürzerer kegelförmiger zulaufender oberer Abschnitt 95 aufsetzt. Der Anstellwinkel des kegelförmigen oberen Ab­ schnitts 95 ist dabei vorzugsweise 30°.

Die Höhe des scheibenförmigen Kopfes 81 der Waferauflage 8 ist so mit der Führungsrolle abgestimmt, dass diese vorzugs­ weise ca. 1 mm niedriger ist als die Höhe des Kragen­ abschnitts 92 mit Aufsatz 94 der Führungsrolle 9. Hierdurch wird gewährleistet, dass dann, wenn die Halbleiterscheibe 4 auf der Oberseite 93 des Kragenabschnitts 92 der Führungs­ rolle 9 anliegt, die Halbleiterscheibe 4 keinen Kontakt mehr mit dem scheibenförmigen Kopf 81 der Waferauflage 8 hat. Die Führungsrolle 9 wird aus einem chemisch beständigen Kunst­ stoff mit hoher Oberflächengüte z. B. PEEK natur hergestellt.

Die Führungsrolle 9 wird auf dem Anschlag 63 des Tragarms 62 mithilfe eines als Flachkopfschraube ausgebildeten Halte­ bolzens 10 drehbar festgehalten. Der Haltebolzen 10, der im Detail in Fig. 6 dargestellt ist, weist einen verbreiterten Kopfabschnitt 101 auf, in dem ein Schlitz vorgesehen ist, an dem sich ein Drehwerkzeug ansetzen lässt. An diesen verbrei­ terten Kopfabschnitt 101 schließt sich ein längerer stift­ förmiger Abschnitt 102 an, auf dem wiederum ein selbst­ sichernder Gewindeabschnitt 103 sitzt. Der Haltebolzen 10 kann mit diesem selbstsichernden Gewindeabschnitt 103 in einer auf der Ablagefläche 65 des Anschlags 63 am Tragarm 62 vorgesehenen hinteren Bohrung 67, die ein Gegengewinde trägt, eingeschraubt werden.

Die vordere Bohrung 66 und die hintere Bohrung 67 sind auf der Ablagefläche 65 des Anschlags 63 dabei vorzugsweise so angeordnet, dass zwischen dem scheibenförmigen Kopf 81 der Waferauflage 8 und dem verbreiterten Kragenabschnitt 92 der Führungsrolle 9 ein Abstand von wenigstens ca. 2 mm besteht. Der Haltebolzen 10 ist so ausgelegt, dass der stiftförmige Abschnitt 102 im wesentlichen die Höhe der Führungsrolle 9 besitzt. Auf diesem Stiftabschnitt 103 gleitet die Führungs­ rolle 9 dann im befestigten Zustand mit der Innenseite ihrer Bohrung 91. Festgehalten wird die Führungsrolle 9 dabei durch den verbreiterten Kopfabschnitt 101, der auf dem kegel­ förmigen oberen Abschnitt 95 der Führungsrolle 9 aufsitzt. Die Berührfläche des Kopfabschnitts 101 des Haltebolzens 10 ist dabei durch den verminderten Durchmesser des oberen Kegelabschnitts 94 an der Führungsrolle 9 nur klein, so dass eine minimale Gleitreibung erreicht wird. Die Gleitreibung wird auch durch den schmalen unteren Aufsatz 94 der Führungs­ rolle 9 verringert, mit der die Führungsrolle auf der An­ liegefläche 65 des Aufsatzes 63 am Tragarm 62 aufliegt. Der Haltebolzen 10 ist wie die Tragarme 62 und der Grundkörper 61 aus hochlegiertem Edelstahl, vorzugsweise X6CrNiMoCi17-12-2 hergestellt, dessen Oberfläche zusätzlich durch Elektro­ polieren vergütet ist. Durch diese Materialwahl ist es nicht erforderlich, eine zusätzlich Beschichtung auf dem Halte­ bolzen vorzusehen, die sich während des Betriebs des Halters abreiben kann und so zu einem schnelleren Verschleiß der Führungsrolle 9 führen würde.

Durch die erfindungsgemäße Auslegung des Halters 6 für den Bürstenreinigungs- und Trockenschleudervorgang wird eine hohe Wartungsfreundlichkeit erreicht, da sowohl die vertikale als auch horizontale Positionierung der Halbleiterscheibe aus­ schließlich durch die Führungsrolle 9 vorgenommen wird. Der ringförmig verbreiterte Kragenabschnitt 92 der Führungsrolle dient als Auflagefläche für die Halbleiterscheibe, die wie­ derum vertikal durch den sich daran anschließenden zylinder­ förmigen oberen Abschnitt 94 der Führungsrolle 9 gesichert wird.

Die zusätzlichen Waferauflagen 8 vereinfachen insbesondere den Beladevorgang des Halters mit der Halbleiterscheibe, der üblicherweise über einen Roboterarm vorgenommen wird. Wenn dieser Roboterarm die Halbleiterscheibe 4 nicht in ihrer exakten Position auf den verbreiterten Kragenabschnitten 92 der Führungsrollen 9 aufsetzt, z. B. aufgrund eines Steu­ erungsfehlers, sorgen die zusätzlichen Waferauflagen 8 dafür, dass die Halbleiterscheibe 4 über den verbreiterten Kopf­ abschnitt 81 der Waferauflagen 8 zu den Führungsrollen 9 hin­ gleitet und sich so automatisch auf der Oberseite 93 des ver­ breiterten Kragenabschnittes 92 dieser Führungsrollen positioniert. Wenn die Halbleiterscheibe 4 richtig positio­ niert ist, berührt die Waferauflage 8 die Halbleiterscheibe 4 dann nicht mehr, da diese, wie oben erläutert, eine geringere Höhe als der verbreiterte Kragenabschnitt 92 der Führungs­ rollen 9 besitzt. Durch das drehbare Lagern der Führungs­ rollen 9 auf dem Anschlag 63 am Halter 6 mithilfe des stift­ förmigen Haltebolzens 10 ist eine einfache Montage und Demon­ tage der Führungsrollen möglich, wobei der Haltebolzen mehr­ fach eingesetzt werden kann. Das selbstsichernde Gewinde am Haltebolzen 10 gewährt dabei eine exakte Positionierung der Führungsrolle 9 auf dem Halter 6 und damit einen gleich­ mäßigen Rundlauf.

Die einstückige Ausgestaltung des Halter 6 mit dem Grund­ körper 61 und den vier spinnenförmig daran angeordneten Trag­ armen 62 sorgt weiter für eine vereinfachte Herstellung und Montage, wobei durch die Wahl von hochlegiertem Edelstahl keine zusätzliche Oberflächenbeschichtung, die die Gefahr eines Abriebs nach sich zieht, notwendig ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirk­ lichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

1

Polierer

2

Nass-Handler

3

Reinigungsstation

4

Halbleiterscheibe

5

Bürstenreinigungseinheit

6

Halter

7

Motorblock

8

Waferauflage

9

Führungsrolle

10

Haltebolzen

11

Poliertisch

12

perforierte Auflage

13

Poliermittelzuführung

14

Scheibenträger

21

Wasserbad

31

Be- und Entladestation

51

Reinigungsbürste

52

Reinigungsbürste

61

Grundkörper

62

Tragarm

63

Anschlag

65

Ablagefläche

66

vordere Bohrung

67

hintere Bohrung

81

Bolzen der Waferauflage

82

Kopf der Waferauflage

91

Führungsrolleninnenbohrung

92

Kragenabschnitt

93

Aufsatz

94

Zylinderabschnitt

95

Kegelabschnitt

101

Haltebolzen Kopfabschnitt

102

Haltebolzen Stiftabschnitt

103

Haltebolzen Gewindeabschnitt

Claims (6)

1. Halter für eine flache Scheibe, insbesondere einen Halbleiterwafer in einer Vorrichtung zum Reinigen der Halb­ leiteroberfläche mithilfe von Bürsten, umfassend
ein Trägerteil (61);
mehrere Tragarme (62), die spinnenförmig vom Trägerteil ab­ stehen;
mehrere Auflagen (92) zum horizontalen Positionieren der Scheibe, die jeweils einem Tragarme zugeordnet sind; und
mehrere Führungsrollen (9) zum vertikalen Positionieren der Scheibe, die jeweils drehbar an einem Tragarm gelagert sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Auflage (92) als ringförmiger Kragen an einer der Führungsrollen (9) ausgeformt ist.

2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (61) und die mehreren Tragarme (62) einstückig als rotationssymmetrische Einheit aus hochlegiertem chemisch be­ ständigen Edelstahl hergestellt sind, wobei die Oberfläche vorzugsweise elektropoliert ist.

3. Halter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrolle (9) mit der kragenförmigen Auflage (92) als rotationssymmetrische Hülse mit einer durchgehenden Bohrung (91) ausgeformt ist, die von einem in der Bohrung an­ geordneten Bolzen (10) auf dem Tragarm (62) drehbar fest­ gehalten wird, wobei der Bolzen (10) einen unteren Bolzen­ abschnitt (103) mit einem selbstsichernden Gewinde zum Be­ festigen in einer entsprechenden Aufnahme (67) am Tragearm, einen mittleren Bolzenabschnitt (102) zum gleitenden Lagern der Hülse und einen hutförmig ausgebildeten oberen Bolzen­ abschnitt (101) zum vertikalen Positionieren der Hülse auf­ weist.

4. Halter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrolle (9) an der Unterseite mit einem Aufsatz (94) versehen ist, der auf dem Tragarm (62) aufliegt, wobei die Anlagefläche des Aufsatz einen gegenüber dem Hülsendurch­ messer verringerten Durchmesser besitzt, um eine verminderte Flächenreibung zu erzielen.

5. Halter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrolle (9) an der Oberseite mit einem Aufsatz (95) versehen ist, der an dem hutförmigen oberen Bolzen­ abschnitt (101) mit der Unterseite anliegt, wobei die Anlage­ fläche des Aufsatz einen gegenüber dem Hülsendurchmesser ver­ ringerten Durchmesser besitzt, um eine verminderte Flächen­ reibung zu erzielen.

6. Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Tragarm (62) am oberen Ende eine horizon­ tale Ablagefläche (65) aufweist, auf der die Führungsrolle angeordnet ist, wobei auf der Ablagefläche radial vor der Führungsrolle eine Anschlagfläche (8) vorgesehen ist, die gegenüber der Oberseite der kragenförmigen Auflage (92) an der Führungsrolle (9) vorzugsweise um mindestens 1 mm zurück­ gesetzt ist.