DE102011107598A1

DE102011107598A1 - Mobiler Halter für wenigstens einen Wafer und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102011107598A1
Application number: DE102011107598A
Authority: DE
Inventors: Roland Raschke; Ira Balaj
Original assignee: PROTEC CARRIER SYSTEMS GmbH
Current assignee: PROTEC CARRIER SYSTEMS GmbH
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: DE102011107598B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mobilen Halter (10, 10') für einen Wafer (11, 11'), umfassend: – einen plattenförmigen Kern (12), der eine Oberseite (14) zur Anlage an dem zu haltenden Wafer (11, 11'), eine Unterseite (15), eine Randfläche (16) und wenigstens eine Elektrode (17) aufweist; – einen Ring (13), der eine Öffnung (18), eine Oberseite (19), eine Unterseite (20), eine Innenrandfläche (21), die die Öffnung (18) begrenzt, und eine Außenrandfläche (22) aufweist; wobei: – der Ring (13) im Bereich (24) der Oberseite (19) und/oder im Bereich (24) der Außenrandfläche (22) und/oder in zumindest einem Teilbereich (24) der Unterseite (20) elektrisch isolierend ist; – der Kern (12) mit zumindest einem Teilbereich der Randfläche (16), der an die Oberseite (14) angrenzt, an der Innenrandfläche (21) des Rings (13) anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen mobilen Halter für wenigstens einen Wafer sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halters.
Im Stand der Technik sind derartige mobile Halter auch unter den Bezeichnungen „Transfer Electrostatic Carrier”, abgekürzt „T-ESC”, oder kurz nur „Carrier” bekannt. Diese bekannten mobilen Halter bestehen aus Silizium und werden mit üblichen, weit verbreiteten Verfahren der Halbleitertechnik hergestellt. Diese Halter können in beliebigen Größen und Formen hergestellt werden. Ihre Betriebsweise kann nach Bedarf unipolar oder bipolar sein. Im unipolaren Fall befindet sich im Halter eine Elektrode unter einem Dielektrikum, die andere Elektrode ist dann der Wafer selbst. Im bipolaren Fall befindet sich im Halter mindestens ein Elektrodenpaar unter einem Dielektrikum.
Bei der Bearbeitung von Wafern werden Prozesse zum Abscheiden, beispielsweise Implantation, CVD, PVD, PECVD, oder zum Abtragen, beispielsweise IE, RIE, von Schichten angewandt, die meist unter hoher Temperatur, beispielsweise von 200°C bis 400°C, und im Hochvakuum stattfinden. In den meisten Fällen ist in der Prozesskammer ein Plasma vorhanden.
Zum Halten und Fixieren des Wafers wird in solchen Anlagen entweder eine mechanische Klemmeinrichtung oder eine fest eingebaute, stationäre Haltevorrichtung mit elektrostatischer Haltekraft verwendet, die auch als „stationärer ESC-Chuck” bezeichnet wird.
In der 7 ist schematisch dargestellt, wie ein dünner Wafer 11 auf einen T-ESC 110 gelegt und von diesem durch Anlegen einer Spannung U1 elektrostatisch gehalten wird und wie dieses Paket 111 aus Wafer 11 und T-ESC 110 auf einen stationären ESC-Chuck 112, der in einer Prozesskammer 113 angeordnet ist, gelegt und von diesem durch Anlegen einer Spannung U2 elektrostatisch gehalten und fixiert wird.
Bei den verwendeten Prozessen werden Ionen, also ionisierte Atome und/oder ionisierte Moleküle, in einem elektrischen Feld beschleunigt, die mit entsprechender Energie, beispielsweise von ungefähr 1 bis 200 keV, auf dem Wafer 11 auftreffen, wo dann die beabsichtigten Einwirkungen und Reaktionen stattfinden.
Durch die Einführung eines sogenannten „Wafer Support Systems” (abgekürzt mit „WSS”), wie es beispielsweise die T-ESC-Technologie („T-ESC” ist eine registrierte Marke der ProTec Carrier Systems GmbH, Siegen, Deutschland) darstellt, kann sogar ein dünner Wafer 11, also ein Wafer, der dünner als ein Standardwafer oder dünner als ungefähr 200 μm ist, ohne dass er sich verbiegt oder verwirft, auf einen mobilen Halter 110 geklemmt werden. Das resultierende Paket 111 aus dünnem Wafer 11 und mobilem Halter 110 hat damit Standarddicke und kann deshalb von der stationären Haltevorrichtung 112 der Prozessanlage problemlos wie ein Standardwafer gehalten werden. Die Prozessierung kann nun in der gleichen Weise und mit den gleichen Ergebnissen erfolgen wie bei Standardwafern mit Standarddicke.
Oft ist es wünschenswert, dass, wie in der 8 schematisch dargestellt, kleinere Wafer 11', beispielsweise sogenannte 4''-Wafer mit einem Durchmesser von 4 Zoll oder ungefähr 10,2 cm, auf einer Anlage prozessiert werden, die für größere Wafer, beispielsweise sogenannte 6''-Wafer mit einem Durchmesser von 6 Zoll oder ungefähr 15,2 cm, ausgelegt ist. Hierfür gibt es sogenannte mobile Adapterhalter 110', die auch als „Pocket-Carrier” bezeichnet werden, mit einem Durchmesser, der dem der auf der Anlage ohne Umstellung prozessierbaren größeren Wafern entsprich und hier also beispielsweise ebenfalls 6'' beträgt. Ein derartiger Adapterhalter 110' kann wenigstens einen der kleineren Wafer 11' halten. Im vorstehenden Beispiel kann der 6''-Adapterhalter 110' einen der 4''-Wafer 11' halten, oder aber auch einen oder zwei oder drei 2''-Wafer 11' mit einem Durchmesser von 2 Zoll oder ungefähr 5,1 cm. Der Adapterhalter 110' weist in seiner Oberfläche für jeden zu haltenden kleineren Wafer 11' eine entsprechend dimensionierte Aussparung auf, die auch als „Pocket” bezeichnet wird. Die Größenverhältnisse und die Anzahl der gehaltenen kleineren Wafer 11' können nach Bedarf auf beliebige Art und Weise gewählt werden.
Mit abnehmender Waferdicke wird das Wafermaterial zunehmend flexibler, und unter einer Waferdicke von ungefähr 200 μm kann es auf Grund von mechanischer oder prozessbedingter Bearbeitung in vorgelagerten Prozessschritten zu Verwerfungen und Verbiegungen des Wafers kommen, die auch als „Warps” und „Bows” bezeichnet werden. Dies führt dazu, dass die in die Anlage eingebauten stationären elektrostatischen Haltevorrichtungen den Wafer beschädigen oder nicht mehr mit ausreichender Kraft festhalten können, was zu einer deutlichen Verminderung des Wärmetransfers zwischen stationärer Haltevorrichtung und Wafer zur Folge hat. Dadurch ist ein Bearbeiten mit existierenden Werkzeugen nur noch eingeschränkt möglich.
Wie oben beschrieben, hilft ein WSS auf Basis der T-ESC-Technologie bei der Verringerung oder Vermeidung dieser Probleme. Leider tritt nun bei Verwendung eines T-ESC ein neues Problem auf. Auf Grund der bei den Prozessen auftretenden Ionenströme 27 aus dem Plasma 26 kommt es, wie in der 9 schematisch dargestellt, durch parasitäre Eigenschaften der Isolationsschicht oder des Dielektrikums 114 des mobilen Halters 110 zu plötzlichen Entladungen, wodurch sich der Wafer 11 vom Halter 110 löst und damit eine weitere Bearbeitung nicht mehr möglich ist. Diese parasitären Eigenschaften sind sogenannte Pinholes und Mikrorisse 115 in dem nur wenige μm dicken Dielektrikum 114, insbesondere an der Kante des Halters 110, und lassen sich zwar prozesstechnisch mit hohem Aufwand verringern, allerdings nicht vollständig ausschließen.
Die durch das Dielektrikum 114 eindringenden Ionen verursachen Feinschlüsse zwischen der aktiven Elektrode 17 des mobilen Halters 110 und dem Wafer 11, wobei der Widerstand dieser Feinschlüsse beispielsweise bei 10 bis 100 MOhm liegt. Dies führt zu einer relativ schnellen Entladung des Pakets 111 aus Wafer 11 und mobilem Halter 110, wobei die Entladedauer beispielsweise bei 1 bis 10 s liegt.
Falls der Wafer 11 die gleiche Größe wie der mobile Halter 110 hat, so ist, wie in der 9 schematisch dargestellt, diejenige Fläche dem Ionenstrom 27 ausgesetzt, die gegebenenfalls durch einen Versatz des Wafers 11 auf dem Halter 110 entsteht und/oder von dem Plasma 26 kontaktiert wird. Diese exponierte Fläche ist im Wesentlichen der Randbereich des Halters 110 und ein gewisser Teil unterhalb des Halterrandes, der sich ungefähr 1 bis 3 mm radial nach innen, zur Mitte des Halters 110 hin erstreckt.
Beim oben beschriebenen Adapterhalter 110' sind, wie in der 10 schematisch dargestellt, diese Verhältnisse sogar noch verstärkt, da die exponierte Fläche wegen der geringen Fläche der gehaltenen kleineren Wafer 11' wesentlich größer als beim normalen Halter 110 ist. Hierbei tritt das Problem auf, dass der Wafer 11' auf Grund seiner Verbiegungen und Verwerfungen nicht ausreichend in der jeweils für ihn vorgesehenen Aussparung des Adapterhalters 110' fixiert ist und deshalb schon während des Transports vom Adapterhalter 110' rutschen kann.
Die DE 10 2005 056 364 B3 beschreibt einen bipolaren Trägerwafer zur Halterung eines scheibenförmigen Halbleiterbauteils. Dieser Trägerwafer weist eine erste Oberfläche als Vorderseite und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche als Rückseite auf. Der Trägerwafer weist zudem eine Trägerschicht, eine zweite elektrisch isolierende Hüllschicht, eine elektrisch leitfähige Schicht und eine erste elektrisch isolierende Hüllschicht auf. Die zweite elektrisch isolierende Hüllschicht umgibt die Trägerschicht. Die elektrisch leitfähige Schicht ist auf der zweiten Hüllschicht angeordnet und ist in mindestens zwei elektrisch voneinander getrennten Bereichen strukturiert, wobei jeder der Bereiche auf der Vorderseite des Trägerwafers eine Elektrode und auf der Rückseite des Trägerwafers einen mit der Elektrode elektrisch leitend verbundenen elektrischen Kontakt aufweist. Die erste elektrisch isolierende Hüllschicht ist auf der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet und bedeckt zumindest die Vorderseite sowie den Rand des Trägerwafers zwischen der Vorderseite und der Rückseite. Mindestens einer der Bereiche der elektrisch leitfähigen Schicht weist einen Leitungsabschnitt auf, der sich von der Vorderseite des Trägerwafers um den Außenrand der Trägerschicht auf die Rückseite des Trägerwafers erstreckt und die Elektrode und den elektrischen Kontakt des Bereiches elektrisch leitend verbindet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen mobilen Halter für wenigstens einen Wafer zu schaffen, der ein Lösen des Wafers vom Halter in einem Plasma verhindert, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halters.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen mobilen Halter gemäß Anspruch 1 und durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 10. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt einen mobilen Halter für wenigstens einen Wafer vor, umfassend:

– einen plattenförmigen Kern, der eine Oberseite zur Anlage an den zu haltenden Wafern, eine Unterseite, eine Randfläche und wenigstens eine Elektrode aufweist;
– einen Ring, der eine Öffnung, eine Oberseite, eine Unterseite, eine Innenrandfläche, die die Öffnung begrenzt, und eine Außenrandfläche aufweist;

– der Ring im Bereich der Oberseite und/oder im Bereich der Außenrandfläche und/oder in zumindest einem Teilbereich der Unterseite elektrisch isolierend ist;
– der Kern mit zumindest einem Teilbereich der Randfläche, der an die Oberseite angrenzt, an der Innenrandfläche des Rings anliegt.

Die Anzahl der Elektroden kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise gewählt werden. Der vorgeschlagene Halter kann nach Bedarf unipolar oder bipolar ausgebildet sein. Der vorgeschlagene Halter kann nach Bedarf zum Halten von einem oder mehr Wafern mit beliebiger Größe und insbesondere als Adapterhalter ausgebildet sein.
Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Ring in zumindest einem Teilbereich der Unterseite elektrisch isolierend ist”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Unterseite elektrisch isolierend und der restliche Bereich der Unterseite nicht elektrisch isolierend ist oder dass mit anderen Worten die Unterseite teilweise elektrisch isolierend ist, und die Ausführung, dass der gesamte Bereich der Unterseite elektrisch isolierend ist oder dass mit anderen Worten die gesamte Unterseite elektrisch isolierend ist.
Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Kern mit zumindest einem Teilbereich der Randfläche, der an die Oberseite angrenzt, an der Innenrandfläche des Rings anliegt”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Randfläche an der Innenrandfläche und der restliche Bereich der Randfläche nicht an der Innenrandfläche anliegt oder dass mit anderen Worten die Randfläche teilweise an der Innenrandfläche anliegt, und die Ausführung, der gesamte Bereich der Randfläche an der Innenrandfläche anliegt oder dass mit anderen Worten die gesamte Randfläche an der Innenrandfläche anliegt.
Da bei dem vorgeschlagenen Halter der Ring gegen die Elektroden im Kern elektrisch isoliert und nur noch der Ring, aber nicht mehr der Kern mit den Elektroden, dem Plasma und damit der Einwirkung durch die Ionen ausgesetzt ist, können Ladungsveränderungen im Ring durch auf diesen auftreffende Ionenströme den Ladungszustand des Kerns und somit des Paketes aus Wafern und Halter nicht mehr beeinflussen. Eine unerwünschte Entladung des Halters und das damit verbundene Lösen der zu haltenden Wafer wird somit verhindert.
Die aktive Fläche des vorgeschlagenen Halters ist die des Kerns, die bei unipolarer Ausbildung mit den Wafern als Gegenelektrode die elektrostatische Kraftwirkung erzeugt. Der Ring ist, da er vom Kern elektrisch isoliert ist, inaktiv und übt deshalb keine Kraftwirkung auf die darüber liegenden Wafer aus. Diese Fläche kann aber relativ klein gehalten werden, so dass die Kraftverluste toleriert werden können.
Die Anwendung als Adapterhalter ist dadurch gegeben, dass durch die Wahl der Abmessungen des Rings und des Kerns die jeweils gewünschte Kombination der Größen erzielt werden kann. Als Beispiel für einen Adapterhalter von einem großen Durchmesser von 200 mm zu einem kleinen Durchmesser von 150 mm wird für den Ring ein Außendurchmesser von 200 mm und für den Kern ein Durchmesser gewählt, der beispielsweise 3 bis 5 mm kleiner als 150 mm ist.
Der vorgeschlagene Halter ermöglicht eine Bearbeitung von dünnen Wafern, die elektrostatisch fixiert werden, auch in einem Plasma und bei Ionenströmen. Dies ermöglicht es, auch „Backend of Line-Prozesse”, abgekürzt „BEOL”, oder Backend-Prozesse mit bereits gedünnten Wafern durchzuführen. Beispiele sind sogenannte „Through Silicon Vias”, abgekürzt „TSV”, die wichtiger Bestandteil der 3D-Integration sind. Ein anderes Beispiel sind Rückseitenprozesse, wie beispielsweise Metallisierung, die bei dünnen Wafern aus den schon beschriebenen Gründen nur schwer anzuwenden sind. Dadurch wird die gesamte Prozesskette vereinfacht, die Ausbeute deutlich erhöht und die vorhandenen Prozessanlagen können ohne Einschränkung weiterhin benutzt werden.
Durch die Verwendung als Adapterhalter können dünne Wafer mit kleinerem Durchmesser ebenfalls auf Produktionslinien für Wafer mit größerem Durchmesser prozessiert werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ring im Bereich der Innenrandfläche elektrisch isolierend ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ring eine elektrisch isolierende Oberfläche aufweist.
Diese Oberfläche kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise gebildet werden, beispielsweise durch Beschichten mit einem Dielektrikum oder einem elektrisch isolierenden Material und/oder durch Oxidieren.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ring aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
Dieses elektrisch isolierende Material kann nach Bedarf beliebig gewählt werden und beispielsweise ein Quarzglas sein.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kern in zumindest einem Teilbereich der Oberseite und/oder in zumindest einem Teilbereich der Randfläche und/oder in zumindest einem Teilbereich der Unterseite elektrisch isolierend ist.
Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Kern in zumindest einem Teilbereich der Oberseite elektrisch isolierend ist”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Oberseite elektrisch isolierend und der restliche Bereich der Oberseite nicht elektrisch isolierend ist oder dass mit anderen Worten die Oberseite teilweise elektrisch isolierend ist, und die Ausführung, dass der gesamte Bereich der Oberseite elektrisch isolierend ist oder dass mit anderen Worten die gesamte Oberseite elektrisch isolierend ist. Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Kern in zumindest einem Teilbereich der Randfläche elektrisch isolierend ist”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Randfläche elektrisch isolierend und der restliche Bereich der Randfläche nicht elektrisch isolierend ist oder dass mit anderen Worten die Randfläche teilweise elektrisch isolierend ist, und die Ausführung, dass der gesamte Bereich der Randfläche elektrisch isolierend ist oder dass mit anderen Worten die gesamte Randfläche elektrisch isolierend ist. Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Kern in zumindest einem Teilbereich der Unterseite elektrisch isolierend ist”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Unterseite elektrisch isolierend und der restliche Bereich der Unterseite nicht elektrisch isolierend ist oder dass mit anderen Worten die Unterseite teilweise elektrisch isolierend ist, und die Ausführung, dass der gesamte Bereich der Unterseite elektrisch isolierend ist oder dass mit anderen Worten die gesamte Unterseite elektrisch isolierend ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kern eine elektrisch isolierende Oberfläche aufweist.
Diese Oberfläche kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise gebildet werden, beispielsweise durch Beschichten mit einem Dielektrikum oder einem elektrisch isolierenden Material und/oder durch Oxidieren.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Randfläche des Kerns und die Innenrandfläche des Rings Profile aufweisen, die komplementär zueinander geformt sind.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Innenrandfläche des Rings ein abgestuftes Profil aufweist, bei dem der an die Oberseite oder die Unterseite angrenzende Bereich radial weiter außen liegt.
Die eine Variante dieses Profils, bei der der an die Oberseite angrenzende Bereich radial weiter außen liegt, ist besonders für Wafer geeignet, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Rings entspricht. Die andere Variante dieses Profils, bei der der an die Unterseite angrenzende Bereich radial weiter außen liegt, ist besonders für kleinere Wafer geeignet, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Rings entspricht.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Randfläche des Kerns ein abgestuftes Profil aufweist, bei dem der an die Oberseite oder die Unterseite angrenzende Bereich radial weiter außen liegt.
Die eine Variante dieses Profils, bei der der an die Oberseite angrenzende Bereich radial weiter außen liegt, ist besonders für Wafer geeignet, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des Kerns in diesem Bereich entspricht. Die andere Variante dieses Profils, bei der der an die Unterseite angrenzende Bereich radial weiter außen liegt, ist besonders für kleinere Wafer geeignet, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des Kerns in diesem Bereich entspricht.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ring separat von dem Kern ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ring mit dem Kern verbunden ist.
Diese Verbindung kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise durch ein Waferbondingverfahrens und/oder mit Hilfe von Glaslot.
Die Erfindung schlägt gemäß einem zweiten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines der vorgeschlagenen Halter vor, wobei:

– der Ring hergestellt wird;
– der Kern hergestellt wird;
– der Kern in die Öffnung des Rings derart gesetzt wird, dass der Kern mit zumindest einem Teilbereich der Randfläche, der an die Oberseite angrenzt, an der Innenrandfläche des Rings anliegt;
– der Kern mit dem Ring verbunden wird.

Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Kern mit zumindest einem Teilbereich der Randfläche, der an die Oberseite angrenzt, an der Innenrandfläche des Rings anliegt”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Randfläche an der Innenrandfläche und der restliche Bereich der Randfläche nicht an der Innenrandfläche anliegt oder dass mit anderen Worten die Randfläche teilweise an der Innenrandfläche anliegt, und die Ausführung, der gesamte Bereich der Randfläche an der Innenrandfläche anliegt oder dass mit anderen Worten die gesamte Randfläche an der Innenrandfläche anliegt.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ring dadurch hergestellt wird, dass:

– ein Ringrohling aus einer Platte ausgeschnitten wird, die aus einem halbleitenden Material besteht;
– der Ringrohling im Bereich der Oberseite und/oder im Bereich der Außenrandfläche und/oder in zumindest einem Teilbereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird.

Dieses halbleitende Material kann nach Bedarf beliebig gewählt werden und beispielsweise Silizium und/oder Germanium und/oder Galliumarsenid und/oder Indiumantimonid und/oder Zinkselenid und/oder Cadmiumsulfid aufweisen.
Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Ringrohling in zumindest einem Teilbereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht und der restliche Bereich der Unterseite nicht mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird oder dass mit anderen Worten die Unterseite teilweise mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, und die Ausführung, dass der gesamte Bereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird oder dass mit anderen Worten die gesamte Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ringrohling im Bereich der Innenrandfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird.
Diese elektrisch isolierende Schicht kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Beschichten mit einem Dielektrikum oder einem elektrisch isolierenden Material und/oder durch Oxidieren.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Innenrandfläche, bevor der Ringrohling im Bereich der Innenrandfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, ein vorgegebenes Profil erhält.
Dieses Profil kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Schleifen und/oder Fräsen und/oder mit Hilfe eines Lasers.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Ringrohling aus einer Platte ausgeschnitten wird, die aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
Dieses elektrisch isolierende Material kann nach Bedarf beliebig gewählt werden und beispielsweise ein Quarzglas sein.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kern dadurch hergestellt wird, dass:

– ein Kernrohling aus einer Platte ausgeschnitten wird;
– die wenigstens eine Elektrode an dem Kernrohling ausgebildet wird.

Das Material für die Platte kann nach Bedarf beliebig gewählt werden und beispielsweise ein halbleitendes Material sein, das beispielsweise Silizium und/oder Germanium und/oder Galliumarsenid und/oder Indiumantimonid und/oder Zinkselenid und/oder Cadmiumsulfid aufweist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kernrohling in zumindest einem Teilbereich der Oberseite und/oder in zumindest einem Teilbereich der Randfläche und/oder in zumindest einem Teilbereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird.
Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Kernrohling in zumindest einem Teilbereich der Oberseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Oberseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht und der restliche Bereich der Oberseite nicht mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird oder dass mit anderen Worten die Oberseite teilweise mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, und die Ausführung, dass der gesamte Bereich der Oberseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird oder dass mit anderen Worten die gesamte Oberseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird. Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Kernrohling in zumindest einem Teilbereich der Randfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Randfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht und der restliche Bereich der Randfläche nicht mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird oder dass mit anderen Worten die Randfläche teilweise mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, und die Ausführung, dass der gesamte Bereich der Randfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird oder dass mit anderen Worten die gesamte Randfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird. Die oben verwendete Formulierung, wonach „der Kernrohling in zumindest einem Teilbereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird”, umfasst die Ausführung, dass wenigstens ein Teilbereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht und der restliche Bereich der Unterseite nicht mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird oder dass mit anderen Worten die Unterseite teilweise mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, und die Ausführung, dass der gesamte Bereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird oder dass mit anderen Worten die gesamte Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird.
Diese elektrisch isolierende Schicht kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Beschichten mit einem Dielektrikum oder einem elektrisch isolierenden Material und/oder durch Oxidieren.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Randfläche, bevor der Kernrohling in zumindest einem Teilbereich der Randfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, ein vorgegebenes Profil erhält.
Dieses Profil kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Schleifen und/oder Fräsen und/oder mit Hilfe eines Lasers.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kern und der Ring aus dem gleichen halbleitenden Material hergestellt werden.
In diesem Fall können für den Schritt, dass der Ringrohling im Bereich der Oberseite und/oder im Bereich der Außenrandfläche und/oder in zumindest einem Teilbereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, die relativ preiswerten und erprobten Verfahren der Halbleiterindustrie genutzt werden können.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ring aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt wird.
In diesem Fall kann der Schritt, dass der Ringrohling im Bereich der Oberseite und/oder im Bereich der Außenrandfläche und/oder in zumindest einem Teilbereich der Unterseite mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, entfallen.
Dieses elektrisch isolierende Material kann nach Bedarf beliebig gewählt werden und beispielsweise ein Quarzglas sein.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert werden. Die darauf hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern können mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen und/oder mit einzelnen Merkmalen anderer Ausführungsformen zu weiteren Ausführungsformen verbunden werden. Die Einzelheiten in den Figuren sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen sollen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern verweisen lediglich auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele. Die Zeichnungen zeigen in:
1 zwei Explosivdarstellungen von schräg oben und von schräg unten eines mobilen Halters in einer ersten Ausführungsform;
2 eine geschnittene Seitenansicht eines Pakets aus dem mobilen Halter der 1 und einem von ihm gehaltenen Wafer;
3 eine geschnittene Seitenansicht des Pakets der 2, das in einer Prozesskammer von einer stationären elektrostatischen Haltevorrichtung gehalten wird;
4 eine geschnittene Seitenansicht eines Pakets aus einem mobilen Halter in einer zweiten Ausführungsform und einem von ihm gehaltenen kleineren Wafer;
5 eine geschnittene Seitenansicht des Pakets der 4, das in einer Prozesskammer von einer stationären elektrostatischen Haltevorrichtung gehalten wird;
6 eine geschnittene Seitenansicht eines mobilen Halters in einer dritten Ausführungsform;
7 die Verwendung eines bekannten T-ESC und eines bekannten stationären ESC-Chuck;
8 die Verwendung eines bekannten Adapterhalters mit einem kleineren Wafer und mit drei kleineren Wafern;
9 ein Paket aus einem Wafer und einem bekannten T-ESC in einer Prozesskammer und mit auftreffenden Ionenströmen;
10 ein Paket aus einem kleineren Wafer und einem bekannten Adapterhalter und ein Paket aus einem versetzten Wafer und einem bekannten T-ESC mit auftreffenden Ionenströmen.
In der 1, der 2 und der 3 ist ein mobiler Halter 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt, der einen Wafer 11 hält. Er umfasst einen plattenförmigen Kern 12 und einen Ring 13. Der Kern 12 weist eine Oberseite 14 zur Anlage an dem zu haltenden Wafer 11, eine Unterseite 15, eine Randfläche 16 und wenigstens eine Elektrode 17 auf. Der Ring 13 weist eine Öffnung 18, eine Oberseite 19, eine Unterseite 20, eine Innenrandfläche 21, die die Öffnung 18 begrenzt, und eine Außenrandfläche 22 auf.
In der 2 ist ein Paket 23 aus dem Halter 10, dessen Elektrode 17 elektrisch aufgeladen ist, und dem auf seiner Oberseite 14 platzierten und von ihm elektrostatisch gehaltenen Wafer 11 dargestellt.
Bei dieser ersten Ausführungsform ist der Ring 13 im Bereich 24 der Innenrandfläche 21 elektrisch isolierend, wie durch eine doppelt geknickte dicke Linie angedeutet ist. Der Kern 12 ist im gesamten Bereich der Oberseite 14 und im gesamten Bereich 25 der Unterseite 15 mit einem Dielektrikum 25 versehen und daher dort elektrisch isolierend, wie durch die beiden geraden dicken Linien angedeutet ist, und liegt mit dem gesamten Bereich der Randfläche 16 an der Innenrandfläche 21 des Rings 13 an.
Bei dieser ersten Ausführungsform ist der Kern 12 aus einem Kernrohling aus Silizium und der Ring 13 ist aus einem Ringrohling aus Silizium hergestellt. Die elektrisch isolierenden Bereiche 24 des Rings 13 und die elektrisch isolierenden Bereiche 25 beziehungsweise das Dielektrikum 25 des Kerns 12 sind durch Oxidieren hergestellt.
Bei dieser ersten Ausführungsform weist die Innenrandfläche 21 des Rings 13 ein abgestuftes Profil auf, bei dem der an die Oberseite 19 angrenzende Bereich radial weiter außen liegt der an die Unterseite 20 angrenzende Bereich, und weist die Randfläche 16 des Kerns 12 ein abgestuftes Profil auf, bei dem der an die Oberseite 14 angrenzende Bereich radial weiter außen liegt als der an die Unterseite 15 angrenzende Bereich. Diese abgestuften Profile sind komplementär zueinander geformt.
Bei dieser ersten Ausführungsform ist der Ring 13 separat von dem Kern 12 ausgebildet und mit dem Kern 12 mit Hilfe von Glaslot, das zwischen an den beiden abgestuften Profile haftet und in den Figuren nicht dargestellt ist, verbunden.
Der Außendurchmesser des Rings 13 entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser des zu haltenden Wafers 11.
In der 3 ist das Paket 23 in einer Prozesskammer 113 auf der Oberseite einer stationären elektrostatischen Haltevorrichtung 112 platziert und wird von dieser elektrostatisch gehaltenen und fixiert. In der Prozesskammer 113 treffen von einem Plasma 26 Ionenströme 27 auf die zu prozessierende Oberseite des Wafers 11, aber auch unerwünschterweise auf die exponierte Oberfläche des Rings 13, die hier im Wesentlichen die Außenrandfläche 22 ist. Etwaige Ladungsveränderungen im Ring 13 durch diese Ionenströme 27 beeinflussen jedoch nicht den Ladungszustand des Kerns 12 und der Elektrode 17 und somit des Paketes 23 aus Wafer 11 und Halter 10. Eine unerwünschte Entladung des Halters 10 und ein damit verbundenes Lösen des zu haltenden Wafers 11 wird somit erfolgreich verhindert.
In der 4 ist ein mobiler Halter gemäß der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Ausführungsform schematisch dargestellt und hier als mobiler Adapterhalter 10' ausgebildet. Diese zweite Ausführungsform ähnelt der ersten Ausführungsform, so dass im Folgenden lediglich die Unterschiede ausführlicher beschrieben werden.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist der Ring 13 zusätzlich im Bereich 24 der Oberseite 19, im Bereich 24 der Außenrandfläche 22 und im gesamten Bereich 24 der Unterseite 20 elektrisch isolierend, wie durch eine gepunktete geschlossene Linie angedeutet ist, und weist somit eine geschlossene elektrisch isolierende Oberfläche auf. Der Kern 12 ist zusätzlich im gesamten Bereich 25 der Randfläche 16 mit einem Dielektrikum 25 versehen und daher dort elektrisch isolierend, wie durch eine dicke geschlossene Linie angedeutet ist, und weist somit eine geschlossene elektrisch isolierende Oberfläche auf. Die elektrisch isolierenden Bereiche 24 des Rings 13 und die elektrisch isolierenden Bereiche 25 beziehungsweise das Dielektrikum 25 des Kerns 12 sind durch Oxidieren hergestellt.
Bei dieser zweiten Ausführungsform liegt bei dem abgestuften Profil der Innenrandfläche 21 des Rings 13 der an die Unterseite 20 angrenzende Bereich radial weiter innen als der an die Oberseite 19 angrenzende Bereich, und liegt bei dem abgestuften Profil der der Randfläche 16 des Kerns 12 der an die Unterseite 15 angrenzende Bereich radial weiter innen der an die Oberseite 14 angrenzende Bereich.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist der Außendurchmesser des Rings 13 größer als der Außendurchmesser des zu haltenden kleineren Wafers 11' und entspricht der Außendurchmesser des Kerns 12 auf Höhe des radial weiter außen liegenden Bereichs im Wesentlichen dem Außendurchmesser des zu haltenden kleineren Wafers 11'.
Der Adapterhalter 10', dessen Elektrode 17 elektrisch aufgeladen ist, bildet mit dem auf seiner Oberseite 14 platzierten und von ihm elektrostatisch gehaltenen kleineren Wafer 11' ein Paket 23.
In der 5 ist das Paket 23 in einer Prozesskammer 113 auf der Oberseite einer stationären elektrostatischen Haltevorrichtung 112 platziert und wird von dieser elektrostatisch gehaltenen und fixiert. In der Prozesskammer 113 treffen von einem Plasma 26 Ionenströme 27 auf die zu prozessierende Oberseite des kleineren Wafers 11', aber auch unerwünschterweise auf die exponierte Oberfläche des Rings 13, die hier im Wesentlichen die Außenrandfläche 22 und ein Teilbereich der Oberseite 19 ist. Etwaige Ladungsveränderungen im Ring 13 durch diese Ionenströme 27 beeinflussen jedoch nicht den Ladungszustand des Kerns 12 und der Elektrode 17 und somit des Paketes 23 aus kleinerem Wafer 11' und Adapterhalter 10'. Eine unerwünschte Entladung des Adapterhalters 10' und ein damit verbundenes Lösen des zu haltenden kleineren Wafers 11' wird somit erfolgreich verhindert.
In der 6 ist ein mobiler Halter gemäß der vorliegenden Erfindung in einer dritten Ausführungsform schematisch dargestellt. Diese dritte Ausführungsform ähnelt der ersten Ausführungsform, so dass im Folgenden lediglich die Unterschiede ausführlicher beschrieben werden.
Bei dieser dritten Ausführungsform ist der Ring 13 aus einem elektrisch isolierenden Material, nämlich beispielsweise aus Quarzglas hergestellt. Der Ring 13 ist somit im Bereich 24 der Oberseite 19, im Bereich 24 der Außenrandfläche 22, im gesamten Bereich 24 der Unterseite 20 und im Bereich 24 der Innenrandfläche 21 elektrisch isolierend und weist somit eine geschlossene elektrisch isolierende Oberfläche auf, ohne dass diese gesondert oxidiert oder mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet werden muss. Der Kern 12 ist zusätzlich im gesamten Bereich 25 der Randfläche 16 mit einem Dielektrikum 25 versehen und daher dort elektrisch isolierend, wie durch eine dicke geschlossene Linie angedeutet ist, und weist somit eine geschlossene elektrisch isolierende Oberfläche auf. Die elektrisch isolierenden Bereiche 25 beziehungsweise das Dielektrikum 25 des Kerns 12 sind durch Oxidieren hergestellt.
Bezugszeichenliste

10: Halter
10': Adapterhalter
11: Wafer
11': kleinerer Wafer
12: Kern
13: Ring
14: Oberseite von 12
15: Unterseite von 12
16: Randfläche von 12
17: Elektrode von 10, 10', 110, 110'
18: Öffnung
19: Oberseite von 13
20: Unterseite von 13
21: Innenrandfläche von 13
22: Außenrandfläche von 13
23: Paket aus 11, 11' und 10
24: elektrisch isolierende Bereiche von 13
25: elektrisch isolierende Bereiche, Dielektrikum von 12
26: Plasma
27: Ionenstrom
110: bekannter Halter, T-ESC
110': bekannter Adapterhalter
111: Paket aus 11, 11' und 110, 110'
112: stationäre Haltevorrichtung, ESC-Chuck
113: Prozesskammer
114: Dielektrikum von 110, 110'
115: Pinholes, Mikrorisse
U1: Spannung am Halter
U2: Spannung an Haltevorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005056364 B3 [0014]

Claims

Mobiler Halter (10, 10') für einen Wafer (11, 11'), umfassend: – einen plattenförmigen Kern (12), der eine Oberseite (14) zur Anlage an dem zu haltenden Wafer (11, 11'), eine Unterseite (15), eine Randfläche (16) und wenigstens eine Elektrode (17) aufweist; – einen Ring (13), der eine Öffnung (18), eine Oberseite (19), eine Unterseite (20), eine Innenrandfläche (21), die die Öffnung (18) begrenzt, und eine Außenrandfläche (22) aufweist; wobei: – der Ring (13) im Bereich (24) der Oberseite (19) und/oder im Bereich (24) der Außenrandfläche (22) und/oder in zumindest einem Teilbereich (24) der Unterseite (20) elektrisch isolierend ist; – der Kern (12) mit zumindest einem Teilbereich der Randfläche (16), der an die Oberseite (14) angrenzt, an der Innenrandfläche (21) des Rings (13) anliegt.
Halter (10, 10') nach Anspruch 1, wobei: – der Ring (13) im Bereich (24) der Innenrandfläche (21) elektrisch isolierend ist.
Halter (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – der Ring (13) eine elektrisch isolierende Oberfläche aufweist.
Halter (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – der Ring (13) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
Halter (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – der Kern (12) in zumindest einem Teilbereich (25) der Oberseite (14) und/oder in zumindest einem Teilbereich (25) der Randfläche (16) und/oder in zumindest einem Teilbereich (25) der Unterseite (15) elektrisch isolierend ist.
Halter (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – der Kern (12) eine elektrisch isolierende Oberfläche aufweist.
Halter (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – die Randfläche (16) des Kerns (12) und die Innenrandfläche (21) des Rings (13) Profile aufweisen, die komplementär zueinander geformt sind.
Halter (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – die Innenrandfläche (21) des Rings (13) ein abgestuftes Profil aufweist, bei dem der an die Oberseite (19) oder die Unterseite (20) angrenzende Bereich radial weiter außen liegt.
Halter (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – die Randfläche (16) des Kerns (12) ein abgestuftes Profil aufweist, bei dem der an die Oberseite (14) oder die Unterseite (15) angrenzende Bereich radial weiter außen liegt.
Halter (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – der Ring (13) separat von dem Kern (12) ausgebildet ist.
Halter (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – der Ring (13) mit dem Kern (12) verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines Halters (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – der Ring (13) hergestellt wird; – der Kern (12) hergestellt wird; – der Kern (12) in die Öffnung (18) des Rings (13) derart gesetzt wird, dass der Kern (12) mit zumindest einem Teilbereich (25) der Randfläche (16), der an die Oberseite (14) angrenzt, an der Innenrandfläche (21) des Rings (13) anliegt; – der Kern (12) mit dem Ring (13) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Ring (13) dadurch hergestellt wird, dass: – ein Ringrohling aus einer Platte ausgeschnitten wird, die aus einem halbleitenden Material besteht; – der Ringrohling im Bereich (24) der Oberseite (19) und/oder im Bereich (24) der Außenrandfläche (22) und/oder in zumindest einem Teilbereich (24) der Unterseite (20) mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei: – der Ringrohling im Bereich (24) der Innenrandfläche (21) mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei: – die Innenrandfläche (21), bevor der Ringrohling im Bereich (24) der Innenrandfläche (21) mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, ein vorgegebenes Profil erhält.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Ring (13) dadurch hergestellt wird, dass: – ein Ringrohling aus einer Platte ausgeschnitten wird, die aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der Kern (12) dadurch hergestellt wird, dass: – ein Kernrohling aus einer Platte ausgeschnitten wird; – die wenigstens eine Elektrode (17) an dem Kernrohling ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei: – der Kernrohling in zumindest einem Teilbereich (25) der Oberseite (14) und/oder in zumindest einem Teilbereich (25) der Randfläche (16) und/oder in zumindest einem Teilbereich (25) der Unterseite (15) mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei: – die Randfläche (16), bevor der Kernrohling in zumindest einem Teilbereich (25) der Randfläche (16) mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen wird, ein vorgegebenes Profil erhält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – der Kern (12) und der Ring (13) aus dem gleichen halbleitenden Material hergestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: – der Ring (13) aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt wird.