DE102014106728A1

DE102014106728A1 - Vorrichtung zum Ausrichten eines Wafers auf einem Waferträger

Info

Publication number: DE102014106728A1
Application number: DE102014106728.2A
Authority: DE
Inventors: Francisco Ruda Y Witt; Marcel Kollberg; Torsten Werner Bastke
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-11-19
Also published as: TW201603176A; TWI661506B; WO2015173102A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Wafers auf einem Waferträger (11), mit einem Waferzentrierelement zum Zentrieren des Wafers gegenüber einem Grundelement (2) und mit einem Zentrierkörper (3), der Zentrierflanken (24) aufweist, die mit Gegenzentrierflanken des Waferträgers (11) zusammenwirken, um den Waferträger gegenüber dem Grundelement (2) lagezujustieren. Der Zentrierkörper ist von einer Hubeinrichtung (25) von einer Außerwirkstellung, in der die Zentrierflanken (24) von den Gegenzentrierflanken (10) beabstandet sind, in eine Wirkstellung bringbar, in der die Zentrierflanken (24) an den Gegenzentrierflanken (10) angreifen. Die Zentrierflanken (24) und/oder Gegenzentrierflanken (10) sind Schrägflächen, insbesondere Abschnitte einer Konusfläche. Die Verwendung der Vorrichtung erfolgt mit folgenden Schritten: – Ablegen des Waferträgers (11) auf dem Grundelement (2); – Lagejustieren des Waferträgers (11) gegenüber dem Grundelement (2) durch Anheben des Waferträgers (11) mittels des Zentrierkörpers (3); – Zentrieren des Wafers durch vertikale Verlagerung des Wafers gegenüber dem Waferzentrierelement; – Ablegen des Wafers auf dem Waferträger (11) durch Absenken des Wafers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Wafers auf einem Waferträger, mit einem Waferzentrierelement zum Zentrieren des Wafers gegenüber einem Grundelement und mit einem Zentrierkörper, der Zentrierflanken aufweist, die mit Gegenzentrierflanken des Waferträgers zusammenwirken, um den Waferträger gegenüber dem Grundelement lagezujustieren.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2012 111 167 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Wafers auf einem Waferträger. Die Vorrichtung besitzt ein Grundelement, auf das der Waferträger aufgesetzt werden kann. Das Grundelement besitzt einen Zentrierabschnitt, der mit einem Gegenzentrierabschnitt des Waferträgers derart zusammenwirkt, dass der auf das Grundelement aufgesetzte Waferträger eine vorbestimmte Lage zum Grundelement einnimmt. Oberhalb des Grundelementes ist ein Zentrierelement angeordnet, das eine vorbestimmte Lagebeziehung zum Grundelement aufweist. Das Zentrierelement besitzt einen Justierelementeträger, an dem Justierelemente angeordnet sind, mit denen der Wafer in eine vorbestimmte Lage zum Grundelement bringbar ist. Indem der Waferträger eine definierte Lage gegenüber dem Grundelement einnimmt, wird mit der Vorrichtung der Wafer in eine definierte Lage zum Waferträger gebracht. Der Waferträger besitzt eine Unterseite. Die Unterseite besitzt eine konusförmige Aufnahme. Mit dieser konusförmigen Aufnahme wird der Waferträger auf einen von einer Scheibe ausgebildeten Zentrierkörper aufgesetzt, dessen Zentrierflanken von einer Konusfläche ausgebildet ist.
Zum Stand der Technik gehört die DE 102 32 731 A1 und die DE 10 2010 017 082 A1 , die jeweils eine Ladeplatte beschreiben, die einen Waferträger ausbildet, der eine in der Horizontalen liegende Tragfläche ausbildet, auf die eine im folgenden Wafer genannte Scheibe aus einem Halbleitermaterial auflegbar ist. Mit dem Waferträger wird der Wafer in eine Prozesskammer einer Beschichtungsanlage gebracht, wo auf dem Wafer ein oder mehrere Schichten abgeschieden werden. Dies erfolgt mit Handhabungsautomaten, wie sie beispielsweise in den US 5,162,047 , US 5,334,257 , US 5,626,456 oder US 6,318,957 beschrieben werden. Um eine optimale, d. h. gleichförmige Beschichtung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn nicht zu vermeidende Spalten insbesondere entlang der Ränder der in Taschen eines Suszeptors einliegenden Wafer möglichst klein gehalten werden. Es besteht ferner das Bedürfnis, einen Suszeptor mit einer Vielzahl von jeweils Wafer tragenden Waferträgern zu bestücken.
Mit der eingangs genannten Vorrichtung wird die automatische Beladung eines Suszeptors mit Wafern verbessert. Allerdings setzt die optimale Zentrierung des Waferträgers gegenüber dem Grundelement eine Fertigung der Zentrierflanken beziehungsweise Gegenzentrierflanken mit geringsten Toleranzen voraus. Probleme kann es bei der Zentrierung insbesondere dann geben, wenn sich die Temperatur von Waferträger und Zentrierkörper unterscheiden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung gebrauchsvorteilhaft zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass der Zentrierkörper von einer Hubeinrichtung von einer Außerwirkstellung in eine Wirkstellung bringbar ist. In der Außerwirkstellung sind die Zentrierflanken von den Gegenzentrierflanken beabstandet. Mit der Hubeinrichtung wird der Zentrierkörper in Vertikalrichtung angehoben, bis die Zentrierflanken in eine Anlage treten zu den Gegenzentrierflanken. Dabei kann der Waferträger geringfügig von dem Grundelement abgehoben werden. In der Wirkstellung findet eine Zentrierung statt. Nach der Zentrierung kann der Zentrierkörper wieder abgesenkt werden. Der Waferträger wird dann in einer zentrierten Stellung auf das Grundelement abgesetzt. Die Zentrierflanken und/oder die Gegenzentrierflanken können von Schrägflächen, insbesondere jeweils von einer Konusfläche ausgebildet sein. Der Zentrierkörper kann eine Konusscheibe sein. Eine kreisrunde flache Scheibe besitzt einen kegelstumpfförmigen Rand. Die Gegenzentrierflanke kann von einem Innenkonus ausgebildet sein. In der Außerwirkstellung sind die Zentrierflanken durch einen Spalt von den Gegenzentrierflanken beabstandet. Der Zentrierkörper ist bevorzugt aus einem Werkstoff gefertigt, der eine geringe thermische Ausdehnung besitzt. Insbesondere ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Werkstoffs des Zentrierkörpers geringer, als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Werkstoffs des Waferträgers. Der thermische Ausdehnungskoeffizient kann demjenigen von Quarz entsprechen. Bevorzugt wird der Zentrierkörper deshalb aus Quarz gefertigt. Die Hubeinrichtung kann von einem Stempel ausgebildet sein, der zentrisch am Zentrierkörper angreift. In der Außerwirkstellung liegt die den Zentrierkörper bildende Konusscheibe flächig auf einer Auflagefläche des Grundelementes auf. Auf derselben Auflagefläche liegt auch die Unterseite des Waferträgers auf. Der Zentrierkörper liegt bevorzugt in einer Höhlung des Waferträgers, dessen Randflächen die Gegenzentrierflächen ausbilden. Der ringförmige Waferträger tritt beim Zentrieren nur für eine sehr kurze Zeit, beispielsweise etwa eine Sekunde, in Kontakt mit dem Zentrierkörper. Der Waferträger kann Substrate mit 200 mm Durchmesser tragen. Die Substrate können mit einer Toleranz von 0,02 mm auf dem Waferträger positioniert werden. Die Aufgabe des Zentrierkörpers ist eine reproduzierbare Lagepositionierung des Waferträgers am Grundelement. Der Zentrierkörper wirkt mit seinen Zentrierflanken derart mit den Gegenzentrierflanken des Waferträgers zusammen, dass der Waferträger nach einer Aufwärts- und Abwärtsverlagerung des Zentrierkörpers eine vorbestimmte Lage zum Grundelement einnimmt. Bei dem Grundelement kann es sich beispielsweise um eine Grundplatte handeln. Die Gegenzentrierflanken bilden einen Gegenzentrierabschnitt, der der Unterseite des Waferträgers zugeordnet ist. Die Zentrierflanken des Zentrierkörpers bilden einen Zentrierabschnitt. Der Gegenzentrierabschnitt kann eine dem Zentrierabschnitt entsprechende Negativform (Höhlung) ausbilden. Es ist ferner ein oberhalb des Grundelementes angeordnetes Waferzentrierelement vorgesehen. Dieses kann fest mit dem Grundelement verbunden sein. Es ist aber auch vorgesehen, dass das Waferzentrierelement lösbar am Grundelement sitzt. In jedem Fall besitzt das am Grundelement befestigte Waferzentrierelement aber eine vorbestimmte Lagebeziehung zum Grundelement. Das Waferzentrierelement weist einen Justierelementeträger auf. Der Justierelementeträger kann in Art eines spaltoffenen Ringes gestaltet sein. Der Ring kann zu seinem Rand hin offen sein. Er kann beispielsweise in der Draufsicht die Form eines Hufeisens, eines U oder eines C ausbilden. Er kann eine Öffnung (Durchtrittsfreiraum) umgeben, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Wafers. Da die Wafer üblicherweise eine Kreisscheibengestalt aufweisen, hat die Öffnung des Justierelementeträgers bevorzugt einen auf einer Kreisbogenlinie verlaufenden Rand. Der Justierelementeträger trägt Justierelemente. Diese sind in einer der Umrisskontur des Wafers entsprechenden Anordnung angeordnet. Die Justierelemente sind so ausgelegt, dass sie den Wafer in einer Ebene parallel zur Tragfläche des Wafers ausrichten können. Die Ausrichtung des Wafers erfolgt vertikal oberhalb des Waferträgers. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzen die Justierelemente Schrägflanken. Die Schrägflanken weisen dabei zur Öffnung. Die Schrägflanken bilden Gleitflächen aus, an denen der Rand eines durch die Öffnung des Zentrierelementes abgesenkten Wafers abgleiten kann. Dabei wird der Wafer in einer Richtung quer zur Absenkbewegung in eine vorbestimmte Zentrierstellung verschoben. Die Öffnung wird nur über eine Teilumfangslänge vom Justierelementeträger umgeben. Es verbleibt ein Eingriffsbereich für den Handhabungsarm. Bei einer derartigen Ausgestaltung liegt der Wafer auf einem zum Wafertransport geeigneten Handhabungsarm auf. Dabei überragen Randabschnitte des Wafers den Handhabungsarm. Diese Randabschnitte des Wafers können bei der Absenkbewegung an den Schrägflanken der Justierelemente entlang gleiten, wobei sich der Wafer dann in Horizontalrichtung auf dem Handhabungsarm verschieben kann. Die Bewegung des Handhabungsarms ist dabei eine reine Vertikalabwärtsverlagerung. Die Justierelemente können lösbar und quer zum Rand der Öffnung verschiebbar am Justierelementeträger befestigt sein. Zufolge dieser Ausgestaltung lassen sich die Justierelemente in eine vorbestimmte Position kalibrieren. Vom Grundelement können in Richtung auf die Öffnung Tragstifte vertikal nach oben abragen. Die Höhe der Tragstifte ist größer als die vertikale Höhe des Waferträgers, so dass die Tragstifte durch den Ringfreiraum oder durch separate Bohrungen des ringförmigen Waferträgers hindurchragen können. Die Enden der Tragstifte überragen dabei die Tragfläche des Waferträgers. Andererseits ist der Abstand zwischen den freien Enden der Tragstifte und der Unterseite des Justierelementeträgers ausreichend groß, um den Waferträger durch diesen Freiraum hindurchbringen zu können. Mit einem dem Waferträger zugeordneten Handhabungsarm kann der Waferträger somit durch den Zwischenraum zwischen den Tragstiften und der Unterseite des Justierelementeträgers hindurch gebracht werden und auf das Grundelement aufgesetzt werden, wobei die Tragstifte entweder durch individuelle Bohrungen oder durch einen Ringfreiraum des Waferträgers hindurchragen. Bevorzugt besitzt der Handhabungsarm zum Transport des Waferträgers eine Gabelform. Die beiden Gabelzinken können einen ringförmigen Kragen des Waferträgers untergreifen. Wird der Wafer mit dem ihm zugeordneten Waferträger durch die Ausrichtöffnung des Justierelementes hindurch gebracht, so wird der Wafer in Horizontalrichtung ausgerichtet. Im Zuge der weiteren Absenkbewegung des Handhabungsarmes wird der Wafer auf die Enden der Tragstifte aufgelegt. Mit dem dem Waferträger zugeordneten Handhabungsarm wird der Waferträger anschließend angehoben. Das Anheben des Waferträgers kann aber auch mit der Hubeinrichtung erfolgen, indem der Zentrierkörper angehoben wird. Dabei treten die Zentrierflanken in Kontakt zu den Gegenzentrierflanken und heben den Waferträger an. Das Anheben des Waferträgers erfolgt exakt in Vertikalrichtung, so dass der Waferträger den Wafer in einer vorbestimmten, durch die Lage der Justierelemente definierten Position aufnimmt. Dabei legt sich der Wafer in eine Vertiefung der Tragfläche, deren Rand nur einen minimalen Abstand zum Rand des Wafers hat. In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt die Vorrichtung eine zweite Hubeinrichtung. Diese Hubeinrichtung bildet zusammen mit den Tragstiften Hubmittel, um den Wafer in Vertikalrichtung zu verlagern. Mit dem Hubmittel kann der Wafer durch die Öffnung des Waferzentrierelementes gebracht werden, so dass er sich in Horizontalrichtung in eine zentrierte Lage verschiebt. Durch weiteres Absenken des Hubmittels kann schließlich der Wafer auf eine Tragfläche des Waferträgers aufgelegt werden. Da der Waferträger eine zentierte Position gegenüber dem Waferzentrierelement einnimmt, gelangt der Wafer in eine vorbestimmte Position auf dem Waferträger. Beide Hubeinrichtungen können unabhängig voneinander betätigt werden. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Aufsetzen eines Wafers auf einen Waferträger unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung, bei dem zunächst ein Waferträger auf dem Grundelement abgelegt wird. In einem darauffolgenden Schritt wird der Waferträger vom Zentrierkörper angehoben, wobei der Waferträger lagejustiert wird in Bezug auf das Waferzentrierelement. Anschließend wird der Wafer durch eine Vertikalverlagerung durch das Waferzentrierelement zentriert und durch weiteres Absenken auf dem Waferträger abgelegt. Das Ablegen des Wafers auf dem Waferträger kann in der angehobenen Stellung des Waferträgers erfolgen, in der der Waferträger vom Zentrierkörper in einer Abstandsstellung gegenüber dem Grundelement gehalten wird. Es ist aber auch möglich, den Waferträger vor dem Ablegen des Wafers auf dem Waferträger abzusenken.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Ausrichtvorrichtung;
2 eine perspektivische Darstellung eines Waferträgers;
2a eine perspektivische Darstellung eines als Transferring gestalteten Waferträgers;
3 eine Explosionsdarstellung der Ausrichtvorrichtung mit Waferträger;
4 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung als Seitenansicht auf eine Ausrichtvorrichtung;
5 eine Darstellung gemäß 4 mit einem Waferträger 11, der von einem Handhabungsarm 12 auf das Grundelement 2 aufgesetzt wird;
6 eine Folgedarstellung zu 5, wobei der Waferträger 11 auf das Grundelement 2 abgesetzt worden ist und der Zentrierkörper 3 seine Außerwirkstellung einnimmt;
7 eine Folgedarstellung zu 6, wobei der Zentrierkörper 3 in seine Wirkstellung angehoben ist und den Waferträger 11 vom Grundelement 2 abgehoben und zentriert hat;
8 eine Folgedarstellung zu 7, wobei ein Handhabungsarm 14 einen Wafer 13 absenkt, der in einer strichpunktierten Darstellung mit einem Randabschnitt gegen eine Schrägflanke 16 eines Justierelementes 6 tritt;
9 eine weitere Folgedarstellung, bei der der Wafer 13 auf den Tragstiften 4 oberhalb des Waferträgers 11 aufliegt, nachdem er (in strichpunktierter Darstellung) von den Justierelementen 6 justiert worden ist;
10 eine Darstellung gemäß 9, wobei der Wafer 13 auf dem Waferträger 11 aufgelegt ist.
Die in den Zeichnungen dargestellte Ausrichtvorrichtung besitzt ein Grundelement 2 mit einer Grundplatte 7. Die Grundplatte 7 hat eine im Wesentlichen kreisscheibenförmige Gestalt. Von einem Randbereich der Grundplatte 7 entspringt eine Tragwand 20, die ein Waferzentrierelement 1 trägt. Das Waferzentrierelement 1 besitzt einen im Wesentlichen ringförmigen Justierelementeträger 5.
Im Zentrum der Bodenfläche der Grundplatte 7 befindet sich ein Zentrierkörper 3. Dieser wird von einer flachen Quarzscheibe gebildet, die die Form eines Kegelstumpfes besitzt. Der kegelstumpfförmige Zentrierkörper 3 ist gegenüber der Grundplatte 2 in Vertikalrichtung verlagerbar. Hierzu dient eine Hubeinrichtung 25 in Form eines Stempels, der durch eine Öffnung 28 der Grundplatte hindurchgreift. Der Stempel der Hubeinrichtung 25 ist in Richtung des Pfeiles B, also in Vertikalrichtung, verlagerbar. In einer in der 4 dargestellten Außerwirkstellung liegt der Zentrierkörper 3 auf der Oberseite der Grundplatte 7 auf. In einer in der 7 dargestellten Wirkstellung ist der Zentrierkörper 3 in Vertikalrichtung von der Grundplatte 7 entfernt. Er wurde von der Hubeinrichtung 25 angehoben.
Ein ringförmiger Waferträger 11 besitzt eine ringförmige Tragfläche 11', auf der der Rand eines Wafers 13 abgelegt werden kann. Eine zentrale Höhlung des Waferträgers 11 besitzt eine ringförmige Wandung, die entlang einer negativen Kegelstumpffläche verläuft. Der Kegelwinkel dieser Konusfläche 10 entspricht dem Kegelwinkel der Kegelstumpffläche 24 des Zentrierkörpers 3. Die Außenkonusfläche 24 bildet somit Zentrierflanken und die Innenkonusfläche 10 damit zusammenwirkende Gegenzentrierflanken aus. Mit einem Handhabungsarm 12, der einen Kragen 21 des Waferträgers 11 untergreift, kann der Waferträger in eine Position oberhalb der Grundplatte 7 des Grundelementes 2 gebracht werden. In der in 5 dargestellten Stellung nimmt der Waferträger 11 eine nicht zentrierte Stellung gegenüber dem Grundelement 2 ein. Der Waferträger 11 wird dann in die in 6 dargestellte Betriebsstellung abgesenkt, in der die Position des Waferträgers 11 gegenüber dem Grundelement 2 ebenfalls noch undefiniert ist. Die Konusfläche 24 des sich in seiner Außerwirkstellung befindenden Zentrierkörpers 3 ist von der Konusfläche 10 des Waferträgers 11 durch einen Spalt 29 beabstandet.
Wird der Zentrierkörper 3 mit Hilfe der Hubeinrichtung 25 angehoben, so treten die von der Konusfläche ausgebildeten Zentrierflanken 24 in berührende Anlage zu dem von der Gegenkonusfläche 10 ausgebildeten Gegenzentrierflanken des Waferträgers 11. Dies geht einher mit einer horizontalen Verlagerung des Waferträgers 11 in eine zentrierte Stellung und eine anschließende Vertikalverlagerung des Waferträgers 11 in die in 7 dargestellte Betriebsstellung.
Anschließend wird der Waferträger 11 durch Absenken des Zentrierkörpers 3 in die in 8 dargestellte zentrierte Stellung gebracht. Der Waferträger 11 besitzt jetzt eine definierte Lage gegenüber dem Waferzentrierelement 1.
Das Ablegen des Wafers auf dem Waferträger 11 kann in der in 7 dargestellten Betriebsstellung erfolgen, in der der Waferträger 11 eine gegenüber der Grundplatte 7 angehobene Stellung einnimmt. Durch Absenken des Zentrierkörpers 3 kann dann der den Wafer 13 tragende Waferträger 11 abgesenkt werden, bis er auf der Grundplatte 7 aufliegt. Alternativ dazu kann der Waferträger 11 aber auch vor dem Ablegen des Wafers 13 auf dem Waferträger 11 abgesenkt werden, so dass die Beladung des Waferträgers 11 mit dem Wafer 13 in der in der 8 dargestellten Stellung erfolgt.
Der Justierelementeträger 5 umschließt nur teilbereichsweise eine Öffnung 17. Der Justierelementeträger 5 besitzt einen Eingriffsbereich 19, so dass der in Draufsicht etwa die Form eines C, eines Hufeisens oder eines U aufweist. Durch den Eingriffsbereich 19 kann ein Handhabungsarm 14 zum Handhaben eines Wafers 13 in Vertikalrichtung hindurchfahren.
Auf der oberen Seite des Justierelementeträgers 5 sind mit im Wesentlichen gleicher Umfangsverteilung um das Zentrum der im Ausführungsbeispiel kreisförmigen Öffnung 17 mehrere Justierelemente 6 angeordnet. Jedes der Justierelemente 6 ist dabei in einer Nut angeordnet und in Radialrichtung bezogen auf das Zentrum der Öffnung 17 verschieblich, sofern eine Befestigungsschraube 8 gelöst ist. Bei angezogener Befestigungsschraube 8 ist das Justierelement 6 ortsfest.
Jedes der dort insgesamt acht Justierelemente 6 besitzt eine zum Zentrum der Öffnung 17 hinweisende Schrägflanke 16.
Die 2 und 2a beschreiben jeweils einen Waferträger, der im Wesentlichen eine Ringform aufweist. Die nach oben weisende Oberseite des Waferträgers 11 bildet eine Tragfläche 11' aus, auf die ein Wafer 13 abzulegen ist. Der Waferträger 11 besitzt an seiner Unterseite einen Hohlraum, der einen Gegenzentrierabschnitt 10 ausbildet. In einer einfachsten Ausgestaltung (2a) ist der Waferträger als Transferring ausgebildet. Er besitzt einen ringsumlaufenden Kragen 21, der von den Gabelzinken eines gabelförmigen Handhabungsarms 12 untergriffen werden kann. Die beiden in den 2, 2a dargestellten Waferträger 11 besitzen auf Ihrer Oberseite eine Tasche mit einem kreisrunden Rand 11''. Der Boden der Tasche bildet die Tragfläche 11' aus. Die beiden Waferträger 11 unterscheiden sich im Wesentlichen lediglich in der Größe des Durchmessers der Ringöffnung 23. Der in der 2 dargestellte Waferträger 11 besitzt einen geringen Durchmesser der Ringöffnung 23, so dass für die Tragstifte eigene Bohrungen 22 vorgesehen sind. Bei dem in der 2a dargestellten Waferträger 11 erstreckt sich die Tragfläche 11' lediglich über einen schmalen Randbereich, der an den Rand 11'' der Tasche angrenzt.
Die 4 zeigt in einer Prinzipdarstellung im Querschnitt die wesentlichen Elemente einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung, nämlich ein Grundelement 2 mit einer Grundplatte 7, die einen Waferzentrierabschnitt 3 trägt und von der Tragstifte 4 nach oben hin abragen. Das Waferzentrierelement 1 ist mit nicht dargestellten Mitteln fest mit dem Grundelement 2 verbunden. Es besitzt einen Justierelementeträger 5, der in der Prinzipdarstellung lediglich vier Justierelemente 6 trägt. Jedes Justierelement 6 besitzt eine Schrägflanke 16, wobei der Schrägenwinkel der Schrägflanke 16 so verläuft, dass die Schräge nach unten in Richtung auf die Öffnung 17 weisen. Die Justierelemente 6 besitzen Schlitze, durch die jeweils eine Befestigungsschraube 8 hindurchragt, die in eine Gewindebohrung des Justierelementeträgers 5 eingeschraubt ist.
Die Bestückung eines Waferträgers 11 mit einem Wafer 13 wird anhand der 5 bis 10 erläutert.
Zunächst wird mittels eines Handhabungsarmes 12 ein Waferträger 11, bei dem es sich um einen Transferring handeln kann, auf die Grundplatte 7 aufgesetzt. Durch Anheben und Wiederabsenken des Zentrierkörpers 3 erfolgt dann eine Zentrierung des Waferträgers 11 gegenüber der Grundplatte 7, wobei der Zentrierabschnitt 24 des Zentrierkörpers 3 den Gegenzentrierabschnitt 10 des Waferträgers 11 in eine lateral zentrierte Position bringt.
Ein anders gestalteter Handhabungsarm 14 untergreift einen im Wesentlichen kreisförmigen Wafer 13, bei dem es sich um ein Halbleitersubstrat handelt, welches auf den Waferträger 11 aufgelegt werden soll. Es kann sich dabei um eine flache Kreisscheibe handeln, die aus Silizium, Germanium, Galliumarsenid, Indiumphosphit oder aus einem anderen Material besteht. Der Wafer 13 besitzt eine undefinierte Position gegenüber dem Handhabungsarm 14. Der Handhabungsarm 14 wird – wie es die 8 zeigt – durch den Eingriffsbereich 19 vertikal abwärts verlagert, wobei der Wafer 13 durch die Öffnung 17 hindurchtritt. Da der Wafer 13 eine unbestimmte Lage auf dem Handhabungsarm 14 besitzt, treten im Zuge der Abwärtsbewegung Abschnitte des Randes des Wafers 13 gegen die Schrägflanken 16. Daraus entwickelt sich eine horizontale Kraftkomponente, die den Wafer 13 in Richtung auf das Zentrum der Öffnung 17 verlagert. Dies ist in der 9 strichpunktiert dargestellt.
Die 9 zeigt strichpunktiert den Wafer 13 beim Austritt aus dem Waferzentrierelement 1, in dem sein Rand die schneidenartigen Spitzen der Schrägflanken 16 verlässt. Durch eine weitere Absenkbewegung des Handhabungsarmes 14 wird der Wafer 13 auf die Enden der Tragstifte 4 abgelegt. Durch Absenken der die Öffnungen 27 der Grundplatte 7 durchgreifenden Tragstifte 4 mittels einer zweiten Hubeinrichtung 26, die in Richtung des Pfeiles A in Vertikalrichtung verlagerbar ist, wird der Wafer 13 dann auf die Tragfläche 11' des Waferträgers 11 abgelegt. Der Wafer 13 liegt dann in einer ausgerichteten Position auf der Tragfläche 11'.
Die Tragfläche 11' des Waferträgers 11 kann eine Tasche ausbilden, deren Umfangskontur der Umfangskontur des Wafers 13 entspricht und deren Tiefe in etwa der Materialstärke des Wafers. Zufolge der zentrierenden Ausrichtfunktion der Vorrichtung wird der Wafer derart gegenüber der Tasche in der Tragfläche 11' des Waferträgers 11 ausgerichtet, dass er genau in die Tasche hineinpasst. Der Rand 11'' der Tasche braucht somit nur ein minimales Übermaß zu besitzen, so dass der Spalt zwischen Taschenwand und Waferrand minimiert ist.
Der Hub der Tragstifte 4 kann aber auch so groß sein, dass die Tragstifte 4 durch die Öffnung 17 hindurchgreifen, so dass der Wafer in einer Position oberhalb des Waferzentrierelementes 1 auf die Tragstifte 4 aufgesetzt werden kann. Durch Absenken der Tragstifte 4 mittels der zweiten Hubeinrichtung 26 wird dann der Wafer 13 zentrierend durch die Öffnung 17 in Vertikalrichtung hindurchtransportiert und nach seiner Zentrierung auf der Tragfläche 11 abgelegt.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils eigenständig weiterbilden, nämlich:
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Zentrierkörper von einer Hubeinrichtung 25 von einer Außerwirkstellung, in der die Zentrierflanken 24 von den Gegenzentrierflanken 10 beabstandet sind, in eine Wirkstellung bringbar ist, in der die Zentrierflanken 24 an den Gegenzentrierflanken 10 angreifen.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zentrierflanken 24 und/oder Gegenzentrierflanken 10 Schrägflächen und insbesondere Abschnitte einer Konusfläche sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gegenzentrierflanken 10 von einer Innenkonusfläche des insbesondere ringförmigen Waferträgers 11 ausgebildet sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Zentrierkörper eine flache Scheibe ist, deren Rand eine Außenkonusfläche ausbildet.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zentrierflanken 24 in Außerwirkstellung durch einen Spalt 29 von den Gegenzentrierflanken 10 beabstandet sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Zentrierkörper 3 aus einem Werkstoff mit einem kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht, insbesondere aus Quarz oder einem Werkstoff mit einem ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorrichtung einen Justierelementeträger 5 aufweist, an dem in einer einer Umrisskontur des Wafers entsprechenden Anordnung Justierelemente 6 angeordnet sind, um den Wafer in einer Ebene parallel zu einer Tragfläche 11' des Waferträgers auszurichten.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Justierelemente 6 Schrägflanken 16 aufweisen, an denen Randabschnitte des von einem Handhabungsarm 14 durch eine Öffnung des Zentrierelementes 1 abgesenkten Wafers 13 abgleiten können, wobei insbesondere die Öffnung 17 nur über eine Teilumfangslänge vom Justierelementeträger 5 umgeben ist und einen Eingriffsbereich 19 für den Handhabungsarm 14 ausbildet.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Waferträger 11 eine Ringform aufweist und/oder der Waferträger 11 einen Kragen 21 aufweist zum Untergriff eines Handhabungsarmes 12.
Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch vom Grundelement 2 in Richtung auf die Öffnung 17 abragende Tragstifte 4 zum Aufsetzen des Wafers 13.
Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch ein Hubmittel 4, 26, auf das ein Wafer 13 aufgelegt werden kann, welches Hubmittel 4, 26 in Vertikalrichtung verlagerbar ist, so dass der auf dem Hubmittel 4, 26 aufliegende Wafer 13 beim Durchtritt durch das Waferzentrierelement 1 zentriert wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Hubelement 4, 26 den Wafer 13 auf dem Waferträger 11 ablegt.
Ein Verfahren, das gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:

– Ablegen des Waferträgers 11 auf dem Grundelement 2;
– Lagejustieren des Waferträgers 11 gegenüber dem Grundelement 2 durch Anheben des Waferträgers 11 mittels des Zentrierkörpers 3;
– Zentrieren des Wafers 13 durch vertikale Verlagerung des Wafers 13 gegenüber dem Waferzentrierelement;
– Ablegen des Wafers 13 auf dem Waferträger 11 durch Absenken des Wafers 13.

Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Waferträger 11 vor oder nach dem Ablegen des Wafers 13 auf dem Waferträger 11 durch eine vertikale Abwärtsverlagerung des Zentrierkörpers 3 auf dem Grundelement 2 abgesetzt wird.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) 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 mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Waferzentrierelement
2: Grundelement
3: Zentrierkörper
4: Tragstift
5: Justierelementeträger
6: Justierelement
7: Grundplatte
8: Schraube
9: Kalibrierwerkzeug
10: Gegenzentrierabschnitt
11: Waferträger
11': Tragfläche
11'': Rand
12: Handhabungsarm (für Ring)
13: Wafer
13': Abflachung
14: Handhabungsarm (für Wafer)
15: Gegenzentrierabschnitt
16: Schrägflanke
17: Öffnung
18: Kalibrierabschnitt
19: Eingriffsbereich
20: Tragwand
21: Kragen
22: Öffnung für Tragstift, Bohrung
23: Ringöffnung
24: Stempel/Kegelstumpffläche
25: Hubeinrichtung, Hubelement
26: Hubeinrichtung, Hubelement
27: Öffnung
28: Öffnung
29: Spalt
B: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012111167 A1 [0002]
DE 10232731 A1 [0003]
DE 102010017082 A1 [0003]
US 5162047 [0003]
US 5334257 [0003]
US 5626456 [0003]
US 6318957 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Ausrichten eines Wafers (13) auf einem Waferträger (11), mit einem Waferzentrierelement zum Zentrieren des Wafers (13) gegenüber einem Grundelement (2) und mit einem Zentrierkörper (3), der Zentrierflanken (24) aufweist, die mit Gegenzentrierflanken des Waferträgers (11) zusammenwirken, um den Waferträger gegenüber dem Grundelement (2) lagezujustieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierkörper von einer Hubeinrichtung (25) von einer Außerwirkstellung, in der die Zentrierflanken (24) von den Gegenzentrierflanken (10) beabstandet sind, in eine Wirkstellung bringbar ist, in der die Zentrierflanken (24) an den Gegenzentrierflanken (10) angreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierflanken (24) und/oder Gegenzentrierflanken (10) Schrägflächen und insbesondere Abschnitte einer Konusfläche sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenzentrierflanken (10) von einer Innenkonusfläche des insbesondere ringförmigen Waferträgers (11) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierkörper eine flache Scheibe ist, deren Rand eine Außenkonusfläche ausbildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierflanken (24) in Außerwirkstellung durch einen Spalt (29) von den Gegenzentrierflanken (10) beabstandet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierkörper (3) aus einem Werkstoff mit einem kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht, insbesondere aus Quarz oder einem Werkstoff mit einem ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Justierelementeträger (5) aufweist, an dem in einer einer Umrisskontur des Wafers entsprechenden Anordnung Justierelemente (6) angeordnet sind, um den Wafer in einer Ebene parallel zu einer Tragfläche (11') des Waferträgers auszurichten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierelemente (6) Schrägflanken (16) aufweisen, an denen Randabschnitte des von einem Handhabungsarm (14) durch eine Öffnung des Zentrierelementes (1) abgesenkten Wafers (13) abgleiten können, wobei insbesondere die Öffnung (17) nur über eine Teilumfangslänge vom Justierelementeträger (5) umgeben ist und einen Eingriffsbereich (19) für den Handhabungsarm (14) ausbildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Waferträger (11) eine Ringform aufweist und/oder der Waferträger (11) einen Kragen (21) aufweist zum Untergriff eines Handhabungsarmes (12).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch vom Grundelement (2) in Richtung auf die Öffnung (17) abragende Tragstifte (4) zum Aufsetzen des Wafers (13).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Hubmittel (4, 26), auf das ein Wafer (13) aufgelegt werden kann, welches Hubmittel (4, 26) in Vertikalrichtung verlagerbar ist, so dass der auf dem Hubmittel (4, 26) aufliegende Wafer (13) beim Durchtritt durch das Waferzentrierelement (1) zentriert wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Hubelement (4, 26) den Wafer (13) auf dem Waferträger (11) ablegt.
Verfahren zum Aufsetzen eines Wafers (13) auf einen Waferträger (11) unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten: – Ablegen des Waferträgers (11) auf dem Grundelement (2); – Lagejustieren des Waferträgers (11) gegenüber dem Grundelement (2) durch Anheben des Waferträgers (11) mittels des Zentrierkörpers (3); – Zentrieren des Wafers (13) durch vertikale Verlagerung des Wafers (13) gegenüber dem Waferzentrierelement; – Ablegen des Wafers (13) auf dem Waferträger (11) durch Absenken des Wafers (13).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Waferträger (11) vor oder nach dem Ablegen des Wafers (13) auf dem Waferträger (11) durch eine vertikale Abwärtsverlagerung des Zentrierkörpers (3) auf dem Grundelement (2) abgesetzt wird.
Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.