DE102022122634B3 - WAFER HOLDER FOR ELECTRICAL CONTACTING BRITTLE SEMICONDUCTOR WAFER AND USE - Google Patents
WAFER HOLDER FOR ELECTRICAL CONTACTING BRITTLE SEMICONDUCTOR WAFER AND USE Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022122634B3 DE102022122634B3 DE102022122634.4A DE102022122634A DE102022122634B3 DE 102022122634 B3 DE102022122634 B3 DE 102022122634B3 DE 102022122634 A DE102022122634 A DE 102022122634A DE 102022122634 B3 DE102022122634 B3 DE 102022122634B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mat
- metal
- flat side
- wafer
- wafer holder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 98
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 98
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 74
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
- H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
- H01L21/68735—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
- H01L21/67086—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
- H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
- H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wafer-Halterung zur großflächigen elektrischen Kontaktierung eines Halbleiter-Wafers (40) umfassend einen Metallkörper (10) mit einer oberseitig um die Absetzhöhe L abgesetzten Metallflachseite (12) und einer unterseitig angeordneten Gaskupplung (16) sowie wenigstens einem in der Metallflachseite (12) offenen, zur Gaskupplung (16) führenden Gaskanal (14), wobei der Metallkörper (10) zur Beaufschlagung mit elektrischen Strömen der Größenordnung kA ausgebildet ist, gekennzeichnet durch- eine auf dem Metallkörper (10) aufliegende flexible Matte (20) gebildet aus einem Inertpolymer,- wobei die Matte (20) eine Aussparung zur Durchführung der Metallflachseite (12) aufweist und den Rand der Metallflachseite (12) umgebend parallel zur Metallflachseite (12) fixiert angeordnet ist,- wobei die Matte (20) auf der dem Metallkörper (10) abgewandten Seite entlang einer Mehrzahl geschlossener, mathematisch ähnlicher, konzentrischer Konturen (22, 24, 26) jeweils eine von wenigstens drei Mattendicken aufweist und eine erste Kontur (22) zur Kontaktierung des Randbereichs eines Wafers (40) ausgebildet ist und- auf einer zweiten kleineren Kontur (24) der Rand einer auf der Metallflachseite (12) aufliegenden Metallfolie (30) angeordnet ist und- die erste und zweite Kontur (22, 24) je zwei unmittelbar benachbarte Konturen (26) aufweisen.Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Wafer-Halterung.The invention relates to a wafer holder for large-area electrical contacting of a semiconductor wafer (40), comprising a metal body (10) with a metal flat side (12) offset on the upper side by the offset height L and a gas coupling (16) arranged on the underside and at least one in the metal flat side (12) open gas channel (14) leading to the gas coupling (16), the metal body (10) being designed to be subjected to electrical currents of the order of magnitude kA, characterized by a flexible mat (20) resting on the metal body (10). made of an inert polymer, - the mat (20) having a recess for the passage of the metal flat side (12) and surrounding the edge of the metal flat side (12) is arranged fixed parallel to the metal flat side (12), - the mat (20) on the The side facing away from the metal body (10) along a plurality of closed, mathematically similar, concentric contours (22, 24, 26) each has one of at least three mat thicknesses and a first contour (22) is designed for contacting the edge region of a wafer (40) and - The edge of a metal foil (30) resting on the metal flat side (12) is arranged on a second smaller contour (24) and the first and second contours (22, 24) each have two immediately adjacent contours (26). The invention further relates to a use of a wafer holder.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wafer-Halterung zur großflächigen elektrischen und/oder thermischen Kontaktierung eines Wafers mittels Unterdrucks, insbesondere anwendbar in der elektrochemischen oder nasschemischen Prozessierung von Halbleiter-Wafern.The invention relates to a wafer holder for large-area electrical and/or thermal contacting of a wafer using negative pressure, particularly applicable in the electrochemical or wet chemical processing of semiconductor wafers.
Unter der Kontaktierung ist im Sinne dieser Erfindung die Erzeugung eines nicht persistenten kraftschlüssigen Kontakts zwischen einer Flachseite eines Wafers und einer metallischen Elektrode zu verstehen, wobei die metallische Elektrode als guter elektrischer Leiter und/oder als Wärmeleiter verstanden werden soll. Die Kontaktierung soll großflächig in dem Sinne sein, dass die Elektrode den überwiegenden Teil der Waferflachseite kontaktiert, typischerweise sogar fast die gesamte Waferflachseite.For the purposes of this invention, contacting is to be understood as the generation of a non-persistent non-positive contact between a flat side of a wafer and a metallic electrode, whereby the metallic electrode is to be understood as a good electrical conductor and/or as a heat conductor. The contacting should be over a large area in the sense that the electrode contacts the majority of the wafer flat side, typically even almost the entire wafer flat side.
Verschiedene Nachbearbeitungsprozesse für Wafer bedürfen einer großflächigen Kontaktierung. Zu nennen sind hier vor allem Abscheide- bzw. Beschichtungsverfahren und Ätzprozesse. Speziell das großflächige Porenätzen verlangt eine sehr gleichmäßige Kontaktierung der Rückseite, d.h. der dem Elektrolytbad abgewandten Flachseite, des Wafers. Ohne diese gleichmäßige Kontaktierung sind die Ätzergebnisse gewöhnlich nicht kontrollierbar, und das Ätzen zerstört den Wafer lediglich.Various post-processing processes for wafers require large-area contacting. The main ones that should be mentioned here are deposition or coating processes and etching processes. Large-area pore etching in particular requires very uniform contacting of the back, i.e. the flat side of the wafer facing away from the electrolyte bath. Without this uniform contacting, the etching results are usually not controllable and the etching merely destroys the wafer.
Weiterhin ist das Erzeugen gut kontrollierter und gleichmäßiger Temperaturbedingungen für viele chemische Bäder wichtig, vor allem auch, wenn diese bei einer gegenüber Raumtemperatur deutlich erhöhten Temperatur betrieben werden müssen.Furthermore, creating well-controlled and uniform temperature conditions is important for many chemical baths, especially if they have to be operated at a temperature that is significantly higher than room temperature.
Eine zur Kontaktierung von z.B. Silizium (Si)-Wafern gut geeignete Vorrichtung wird bereits in der Druckschrift
Der Transfer dünner monokristalliner Halbleiterschichten ist für viele Anwendungen in der Mikroelektronik, Photovoltaik aber auch Li-lonen-Akkumulatoren von großem Interesse. Dabei werden vom ursprünglichen Wafer mehrfach Schichten abgetragen, wodurch der Wafer immer dünner und damit bruchanfälliger wird. Zudem sind viele III-V Halbleiter wie z.B. Indiumphosphid (InP) sehr spröde, so dass selbst dicke Wafer leicht brechen können. Ein probates Mittel zum Separieren einer solchen Halbleiter-Schicht von einem monokristallinen Wafer besteht in einem gesteuerten Ätzangriff in einer vorbestimmten Tiefe des Wafers, beispielsweise durch elektrochemisches Kanalätzen gefolgt von einem Elektropolierschritt zur Ablösung der darüberliegenden durchbohrten Schicht. Hierfür ist die gute Rückseitenkontaktierung des Wafers notwendig und nachgefragt.The transfer of thin monocrystalline semiconductor layers is of great interest for many applications in microelectronics, photovoltaics and also Li-ion batteries. In the process, multiple layers are removed from the original wafer, making the wafer increasingly thinner and therefore more susceptible to breakage. In addition, many III-V semiconductors such as indium phosphide (InP) are very brittle, so even thick wafers can break easily. An effective means of separating such a semiconductor layer from a monocrystalline wafer consists of a controlled etching attack at a predetermined depth of the wafer, for example by electrochemical channel etching followed by an electropolishing step to remove the overlying drilled layer. For this purpose, good contact on the back of the wafer is necessary and in demand.
Experimente der Erfinder haben indes offenbart, dass sehr spröde Halbleiter-Wafer, insbesondere solche aus InP, gewöhnlich beim Versuch der Kontaktierung mit der vorbeschriebenen Vorrichtung zerbrechen. Dies gilt erst recht, wenn die Ausgangsdicke der InP-Wafer 500 Mikrometer oder weniger beträgt. Als Ursache wird die immer noch zu große mechanische Schlagbelastung angesehen, die sich beim Aufbau des Unterdrucks aus der Annäherung des Metallblocks an den Wafer ergibt.However, experiments by the inventors have revealed that very brittle semiconductor wafers, especially those made of InP, usually break when attempting to make contact with the device described above. This is especially true if the initial thickness of the InP wafers is 500 micrometers or less. The reason is believed to be the still excessive mechanical impact load that results from the metal block approaching the wafer when the negative pressure is built up.
Auf der Suche nach Abhilfe haben sich die Erfinder der Druckschrift
Mit den heute verfügbaren Technologien zur Materialbearbeitung und -strukturierung ist es möglich, daraus eine Problemlösung abzuleiten.With the technologies available today for material processing and structuring, it is possible to derive a solution to the problem.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die großflächige elektrische und/oder thermische Kontaktierung einer Flachseite eines Wafers mittels Unterdrucks auch für sehr spröde Halbleiter-Wafer ohne Bruchgefahr zu realisieren, indem sie eine neue Ausgestaltung einer Wafer-Halterung vorschlägt.The invention aims to provide large-area electrical and/or thermal contacting of a flat side of a wafer using negative pressure, even for very brittle semiconductor wafers without risk of breakage by proposing a new design of a wafer holder.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Wafer-Halterung zur großflächigen elektrischen Kontaktierung eines Halbleiter-Wafers umfassend einen Metallkörper mit einer oberseitig um die Absetzhöhe L abgesetzten Metallflachseite und einer unterseitig angeordneten Gaskupplung sowie wenigstens einem in der Metallflachseite offenen, zur Gaskupplung führenden Gaskanal, wobei der Metallkörper zur Beaufschlagung mit elektrischen Strömen der Größenordnung kA ausgebildet ist und eine auf dem Metallkörper aufliegende flexible Matte gebildet aus einem Inertpolymer, wobei die Matte eine Aussparung zur Durchführung der Metallflachseite aufweist und den Rand der Metallflachseite umgebend parallel zur Metallflachseite fixiert angeordnet ist, wobei die Matte auf der dem Metallkörper abgewandten Seite entlang einer Mehrzahl geschlossener, mathematisch ähnlicher, konzentrischer Konturen jeweils eine von wenigstens drei Mattendicken M, R, G aufweist und die Mattendicken mit der Eigenschaft M > R > L > G derart vorbestimmt sind, dass eine erste Kontur der Mattendicke M zur Kontaktierung des Randbereichs eines Wafers ausgebildet ist und auf einer zweiten kleineren Kontur der Mattendicke R der Rand einer auf der Metallflachseite aufliegenden Metallfolie angeordnet ist und die erste und zweite Kontur je zwei unmittelbar benachbarte Konturen der Mattendicke G aufweisen.The object is achieved by a wafer holder for large-area electrical contacting of a semiconductor wafer, comprising a metal body with a metal flat side offset on the top by the settling height L and a gas coupling arranged on the underside and at least one gas channel open in the metal flat side and leading to the gas coupling, the metal body is designed to apply electrical currents of the order of magnitude kA and a flexible mat resting on the metal body is formed from an inert polymer, the mat having a recess for the passage of the metal flat side and surrounding the edge of the metal flat side is arranged fixedly parallel to the metal flat side, the mat being on the side facing away from the metal body along a plurality of closed, mathematically similar, concentric contours each has one of at least three mat thicknesses M, R, G and the mat thicknesses with the property M > R > L > G are predetermined in such a way that a first contour of the mat thickness M is designed to contact the edge region of a wafer and the edge of a metal foil lying on the flat metal side is arranged on a second smaller contour of the mat thickness R and the first and second contours each have two immediately adjacent contours of the mat thickness G.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Wafer-Halterung gerichtet.The subclaims are directed to advantageous embodiments of the wafer holder.
Das Inertpolymer kann insbesondere ein Fluoropolymer oder ein Silikon sein.The inert polymer can in particular be a fluoropolymer or a silicone.
Die Mattendicke M kann in einer bevorzugten Ausgestaltung wenige Millimeter (wenige Millimeter können hierbei etwa 1-4 Millimeter sein), insbesondere bevorzugt 2-3 Millimeter, betragen.In a preferred embodiment, the mat thickness M can be a few millimeters (a few millimeters can be about 1-4 millimeters), particularly preferably 2-3 millimeters.
Die Mattendicke M kann bevorzugt zwischen 200 und 300 Mikrometer größer als die Absetzhöhe L der Metallflachseite sein.The mat thickness M can preferably be between 200 and 300 micrometers greater than the settling height L of the metal flat side.
Die Mattendicke G kann insbesondere der halben Mattendicke M entsprechen.The mat thickness G can in particular correspond to half the mat thickness M.
Die erste und die zweite Kontur können jeweils eine Breite von wenigstens 1 Millimeter aufweisen.The first and second contours can each have a width of at least 1 millimeter.
Die Metallfolie kann aus Gold oder Aluminium gebildet sein.The metal foil can be made of gold or aluminum.
Die Dicke der Metallfolie kann insbesondere 30-100 Mikrometer betragen.The thickness of the metal foil can be in particular 30-100 micrometers.
Die Mattendicke R kann zwischen 50 und 150 Mikrometer größer als die Absetzhöhe L der Metallflachseite sein.The mat thickness R can be between 50 and 150 micrometers greater than the settling height L of the metal flat side.
Weiter erfindungsgemäß ist die Verwendung der Wafer-Halterung zur großflächigen elektrischen Kontaktierung von spröden Halbleiter-Wafern, insbesondere von Indiumphosphid-Wafern.Further according to the invention is the use of the wafer holder for large-area electrical contacting of brittle semiconductor wafers, in particular indium phosphide wafers.
Die Grundidee der Erfindung ist darin zu sehen, dass (i) der O-Ring im Rahmen der Vorrichtung gemäß der Druckschrift
Das Inertpolymer kommt mit - durch Bestromung - heißem Metall und zumindest außerhalb der äußersten Rückenstruktur auch mit einem Elektrolyten in Kontakt. Es muss deshalb chemisch und thermisch stabil sein. Bevorzugt kommen Fluoropolymere wie z.B. Teflon® oder Silikone als Inertpolymere in Betracht. Eine Matte aus Inertpolymer kann heute z.B. mittels Laserabtrag recht präzise bearbeitet und entlang vorbestimmter Konturen strukturiert werden. Die Strukturierung im Kontext dieser Beschreibung umfasst den Laserabtrag von Polymermaterial zur lokalen Reduzierung der Mattendicke von einem Ausgangswert, z.B. M, auf kleinere Werte, z.B. R und G.The inert polymer comes into contact with - through energization - hot metal and, at least outside the outermost back structure, also with an electrolyte. It must therefore be chemically and thermally stable. Fluoropolymers such as Teflon® or silicones are preferred as inert polymers. A mat made of inert polymer can now be processed quite precisely using laser ablation and structured along predetermined contours. Structuring in the context of this description includes the laser ablation of polymer material to locally reduce the mat thickness from an initial value, e.g. M, to smaller values, e.g. R and G.
Unter einer geschlossenen Kontur versteht diese Beschreibung eine zweidimensionale in sich selbst zurückgeführte Linie in der Mattenebene mit einer vorbestimmten Linienbreite, der Konturbreite. Eine Mehrzahl von Konturen ist auf der Oberseite der flexiblen Matte vorgesehen. Diese Konturen sollen konzentrisch angeordnet und im mathematischen Sinne ähnlich sein, d.h. durch Drehung und/oder Streckung zur Kongruenz gebracht werden können. Den einzelnen Konturen sind erfindungsgemäß unterschiedliche Mattendicken M, R, G zugewiesen, die beispielsweise durch Laserabtrag entlang der Konturen eingerichtet werden. Die Konturen können sich schon deshalb nicht überschneiden, und insbesondere haben alle Konturen auch unterschiedliche Durchmesser. Als unmittelbar benachbart werden zwei Konturen bezeichnet, wenn sie ohne Zwischenraum in der Mattenebene vollständig parallel zueinander verlaufen. Jede Kontur kann maximal zwei unmittelbar benachbarte Konturen aufweisen, nämlich eine kleinere innere, die überall näher am gemeinsamen Zentrum verläuft und eine größere äußere, die überall weiter entfernt vom Zentrum verläuft.This description understands a closed contour to be a two-dimensional, self-recurring line in the mat plane with a predetermined line width, the contour width. A plurality of contours are provided on the top of the flexible mat. These contours should be arranged concentrically and be similar in a mathematical sense, that is, they should be able to be brought to congruence by rotation and/or stretching. According to the invention, the individual contours are assigned different mat thicknesses M, R, G, which are set up, for example, by laser ablation along the contours. For this reason, the contours cannot overlap, and in particular all the contours have different diameters. Two contours are said to be immediately adjacent if they have no intermediate space in the mat plane are completely parallel to each other. Each contour can have a maximum of two immediately adjacent contours, namely a smaller inner one that runs closer to the common center everywhere and a larger outer one that runs further away from the center everywhere.
Im einfachsten Fall sind alle geschlossenen Konturen kreisförmig, d.h. auf der Matte wird eine Anordnung konzentrischer Ringe mit unterschiedlicher Mattendicke realisiert. Es wird jedoch auf den Hinweis der
Die Konturen der Erfindung können - im Unterschied zu üblichen O-Ringen - dem Randverlauf des Wafers perfekt folgen und somit auch dann eine optimale Gasabdichtung bei maximaler Flächenkontaktierung des Wafers sicherstellen.The contours of the invention can - in contrast to conventional O-rings - perfectly follow the edge of the wafer and thus ensure optimal gas sealing with maximum surface contact of the wafer.
Eine der wesentlichen Erkenntnisse der Erfinder aus den Experimenten mit integrierten Rückenstrukturen in einer flexiblen Matte nach Art der
Zur Vermeidung der unerwünschten Verzerrungen führt die Erfindung hier je zwei den tragenden - zu deformierenden - Strukturen (Konturen mit Mattendicken M, R) unmittelbar benachbarte Konturen der Mattendicke G < R < M ein, die man auch als Grabenstrukturen bezeichnen kann. Ihr Zweck ist die mechanische Entkopplung der tragenden Strukturen von der lateralen Nachbarschaft in der Matte, so dass Kraftkomponenten parallel zur Matte nicht auf diese Nachbarschaft einwirken können. Mit Hilfe dieser Gräben zu beiden Seiten der tragenden Rückenstrukturen ergibt sich eine erhebliche verbesserte Gasdichtigkeit zwischen Wafer und Metallblock; der beaufschlagte Unterdruck ist stabil und beständig.In order to avoid undesirable distortions, the invention introduces two contours of the mat thickness G < R < M which are immediately adjacent to the supporting structures - to be deformed (contours with mat thicknesses M, R), which can also be referred to as trench structures. Its purpose is to mechanically decouple the supporting structures from the lateral neighborhood in the mat so that force components parallel to the mat cannot act on this neighborhood. With the help of these trenches on both sides of the supporting back structures, there is a significantly improved gas tightness between the wafer and the metal block; the applied negative pressure is stable and consistent.
Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert anhand einer beispielhaften Ausführungsform sowie anhand einer Figur. Dabei zeigt:
-
1 die Skizze eines Schnittbildes senkrecht zu Metallflachseite und aufliegendem Wafer zur Darstellung der erfindungsgemäßen Mattendicken.
-
1 the sketch of a sectional view perpendicular to the flat metal side and the wafer lying on it to show the mat thicknesses according to the invention.
In
Der Metallblock 10 trägt alle weiteren Komponenten der Wafer-Halterung, insbesondere die flexible Matte 20 aus Inertpolymer. Es ist hier anzumerken, dass die Teile des Metallblocks 10, auf denen die Matte 20 aufliegt, auch durch ein anderes Material ersetzt werden könnten, beispielsweise auch durch ein elektrisch isolierendes Material, etwa einen Kunststoff. In diesem Fall wäre unter der Absetzhöhe L der Metallflachseite 12 sinngemäß der Höhenunterschied zwischen der Metallflachseite 12 und der Auflagefläche der Matte 20 zu verstehen, was auch aus der
Die Matte 20 weist eine initiale Mattendicke M > L und eine Aussparung zur Durchführung der Metallflachseite 12 auf, d.h. ein zentraler Bereich der Matte 20 ist herausgeschnitten, und die Matte 20 liegt so auf der Oberseite des Metallblocks 10, dass sie den Rand der Metallflachseite 12 umgibt. Die Matte 20 liegt somit parallel orientiert zur Metallflachseite 12 und ist in ihrer Lage fixiert durch geeignete Fixierungselemente wie Schrauben oder Klemmen am Rand der Matte 20 (nicht dargestellt). Die Matte 20 überragt den Rand des Metallblocks 10 üblich nicht.The
Auf der dem Metallblock 10 abgewandten Seite der Matte 20 sind mehrere konzentrische Konturen vorgesehen, die in diesem Beispiel als Kreisringe ausgebildet sind. Entlang dieser Konturen sind mittels Laserabtrag (Laserablation) verschiedene Mattendicken M, R, G eingerichtet, wobei die Relation M > R > L > G mit L als Absetzhöhe der Metallflachseite 12 wesentlich ist. In der Schnittskizze der
Die initiale Mattendicke der flexiblen Matte 20 kann vorzugsweise 2 bis 3 Millimeter betragen. Sie kann hiernach zwar überall - d.h. ganzflächig - auf eine vorbestimmte Mattendicke M verringert werden, aber es ist erkennbar zweckmäßig, die Mattendicke M mit der initialen Mattendicke gleichzusetzen. Es ist eine erste geschlossene Kontur 22 mit Mattendicke M für die gasabdichtende Kontaktierung des Wafers 40 vorgesehen. Eine zweite im Durchmesser kleinere und somit weiter innen liegende Kontur 24 mit Mattendicke R dient dem Tragen des Randes einer dünnen Metallfolie 30, die ansonsten auf der Metallflachseite 12 aufliegt und sich über den Rand der Metallflachseite 12 hinaus erstreckt, dabei aber nicht bis zur ersten Kontur 22 reicht. Bevorzugt weist die erste Kontur 22 eine Konturbreite von etwa 1 Millimeter auf, während die zweite Kontur 24 auch breiter als 1 Millimeter ausgelegt sein kann, um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der Metallfolie 30 und dem Rand des Wafers 40 einzurichten. Das übliche „Durchhängen“ der Metallfolie 30 innerhalb der tragenden Kontur 24, das zum Aufliegen der Metallfolie 30 auf der Metallflachseite 12 führt, ist in
Weiterhin bevorzugt ist die Mattendicke M zwischen 200 und 300 Mikrometer größer als die Absetzhöhe L der Metallflachseite 12. Anders gesagt überragt die erste Kontur 22 die fest positionierte Metallflachseite 12 um 200-300 Mikrometer im unbelasteten Zustand. Der Metallfilm 30 soll an seinem Rand auf der zweiten Kontur 24 etwas höher liegen als auf der Metallflachseite 12; vorzugsweise ist die Mattendicke R der zweiten Kontur zwischen 50 und 150 Mikrometer größer als die Absetzhöhe L der Metallflachseite 12 eingerichtet.Furthermore, the mat thickness M is preferably between 200 and 300 micrometers greater than the settling height L of the metal
Vorzugsweise besteht die Metallfolie 30 aus einem guten elektrischen Leitermaterial, bevorzugt aus einem der Elementmetalle Gold oder Aluminium. Die Metallfolie 30 ist bevorzugt zwischen 30 und 100 Mikrometer dick. Der Zweck der Metallfolie 30 ist die Bestromung des Randbereichs des Wafers 40 zwischen dem Rand der Metallflachseite 12 und der ersten Kontur 22. Dieser Randbereich macht einen wesentlichen Anteil der Fläche des Wafers 40 aus; der gesamte Strom aus diesem Bereich kann jedoch über kurze Wege durch die Metallfolie 30 in den Metallkörper 10 transportiert werden, so dass die ohmschen Verluste klein und die Potentialunterschiede vernachlässigbar sind.The
Die erste und die zweite Kontur 22, 24 weisen erfindungsgemäß je zwei unmittelbar benachbarte Konturen 26 der Mattendicke G auf, sogenannte Grabenstrukturen. Dabei ist die zwischen der ersten und zweiten Kontur 22, 24 angeordnete einzelne Grabenstruktur 26 beiden Konturen 22, 24 unmittelbar benachbart. Vorzugsweise beträgt die Mattendicke G die Hälfte der Mattendicke M, und insbesondere ist G kleiner als die Absetzhöhe L der Metallflachseite 12. Wie bereits erläutert sollen die Konturen 26 mit Mattendicke G die Ausbreitung von Krafteinwirkungen parallel zur Mattenebene unterbinden, u. a., wenn diese Krafteinwirkungen aus der Deformation der tragenden Rückenstrukturen 22, 24 unter Kraftbelastung durch Unterdruckaufbau hervorgehen. Die Konturbreiten der Konturen 26 können 1 Millimeter betragen, aber auch deutlich größer vorbestimmt werden. Hier hat der Nutzer eine Wahlfreiheit, die er zur Optimierung des flexiblen Verhaltens seiner Matte 20 nutzen kann. Je nach Wahl des Nutzers von initialer Mattendicke und Material (Inertpolymer) wird sich der Nutzer basierend auf der vorliegenden Beschreibung ohne Weiteres selbst Konturen und Mattendicken definieren und mittels einer einfachen Reihe von Vorversuchen die Lösung mit den besten Resultaten identifizieren können.According to the invention, the first and
Das Absenken des spröden Wafers 40 auf die Metallflachseite 12 mit Metallfolie 30 beim Aufbau des Unterdrucks erfolgt mit der erfindungsgemäßen Wafer-Halterung so schonend und minimal mit Kraft belastend, dass in den Experimenten der Erfinder z.B. mit 300 Mikrometer dicken InP-Wafern zur elektrochemischen Ätzung kein einziger Wafer mehr zerbrochen ist, wo vor der Verwendung der Erfindung alle zerbrachen.The
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022122634.4A DE102022122634B3 (en) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | WAFER HOLDER FOR ELECTRICAL CONTACTING BRITTLE SEMICONDUCTOR WAFER AND USE |
PCT/DE2023/100639 WO2024051888A1 (en) | 2022-09-06 | 2023-09-03 | Wafer holder for electrically contacting brittle semiconductor wafers and use |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022122634.4A DE102022122634B3 (en) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | WAFER HOLDER FOR ELECTRICAL CONTACTING BRITTLE SEMICONDUCTOR WAFER AND USE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022122634B3 true DE102022122634B3 (en) | 2023-09-28 |
Family
ID=87931034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022122634.4A Active DE102022122634B3 (en) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | WAFER HOLDER FOR ELECTRICAL CONTACTING BRITTLE SEMICONDUCTOR WAFER AND USE |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022122634B3 (en) |
WO (1) | WO2024051888A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4043894A (en) | 1976-05-20 | 1977-08-23 | Burroughs Corporation | Electrochemical anodization fixture for semiconductor wafers |
DE102013104469B4 (en) | 2012-05-03 | 2015-08-27 | Christian-Albrechts-Universität Zu Kiel | Device for the large-area electrical and / or thermal contacting of a wafer |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3376258B2 (en) * | 1996-11-28 | 2003-02-10 | キヤノン株式会社 | Anodizing apparatus and related apparatus and method |
DE10235020B4 (en) * | 2002-07-31 | 2004-08-26 | Christian-Albrechts-Universität Zu Kiel | Device and method for etching large-area semiconductor wafers |
EP3269846B1 (en) * | 2010-07-15 | 2019-11-06 | Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) | A chuck, and a method for bringing a first and a second substrate together |
US10068791B2 (en) * | 2013-03-08 | 2018-09-04 | Semiconductor Components Industries, Llc | Wafer susceptor for forming a semiconductor device and method therefor |
US10053793B2 (en) * | 2015-07-09 | 2018-08-21 | Lam Research Corporation | Integrated elastomeric lipseal and cup bottom for reducing wafer sticking |
CA3136951A1 (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-15 | THE SUN COMPANY TEXAS, LLC d.b.a. THE SUN COMPANY | Porous silicon membrane material, manufacture thereof and electronic devices incorporating same |
-
2022
- 2022-09-06 DE DE102022122634.4A patent/DE102022122634B3/en active Active
-
2023
- 2023-09-03 WO PCT/DE2023/100639 patent/WO2024051888A1/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4043894A (en) | 1976-05-20 | 1977-08-23 | Burroughs Corporation | Electrochemical anodization fixture for semiconductor wafers |
DE102013104469B4 (en) | 2012-05-03 | 2015-08-27 | Christian-Albrechts-Universität Zu Kiel | Device for the large-area electrical and / or thermal contacting of a wafer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024051888A1 (en) | 2024-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3317967C2 (en) | Device for achieving heat transfer between a semiconductor wafer and a platen | |
DE102005024684B4 (en) | Semiconductor device | |
EP1920461B1 (en) | Method for producing through-contacts in semi-conductor wafers | |
DE112012005591B4 (en) | Semiconductor device | |
DE102011086500B4 (en) | Silicon carbide semiconductor device and its manufacturing process | |
DE1614283C3 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
DE19859467C2 (en) | substrate holder | |
DE102006042026A1 (en) | Device for holding a substrate | |
DE102006017946B4 (en) | silicon carbide semiconductor device | |
DE102015210736B3 (en) | DEVICE FOR ELECTROSTATIC COUPLING OF A SUBSTRATE WITH A SUBSTRATE CARRIER | |
DE19820878A1 (en) | Method of depositing a layer of material on a substrate and plating system | |
DE102011077764A1 (en) | SEMICONDUCTOR DEVICE CONTAINING A CELL RANGE AND EDGE RANGE AND HAVING A STRUCTURE FOR HIGH BREAKTHROUGH VOLTAGE | |
DE102017104713A1 (en) | CONTROL DEVICE | |
DE69226223T2 (en) | Contact alignment for read-only memory | |
DE102005032547B4 (en) | Wafer clamp assembly for receiving a wafer during a deposition process | |
DE102022122634B3 (en) | WAFER HOLDER FOR ELECTRICAL CONTACTING BRITTLE SEMICONDUCTOR WAFER AND USE | |
EP0335291A2 (en) | Method and device of plating pin grid arrays | |
EP2421677B1 (en) | Receiving device for receiving semiconductor substrates | |
EP3111476B1 (en) | Improved disc-shaped casing for a plurality of pressure-contacted semiconductor components | |
EP2081233A1 (en) | Power diode with trench anode contact region | |
EP2398057B1 (en) | High performance semi-conductor element with two stage doping profile | |
EP1115915A2 (en) | Contact element | |
DE102021118948B3 (en) | Apparatus and method for pressurized sintering | |
DE102018213735A1 (en) | Component and method for producing a component | |
DE102013104469B4 (en) | Device for the large-area electrical and / or thermal contacting of a wafer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |