DE102012111869A1

DE102012111869A1 - Vakuumgreifvorrichtung

Info

Publication number: DE102012111869A1
Application number: DE201210111869
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-06-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Aufnehmen von insbesondere scheibenförmigen Körpern (2) von einem Träger, insbesondere Scheibenträger (3), mit einem Hohlraum (4), der eine Öffnung (6) und eine die Öffnung (6) umgebende Wand (7) mit Strömungsöffnungen (5) zum Austritt von im Inneren des Hohlraums (4) einen von außen durch die Öffnung (6) gerichteten Sog entfaltenden Gasströmungen. Zur gebrauchsvorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass zumindest einige der Strömungsöffnungen Saugöffnungen (5) sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine zum berührungslosen Aufnehmen von insbesondere scheibenförmigen Körpern (2) von einem Träger, insbesondere Scheibenträger (3), mit einem Hohlraum (4), der eine Öffnung (6) und eine die Öffnung (6) umgebende Wand (7) mit Strömungsöffnungen (5) zum Austritt von im Inneren des Hohlraums (4) einen von außen durch die Öffnung (6) gerichteten Sog entfaltenden Gasströmungen.
Die US 5,169,196 beschreibt eine kontaktlose Greifervorrichtung zum Aufnehmen von sogenannten Halbleiterwafern, die eine Scheibenform aufweisen mit einem kreisförmigen Grundriss. Die Vorrichtung besitzt einen Hohlraum, in den Öffnungen münden. Die Öffnungen sind mit einer Gaszuleitung verbunden, durch die Gas in den Hohlraum einströmen kann. Im Hohlraum entsteht eine Strömung, der zufolge sich dort ein dynamischer Unterdruck aufbaut. Es entsteht ein Sog, mit dem der Wafer in die Höhlung hineingezogen wird bzw. dort gehalten wird.
Die US 6,322,116 B1 offenbart einen zweiarmigen Greifarm, wobei jeder der Greifarme eine Düsenanordnung trägt, durch die Gas in den Greifarmzwischenraum strömt, so dass mit dieser Gasströmung ein Wafer gehalten werden kann.
Die WO 99/33725 offenbart eine Haltevorrichtung für einen Wafer, wobei ebenfalls Gasaustrittsdüsen vorgesehen sind, durch die Gasströme hindurchtreten, um eine Sogwirkung zu entfalten. Ähnliche Vorrichtungen beschreiben die US 6.099,056 , US 4,773,687 und US 6,893,069 B1 .
Aus der DE 26 09 754 ist eine Vorrichtung zum berührungslosen Aufnehmen von Scheiben von einem Scheibenträger bekannt. Ein Hohlraum besitzt Öffnungen zum Austritt von im Inneren des Hohlraums einen von außen durch die Öffnung gerichteten Sog entfaltenden Gasströmungen. Auch hier wird durch die Öffnungen Gas von außen in das Innere des Hohlraums hineingebracht.
Das Einbringen eines Gasstromes in das Innere des Hohlraums führt zur Ausbildung eines dynamischen Unterdrucks oberhalb der Oberfläche eines unterhalb des Hohlraums angeordneten Wafers, der zur Folge hat, dass der Wafer in den Hohlraum hineingezogen werden kann. Mit den bekannten Vorrichtungen ist es somit möglich, einen auf einem Scheibenträger, beispielsweise auf einem Suszeptor einer CVD-Beschichtungsanlage aufliegenden Wafer aufzunehmen. Bei dieser Art von Vorrichtung entsteht allerdings ein Gasstrom aus der Öffnung des Hohlraums in den den Wafer umgebenden Bereich. Nach einem CVD-Prozess in einer CVD-Beschichtungsvorrichtung wird nicht nur auf den in der Prozesskammer des Reaktors auf dem Suszeptor aufliegenden Substraten jeweils eine Schicht abgeschieden. Parasitäre Depositionen finden auch auf den nicht von Substraten abgedeckten Flächenabschnitten des Suszeptor statt. Diese Deponate sind leicht löslich mit der Oberfläche des Suszeptors verbunden, weshalb Gasströme dazu führen können, dass sich Teile der Beschichtung lösen und vom Gasstrom weggeblasen werden. Die abgelösten Teile können sich dann auf Oberflächen anderer auf dem Suszeptor aufliegender Substrate absetzen, was als nachteilhaft angesehen wird.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine gattungsgemäße Vorrichtung gebrauchsvorteilhaft zu verbessern.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass die Öffnungen Saugöffnungen sind. Die Öffnungen sind beipielsweise an eine Saugleitung oder an eine Unterdruckeinrichtung angeschlossen, so dass durch die Öffnungen ein Saugstrom von der Innenseite des Hohlraums her nach außen entstehen kann. Der Saugstrom kann im Inneren des Hohlraumes einen statischen Druck erzeugen, beispielsweise indem mehr Gas abgesaugt wird als nachströmt. Der Saugstrom kann im Inneren des Hohlraums aber auch ein dynamisches Druckprofil bzw. ein dynamisches Strömungsprofil, welches einen lokalen von außen in die Öffnung des Hohlraums gerichteten Sog entfaltet. Mit diesem Unterdruck bzw. Sog ist es möglich, einen Gegenstand, insbesondere einen scheibenförmigen Gegenstand, beispielsweise ein beschichtetes Substrat, einen Wafer oder dergleichen im Inneren des Hohlraums in einer Schwebe zu halten. Die im Inneren des Hohlraums schwebende Scheibe kann somit berührungslos transportiert werden. Die Unterdruckeinrichtung kann eine Vakuumpumpe sein, die mittels einer Rohrverbindung mit den Saugöffnungen verbunden ist. Die Unterdruckeinrichtung kann aber auch lediglich von einem Lüfter ausgebildet sein. Die Saugöffnungen sind bevorzugt in gleichmäßiger Umfangsverteilung nahe des Randes der Öffnung des Hohlraums in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei die Ebene, in der die Saugöffnungen angeordnet sind, parallel verläuft zu einer Ebene, die durch den Rand der Öffnung des Hohlraums verläuft. Die Saugöffnungen können aber auch in ungleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnet sein. Sie brauchen auch nicht in einer Parallelebene oder überhaupt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Sind die Saugöffnungen in einer Ebene angeordnet, so kann die Ebene auch schräg zur Öffnungsebene liegen, so dass der Wafer in eine Kipplage angehoben wird. Die Öffnung des Hohlraums besitzt einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser der Scheiben. Bevorzugt werden mit der Vorrichtung kreisförmige Scheiben in einer Schwebe gehalten, wobei die Umrisskontur der Öffnung des Hohlraums eine Kreisbogenlinie ist. Zwischen Rand der Hohlraumöffnung und äußerem Rand des Substrates verbleibt ein Spalt, durch den eine Gasströmung von außen her in das Innere des Hohlraums strömen kann.
In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Saugöffnungen hohlraumaußenseitig in ein Unterdruckvolumen münden. Das Unterdruckvolumen ist mit einer Unterdruckeinrichtung verbunden, die innerhalb des Unterdruckvolumens einen Unterdruck erzeugt. Der Raum, den das Unterdruckvolumen einnimmt, kann einen topfförmigen Hohlkörper umgeben, der den Hohlraum zur Aufnahme insbesondere von Scheiben ausbildet. Das Unterdruckvolumen selbst kann ebenfalls innerhalb eines Hohlraums angeordnet sein, der von einem äußeren Hohlkörper ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann somit mehrere ineinander geschachtelte Hohlkörper aufweisen. Der äußere Hohlkörper kann eine Gasaustrittsöffnung ausbilden, die den inneren Hohlkörper umgibt. Es kann sich dabei um eine ringförmige Gasaustrittsöffnung handeln. Durch diese Gasaustrittsöffnung kann ein Gasstrom in den Zwischenraum zwischen Unterseite der Vorrichtung und Oberseite eines ein Substrat, einen Wafer oder dergleichen tragenden Scheibenträger einströmen. Das aus der Gasaustrittsöffnung austretende Gas unterströmt den äußeren Rand des den Hohlraum ausbildenden Hohlkörpers, um in den Hohlraum einzuströmen und aus den Saugöffnungen den Hohlraum wieder zu verlassen. In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Saugöffnungen in ein ringförmiges Unterdruckvolumen münden. Das Unterdruckvolumen umgibt die äußere Mantelwand des den Hohlraum ausbildenden Hohlkörper. Oberhalb des im Gebrauchszustand nach oben weisenden Boden des topfförmigen Hohlkörpers befindet sich eine Unterdruckeinrichtung, die beispielsweise von einem Flügelrad ausgebildet sein kann. Die Drehung des Flügelrades erzeugt innerhalb des Unterdruckvolumens einen Unterdruck. Das aus dem Unterdruckvolumen herausgeförderte Gas wird in einen Gasrückführkanal geleitet, der auf der äußeren Seite der die Unterdruckkammer ausbildenden Wand liegt. Dieser Gasrückführkanal mündet in die oben bereits genannte Gasaustrittsöffnung, die die Öffnung des Hohlraums ringförmig umgibt. Im Gasrückführkanal kann eine Reinigungseinheit angeordnet sein. Diese Reinigungseinheit kann beispielsweise ein Filterelement sein, mit dem Festkörper, die mit aufgesaugt werden, aus dem Gasstrom herausgefiltert werden. Die Filtereinheit kann eine ringförmige Gestalt besitzen. Die von der Vorrichtung berührungslos zu haltende Scheibe ist vorzugsweise ein Substrat, welches auf einem Suszeptor einer CVD-Beschichtungseinrichtung aufliegt. Das Substrat kann dabei in einer Tasche des Suszeptors einliegen, wobei die Tasche eine Tiefe besitzt, die der Materialstärke des Substrates entspricht, so dass die Oberfläche des Substrates mit der Oberfläche des Suszeptors bündig in der Tasche einliegt. Das Substrat kann in der Tasche einliegend von Abstandshaltern getragen werden, so dass die Unterseite des Substrates einen Abstand zum Boden der Tasche aufweist. Alternativ kann das Substrat aber auch auf dem Boden der Tasche aufliegen. Um das Anheben eines in einer Tasche einliegenden Substrates zu erleichtern bzw. zu ermöglichen, kann eine Belüftungsöffnung vorgesehen sein, die in den Taschenboden mündet. Zufolge eines vom Gasstrom innerhalb des Hohlraums ausgebildeten, bis in den Raum unter der Hohlraumöffnung wirkenden Soges kann durch diese Belüftungsöffnung Gas nachströmen. In einer weiteren Alternative kann innerhalb des Hohlraums eine Gasaustrittsdüsenanordnung angeordnet sein, die eine Gasströmung erzeugt. Die Gasströmung wird innerhalb des Hohlraums erzeugt. Sie besitzt eine Radialkomponente. Die Gasströmung entwickelt sich insbesondere oberhalb des Objektes, welches vorstehend als Scheibe bezeichnet worden ist. Diese Gasströmung unterstützt die Ausbildung des Soges zum Anheben des Substrates vom Suszeptor bis in die oben bereits erwähnte Schwebestellung des Substrates innerhalb des Hohlraums, in der das Substrat etwa auf Höhe der Saugöffnungen liegt. In der Schwebestellung bilden sich insbesondere im Randbereich Saugströmungen oberhalb des Substrates und Saugströmungen unterhalb des Substrates aus, wobei jeder dieser Saugströme eine Sogwirkung entfaltet. Dominiert die nach oben ziehende, also in Richtung von außen in die Öffnung gerichtete Saugströmung, so hebt sich das Substrat an, gleichzeitig vergrößert sich aber der Saugstrom unterhalb des Substrates, der eine Sogwirkung von innen durch die Öffnung nach außen entfaltet, so dass eine entgegengerichtete Kraftkomponente entsteht. Die genannten Kraftkomponenten können aber auch aufgrund eines im Hohlraum vorhandenen statischen Drucks entstehen. Dann ist der Differenzdruck zwischen Oberseite und Unterseite des Objektes, also insbesondere der Scheibe entscheidend. Das Substrat bzw. ganz allgemein ein scheibenförmiger Gegenstand wird somit in einem dynamischen Gleichgewicht durch eine Saugströmung gehalten. In der Variante, bei der innerhalb des Hohlraums eine Gasaustrittsanordnung vorgesehen ist, wird der nach oben wirkende Saugstrom durch das aus dieser Gasaustrittsanordnung austretende Gas unterstützt. Während die durch die Saugöffnungen hindurchtretenden Saugströme mündungsseitig der Saugöffnungen einen lokalen Sog erzeugen, erzeugt die Blasdüsenanordnung der Gasaustrittsanordnung eine großflächige Strömung und damit eine großflächige Zone eines Unterdrucks. Das aus der Gasaustrittsanordnung heraustretende Gas wird durch die Saugöffnungen abtransportiert. Es können vier Saugöffnungen vorgesehen sein. Bevorzugt besitzt die Vorrichtung aber mindestens drei in gleicher Umfangsverteilung angeordnete Saugöffnungen. Jede der mehreren Saugöffnungen erzeugt eine lokale Kraftkomponente auf den Randbereich des in dem Hohlraum in einer Schwebe gehaltenen scheibenförmigen Gegenstandes. Zwei einander benachbart liegende Saugöffnungen definieren somit eine Achse, zu der eine weitere Saugöffnung gegenüberliegt. Bei lediglich drei Saugöffnungen wird der scheibenförmige Gegenstand in einer stabilen Dreipunktlage gehalten. Um die durch den Saugstrom entstehende Kraftkomponente zu lokalisieren, ist es optional vorgesehen, dass die Saugöffnungen in Vorsprüngen münden. Die Vorsprünge erstrecken sich von der Wand des Hohlraums in radialeinwärtiger Richtung. Eine Konzentration der Kraftkomponenten kann ebenfalls dadurch erreicht werden, dass der Rand der Öffnung des Hohlraums im Bereich der Saugöffnungen sich in Achsrichtung erstreckende Vorsprünge ausbildet.
In einer Variante ist ferner vorgesehen, dass der Gasführungskanal eine zusätzlich Absaugöffnung besitzt. Durch diese Absaugöffnung kann Gas aus dem Inneren der Vorrichtung abgesaugt werden. Dies hat zur Folge, dass sich ein Nettogasstrom in Richtung der eine ringförmige Gasaustrittsöffnung umgebenden Vorrichtung einstellt. Diese ergänzende Absaugöffnung ist ferner vorteilhaft, wenn durch eine Gasaustrittsdüse ein Gasstrom innerhalb des Hohlraums erzeugt wird. Das in den Hohlraum eingebrachte Druckgas wird durch die ergänzende Absaugöffnung abgesaugt. Es ist ferner möglich, dass der Hohlraum mit Belüftungsöffnungen versehen ist. Zwischen jeweils zwei Absaugöffnungen befindet sich innerhalb des Hohlraums jeweils eine Belüftungsöffnung. Die Belüftungsöffnungen können in derselben Ebene liegen in der auch die Saugöffnungen liegen. Bei dieser Variante sind die oben erwähnten Vorsprünge von Vorteil, die sich von der Wand des Hohlraums in radial einwärtiger Richtung oder in Achsrichtung nach unten erstrecken. Es ist insbesondere aber vorgesehen, dass die Belüftungsebenen in einer Parallelebene zu der Ebene liegen, in der die Saugöffnungen liegen. Die Saugöffnungen liegen insbesondere vertikal oberhalb oder unterhalb von Belüftungsöffnungen.
In einer Variante der Erfindung ist die Gasaustrittsdüsenanordnung höhenveränderbar. Sie kann beispielsweise abgesenkt werden, um Gegenstände, insbesondere scheibenförmige Wafer aus tieferen Kavitäten herauszuholen. Auch diese Gasaustrittsdüsenanordnung kann bis in einen Bereich oberhalb der Saugöffnungen gebracht werden.
Eine Vorrichtung, wie sie zuvor beschrieben worden ist, wird vorzugsweise als Greifkopf verwendet und ist am Ende eines Greifarmes angeordnet, mit dem Substrate von einem Suszeptor aufgenommen werden können. Der Greifer wird in eine Position oberhalb eines Substrates gebracht, wobei der Rand des Hohlraums einen vertikalen Abstand zur Oberseite des Suszeptor besitzt. Sodann wird durch die Saugöffnungen jeweils ein Saugstrom generiert, der innerhalb des Hohlraums jeweils einen örtlich begrenzten Sog entfaltet, mit dem ein Substrat berührungsfrei innerhalb des Greifkopfes gehalten werden kann. Die Saugöffnungen können auch so ausgebildet sein, dass mit dem Greifer das auf dem Suszeptor aufliegende Substrat angehoben wird. Das Substrat wird solange nach oben bewegt bis es auf Höhe der Saugöffnungen liegt und sich sowohl oberhalb als auch unterhalb des Substrates eine Saugströmung ausbildet. Die beiden Saugströmungen halten das Substrat berührungsfrei in einem dynamischen Gleichgewicht. Das so im Greifkopf gehaltene Substrat wird an eine andere Position gebracht, wo es abgelegt wird. Hierzu wird der Saugstrom reduziert bzw. abgeschaltet, so dass das Substrat abgesenkt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei lediglich die zur Erläuterung der Erfindung erforderlichen Details dargestellt sind;
2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in 1, wobei das kreisscheibenförmige Substrat 2 auf einem von einem Suszeptor 3 ausgebildeten Scheibenträger liegt, ohne dass durch die Saugöffnungen 5 ein Gasstrom strömt;
3 eine Folgedarstellung zu 2, wobei durch die Saugöffnungen 5 ein Saugstrom strömt, der innerhalb der Kammer 10 einen Unterdruck erzeugt, welcher das Substrat 2 anhebt;
4 eine Folgedarstellung zu 3, in der das Substrat 2 etwa auf Höhe der Saugöffnungen 5 in einer Schwebe gehalten ist;
5 einen Querschnitt durch die Saugöffnung, wobei mit der Bezugsziffer 22 Isobaren eingezeichnet sind, die sich bei vier in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordneten Saugöffnungen 5 ergeben;
6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem lediglich drei in gleicher Umfangsverteilung angeordnete Saugöffnungen 5 vorgesehen sind;
7 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Greifkopf 1 eine Unterdruckeinrichtung in Form eines Flügelrades 8 aufweist zur Ausbildung eines aus einer Gasaustrittsöffnung 17 austretenden Saugstroms;
8 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei innerhalb des Hohlraums 4 eine Gasaustrittsanordnung 15 angeordnet ist, die ein oder mehrere Gasaustrittsdüsen besitzt, die einen Gasstrom in den Hohlraum 4 erzeugt, der eine Radialkomponente zum Zentrum des Hohlraums 4 besitzt;
9 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Saugöffnungen im Bereich von innenwandseitigen Vorsprüngen 18 angeordnet sind;
10 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Rand des Hohlraums 4 im Bereich der Saugöffnungen 5 vertikal nach unten abragende Vorsprünge 19 besitzt und
11 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem jeweils zwischen zwei Saugöffnungen 5 eine Belüftungsbohrung 20 vorgesehen ist;
12 ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung gemäß 8.
Das in den 1 bis 5 dargestellte erste Ausführungsbeispiel ist Teil eines Greifkopfes einer Greiferanordnung, mit der berührungslos scheibenförmige Gegenstände, insbesondere Wafer bzw. Halbleitersubstrate 2 aufgenommen werden können. Der Greifkopf 1 weist einen topfförmigen Hohlkörper 10 auf. Der Boden des topfförmigen Hohlkörpers 10 weist nach unten. Eine auf einer Zylindermantelfläche verlaufende Wand 7 des Hohlkörpers 10 umgibt ebenso wie die Innenfläche des Bodens einen Hohlraum 4. Der Topfrand weist nach unten und bildet eine sich über die gesamte Querschnittsfläche des Hohlraums 4 erstreckende Öffnung 6 aus. Dem Rand der Öffnung 6 sind Saugöffnungen 5 benachbart. Bei dem in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier in gleichmäßiger Umfangsverteilung vom Rand der Öffnung 6 gleich beabstandete Saugöffnungen 5 vorgesehen. Die Saugöffnungen 5 haben nur einen geringen Abstand zum Rand der Öffnung 6. Der Abstand beträgt wenige Millimeter. Der Abstand hängt von der Materialstärke der Gegenstände ab. Bei sehr dicken Objekten ist der Abstand größer. Der Durchmesser des Hohlraums 4 bzw. der Öffnung 6 ist um ein Vielfaches größer als dieser Abstand, beispielsweise kann der Durchmesser um mindestens einen Faktor 2, 3, 4, 5 oder 6 größer sein. An die Saugöffnungen 5 schließen sich Saugrohre an, die mit Rohrleitungen mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden sind. Durch die nicht dargestellten Rohrleitungen können gegebenenfalls gedrosselte Gasströme fließen, die aus dem Hohlraum 4 in die Saugöffnungen 5 hineinströmen. Das Gas strömt von unten in die Öffnung des Hohlraums 6, wie es in den 3 und 4 durch Pfeile dargestellt ist.
Die Funktionsweise der Vorrichtung ist die folgende: Der Hohlkörper 10 wird mit seiner nach unten weisenden Öffnung 6 in eine vertikale Abstandslage oberhalb eines Scheibenträgers 3 gebracht. Beim Ausführungsbeispiel ist der Scheibenträger 3 der Suszeptor einer CVD-Beschichtungseinrichtung. Der Durchmesser der Scheibe, im Ausführungsbeispiel ein Halbleitersubstrat 2, ist geringer als der Durchmesser der Öffnung 6. Die 2 bis 3 zeigen eine Bohrung 21, die in einem Bereich unterhalb des Substrates 2 in der Oberseite des Suszeptors 3 mündet. Es handelt sich um eine Belüftungsbohrung, durch die Gas von unterhalb des Suszeptors 3 nach oberhalb des Suszeptors 3 strömen kann. Wird in den Saugöffnungen 5 ein aus dem Hohlraum 4 herausgerichteter Saugstrom eingestellt, so bildet sich vor den Mündungen der Saugöffnungen 5 ein lokales Druckgefälle. Beim Ausführungsbeispiel sind die Saugöffnungen so ausgebildet, dass sich innerhalb der Öffnung 6 ein Unterdruck ausbildet, der das Substrat 2 von der in 2 dargestellten Auflagestellung auf den Suszeptor 3 in eine Abstandsstellung abhebt, wie sie in der 3 dargestellt ist. Dabei kann durch die Belüftungsbohrung 21 Gas nachströmen, so dass eine Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite des Wafers 2 erzeugt wird, der den Wafer 2 anhebt. Der sich oberhalb des Substrates 2 ausbildende, im Wesentlichen statische Unterdruck hebt das Substrat 2 bis in die in 4 dargestellte stabile Schwebestellung, in der sich das Substrat 2 im Bereich der Mündungsöffnungen der Saugöffnungen 5 befindet. In dieser Position bildet sich sowohl unterhalb als auch oberhalb des Substrates eine in Vertikalrichtung weg vom Substrat 2 gerichtete Kraft aus, die das Substrat 2 in einer stabilen Schwebestellung hält.
Die 5 zeigt mit den Bezugsziffern 22 qualitativ den Verlauf von Isobaren innerhalb des Hohlraums 4. Die Orte geringsten Drucks befinden sich unmittelbar vor den Saugöffnungen 5.
Die 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen lediglich dadurch unterscheidet, dass hier anstelle von vier Saugöffnungen 5 lediglich drei in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnete Saugöffnungen 5 vorgesehen sind. Auch hier sind mit der Bezugsziffer 22 Isobaren eingezeichnet, wobei die unmittelbar den Saugöffnungen 5 benachbart liegenden Isobaren 22 Zonen mit dem geringsten Druck zeigen.
Bei dem in der 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der topfförmige Hohlkörper 10 von einer zylinderförmigen Wand 11 umgeben. Die Wand 11 bildet das Gehäuse einer Unterdruckkammer. Die Unterdruckkammer bildet ein Unterdruckvolumen 9, welches zum Rand 6 des Hohlraums 4 geschlossen ist und nach oben hin sich bis zu einer Unterdruckeinrichtung 8, nämlich einem Flügelrad erstreckt. Das Gehäuse 11 der Unterdruckkammer 9 wird von einem Außengehäuse 12 umgeben, welches ebenfalls eine Topfform besitzt. Eine Wandung des Außengehäuses 12 verläuft auf einer Zylindermantelfläche und umgibt koaxial die Wandung des Gehäuses 11 der Unterdruckkammer 9, welche wiederum koaxial die Wandung 7 des Hohlraums 4 umgibt. Die Drehachse des Flügelrades 8 verläuft vertikal und liegt in der Zentrumsachse des Hohlraums 4. Das scheibenförmige Substrat wird vom Boden einer Tasche 23 aufliegend angehoben.
Zwischen der Mantelwandung des Außengehäuses 12 und der Mantelwandung des Gehäuses 11 der Unterdruckkammer 9 bildet sich ein Gasrückführkanal 13 aus, durch den das vom Flügelrad 8 geförderte Gas nach unten bis in eine Gasaustrittsöffnung 17 strömt. Die Gasaustrittsöffnung 17 umgibt die Öffnung 6 des Hohlraums 4 ringförmig. Das in den Hohlraum 4 eingesaugte Gas tritt somit aus der Gasaustrittsöffnung 17 aus. Bei der in 7 dargestellten Variante ist somit ein Gaskreislauf möglich. Ferner ist es möglich, einen Nettogasstrom Q_U in den Spalt zwischen Unterseite des Greifkopfes 1 und Oberseite des Suszeptors 3 zu erzeugen. Hierzu besitzt die Wandung des Gasrückführkanals 13 eine ergänzende Absaugöffnung 14 durch die ein Gasstrom Q_A abgesaugt werden kann.
Bei dem in der 8 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Hohlraum 4 eine Gasaustrittsdüsenanordnung 15. Die Gasaustrittsdüsenanordnung 15 bildet eine sogenannte „Bernoulli-Düse” aus. Die Gasaustrittsdüsenanordnung 15 besitzt ein oder mehrere Gasaustrittsöffnungen, die einen bevorzugt vom Zentrum des Hohlraums 4 weggerichteten Gasstrom erzeugen. Dabei wird ein Gasstrom Q_I durch eine Speiseleitung 16 in die Vorrichtung 1 eingebracht. Der Gasstrom tritt aus den „Bernoulli-Düsen” der Düsenanordnung 15 aus und bildet im Zentrum der Öffnung 6 eine Unterdruckzone, die das Anheben des Substrates 2 von einer Abstandslage zum Greifkopf 1 fördert. Die Gasströmung Q_I durch die Speiseleitung 16 und Q_A durch die Absaugöffnung 14 sind so ausbalanciert, dass der mit Q_U bezeichnete Gasstrom immer in den Spalt zwischen Greifkopf 1 und Suszeptor 3 gerichtet ist und maximal Null erreicht. Mit dieser Anordnung ist es aber auch möglich, einen Gasstrom zu erzeugen, der aus dem Spalt herausgerichtet ist.
Die Gasaustrittsdüsenanordnung 15 kann auch in einer Vorrichtung gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen angeordnet sein und insbesondere in dem in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel.
Letzteres gilt auch für die in 8 dargestellten Abstandshalter 24, mit denen das Substrat 2 in einer vertikalen Abstandslage gegenüber dem Suszeptorboden 3 gehalten ist.
Bei dem in der 9 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel münden die Öffnungen 5 zur Erzeugung eines Saugstromes in Vorsprüngen 18, die in Radialeinwärtsrichtung von der Innenwandung 7 des Hohlkörpers 4 abragen. Zufolge dieser Ausgestaltung konzentrieren sich die in den 5 und 6 dargestellten Zonen mit stärkstem Unterdruck punktförmig im Zentrum der Öffnungsquerschnitte der Saugöffnungen.
Das in den 10 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel zeigt perspektivisch den unteren Rand der Öffnung 6 des Hohlraums 4. Es ist zu erkennen, dass der Öffnungsrand im Bereich der Saugöffnungen 5 nach unten weisende Vorsprünge 10 aufweist. Dies hat zur Folge, dass bei einer Verwendung des Greifkopfes 1 die in den 5 und 6 dargestellten Isobaren 22 sich in Umfangsrichtung auf den unmittelbar der Saugöffnung 5 benachbarten Bereich konzentrieren.
Die 11 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dort sind zwischen zwei Saugöffnungen 5 jeweils Belüftungsöffnungen 20 vorgesehen. Dies reduziert den von unten in die Öffnung 6 des Hohlraums 4 eintretenden Gasstrom. In Vertikalrichtung können die Belüftungsöffnungen 20 auf gleicher Höhe liegen, auf der auch die Saugöffnungen 5 liegen. Die Belüftungsöffnungen 20 können aber auch in einer Ebene liegen, die unterhalb oder die oberhalb der Ebene angeordnet ist, in der die Saugöffnungen 5 liegen.
Bei dem in der 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gasaustrittsdüse 15 höhenverschieblich. Sie kann bis auf ein Niveau unterhalb der Saugöffnungen 5 gegebenenfalls sogar bis auf ein Niveau unterhalb des unteren Randes des Hohlraums 7 abgesenkt werden, um Wafer 2 aus tiefen Kavitäten herauszuholen. Mittels einer nicht dargestellten Hubvorrichtung kann die Gasaustrittsdüse 15 in Richtung des Pfeiles verlagert werden.
Bei dem in der 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Gasrückführkanal 13 auch ein Filterelement 25 vorgesehen, mittels welchen sich im Gasstrom befindliche Festkörper, beispielsweise Staubpartikel, aus dem Gasstrom herausgefiltert werden können.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Unterdruckeinrichtung 8 ebenfalls als Flügelradanordnung dargestellt. Die Unterdruckeinrichtung kann aber auch anders gestaltet sein. Es kann beispielsweise eine Pumpe vorgesehen sein.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Greifkopf
2: Substrat/Scheibe (Wafer)
3: Suszeptor/Scheibenträger
4: Hohlraum
5: Saugöffnung
6: Öffnung des Hohlraums
7: Wand des Hohlraums
8: Unterdruckeinrichtung/Flügelrad
9: Unterdruckvolumen/Unterdruckkammer
10: topfförmiger Hohlkörper
11: Gehäuse der Unterdruckkammer
12: Außengehäuse
13: Gasrückführkanal
14: Absaugsöffnung
15: Gasaustrittsdüse
16: Speiseleitung
17: Gasaustrittsöffnung
18: Vorsprung
19: Vorsprung
20: Belüftungsbohrung
21: Belüftungsbohrung
22: Isobaren
23: Tasche
24: Abstandshalter
25: Filterelement
Q_U: Nettogasstrom
Q_I: Gasstrom
Q_A: Gasstrom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5169196 [0002]
US 6322116 B1 [0003]
WO 99/33725 [0004]
US 6099056 [0004]
US 4773687 [0004]
US 6893069 B1 [0004]
DE 2609754 [0005]

Claims

Vorrichtung zum berührungslosen Aufnehmen von insbesondere scheibenförmigen Körpern (2) von einem Träger, insbesondere Scheibenträger (3), mit einem Hohlraum (4), der eine Öffnung (6) und eine die Öffnung (6) umgebende Wand (7) mit Strömungsöffnungen (5) zum Austritt von im Inneren des Hohlraums (4) einen von außen durch die Öffnung (6) gerichteten Sog entfaltenden Gasströmungen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Strömungsöffnungen Saugöffnungen (5) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugöffnungen (5) außenseitig des Hohlraums (4) mit einer einen Saugstrom erzeugenden Unterdruckeinrichtung (8) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugöffnungen (5) in ein Unterdruckvolumen (9) münden, in welche von einer Unterdruckeinrichtung (8) ein Unterdruck erzeugt wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (4) von einem insbesondere topfförmigen Hohlkörper (10) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (10) vom Gehäuse (11) einer Unterdruckkammer (9) umgeben ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckkammer (9) von einem Gasrückführkanal (13) umgeben ist, der eine Gasaustrittsöffnung (17) ausbildet, die die Öffnung (6) insbesondere ringförmig umgibt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckeinrichtung (8) innerhalb eines den Gasrückführkanal (13) ausbildenden Außengehäuse (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine etwa im Zentrum des Hohlraums (4) angeordnete Gasaustrittsdüse (15) zum Austritt eines bevorzugt im Wesentlichen in Radialrichtung bezogen auf die Gasaustrittsdüse gerichteten Gasstrom, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Saugöffnungen (5) in einer gedachten Ebene vertikal oberhalb der nach unten gerichteten Öffnung (6) des Hohlraums (4) angeordnet sind und die Gasaustrittsanordnung (15) oberhalb der gedachten Ebene sitzt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsdüse (15) höhenverstellbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch mindestens drei mit gleichem Abstand zum Rand der Öffnung (6) des Hohlraums (4) angeordnete Saugöffnungen (5).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugmündungen der Saugöffnungen (5) in radial einwärts von der Wand (7) des Hohlraums (4) abragenden Vorsprüngen (18) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Öffnung (6) des Hohlraums (4) insbesondere im Bereich der Saugöffnungen (5) in Axialrichtung vom Hohlraum (4) wegweisende Vorsprünge (19) ausbildet.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch in Umfangsrichtung der Wand (7) des Hohlraums (4) zwischen zwei Saugöffnungen (5) angeordnete Belüftungsöffnungen (20).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Greifkopf ist, der am Ende eines Greifarmes einer Greiferanordnung sitzt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gasrückführkanal (13) eine Filtereinheit (25) angeordnet ist.