DE102009025681B4

DE102009025681B4 - Wafer-Kassettenvorrichtung und Verfahren zum gemeinsamen Bearbeiten einer Mehrzahl von Waferstapeln und Kontaktschieber

Info

Publication number: DE102009025681B4
Application number: DE102009025681.4A
Authority: DE
Inventors: Christof Landesberger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2009-06-20
Filing date: 2009-06-20
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2029-06-21
Also published as: DE102009025681A1

Abstract

Wafer-Kassettenvorrichtung (100; 300;400;500) zur Aufnahme einer Mehrzahl von in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapeln (102), mit folgenden Merkmalen:
einem mechanischen Trägerbauteil (104), das ausgelegt ist, um eine Mehrzahl von Waferstapeln (102) beabstandet voneinander zu halten;
einer Mehrzahl von ersten elektrischen Kontaktbereichen (110; 310d, 310e; 530; 610); und
einer Mehrzahl von zweiten elektrischen Kontaktbereichen (120; 320d, 320e; 420d, 420e; 540; 612);
wobei die ersten elektrischen Kontaktbereiche und die zweiten elektrischen Kontaktbereiche elektrisch voneinander getrennt angeordnet sind; und
wobei die ersten elektrischen Kontaktbereiche und die zweiten elektrische Kontaktbereiche ausgelegt sind, um die in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapel (102) in eingelegtem Zustand elektrisch leitfähig zu kontaktieren;
wobei die ersten elektrischen Kontaktbereiche (110; 310d, 310e; 530; 610) und die zweiten elektrischen Kontaktbereiche (120; 320d, 320e; 420d, 420e; 540; 612) ausgelegt sind, um die Rückseiten (102a) der Waferstapel (102) gleichzeitig jeweils mit einem ersten Potential und die Vorderseiten (102b) der Waferstapel (102) gleichzeitig jeweils mit einem zweiten Potential zu verbinden,
oder um die Rückseiten (102a) der Waferstapel (102) gleichzeitig jeweils mit einem ersten Potential und einem zweiten Potential zu verbinden,
oder um die Vorderseiten (102b) der Waferstapel (102) gleichzeitig jeweils mit einem ersten Potential und einem zweiten Potential zu verbinden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf eine Wafer-Kassettenvorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapeln.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zum gemeinsamen Bearbeiten einer Mehrzahl von Waferstapeln.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf einen Kontaktschieber zur gemeinsamen Kontaktierung einer Mehrzahl von in eine Wafer-Kassette eingelegten Waferstapeln.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf eine Wafer-Kassettenvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Mehrzahl von einlegbaren Waferstapeln.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf eine Wafer-Kassette mit elektrischen Kontaktflächen für die beladenen Wafersubstrate.
Einige mikroelektronische Produkte erfordern das Aufbringen einer Rückseiten-Metallisierung an einem Schaltungswafer. Beispiele dafür sind Bausteine in der Leistungselektronik und Solarzellen, bei denen ein Stromfluss zwischen Vorder- und Rückseite der Bauelemente und somit senkrecht durch das Halbleiter-Substrat des Schaltungswafers hindurch erfolgt. Um die dabei auftretenden Leitungsverluste aufgrund des ohmschen Widerstandes des Halbleitersubstrats möglichst gering zu halten, werden solche Schaltungswafer noch vor dem Aufbringen der Rückseiten-Metallisierung von der Rückseite her abgedünnt. Zieldicken sind heute typischerweise 100 - 200 µm. Noch kleinere Dicken wären wünschenswert, da die Leitungsverluste dann noch weiter reduziert würden. Das Handhaben von noch dünneren Wafern ist allerdings mit einem sehr hohen Bruchrisiko verbunden. Eine Möglichkeit, dieses Bruchrisiko zu vermeiden, ist die Verwendung von Trägesubstraten, auf denen der dünne Schaltungswafer reversibel fixiert werden kann. Mit Hilfe solcher Trägertechniken ist das Abdünnen der Wafer auf Dicken von 10 - 100 µm und ein anschließendes Aufbringen einer Metallschicht oder eines Schichtsystems an der Rückseite des dünnen Wafers weitgehend problemlos möglich. Allerdings müssen die Metallschichten oft noch bei hohen Temperaturen legiert werden, wobei hier Temperaturen bis zu 450°C üblich sind.
Bei solchen Legierungsprozessen stehen die zu bearbeitenden Wafer oftmals in einer üblichen Wafer-Kassette aus Quarz, Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid. In solchen Kassetten, die zur Prozessierung von dünnen Wafern bei Temperaturen bis zu 1100°C eingesetzt werden, stehen 25 bis 100 Wafer hintereinander angeordnet, wobei diese (Wafer-) „Horden“ auch als „Boot“ bezeichnet werden. Sie werden auch zur Prozessierung von dünnen Wafern bei Temperaturen bis zu 1100 Grad Celsius eingesetzt.
Ein bekannter Lösungsvorschlag für eine Trägertechnik für dünne Wafer, die für Prozessschritte bei sehr hohen Temperaturen noch einsatzfähig ist, sind sogenannte mobile elektrostatische Träger. Für Details diesbezüglich wird auf die EP 1 217 655 A1 verwiesen.
Bei dieser Trägertechnik wird ein Halbleitersubstrat mittels elektrostatischer Haltekräfte fixiert, die von elektrisch aufgeladenen Elektrodenflächen generiert werden. Nach dem Auflegen eines dünnen Wafers auf einen elektrostatischen Träger entsteht ein Waferstapel aus dünnem Wafer und Trägerwafer. Insgesamt kann der Träger so konfiguriert werden, dass der Waferstapel insgesamt die Abmessungen eines üblichen Halbleiterwafers normaler Dicke, also von etwa 500 - 900 µm, aufweist. Die Handhabung eines solchen Waferstapels erfordert somit keine Änderungen gegenüber den bekannten Handhabungstechniken für Standard-Halbleitersubstrate.
Ein generelles Problem ist jedoch, dass bei der elektrostatischen Trägertechnik bei sehr hohen Temperaturen Leckströme auftreten können, die zu einem Entladen der Elektroden des mobilen elektrostatischen Trägers führen können.
In den Druckschriften US 6 239 963 B1 und JP 2000 - 100 924 A zum Beispiel sind Wafer-Kassetten offenbart, die eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen, um eine mögliche elektrische Aufladung der Wafer zu vermeiden. Hierbei ist jeweils nur ein Kontakt zum Wafer vorgesehen, der gewissermaßen zur „Erdung“ der Wafer dient.
In den Druckschriften US 4 999 507 A und US 4 412 133 A werden auch elektrostatische Wafer-Kassetten beschrieben. Diese stellen jedoch Haltevorrichtungen dar, in die jeweils nur ein einzelner Wafer eingelegt werden kann.
Die US 2004 / 0 152 314 A1 beschreibt eine Mehrzahl von Wafern, wobei jeder Wafer einen leitfähigen Film auf jeder seiner Oberfläche hat, die in jedem Schlitz einer Kassette untergebracht sind, und wobei ein Potential mit einem Pegel „H“ von einer Kontrollkiste auf jeden Wafer mittels einer jeweiligen Elektrode angelegt wird. Ein leitfähiges Saugteil einer Vakuumpinzette ist mit einem Erdpotential verbunden. Eine LED entsprechend des zu betreibenden Wafers wird erleuchtet durch eine Spezifikation von einem Rechner, so dass ein Betreiber den Wafer betreibt, spezifiziert durch den Rechner unter Verwendung der Vakuumpinzette. Die Kontrollkiste detektiert das Potential der jeweiligen Elektrode und entscheidet, ob ein bestimmter Wafer richtig betrieben wird oder nicht. Im Fall eines fehlerhaften Betriebs wird solch ein fehlerhafter Betrieb mit Hilfe eines Summers angezeigt, und ein Gesamtergebnis des Betriebs wird in dem Rechner gespeichert.
Die JP 2002 - 175 752 A offenbart ein Mikro-Relais mit einem Rahmen, einem Substrat, einer Gelenkfeder, einem Rotor, einer Spule und einer Kontaktfeder.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Konzept zur Bearbeitung von Waferstapeln zu schaffen, das eine effiziente und zuverlässige Handhabung von Waferstapeln ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, 13, 14 und 15 und Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 12 gelöst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen eine Wafer-Kassettenvorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapeln mit einem mechanischen Trägerbauteil, das ausgelegt ist, um eine Mehrzahl von Waferstapeln beabstandet voneinander zu halten, einem ersten elektrischen Kontaktbereich und einem zweiten elektrischen Kontaktbereich. Dabei sind der erste elektrische Kontaktbereich und der zweite elektrische Kontaktbereich elektrisch voneinander getrennt angeordnet. Ferner sind der erste elektrische Kontaktbereich und der zweite elektrische Kontaktbereich ausgelegt, um einen in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapel in eingelegtem Zustand elektrisch leitfähig zu kontaktieren.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen vorteilhaft, einen Waferstapel elektrisch leitfähig zu kontaktieren, und zwar während eines Multi-Wafer Prozesses. Dadurch können beispielsweise die bei einer Prozessierung in der Wafer-Kassettenvorrichtung eingelegten Waferstapel (die beispielsweise aus einem dicken Trägersubstrat und einem dünnen zu bearbeitenden Wafer bestehen) auch während der Prozessierung (beispielsweise in Form eines Ofenprozesses) mit Spannung versorgt werden, was ein Nachladen ihrer Elektroden ermöglicht, so dass die elektrostatischen Haltekräfte auch bei hohen Temperaturen aktiviert bzw. erhalten werden können bzw. der Ladungszustand der mobilen elektrostatischen Träger auch während der Temperaturbehandlung regelmäßig aufgefrischt werden kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung kann durch den ersten elektrischen Kontaktbereich die Rückseite eines Waferstapels mit einem ersten Potential verbunden werden. Ferner kann die Vorderseite des Waferstapels durch den zweiten elektrischen Kontaktbereich mit einem zweiten Potential verbunden werden. Somit kann ein Waferstapel mit einem unipolaren Träger während einer Multi-Wafer-Prozessierung aufgeladen werden bzw. es kann dessen Ladung aufgefrischt werden. Zudem können gleichzeitig mehrere Waferstapel unter Verwendung einer Mehrzahl von ersten Kontaktbereichen und einer Mehrzahl von zweiten Kontaktbereichen kontaktiert werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann durch den ersten elektrischen Kontaktbereich und den zweiten elektrischen Kontaktbereich die Rückseite eines Waferstapels mit einem ersten Potential und einem zweiten Potential verbunden werden. Alternativ dazu kann die Vorderseite eines Waferstapels durch den ersten elektrischen Kontaktbereich und den zweiten elektrischen Kontaktbereich mit einem ersten Potential und einem zweiten Potential verbunden werden. Somit kann ein Waferstapel mit einem bipolaren Träger während einer Multi-Wafer-Prozessierung aufgeladen werden bzw. es kann dessen Ladung aufgefrischt werden. Zudem können auch bei diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig mehrere Waferstapel unter Verwendung einer Mehrzahl von ersten Kontaktbereichen und einer Mehrzahl von zweiten Kontaktbereichen kontaktiert werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können durch einen Beladestab mit zwei elektrisch voneinander getrennt angeordneten Leitern (oder sonstigen leitfähigen Strukturen) der erste elektrische Kontaktbereich und der zweite elektrische Kontaktbereich der Wafer-Kassettenvorrichtung über die Leiter mit einer Spannungsquelle verbunden werden, um dadurch eine elektrische Kontaktierung der Waferstapel auch bei Hochtemperaturprozessen realisieren zu können. Insbesondere ist es somit möglich, die in die Wafer-Kasettenvorrichtung eingelegten Waferstapel beim Einschieben in einen Prozessierungsapparat (zum Beispiel einen Ofen) über den zum Einschieben ohnehin benötigen Beladestab mit Ladung zu versorgen, wodurch sich eine Handhabung deutlich vereinfacht.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung können durch einen Kontaktschieber, der in Längsrichtung in die Wafer-Kassettenvorrichtung eingeschoben werden kann, die Waferstapel jeweils mit dem ersten elektrischen Kontaktbereich und dem zweiten elektrischen Kontaktbereich verbunden werden, um dadurch eine elektrische Kontaktierung der Waferstapel auch in Verbindung mit herkömmlichen Wafer-Kassetten zu realisieren.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung können die elektrisch leitfähigen Kontaktbereiche der Wafer-Kassettenvorrichtung Kontaktfedern aus Silizium sein. Besondere Vorteile ergeben sich dabei aus der hohen Temperaturbeständigkeit des Silizium. Außerdem kann durch die Verwendung von Kontaktfedern aus Silizium eine Kontamination der zu prozessierenden Wafer vermieden werden. Im übrigen eignet sich Silizium besonders gut als Kontaktmaterial, da Silizium erst bei hohen Temperaturen eine gute Leitfähigkeit entwickelt, was in manchen Fällen vorteilhaft ist.
Weitere Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schaffen einen Kontaktschieber zur gleichzeitigen Kontaktierung einer Mehrzahl von in eine Wafer-Kassette eingelegten Waferstapeln, mit einem mechanischen Schieber, einer Mehrzahl von ersten Kontaktbereichen und einer Mehrzahl von zweiten Kontaktbereichen. Die ersten Kontaktbereiche und die zweiten Kontaktbereiche sind elektrisch voneinander getrennt an dem mechanischen Schieber angeordnet. Der Kontaktschieber ist ausgelegt, um eine Mehrzahl von parallel zueinander in eine Waferkassette eingelegten Waferstapeln jeweils durch zumindest einen ersten Kontaktbereich der Mehrzahl von ersten Kontaktbereichen und einen zweiten Kontaktbereich der Mehrzahl von zweiten Kontaktbereichen zu kontaktieren. Ein derartiger Kontaktschieber ermöglicht eine effiziente Ladungsauffrischung bei Waferstapeln während einer Prozessierung, wobei herkömmliche Waferkassetten eingesetzt werden können.
Weitere Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schaffen Verfahren zum gemeinsamen Bearbeiten einer Mehrzahl von Waferstapeln.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren, in denen gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wafer-Kassettenvorrichtung;
2 eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigte Wafer-Kassettenvorrichtung mit einem Beladestab;
3 eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wafer-Kasettenvorrichtung in bi-polarer Konfiguration;
4 eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wafer-Kassettenvorrichtung in unipolarer Konfiguration;
5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wafer-Kassettenvorrichtung mit einem Kontaktschieber;
6a eine Draufsicht eines Waferstapels mit einer elektrisch leitfähigen Kontaktierung des Waferstapels in unipolarer Konfiguration;
6b eine Draufsicht eines Waferstapels mit einer elektrisch leitfähigen Kontaktierung des Waferstapels in bi-polarer Konfiguration;
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum gemeinsamen Bearbeiten einer Mehrzahl von Waferstapeln, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
8 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum gemeinsamen Bearbeiten einer Mehrzahl von Waferstapeln, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1 und 2
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Wafer-Kasettenvorrichtung 100, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, zusammen mit darin eingelegten Waferstapeln 102.
Die Wafer-Kassettenvorrichtung 100 weist ein mechanisches Trägerbauteil 104 auf, das eine Mehrzahl von Waferstapeln 102, beispielsweise zumindest fünf Waferstapel 102, beabstandet voneinander näherungsweise in einer Reihe parallel zueinander hält. Das mechanische Trägerbauteil 104 weist beispielsweise Standard-Dimensionen auf und eignet sich somit zur Aufnahme üblicher Wafer (beispielsweise mit einem Durchmesser von 125mm, 150mm, 200mm, 300mm oder 450mm) und zur Verwendung in herkömmlichen Prozessierungsgeräten (z.B. Öfen). Das mechanische Trägerbauteil 104 kann beispielsweise aus Quarz, Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid hergestellt werden, um ein gemeinsames Bearbeiten der Waferstapel 102 während eines Hochtemperaturprozesses zu ermöglichen.
Das mechanische Trägerbauteil 104 weist beispielsweise eine Längs-Verbindungsstruktur 105 (beispielsweise eine Grundplatte oder einen oder mehrer Längs-Träger) und an der Längs-Verbindungsstruktur 105 angebrachte Haltevorrichtungen 106 (beispielsweise in Form von Querrippen oder anderweitigen Stützbauteilen) auf, wobei die Haltevorrichtungen 106 entlang der Längs-Verbindungsstruktur angeordnet sind, um die Waferstapel 102 nahezu parallel zueinander und beabstandet voneinander zu halten. Das mechanische Trägerbauteil 104 kann beispielsweise ausgelegt sein, um bis zu 25 oder 50 Waferstapel 102 halten zu können.
Die Wafer-Kassettenvorrichtung umfasst weiterhin einen ersten Kontaktbereich 110 und einen zweiten Kontaktbereich 120 auf, die elektrisch voneinander getrennt angeordnet sind. Der erste Kontaktbereich 110 und der zweite Kontaktbereich 120 sind angeordnet, um einen in die Wafer-Kasettenvorrichtung eingelegten Waferstapel 102 in eingelegtem Zustand elektrisch leitfähig zu kontaktieren.
Die Kontaktbereiche 110, 120 sind beispielsweise auf der Oberfläche der Haltevorrichtungen 106 angeordnet, wie in 1 gezeigt, wobei beispielsweise elektrische Zuführungen in den Haltevorrichtungen oder an der Oberfläche der Haltevorrichtungen vorgesehen sein können.
Alternativ dazu können die Haltevorrichtungen insgesamt aus leitfähigem Material bestehen. So dass ein Teil der Oberfläche einer jeweiligen Haltevorrichtung, der in Kontakt mit den Waferstapeln tritt, als Kontaktbereich angesehen werden.
Weiterhin alternativ können die Kontaktbereiche aber auch zusätzlich zu den Haltevorrichtungen vorhanden sein, und beispielsweise den Waferstapel kontaktieren, ohne selbst eine mechanisch haltende Funktion zu haben.
Die Kontaktbereiche können alternativ im übrigen auch an der Längs-Verbindungsstruktur angeordnet sein.
Die Wafer-Kassettenvorrichtung 100 kann im Übrigen eine erste elektrisch leitfähige Zuführung 112 aufweisen, die eine Mehrzahl von ersten Kontaktbereichen 110, die mehrere benachbarte Waferstapel kontaktieren, elektrisch leitend verbindet. Ferner kann die Wafer-Kasettenvorrichtung 100 eine zweite elektrisch leitfähige Zuführung 122 aufweisen, die eine Mehrzahl von zweiten Kontaktbereichen elektrisch leitend verbindet. Die Zuführungen 112, 122 können an dem mechanischen Trägerbauteil 104 elektrisch voneinander getrennt angeordnet sein, beispielsweise durch isolierende Stege voneinander getrennt.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigte Wafer-Kassettenvorrichtung, zusammen mit einem Beladestab.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Wafer-Kassettenvorrichtung einen Beladestab 200, der zwei elektrisch voneinander getrennt angeordnete Leiter 210 und 220 aufweist, wobei die Leiter 210 und 220 mit einer Spannungsquelle 230 verbunden werden können. Der Beladestab 200 ist vorgesehen, um den ersten elektrischen Kontaktbereich 110 und den zweiten elektrischen Kontaktbereich 120 der Wafer-Kassettenvorrichtung bzw. die mit den Kontaktbereichen 110,120 verbundenen Zuführungen 112, 122 mit den zwei elektrisch voneinander getrennt angeordneten Leitern 210 und 220 des Beladestabs zu verbinden. Die interne oder externe Spannungsquelle 230, die über die Leiter 210, 220 des Beladestabs 200 und die Zuführungen 112, 122 mit dem ersten elektrischen Kontaktbereich 110 und dem zweiten elektrischen Kontaktbereich 120 der Wafer-Kassettenvorrichtung verbunden werden kann, um an diese Kontaktbereiche eine Potentialdifferenz anzulegen, kann beispielsweise eine Spannung im Bereich von 50 - 1.000 V liefern. Die Spannung kann dabei auch nur zeitweise (z. B. im Minuten-Rhythmus, wobei die Dauer der einzelnen Spannungsimpulse einige Sekunden beträgt), angelegt werden.
Weitere Ausführungsbeispiele einer Wafer-Kassettenvorrichtung gemäß den Fig. 3, 4 und 5
Im Hinblick auf die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele wird davon ausgegangen, dass zunächst ein dünner Wafer auf einen mobilen, elektrostatischen Träger (z.B. vergleichsweise dickerer Trägerwafer) gelegt wird und dieser (beispielsweise der Trägerwafer und/oder der dünne Wafer) mit einer Spannungsquelle aufgeladen wird. Dadurch wird eine elektrostatische Haltekraft generiert. Die Spannungsquelle wird dann entfernt, und der Waferstapel (Träger und fixierter dünner Wafer) wird in die Kassette bzw. die hierin beschriebene Kassettenvorrichtung gestellt.
Somit kann es beispielsweise zu einer mehr oder weniger langsamen Entladung kommen, wodurch es zu einer Verringerung der Haltekraft zwischen dem Trägerwafer und dem dünnen Wafer kommt. Die Geschwindigkeit der Entladung steigt typischerweise mit höheren Temperaturen. Der Entladung kann beispielsweise durch ein Nachladen des Trägers und/oder des dünnen Wafers entgegengewirkt werden.
Es genügt allerdings üblicherweise, wenn das Nachladen des Trägers erst nach einem gewissen Zeitverzug (Beladen in ein Ofenrohr) oder auch erst später bei Temperaturen über 200 - 300 Grad Celsius erfolgt.
Für das Verständnis der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es von Bedeutung, dass elektrostatische Träger beispielsweise in bi-polarer oder unipolarer Konfiguration eingesetzt werden können.
Im ersten Fall sind auf dem Träger zwei getrennte Elektrodenbereiche ausgeführt, an die eine Spannung (bzw. Potentialdifferenz bzw. Spannungsdifferenz) angelegt wird; d. h. nur der Trägerwafer ist in Kontakt mit dem Potential (bzw. mit den zwei Potentialzuführungen bzw. Kontaktbereichen). Für die vorliegende Erfindung bedeutet das, dass beide Kontakte (bzw. Kontaktbereiche) der Kassette (bzw. Kassettenvorrichtung) mit den beiden Kontakten des Trägerwafers verbunden werden sollten.
Im Fall einer unipolaren Anordnung (siehe auch DE 102 35 814 B3 oder JP S59- 132 139 A) wird nur ein Kontakt (bzw. Kontaktbereich) an den Trägerwafer gelegt, und der zweite Kontakt (bzw. Kontaktbereich) wird an den aufgelegten dünnen Schaltungswafer gelegt. Für die Wafer-Kassette (bzw. Wafer-Kassettenvorrichtung) heißt dies, dass die Kontakte (bzw. Kontaktbereiche) von zwei gegenüberliegenden Seiten an den Waferstapel kontaktiert werden müssen.
Das Basis-Prinzip, nämlich zwei getrennte Kontakte für jeden Waferstapel in der Horde, bleibt für beide Varianten gleich; nur die geometrische Ausführung unterscheidet sich.
3 zeigt eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wafer-Kasettenvorrichtung „in bi-polarer Konfiguration“. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 handelt es sich um eine Kassette zur Beladung eines bi-polaren elektrostatischen Trägers mit Rückseitenkontakten oder Kontakten an der Seitenkante des Trägersubstrats.
Im Hinblick auf die 3 sei darauf hingewiesen, dass Elemente der erfindungsgemäßen Wafer-Kassette mit durchgezogenen Linien gezeichnet sind, während die gestrichelten Linien Elemente eines Wafer-Subtrats zeigen, das in der Horde steht.
Die Wafer-Kassette 300 gemäß der 3 umfasst einen ersten leitfähigen Bereich 310 (beispielsweise „minus“), der in der 3 schraffiert dargestellt ist, sowie einen zweiten leitfähigen Bereich 320 (beispielsweise „plus“), der in der 3 gepunktet dargestellt ist.
Der erste leitfähige Bereich 310 umfasst beispielsweise leitfähige Strukturen 310a, 310b, die mit einer beispielsweise längs (senkrecht zu der Zeichenebene) verlaufenden erste Potentialzuführung 310c verbunden sind, und die so angeordnet sind, dass Kontaktbereiche 310d, 310e an Wafer-seitigen Enden der leitfähigen Strukturen 310a, 310b ein in die Wafer-Kassette 300 eingelegtes Trägersubstrat 330 mit einem elektrostatisch fixierten dünnen Wafer (also einen Waferstapel) elektrisch leitfähig kontaktieren. Zu diesem Zweck sind die Kontaktbereiche 310d, 310e so angeordnet, dass diese Kontaktstellen 330a, 330b auf dem eingelegten Trägersubstrat 330 (beispielsweise auf der Rückseite des Waferstapels 330) elektrisch leitfähig kontaktieren.
In ähnlicher Weise umfasst der zweite leitfähige Bereich 320 beispielsweise leitfähige Strukturen 320a, 320b, die mit einer längs (senkrecht zu der Zeichenebene) verlaufenden zweiten Potentialzuführung 320c verbunden sind, und die so angeordnet sind, dass Kontaktbereiche 320d, 320e an Wafer-seitigen Enden der leitfähigen Strukturen 320a, 320b ein in die Wafer-Kassette 300 eingelegtes Trägersubstrat 330 mit einem elektrostatisch fixierten dünnen Wafer (also einen Waferstapel) elektrisch leitfähig kontaktieren. Zu diesem Zweck sind die Kontaktbereiche 320d, 330e so angeordnet, dass diese Kontaktstellen 330c, 330d auf dem eingelegten Trägersubstrat 330 (beispielsweise auf der Rückseite des Waferstapels 330) elektrisch leitfähig kontaktieren.
Der erste leitfähige Bereich 310 und der zweite leitfähige Bereich 320 sind im übrigen beispielsweise über einen Isolator 340 miteinander verbunden.
Allgemein ist festzuhalten, dass die Kontaktbereiche 310d, 310e, 320d, 320d der beiden leitfähigen Bereiche 310, 320 angeordnet sind, um die gleiche Seite des Waferstapels (bzw. die gleiche Hauptoberfläche des Waferstapels, bzw. zumindest den gleichen Wafer des Waferstapels) elektrisch leitfähig zu kontaktieren.
Ferner ist festzuhalten, dass die leitfähigen Bereiche 310, 320 ganz oder teilweise als Waferhalterung dienen können, also beispielsweise neben der elektrischen Kontaktierung des eingelegten Wafers auch eine mechanische Stützfunktion bzw. Halterungsfunktion im Hinblick auf den eingelegten Wafer 330 erfüllen können.
Die leitfähigen Bereiche 310, 320 können alternativ aber auch ganz oder teilweise in eine mechanische Trägerstruktur der Waferkassette eingebettet sein, die in der 3 nicht gezeigt ist, wobei freilich sichergestellt bleibt, dass die Kontaktbereiche 310d, 310e, 320d, 320e den eingelegten Waferstapel noch elektrisch leitfähig kontaktieren können.
Zusammenfassend ist im Übrigen festzuhalten, dass die 3 nur eine Vorderansicht einer Waferhalterung bzw. nur eine Vorderansicht (bzw. eine Schnittansicht) einer kompletten Waferkassette zeigt. Die komplette (Wafer-) Kassette ergibt sich, wenn eine Mehrzahl (bzw. viele) solcher Waferhalterungen (bis zu 25 oder 50) hintereinander (beispielsweise hintereinander in einer Richtung senkrecht zu der Zeichenebene) ausgeführt werden. In diesem Fall sind beispielsweise in der Richtung senkrecht zu der Zeichenebene (auch als Längsachse der Waferkassette bezeichnet) hintereinander (beispielsweise in regelmäßiger Folge) eine Mehrzahl der Strukturen 310a, 310b (bzw. 320a, 320b) angeordnet, wobei die einzelnen, hintereinander (beispielsweise parallel) angeordneten Strukturen 310a, 310b durch die gemeinsame, senkrecht zu der Zeichenebene verlaufenden erste Potentialzuführung 310c (bzw. die zweite Potentialzuführung 320c) verbunden sind. Somit kann die Waferkassette eine Mehrzahl von Wafern hintereinander (in Richtung senkrecht zu der Zeichenebene) aufnehmen.
Eine solche Kassette kann über einen Beladestab in ein Ofenrohr eingeschoben werden. Passenderweise wird der Beladestab ebenfalls zwei elektrisch voneinander getrennte Bereiche aufweisen, die letztlich zur Kontaktierung der beiden leitfähigen Bereiche der Kassette zur Verfügung stehen.
Außerdem braucht man beispielsweise noch eine externe Spannungsquelle, die ein Potenzial (bzw. eine Spannung) an die Beladestäbe und somit an die Wafer-Kassette anlegt. Die Spannung wird beispielsweise in einem Bereich von 50 bis 1000V sein. Die Spannung kann auch nur zeitweise (zum Beispiel im Minuten-Rhythmus, Dauer der einzelnen Spannungsimpulse einige Sekunden) angelegt werden. Die Polarität ist hier als plus/minus dargestellt; genauso kann man aber auch „plus“ gegen „Erde“ oder „minus“ gegen „Erde“ anlegen.
4 zeigt eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wafer-Kasettenvorrichtung „in uni-polarer Konfiguration“. Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 handelt es sich um eine Kassette 400 zur Beladung eines unipolaren elektrostatischen Trägers.
In diesem Fall wird ein Kontakt an die Rückseite des Trägers (beispielsweise des Trägerwafers des Waferstapels) geführt und ein zweiter Kontakt auf die Oberfläche bzw. Rückseite des aufgelegten dünnen Halbleitersubstrats.
Im Vergleich zu dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 4 nur die Kontaktstege (beispielsweise die Kontaktbereiche 320d, 320e) eines der leitfähigen Bereiche (zum Beispiel des zweiten leitfähigen Bereichs 320) von der Rückseite her an den eingestellten Waferstapel herangeführt. In anderen Worten, im Vergleich zu 3 müsste man nur die Kontaktstege eines der leitfähigen Bereiche von der Rückseite her an den eingestellten Waferstapel heranführen.
Bei der Kassette 400 entsprechen somit die Bauteile 310, 310a, 310b, 310c, 310d, 310e, 340 unverändert den gleich nummerierten Bauteilen der Kassette 300. Die Bauteile 420, 420a, 420b, 420c, 420d, 420e entsprechen im Wesentlichen den Bauteilen 320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e, wobei allerdings die Bauteile 420a, 420b (im Unterschied zu den Bauteilen 320a, 320b) so angeordnet sind, dass die Kontaktbereiche 420d, 420e den Waferstapel 330 auf der entgegengesetzten Hauptoberfläche kontaktieren wie die Kontaktbereiche 310d, 310e.
Folglich kontaktieren beispielsweise die Kontaktbereiche 310d, 310e die Kontaktstellen 330a, 330b auf der Vorderseite (erste Hauptoberfläche) des Waferstapels 330 (also beispielsweise den Träger-Wafer) elektrisch leitfähig, während die Kontaktbereiche 420d, 420e die Kontaktstellen 430c, 430d auf der Rückseite (zweite, entgegengesetzte Hauptoberfläche) des Waferstapels 330 (also beispielsweise den dünnen, zu prozessierenden Wafer) elektrisch leitfähig kontaktieren.
Allgemein kann man somit sagen, dass die ein oder mehreren ersten Kontaktbereiche 310d, 310e angeordnet sind, um einen anderen Wafer des gleichen Waferstapels elektrisch leitfähig zu kontaktieren als die Kontaktbereiche 420d, 420e.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wafer-Kassettenvorrichtung mit einem Kontaktschieber.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung schafft somit einen Kontaktschieber zur Kontaktierung der Kontakte des Trägerwafers bzw. des aufgelegten (dünnen) Wafers. Eine weitere Variante der Erfindung ergibt sich, wenn die Kontaktfinger für jeden beladenen Waferstapel nicht an oder in der Wafer-Kassette selbst ausgeführt sind, sondern ein zusätzliches, bewegliches „Boot“ (zum Beispiel aus Quarzglas) von einer Seite (zum Beispiel von unten) an die Waferstapel herangeführt wird. In diesem Fall müssen die zwei getrennten Kontaktbereiche auf dem beweglichen Schieber hergestellt werden. Zum Beispiel können zwei, vorteilhafter Weise leicht federnde, Kontakt-Finger an den unteren Rand jedes Waferstapels leicht angedrückt werden. Solch federnde Kontakt-Finger können beispielsweise gut aus dünnen Silizium-Plättchen hergestellt werden, alternativ auch aus federnden Metall-Plättchen.
Vorteil wäre hier außerdem, dass bereits vorhandene Wafer-Kassetten für Ofen-Prozesse weiter genutzt werden können.
Die zusätzliche Funktionalität des Aufladens von elektrostatischen Trägern in der Kassette wird beispielsweise über ein kleines Zubehör realisiert.
Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Wafer-Kasettenvorrichtung 500 einen ähnlichen mechanischen Aufbau auf wie die Wafer-Kasettenvorrichtung 100. Allerdings sind an dem mechanischen Trägerbauteil 104 selbst (umfassend die Strukturen 105 und 106), das die Waferstapel mechanisch trägt, keine Kontaktflächen vorhanden, um die Waferstapel leitfähig zu kontaktieren. Vielmehr umfasst die Wafer-Kassettenvorrichtung einen weiteren Kontaktschieber 510, der einen beweglichen mechanischen Schieber 520, zum Beispiel aus Quarzglas, sowie zwei elektrisch voneinander getrennte Kontaktbereiche 530 und 540 aufweist. Der Kontaktschieber 500 ist vorgesehen, um die Waferstapel 102 durch die zwei elektrisch voneinander getrennten Kontaktbereiche 530 und 540 zu kontaktieren.
Die elektrische Kontaktierung kann dabei sowohl in bi-polarer Konfiguration (vergleiche 6 (b)) als auch in unipolarer Konfiguration (vergleiche 6 (a)) ausgeführt sein. Die zwei elektrisch voneinander getrennten Kontaktbereiche bzw. Sätze von Kontaktbereichen 530 und 540, die auf dem beweglichen Schieber 530 angeordnet sind, können von einer Seite (oder z. B. von unten) an die Waferstapel 102 herangeführt werden.
Vorteilhafterweise können z. B. zwei leicht federnde Kontaktfinger, die Teil der Kontaktbereiche 530, 540 sind, oder die die Kontaktbereiche 530,540 bilden, an den Rand jedes Waferstapels 102 leicht angedrückt werden. Solch federnde Kontaktfinger könnten z. B. gut aus dünnen Silizium-Blättchen oder alternativ auch aus federnden Metallblättchen hergestellt werden.
Im Folgenden wird kurz die unipolare und die bipolare Konfiguration der Kontaktbereiche im Bezug auf den Waferstapel erläutert.
Das in 6 gezeigte stark vereinfachte Ausführungsbeispiel 600 weist einen Waferstapel 102 auf, dessen Rückseite 102a aus einem Trägersubstrat und dessen Vorderseite 102b aus einem dünnen Wafer besteht, wobei sich zwischen der Rückseite 102a und der Vorderseite 102b des Waferstapels 102 eine dielektrische Schicht 620 befindet. Ferner umfasst die Anordnung 600 eine erste Kontaktfeder 610 und eine zweite Kontaktfeder 612 aus Silizium.
6 (a) zeigt schematisch die Kontaktierung des Waferstapels 102 durch die Kontaktfedern 610 und 612 in unipolarer Konfiguration gemäß 4, und 6 (b) zeigt schematisch die Kontaktierung des Waferstapels 102 durch die Kontaktfedern 610 und 612 in bi-polarer Konfiguration gemäß 3.
In der unipolaren Konfiguration gemäß 6 (a) wird die Rückseite 630 des Trägers 102a durch die erste Kontaktfeder 610 und die Oberfläche 640 (bzw. Rückseite) des aufgelegten dünnen Halbleitersubstrats 102b durch die zweite Kontaktfeder 612 kontaktiert. Durch Anlegen einer Potentialdifferenz an die Kontaktfedern 610 und 612 kann dabei eine elektrostatische Haltekraft zwischen dem Träger 102a und dem dünnen Wafer 102b erzeugt werden.
In der bi-polaren Konfiguration gemäß 6 (b) wird die Rückseite 630 des Trägers 102a durch die erste Kontaktfeder 610 und die zweite Kontaktfeder 612 kontaktiert. Optional können auch die Seitenkanten 650 des Trägers 102a durch die erste Kontaktfeder 610 und die zweite Kontaktfeder 612 kontaktiert werden. Durch Anlegen einer Potentialdifferenz an die Kontaktfedern 610 und 612 kann dabei wiederum die elektrostatische Haltekraft zwischen dem Träger 102a und dem dünnen Wafer 102b erzeugt werden.
Zur Materialauswahl
Im Folgenden wir kurz eine vorteilhafte Auswahl von Materialien für die Kontaktbereiche eingegangen. Die hier angegebenen Materialien sind allerdings nur als Beispiele anzusehen, da eine Verwendung anderer Materialien ebenso möglich ist.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die elektrisch leitenden Bereiche, insbesondere die Kontaktbereiche 110, 120 der Wafer-Kassettenvorrichtung 100, aus polykristallinem Silizium, das eventuell mit Dotierstoffen versehen ist, oder aus Siliziumcarbid (SiC) hergestellt sein. Für die elektrisch leitenden Bereiche, und insbesondere für die Kontaktbereiche 110, 120, kann auch ein Material verwendet werden, das erst bei hoher Temperatur leitfähig wird, wie es z. B. bei einem Halbleiter wie Silizium der Fall ist.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, für die leitfähigen Teile, insbesondere die elektrischen Kontaktbereiche 110 und 120, Titannitrid (TiN) und Metall-Silizium-Verbindungen, wie beispielsweise Tantal-Silizid, Wolfram-Silizid oder Titan-Silizid, zu verwenden.
Weitere Möglichkeiten sind Quarz-Stäbe, die mit einer dünnen Schicht aus den genannten leitfähigen Materialien belegt sind. In anderen Worten, die elektrischen Kontaktbereiche 110 und 120 können auf Quarz-Stäben angeordnet sein, die mit einer dünnen Schicht aus den oben genannten leitfähigen Materialien belegt sind.
Grundsätzlich können für die leitfähigen Teile oder Beschichtungen (beispielsweise für die elektrischen Kontaktbereiche 110, 120) auch metallische Materialien genutzt werden. In diesem Fall sollten es Metalle sein, die nicht schnell oxidieren, oder aber die Horden werden unter inerter Atmosphäre (z.B. Stickstoff-Spülung) in den Öfen eingesetzt.
Vorteilhaft wären dabei außerdem Metalle, die für CMOS-Schaltungen grundsätzlich kompatibel sind. Eine gute Möglichkeit bietet hier beispielsweise Wolfram.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Kontakte an den Hordenschlitzen der Kassette (beispielsweise der erste elektrische Kontaktbereich 110 und der zweite elektrische Kontaktbereich 120) als biegsame Kontaktfedern 600 und 610 ausgeführt sein; beispielsweise aus dünnen Silizium-Federn, Wolfram-Drähten oder auch Wolfram-Drähte, die mit einem weiteren Material beschichtet sind (beispielsweise Silizide oder SiC). In anderen Worten, die Kontakte an den Hordenschlitzen können biegsame Kontaktfedern aufweisen, die dünne Silizium-Federn umfassen, oder die Wolfram-Drähte oder beschichtete Wolfram-Drähte umfassen. Vorteilhaft ist es dabei immer, Materialien an den Oberflächen zu verwenden, die keine Kontaminiationsgefahr für die (zu bearbeitende) CMOS-Wafer bedeuten.
Für die isolierenden Stege und Stützen der Kassette kann Quarz verwendet werden. Alternativ wären auch keramische Isolatoren wie z. B. Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid verwendbar.
Verfahren gemäß den Fig. 7 und 8
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 700 zum gemeinsamen Bearbeiten einer Mehrzahl von Waferstapeln 102, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 700 zum gemeinsamen Bearbeiten weist beispielsweise die folgenden Schritte auf:

1. Zur Vorbereitung (optional) werden zunächst die dünnen Wafer auf die mobilen elektrostatischen Träger gelegt und jene mit einer Spannungsquelle aufgeladen. Dadurch wird die elektrostatische Haltekraft generiert.
2. Nach Entfernen der Spannungsquelle findet ein Einlegen 710 der Waferstapel 102 (d. h. jeweils Träger 102a mit fixiertem dünnen Wafer 102b) in eine Wafer-Kassettenvorrichtung, die ein mechanisches Trägerbauteil 100, einen ersten elektrischen Kontaktbereich 110 und einen zweiten elektrischen Kontaktbereich 120 aufweist, statt.
3. Die Wafer-Kassettenvorrichtung kann nun (optional) zur Vorbereitung für das gemeinsame Bearbeiten 720 beispielsweise in einen Hochtemperatur-Ofen eingeschoben werden. Zum Einschieben der Wafer-Kassettenvorrichtung in das Ofenrohr kann der Beladestab 200 verwendet werden.
4. Die eingelegten Waferstapel 102 können nun gemeinsam bearbeitet werden, beispielsweise auf eine Temperatur von mehr als 300°C erwärmt werden.
5. Nach dem Einschieben der Wafer-Kassettenvorrichtung in das Ofenrohr und während des gemeinsamen Erwärmens der eingelegten Waferstapel 102 kann mit Hilfe des Beladestabs 200, der mit der Spannungsquelle 230 verbunden werden kann, periodisch eine Spannung an die elektrischen Kontaktbereiche 330a, 330b und 330c, 330d bzw. 430c, 430d der eingelegten Waferstapel 102 angelegt werden.
6. Das Anlegen der Spannung an die elektrischen Kontaktbereiche 330a, 330b und 330c, 330d bzw. 430c, 430d kann dabei zeitlich erfolgen, sobald die Temperatur auf einen vorgegebenen Mindesttemperaturwert (z. B: 200 - 300°C) angestiegen ist. Durch das Anlegen der Spannung kann die elektrostatische Haltekraft zwischen den Trägern 102a und den dünnen Wafern 102b aufgebaut oder erhalten werden.

8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 800 zum gemeinsamen Bearbeiten der Waferstapel 102, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 800 zum gemeinsamen Bearbeiten 820 weist die folgenden Schritte auf:

1. Zunächst werden die zuvor aufgeladenen Waferstapel 102 in eine Wafer-Kassettenvorrichtung eingelegt (Schritt 810), die ein mechanisches Trägerbauteil 100 aufweist.
2. Anschließend kann der Kontaktschieber 510 herangefahren werden (Schritt 820), um die Waferstapel 102 zu kontaktieren, so dass die Waferstapel 102 jeweils mit den zwei getrennten elektrischen Kontaktbereichen 530 und 540 des Kontaktschiebers 510 in elektrisch leitfähigem Kontakt stehen.
3. Das gemeinsame Bearbeiten (720) der Waferstapel 102 erfolgt daraufhin wie in dem oben beschriebenen Verfahren 700.

Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen somit einen Lösungsansatz, um eine Mehrzahl von mobilen elektrostatischen Trägern auch während Hochtemperaturprozessen mit Spannung versorgen zu können, um eine sichere elektrostatische Fixierung von aufgelegten dünnen Wafern zu gewährleisten. Der Vorteil bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Kontaktschiebers besteht darin, dass bereits vorhandene Wafer-Kassetten für Ofen-Prozesse weiter genutzt werden könnten. Die zusätzliche Funktionalität des Aufladens der elektrostatischen Träger in der Kassette könnte hierbei über ein kleineres Zubehör realisiert werden.
Im Folgenden wird noch kurz auf weitere Anwendungsbeispiele eingegangen. So sind neben der eingangs beschriebenen Anwendung des Legierens von Metallschichten an sehr dünnen Halbleiter-Wafern auch Ausheilprozesse nach vorangegangener IonenImplantation ein sehr interessantes Anwendungsgebiet für die neue Wafer-Kassette. Solche Ausheilprozesse, auch als „Annealing“ bezeichnet, finden bei Temperaturen von 700 - 900°C statt. Bei Einsatz von elektrostatischen Trägern und der erfindungsgemäßen Möglichkeit des Nachladens während des Hochtemperaturschrittes sind solche Anwendungen vorstellbar.
Ganz allgemein schafft die Erfindung eine Trägertechnik für dünne Wafer, die für Prozessschritte bei sehr hohen Temperaturen noch einsatzfähig ist. In anderen Worten, die Erfindung schafft eine technische Lösung, wie mobile elektrostatische Träger auch bei sehr hohen Temperaturen eine sichere elektrostatische Fixierung gewährleisten.
Vorgeschlagen wird insbesondere eine Wafer-Kassette (oder „Boot“) für Hochtemperatur-(Ofen-)Prozesse, wobei die Kassette so mit elektrisch leitfähigen Kontakten ausgestattet wird, dass ein in der Kassette stehender elektrostatischer Träger auch während eines Ofenprozesses mit Spannung versorgt werden kann, um ein Nachladen der Elektroden zu ermöglichen. Somit können elektrostatische Haltekräfte auch bei hohen Temperaturen aktiviert werden, bzw. der Ladungszustand der mobilen elektrostatischen Träger auch während der Temperaturbehandlung regelmäßig aufgefrischt werden.
Die Erfindung schafft also eine Wafer-Kassette, die mobile elektrostatische Träger mit Spannung versorgen kann, und die vorzugsweise (aber nicht zwingend) für Hochtemperatur-Prozesse geeignet ist. In anderen Worten, die Erfindung schafft eine Haltevorrichtung für eine ganze Waferhorde, mit mindestens zwei elektrisch voneinander isolierten Kontaktstellen für jeden Wafer.
Allgemein gesprochen schafft die Erfindung auch eine Wafer-Kassette zur Beladung und Halterung von mindestens zwei Waferstapeln, wobei die Kassette mindestens zwei elektrisch voneinander getrennte leitfähige Kontaktbereiche aufweist, und mindestens einer der beladenen Waferstapel in der Kassette in einem elektrisch leitfähigen Kontakt zu den beiden getrennten Kontaktflächen steht.

Claims

Wafer-Kassettenvorrichtung (100; 300;400;500) zur Aufnahme einer Mehrzahl von in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapeln (102), mit folgenden Merkmalen: einem mechanischen Trägerbauteil (104), das ausgelegt ist, um eine Mehrzahl von Waferstapeln (102) beabstandet voneinander zu halten; einer Mehrzahl von ersten elektrischen Kontaktbereichen (110; 310d, 310e; 530; 610); und einer Mehrzahl von zweiten elektrischen Kontaktbereichen (120; 320d, 320e; 420d, 420e; 540; 612); wobei die ersten elektrischen Kontaktbereiche und die zweiten elektrischen Kontaktbereiche elektrisch voneinander getrennt angeordnet sind; und wobei die ersten elektrischen Kontaktbereiche und die zweiten elektrische Kontaktbereiche ausgelegt sind, um die in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapel (102) in eingelegtem Zustand elektrisch leitfähig zu kontaktieren; wobei die ersten elektrischen Kontaktbereiche (110; 310d, 310e; 530; 610) und die zweiten elektrischen Kontaktbereiche (120; 320d, 320e; 420d, 420e; 540; 612) ausgelegt sind, um die Rückseiten (102a) der Waferstapel (102) gleichzeitig jeweils mit einem ersten Potential und die Vorderseiten (102b) der Waferstapel (102) gleichzeitig jeweils mit einem zweiten Potential zu verbinden, oder um die Rückseiten (102a) der Waferstapel (102) gleichzeitig jeweils mit einem ersten Potential und einem zweiten Potential zu verbinden, oder um die Vorderseiten (102b) der Waferstapel (102) gleichzeitig jeweils mit einem ersten Potential und einem zweiten Potential zu verbinden.
Wafer-Kassettenvorrichtung (100; 300;400;500) nach Anspruch 1, bei der das mechanische Trägerbauteil (104) ausgelegt ist, um zumindest fünf Waferstapel (102) zumindest näherungsweise in einer Reihe parallel zueinander zu halten.
Wafer-Kassettenvorrichtung (100; 300;400;500) nach Anspruch 1 oder 2, die ferner einen Beladestab (200) mit zwei elektrisch voneinander getrennt angeordneten Leitern (210, 220) aufweist, wobei der Beladestab (200) ausgelegt ist, um die ersten elektrischen Kontaktbereiche (110; 310d, 310e; 530; 610) und die zweiten elektrischen Kontaktbereiche (120; 320d, 320e; 420d, 420e; 540; 612) der Wafer-Kassettenvorrichtung über die Leiter (210, 220) mit einer Spannungsquelle (230) zu verbinden.
Wafer-Kassettenvorrichtung (100; 300;400;500) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die einen Kontaktschieber (500) aufweist, der ausgelegt ist, um in Längsrichtung in das mechanische Trägerbauteil (104) eingeschoben zu werden, um die in das Trägerbauteil eingelegten Waferstapel (102) jeweils mit den ersten elektrischen Kontaktbereichen (530) und den zweiten elektrischen Kontaktbereichen (540) zu verbinden, oder um parallel zu einer Längsachse des mechanischen Trägerbauteils angeordnet zu werden, um die in das Trägerbauteil eingelegten Waferstapel (102) jeweils mit den ersten elektrischen Kontaktbereichen (530) und den zweiten elektrischen Kontaktbereichen (540) zu verbinden.
Wafer-Kassettenvorrichtung (100; 300; 400;500) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die elektrisch leitfähigen Kontaktbereiche (110, 120; 310d, 310e, 320d, 320e; 310d, 310e, 420d, 420e; 530, 540; 610, 612) der Wafer-Kassettenvorrichtung Kontaktfedern (600, 610) aus Silizium aufweisen.
Verfahren (700) zum gemeinsamen Bearbeiten einer Mehrzahl von Waferstapeln (102), mit folgenden Schritten: Einlegen (710) einer Mehrzahl von Waferstapeln in eine Wafer-Kassettenvorrichtung, die ein mechanisches Trägerbauteil (100), eine Mehrzahl von ersten elektrischen Kontaktbereichen (110) und eine Mehrzahl von zweiten elektrischen Kontaktbereichen (120) aufweist, so dass die Waferstapel (102) gleichzeitig jeweils in elektrisch leitfähigem Kontakt mit den ersten elektrischen Kontaktbereichen (110) und den zweiten elektrischen Kontaktbereichen (120) stehen; und Gemeinsames Bearbeiten (720) der eingelegten Waferstapel (102), wobei an die eingelegten Waferstapel (102) während des gemeinsamen Bearbeitens zumindest zeitweise über die elektrischen Kontaktbereiche (110, 120) eine Spannung angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren ein Einschieben der beladenen Wafer-Kassettenvorrichtung in einen Hochtemperatur-Ofen umfasst; und wobei das gemeinsame Bearbeiten (720) ein gemeinsames Erwärmen der eingelegten Waferstapel (102) auf eine Temperatur von mehr als 300°C umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei während des gemeinsamen Bearbeitens (720) die Spannung periodisch angelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei während des gemeinsamen Bearbeitens (720) die Spannung angelegt wird, sobald die Temperatur auf einen vorgegebenen Mindesttemperaturwert angestiegen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei während des gemeinsamen Bearbeitens (720) die Spannung an die eingelegten Waferstapel (102), die jeweils einen Träger (102a), einen dünnen Wafer (102b), und ein Dielektrikum (620) aufweisen, angelegt wird, um eine elektrostatische Haltekraft jeweils zwischen dem Träger (102a) und dem dünnen Wafer (102b) aufzubauen oder zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei zur Vorbereitung des gemeinsamen Bearbeitens (720) die Wafer-Kassettenvorrichtung mit den eingelegten Waferstapeln (102) in den Hochtemperatur-Ofen mit einem Beladestab (200) eingeschoben wird, der zwei elektrisch voneinander getrennt angeordnete Leiter (210, 220) aufweist, um zumindest während des Einschiebens die Mehrzahl der ersten elektrischen Kontaktbereiche (110) und die Mehrzahl der zweiten elektrischen Kontaktbereiche (120) der Wafer-Kassettenvorrichtung über die Leiter (210, 220) des Beladestabes mit einer Spannungsquelle (230) zu verbinden.
Verfahren (800) zum gemeinsamen Bearbeiten (810) einer Mehrzahl von Waferstapeln (102), mit folgenden Schritten: Einlegen (810) einer Mehrzahl von Waferstapeln (102) in eine Wafer-Kassettenvorrichtung, die ein mechanisches Trägerbauteil (100) aufweist; Heranfahren (820) eines Kontaktschiebers (500), um die Waferstapel (102) zu kontaktieren, so dass die Waferstapel (102) jeweils in elektrisch leitfähigem Kontakt mit einem ersten elektrischen Kotaktbereich (530) des Kontaktschiebers (500) und einem zweiten elektrischen Kontaktbereich (540) des Kontaktschiebers (500) stehen; und Gemeinsames Bearbeiten (720) der eingelegten Waferstapel (102), wobei an die eingelegten Waferstapel (102) während des gemeinsamen Bearbeitens zumindest zeitweise über die elektrischen Kontaktbereiche (110, 120) eine Spannung angelegt wird.
Kontaktschieber (510) zur gleichzeitigen Kontaktierung einer Mehrzahl von in eine Waferkassette (501) eingelegten Waferstapeln (102), mit folgenden Merkmalen: einem mechanischen Schieber (520); und einer Mehrzahl von ersten elektrischen Kontaktbereichen (530); und einer Mehrzahl von zweiten elektrischen Kontaktbereichen (540); wobei die ersten elektrischen Kontaktbereiche (530) und die zweiten elektrischen Kontaktbereiche (540) elektrisch voneinander getrennt an dem mechanischen Schieber angeordnet sind; und wobei der Kontaktschieber (510) ausgelegt ist, um eine Mehrzahl von parallel zueinander in eine Waferkassette eingelegten Waferstapeln (102) jeweils durch zumindest einen ersten Kontaktbereich der Mehrzahl von ersten Kontaktbereichen und einen zweiten Kontaktbereich der Mehrzahl von zweiten Kontaktbereichen elektrisch leitfähig zu kontaktieren.
Wafer-Kassettenvorrichtung (100; 300;400;500) zur Aufnahme einer Mehrzahl von in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapeln (102), mit folgenden Merkmalen: einem mechanischen Trägerbauteil (104), das ausgelegt ist, um eine Mehrzahl von Waferstapeln (102) beabstandet voneinander zu halten; einem ersten elektrischen Kontaktbereich (110; 310d, 310e; 530; 610); und einem zweiten elektrischen Kontaktbereich (120; 320d, 320e; 420d, 420e; 540; 612); wobei der erste elektrische Kontaktbereich und der zweite elektrische Kontaktbereich elektrisch voneinander getrennt angeordnet sind; und wobei der erste elektrische Kontaktbereich und der zweite elektrische Kontaktbereich ausgelegt sind, um einen in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapel (102) in eingelegtem Zustand elektrisch leitfähig zu kontaktieren; wobei die Wafer-Kassettenvorrichtung ferner einen Beladestab (200) mit zwei elektrisch voneinander getrennt angeordneten Leitern (210, 220) aufweist, wobei der Beladestab (200) ausgelegt ist, um den ersten elektrischen Kontaktbereich (110; 310d, 310e; 530; 610) und den zweiten elektrischen Kontaktbereich (120; 320d, 320e; 420d, 420e; 540; 612) der Wafer-Kassettenvorrichtung über die Leiter (210, 220) mit einer Spannungsquelle (230) zu verbinden.
Wafer-Kassettenvorrichtung (100; 300;400;500) zur Aufnahme einer Mehrzahl von in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapeln (102), mit folgenden Merkmalen: einem mechanischen Trägerbauteil (104), das ausgelegt ist, um eine Mehrzahl von Waferstapeln (102) beabstandet voneinander zu halten; einem ersten elektrischen Kontaktbereich (110; 310d, 310e; 530; 610); und einem zweiten elektrischen Kontaktbereich (120; 320d, 320e; 420d, 420e; 540; 612); wobei der erste elektrische Kontaktbereich und der zweite elektrische Kontaktbereich elektrisch voneinander getrennt angeordnet sind; und wobei der erste elektrische Kontaktbereich und der zweite elektrische Kontaktbereich ausgelegt sind, um einen in die Wafer-Kassettenvorrichtung einlegbaren Waferstapel (102) in eingelegtem Zustand elektrisch leitfähig zu kontaktieren; wobei die Wafer-Kassettenvorrichtung einen Kontaktschieber (500) aufweist, der ausgelegt ist, um in Längsrichtung in das mechanische Trägerbauteil (104) eingeschoben zu werden, um die in das Trägerbauteil eingelegten Waferstapel (102) jeweils mit dem ersten elektrischen Kontaktbereich (530) und dem zweiten elektrischen Kontaktbereich (540) zu verbinden.