DE102015208699A1

DE102015208699A1 - Waferfreigabe

Info

Publication number: DE102015208699A1
Application number: DE102015208699.2A
Authority: DE
Inventors: Manfred Bucher; Christian Maier; Mathias Male; Philemon Schweizer; Thomas Steiner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2015-11-19
Also published as: US9410249B2; GB2527921B; US20150332951A1; CN105097636A; GB201508062D0; CN105097636B; US10186445B2; US20160322250A1; DE202015009017U1; GB2527921A

Abstract

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Einspannsystem zur Handhabung eines Wafers bereit, der eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche umfasst. Das Einspannsystem umfasst eine Einspannvorrichtung, die konfiguriert ist, den Wafer an der zweiten Hauptoberfläche zu halten, die zu der Einspannvorrichtung gerichtet ist. Das Einspannsystem umfasst ferner einen Aktor, der konfiguriert ist, die Freigabevorrichtung von dem der Einspannvorrichtung anzuheben. Die Freigabevorrichtung ist derart konfiguriert, dass die Freigabevorrichtung in den Wafer an einem Randabschnitt der zweiten Hauptoberfläche des Wafers mechanisch eingreift, wenn dieser angehoben wird, sodass der Wafer von der Einspannvorrichtung freigegeben wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft das Einspannen eines Wafers in eine Einspannvorrichtung und das Freigeben aus dieser.
Hintergrund
Ein Wafer kann während der Bearbeitung von einer Einspannvorrichtung gehalten werden und kann nach der Bearbeitung aus der Einspannvorrichtung freigegeben werden.
Kurzdarstellung
Ausführungsformen stellen ein Einspannsystem zur Handhabung eines Wafers bereit. Das Einspannsystem umfasst eine Einspannvorrichtung, die konfiguriert ist, den Wafer zu halten, und eine integrale Freigabevorrichtung, die konfiguriert ist, den Wafer aus der Einspannvorrichtung freizugeben. Die Freigabevorrichtung ist konfiguriert, den Wafer an einem Randabschnitt des Wafers mechanisch zu kontaktieren.
Weitere Ausführungsformen stellen eine Waferbearbeitungsvorrichtung bereit, die ein Einspannsystem zur Handhabung eines Wafers und eine Bearbeitungskammer umfasst, die das Einspannsystem umgibt. Das Einspannsystem umfasst eine Einspannvorrichtung, die konfiguriert ist, den Wafer zu halten, und eine integrale Freigabevorrichtung, die konfiguriert ist, den Wafer aus der Einspannvorrichtung freizugeben. Die Freigabevorrichtung ist konfiguriert, sich mit dem Wafer an einem Randabschnitt des Wafers mechanisch zu verbinden. Die Bearbeitungskammer ist konfiguriert, einen Umgebungsdruck im Inneren der Bearbeitungskammer einzustellen, wobei der Umgebungsdruck kleiner als ein Atmosphärendruck ist.
Weitere Ausführungsformen stellen ein Verfahren zur Handhabung eines Wafers bereit. Das Verfahren umfasst das Halten des Wafers mit einer Einspannvorrichtung, das mechanische Inkontaktbringen des Wafers an einem Randabschnitt des Wafers mit einer Freigabevorrichtung und das Freigeben des Wafers aus der Einspannvorrichtung mit der Freigabevorrichtung durch integrales Betätigen der Freigabevorrichtung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hierin unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 stellt ein schematisches Blockdiagramm eines Einspannsystems zur Handhabung eines Wafers gemäß einer Ausführungsform dar;
2 stellt eine beispielhafte Draufsicht der Freigabevorrichtung, die mit dem Wafer in Kontakt steht, gemäß einer Ausführungsform dar;
3 stellt eine schematische perspektivische Ansicht eines Einspannsystems, wobei der Wafer eingesteckt, d. h. an dem Einspannsystem befestigt ist, gemäß einer Ausführungsform dar;
4a stellt eine schematische perspektivische Ansicht des Einspannsystems aus 3 in einem beispielhaften ersten Zustand (Betriebsmodus) gemäß einer Ausführungsform dar;
4b stellt das Einspannsystem aus 4a in einem beispielhaften zweiten Zustand (Betriebsmodus) dar. In dem zweiten Zustand wird die Randschutzvorrichtung von dem Wafer gemäß einer Ausführungsform abgehoben;
4c stellt das Einspannsystem aus 4a in einem beispielhaften dritten Zustand (Betriebsmodus) dar. In dem dritten Zustand werden die Randschutzvorrichtung und die Freigabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform angehoben;
5 stellt eine schematische Querschnittsansicht eines Segments eines Einspannsystems mit einem Wafer, der von der Randschutzvorrichtung an einem Randabschnitt abgedeckt ist, gemäß einer Ausführungsform dar;
6a stellt eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Seite der Randschutzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform dar;
6b stellt eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten Seite der Randschutzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform dar;
7 stellt eine schematische perspektivische Ansicht der Freigabevorrichtung mit einer Formregion gemäß einer Ausführungsform dar;
8 stellt eine schematische perspektivische Ansicht eines Hubelements gemäß einer Ausführungsform dar;
9 stellt eine schematische perspektivische Ansicht eines Heberings gemäß einer Ausführungsform dar;
10 stellt eine schematische perspektivische Ansicht der Einspannvorrichtung, die als eine elektrostatische Einspannvorrichtung ausgebildet ist, gemäß einer Ausführungsform dar;
11a stellt eine schematische Querschnittsansicht einer dielektrischen Schicht, die benachbart einer Kontaktregion der Einspannvorrichtung angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform dar;
11b stellt eine schematische Draufsicht einer dielektrischen Schicht, die benachbart des Wafers angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform dar;
12 stellt eine schematische perspektivische Ansicht des Abschirmrings gemäß einer Ausführungsform dar;
13 stellt eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Region, die die Führung für eines der Hubelemente umfasst, gemäß einer Ausführungsform dar;
14 stellt eine schematische perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines beispielhaften Einspannsystems gemäß einer Ausführungsform dar;
15 stellt eine schematische Querschnittsansicht des Einspannsystems, das in 14 dargestellt ist und an dem ein Wafer befestigt ist, gemäß einer Ausführungsform dar;
16 stellt ein beispielhaftes Bild eines Balgs, der Teil der Betätigungseinheit sein kann, gemäß einer Ausführungsform dar;
17 stellt eine beispielhafte Querschnittsansicht eines Balgs einer Betätigungseinheit gemäß einer Ausführungsform dar;
18 stellt ein schematisches Blockdiagramm einer Waferbearbeitungsvorrichtung, die das Einspannsystem und eine Bearbeitungskammer umfasst, gemäß einer Ausführungsform dar;
19 stellt ein schematisches Blockdiagramm einer Waferbearbeitungsvorrichtung mit drei Bearbeitungskammern gemäß einer Ausführungsform dar;
20 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Handhabung eines Wafers gemäß einer Ausführungsform dar;
21 stellt ein Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zur Handhabung eines Wafers gemäß einer Ausführungsform dar;
22 stellt ein beispielhaftes Bild eines Hebesystems gemäß dem Stand der Technik dar;
23 stellt ein beispielhaftes Bild eines weiteren Hebesystems gemäß dem Stand der Technik dar; und
24 stellt ein beispielhaftes Bild eines weiteren Hebesystems gemäß dem Stand der Technik unter Verwendung eines Dreifußes dar.
Ausführliche Beschreibung
Gleiche oder gleichwertige Elemente oder Elemente mit gleicher oder gleichwertiger Funktion sind in der folgenden Beschreibung durch gleiche oder gleichwertige Bezugszeichen angegeben, selbst wenn sie in verschiedenen Figuren auftreten.
In der folgenden Beschreibung sind mehrere Details dargelegt, um eine genauere Erläuterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Für den Fachmann wird es jedoch offensichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne diese spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind gut bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform und nicht im Detail dargestellt, um eine Verschleierung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu vermeiden. Außerdem können Merkmale der verschiedenen nachstehend beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
1 stellt ein schematisches Blockdiagramm eines Einspannsystems 10 zur Handhabung eines Wafers 12 dar. Das Einspannsystem 10 umfasst eine Einspannvorrichtung 14, die zum Halten des Wafers konfiguriert ist. Die Einspannvorrichtung kann zum Beispiel eine elektrostatische Einspannvorrichtung sein, die konfiguriert ist, eine elektrostatische Kraft an den Wafer 12 anzulegen und den Wafer 12 durch die elektrostatische Kraft zu halten. Das Einspannsystem 10 umfasst eine Freigabevorrichtung 16, die konfiguriert ist, den Wafer 12 von der Einspannvorrichtung 14 freizugeben. Das Einspannsystem 10 umfasst eine Betätigungseinheit 17, die konfiguriert ist, die Freigabevorrichtung 16 zu betätigen (d. h. zu bewegen). Somit kann die Freigabevorrichtung 16 von der Einspannvorrichtung angehoben werden. Die Freigabevorrichtung 16 kann integral ausgebildet sein und/oder betätigt werden, d. h., eine Bewegung der Freigabevorrichtung 16 aufgrund der Betätigung davon zu einem beliebigen Zeitpunkt führt zu einer Bewegung und/oder Betätigung der gesamten Freigabevorrichtung 16. Die Freigabevorrichtung 16 kann aus einem, zwei oder mehreren Teilen gebildet sein. Wenn die Freigabevorrichtung 16 aus zwei oder mehreren Teilen gebildet ist, können die Teile miteinander beispielsweise durch ein Anschlussstück, einen Schraubenhalter, eine Schweißnaht, einen Klebstoff oder dergleichen verbunden sein. Ein Teil der Freigabevorrichtung 16 kann bewegt bzw. betätigt werden oder zu einer Bewegung der anderen Teile der Freigabevorrichtung 16 führen.
Die Freigabevorrichtung 16 ist konfiguriert, den Wafer 12 an einem Randabschnitt 18 des Wafers 14 mechanisch zu kontaktieren, wenn die Betätigungseinheit 17 die Freigabevorrichtung 16 bewegt. Wenn der Wafer zum Beispiel eine kreisförmige Form einer Hauptoberfläche umfasst, kann der Randabschnitt durch einen äußeren Ring der Hauptoberfläche gebildet sein. Der Randabschnitt kann zum Beispiel eine Breite 22 umfassen. Die Breite 22 des äußeren Rings kann variierende oder konstante Werte umfassen. Die Breite kann von einem äußeren Rand oder Abschluss des Wafers in eine Richtung zu einem Zentrum einer jeweiligen Hauptoberfläche des Wafers zum Beispiel 1 mm, 3 mm, 5 mm oder mehr betragen. Die Breite kann auch ein relativer Wert in Bezug auf eine Abmessung des Wafers wie ein Durchmesser sein. Der relative Wert kann zum Beispiel 10% (d. h. 1/10), 5% (d. h. 1/20) oder 2% (d. h. 1/50) der Abmessung des Wafers betragen. Wenn der Wafer zum Beispiel als eine runde Platte ausgebildet ist, die einen Durchmesser von 300 mm umfasst, und der relative Wert 2% ist, kann der Randabschnitt eine Breite umfassen, die 2% des Durchmessers beträgt, d. h. einen Wert von 6 mm.
Wenn die Freigabevorrichtung 16 mit dem Randabschnitt 18 mechanisch in Kontakt gebracht ist, kann eine Bewegung 24 der Freigabevorrichtung 16 in einer Richtung weg (Heberichtung) von einer Referenzoberfläche der Einspannvorrichtung, die zu dem Wafer 12 gerichtet ist, zu einer Bewegung 25 des Wafers 12 in Bezug auf die Einspannvorrichtung 14 führen. Die Bewegung 25 kann entlang der Heberichtung gelenkt werden, wenn der Wafer von der Einspannvorrichtung freigegeben wird. Die Bewegung kann entlang einer Umkehrung der Heberichtung gelenkt werden, wenn die Freigabevorrichtung und dadurch der Wafer zu der Referenzoberfläche bewegt werden können. Durch Bewegen des Wafers zu der Referenzoberfläche kann der Wafer zu der Referenzoberfläche bzw. der Einspannvorrichtung 14 geleitet werden. Die Referenzoberfläche kann beispielsweise eine Oberfläche der Einspannvorrichtung 14 sein, die konfiguriert ist, mit dem Wafer 12 in Kontakt gebracht zu werden, wenn der Wafer 12 gehalten wird. Richtungen der Bewegungen 24 und 25 können parallel sein oder einen Winkel zueinander umfassen. Mit anderen Worten wird der Wafer 12 basierend auf der Bewegung 24 der Freigabevorrichtung 16 aus der Einspannvorrichtung 14 freigegeben.
Der Wafer 12 kann ein Halbleitermaterial wie Silicium umfassen und kann ein Siliciumwafer sein. Der Wafer 12 kann eine oder mehrere Schichten umfassen, zum Beispiel kann der Wafer 12 eine Siliciumschicht und eine Oxidschicht umfassen. Als Alternative kann der Wafer 12 auch weitere Schichten, z. B. Metall oder dergleichen und/oder Schaltungsarchitekturen umfassen.
Der Wafer 12 kann von der Einspannvorrichtung 14 beispielsweise durch elektrostatische Kraft gehalten werden. Die Einspannvorrichtung 14 kann konfiguriert sein, den Wafer 12 während einer Bearbeitung des Wafers 12 zu halten. Die Bearbeitung kann zum Beispiel eine Plasmaexposition einer Hauptoberfläche des Wafers 12 sein, die zu einer Hauptoberfläche des Wafers 12 gerichtet ist, die zu der Einspannvorrichtung 14 weist. Als Alternative oder zusätzlich kann der Wafer 12 derart bearbeitet werden, dass Material auf einer oder mehreren Oberflächen des Wafers 12 abgeschieden wird.
Die Bearbeitung kann einen oder mehrere Bearbeitungsschritte eines Bearbeitungsverfahrens umfassen, sodass der Wafer während des Bearbeitungsverfahrens nacheinander von einer Anzahl von Einspannvorrichtungen gehalten werden kann. Der Wafer kann von einer Einspannvorrichtung zur anderen transportiert werden oder aus einer letzten Einspannvorrichtung einer Anzahl von Einspannvorrichtungen, die den Wafer nacheinander halten, freigegeben werden. Das heißt, nach der Bearbeitung kann es erforderlich sein, dass der Wafer 12 aus der Einspannvorrichtung 14 freigegeben wird.
Während oder nach einem Bearbeitungsschritt kann der Wafer 12, der von einer elektrostatischen Einspannvorrichtung gehalten wird, eine Restladung des elektrostatischen Feldes umfassen, wenngleich das elektrostatische Feld abgeschaltet (Einspannvorrichtung deaktiviert) ist. Insbesondere wenn die Bearbeitung in einer Bearbeitungskammer mit einem Druckpegel ausgeführt wird, der unter Atmosphärendruck oder sogar nahe Null (Vakuumkammern) liegt, kann es sein, dass Anziehungskräfte, z. B. aufgrund der Restladungen zwischen dem Wafer 12 und der Einspannvorrichtung 14, überwunden werden müssen. Dies kann zu einer Kraft führen, die die Freigabevorrichtung 16 an den Wafer 12 anlegen muss, wenn der Wafer aus der Einspannvorrichtung 14 freigegeben wird. Wenn zum Beispiel der Wafer 12 über der Einspannvorrichtung 14 in Bezug auf eine Umkehrrichtung zur Schwerkraft angeordnet ist, kann die Kraft, die von der Freigabevorrichtung 16 an den Wafer 12 angelegt wird, auch eine Kraft einschließen, die erforderlich ist, um den Wafer 12 entgegen der Richtung der Schwerkraft zu bewegen.
Als Alternative zu Prozesskammern, die zum Variieren des Umgebungsdrucks konfiguriert sind, kann das Einspannsystem 10 zum Beispiel Teil eines Systems sein, das auf den Schutz einer produktiven (bearbeiteten) Oberfläche des Wafers 12 abzielen kann.
Ein Vorteil des Einspannsystems mit der Freigabevorrichtung, die zum mechanischen Kontaktieren des Wafers an einem Randabschnitt des Wafers konfiguriert ist, besteht darin, dass Schäden, die von der Freigabevorrichtung hervorgerufen oder verursacht werden, auf den Randabschnitt des Wafers begrenzt werden. Dadurch kann verhindert werden, dass eine innere Region des Wafers (der Rest) während der Freigabe, z. B. durch Dreifüße oder Stifte beschädigt werden. Ferner werden alle Teile der Freigabevorrichtung 16, sofern mindestens ein zweiter Teil der Freigabevorrichtung 16 vorhanden ist, gemeinsam bewegt oder aktiviert, sodass das Einstellen von zwei oder mehreren Teilen zueinander oder eine Einstellung einer Steuerung (Einzelsteuerung von Teilen) der Teile vermieden werden kann. Dadurch wird eine höhere Genauigkeit ermöglicht, da das Einstellen von zwei oder mehreren Teilen zueinander oder eine Einstellung der Steuerung der Teile zu Spiel eines oder mehrerer Teile führen kann. Das Spiel kann zu einer Ungenauigkeit der Position des Wafers in Bezug auf eine Hauptoberfläche führen. Die Ungenauigkeit kann zu großen Kerben oder Aussparungen in oder an der Einspannvorrichtung führen, die während der Bearbeitung zu parasitären Effekten führen können. Zum Beispiel kann parasitäres Plasma durch die Aussparung wandern und eine Bearbeitung des Wafers an unerwünschten Regionen verursachen. Durch Vermeiden von Spiel können auch solche Effekte vermieden werden.
Mit anderen Worten kann eine Nutzung des Dreifußes zum Anheben des Wafers 12 durch die Nutzung des Einspannsystems 10 beseitigt werden. Eine Nutzung eines Schutzlacks an einer Vorderseite des Wafers 12 (Hauptoberfläche, die zur Einspannvorrichtung 14 gerichtet ist) kann ebenfalls vermieden werden. Solche Zusatzschichten könnten erhöhte Kosten und eine erhöhte Nutzung der Gerätekapazität beinhalten.
2 zeigt eine beispielhafte Draufsicht der Freigabevorrichtung 16, die mit dem Wafer 12 in Kontakt steht. Der Wafer 12 ist in einer Ausrichtung dargestellt, in der die erste Hauptoberfläche (Rückseite) des Wafers 12, die der Vorderseite gegenüberliegt, in einer Richtung ausgerichtet ist, die sich außerhalb der Betrachtungsebene zum Betrachter befindet. Daher ist eine zweite Hauptoberfläche (Vorderseite), die während der Bearbeitung bzw. während eines Zeitraums, in dem die Einspannvorrichtung den Wafer 12 hält, benachbart oder zu (d. h. in Richtung zu) der Einspannvorrichtung angeordnet ist, nicht dargestellt.
Der Wafer 12 kann eine runde Form der ersten und der zweiten Hauptoberfläche umfassen. Der Wafer kann auch eine andere Form (z. B. polygonale wie quadratische Form) umfassen. Der Wafer 12 umfasst den Randabschnitt 18, der im Wesentlichen ein äußerer Ring des Wafers 12 ist, der die Breite 22 umfasst. Die Freigabevorrichtung 16 ist konfiguriert, den Wafer 12 an drei Bereichen 26a, 26b und 26c des Randabschnitts 18 mechanisch zu kontaktieren. Die Bereiche 26a, 26b und 26c können entlang eines äußeren Umfangs des Wafers 12 symmetrisch angeordnet sein. Unter Bezugnahme auf ein Zentrum 28 des Wafers 12 oder der Freigabevorrichtung 16 sind die Bereiche 26a, 26b und 26c um einen Winkel α beabstandet, der zum Beispiel 120° betragen kann, falls drei Bereiche 26a–c vorhanden und symmetrisch angeordnet sind.
In alternativen Ausführungsformen ist die Freigabevorrichtung konfiguriert, den Wafer 12 bei einer anderen Anzahl von diskreten Bereichen des Randabschnitts, z. B. 1, 2, 4 oder mehr mechanisch zu kontaktieren. Wenngleich die Bereiche 26a–c als symmetrisch in Bezug auf das Zentrum 28 angeordnet dargestellt sind, können die Bereiche 26a–c auch asymmetrisch oder symmetrisch in Bezug auf einen anderen Referenzpunkt oder eine andere Referenzlinie oder -ebene angeordnet sein. Die Bereiche 26a-1 können auch innerhalb eines Toleranzbereichs symmetrisch in Bezug auf das Zentrum 28 angeordnet sein. Der Toleranzbereich kann zum Beispiel ein Bereich zwischen 0° und 10°, zwischen 0° und 7° oder zwischen 0° und 5° sein. Der Toleranzbereich kann zum Beispiel ein Effekt von Fertigungsintoleranzen sein. Daher sind die Bereiche 26a–c entlang eines äußeren Umfangs des Wafers 12 angeordnet.
Die Freigabevorrichtung 16 umfasst eine Rahmenregion 32 und drei Formregionen 34a, 34b und 34c. Die Formregionen 34a–c erstrecken sich nach innen von der Rahmenregion 32, d. h. sie erstrecken sich in einer Richtung von einem Zentrum der Freigabevorrichtung. Die Formregionen 34a–c können auch als „Finger” bezeichnet werden. Die Formregionen 34a–c können zum Beispiel Bereiche eines Teils sein, das die Freigabevorrichtung 16 bildet. Als Alternative können die Formregionen 34a–c teilweise oder vollständig an der Rahmenregion 32 befestigt sein. Als Alternative können ein oder mehrere Formregionen 34a–c als ein Stück mit Teilen der Rahmenregion 32 befestigt oder ausgebildet sein, wobei die Teile der Rahmenregion 32 miteinander verschmelzen werden. Mit anderen Worten, wenngleich die Freigabevorrichtung 16 als ein Teil dargestellt ist, kann die Freigabevorrichtung 16 auch aus zwei oder mehreren Teilen gebildet sein. Jede der Formregionen 34a–c umfasst Kontaktregionen. In 2 sind die Kontaktregionen von dem Wafer 12 verdeckt. Die Kontaktregionen sind ausgelegt, mit dem Wafer 12 mechanisch kontaktiert zu werden.
Die Freigabevorrichtung 16 ist konfiguriert, den Wafer 12 entlang des Umfangs, d. h. eines Umkreises zu umgeben, mit Ausnahme einer Fraktion eines äußeren Umfangs des Wafers 12. Die Freigabevorrichtung 16 ist konfiguriert, den Wafer 12 aus der Einspannvorrichtung durch Anheben des Wafers 12 freizugeben, sodass ein Spalt zwischen dem Wafer 12 und der Einspannvorrichtung resultiert. Ein Wafertransportelement, d. h. eine Gabel eines Roboters, kann konfiguriert sein, den Wafer in Bezug auf das Einspannsystem durch Einsetzen in das oder Entfernen des Wafers 12 aus dem Einspannsystem einzusetzen oder zu entfernen.
Die Freigabevorrichtung 16 umfasst eine innere Aussparung 36, die eine innere Grenze 38 der Freigabevorrichtung 16 bildet. Die innere Aussparung 36 ist konfiguriert, den Wafer 12 mindestens teilweise aufzunehmen, mit Ausnahme der Formregionen 34a–c bzw. der Kontaktregionen. Wenn der Wafer 12 als eine runde Platte mit einem äußeren Umfang ausgebildet ist, kann die innere Grenze 38 der Freigabevorrichtung 16 eine Abmessung, zum Beispiel einen Durchmesser aufweisen, der genauso groß wie oder größer als eine Abmessung, z. B. ein Durchmesser des Wafers ist. Mit anderen Worten umschließt die innere Grenze 38 mindestens teilweise einen äußeren Rand des Wafers 12, wenn der äußere Rand des Wafers 12 und die innere Grenze 38 der Freigabevorrichtung 16 in einer Projektionsebene, zum Beispiel der Betrachtungsebene projiziert werden.
Eine äußere Grenze 42 der Freigabevorrichtung 16 und die innere Grenze 38 sind miteinander verbunden. Die Form der Freigabevorrichtung 16 kann, abgesehen von den Formregionen 34a–c, auch als ein Teil einer Ringstruktur oder als eine C-förmige oder hufeisenähnliche Struktur beschrieben werden. Ein Innendurchmesser der Ringstruktur basiert auf einer Bahn der inneren Grenze 38. Eine Öffnung der Ringstruktur ermöglicht eine einfachere Einsetzung in das und/oder Entfernung des Wafers 12 aus dem Einspannsystem.
Wenngleich die Freigabevorrichtung 16 als eine Form umfassend beschrieben ist, die auf einer Ringstruktur basiert, kann die Freigabevorrichtung auch eine andere Form, z. B. eine elliptische Form, eine polygonale Form oder eine Kombination davon umfassen.
Wenngleich die Freigabevorrichtung 16 als drei Formregionen 34a–c und drei Kontaktregionen 26a–c umfassend dargestellt ist, kann eine Freigabevorrichtung in alternativen Ausführungsformen eine andere Anzahl von Formregionen und/oder eine andere Anzahl von Kontaktregionen umfassen. Die Freigabevorrichtung kann 1, 2 oder mehr als drei Kontaktregionen umfassen. Falls die Freigabevorrichtung eine Kontaktregion umfasst, kann die eine Kontaktregion zum Beispiel eine kontinuierlich geformte runde Form umfassen, die einer äußeren Form des freizugebenden Wafers entspricht.
3 stellt eine schematische perspektivische Ansicht eines Einspannsystems 30 dar, wobei der Wafer 12 eingesteckt, d. h. an dem Einspannsystem 30 befestigt ist. Das Einspannsystem 30 ist in einem Zustand dargestellt, der vor und/oder nach der Bearbeitung des Wafers 12 eingestellt werden kann. Der Wafer 12 wird aus dem Einspannsystem 14 freigegeben. Das Einspannsystem 30 umfasst die Einspannvorrichtung 14 und die Freigabevorrichtung 16. Das Einspannsystem 30 umfasst ferner eine Randschutzvorrichtung 44, die konfiguriert ist, einen Randabschnitt einer Hauptoberfläche, z. B. der zweiten Hauptoberfläche und einer Oberfläche zwischen der ersten und der zweiten Hauptoberfläche (Seitenoberfläche) des Wafers 12 vor der Bearbeitung während eines oder mehrerer Bearbeitungsschritte zu schützen. Der geschützte Randabschnitt kann eine Oberfläche an einem Umkreis des Wafers wie einem Umfangsrandabschnitt sein. Die Randschutzvorrichtung 44 kann zum Beispiel ein Waferrandschutz-(Wafer Edge Protection = WEP)-Ring sein. Die Schutzvorrichtung kann konfiguriert sein, den Randabschnitt der ersten Hauptoberfläche vor einer Umgebung der Einspannvorrichtung wie einer Plasmabearbeitung des Wafers oder abgeschiedenem Material zu schützen, das während der Bearbeitung an dem Wafer angeordnet werden soll.
Das Einspannsystem 30 umfasst Hubelemente 46, nämlich so genannte Hubstifte, und beispielsweise zwei Betätigungseinheiten (Balge) 17a und 17b. Die Betätigungseinheiten 17a und 17b sind konfiguriert, die Freigabevorrichtung 16 in Bezug auf den Wafer 12 und in Bezug auf die Einspannvorrichtung 14 zu betätigen. Dieses kann einen Hebering 47 aufweisen, der konfiguriert ist, aufgrund einer Betätigungskraft bewegt zu werden, die von den Betätigungseinheiten 17a und/oder 17b erzeugt wird. Der Hebering 47 kann mit den Hubelementen 46 derart in Kontakt stehen, dass eine Bewegung des Heberings 47 zu einer Bewegung des Hubelements 46 führen kann.
Das Einspannsystem 30 umfasst deinen Hebering 47 und einen Abschirmring 54. Die Betätigungseinheiten 17a und 17b sind konfiguriert, bei Betätigung eine Kraft anzulegen und dadurch den Hebering 47 entlang einer Hubrichtung 56 zu bewegen. Die Hubstifte 46 sind benachbart zu dem Hebering 47 angeordnet, die mechanisch damit in Kontakt gebracht sind, und können eine mechanische Verbindung zwischen den Betätigungseinheiten 17a und/oder 17b einerseits und der Freigabevorrichtung 16 und der Randschutzvorrichtung 44 andererseits bereitstellen. Daher können die Betätigungseinheiten 17a und/oder 17b bei Betätigung eine Bewegung der Wafer-Randschutzvorrichtung 44 weg von dem Wafer 12 bereitstellen. Die Freigabevorrichtung 16 kann den mechanischen Kontakt mit dem Wafer 12 bilden und einen Abstand zwischen dem Wafer 12 und der Einspannvorrichtung 14 erhöhen, sodass der Wafer 12 aus der Einspannvorrichtung 14 freigegeben wird, wenn die Betätigungseinheiten 17a und/oder 17b betätigt werden.
Das Einspannsystem 30 ist ausgelegt, den Wafer mit der Randschutzvorrichtung 44 an einem ersten Randabschnitt der ersten Hauptoberfläche gegenüber der zweiten Hauptoberfläche des Wafers 12 mechanisch zu kontaktieren, wobei die zweite Hauptoberfläche zu der Einspannvorrichtung 14 gerichtet angeordnet ist. Das Einspannsystem 30 ist konfiguriert, die Randschutzvorrichtung 44 von dem Wafer 12 derart zu beabstanden, dass die Freigabevorrichtung 16 mit dem Wafer 12 an einem Randabschnitt der zweiten Hauptoberfläche des Wafers 12 mechanisch in Kontakt gebracht wird und der Abstand zwischen dem Wafer 12 und der Referenzoberfläche der Einspannvorrichtung 14 erhöht wird. Der Abstand kann derart erhöht werden, dass ein Transportelement, z. B. eine Gabel eines Roboters den Wafer 12 aufnehmen, ablegen und/oder transportieren kann.
Mit anderen Worten ist die Randschutzvorrichtung 44 derart angeordnet, dass, wenn die Einspannvorrichtung 14 den Wafer 12 bei einem ersten Abstand (z. B. ein mechanischer Kontakt zwischen der Randschutzvorrichtung 44 und dem Wafer 12) zu einer Referenzoberfläche der Einspannvorrichtung 14 (z. B. eine Oberfläche, die zum Emittieren des elektrostatischen Feldes konfiguriert ist) hält, die Freigabevorrichtung 16 zwischen der Randschutzvorrichtung 44 und der Einspannvorrichtung 14 angeordnet ist. Die Freigabevorrichtung 16 kann teilweise oder vollständig in der Randschutzvorrichtung 44 eingetaucht sein, d. h., die Randschutzvorrichtung 44 kann die Freigabevorrichtung 16 abdecken, wenn die Randschutzvorrichtung 44 benachbart zu der Freigabevorrichtung 16 angeordnet ist, z. B. während der Bearbeitung und/oder wenn der Wafer 12 von der Einspannvorrichtung 14 gehalten wird. Die Randschutzvorrichtung 44 kann einen Gehäusehohlraum umfassen, der eine Gegenform der Freigabevorrichtung sein kann, wobei der Gehäusehohlraum zur Aufnahme der Freigabevorrichtung 16 konfiguriert ist. Der Wafer 12 ist zwischen der Freigabevorrichtung 16 und der Randschutzvorrichtung 44 angeordnet. Durch Freigaben des Wafers 12 aus der Einspannvorrichtung 14 kann der Wafer 12 vollständig von der Einspannvorrichtung 14 abgehoben werden.
In alternativen Ausführungsformen kann ein Einspannsystem eine andere Anzahl von Betätigungseinheiten umfassen. Das jeweilige Einspannsystem kann eine Betätigungseinheit oder drei oder mehr Betätigungseinheiten umfassen. In 3 sind die Betätigungseinheiten 17a und/oder 17b konfiguriert, den Hebering 47 derart zu bewegen, dass eine Bewegung anderer Komponenten wie der Hubstifte 46, der Randschutzvorrichtung 44 und der Freigabevorrichtung 16 an der jeweiligen Komponente gleichmäßig eingeführt werden kann. Die Betätigungseinheiten 17a und 17b können konfiguriert sein, eine Bewegung entlang der Hubrichtung 56 auszulösen, d. h. zu erzeugen. Die Hubrichtung 56 kann zum Beispiel parallel zu einer Wafernormalen sein, d. h. zu einer Normalen der ersten oder zweiten Hauptoberfläche des Wafers. Die Betätigungseinheiten 17a und 17b können konfiguriert sein, die Freigabevorrichtung 16 linear entlang der Hubrichtung 56 zu betätigen. In alternativen Ausführungsformen können eine oder mehrere Betätigungseinheiten 17a und/oder 17b konfiguriert sein, eine Bewegung entlang einer oder mehrerer Richtungen zu erzeugen, wobei die eine oder die mehreren Richtungen die gleiche wie oder andere als die Hubrichtung 56 sein können. Eine Bewegung entlang einer Richtung, die eine andere als die Hubrichtung 56 ist, kann teilweise oder vollständig in eine Bewegung der Freigabevorrichtung 16 entlang der Hubrichtung 56 umgewandelt werden. Die Umwandlung kann zum Beispiel durch eine Hebelwirkung oder andere Mittel zur Veränderung einer Richtung einer Bewegung ausgeführt werden.
4a stellt eine schematische perspektivische Ansicht des Einspannsystems 30 in einem beispielhaften ersten Zustand (Betriebsmodus) dar. In dem ersten Zustand sind die Randschutzvorrichtung 44 und ein Wafer (nicht dargestellt) benachbart der Einspannvorrichtung 14 angeordnet. Mit anderen Worten kann der Wafer von der Einspannvorrichtung 14 an der zweiten Hauptoberfläche gehalten werden. An einem Randabschnitt (Region) der ersten Hauptoberfläche des Wafers gegenüber der Einspannvorrichtung 14 kann der Wafer vor einer Bearbeitung von der Randschutzvorrichtung 44 geschützt werden. Der erste Zustand kann ein Betriebsmodus zur Bearbeitung des Wafers sein, d. h. ein Zielzustand oder eine Position für den Prozess.
4b stellt das Einspannsystem 30 aus 4a in einem beispielhaften zweiten Zustand (Betriebsmodus) dar. In dem zweiten Zustand wird die Randschutzvorrichtung 44 von dem Wafer (nicht dargestellt) und der Einspannvorrichtung 14 abgehoben. Die Freigabevorrichtung 16 kann sich „unter” der aktiven Oberfläche der Einspannvorrichtung 14 befinden, die konfiguriert ist, eine Kraft zu erzeugen, die die Einspannvorrichtung hält, wobei sich „unter” auf eine Anordnung „vor dem Wafer entlang der Hubrichtung 56 bezieht und im Hinblick auf eine Ausrichtung einer oder mehrerer Komponenten nicht eingeschränkt sein soll. Somit ist der Wafer aus dem Einspannsystem 14 noch nicht freigegeben. Die Freigabe der Randschutzvorrichtung 44 aus dem Wafer und aus der Einspannvorrichtung 14 kann eine Reinigung der Wafer-Randschutzvorrichtung 44, des Wafers und/oder des Randabschnitts des Wafers ermöglichen, der von der Randschutzvorrichtung 44 abgedeckt war. Die Reinigung kann zum Beispiel durch das Plasma erfolgen, das für den Prozess, d. h. die Bearbeitung des Wafers benutzt wird.
Die Randschutzvorrichtung 44 kann von der Einspannvorrichtung 14 während eines Reinigungsprozesses angehoben werden, um zum Beispiel eine Seite (Oberfläche) der Randschutzvorrichtung 44 zu reinigen, die zu dem Wafer (z. B. Unterseite) gerichtet angeordnet ist, und/oder einen Kontaktbereich oder eine Kontaktoberfläche der Randschutzvorrichtung 44 zu reinigen, die konfiguriert ist, mit dem Wafer oder mit der Freigabevorrichtung 16 mechanisch in Kontakt gebracht zu werden.
4c stellt das Einspannsystem 30 aus 4a in einem beispielhaften dritten Zustand (Betriebsmodus) dar. In dem dritten Zustand werden die Randschutzvorrichtung 44 und die Freigabevorrichtung 16 angehoben. Auf diese Weise wird der Wafer, wenn er in das Einspannsystem 30 eingesetzt wird, aus der Einspannvorrichtung 14 freigegeben. Mit anderen Worten werden die Randschutzvorrichtung 44 und der Wafer von der Einspannvorrichtung 14 angehoben. Der dritte Zustand kann eine Position der Komponenten des Einspannsystems 30 zur Montage und Demontage des Wafers an oder von dem Einspannsystem 30 und/oder an oder von einer Prozesskammer sein, die das Einspannsystem 30 umfasst. Als Alternative kann die Wafer-Randschutzvorrichtung 44 mit dem Wafer 12 in Kontakt bleiben und mit dem Wafer angehoben werden.
Mit anderen Worten stellen die Zustände 1, 2 und 3 verschiedene Zustände der Einspannvorrichtung und Komponenten des Einspannsystems 30 mit verschiedenen Öffnungsgraden des Einspannsystems 30 dar. Als Alternative oder zusätzlich kann das Einspannsystem 30 weitere Zustände umfassen, sodass ein Einspannsystem nicht auf die in 4a–c dargestellten Zustände eingeschränkt ist.
5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Segments eines Einspannsystems, zum Beispiel des Einspannsystems 30. Der Wafer 12 ist von der Randschutzvorrichtung 44 an einem Randabschnitt 58 der ersten Hauptoberfläche des Wafers 12 abgedeckt. 5 kann zum Beispiel der erste Zustand des Einspannsystems 30 sein, das in 4a dargestellt ist. Die Randschutzvorrichtung 44 ist nahe bei dem Wafer 12 an dem Randabschnitt 58 davon angeordnet oder bildet einen mechanischen Kontakt mit diesem. Der Wafer 12 wird von der Einspannvorrichtung 14 gehalten, wobei die Freigabevorrichtung 16 benachbart zu der Einspannvorrichtung 14 angeordnet und konfiguriert ist, den Wafer 12 an dem Randabschnitt 18 mechanisch zu kontaktieren, wenn die Freigabevorrichtung 16 entlang der Hubrichtung 56 bewegt wird. Die Bewegung der Freigabevorrichtung 16 entlang der Hubrichtung 56 kann die Freigabe des Wafers 12 aus der Einspannvorrichtung 14 ermöglichen.
6a zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Hauptoberfläche (erste Seite, z. B. Oberseite oder Vorderseite) der Randschutzvorrichtung 44. Die erste Hauptoberfläche der Randschutzvorrichtung kann zu einem Plasma oder einem anderen Bearbeitungsmedium während einer (z. B. Plasma-)Bearbeitung eines Wafers gerichtet sein. Die Randschutzvorrichtung 44 kann zum Beispiel ein Waferrandschutz-(Wafer Edge Protection = WEP)-Ring sein. Die Randschutzvorrichtung 44 kann zum Beispiel Keramik- und/oder Quarzglasmaterial umfassen. Die Randschutzvorrichtung 44 kann konfiguriert sein, den Randabschnitt und/oder eine Seitenwand des Wafers während eines oder mehrerer Prozessschritte, z. B. vor Ätzplasma oder vor mechanischem Kontakt mit anderen Komponenten oder Teilen zu schützen. Dies kann erforderlich oder erwünscht sein, wenn zum Beispiel der Randabschnitt und die Seitenwand des Wafers nicht mit einer Hartmaske abgedeckt sind oder durch einen Lack geschützt sind.
6b zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten Hauptoberfläche (zweite Seite, z. B. Unterseite oder Rückseite) der Randschutzvorrichtung 44. Die zweite Hauptoberfläche kann zu (d. h. gerichtet zu) der Einspannvorrichtung in einem Einspannsystem wie dem Einspannsystem 30 angeordnet sein. Die Randschutzvorrichtung 44 ist konfiguriert, den Wafer 12 an einem Randabschnitt des Wafers 12 abzudecken. Die Randschutzvorrichtung 44 kann konfiguriert sein, eine Freigabevorrichtung eines Einspannsystems, z. B. die Freigabevorrichtung 16 in einem Gehäusehohlraum 45 teilweise oder vollständig aufzunehmen. Der Gehäusehohlraum 45 kann eine umgekehrte Form der Freigabevorrichtung sein. Die Randschutzvorrichtung 44 kann Hebehohlräume 67a–c umfassen. Die Hebehohlräume können klein sein, d. h. sie können eine polygonale, elliptische oder runde Form z. B. mit einem Durchmesser von weniger als 10 mm, weniger als 7 mm oder weniger als 5 mm aufweisen. Die Randschutzvorrichtung 44 kann konfiguriert sein, mit Hebestiften an den Hebehohlräumen 67a–c verbunden werden zu können, d. h. die Hebestifte können in die Randschutzvorrichtung 44 an den Hebehohlräumen 67a–c eingreifen. Dadurch kann die Randschutzvorrichtung 44 konfiguriert sein, ihre genaue Position an dem Hebestift unter Verwendung der kleinen Hebehohlräume 67a, b, c beizubehalten. Als Alternative kann die Freigabevorrichtung eine andere Anzahl von Hebehohlräumen, z. B. keinen, einen, zwei, oder mehr als drei umfassen.
7 stellt eine schematische perspektivische Ansicht der Freigabevorrichtung 16 mit der Formregion 26c dar. Unter Bezugnahme auf 2 zeigt 7 auch eine schematische Querschnittsansicht der Formregion 26c. Die Formregion 26c umfasst eine Kontaktregion 62, die konfiguriert ist, einen Kontakt mit dem Wafer an Kontaktabschnitten davon zu ermöglichen. Die Kontaktabschnitte können auch als ein Teilsatz der Kontaktabschnitte betrachtet werden, die durch die Kontaktregionen 62 beschrieben sind. Die Kontaktabschnitte können eine Oberfläche von zum Beispiel weniger als oder gleich 10%, weniger als oder gleich 5% oder weniger als oder gleich 1% des Oberflächenbereichs der zweiten Hauptoberfläche des Wafers umfassen.
Eine Dicke der Freigabevorrichtung 16 und/oder die Formregion 26 kann als eine Erweiterung der Freigabevorrichtung 16 und/oder der Formregion 26 entlang der Hubrichtung 56 betrachtet werden. Als Alternative kann die Dicke auch als eine Erweiterung der jeweiligen Komponente entlang einer beliebigen anderen Richtung betrachtet werden, jedoch soll aus Klarheitsgründen der Ausdruck „Dicke” eine Abmessung einer Komponente entlang der Hubrichtung 56 bezeichnen, entlang welcher der Wafer aus der Einspannvorrichtung freigegeben werden kann. Die Formregion 26 kann an Regionen, an denen die Formregion 26 und die Rahmenregion zur Befestigung aneinander konfiguriert sind, die gleiche Dicke wie die Rahmenregion der Freigabevorrichtung 16 umfassen. Als Alternative kann die Formregion 26 eine andere, z. B. kleinere Dicke als die Rahmenregion der Freigabevorrichtung 16 umfassen.
Die Formregion 26 umfasst eine erste Dicke T₁ an einer Seite benachbart zu dem Rahmenbereich der Freigabevorrichtung 16. Die erste Dicke T₁ kann zum Beispiel einen Wert zwischen 1 mm und 100 mm, 2 mm und 50 mm oder zwischen 3 mm und 10 mm, z. B. 4.65 mm aufweisen. Die Kontaktregionen 62 sind abgewandt von der Rahmenregion angeordnet und die Formregion 26c umfasst eine zweite Dicke T₂, die kleiner als die erste Dicke T₁ ist. Die zweite Dicke T₂ kann zum Beispiel einen Wert zwischen 0,1 mm und 50 mm, 0,5 mm und 10 mm oder zwischen 2 mm und 3 mm, z. B. 2,45 mm aufweisen.
Eine kleinere Dicke T₂ an der Kontaktregion 62 ermöglicht eine reduzierte Temperaturbelastung an dem Wafer, wobei die Kontaktregion 62 bzw. die Freigabevorrichtung 16 mit dem Wafer in Kontakt gebracht wird. Wenn zum Beispiel die Freigabevorrichtung 16 und der Wafer unterschiedliche Temperaturen umfassen, kann der mechanische Kontakt zwischen der Freigabevorrichtung 16 und dem Wafer eine Temperaturbeanspruchung an dem Wafer verursachen. Im Vergleich zu der ersten Dicke T₁ kann eine reduzierte Dicke T₂ und somit eine reduzierte Materialmenge und somit eine reduzierte Wärmekapazität zu einer Reduzierung der Wärmebeanspruchung führen.
Die Freigabevorrichtung 16, die zur Handhabung eines Randabschnitts des Wafers konfiguriert ist, kann zum Beispiel Keramik- und/oder Quarzglasmaterialien umfassen und kann als eine der größten Erneuerungen des Einspannsystems bezeichnet werden. Die Formregion 26 kann eine Vertiefung 64 aufweisen, die konfiguriert ist, eine mögliche Bewegung des Wafers 12 entlang einer Richtung senkrecht zu der Hubrichtung 56 einzuschränken. D. h., wenn ein Wafer 12 mechanisch durch die Freigabevorrichtung 16 mit den Kontaktregionen 62 in Kontakt gebracht wird, kann eine Bewegung des Wafers 12 entlang einer Richtung senkrecht zu der Hubrichtung 56 durch die Vertiefung 64 eingeschränkt werden. Die Vertiefung 64 kann zum Beispiel einen Wert zwischen 0,01 mm und 10 mm, 0,1 mm und 1 mm oder zwischen 0,2 mm und 0.5 mm, z. B. 0,3 mm umfassen. Mit anderen Worten ermöglicht die Vertiefung 64 eine Zentrierung des Wafers 12. Die Siliciumplatte ist in der Vertiefung der Freigabevorrichtung 16 (d. h. Formregion) derart angeordnet, dass ein Verrutschen der Siliciumplatte verhindert wird.
8 stellt eine schematische perspektivische Ansicht des Hubelements 46 dar. Das Hubelement 46 umfasst eine erste Kontaktregion 66 und eine zweite Kontaktregion 68. Die erste Kontaktregion 66 und die zweite Kontaktregion 68 sind um einen Abstand 72 entlang der Hubrichtung 56 beabstandet. Der Abstand 72 kann zum Beispiel in einem Bereich zwischen 1 mm und 1000 mm, 5 mm und 100 mm oder zwischen 10 mm und 30 mm liegen, wobei der Abstand 72 insbesondere ein Abstand von 20 mm sein kann. Die erste Kontaktregion 66 kann eine Form umfassen, die eine umgekehrte Form wie die Hebehohlräume, zum Beispiel die Hebehohlräume 67a–c ist.
Wenn das Einspannsystem die Randschutzvorrichtung umfasst, kann die erste Kontaktregion 66 konfiguriert sein, eine Randschutzvorrichtung, zum Beispiel die Randschutzvorrichtung 44 mechanisch zu kontaktieren. Die zweite Kontaktregion 68 kann konfiguriert sein, einen anderen mechanischen Kontakt bereitzustellen, zum Beispiel für die Freigabevorrichtung. Unter Bezugnahme auf 4a, 4b und 4c kann ausgehend von dem ersten Zustand, der in 4a dargestellt ist, wenn das Hubelement 46 entlang der Hubrichtung 56 bewegt wird, die erste Kontaktregion 66 mit der Randschutzvorrichtung 44 zum Beispiel an dem Hohlraum 67 mechanisch kontaktieren, sodass die Randschutzvorrichtung 44 angehoben wird. Falls ein Wafer in dem Einspannsystem 30 eingesetzt ist, kann die Randschutzvorrichtung 44 von dem Wafer abgehoben werden, wobei der Wafer in seiner Position bleiben kann. Dies kann als ein erster Zeitpunkt bezeichnet werden.
Während das Hubelement 46 weiter entlang der Hubrichtung 56 bewegt wird, vergeht einige Zeit. Nachdem das Hubelement 46 um den Abstand 72 entlang der Hubrichtung 56 bewegt wird, ist das Hubelement 46 konfiguriert, die Freigabevorrichtung 16 an der zweiten Kontaktregion 68 mechanisch zu kontaktieren. Dieser Moment kann als ein zweiter Zeitpunkt bezeichnet werden. Der mechanische Kontakt zwischen dem Hubelement 46 und der Freigabevorrichtung 16 kann zu einem Hub der Freigabevorrichtung 16 führen, wenn das Hubelement 46 weiter entlang der Hubrichtung 56 bewegt wird. Dies kann zu dem dritten Zustand führen, der in 4c dargestellt ist. Dies kann auch zu der Freigabe des Wafers aus der Einspannvorrichtung führen, wenn der Wafer in dem Einspannsystem 30 eingesetzt ist.
Ein Einspannsystem kann ein oder mehrere, z. B. drei Hubelemente 46 umfassen. Das Hubelement 46 kann als ein Hubstift bezeichnet werden. Die zweite Kontaktregion 68 kann als Bolzen ausgebildet sein und Kunststoff- oder Polymermaterial wie Torlon oder Polyetheretherketon (PEEK) umfassen. Die Bolzen können an einem Körper des Hubelements 46 befestigt sein. Torlon kann einen niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten und somit eine geringe Formveränderung bei Temperaturwechseln ermöglichen. Als Alternative kann die zweite Kontaktregion 68 aus Metall wie Aluminium, Stahl oder dergleichen gebildet sein. Die zweite Kontaktregion 68 kann als eine Arretierung bezeichnet werden. Während einer Bewegung von Betätigungseinheiten, z. B. der Betätigungseinheiten 17a und 17b sind die Hubelemente 46 konfiguriert, die Freigabevorrichtung nach einem Fahrweg, zum Beispiel dem Abstand 72 derart aufzunehmen, dass die Freigabevorrichtung den Wafer durch seine Kontaktregionen aus der Einspannvorrichtung freigibt. Als Alternative kann das Einspannsystem eine andere Anzahl von Hubelementen, z. B. 1, 2, 4 oder mehr umfassen. Die Hubelemente können gemeinsam bewegt werden, z. B. wenn sie durch einen Hebering miteinander verbunden sind, der von den Betätigungseinheiten betätigt wird. Dies kann eine gleichmäßige Bewegung ermöglichen. Als Alternative kann die zweite Kontaktregion 68 zum Beispiel als Balken, Platte ausgebildet sein oder eine andere Form umfassen.
Mit anderen Worten können die drei Hubstifte zum Beispiel durch einen Hebering bewegt werden. Dadurch wird die Randschutzvorrichtung (WEP-Ring) z. B. unmittelbar angehoben und nach einem zurückgelegten Abstand 72 (z. B. von 20 mm) kann auch der Waferhebering (d. h. die Freigabevorrichtung) angehoben werden. Für eine Aufnahme des Waferheberings können die Hubstifte (Hubelemente 46) PEEK-Bolzen umfassen, die in die Hebestifte gepresst werden. Die PEEK-Bolzen können in eine entsprechende Gegenform an dem Waferhebering, d. h der Freigabevorrichtung eingehakt werden. Aufgrund der drei Hebestifte kann sich der Waferhebering stets in einer anderen Position befinden, d. h. ein Verdrehen oder Kippen des Waferheberings während des Anhebens wird verhindert. Eine Führung der Hubstifte wird durch drei Einsetzungen in den Abschirmring ausgeführt. Der Abschirmring ist konfiguriert, das Einspannsystem zusammenzustecken und das Einspannsystem abzudichten.
9 stellt eine schematische perspektivische Ansicht des Heberings 47 dar. Der Hebering 47 umfasst zwei Kontaktregionen 74a und 74b. Die Kontaktregionen 74a und 74b ermöglichen einen Kontakt zwischen den Betätigungseinheiten 17a und 17b. An einer Rahmenregion 76 des Heberings 47 können die Hubelemente mechanisch kontaktiert werden, sodass, wenn die Betätigungseinheiten den Hebering 47 bewegen, die Hubelemente, z. B. die Hubelemente 46 gemeinsamen bewegt werden.
Mit anderen Worten kann der Hebering 47 die zwei Betätigungseinheiten und/oder die Hubelemente miteinander verbinden. Während seiner Bewegung entlang einer Bewegungsrichtung (z. B. Hubrichtung), die durch die Betätigungseinheiten bewirkt wird, ist der Hebering 47 konfiguriert, die Hubelemente zu tragen.
10 stellt eine schematische perspektivische Ansicht der Einspannvorrichtung 14, die als eine elektrostatische Einspannvorrichtung ausgebildet ist. Die Einspannvorrichtung 14 umfasst eine Kontaktregion 78. Eine dielektrische Schicht kann benachbart der Kontaktregion 78 angeordnet sein. Der Wafer kann von der Einspannvorrichtung 14 an der dielektrischen Schicht gehalten, befestigt oder benachbart der Einspannvorrichtung 14 bzw. der Kontaktregion 78 angeordnet sein. Als Alternative kann die dielektrische Schicht Teil der Einspannvorrichtung 14 sein, sodass die dielektrische Schicht die Kontaktregion 78 umfassen kann.
Mit anderen Worten kann die Einspannvorrichtung 14 während der Prozesse grundlegend eine Stütze für den Wafer sein. Die Einspannvorrichtung 14 kann insbesondere eine so genannte „elektrostatische Einspannvorrichtung” (electrostatic chuck = ESC) sein.
Als Alternative kann auch ein anderer Typ Einspannvorrichtung innerhalb eines Einspannsystems angeordnet sein, z. B. eine Einspannvorrichtung mit einem mechanischen Klemmsystem, eine Vakuumeinspannvorrichtung (der Wafer wird mittels eines niedrigeren Drucks als in der umgebenden Prozesskammer eingeklemmt) oder einer Gel-Pak-Einspannvorrichtung.
ESC-Einspannvorrichtungen sind konfiguriert, ein elektrostatisches Feld bereitzustellen, durch das der Wafer fixiert wird. An oder auf der Einspannvorrichtung ist eine dielektrische Schicht angeordnet, die Keramikmaterialien umfassen kann. Die dielektrische Schicht kann eine oder mehrere, z. B. zwei leitfähige Schichten umfassen. Die leitfähigen Schichten können metallisches oder Halbleitermaterial wie Metall, Kupfer, Aluminium oder Silicium oder eine Kombination davon umfassen und können in die dielektrische Schicht aufgenommen oder benachbart dazu angeordnet werden. Die zwei leitfähigen Schichten können grundsätzlich nebeneinander angeordnet werden. Zum Beispiel können zwei angrenzende Schichten oder Platten mit einer Gleichstrom- oder Wechselstrom-Hochspannung (z. B. ±2000 V, ±5000 V oder ±10000 V) kontaktiert werden. Dadurch kann ein elektrostatisches Feld unterhalb, zum Beispiel kurz über der Einspannvorrichtung angeordnet werden.
11a stellt eine schematische Querschnittsansicht einer dielektrischen Schicht 82 dar, die benachbart der Kontaktregion 78 der Einspannvorrichtung 14 angeordnet ist. Die dielektrische Schicht 82 umfasst eine erste leitfähige Schicht 84a und eine zweite leitfähige Schicht 84b. Die leitfähigen Schichten 84a und 84b sind jeweils mit einer Stromversorgung 86 in Kontakt gebracht, die konfiguriert ist, eine erste Spannung an die leitfähige Schicht 84a anzulegen und/oder eine zweite Spannung an die leitfähige Schicht 84b anzulegen, sodass ein elektrisches Potential an und/oder zwischen den leitfähigen Schichten 84a und 84b angelegt werden kann. Zum Beispiel und unter Bezugnahme auf ein Erdpotential kann die Stromversorgung 86 konfiguriert sein, eine Spannung von +5000 V an die leitfähige Schicht 84a und eine Spannung von –5000 V an die leitfähige Schicht 84b anzulegen, sodass das elektrische Potential einen Wert von ±5000 V (10000 V) umfasst. Dadurch kann ein elektrostatisches Feld empfangen werden, das zum Halten des Wafers 12 an der Einspannvorrichtung konfiguriert ist.
11b stellt eine schematische Draufsicht einer dielektrischen Schicht 82 dar, die benachbart des Wafers 12 angeordnet ist. Die Abmessung, zum Beispiel ein Durchmesser des Kontaktbereichs und/oder der dielektrischen Schicht 82 entlang einer Richtung senkrecht zu der Hubrichtung 56 kann eine andere sein als die (entsprechende) Abmessung des Wafers 12 senkrecht zu der Hubrichtung 56. Zum Beispiel kann die Einspannvorrichtung einen kleineren (unterdimensionierten) oder größeren (überdimensionierten) Durchmesser als der Wafer aufweisen. Die Differenz hinsichtlich der Abmessung kann zum Beispiel als ein Bereich 110 dargestellt werden. Der Bereich 110, ein entsprechender Raum zwischen dem Wafer 12 und der Einspannvorrichtung 14 in Bezug auf die jeweiligen zwei Durchmesser, kann konfiguriert sein (verwendet werden), Teile der Hebevorrichtung 16, zum Beispiel den Bereich 26a der Formregion 34a aufzunehmen.
Im Vergleich zu einer unterdimensionierten Einspannvorrichtung kann eine überdimensionierte Einspannvorrichtung eine erhöhte Kontaktregion, zum Beispiel eine erhöhte Kontaktregion 78 umfassen, die über den Rand des Wafers hinaus angeordnet sein kann. Dies kann eine verbesserte Waferabkühlung, eine verbesserte HF-Kopplung und somit eine verbesserte Ätzgleichförmigkeit und/oder Werkzeugleistung am Rand der produktiven Region des Wafers ermöglichen.
Zum Beispiel kann ein Einspannvorrichtungsdurchmesser einer Einspannvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, wobei die Einspannvorrichtung einen DREIFUSS benutzt, um den Wafer freizugeben, einen Durchmesser von 144 mm umfassen. Ein Wafer, der von der Einspannvorrichtung gehalten wird, kann zum Beispiel einen Durchmesser von 150 mm umfassen. Eine überdimensionierte Einspannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform wie zum Beispiel in 11 b dargestellt kann einen Durchmesser der Kontaktregion und/oder die dielektrische Schicht 82 umfassen, die 153 mm beträgt. Dies kann zu einer Abmessung des Bereichs 110 (resultierender Durchmesserbereich) führen, die 1,5 mm beträgt. Eine überdimensionierte Einspannvorrichtung kann die Aufnahme von Teilen der Freigabevorrichtung und Verbesserung der Prozessleistung ermöglichen. 12 stellt eine schematische perspektivische Ansicht des Abschirmrings 54 dar. Eine Aufgabe des Abschirmrings 54 kann die Verbindung von Komponenten des vollständigen Einspannsystems und das Zusammenstecken der Komponenten sein. Der Abschirmring 54 kann eine Führung für Hubelemente umfassen. Der Abschirmring 54 kann die Führungen in einer oder mehreren Regionen 88 umfassen. Eine ausführliche Ansicht der Region 88 ist in 13 dargestellt.
13 stellt eine schematische perspektivische Querschnittsansicht der Region 88 dar, die die Führung für eines der Hubelemente umfasst. Ein Einsatz, der die Führung der Hubelemente ermöglicht, kann zwei Teile umfassen, wobei ein erstes Teil ein Führungsrohr 92 sein kann. Das Führungsrohr 92 kann zum Beispiel Torlon oder andere Polymer- oder Kunststoffmaterialien, Metall wie Stahl oder Aluminium und/oder eine Kombination davon umfassen. Ein zweites Teil ist eine Positionsplatte 94. Die Positionsplatte 94 kann eine Einstellung einer Winkelposition des Führungsrohrs 92 und/oder der Hubelemente ermöglichen. Dies kann eine Einstellung der Torlon-Bolzen und somit eine Einstellung von Positionen von Kontaktregionen 68 zueinander und in Bezug auf Gegenformen des Heberings ermöglichen.
14 stellt eine schematische perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines beispielhaften Einspannsystems 140 dar.
Aus Klarheitsgründen wird unter Bezugnahme auf 14 der Ausdruck „Oberseite” für eine erste Seite/ein erstes Ende des Einspannsystems 140 verwendet. Ferner wird der Ausdruck „Unterseite” für ein zweites Ende des Einspannsystems 140 verwendet, wobei die Oberseite und die Unterseite des Einspannsystems 140 in 14 als zwei gegenüberliegende Enden des Einspannsystems 140 in Bezug auf die Hubrichtung 56 bezeichnet werden. Der Ausdruck „über” soll sich auf „in Richtung der Oberseite” beziehen und der Ausdruck „unter soll sich auf „in Richtung der Unterseite” beziehen. Es ist klar, dass die Ausdrücke Oberseite, Unterseite, über und unter nur aus Klarheitsgründen in Bezug auf eine Anordnung von Komponenten zueinander verwendet werden und keine Beschränkungen in Bezug auf eine Ausrichtung einer der Referenzkomponenten darstellen sollen. Sofern die folgenden Beschreibungen einer Komponente Werte umfassen, die auf Abmessungen der Komponenten wie eine Dicke, einen Durchmesser oder dergleichen Bezug nehmen, sind diese Werte als Beispielwerte zu betrachten. Es ist klar, dass eine Ausführungsform größer und//oder kleiner (mit größeren und/oder kleineren Komponenten) dimensioniert sein kann.
An der Unterseite ist ein Flanschrohr 96 angeordnet. Über dem Flanschrohr 96 ist ein Zentrierring 98 angeordnet. Über dem Flanschrohr 96 und außerhalb des Zentrierrings 98 ist der Abschirmring 54 angeordnet, der von dem Flanschrohr 96 durch einen O-Ring 102a beabstandet sein kann. Der O-Ring 102a kann einen Durchmesser von 240,89 mm umfassen. Der O-Ring 102a kann zum Beispiel eine Dicke von 3,53 mm umfassen.
Über dem Zentrierring 98 ist die Einspannvorrichtung 14 angeordnet. Über der Einspannvorrichtung 14 ist eine Ringstruktur 104 angeordnet. Die Ringstruktur 104 kann Kunststoff wie Torlon, PEEK, Metall, Keramikmaterialien oder eine Kombination davon umfassen, d. h. die Ringstruktur 104 kann ein Keramikring sein. Zwischen der Ringstruktur 104 und der Einspannvorrichtung 14 kann ein O-Ring 102b mit einem Durchmesser von 209,14 mm und einer Dicke von 3,53 mm angeordnet sein.
Über der Ringstruktur 104 ist der Abschirmring 54 angeordnet. Der Abschirmring 54 kann konfiguriert sein, die Ringstruktur 104, die Einspannvorrichtung 14 und/oder den Zentrierring 98 im befestigten Zustand mindestens teilweise zu umschließen. Zwischen der Abschirmstruktur 54 und der Ringstruktur 104 kann ein O-Ring 102c mit einem Durchmesser von zum Beispiel 228,19 mm und einer Dicke von 3,53 mm angeordnet sein. Der Abschirmring 54 kann an dem Flanschrohr 96 mit Zylinderschrauben (Zylinderkopfschrauben) 108 befestigt sein. Die Hubelemente 46a–c kann von Führungsrohren 92 geführt sein, wie in 13 beschrieben. Die Führungsrohre 92 können von Positionsplatten 94 eingestellt werden. Über dem Abschirmring 54 sind die Freigabevorrichtung 16 und die Randschutzvorrichtung 44 angeordnet, die konfiguriert ist, von den Hubelementen 46a–c bewegt zu werden. Als Alternative kann das Einspannsystem 140 ohne oder mit einer anderen Art von Wafer-Randschutzvorrichtung 44, Abschirmring 54, Ringstrukturen 104, Zentrierring 98, Flanschrohr 96, einschließlich eines jeweiligen O-Rings 102a–d und/oder jeweiliger Verbindungen wie Bolzen und/oder Schrauben ausgeführt sein.
Das Einspannsystem 140 kann konfiguriert sein, den Randabschnitt des Wafers zu handhaben, und kann für einen Betrieb bei PETI Mori 200 und Aviza-DSi ausgelegt sein.
15 stellt eine schematische Querschnittsansicht des Einspannsystems 140 dar, an dem der Wafer 12 befestigt ist. Die Freigabevorrichtung 16 umfasst eine Gegenform 109, in die die Kontaktregion 68 (z. B. ein Torlon-Bolzen) des Hubelements 46a eingehakt werden kann. Die Einspannvorrichtung 14 umfasst die dielektrische Schicht. Die Freigabevorrichtung 16 ist in dem Hohlraum 45 angeordnet, der durch die Randschutzvorrichtung 44 gebildet wird.
Wenn das Hubelement 46a entlang der Hubrichtung 56 bewegt wird, greift die erste Kontaktregion 66 des Hubelements 46a in den Hebehohlraum 67 der Wafer-Randschutzvorrichtung 44 derart ein, dass die Wafer-Randschutzvorrichtung 44 von dem Wafer beabstandet (angehoben) wird. Danach kann die Freigabevorrichtung den Wafer 12 aus der Einspannvorrichtung 14 freigeben, nachdem die Kontaktregion 68 in die Gegenform 109 eingehakt wurde.
16 zeigt ein beispielhaftes Bild einer Betätigungseinheit 17. Die Betätigungseinheit 17 kann als eine Balgstruktur ausgeführt sein, die einen oder mehrere Balge 112a und/oder 112b umfasst. Ein Balg 112a und/oder 112b kann konfiguriert sein, eine lineare Bewegung zu ermöglichen, z. B. eine Vergrößerung oder eine Kontraktion entlang der Hubrichtung 56. Die Betätigungseinheit 17, zum Beispiel der Balg, kann als eine primäre Komponente einer Hebevorrichtung betrachtet werden, da sie eine Grenzfläche zwischen einer Vakuumumgebung in einer Prozesskammer und zwischen der Betätigungseinheit sein kann, die unter Atmosphärendruck angeordnet ist.
17 stellt eine beispielhafte Querschnittsansicht eines Balgs 102 dar. Der Balg 102 umfasst mehrere Federsegmente, die miteinander verschweißt sind. Die Schweißung ermöglicht eine luftdichte Konfiguration der Federsegmente, sodass der Balg 102 vakuumdicht ausgeführt sein kann. Dadurch kann der Balg 102 eine federähnliche Zusatzfunktion umfassen. Durch seine Struktur kann der Balg 102 für eine lineare Bewegung konfiguriert sein.
18 stellt ein schematisches Blockdiagramm einer Waferbearbeitungsvorrichtung 180 dar, die das Einspannsystem 10 und eine Bearbeitungskammer 114 umfasst. Die Bearbeitungskammer 114 ist derart angeordnet, dass die Bearbeitungskammer 114 das Einspannsystem 10 umgibt. Die Bearbeitungskammer 114 kann konfiguriert sein, einen oder mehrere Parameter wie einen Umgebungsdruck, eine Umgebungstemperatur und/oder eine Umgebungsfeuchte im Inneren der Bearbeitungskammer einzustellen. Die eine oder die mehreren Bearbeitungsparameter können kleiner oder höher als ein entsprechender Parameter außerhalb der Bearbeitungskammer 114 sein. Zum Beispiel kann der Umgebungsdruck kleiner als ein Atmosphärendruck außerhalb der Bearbeitungskammer sein. Der Umgebungsdruck kann zum Beispiel die Hälfte oder ein Viertel des Atmosphärendrucks betragen. Als Alternative kann der Umgebungsdruck ein Vakuumdruck sein oder nahe beim Vakuumdruck liegen. Eine Handhabung eines Wafers im Inneren einer Bearbeitungskammer 114, die einen Vakuumdruck oder einen Druckpegel umfasst, der nahe beim Vakuum liegt, kann die Freigabe eines Wafers aus einer Einspannvorrichtung durch Luftdruck verhindern. Dies bedeutet, dass die Einspannvorrichtung zum Beispiel mechanisch freigegeben werden kann. Das Einspannsystem 10 ermöglicht eine mechanische Freigabe des Wafers aus der Einspannvorrichtung und verhindert eine Beschädigung des Wafers in oder an einer produktiven Oberfläche.
Als Alternative oder zusätzlich kann die Bearbeitungskammer 114 mindestens ein zweites Einspannsystem und/oder ein anderes Einspannsystem wie das Einspannsystem 30 umfassen.
19 stellt ein schematisches Blockdiagramm einer Waferbearbeitungsvorrichtung 190 dar. Die Waferbearbeitungsvorrichtung 190 umfasst drei Bearbeitungskammern 114a, 114b und 114c, wobei jede ein Einspannsystem 10a–c umfasst. Die Bearbeitungskammer 114a umfasst das Einspannsystem 10a (nimmt dieses auf), die Bearbeitungskammer 114b umfasst das Einspannsystem 10b und die Bearbeitungskammer 114c umfasst das Einspannsystem 10c.
Die Waferbearbeitungsvorrichtung 190 umfasst eine Transportvorrichtung 116, zum Beispiel einen Roboter. Die Waferbearbeitungsvorrichtung 190 umfasst ferner ein Transportelement 118. Das Transportelement 118 ist konfiguriert, einen Wafer von oder zu einem der Einspannsysteme 10a–c aufzunehmen und zu bewegen. Die Transportvorrichtung 116 ist konfiguriert, das Transportelement 118 zu bewegen.
Somit kann ein Wafer von einer Bearbeitungskammer 114a–c zu einer anderen und/oder zu oder von außerhalb oder in eine Bearbeitungskammer 114a–c transportiert werden. Die Bearbeitungskammer 114b umfasst einen Plasmagenerator 122, der zum Erzeugen eines Plasmas konfiguriert ist. Das Plasma kann konfiguriert sein, einen Wafer zu bearbeiten, der von der Einspannvorrichtung des Einspannsystems 10b gehalten wird.
Somit kann das Einspannsystem 10 konfiguriert sein, den Wafer freizugeben und abzuheben, sodass das Transportelement 118 den Wafer aufnehmen kann.
Als Alternative kann eine Bearbeitungsvorrichtung eine andere Anzahl von Bearbeitungskammern, z. B. ein, zwei vier oder mehr umfassen.
20 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1000 zur Handhabung eines Wafers dar. In einem ersten Schritt 1100 wird ein Wafer mit einer Einspannvorrichtung gehalten. In einem zweiten Schritt 1200 wird die Freigabevorrichtung angehoben. In einem dritten Schritt 1300 wird der Wafer an einem Randabschnitt der zweiten Hauptoberfläche des Wafers mit der Freigabevorrichtung in Eingriff gebracht. In einem vierten Schritt 1400 wird der Wafer aus der Einspannvorrichtung mit der Freigabevorrichtung freigegeben.
21 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 2000 zur Handhabung eines Wafers dar. Ein erster Schritt des Verfahrens 2000 ist der Schritt 1100. Ein zweiter Schritt des Verfahrens 2000 ist der Schritt 1200. Ein dritter Schritt des Verfahrens 2000 ist der Schritt 1300. Ein vierter Schritt des Verfahrens 2000 ist der Schritt 1400. In einem fünften Schritt 2500 wird ein Hubelement mit einem Aktor angehoben, sodass eine Randschutzvorrichtung von dem Wafer zu einem ersten Zeitpunkt von dem Hubelement beabstandet wird und sodass der Wafer aus der Einspannvorrichtung von der Freigabevorrichtung freigegeben wird, die von dem Hubelement zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt betätigt wird. Der fünfte Schritt 2500 kann zu einem Zeitpunkt nach Schritt 1100 und vor Schritt 1200, 1300 und/oder Schritt 1400 ausgeführt werden.
Ein Einspannsystem gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Verringerung von Kratzern oder Abgüssen/Formen, z. B. beschädigten Membranen an einer produktiven Oberfläche des Wafers. Solche Defekte können z. B. auftreten, wenn ein Dreifuß (dreiflügeliger Heber) zur Freigabe des Wafers verwendet wird. Ein Aspekt von Ausführungsformen ist die Freigabevorrichtung zur Handhabung des Randabschnitts des Wafers. Das neue Einspannsystem ermöglicht, dass der Wafer nicht in der Mitte (wie mit dem Dreifuß), sondern durch die Freigabevorrichtung, z. B. einen Hebering mit drei „Fingern” angehoben wird. Der Hebering kann dadurch gekennzeichnet sein, dass keine zusätzlichen Einstellungen in Bezug auf eine Höhe einzelner Kontaktoberflächen notwendig sein können, da die einzelnen Kontaktoberflächen eine Einheit bilden.
Die Platte (Wafer) kann an dem unbenutzten Randabschnitt des Wafers angehoben werden. Der unbenutzte Randabschnitt des Wafers kann ein Abschnitt sein, der frei von Strukturen und/oder Komponenten ist. Der Randabschnitt kann zum Beispiel 3 mm breit sein. Das Anheben kann an drei kleinen Oberflächen (Regionen) erfolgen, die einen Winke von 120° zueinander aufweisen können.
Ein neues Einspannsystem gemäß einer Ausführungsform kann derart ausgelegt sein, dass das Hebesystem der Einspannvorrichtung den nicht produktiven Randabschnitt des Wafers kontaktieren kann, der zum Beispiel an seiner größten Stelle 3 mm breit sein kann. Als Alternative kann der Randabschnitt einen anderen vordefinierten Wert umfassen. Dies ermöglicht eine Vermeidung unnötiger Kratzer oder Verformungen auf oder an dem Waferrand und/oder Oberflächen, zum Beispiel an produktiven (benutzten) Abschnitten, wo Strukturen vorhanden oder eingearbeitet werden sollen.
Ein Einspannsystem gemäß einer Ausführungsform kann interessant sein (d. h. benutzt werden), falls eine strukturierte Oberfläche, die empfindlich oder kritisch in Bezug auf mechanische Lasten sein kann, von dem Transportsystem und/oder der Einspannvorrichtung kontaktiert wird. Zum Beispiel kann ein solcher Prozess eine Abscheidung eines Schutzoxids an einer Waferrückseite sein. Eine Freigabevorrichtung kann in oder bei Anordnungen oder Prozessen verwendet werden, bei denen eine äußere Abmessung wie ein Radius oder Durchmesser der Einspannvorrichtung mit einer entsprechenden Abmessung des Wafers vergleichbar ist. Eine entsprechende Anwendung für Vakuumkammern kann vorgenommen werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
22 stellt ein beispielhaftes Bild eines Hebesystems 220 gemäß dem Stand der Technik dar. Das Hebesystem 220 benutzt vier Stifte für eine Freigabe eines Wafers, die eine produktive Oberfläche des Wafers berühren.
23 stellt ein beispielhaftes Bild eines weiteren Hebesystems 230 gemäß dem Stand der Technik dar. Das Hebesystem 230 benutzt vier Stifte für eine Freigabe eines Wafers, die eine produktive Oberfläche des Wafers berühren.
24 stellt ein beispielhaftes Bild eines weiteren Hebesystems 240 gemäß dem Stand der Technik dar. Das Hebesystem 240 benutzt einen Dreifuß für eine Freigabe eines Wafers, der eine produktive Oberfläche des Wafers berührt.
Wenngleich hierin beschriebene Ausführungsformen ein Einspannsystem zum Halten des Wafers an der zweiten Hauptoberfläche umfassen, kann die Einspannvorrichtung auch konfiguriert sein, die erste Hauptoberfläche zu halten, wobei eine Randschutzvorrichtung einen Randabschnitt der zweiten Hauptoberfläche abdecken kann und die Freigabevorrichtung konfiguriert sein kann, den Wafer an der ersten Hauptoberfläche mechanisch zu kontaktieren.
Wenngleich hierin beschriebene Ausführungsformen ein Einspannsystem zum Halten des Wafers an der Vorderseite umfassen, kann die Einspannvorrichtung auch konfiguriert sein, die Rückseite zu halten, wobei eine Randschutzvorrichtung einen Randabschnitt der Vorderseite abdecken kann und die Freigabevorrichtung konfiguriert sein kann, den Wafer an der Rückseite mechanisch zu kontaktieren.
Daher können die Ausdrücke Rückseite und Vorderseite sowie erste Hauptoberfläche und zweite Hauptoberfläche als austauschbar betrachtet werden.
Wenngleich die oben beschriebenen Ausführungsformen als zur Freigabe eines Wafers von einer Einspannvorrichtung konfiguriert beschrieben sind, können Ausführungsformen auch zur Einsetzung des Wafers an der Einspannvorrichtung konfiguriert sein. Zum Beispiel kann der Wafer von der Freigabevorrichtung in einer Richtung entgegengesetzt der Heberichtung (umgekehrte Heberichtung) derart bewegt werden, dass der Wafer zu der Einspannvorrichtung bewegt wird und von der Einspannvorrichtung gehalten wird. Als Alternative oder zusätzlich können Ausführungsformen konfiguriert sein, den Wafer an der Einspannvorrichtung zu einem Zeitpunkt, z. B. vor der Bearbeitung einzusetzen und den Wafer aus der Einspannvorrichtung zu einem anderen Zeitpunkt, z. B. nach der Bearbeitung anzuheben (freizugeben).
Wenngleich einige Aspekte im Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschrittes entspricht. Analog dazu stellen Aspekte, die im Kontext eines Verfahrensschrittes beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elementes oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sollen die Prinzipien der vorliegenden Erfindung lediglich erläutern. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der Anordnungen und der hierin beschriebenen Details für andere Fachleute ersichtlich sein werden. Daher soll eine Einschränkung nur durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Details gegeben sein, die als Beschreibung und Erläuterung der Ausführungsformen hierin vorgestellt wurden.

Claims

Einspannsystem zur Handhabung eines Wafers, der eine erste und eine zweite Hauptoberfläche umfasst, wobei das Einspannsystem Folgendes umfasst: eine Einspannvorrichtung, die konfiguriert ist, den Wafer an der zweiten Hauptoberfläche zu halten, die zu der Einspannvorrichtung gerichtet ist; eine Freigabevorrichtung; und einen Aktor, der konfiguriert ist, die Freigabevorrichtung weg von der Einspannvorrichtung anzuheben; wobei die Freigabevorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Freigabevorrichtung in den Wafer an einem Randabschnitt der zweiten Hauptoberfläche des Wafers mechanisch eingreift, wenn dieser angehoben wird, sodass der Wafer aus der Einspannvorrichtung freigegeben wird.
Einspannsystem nach Anspruch 1, wobei die Einspannvorrichtung einen größeren Durchmesser als der Wafer umfasst.
Einspannsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Freigabevorrichtung konfiguriert ist, in den Wafer an einer Anzahl diskreter Bereiche des Randabschnitts der zweiten Hauptoberfläche des Wafers mechanisch einzugreifen, wobei die diskreten Bereiche des Randabschnitts innerhalb eines Toleranzbereichs angeordnet sind, der sich von einem äußeren Umfang des Wafers zu einer Mitte des Wafers um weniger als 1/50 einer Größe des Wafers erstreckt.
Einspannsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Freigabevorrichtung konfiguriert ist, den Wafer an drei diskreten Bereichen des Randabschnitts des Wafers mechanisch zu kontaktieren.
Einspannsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Freigabevorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie den Wafer entlang des Umfangs umgibt, mit Ausnahme einer Fraktion des äußeren Umfangs des Wafers, sodass ein Wafertransportelement, das zum Einsetzen oder Entfernen des Wafers in Bezug auf das Einspannsystem konfiguriert ist, in einen Spalt zwischen dem Wafer und der Einspannvorrichtung eintreten kann, der aus der Freigabe des Wafers von der Einspannvorrichtung resultiert, und den Wafer in das Einspannsystem oder daraus laden kann.
Einspannsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Freigabevorrichtung eine Rahmenregion umfasst, die den Wafer entlang des Umfangs mit Ausnahme einer Fraktion des äußeren Umfangs des Wafers umgibt, wobei die Freigabevorrichtung ferner Formregionen umfasst, die sich von der Rahmenregion nach innen erstrecken, wobei die Formregionen konfiguriert sind, den mechanischen Eingriff in den Wafer an Kontaktregionen bereitzustellen, wenn die Freigabevorrichtung angehoben wird, wobei eine Dicke der Formregionen an den Kontaktregionen kleiner als eine Dicke der Rahmenregion ist.
Einspannsystem nach Anspruch 6, wobei die Freigabevorrichtung C-förmig und derart ausgebildet ist, dass der Wafer lateral von der Freigabevorrichtung umschlossen wird, wenn die Freigabevorrichtung in den Wafer eingreift.
Einspannsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Freigabevorrichtung konfiguriert ist, in den Wafer an der zweiten Hauptoberfläche des Wafers, die zu der Einspannvorrichtung gerichtet ist, mechanisch einzugreifen, wobei der kontaktierte Randabschnitt weniger als oder gleich 10% eines Oberflächenbereichs der zweiten Hauptoberfläche des Wafers abdeckt.
Einspannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend eine Randschutzvorrichtung, die zwischen einem ersten Zustand, bei dem die Randschutzvorrichtung einen Randabschnitt der ersten Hauptoberfläche des Wafers abdeckt, um den Randabschnitt der ersten Hauptoberfläche vor einer Umgebung der Einspannvorrichtung zu schützen, und einem zweiten Zustand, bei dem die Randschutzvorrichtung weg von dem Randabschnitt der ersten Hauptoberfläche angehoben wird, beweglich ist.
Einspannsystem nach Anspruch 9, wobei das Einspannsystem ferner ein Hubelement umfasst, von dem die Randschutzvorrichtung getragen wird, und das eine Arretierung umfasst, wobei der Aktor konfiguriert ist, das Hubelement derart anzuheben, dass die Randschutzvorrichtung angehoben und die Randschutzvorrichtung aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand bewegt wird, und das Hubelement weiter anzuheben, sodass die Arretierung in die Freigabevorrichtung eingreift und die Freigabevorrichtung von der Einspannvorrichtung freigegeben wird.
Einspannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Betätigungseinheit konfiguriert ist, die Freigabevorrichtung linear entlang einer Betätigungsrichtung parallel zu einer Wafernormalen zu bewegen.
Einspannsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Einspannvorrichtung eine elektrostatische Einspannvorrichtung ist, die konfiguriert ist, den Wafer durch elektrostatische Kraft zu halten, wenn eine elektrische Spannung an die Einspannvorrichtung angelegt wird.
Waferbearbeitungsvorrichtung, umfassend: ein Einspannsystem zur Handhabung eines Wafers, der eine erste und eine zweite Hauptoberfläche umfasst, wobei das Einspannsystem Folgendes umfasst: eine Einspannvorrichtung, die konfiguriert ist, den Wafer an der zweiten Hauptoberfläche zu halten, die zu der Einspannvorrichtung gerichtet ist; eine Freigabevorrichtung; und einen Aktor, der konfiguriert ist, die Freigabevorrichtung derart anzuheben, dass die Freigabevorrichtung; wobei die Freigabevorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Freigabevorrichtung in den Wafer an einem Randabschnitt der zweiten Hauptoberfläche des Wafers mechanisch eingreift, wenn diese angehoben wird und wenn der Wafer aus der Einspannvorrichtung freigegeben wird; und eine Bearbeitungskammer, die das Einspannsystem umgibt, wobei die Bearbeitungskammer konfiguriert ist, einen Umgebungsdruck im Inneren der Bearbeitungskammer einzustellen, wobei der Umgebungsdruck kleiner als ein Atmosphärendruck ist.
Waferbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Bearbeitungskammer ein Plasmasystem umfasst, das ausgelegt ist, den Wafer einem Plasma auszusetzen.
Waferbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Waferbearbeitungsvorrichtung mehrere Bearbeitungskammern umfasst, die jeweils mindestens eines von mehreren Einspannsystemen umgeben, und wobei die Waferbearbeitungsvorrichtung ein Wafertransportelement umfasst, das konfiguriert ist, einen Wafer von einem der Einspannsysteme aufzunehmen oder dorthin zu bewegen.
Verfahren zur Handhabung eines Wafers, der eine erste und eine zweite Hauptoberfläche umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Halten des Wafers mit einer Einspannvorrichtung an der zweiten Hauptoberfläche, die zu der Einspannvorrichtung gerichtet ist; Anheben einer Freigabevorrichtung; mechanisches Ineingriffbringen des Wafers an einem Randabschnitt der zweiten Hauptoberfläche des Wafers mit der Freigabevorrichtung; und Freigeben des Wafers aus der Einspannvorrichtung mit der Freigabevorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Bewegen eines Hubelements mit dem Aktor, sodass eine Randschutzvorrichtung von dem Wafer zu einem ersten Zeitpunkt von dem Hubelement beabstandet wird und sodass der Wafer aus der Einspannvorrichtung von der Freigabevorrichtung freigegeben wird, die zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt von dem Hubelement angehoben wird.