DE10393962B4

DE10393962B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Stützen eines Werkstücks und zur Wärmebehandlung des Werkstücks

Info

Publication number: DE10393962B4
Application number: DE10393962.8T
Authority: DE
Inventors: David Malcolm Camm; Guillaume Sempere; Ljubomir Kaludjercic; Gregory Stuart; Mladen Bumbulovic; Tim Tran; Sergiy Dets; Tony Komasa; Marc Rudolph; Joseph Cibere
Original assignee: Mattson Technology Inc
Current assignee: Beijing E Town Semiconductor Co Ltd Cn; Mattson Technology Inc
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2023-12-20
Also published as: CN1729554A; AU2003287837A1; KR20050085856A; US9627244B2; DE10393962T5; US20120118867A1; KR101163682B1; KR20120045040A; JP4988202B2; WO2004057650A1; CN1729554B; US8434341B2; JP2006511970A; US20040178553A1

Abstract

Vorrichtung zum Stützen eines Halbleiter-Werkstückes (24), wobei die Vorrichtung aufweist:ein Heizsystem (62, 64), das so ausgeführt ist, dass es eine thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) bewirkt, durch Aufheizen einer Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) relativ zu einem Substratvolumen des Halbleiter-Werkstückes (24), wobei die thermisch induzierte Bewegung eine vertikale Bewegung eines äußeren Randbereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) und eines Zentrums des Halbleiter-Werkstückes (24) relativ zueinander umfasst; undein Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400), das so ausgeführt ist, dass die thermisch induzierte Bewegung, welche die vertikale Bewegung des äußeren Randbereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) und des Zentrums des Halbleiter-Werkstückes (24) relativ zueinander umfasst, zugelassen wird, während es das Halbleiter-Werkstück stützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Stützen eines Werkstückes. Ferner bezieht sie sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Wärmebehandlung eines Werkstückes.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei zahlreichen Anwendungen ist es nötig, das Werkstück zu stützen. Bei der Herstellung von Halbleiterchips wie beispielsweise Mikroprozessoren enthält das Werkstück zum Beispiel üblicherweise einen Halbleiterwafer, der bei Glühverfahren oder sonstigen Wärmebehandlungsprozessen in einer Kammer für thermische Verfahren gestützt werden muss. Normalerweise wird der Wafer in der Kammer entweder von einer Vielzahl von Trägerstiften (üblicherweise aus Quarz) oder alternativ von einem Schutzring (üblicherweise aus einem Halbleitermaterial ähnlich dem Material des Wafers selbst) gestützt. Aufgrund der Tatsache, dass physischer Kontakt zwischen den Trägerstiften oder dem Ring während der Wärmebehandlung Temperaturgefälle in dem Wafer verursachen und dadurch entweder das Kristallgitter des Wafers oder Bauelemente in dem Wafer beschädigen kann, berühren die Stifte beziehungsweise der Schutzring in vielen typischen Systemen den Wafer nur an seinen Außenkanten, innerhalb der Grenzen eines schmalen „Ausschlussbereichs“ oder Ausschussbereichs, der nicht für die Herstellung von Halbleiterchips verwendet wird. Der Ausschlussbereich erstreckt sich nur über eine kleine Strecke (z. B. 3 mm) von der äußeren peripheren Kante des Wafers radial nach innen. Zumindest in einigen herkömmlichen Systemen berühren die Trägerstifte den Wafer jedoch an anderen Stellen als im Ausschlussbereich. Eines der herkömmlichen Systeme verwendet beispielsweise Kontaktstifte, die den Wafer in einem Abstand vom Zentrum des Wafers berühren, der etwa zwei Drittel des Waferradius beträgt. Die Verwendung des Ausschlussbereichs zum Stützen des Wafers ist also für viele Anwendungen zwar von Vorteil, wird jedoch nicht als wesentlich angesehen.
Die Größe der Bauelemente und die Leistungsanforderungen von Halbleiterchips nehmen immer mehr zu, was dazu führt, dass neue Verfahren der Wärmebehandlung aufkommen und bereits vorhandene Verfahren der Wärmebehandlung geändert werden, um zu versuchen, diese neu entstehenden Anforderungen zu befriedigen. Für einige spezielle Anwendungen dieser neu aufkommenden Verfahren der Wärmebehandlung eignen sich die herkömmlichen Verfahren zum Stützen des Halbleiterwafers jedoch möglicherweise nicht mehr.
Beispiele derartiger neu aufkommenden Verfahren der Wärmebehandlung werden in den Druckschriften US 6 594 446 B2 und US 2002 / 0 102 098 A1 offenbart. Auf beide Patente wird in dem vorliegenden Dokument Bezug genommen. Eines dieser Verfahren beinhaltet das Vorwärmen des Wafers auf eine Zwischentemperatur mit einer Aufheizgeschwindigkeit, die langsamer ist als eine Wärmeleitzeit durch den Wafer, so dass der gesamte Wafer relativ gleichmäßig auf die Zwischentemperatur aufgeheizt wird. Diese Vorwärmphase kann erreicht werden, indem man die Rückseite beziehungsweise Substratseite des Wafers mit einer Bogenlampe bestrahlt, um den Wafer mit einer Rampensteigung von beispielsweise 100 °C pro Sekunde bis 400 °C pro Sekunde aufzuheizen. Nach der Vorwärmphase wird die Oberseite beziehungsweise Schaltkreisseite des Wafers rasch auf eine wesentlich höhere Glühtemperatur aufgeheizt, mit einer Aufheizgeschwindigkeit, die viel schneller ist als eine Wärmeleitzeit durch den Wafer, so dass nur der Oberseitenbereich des Wafers auf die endgültige Glühtemperatur aufgeheizt wird, während das Substrat des Wafers nahe an der relativ kühleren Zwischentemperatur bleibt. Dies kann man erreichen, indem man die Oberseitenfläche für einen relativ kurzen Zeitraum, beispielsweise in der Größenordnung von einer Millisekunde, einem Hochleistungsblitz aus einer Blitzlampe aussetzt. Das kühlere Substrat des Wafers wirkt dann als Wärmesenke, um das schnelle Abkühlen der Oberseitenfläche zu unterstützen.
Andere Glühverfahren, die nicht unbedingt eine Vorwärmphase umfassen, beinhalten das schnelle Aufheizen der Oberfläche der Schaltkreisseite des Wafers auf die Glühtemperatur, beispielsweise unter Verwendung von Excimer-Lasern oder eines Mikrowellenimpulses, während das Substrat des Wafers eine viel niedrigere Temperatur beibehält. Eine Variante eines derartigen Verfahrens umfasst das Scannen der Oberfläche des Werkstückes mit einer Laserlinie, um den Bereich des Werkstückes, der beim Scannen von der Linie abgedeckt wird, schnell aufzuheizen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch festgestellt, dass einige besondere Ausführungen derartiger Glühverfahren spezielle Probleme und Schwierigkeiten mit sich bringen können, die bislang nicht entdeckt oder beachtet wurden. Insbesondere haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass herkömmliche Verfahren zum Stützen eines Werkstückes für einige Anwendungen dieser Glühverfahren möglicherweise ungeeignet sind, was hier ausführlich dargelegt wird. Die Druckschrift WO 01/ 056 064 A1 offenbart eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Substraten, insbesondere Halbleitersubstraten, in einer Kammer, in der das Substrat auf Trägerelementen angeordnet ist, um die Bildung von Kratzern mittels verschiebbaren Stützelementen zu verringern. Die Druckschrift WO 99/ 060 184 A1 offenbart Konstruktionen, die die Abdeckung der gesamten Oberfläche einer aufnehmenden Fläche in einem Substrat ermöglichen, während gleichzeitig eine Materialablagerung auf einer Kante des Substrats, eine Materialablagerung auf und / oder ein Verkratzen der Rückseite des Substrats verringert wird. Ein Trägerelement ist offenbart, das einen Ablagerungsaufnahmekanal mit geneigten Wänden aufweist, um Ablagerungspartikel, die nicht auf dem Substrat absetzen, aufzufangen, wodurch Ablagerung und Verkleben in der Rückseite eines bearbeiteten Substrats verhindert wird. Auch ein Ruhe- und Hebemechanismus ist offenbart, um die Reibung zwischen der Rückseite des Substrats und dem Trägerelement zu minimieren und somit die Kontamination der Kammerumgebung durch Partikel zu reduzieren, die durch Verkratzen der Rückseite des Substrats freigesetzt werden. Die Druckschrift WO 99/ 058 733 A2 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern. Die Vorrichtung umfasst eine Reaktionskammer mit einem Kompensationselement. Gemäß der Offenbarung kann das Substrat leichter eingeführt und wieder herausgezogen werden, indem ein Kompensationselement in einer Reaktionskammer zumindest teilweise abgesenkt und / oder angehoben werden kann.
Daher benötigt man ein besseres Verfahren und eine bessere Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes. Ferner benötigt man ein besseres Verfahren zur Wärmebehandlung eines Werkstückes, das dazu beiträgt, die hier dargelegten Schwierigkeiten zu beseitigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte Ausführungsformen.
Glühverfahren der Art, wie sie oben genannt wurden, die ein schnelles Aufheizen der Schaltkreisseite des Wafers auf eine wesentlich höhere Temperatur als das Substrat des Wafers beinhalten, bewirken, dass sich die Schaltkreisseite mit einer größeren Aufheizgeschwindigkeit als der restliche Wafer thermisch ausdehnt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass dies je nach Größe des Temperaturunterschieds zwischen der Temperatur auf der Schaltkreisseite und der Temperatur des Substrats des Wafers leicht „thermische Verkrümmungen“ verursachen kann, wobei die normalerweise ebenen Wafer eine Kalottenform annehmen, in der das Zentrum des Wafers dazu neigt, sich relativ zu seinen Kantenbereichen rasch nach oben zu wölben. Die Kalottenform stellt eine Konfiguration des Wafers mit minimaler Belastung dar, da sie die thermische Belastung verringert, die aus dem Temperaturgefälle zwischen der Schaltkreisseite und dem Substrat des Wafers resultiert. Aufgrund der extrem großen Geschwindigkeit, mit der die Schaltkreisseite des Wafers aufgeheizt wird (beispielsweise im Laufe eines 1 Millisekunden-Blitzes, viel schneller als eine typische Wärmeleitzeit im Wafer), kann sich der Wafer schnell genug verformen, dass die Kanten des Wafers eine große abwärts gerichtete Kraft auf die Trägerstifte ausüben, die den Wafer in der Kammer stützen. Da herkömmliche Trägerstifte üblicherweise starr sind, kann die daraus resultierende Reaktionskraft zwischen den Stiften und den Kanten des Wafers den Wafer beschädigen. Ferner können derartige Kräfte bewirken, dass sich der Wafer selbst vertikal von den Trägerstiften weg nach oben katapultiert, was zu weiteren Beschädigungen des Wafers führen kann, wenn der Wafer wieder nach unten fällt und auf den Stiften aufschlägt. Des Weiteren brechen herkömmliche Trägerstifte leicht, da sie nicht dazu ausgelegt sind, derartigen Kräften standzuhalten, woraufhin der Wafer dann in die Kammer fällt und beschädigt wird oder kaputtgeht. Außerdem führen die anfänglichen Geschwindigkeiten, die an die jeweiligen Bereiche des Wafers übertragen werden, aufgrund der Schnelligkeit, mit der derartige thermische Verkrümmungen auftreten, leicht dazu, dass der Wafer die Kalottenform, in der er sich im Gleichgewicht befindet und unter minimaler Belastung steht, verliert und anfängt zu oszillieren oder zu schwingen, was zusätzliche Belastungen und mögliche Beschädigungen des Wafers mit sich bringt.
Das Ausmaß einer derartigen thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes neigt dazu, proportional zu der Größe des Temperatursprungs, d. h. des Temperaturunterschieds zwischen der Zwischentemperatur, auf die der Wafer als Ganzes aufgeheizt wird, und der anschließenden Temperatur, auf die lediglich die Schaltkreisseite mit viel größerer Geschwindigkeit aufgeheizt wird, zuzunehmen. Die Verwendung von herkömmlichen Stützsystemen mit starren, fest angebrachten Trägerstiften oder Ringen führt also zu unerwünschten Beschränkungen der Größe des Temperatursprungs, der erreicht werden kann, ohne den Wafer zu beschädigen oder kaputtzumachen.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit den oben genannten Bedürfnissen, indem sie gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Stützen eines Werkstückes bereitstellt. Das Verfahren beinhaltet das Stützen des Werkstückes, wobei gleichzeitig thermisch induzierte Bewegungen des Werkstücks zugelassen werden. Vorteilhafterweise wird es dem Werkstück erlaubt, auf natürliche Weise eine belastungsarme Form anzunehmen und dadurch die Belastung im Werkstück zu verringern, indem man die thermisch induzierte Bewegung zulässt anstatt versucht, sie zu verhindern. Gleichzeitig wird das Werkstück in einem gewünschten Bereich gehalten, indem man das Werkstück weiterhin stützt und gleichzeitig derartige thermisch induzierte Bewegungen zulässt.
Das Stützen kann das Verrasten eines beweglichen Einrastteils eines Stützelements mit dem Werkstück beinhalten, wobei das Einrastteil beweglich ist, um die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes bei gleichzeitigem Stützen des Werkstückes zuzulassen.
In einer wichtigen Anwendung der Erfindung beinhaltet das Werkstück einen Halbleiterwafer. Das Verrasten kann also das Verrasten des beweglichen Einrastteils des Stützelements mit einem Halbleiterwafer beinhalten, um thermisch induzierte Bewegungen des Wafers bei gleichzeitigem Stützen des Wafers zuzulassen Das Verfahren kann das automatische Zulassen von Bewegungen des Einrastteils auf die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes hin beinhalten.
Das Zulassen der thermisch induzierten Bewegung kann das Zulassen von Bewegungen des Einrastteils beinhalten, um die Belastungen im Werkstück bei gleichzeitigem Stützen des Werkstückes während der thermisch induzierten Bewegung zu verringern.
Das Zulassen der thermisch induzierten Bewegung kann das Zulassen von Bewegungen von Außenbereichen des Werkstückes beinhalten, während ein Schwerpunkt des Werkstückes innerhalb eines gewünschten Bereichs gehalten wird. Das Halten kann das Minimieren von Bewegungen des Schwerpunktes des Werkstückes beinhalten.
Das Zulassen der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes kann das Zulassen von thermischen Verkrümmungen des Werkstückes beinhalten. Alternativ kann dies beispielsweise das Zulassen von thermischen Verbiegungen des Werkstückes beinhalten.
Das Verrasten kann das Verrasten eines Teils eines starren beweglichen Stützelements mit dem Werkstück beinhalten, das als Einrastteil dient.
Das Stützelement kann elastisch sein und kann ein eingespanntes Teil und ein nicht eingespanntes Teil aufweisen, wobei dann in diesem Fall das Verrasten das Verrasten des nicht eingespannten Teils mit dem Werkstück beinhalten kann.
Das Verrasten kann das federnde Verrasten des beweglichen Einrastteils des Stützelements mit dem Werkstück beinhalten. Vorteilhafterweise kann in derartigen Ausführungsformen, wenn thermische Verkrümmungen des Werkstückes eintreten, die Außenkante des Werkstückes auf das federnd verrastete bewegliche Einrastteil niederdrücken und bewirken, dass sich das Einrastteil mit der Kante des Werkstücks nach unten bewegt und federnd mit der Außenkante des Werkstücks wieder nach oben kommt, wenn das Werkstück wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Ein derartiges federndes Stützen erlaubt es dem Werkstück, sich thermisch zu verkrümmen und dadurch die Belastung in seinem Inneren zu verringern, während gleichzeitig die Tendenz des Wafers, sich zu Beginn des Verkrümmungsvorgangs vom Einrastteil weg nach oben zu katapultieren, verringert oder beseitigt wird.
Das Verrasten kann das Verrasten einer Vielzahl beweglicher Einrastteile einer Vielzahl entsprechender Stützelemente mit dem Werkstück beinhalten. Das Verrasten kann beispielsweise das Verrasten von mindestens drei beweglichen Einrastteilen von mindestens drei entsprechenden Stützelementen mit dem Werkstück beinhalten. Ähnlich kann das Verrasten das Verrasten von mindestens vier beweglichen Einrastteilen von mindestens vier entsprechenden Stützelementen mit dem Werkstück beinhalten.
Ferner kann das Verfahren das Unterdrücken von Schwingungen des Werkstückes beinhalten. Das Unterdrücken kann das Unterdrücken von mindestens einem natürlichen Schwingungsmodus des Werkstückes beinhalten. Dies kann beispielsweise das Unterdrücken eines zweiten natürlichen Schwingungsmodus des Werkstückes oder das Unterdrücken eines ersten natürlichen Schwingungsmodus des Werkstückes beinhalten.
Das Unterdrücken kann das Absorbieren von kinetischer Energie von dem Werkstück beinhalten.
Das Verrasten kann das Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte mit dem Werkstück beinhalten. Dies kann das Verrasten der Spitzen der Trägerstifte mit einem Außenumfangsbereich des Werkstückes beinhalten. In solch einem Fall kann das Verfahren ferner das automatische Zulassen von Bewegungen der Spitzen der Trägerstifte auf thermisch induzierte Bewegungen des Außenumfangsbereichs des Werkstückes hin beinhalten.
Das Verrasten kann das federnde Verrasten aller beweglichen Einrastteile mit dem Werkstück beinhalten. Dies kann das Ausüben einer Kraft auf jedes der Stützelemente beinhalten, um zu bewirken, dass jedes Einrastteil dazu neigt, während der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes mit dem Werkstück in Kontakt zu bleiben.
Das Ausüben einer Kraft kann das Ausüben eines Drehmoments auf jedes der Stützelemente beinhalten. Das Ausüben eines Drehmoments kann das Ausüben einer aufwärts gerichteten Kraft an einer Stelle an jedem Stützelement, die sich zwischen einem Drehpunkt des Stützelements und dem Einrastteil befindet, beinhalten. Alternativ kann das Ausüben eines Drehmoments das Ausüben einer abwärts gerichteten Kraft an einer Stelle an jedem Stützelement beinhalten, die so gewählt ist, dass sich ein Drehpunkt des Stützelements zwischen der Stelle und dem Einrastteil befindet.
Das Ausüben einer Kraft kann das Ausüben von ersten und zweiten Kräften beinhalten, um einander entgegenwirkende erste und zweite Drehmomente auf jedes der Stützelemente auszuüben, wobei das zweite Drehmoment so wirkt, dass es das Stützelement daran hindert, sich aus seiner Gleichgewichtsposition herauszubewegen.
Das Ausüben einer Kraft kann das Ausüben einer Federkraft beinhalten. Dies kann das Ausüben der Kraft mit einer Feder, die mit jedem der Stützelemente verbunden ist, beinhalten. Dies kann beispielsweise das Ausüben einer konstanten Kraft mit einer Konstantkraftfeder beinhalten, die mit jedem der Stützelemente verbunden ist.
Das Verrasten kann das Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte mit dem Werkstück beinhalten, wobei die Trägerstifte Material enthalten, das zumindest für einige Strahlungswellenlängen, mit denen das Werkstück zwecks Erwärmens bestrahlt werden kann, durchlässig ist. Das Verrasten kann also beispielsweise das Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte mit dem Werkstück beinhalten, wobei die Trägerstifte optisch durchlässiges Material enthalten.
Das Verrasten kann das Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte mit dem Werkstück beinhalten, wobei die Trägerstifte Quarz enthalten. Alternativ können die Trägerstifte Saphir oder Metall enthalten. Zum Beispiel können die Trägerstifte Wolfram enthalten.
Das Verrasten kann das Verrasten einer Vielzahl beschichteter Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte mit dem Werkstück beinhalten. Dies kann beispielsweise das Verrasten einer Vielzahl von Wolframnitrid-beschichteten Spitzen einer Vielzahl entsprechender Wolfram-Trägerstifte mit dem Werkstück beinhalten. Alternativ können die Spitzen beispielsweise mit Wolframkarbid beschichtet sein.
Das Verrasten kann das Verrasten einer Vielzahl von glatten Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte mit dem Werkstück beinhalten. Vorteilhafterweise neigen derartige glatte Spitzen dazu, die Reibung zwischen den Trägerstiften und dem Werkstück zu verringern. Dies wiederum verringert die Wahrscheinlichkeit, dass das Werkstück verkratzt wird und verhindert dadurch partikuläre Verunreinigung oder ungewolltes Aufrauen der Werkstückoberfläche. Das Verringern der Reibung kann ferner zur Verringerung der Belastung im Werkstück beitragen. Derartige Spitzen mit glatter Oberfläche beinhalten beispielsweise geschmolzene, polierte oder beschichtete Spitzen.
Ferner kann das Verfahren das Bewegen der beweglichen Einrastteile auf die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes hin beinhalten. Das Bewegen der beweglichen Einrastteile kann das Bewegen der Stützelemente beinhalten. Dies kann für jedes der Stützelemente das Fließenlassen eines elektrischen Stroms zu einem Aktuator beinhalten, der mit dem Stützelement verbunden ist. Das Fließenlassen eines elektrischen Stroms kann das Fließenlassen eines elektrischen Stroms zu einem mit dem Stützelement verbundenen Schwingspulen-Aktuator beinhalten. Alternativ kann dies das Fließenlassen eines elektrischen Stroms zu einem mit dem Stützelement verbundenen piezoelektrischen Aktuator oder linearen Servo-Aktuator beinhalten.
Ferner kann das Verfahren das Umwandeln einer linearen Bewegung eines beweglichen Bauteils des Aktuators in eine bogenförmige Bewegung des Stützelements beinhalten.
Das Bewegen kann das Anpassen von Positionen der Vielzahl von Stützelementen beinhalten, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Werkstückes und einer aufwärts gerichteten Kraft, die von der Vielzahl von Einrastteilen der Vielzahl von Stützelementen auf das Werkstück ausgeübt wird, zu minimieren. Vorteilhafterweise ist in derartigen Ausführungsbeispielen die von dem Stützelement auf das Werkstück ausgeübte aufwärts gerichtete Kraft ungefähr groß genug, um die Schwerkraft, die nach unten auf das Werkstück wirkt, auszugleichen, jedoch nicht wesentlich größer. Dies verringert die Neigung des Werkstücks, sich selbst nach oben zu katapultieren, noch weiter.
Das Bewegen kann das Anpassen von Positionen der Stützelemente beinhalten, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Werkstückes und einer aufwärts gerichteten Kraft, die von den Einrastteilen der Stützelemente auf das Werkstück ausgeübt wird, innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten.
Das Bewegen der Einrastteile auf die thermisch induzierte Bewegung hin kann das Bewegen der Stützelemente in Abhängigkeit von einem vorhergesagten Wert der thermisch induzierten Bewegung beinhalten.
Alternativ kann das Bewegen der Einrastteile auf die thermisch induzierte Bewegung hin das Bewegen der Stützelemente in Abhängigkeit von einem ermittelten Parameter der thermisch induzierten Bewegung beinhalten.
Das Verfahren kann also ferner das Ermitteln der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes beinhalten. Das Ermitteln kann das Ermitteln in jedem Aktuator aus einer Vielzahl von Aktuatoren, die jeweils mit einem entsprechenden Stützelement aus einer Vielzahl von Stützelementen verbunden sind, eines elektrischen Stroms beinhalten, der aus einer Kraft resultiert, die durch die Bewegung des Werkstückes auf das Einrastteil des Stützelements ausgeübt wird.
Das Bewegen der Einrastteile kann das Fließenlassen eines elektrischen Stroms zu jedem der Aktuatoren beinhalten.
Das Ermitteln des elektrischen Stroms kann das Ermitteln des Stroms in jedem Schwingspulen-Aktuator aus einer Vielzahl von Schwingspulen-Aktuatoren beinhalten, die jeweils mit einem entsprechenden Exemplar der Stützelemente verbunden sind, und das Bewegen der Einrastteile kann das Fließenlassen von elektrischen Strömen zu den Schwingspulen-Aktuatoren beinhalten.
Das Ermitteln des elektrischen Stroms kann das Ermitteln für jeden Aktuator einer Abweichung des elektrischen Stroms von einer gewünschten Größe des elektrischen Stroms beinhalten, und das Bewegen der Einrastteile kann für jedes Stützelement das Anpassen einer Position des Stützelements beinhalten, um die Abweichung zu minimieren. Das Ermitteln der Abweichung kann das Ermitteln der Abweichung an einer mit dem Aktuator in Verbindung stehenden Prozessorschaltung beinhalten.
Das Verrasten kann das Verrasten einer ersten Vielzahl beweglicher Einrastteile einer ersten Vielzahl entsprechender Stützelemente mit einer Unterseite des Werkstückes und das Verrasten einer zweiten Vielzahl von Einrastteilen einer zweiten Vielzahl von Stützelementen mit einer Oberseite des Werkstückes beinhalten. Dies kann das Verrasten der ersten und zweiten Vielzahlen von Einrastteilen mit der Unterseite und Oberseite des Werkstückes in einem Außenumfangsbereich des Werkstückes beinhalten.
Das Bewegen kann das Bewegen der Einrastteile beinhalten, um die Kräfte zu minimieren, die zwischen dem Werkstück und den Einrastteilen ausgeübt werden. Das Bewegen kann beispielsweise das Bewegen einer ersten Vielzahl von Einrastteilen einer ersten Vielzahl entsprechender, mit einer Unterseite des Werkstückes verrasteter Stützelemente beinhalten, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Werkstückes und einer Kraft, die zwischen der ersten Vielzahl von Einrastteilen und dem Werkstück ausgeübt wird, zu minimieren. Desgleichen kann das Bewegen das Bewegen einer zweiten Vielzahl von Einrastteilen einer zweiten Vielzahl von Stützelementen beinhalten, die mit einer Oberseite des Werkstückes verrastet sind, um eine Kraft zu minimieren, die zwischen dem Werkstück und der zweiten Vielzahl von Einrastteilen ausgeübt wird.
Falls gewünscht kann ein Kombinationsverfahren aus passivem und aktivem Stützen verwendet werden. Das Verrasten kann beispielsweise das federnde Verrasten der Einrastteile der Stützelemente mit dem Werkstück beinhalten, und das Bewegen kann das Bewegen der Stützelemente auf die thermisch induzierte Bewegung hin beinhalten. Das federnde Verrasten kann das Ausüben von Drehmomenten auf die Stützelemente um deren entsprechende Drehpunkte beinhalten, um zu bewirken, dass die Einrastteile dazu neigen, mit dem Werkstück in Kontakt zu bleiben, und das Bewegen kann das Bewegen der Drehpunkte der Stützelemente beinhalten. Das Ausüben von Drehmomenten kann das Ausüben von Federkräften auf die Stützelemente an anderen Stellen als an deren Drehpunkten beinhalten, und das Bewegen kann das Fließenlassen von elektrischen Strömen zu einer Vielzahl von Aktuatoren beinhalten, die mit der Vielzahl von Stützelementen verbunden sind, um die Stützelemente zu bewegen. Die Vielzahl von Stützelementen kann eine Vielzahl elastischer Stützelemente beinhalten, die jeweils ein eingespanntes Teil und ein nicht eingespanntes Teil aufweisen. In solch einem Fall kann das federnde Verrasten das federnde Verrasten der nicht eingespannten Teile der elastischen Stützelemente mit dem Werkstück beinhalten, und das Bewegen kann das Bewegen der eingespannten Teile der Stützelemente beinhalten. Das Bewegen kann das Fließenlassen von elektrischen Strömen zu einer Vielzahl von Aktuatoren beinhalten, die mit der Vielzahl eingespannter Teile verbunden sind.
Allgemeiner ausgedrückt kann die Vielzahl von Stützelementen eine Vielzahl elastischer Stützelemente beinhalten, die jeweils ein nicht eingespanntes Teil und ein eingespanntes Teil aufweisen, und das Verrasten der Vielzahl beweglicher Einrastteile kann das Verrasten der nicht eingespannten Teile der elastischen Stützelemente mit dem Werkstück beinhalten.
Die Vielzahl elastischer Stützelemente kann eine Vielzahl von Fasern beinhalten, und das Verrasten kann das Verrasten der nicht eingespannten Teile der Fasern mit dem Werkstück beinhalten. Die elastischen Stützelemente können beispielsweise optische Fasern wie Quarzfasern oder Saphirfasern beinhalten.
Ferner kann das Verfahren das Einspannen aller eingespannten Teile der elastischen Stützelemente beinhalten.
Das Einspannen kann das Einspannen der eingespannten Teile in eine Vielzahl von Einspannvorrichtungen beinhalten, die um einen Außenumfang des Werkstückes herum angeordnet sind.
Die Vielzahl von Einspannvorrichtungen kann aus weniger Einspannvorrichtungen bestehen als die Anzahl der elastischen Stützelemente, und das Einspannen kann das Einspannen von mehr als einem der elastischen Stützelemente in jede der Einspannvorrichtungen beinhalten. Dies kann das generell zueinander parallele Einspannen in jede der Einspannvorrichtungen der mehr als eines der elastischen Stützelemente beinhalten. Alternativ kann dies das generell voneinander divergierende Einspannen der mehr als eines der elastischen Stützelemente beinhalten.
Alternativ kann die Vielzahl von Einspannvorrichtungen aus der gleichen Anzahl von Einspannvorrichtungen bestehen wie die Anzahl der elastischen Stützelemente, wobei dann in diesem Fall das Einspannen das Einspannen aller eingespannten Teile in ein entsprechendes zugehöriges Exemplar der Einspannvorrichtungen beinhaltet.
Das Verrasten kann das Ausüben einer Kraft auf jede der Einspannvorrichtungen beinhalten, um zu bewirken, dass jedes der nicht eingespannten Teile dazu neigt, während der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes mit dem Werkstück in Kontakt zu bleiben. Das Ausüben einer Kraft kann das Ausüben eines Drehmoments beinhalten. Dies kann das Ausüben einer Federkraft beinhalten.
Das Verrasten kann das Verrasten jedes der Einrastteile mit einer Unterseite des Werkstückes in einem Winkel von 10 bis 80 Grad relativ zu einer Ebene des Werkstückes beinhalten. Genauer gesagt kann dies einen Winkel von 15 bis 35 Grad relativ zu einer Ebene des Werkstückes beinhalten. Noch genauer gesagt kann dies einen Winkel von 25 Grad relativ zu einer Ebene des Werkstückes beinhalten.
Jedes der elastischen Stützelemente kann an einem seiner Enden das eingespannte Teil beinhalten, und das Einspannen kann das Einspannen des eingespannten Teils in einer Weise beinhalten, dass sich das nicht eingespannte Teil nach innen in Richtung eines zentralen Bereichs des Werkstückes erstreckt.
Eine innere Spitze jedes der nicht eingespannten Teile kann sich nach innen zu einer Außenkante des Werkstückes hin erstrecken, und das Verrasten kann das Verrasten eines Zwischenpunkts entlang des nicht eingespannten Teils zwischen dem eingespannten Teil und der inneren Spitze mit der Außenkante des Werkstückes beinhalten.
Das Einspannen kann das Einspannen der eingespannten Teile in eine Platte auf Werkstückebene beinhalten, die das Werkstück umgibt. Das Einspannen kann das Arretieren beinhalten.
Das Einspannen aller eingespannten Teile kann das Befestigen des eingespannten Teils an der Platte auf Werkstückebene beinhalten, wobei sich das nicht eingespannte Teil durch eine in der Platte definierte Öffnung zum Stützen des Werkstückes nach innen in Richtung des Werkstückes erstreckt.
Das Einspannen kann das Einspannen der eingespannten Teile in eine generell horizontale Richtung beinhalten, um zu bewirken, dass sich die nicht eingespannten Teile generell horizontal nach innen in Richtung des zentralen Bereichs des Werkstückes erstrecken und sich gleichzeitig nach unten durchbiegen.
Das Verrasten kann das Verrasten der nicht eingespannten Teile mit einer Außenkante des Werkstückes beinhalten. Dies kann das Verrasten der nicht eingespannten Teile mit der Außenkante des Werkstückes in einem Winkel von weniger als etwa 10 Grad nach unten relativ zu einer Ebene des Werkstückes beinhalten.
Die Vielzahl elastischer Stützelemente kann eine Vielzahl verlängerter elastischer Stützelemente beinhalten. Die Vielzahl verlängerter elastischer Stützelemente kann mindestens zwanzig verlängerte elastische Stützelemente beinhalten, und das Einspannen kann das Einspannen jedes der mindestens zwanzig verlängerten elastischen Stützelemente in die Platte auf Werkstückebene beinhalten. Ähnlich kann die Vielzahl verlängerter elastischer Stützelemente mindestens fünfzig verlängerte elastische Stützelemente beinhalten, und das Einspannen kann das Einspannen jedes der mindestens fünfzig verlängerten elastischen Stützelemente in die Platte auf Werkstückebene beinhalten.
Jedes der elastischen Stützelemente kann erste und zweite eingespannte Teile an gegenüberliegenden Enden des Stützelements beinhalten, die zwischen sich das nicht eingespannte Teil definieren, und das Einspannen kann das voneinander beabstandete Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile beinhalten, um zu bewirken, dass sich das nicht eingespannte Teil in einem kurvenförmigen Pfad zwischen ihnen erstreckt.
Das Einspannen kann das Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile beinhalten, um zu bewirken, dass sich das nicht eingespannte Teil den kurvenförmigen Pfad entlang von dem ersten eingespannten Teil nach oben und nach innen in Richtung des Werkstückes zu einem Kontaktbereich zwischen den nicht eingespannten Teil und dem Werkstück erstreckt, und sich dann von dem Kontaktbereich nach unten und nach außen zu dem zweiten eingespannten Teil hin erstreckt.
Das Einspannen kann das Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile beinhalten, um zu bewirken, dass sich das nicht eingespannte Teil den kurvenförmigen Pfad entlang erstreckt, so dass eine Tangente des nicht eingespannten Teils in dem Kontaktbereich im Wesentlichen parallel zu einer Tangente eines Außenumfangs des Werkstückes in der Nähe des Kontaktbereichs ist.
Alternativ kann das Einspannen das Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile beinhalten, um zu bewirken, dass sich das nicht ein gespannte Teil den kurvenförmigen Pfad entlang erstreckt, so dass eine Tangente des nicht eingespannten Teils in dem Kontaktbereich radial nach innen in Richtung eines Zentrums des Werkstückes verläuft.
Als weitere Alternative kann das Einspannen das Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile beinhalten, um zu bewirken, dass sich das nicht eingespannte Teile den kurvenförmigen Pfad entlang erstreckt, um ein erstes generell schleifenförmiges Pfadsegment, das sich von dem ersten eingespannten Teil unter einer Ebene des Werkstückes erstreckt und das Werkstück an seiner Unterseite berührt, ein zweites generell schleifenförmiges Pfadsegment, das sich zwischen einer Außenkante des Werkstückes und einer Innenkante einer Platte auf Werkstückebene erstreckt, und ein drittes generell schleifenförmiges Pfadsegment, das sich über der Ebene des Werkstückes erstreckt und das Werkstück an seiner Oberseite berührt, zu bilden, wobei der kurvenförmige Pfad an dem zweiten eingespannten Teil endet.
Ferner kann das Verfahren das Einziehen des zweiten eingespannten Teils beinhalten, um das dritte generell schleifenförmige Pfadsegment aus einem Raum herauszubewegen, der über der Oberfläche des Werkstückes definiert ist.
Das Einspannen kann das Befestigen der ersten und zweiten eingespannten Teile beinhalten, um Bewegungen der eingespannten Teile zu verhindern.
Das Einspannen kann das einziehbare Einspannen von mindestens einem der ersten und zweiten eingespannten Teile beinhalten. Ferner kann das Verfahren das Einziehen des mindestens eines der ersten und zweiten eingespannten Teile beinhalten, um das nicht eingespannte Teil effektiv zu verkürzen. Umgekehrt kann das Verfahren ferner das Ausziehen von mindestens einem der ersten und zweiten eingespannten Teile beinhalten, um das nicht eingespannte Teil effektiv zu verlängern.
Die Vielzahl elastischer Stützelemente kann erste und zweite Vielzahlen elastischer Stützelemente beinhalten, und das Verrasten der Vielzahl beweglicher Einrastteile kann das Verrasten der nicht eingespannten Teile der ersten Vielzahl elastischer Stützelemente mit einer Unterseite des Werkstückes und das Verrasten der nicht eingespannten Teile der zweiten Vielzahl elastischer Stützelemente mit einer Oberseite des Werkstückes beinhalten.
Ferner kann das Verfahren das seitliche Stützen des Werkstückes beinhalten. Das seitliche Stützen kann das Positionieren einer Vielzahl seitlicher Stützelemente an entsprechenden Positionen relativ zu einer Außenkante des Werkstückes beinhalten. Das Positionieren kann das federnde Verrasten der Vielzahl seitlicher Stützelemente mit der Außenkante des Werkstückes beinhalten.
Das Positionieren kann das Positionieren einer Vielzahl elastischer Fasern an den entsprechenden Positionen beinhalten. Dies kann das Positionieren der elastischen Fasern in einem Winkel beinhalten, der im Wesentlichen 90° zu einer Ebene des Werkstückes beträgt.
Das Verrasten und seitliche Stützen kann das Verrasten eines vertikal stützenden Einrastteils eines Stützelements mit einer Unterseite des Werkstückes sowie das Verrasten eines seitlich stützenden Einrastteils des Stützelements mit einer Außenkante des Werkstückes beinhalten.
Das Verrasten und seitliche Stützen kann das Verrasten einer Vielzahl von vertikal und seitlich stützenden Einrastteilen einer Vielzahl entsprechender Stützelemente mit dem Werkstück beinhalten. Das Verrasten und seitliche Stützen kann das federnde Verrasten der vertikal und seitlich stützenden Einrastteile mit dem Werkstück beinhalten. Das Verrasten und seitliche Stützen kann das Verrasten elastischer Einrastteile als vertikal und seitlich stützende Einrastteile beinhalten. Das Verrasten und seitliche Stützen kann das Verrasten von ersten und zweiten Fasern als vertikal und seitlich stützende Einrastteile mit dem Werkstück beinhalten.
Das Positionieren kann das Positionieren einer Vielzahl von optischen Fasern beinhalten. Ähnlich kann das Positionieren beispielsweise das Positionieren einer Vielzahl von Quarzfasern oder Saphirfasern beinhalten.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Werkstückes bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Aufheizen einer Oberfläche des Werkstückes relativ zu einem Substrat des Werkstückes, um die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes herbeizuführen. Das Aufheizen kann das Bestrahlen der Oberfläche des Werkstückes beinhalten. Das Bestrahlen kann das Bestrahlen der Oberfläche über einen Zeitraum hinweg beinhalten, der kürzer ist als eine Wärmeleitzeit des Werkstückes, um die Oberfläche auf eine Temperatur aufzuheizen, die höher ist als eine Temperatur des Substrats des Werkstückes. Das Bestrahlen kann das Bestrahlen der Oberfläche über einen Zeitraum hinweg beinhalten, der beispielsweise kleiner ist als etwa 1 Millisekunde.
Das Bestrahlen kann das Bestrahlen der Oberfläche des Werkstückes über einen ersten Zeitraum hinweg beinhalten, der kürzer ist als die Wärmeleitzeit des Werkstückes, um die Oberfläche auf eine Zwischentemperatur aufzuheizen, die größer ist als die Temperatur des Substrats des Werkstückes. Das Bestrahlen kann dann das Bestrahlen der Oberfläche über einen zweiten Zeitraum hinweg beinhalten, der kürzer ist als die Wärmeleitzeit des Werkstückes, um die Oberfläche auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen, die höher ist als die Zwischentemperatur, wobei der zweite Zeitraum in einem Zeitabstand nach dem ersten Zeitraum beginnt, der groß genug ist, um zumindest eine leichte thermische Verkrümmung des Werkstückes zuzulassen. Vorteilhafterweise neigt ein derartiges Verfahren dazu, das Ausmaß der anfänglichen thermischen Verkrümmung des Werkstückes zu verringern, die aus der Bestrahlung während des ersten Zeitraums resultiert, und die darauffolgende Bestrahlung während des zweiten Zeitraums kann dazu beitragen, Schwingungen des Werkstückes zu unterdrücken.
Das Bestrahlen kann das Übertragen von mehr Strahlenenergie an die Oberfläche des Werkstückes während des zweiten Zeitraums als während des ersten Zeitraums beinhalten.
Das Bestrahlen kann das Einleiten des zweiten Zeitraums innerhalb von mehreren Millisekunden nach dem Ende des ersten Zeitraums beinhalten.
Das Bestrahlen kann das kontinuierliche Bestrahlen der Oberfläche des Werkstückes über ein Zeitintervall hinweg beinhalten, das kürzer ist als eine Wärmeleitzeit des Werkstückes und lang genug ist, um zumindest eine leichte thermische Verkrümmung des Werkstückes zuzulassen. Das kontinuierliche Bestrahlen kann das Variieren einer Bestrahlungsintensität während des Zeitintervalls beinhalten. Das Variieren kann das Bestrahlen der Oberfläche mit einer größeren Intensität während eines späteren Abschnitts des Zeitintervalls als während eines früheren Abschnitts des Zeitintervalls beinhalten. Vorteilhafterweise neigt ein derartiges Verfahren dazu, das Ausmaß der thermischen Verkrümmung des Werkstückes zu verringern und darauffolgende Schwingungen des Werkstückes zu unterdrücken.
Das Bestrahlen kann das Bestrahlen der Oberfläche mit einer Blitzlampe beinhalten.
Vorteilhafterweise können derartige Verfahren der Wärmebehandlung dazu dienen, die thermische Belastung zu verringern und Schwingungen im Werkstück zu unterdrücken, indem man sich die Erkenntnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung zunutze macht, dass je nach Schnelligkeit der Aufheizphase der Oberfläche die thermische Verkrümmung des Werkstückes den Temperaturanstieg selbst erheblich verzögern kann. In einem besonderen Fall, in dem das Bestrahlen während des ersten Zeitraums durch einen aufheizenden Blitz mit einer Dauer von ungefähr einer Millisekunde erfolgte, ergab sich beispielsweise etwa gleichzeitig mit dem Ende des Blitzes (t = 1 ms) eine Spitzentemperatur der bestrahlten Oberfläche. Zu diesem Zeitpunkt hatte der Wafer jedoch gerade erst begonnen, sich thermisch zu verkrümmen, und er hatte daher erst einen relativ kleinen Anteil seiner maximalen Amplitude der thermischen Verkrümmung erreicht. Die maximale Amplitude der thermischen Verkrümmung wurde erst fast vier Millisekunden später erreicht, als der Wafer seine Gleichgewichtsform verloren hatte. Kurze Zeit später, etwa bei t = 6 ms, war der Wafer immer noch erheblich verkrümmt, aber er kehrte bereits mit großer Geschwindigkeit in seinen flachen Zustand zurück. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des oben genannten Aspekts der Erfindung wird die Schaltkreisseite des Wafers einem zweiten Bestrahlungsblitz ausgesetzt, der zeitlich so festgelegt ist, dass die aus dem zweiten Bestrahlungsblitz resultierende thermische Verkrümmung dann erfolgt, wenn der Wafer bereits von dem ersten Blitz thermisch verkrümmt ist und in seinen flachen Zustand zurückkehrt. Die in dem Wafer aufgrund der thermischen Verkrümmung durch den zweiten Blitz erzeugte Belastung nimmt ab, da der Wafer bereits durch den ersten Blitz thermisch verkrümmt ist. Die thermische Verkrümmung durch den zweiten Blitz wirkt auch in eine entgegengesetzte Richtung der bestehenden Rückkehrgeschwindigkeit des Wafers, wenn er versucht, in seinen flachen Zustand zurückzukehren. Dementsprechend neigt die aus dem zweiten Blitz resultierende thermische Verkrümmung dazu, restliche Schwingungen von dem ersten Blitz zu unterdrücken. Die Kombination von zwei derartigen rasch aufeinanderfolgenden Phasen mit aufheizenden Blitzen erlaubt es, höhere Spitzentemperaturen zu erreichen und gleichzeitig Restschwingungen in dem Wafer zu unterdrücken. Auch die alternative Verwendung kontinuierlicher Bestrahlung kann ähnliche Vorteile bringen.
Derartige Verfahren der Wärmebehandlung können in Kombination mit den hier beschriebenen Verfahren und Systeme zum Stützen verwendet werden. Sie können jedoch auch separat verwendet werden, falls dies gewünscht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes bereitgestellt. Die Vorrichtung beinhaltet ein Stützsystem, das so ausgeführt ist, dass es das Werkstück stützt und gleichzeitig thermisch induzierte Bewegungen des Werkstücks zulässt. In der folgenden detaillierten Beschreibung exemplarischer Ausführungsbeispiele der Erfindung werden zahlreiche Bauteile exemplarischer Stützsysteme beschrieben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes bereitgestellt. Die Vorrichtung beinhaltet ein Mittel zum Stützen des Werkstückes und ein Mittel zum Zulassen thermisch induzierter Bewegungen des Werkstückes, während das Werkstück gestützt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, das die Befehlscodes zum Anweisen einer Prozessorschaltung speichert, um ein System zum Stützen von Werkstücken zu steuern, damit dieses thermisch induzierte Bewegungen eines Werkstückes zulässt, während das Werkstück von dem System gestützt wird. Die Befehlscodes können Codes zum Anweisen der Prozessorschaltung beinhalten, um auf thermisch induzierte Bewegungen des Werkstückes hin Bewegungen eines beweglichen Einrastteils eines mit dem Werkstück verrasteten Stützelements des Stützsystems herbeizuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Signal bereitgestellt, das in mindestens einem der Kommunikationsmedien oder einer der Trägerwellen enthalten ist, wobei das Signal Codesegmente zum Anweisen einer Prozessorschaltung beinhaltet, um ein System zum Stützen von Werkstücken zu steuern, damit dieses thermisch induzierte Bewegungen eines Werkstückes zulässt, während das Werkstück von dem System gestützt wird. Die Codesegmente können Codesegmente zum Anweisen der Prozessorschaltung beinhalten, um auf thermisch induzierte Bewegungen des Werkstückes hin Bewegungen eines beweglichen Einrastteils eines mit dem Werkstück verrasteten Stützelements des Stützsystems herbeizuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das Code-Mittel beinhaltet, die bei Ausführung durch eine Prozessorschaltung eine Vorrichtung zum Stützen von Werkstücken steuern, um die hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Ähnlich wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Computerprogramm auf einem Träger mit einem Code bereitgestellt, der bei Ausführung durch eine Prozessorschaltung die Vorrichtung zum Stützen von Werkstücken steuern, um die hier beschriebenen Verfahren auszuführen.
Weitere Aspekte und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung besonderer Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Figuren ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, sind:

1 eine perspektivische Ansicht von oben eines Werkstückes und einer Vorrichtung zum Stützen des Werkstückes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht von unten einer Federtrommel und eines Stützelements einer Halterung der in 1 dargestellten Vorrichtung;
3 ein Querschnitt der in den 1 und 2 dargestellten Halterung;
4 ein Querschnitt des in den 1 - 3 dargestellten Werkstückes, das in einer Wärmebehandlungskammer von einer Vielzahl der in den 1 - 3 dargestellten Halterungen gestützt wird;
5 eine seitliche Teilansicht eines Werkstückes und einer Vorrichtung zum Stützen des Werkstückes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 eine perspektivische Ansicht von unten einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ein mit einem Werkstück verrastbares Stützelement und einen mit dem Stützelement zusammenwirkenden Aktuator beinhaltet.
7 eine vereinfachte Querschnittsansicht eines Schwingspulen-Aktuators, der mit dem in 6 dargestellten Stützelement zusammenarbeitet;
8 eine vereinfachte Seitenansicht einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ein sich bewegendes Bauteil eines Aktuators beinhaltet, das mit einem Bewegungsumsetzer zusammenarbeitet, um eine bogenförmige Bewegung an das in 6 dargestellte Stützelement zu übertragen;
9 eine vereinfachte Seitenansicht des sich bewegenden Teils, des Bewegungsumsetzers und des Stützelements, die in 8 dargestellt sind, in einer zweiten Position;
die 10 - 12 vereinfachte seitliche Teilansichten einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
die 13 - 14 vereinfachte seitliche Teilansichten einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
15 eine Seitenansicht einer Halterung einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
16 eine Teilansicht von unten einer Halterung einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
17 eine Teilansicht von unten einer Halterung einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
18 eine Teilansicht von unten einer Halterung einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
19 eine Seitenansicht der in 16 dargestellten Halterung;
20 eine seitliche Teilansicht einer Halterung einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
21 eine perspektivische Ansicht eines Werkstückes und einer Halterung einer Vorrichtung zum Stützen des Werkstückes gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
22 ein Querschnitt der in 21 dargestellten Halterung;
23 eine perspektivische Ansicht eines Werkstückes und eines Stützsystems einer Vorrichtung zum Stützen des Werkstückes gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
24 eine Teilansicht von unten einer Halterung des in 23 dargestellten Stützsystems;
25 eine Draufsicht eines Werkstückes und eines Stützsystems zum Stützen des Werkstückes gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
26 eine perspektivische Ansicht von oben des Werkstückes und des Stützsystems, die in 25 dargestellt sind;
27 ein Querschnitt des Werkstückes und des Stützsystems, die in 25 dargestellt sind;
28 ein Detail des Querschnitts des Werkstückes und des Stützsystems, die in 27 dargestellt sind;
29 eine Ansicht von unten des Werkstückes und des Stützsystems, die in 25 dargestellt sind;
30 eine Ansicht von hinten einer Klemmvorrichtung des Stützelements des in den 25 - 29 dargestellten Stützsystems;
31 ein Teilquerschnitt eines Stützsystems einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
32 ein Teilquerschnitt eines Stützsystems einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem sechzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
33 eine Vorderansicht einer seitlichen Halterung des in 32 dargestellten Stützsystems in einer von einem Zentrum einer Öffnung in der Platte auf Werkstückebene radial nach außen gehenden Richtung;
34 ein Teilquerschnitt einer Halterung einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem siebzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
35 ein Teilquerschnitt eines Stützsystems einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem achtzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
36 ein Querschnitt des in den 1 - 3 dargestellten Werkstückes, das in einer Wärmebehandlungskammer von einer Vielzahl der in den 1 - 3 dargestellten Halterungen gestützt wird, wobei die Kammer gemäß einem neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung modifiziert wurde;
37 eine Seitenansicht eines Stützelementes einer Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
38 eine Teilseitenansicht einer Halterung einer Vorrichtung zum Stützen des Werkstückes gemäß einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird auf die 1 - 4 Bezug genommen. In 1 ist allgemein eine Vorrichtung zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet die Vorrichtung ein Stützsystem 20, das so ausgeführt ist, dass es ein Werkstück 24 stützt und gleichzeitig thermisch induzierte Bewegungen des Werkstückes zulässt.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 20 eine Halterung, die generell mit 21 bezeichnet ist. Genauer gesagt beinhaltet die Halterung 21 in diesem Ausführungsbeispiel ein Stützelement 22, das mit dem Werkstück 24 verrastbar ist. Noch genauer gesagt hat das Stützelement 22 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein bewegliches, in 3 dargestelltes Einrastteil 52, das mit dem Werkstück 24 verrastbar ist und das beweglich ist, um die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes zuzulassen, während das Werkstück gestützt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet das bewegliche Einrastteil 52 des Stützelements 22 eine Spitze des Stützelements. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 22 starr, und das bewegliche Einrastteil 52 ist dadurch beweglich, dass das Stützelement 22 drehbeweglich ist, was unten ausführlicher beschrieben wird. Alternativ kann das bewegliche Einrastteil 52 jedoch in anderer Weise beweglich sein, beispielsweise so, wie es in Zusammenhang mit den anderen hier dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben wird.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Werkstück 24 einen Halbleiterwafer, und das bewegliche Einrastteil 52 ist mit dem Halbleiterwafer verrastbar, um die thermisch induzierte Bewegung des Wafers zuzulassen, während der Wafer gestützt wird. Genauer gesagt hat der Halbleiterwafer in diesem Ausführungsbeispiel eine Oberseite beziehungsweise Schaltkreisseite 26 und eine Rückseite beziehungsweise Substratseite 28.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 20 eine Vielzahl beweglicher Einrastteile 52 einer Vielzahl entsprechender Stützelemente 22. Genauer gesagt wird in diesem Ausführungsbeispiel das Werkstück 24, d. h. der Halbleiterwafer, von der Halterung 21 und von einer Vielzahl von (in 1 nicht dargestellten) ähnlichen Halterungen, wie zum Beispiel jene, die in 4 mit den Bezugszeichen 32 und 43 dargestellt sind, innerhalb einer Platte auf Werkstückebene 30 gestützt. Es ist wünschenswert, dass die Vielzahl beweglicher Einrastteile mindestens drei bewegliche Einrastteile von mindestens drei entsprechenden Stützelementen beinhaltet, um für stabilen Halt des Werkstückes zu sorgen. Noch wünschenswerter ist es, dass die Vielzahl von Einrastteilen mindestens vier bewegliche Einrastteile von mindestens vier entsprechenden Stützelementen beinhaltet, so dass das Werkstück auch dann noch sicher gestützt werden kann, wenn eines der Stützelemente bricht oder aus anderen Gründen nicht mehr richtig funktioniert.
Gleichzeitig ist es jedoch wünschenswert, auch wenn eine größere Anzahl von Stützelementen die Stabilität erhöht, die Gesamtmasse der beweglichen Einrastteile zu minimieren. In diesem Zusammenhang ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem das Werkstück einen Halbleiterwafer beinhaltet, der einer Wärmebehandlung unter Verwendung eines hochintensiven Bestrahlungsblitzes unterzogen werden soll, das Stützsystem so ausgeführt, dass sich der Wafer frei bewegen kann und somit die Belastung im Wafer während des Blitzes reduziert wird, wobei als Sekundäreffekt Schwingungen nach dem Blitz gedämpft werden. Um dies zu erreichen, ist es wünschenswert, die Reaktionskraft von den Stützelementen auf den Wafer zu minimieren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dies durch die Verwendung beweglicher Einrastteile mit minimierter Masse erreicht, wenngleich in anderen Ausführungsbeispielen die Reaktionskräfte auf andere Weise minimiert werden können, wie zum Beispiel durch aktives Bewegen der Träger.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet jedes Stützelement 22 einen Trägerstift. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst also die Vielzahl beweglicher Einrastteile 52 der Vielzahl von Stützelementen 22 eine Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet die Vielzahl von Trägerstiften Material, das zumindest für einige Strahlungswellenlängen durchlässig ist, mit denen das Werkstück 24 zwecks Erwärmens bestrahlt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet also die Vielzahl von Trägerstiften optisch durchlässiges Material. Genauer gesagt beinhalten in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Trägerstifte Trägerstifte aus Quarz. In diesem Zusammenhang ist Quarz aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit, seiner Durchlässigkeit, seiner nicht-kontaminierenden Beschaffenheit, seiner guten thermischen Stabilität und seiner Festigkeit ein besonders geeignetes Material für die Trägerstifte des vorliegenden Ausführungsbeispiels (in dem das Werkstück ein Halbleiterwafer ist, der durch Bestrahlung aufgeheizt werden soll). Alternativ können für ähnliche Anwendungen andere Materialien geeignet sein, und die Trägerstifte können daher alternativ beispielsweise Saphir, Siliziumnitrit oder Siliziumkarbid beinhalten. Alternativ können stattdessen je nach Anforderungen der jeweiligen Anwendung andere Materialien verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist jedes der beweglichen Einrastteile 52 der Stützelemente 22 federnd mit dem Werkstück 24 verrastbar. Um dies zu erreichen, beinhaltet das Stützsystem 20 in diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Vielzahl von Kraftapplikatoren, die mit der Vielzahl von Stützelementen 22 in Verbindung stehen, um auf die Letzteren Kräfte auszuüben und somit zu bewirken, dass jedes der Einrastteile 52 dazu neigt, während der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes 24 mit dem Werkstück in Kontakt zu bleiben. Genauer gesagt beinhaltet jeder der Kraftapplikatoren, wie unten ausführlicher beschrieben, eine Feder 48, die mit einem entsprechenden Exemplar der Stützelemente 22 verbunden ist.
Um dies zu erreichen, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Platte auf Werkstückebene 30 mit einem Stützelementgehäuse 36 der Halterung 21 verbunden, mit dem das Stützelement 22 drehbar verbunden ist. Ferner ist die Platte auf Werkstückebene 30 mit einer Federanordnung 38 verbunden, welche die Feder 48 beinhaltet, die mit dem Stützelement 22 verbunden ist.
In 3 ist die Halterung 21 detaillierter dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 22 drehbar mit dem Stützelementgehäuse 36 verbunden. Um dies zu erreichen, ist ein Drehstift 40, der in diesem Ausführungsbeispiel einen Passstift aus Edelstahl beinhaltet, an einander gegenüberliegenden Innenwänden des Stützelementgehäuses 36 befestigt, und führt durch ein Loch, das in einem Ende des Stützelements 22 ausgebildet ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet die Federanordnung 38 eine Federtrommel 42, die in diesem Ausführungsbeispiel Teflon beinhaltet. Alternativ können stattdessen andere Materialien verwendet werden, zum Beispiel Edelstahl. Die Federtrommel 42 ist in einem Federtrommelgehäuse 44 angeordnet und mit einer Federhalterung 46 an der Platte auf Werkstückebene 30 befestigt. Die Federtrommel 42 wird verwendet, um die Feder 48, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Konstantkraftfeder beinhaltet, zu befestigen.
In diesem Ausführungsbeispiel fungiert der Kraftapplikator, oder genauer gesagt die Feder 48, die mit dem Stützelement 22 verbunden ist, als Drehmomentapplikator. Um dies zu erreichen, ist die Feder 48 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Glied 50 verbunden, das in diesem Ausführungsbeispiel aus Edelstahl besteht. Das Glied 50 ist an einer Stelle des Stützelements zwischen einem Drehpunkt (an der Stelle des Drehstifts 40) des Stützelements 22 und dem Einrastteil 52, an der das Stützelement 22 das Werkstück 24 berührt, drehbar mit dem Stützelement 22 verbunden. Der Drehmomentapplikator, oder genauer gesagt die Feder 48, übt also an der Stelle, an der das Glied 50 mit dem Stützelement 22 verbunden ist, eine aufwärts gerichtete Kraft aus. Die konstante Kraft, die von der Feder 48 geliefert wird, und die Kräfte, die von den Konstantkraftfedern der anderen Halterungen ähnlich der Halterung 21 geliefert werden, sind so gewählt, dass die anwachsende aufwärts gerichtete Konstantkraft, die von den Stützelementen auf das Werkstück ausgeübt wird, die abwärts gerichtete Schwerkraft, die auf das Werkstück wirkt, ausgleicht.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berühren die beweglichen Einrastteile 52 der Stützelemente 22, die in diesem Ausführungsbeispiel die Spitzen der Trägerstifte beinhalten, die Unterseite oder Substratseite 28 des Werkstückes 24, um das Werkstück zu stützen. Genauer gesagt sind in diesem Ausführungsbeispiel die Spitzen der Trägerstifte mit einem Außenumfangsbereich des Werkstückes verrastbar, oder genauer gesagt mit einem äußeren „Ausschlussbereich“ oder Ausschussbereich, der nicht für die Herstellung von Halbleiterchips verwendet wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 24 ein Halbleiterwafer aus Silizium mit einem Radius von 150 mm, und der äußere Ausschlussbereich erstreckt sich von der Außenkante des Werkstückes 3 mm radial nach innen (d.h. r = 147 mm bis r = 150 mm). In dem Umfang wie der physische Kontakt zwischen dem beweglichen Einrastteil 52 des Stützelements 22 und der Substratseite 28 des Werkstückes potenzielle schädliche Auswirkungen haben kann, wie zum Beispiel stark ortsgebundene Temperaturgefälle während der Wärmebehandlung, ist es also unwahrscheinlich, dass derartige ortsgebundene Temperaturgefälle Bauelemente, die auf der Schaltkreisseite 26 ausgebildet sind, beschädigen.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem die Halterung 21 sowie die anderen ähnlichen Halterungen (wie beispielsweise die exemplarischen Halterungen 32 und 34) verwendet werden, um das Werkstück 24 in einer Wärmebehandlungskammer 60 zu stützen. Genauer gesagt ähnelt die Kammer 60 in diesem Ausführungsbeispiel einer Wärmebehandlungskammer, die in der vorhergehend genannten US-amerikanischen Patentanmeldung US 2002/0102098 für das thermische Ausheilen der Schaltkreisseite 26 des Werkstückes 24 offenbart wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Platte auf Werkstückebene 30, welche die Halterung 21 und die ähnlichen Halterungen 32 und 34 beinhaltet, in einem mittleren Bereich der Kammer 60 befestigt.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Wärmebehandlungskammer 60 ein Heizsystem, das so ausgeführt ist, dass es eine Oberfläche des Werkstückes 24 relativ zu einem Substrat des Werkstückes aufheizt, um die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes herbeizuführen. Genauer gesagt beinhaltet das Heizsystem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Bestrahlungssystem, das so ausgeführt ist, dass es die Oberfläche des Werkstückes bestrahlt. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Bestrahlungssystem eine Vorwärmeinrichtung 62 und eine Heizvorrichtung 64.
Die Vorwärmeinrichtung 62, die beispielsweise eine Bogenlampe oder eine Anordnung aus Bogenlampen beinhalten kann, bestrahlt das Werkstück durch ein wassergekühltes Quarzfenster 63, um das Werkstück mit einer Aufheizgeschwindigkeit, die langsamer ist als eine Wärmeleitzeit durch das Werkstück, auf eine Zwischentemperatur aufzuheizen, so dass das gesamte Werkstück relativ gleichmäßig auf die Zwischentemperatur aufgeheizt wird. Die Vorwärmeinrichtung kann beispielsweise das Werkstück mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 250 °C/sec bis 400 °C/sec auf eine Zwischentemperatur von 600 °C bis 1.250 °C aufheizen, wobei dies jedoch lediglich Beispiele zur Veranschaulichung sind.
Das Bestrahlungssystem, oder genauer gesagt die Heizvorrichtung 64, ist so ausgeführt, dass sie nach der Vorwärmphase die Oberfläche (in diesem Fall die Schaltkreisseite 26) über einen Zeitraum hinweg bestrahlt, der kürzer ist als eine Wärmeleitzeit des Werkstückes 24, um die Oberfläche auf eine höhere Temperatur aufzuheizen als das Substrat des Werkstückes. Mit anderen Worten, die Heizvorrichtung 64 wird verwendet, um die Schaltkreisseite 26 des Werkstückes mit einer Aufheizgeschwindigkeit, die viel schneller ist als eine Wärmeleitzeit durch den Wafer, rasch auf eine wesentlich höhere Glühtemperatur aufzuheizen, so dass nur der Oberflächenbereich des Werkstückes auf die endgültige Glühtemperatur aufgeheizt wird, während das Substrat des Werkstückes nahe der relativ kühleren Zwischentemperatur bleibt. Die endgültige Glühtemperatur kann eine höhere Temperatur beinhalten, die im Bereich von 1.050 °C bis zu einer Temperatur nahe dem Schmelzpunkt von Silizium liegt, wie zum Beispiel 1.410 °C.
Um dies zu erreichen, beinhaltet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Bestrahlungssystem, oder genauer gesagt dessen Heizvorrichtung 64, eine Blitzlampe, die geeignet ist, die Schaltkreisseite 26 durch ein zweites wassergekühltes Quarzfenster 65 mit einem Hochleistungsblitz von relativ kurzer Dauer, vorzugsweise in der Größenordnung von beispielsweise etwa einer Millisekunde oder weniger, zu bestrahlen, um die Schaltkreisseite 26 mit einer Aufheizgeschwindigkeit von über 105 °C/sec aufzuheizen. Genauer gesagt beinhaltet die Blitzlampe in diesem Ausführungsbeispiel eine flüssigkeitsgekühlte Bogenlampe. Noch genauer gesagt beinhaltet die Bogenlampe eine Bogenlampe mit einer doppelten Wand aus Wasser ähnlich der Bogenlampe, die in dem US-amerikanischen Patent 6,621,199 der gemeinsamen Inhaber Parfeniuk et al. offenbart wird, die so ausgeführt ist, dass sie als Blitzlampe wirkt, wie in dem vorhergehend genannten US-amerikanischen Patent US 2002/0102098 beschrieben. Da der Ein-Millisekunden-Blitz, der auf der Schaltkreisseite 26 von der Blitzlampenstrahlung erzeugt wird, viel schneller auftritt als die Wärmeleitzeit des Werkstückes (üblicherweise 10-15 ms), wird die Schaltkreisseite 26 auf die endgültige Glühtemperatur aufgeheizt, während das Substrat des Werkstückes im Wesentlichen die Zwischentemperatur beibehält. Das kühlere Substrat des Wafers fungiert dann als Wärmesenke, um das schnelle Abkühlen der Oberfläche der Schaltkreisseite zu unterstützen. Alternativ können stattdessen andere Arten von Heizvorrichtungen verwendet werden, beispielsweise eine Anordnung von Blitzlampen.
Je nach Dauer des Blitzes und Differenz zwischen der Zwischentemperatur des Substrats des Werkstückes und der endgültigen Glühtemperatur, auf die lediglich die Schaltkreisseite 26 aufgeheizt wird, kann das Werkstück 24 eine schnelle thermische Verkrümmung erfahren, wie hier bereits vorhergehend beschrieben wurde. Vorteilhafterweise ist das Stützsystem 20 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel so ausgeführt, dass es das Werkstück 24 stützt und gleichzeitig thermische Verkrümmungen des Werkstückes zulässt, oder genauer gesagt automatisch Bewegungen der Spitzen der Trägerstifte auf die thermisch induzierte Bewegung des Außenumfangsbereichs des Werkstückes hin zulässt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei denen die anfängliche abwärts gerichtete thermische Krümmbewegung der Kante des Wafers dazu neigen kann, entweder die Trägerstifte zu zerbrechen oder den Wafer von den Trägerstiften vertikal nach oben zu katapultieren, sind daher in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die beweglichen Einrastteile 52 der Stützelemente 22, wenn sich das Werkstück 24 auf einen von der Heizvorrichtung 64 erzeugten Heizblitz hin thermisch verkrümmt, kraft der Federn 48, an denen die Stützelemente 22 befestigt sind, auf diese thermisch induzierte Bewegung hin automatisch beweglich. Beim Auftreten einer raschen thermischen Verkrümmung können sich also die Außenkanten des Werkstückes und die Stützelemente (d. h. das Stützelement 22 der Halterung 21 und ähnliche Stützelemente ähnlicher Halterungen) nach unten bewegen und somit verhindern, dass die Stützelemente aufgrund der verkleinerten Reaktionskraft zwischen den Stützelementen und dem Werkstück zerbrechen, und außerdem verhindern, dass sich das Werkstück selbst nach oben katapultiert. In Hinsicht auf das Letztgenannte erlaubt die Fähigkeit der beweglichen Einrastteile 52, sich federnd nach unten zu bewegen, eine Abwärtsbewegung der Außenbereiche des Werkstückes, während ein Schwerpunkt des Werkstückes in einem gewünschten Bereich gehalten wird, oder genauer gesagt während die Bewegung des Schwerpunkts des Werkstückes minimiert wird. (Alternativ können für bestimmte Anwendungen andere Bewegungsbereiche des Schwerpunkts zulässig oder erwünscht sein.) Außerdem, da die anfängliche Verformung des Werkstückes in eine Kalottenform die Belastung in dem Werkstück minimiert, dient die Beweglichkeit der Einrastteile, die eine derartige thermisch induzierte Bewegung und Verformung zulässt, dazu, die Belastung im Werkstück zu minimieren und gleichzeitig das Werkstück während der thermisch induzierten Bewegung zu stützen. Wie hier bereits vorhergehend erklärt, neigt die thermische Verkrümmung dazu, schnell genug einzutreten, dass das Werkstück seine Gleichgewichtsform verliert, das dann dazu neigt, um die Gleichgewichtsform herum zu schwingen oder zu oszillieren. Wenn die Außenkanten des Werkstückes beginnen, sich wieder nach oben zu bewegen, und das Zentrum des Werkstückes beginnt, sich wieder nach unten zu bewegen, drückt die aufwärts gerichtete Kraft, die von der Konstantkraftfeder 48 auf das Stützelement 22 ausgeübt wird, das Stützelement zurück nach oben, das bestrebt ist, mit der Außenkante des Werkstückes in Kontakt zu bleiben. Da das Werkstück weiterhin schwingt, können sich die Außenkanten des Werkstückes nach oben und nach unten bewegen, während sie bestrebt sind, mit dem Stützelement 22 (und ähnlichen Stützelementen) in Kontakt zu bleiben, bis das Schwingen nachlässt. Die federgesteuerten Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Stützelemente 22 lassen also Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Außenbereiche des Werkstückes zu, während die Bewegung des Schwerpunkts des Werkstückes und die Belastung im Werkstück minimiert werden.
In 5 ist eine Halterung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die generell mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Halterung 80 ein Stützelement 82, ähnlich dem Stützelement 22, das hier bereits vorhergehend besprochen wurde. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 82 an einem Drehpunkt 84, um den es sich drehen kann, an einem (nicht dargestellten) Stützelementgehäuse befestigt. Wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel beinhaltet die Halterung 80 einen Kraftapplikator, oder genauer gesagt einen Drehmomentapplikator mit einer Feder 86, die mit dem Stützelement 82 in Verbindung steht, um auf das Stützelement eine Kraft auszuüben, die bewirkt, dass ein Berührungsteil 88 dazu neigt, während der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes mit Letzterem in Kontakt zu bleiben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Drehmomentapplikator jedoch so ausgeführt, dass er an einer Stelle an dem Stützelement 82, die so gewählt ist, dass sich der Drehpunkt 84 des Stützelements 82 zwischen der Stelle und dem Einrastteil 88 befindet, eine abwärts gerichtete Kraft ausübt. Genauer gesagt befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel der Drehpunkt 84 zwischen einem Punkt, an dem das Stützelement 82 mit der Feder 86 verbunden ist, und einem Kontaktpunkt zwischen dem Einrastteil 88 des Stützelements und dem Werkstück 24. Im Gegensatz zu der in 3 dargestellten Ausführung übt also in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Feder 86 (die in diesem Ausführungsbeispiel eine Konstantkraftfeder beinhaltet) an einem der Enden des Stützelements 82 eine abwärts gerichtete Kraft aus und liefert dadurch ein Drehmoment, das ein Drehmoment ausgleicht, das durch das Gewicht des Werkstückes 24 auf das Einrastteil 88 des Stützelements 82 ausgeübt wird.
In 6 ist ein System zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das generell mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet ist. Das System 100 beinhaltet eine Halterung 102, die so ausgeführt ist, dass sie das Werkstück 24 stützt und gleichzeitig thermisch induzierte Verkrümmungen oder andere thermisch induzierten Bewegungen des Werkstückes zulässt.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Halterung 102 ein Stützelement 104, das ein bewegliches Einrastteil aufweist, das mit dem Werkstück 24 verrastbar ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet das bewegliche Einrastteil eine Spitze des Stützelements 104. Das Stützelement 104 ist starr, und das bewegliche Einrastteil ist beweglich, da das Stützelement 104 wie unten beschrieben als Ganzes beweglich ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 104 mit dem Ausschlussbereich am Außenumfang der Substratseite 28 des Werkstückes verrastbar. Das Stützelement 104 beinhaltet eine Quarzspitze, aus ähnlichen Gründen wie jene, die in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung besprochen wurden. Alternativ können stattdessen andere Materialien verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das System 100 ferner eine Vielzahl von Stützelementen ähnlich dem Stützelement 104, wie zum Beispiel ein Stützelement 108. Vorzugsweise beinhaltet das System 100 mindestens drei derartige Stützelemente, um dem Werkstück sicheren Halt zu geben. Idealerweise werden vier oder mehr Stützelemente bereitgestellt, so dass dem Werkstück auch dann weiterhin sicherer Halt gegeben werden kann, wenn eines der Stützelemente bricht oder aus anderen Gründen nicht mehr richtig funktioniert.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das System 100 ein Bewegungssystem für die Stützelemente, das so ausgeführt ist, dass es die beweglichen Einrastteile der Vielzahl von Stützelementen 104 auf die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes 24 hin bewegt. Genauer gesagt ist das System in diesem Ausführungsbeispiel, in dem die Stützelemente 104 starr sind, so ausgeführt, dass es die Einrastteile durch das Bewegen der Stützelemente 104 selbst bewegt. Noch genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel das Bewegungssystem für die Stützelemente für jedes der Stützelemente 104 einen entsprechenden Aktuator 106, der mit dem Stützelement 104 verbunden ist, um die Bewegung des Stützelements 104 zu kontrollieren.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das System 100 also eine Vielzahl von (nicht dargestellten) Aktuatoren ähnlich dem Aktuator 106, um die entsprechenden Stützelemente zu betätigen. Jeder Aktuator 106 ist mit Hilfe einer Befestigungsklammer, so wie jene, die unter dem Bezugszeichen 110 in 6 dargestellt ist, an einer Oberseite der Platte auf Werkstückebene 30 befestigt. Das Stützelement 104 führt durch ein Loch 112, das in der Platte auf Werkstückebene 30 ausgebildet ist, in den Aktuator 106.
Im Folgenden wird auf die 6 und 7 Bezug genommen. In 7 ist ein exemplarischer Aktuator 106 detaillierter dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Aktuator 106 einen Schwingspulen-Aktuator, der mit dem Stützelement 104 verbunden ist. Genauer gesagt beinhaltet der Aktuator 106 in diesem Ausführungsbeispiel ein unbewegliches Element 120, das an der Klammer 110 befestigt ist, und ein bewegliches Element 122, das sich relativ zu dem unbeweglichen Element bewegt. Das unbewegliche Element 120 erzeugt ein magnetisches Feld durch das bewegliche Element 122. Um dies zu erreichen, beinhaltet das unbewegliche Element 120 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Permanentmagneten 124 und ein ferromagnetisches Element 126. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das bewegliche Element 122 eine Spulenwicklung 128. Der Aktuator 106 beinhaltet ferner eine Stromversorgungseinheit 130, die geeignet ist, eine Spannung zwischen den einander gegenüberliegenden Enden der Spulenwicklung 128 anzulegen und dadurch in der Wicklung einen elektrischen Strom zu erzeugen. Man sieht, dass infolge des elektrischen Stroms, der in der Wicklung des beweglichen Elements 122 erzeugt wird, das von dem unbeweglichen Element 120 erzeugte magnetische Feld eine Kraft auf das bewegliche Element 122 ausübt, deren Richtung von der Richtung des Stroms abhängt. Die Größe der ausgeübten Kraft ist direkt proportional zu der Größe des Stroms in der Wicklung 128.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Element 122 des Aktuators 106 mit dem Stützelement 104 verbunden. Die Größe der aufwärts gerichteten Stützkraft, die von dem Stützelement 104 auf die Außenkante der Substratseite 28 des Werkstückes 24 ausgeübt wird, kann also durch Steuern des elektrischen Stroms in der Wicklung 128 des Aktuators 106 gesteuert werden.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Bewegungssystem für die Stützelemente mindestens eine Steuereinrichtung, die so ausgeführt ist, dass sie an jedem der Aktuatoren einen elektrischen Strom fließen lässt, um alle Stützelemente zu bewegen und dadurch deren bewegliche Einrastteile zu bewegen. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel die mindestens eine Steuereinrichtung eine Vielzahl von Steuereinrichtungen, die jeweils mit einen entsprechenden Aktuator 106 aus der Vielzahl von Aktuatoren in Verbindung stehen. Noch genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel jede Steuereinrichtung eine kombinierte Detektor/Steuerungs-Einheit 132, die auch als Detektor arbeitet, um die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes zu ermitteln. In diesem Ausführungsbeispiel steht die Detektor/Steuerungs-Einheit 132 mit der Stromversorgungseinheit 130 und der Wicklung 128 des Aktuators 106 in Verbindung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ermittelt also die Detektor/Steuerungs-Einheit die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes durch das Ermitteln eines elektrischen Stroms in der Wicklung 128, und umgekehrt bewegt die Steuereinrichtung das Stützelement 104 durch das Steuern der Stromversorgungseinrichtung 130, um an der Wicklung 128 einen elektrischen Strom fließen zu lassen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet jede Detektor/Steuerungs-Einheit 132 eine Prozessorschaltung. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel jede Detektor/Steuerungs-Einheit einen Digitalen Signal-Prozessor (DSP). Alternativ kann die Detektor/Steuerungs-Einheit 132 beispielsweise einen Mikrocontroller oder eine ähnliche Vorrichtung mit oder ohne Zentraleinheit (CPU) beinhalten. Alternativ können stattdessen andere Arten von Detektoren oder Steuervorrichtungen verwendet werden, und die Ermittlungs- und Steuerungsfunktionen können entweder von der selben oder von unterschiedlichen Komponenten ausgeführt werden. Allgemeiner ausgedrückt stehen in dieser Patentschrift einschließlich der Ansprüche die Begriffe „Steuereinrichtung“, „Detektor“ und „Prozessorschaltung“ weitläufig für jegliche Art von Vorrichtung oder Kombination aus Vorrichtungen, die in der Lage ist, die hier beschriebenen Funktionen oder ähnliche Funktionen auszuführen, einschließlich zum Beispiel (ohne Einschränkung) anderer Arten von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, anderer integrierter Schaltungen, anderer Arten von Schaltungen oder kombinierter Schaltungen, Logikgatter oder Gatteranordnungen oder programmierbarer Vorrichtungen jeglicher Art, sei es allein oder in Kombination mit anderen derartigen Vorrichtungen, die sich beispielsweise am selben Ort oder voneinander entfernt befinden. Der Fachmann wird beim Lesen dieser Patentschrift weitere Arten von Steuereinrichtungen, Detektoren und Prozessorschaltungen erkennen, und die Verwendung solch anderer Arten von Steuereinrichtungen, Detektoren und Mikroprozessoren wird nicht als Abweichen vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, angesehen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet die Detektor/Steuerungs-Einheit 132 einen Programmspeicher 134, der als computerlesbares Medium zum Speichern von Befehlscodes zum Anweisen der Detektor/Steuerungs-Einheit 132 fungiert und die jeweiligen hier beschriebenen Funktionen ausführt. Selbstverständlich ist der Programmspeicher 132 lediglich ein Beispiel für ein derartiges computerlesbares Medium. Alternativ können derartige Befehlscodes auf einem anderen Medium bereitgestellt werden, beispielsweise auf einer CD, einer Diskette, einem Festplattenlaufwerk, einem Festspeicher (ROM) oder einem FLASH-Speicher, um nur einige Beispiele zu nennen. Anstatt einen lokalen Speicher zu verwenden, um derartige Befehlcodes in Form von Computer-Datensignalen bereitzustellen, können derartige Befehlscodes alternativ als Codesegmente von in Trägerwellen enthaltenen Signalen oder integriert in ein Kommunikations- oder Übertragungsmedium, zum Beispiel in ein lokales Netzwerk (LAN) oder in ein Weitverkehrsnetz (WAN) wie beispielsweise das Internet, bereitgestellt und von Vorrichtungen mit Fernzugriff empfangen werden.
Im Folgenden wird auf die 4, 6 und 7 Bezug genommen. Anstelle einer Vielzahl von Halterungen ähnlich der Halterung 102, die in 6 dargestellt ist, können die Halterungen 21, 32 und 34 in der Wärmebehandlungskammer 60 verwendet werden, die in 4 dargestellt sind. Generell ist in diesem Ausführungsbeispiel das Bewegungssystem für die Stützelemente so ausgeführt, dass es die Einrastteile der Stützelemente 104 bewegt, um die Kräfte, die zwischen dem Werkstück 24 und den Einrastteilen ausgeübt werden, zu minimieren, was unten ausführlicher dargelegt wird.
Während der Vorwärmphase, in der die Substratseite 28 des Werkstückes 24 von der Vorwärmeinrichtung 62 bestrahlt wird, um das Werkstück auf die gewünschte Zwischentemperatur aufzuheizen, steuert die Detektor/Steuerungs-Einheit 132 die Stromversorgungseinheit 130, um die Spannung zu steuern, die an den Leitungen der Wicklung 128 angelegt wird, um zu bewirken, dass in der Wicklung 128 ein Konstantstrom von gewünschter Größe fließt, wodurch eine entsprechende aufwärts gerichtete Konstantkraft auf das bewegliche Element 122 und somit auf das Stützelement 104 ausgeübt wird, das wiederum die aufwärts gerichtete Kraft auf die Außenkante der Substratseite 28 des Werkstückes 24 ausübt. Die gewünschte Größe des Stroms ist so gewählt, dass die aufwärts gerichteten Konstantkräfte, die von dem Stützelement 104 und von den ähnlichen Stützelementen der anderen Halterungen auf das Werkstück ausgeübt werden, die abwärts gerichtete Schwerkraft, die auf das Werkstück 24 wirkt, vollkommen ausgleichen.
In der anschließenden Aufheizphase, in der die Schaltkreisseite 26 des Werkstückes von der Heizvorrichtung 64 mit einem Hochleistungsblitz bestrahlt wird, um die Schaltkreisseite auf die höhere gewünschte Temperatur aufzuheizen, während das Substrat des Werkstückes die kühlere Zwischentemperatur beibehält, kann dann das Werkstück 24 erneut eine schnelle thermische Verkrümmung erfahren, wie hier vorhergehend beschrieben wurde (abhängig von der Dauer des Blitzes und der Größe der Differenz zwischen der Zwischentemperatur des Substrats des Werkstückes und der endgültigen Glühtemperatur, auf die lediglich die Schaltkreisseite 26 aufgeheizt wird). Angenommen, dass eine derartige schnelle thermische Verkrümmung stattfindet, wenn das Werkstück anfänglich beginnt, sich rasch zu verformen, so wird die Außenkante des Werkstückes 24 unvermittelt eine bedeutende abwärts gerichtete Kraft auf das Einrastteil des Stützelements 104 (und auf die Einrastteile der ähnlichen Stützelemente der anderen Halterungen) ausüben. Es ist klar, dass diese plötzliche abwärts gerichtete Kraft einen entsprechenden plötzlichen Anstieg des elektrischen Stroms in der Wicklung 128 mit sich bringt. Um in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes 24 zu ermitteln, ist also jede der Detektor/Steuerungs-Einheiten 132 so ausgeführt, dass sie in ihrem jeweiligen Aktuator 106 einen elektrischen Strom ermittelt, der aus einer Kraft resultiert, die durch die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes auf das Einrastteil des entsprechenden Stützelements 104 ausgeübt wird. Genauer gesagt ist die Detektor/Steuerungs-Einheit 132 so ausgeführt, dass sie eine Abweichung des elektrischen Stroms irr der Wicklung 128 von einer gewünschten Stromhöhe ermittelt, wobei die gewünschte Stromhöhe den oben genannten Konstantstrom von gewünschter Höhe darstellt, um die Schwerkraft, die von dem Werkstück auf das Stützelement ausgeübt wird, vollkommen auszugleichen.
Die Detektor/Steuerungs-Einheiten 132 sind so ausgeführt, dass sie, nachdem die thermisch induzierte Bewegung in der oben genannten Weise ermittelt wurde, die Positionen ihrer jeweiligen Stützelemente 104 anpassen, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Werkstückes 24 und einer aufwärts gerichteten Kraft, die von den Einrastteilen der Stützelemente auf das Werkstück ausgeübt wird, innerhalb eines gewünschten Bereichs halten. Genauer gesagt ist jede der Detektor/Steuerungs-Einheiten 132 so ausgeführt, dass sie diese Differenz minimiert. Um dies zu erreichen, ist die Detektor/Steuerungs-Einheit 132 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass sie, nachdem die oben beschriebene Abweichung der Stromhöhe in der Wicklung 128, die aus der thermisch induzierten Bewegung resultiert, ermittelt wurde, den Aktuator 106 steuert, um eine Position des Stützelements 104 so anzupassen, dass die Abweichung minimiert wird. Um dies zu erreichen, steuert die Detektor/Steuerungs-Einheit 132 die Stromversorgungseinheit 130, um die Spannung anzupassen, die an den Leitungen der Wicklung 128 angelegt wird, um zu bewirken, dass der aktuelle Strom in der Wicklung wieder die gewünschte Höhe erreicht und dadurch die aufwärts gerichtete Kraft, die von dem Stützelement 104 auf das Werkstück 24 ausgeübt wird, zu reduzieren, so dass das Stützelement 104 weiterhin lediglich die abwärts gerichtete, auf das Werkstück wirkende Schwerkraft ausgleicht, und nicht die zusätzliche abwärts gerichtete Kraft ausgleicht, die durch die anfängliche thermische Verformung oder Verkrümmung des Werkstückes ausgeübt wird. Tatsächlich wird daher das Stützelement 104 abgesenkt, um zuzulassen, dass sich die Außenkante des Werkstückes 24 abrupt nach unten bewegt, wenn es sich anfänglich verkrümmt. Wie hier vorhergehend dargelegt, tritt die thermische Verkrümmung meist schnell genug ein, dass das Werkstück seine Gleichgewichtsform verliert, das dann dazu neigt, um die Gleichgewichtsform herum zu schwingen oder zu oszillieren. Wenn die Außenkanten des Werkstückes anfangen, sich wieder nach oben zu bewegen, und das Zentrum des Werkstückes anfängt, sich wieder nach unten zu bewegen, lässt die Detektor/Steuerungs-Einheit 132 also weiterhin die gewünschte Stromhöhe an dem Stützelement 104 fließen (entsprechend einer aufwärts gerichteten Kraft, die das Gewicht des Werkstückes auf das Stützelement exakt ausgleicht), aber aufgrund der aufwärts gerichteten thermischen Krümmbewegung der Werkstückkante wird diese aufwärts gerichtete Kraft nicht mehr vollständig von der abwärts gerichteten Kraft ausgeglichen, die von dem Werkstück auf das Stützelement ausgeübt wird, was dazu führt, dass sich das Stützelement 104 zusammen mit der Werkstückkante nach oben bewegt. Wenn der nächste Zyklus der Schwingbewegung des Werkstückes beginnt und die Werkstückkante anfängt, sich wieder nach unten zu bewegen, wird in ähnlicher Weise die abwärts gerichtete Kraft, die von der Werkstückkante auf das Stützelement 104 ausgeübt wird, wieder größer als die aufwärts gerichtete Kraft, die von dem Stützelement 104 ausgeübt wird, was zu einer Änderung des Stroms in der Wicklung 128 führt, und die Detektor/SteuerungsEinheit 132 steuert rasch die Stromversorgungseinheit 130 an, um den aktuellen Strom in der Wicklung so zu steuern, dass die aufwärts gerichtete Kraft, die von dem Stützelement 104 auf das Werkstück ausgeübt wird, lediglich die Schwerkraft ausgleicht und dadurch zulässt, dass sich das Stützelement 104 unter der zusätzlichen Kraft, die von der abwärts gerichteten thermischen Krümmbewegung der Werkstückkante ausgeübt wird, nach unten bewegt. Beim weiteren Schwingen des Werkstückes können sich die Außenkanten des Werkstückes nach oben und nach unten bewegen, wobei sie bestrebt sind, mit dem Stützelement 104 (und ähnlichen Stützelementen) in Kontakt zu bleiben, bis das Schwingen nachlässt.
Alternativ kann der Aktuator 106 andere Arten von Aktuatoren beinhalten. Zum Beispiel kann der Aktuator 106 einen linearen Servo-Aktuator beinhalten. Oder der Aktuator 106 kann, als weitere Alternative, einen piezoelektrischen Aktuator beinhalten. In diesem Zusammenhang können piezoelektrische Aktuatoren aufgrund ihrer schnellen Ansprechzeiten (üblicherweise mindestens 10^-5 sec), genauen Bewegungen und großen verfügbaren Kräfte von Vorteil sein. Die meisten existierenden piezoelektrischen Aktuatoren sind jedoch in ihren nutzbaren Bewegungsbereichen beschränkt und eignen sich daher möglicherweise für einige Anwendungen nicht.
Alternativ können anstelle des Aktuators 106 andere Arten von Aktuatoren verwendet werden.
In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist das Bewegungssystem für Stützelemente so ausgeführt, dass es die Stützelemente in Abhängigkeit von einem ermittelten Parameter der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes bewegt, nämlich der ermittelten Änderung des elektrischen Stroms in der Wicklung 128, die durch die Änderung der Kraft erzeugt wird, die von dem Werkstück auf das Stützelement 104 ausgeübt wird und aus der thermisch induzierten Bewegung resultiert. Falls gewünscht kann das Bewegungssystem alternativ so ausgeführt sein, dass es die Stützelemente in Abhängigkeit von einem vorhergesagten Wert der thermisch induzierten Bewegung bewegt. Derartige vorhergesagte Werte kann man empirisch, beispielsweise durch Beobachten thermischer Verfahren für ähnliche Werkstücke erhalten. In ähnlicher Weise kann selbstverständlich anstelle einer separaten Detektor/Steuerungs-Einheit 132 für jeden der Aktuatoren 106 eine einzige Detektor/Steuerungs-Einheit 132 zu Ermittlungs- und Steuerungszwecken für einige oder alle der Aktuatoren 106 verwendet werden, falls dies gewünscht wird.
Im Folgenden wird nochmals auf 6 Bezug genommen. Das bewegliche Element 122 des Aktuators 106 muss nicht direkt mit dem Stützelement 104 verbunden sein. Der Aktuator 106 kann beispielsweise indirekt mit dem Stützelement 104 verbunden sein. In diesem Zusammenhang sieht man, dass die thermische Krümmbewegung der Außenkante des Werkstückes 24 keine vertikale Linie beschreibt, sondern eher einem Bogen ähnelt. Folglich hat auch die Bewegung der Werkstückkante eine horizontale Komponente. Bei einigen Anwendungen kann beispielsweise angenommen werden, wenn man die Abwärtsbewegung der Außenkante des Werkstückes und die Aufwärtsbewegung des Zentrums des Werkstückes berücksichtigt, dass sich die Außenkante des Werkstückes um eine Strecke in der Größenordnung von einem Millimeter horizontal nach innen bewegt. Wenn das Stützelement 104 horizontal befestigt wäre, würde daher die Stelle, an der die Spitze des Stützelements den Außenkantenbereich des Werkstückes berührt, tatsächlich weiter nach außen, in Richtung der Kante des Werkstückes rutschen. Diese horizontale Wegstrecke nach innen ist üblicherweise kleiner als die radiale Breite des äußeren Ausschlussbereichs des Werkstückes, und daher kann, indem man das Stützelement 104 anfänglich innerhalb des Ausschlussbereichs weiter innen positioniert als die Wegstrecke, die das Werkstück erwartungsgemäß während der Verkrümmung horizontal nach innen zurücklegt, der Kontakt zwischen dem Werkstück und den Stützelementen gewahrt werden, ohne dass sich die Kante des Werkstückes weiter nach innen bewegt als die Spitzen der Stützelemente und das Werkstück zwischen den Stützelementen hindurchfällt. Dennoch kann es bei einigen Anwendungen unerwünscht sein, dass der äußere Ausschlussbereich des Werkstückes über die Spitzen der Stützelemente rutscht. Ein derartiges Rutschen kann beispielsweise die Unterseite des Werkstückes verkratzen und dadurch partikuläre Verunreinigungen oder ungewolltes Aufrauen der Unterseite des Werkstücks verursachen.
Entsprechend kann man, falls dies gewünscht wird, anstatt das Stützelement 104 direkt mit dem beweglichen Element 122 des Aktuators 106 zu verbinden, das bewegliche Element mit Hilfe eines Bewegungsumsetzers mit dem Stützelement 104 verbinden, um die vertikale Bewegung des beweglichen Elements in eine Bewegung des Stützelements 104 umzuwandeln, die sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Komponente hat.
In den 8 und 9 ist beispielsweise ein Aktuator gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, der generell mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet ist. Der Aktuator 200 ähnelt dem in 7 dargestellten Aktuator 106 und beinhaltet das bewegliche Element 122 und das unbewegliche Element 120. In diesem Ausführungsbeispiel ist das bewegliche Element 122 jedoch nicht direkt mit dem Stützelement 104 verbunden, sondern es ist mit einem Bewegungsumsetzer 202 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Bewegungsumsetzer 202 so ausgeführt, dass er eine lineare Bewegung eines beweglichen Elements des Aktuators 106, oder genauer gesagt eine lineare Bewegung des beweglichen Elements 122, in eine bogenförmige Bewegung des Stützelements 104 umwandelt. Um dies zu erreichen, beinhaltet der Bewegungsumsetzer 202 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten Anschlussarm 208, an dem das bewegliche Element 122 des Aktuators 200 starr befestigt ist. Ferner beinhaltet der Bewegungsumsetzer einen zweiten Anschlussarm 210, an dem der erste Anschlussarm 208 drehbar befestigt ist. Der zweite Anschlussarm 210 ist drehbar an einer ersten starren Leiste 214 befestigt, an einem ersten frei beweglichen Drehpunkt 212. Die erste starre Leiste 214 erstreckt sich starr zwischen einem zweiten frei beweglichen Drehpunkt 215 und einem ersten festen Drehpunkt 216. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der erste frei bewegliche Drehpunkt 212 an einer Stelle entlang der ersten starren Leiste 214, die näher an dem ersten festen Drehpunkt 216 als an dem zweiten festen Drehpunkt 215 ist. Die erste starre Leiste 214 ist an dem zweiten frei beweglichen Drehpunkt 215 drehbar mit einem modifizierten Stützelement 204 verbunden. Der erste feste Drehpunkt 216 ist mit einem (nicht dargestellten) Gehäuse verbunden, um Translationsbewegungen oder Verschiebungen in jegliche räumliche Ausdehnung des festen Drehpunkts 216 zu verhindern und gleichzeitig Drehbewegungen der ersten starren Leiste 214 um den Drehpunkt 216 herum zuzulassen (und somit Drehbewegungen der Drehpunkte 212 und 215 zuzulassen). Der Bewegungsumsetzer beinhaltet ferner eine zweite starre Leiste 218, die drehbar mit dem ersten festen Drehpunkt 216 und einem zweiten festen Drehpunkt 220 verbunden ist, der ebenfalls arretiert ist, um Translationsbewegungen und Verschiebungen des Drehpunkts 220 zu verhindern. Ferner beinhaltet der Bewegungsumsetzer 202 eine dritte starre Leiste 222, die den zweiten festen Drehpunkt 220 mit einem dritten frei beweglichen Drehpunkt 224 verbindet, der sich entlang des Stützelements 204 befindet. Jegliche vertikale Bewegung des beweglichen Elements 122 des Aktuators 200 bewirkt also, dass sich die ersten und zweiten frei beweglichen Drehpunkte 212 und 215 jeweils in einem bogenförmigen Pfad bewegen, der über dem ersten festen Drehpunkt 216 zentriert ist. Desgleichen bewirkt sie, dass sich der dritte frei bewegliche Drehpunkt 224 des Stützelements 204 in einem bogenförmigen Pfad bewegt, der um den zweiten festen Drehpunkt 220 zentriert ist. Daher bewirkt die vertikale lineare Bewegung des beweglichen Elements 122 des Aktuators 200, dass sich eine Trägerspitze 228 des Stützelements 204 entlang eines in 9 dargestellten bogenförmigen Pfads 230 bewegt. Außerdem wird, da sich der erste frei bewegliche Drehpunkt 212 entlang der ersten starren Leiste 214 befindet (proximal zu dem ersten festen Drehpunkt 216), ein relativ kleiner Betrag der abwärts gerichteten linearen Bewegung des beweglichen Elements 122 effektiv in einen größeren Betrag der abwärts gerichteten bogenförmigen Bewegung der Trägerspitze 228 des Stützelements 204 entlang des bogenförmigen Pfads 230 umgewandelt.
Zur einfacheren Darstellung sind die Maße der jeweiligen in 9 gezeigten Elemente nicht maßstabsgetreu, sondern vielmehr stark vergrößert. Die tatsächlichen Maße dieser Komponenten variieren, damit der bogenförmige Pfad 230, den die Spitze 228 des Stützelements 204 beschreibt, dem erwarteten Pfad der Außenkante des Werkstückes 24 während der thermischen Verkrümmung entspricht. Alternativ kann stattdessen jeglicher andere geeignete Typ von Bewegungsumsetzer verwendet werden, falls dies gewünscht wird.
Im Folgenden wird auf die 5 - 7 und 10 - 12 Bezug genommen. In 10 ist ein System zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das generell mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedes bewegliche Einrastteil aus der Vielzahl beweglicher Einrastteile der Vielzahl von Stützelementen in ähnlicher Weise wie in 5 dargestellt federnd mit dem Werkstück verrastbar. Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Bewegungssystem für Stützelemente, ähnlich jenem, das in den 6 und 7 dargestellt ist, so ausgeführt, dass es die Vielzahl von Stützelementen auf die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes 24 hin bewegt.
Genauer gesagt beinhaltet das System 300 in diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Halterungen, die eine erste, in 10 dargestellte Halterung 302 beinhalten, die der in 5 dargestellten Halterung 80 ähnelt. Jede Halterung 302 beinhaltet also ein Stützelement 304 mit einem Drehpunkt 306, um den sich das Stützelement 304 drehen kann. Jedes Stützelement 304 ist an einer anderen Stelle als an seinem Drehpunkt 306 mit einer entsprechenden Feder 308 verbunden. Genauer gesagt befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel der Drehpunkt 306 zwischen einem Punkt, an dem das Stützelement 304 mit der Feder 308 verbunden ist, und einem Einrastteil (einer Spitze) 310 des Stützelements, das mit dem Werkstück 24 Kontakt hat. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert daher die Feder 308 (die in diesem Ausführungsbeispiel eine Konstantkraftfeder beinhaltet) ebenso wie bei der in 5 dargestellten Ausführung als Drehmomentapplikator, der so ausgeführt ist, dass er ein Drehmoment auf das Stützelement 304 um dessen Drehpunkt 306 herum ausübt, um zu bewirken, dass das Einrastteil 310 dazu neigt, mit dem Werkstück in Kontakt zu bleiben. Um dies zu erreichen, übt die Feder 308 eine abwärts gerichtete Kraft auf eines der Enden des Stützelements 304 aus, so dass sie ein Drehmoment liefert, das ein Drehmoment ausgleicht, das von dem Gewicht des Werkstückes 24 auf das Einrastteil (Spitze) 310 des Stützelements 304 ausgeübt wird.
Im Folgenden wird auf die 4 und 10 - 12 Bezug genommen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Bewegungssystem für die Stützelemente so ausgeführt, dass es die Drehpunkte 306 der Stützelemente 304 bewegt. In diesem Zusammenhang ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Drehpunkt 306 relativ zum Rest der Kammer 60 nicht ortsfest, sondern mit einem Aktuator 320 verbunden. Die Verbindung kann direkt oder alternativ indirekt sein. (Zum Beispiel kann der Drehpunkt 306 durch eine Drehleiste bereitgestellt werden, die zwischen einander gegenüberliegenden Wänden eines Gehäuses 312 befestigt wird, und eine direkte Verbindung kann durch das Verbinden der Drehleiste mit dem Aktuator hergestellt werden. Alternativ kann eine indirekte Verbindung durch das Verbinden des Gehäuses mit dem Aktuator 320 bereitgestellt werden.) Der Aktuator 320 kann einen Schwingspulen-Aktuator wie jener, der hier vorhergehend beschrieben wurde, oder alternativ jegliche andere geeignete Art von Aktuator beinhalten. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Bewegungssystem so ausgeführt, dass es an jedem der Aktuatoren 320 elektrische Ströme fließen lässt, um die mit ihnen verbundenen Stützelemente 304 zu bewegen und dadurch die Drehpunkte 306 der Stützelemente zu bewegen. Um dies zu erreichen, ist in diesem Ausführungsbeispiel der Aktuator 320 mit der Heizvorrichtung 64 gleichgeschaltet, so dass der Aktuator 320 ungefähr gleichzeitig mit dem Beginn der thermischen Krümmbewegung des Werkstückes 24, die aus dem plötzlichen, von der Heizvorrichtung 64 erzeugten Heizblitz resultiert, die gesamte Halterung 302 nach unten bewegt und dadurch bewirkt, dass sich das Stützelement 304 ebenfalls gleichzeitig mit der anfänglichen abwärts gerichteten thermischen Krümmbewegung der Außenkante des Werkstückes 24 nach unten bewegt, jedoch ohne wesentliche Drehung des Stützelements 304 um den Drehpunkt 306. Die Größe der Abwärtsbewegung der Halterung 302 kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem vorhergesagten Wert der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes 24 vorgegeben werden. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Aktuator 320 eine (nicht dargestellte) Detektor/Steuerungs-Einheit, ähnlich jener, die oben in Zusammenhang mit 7 besprochen wurde, die verwendet werden kann, um die thermisch induzierte Bewegung des Werkstückes zu ermitteln. Falls dies gewünscht wird, kann also eine derartige Gleichschaltung und Vorhersage unterlassen werden, und die anfängliche Abwärtsbewegung des Aktuators 320 und der Halterung 302 kann in Abhängigkeit von der ermittelten thermisch induzierten Bewegung ausgelöst und gesteuert werden. In 11 ist die Konfiguration der Halterung 302 nach ihrer anfänglichen, von dem Aktuator 320 ausgelösten Bewegung dargestellt. Nach dieser Bewegung, wenn die abwärts gerichtete thermische Krümmbewegung der Außenkante des Werkstückes 24 fortgesetzt wird, beginnt das Stützelement 304, wie in 12 dargestellt, sich um den Drehpunkt 306 zu drehen, wobei die Konstantkraftfeder 308 dieser Drehbewegung in einer ähnlichen Weise wie in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel Widerstand leistet. Wenn die Außenkante des Werkstückes beim Schwingen des Werkstückes anfängt, sich wieder nach oben zu bewegen, kann der Aktuator in ähnlicher Weise eine Aufwärtsbewegung der gesamten Halterung 302 bewirken, falls dies gewünscht wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt also die Auf- und Abwärtsbewegung des Stützelements 304 auf teilweise passive Weise durch die Feder 308 und auf teilweise aktive Weise durch den Aktuator 320. Alternativ können stattdessen andere Arten von gemischten aktiven/passiven Stützsystemen verwendet werden, falls dies gewünscht wird. Ähnlich können auch Bewegungsumsetzer wie jene, die hier vorhergehend beschrieben wurden, verwendet werden, so dass die von dem Aktuator 320 ausgelöste Bewegung des Drehpunkts 306 einen bogenförmigen Pfad beschreibt, der dem erwarteten Pfad der Werkstückkante während der thermischen Verkrümmung entspricht.
Im Folgenden wird auf die 6, 13 und 14 Bezug genommen. In 13 ist ein System zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das generell mit dem Bezugszeichen 400 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das System 400 eine erste Vielzahl beweglicher Einrastteile einer ersten Vielzahl entsprechender Stützelemente, die mit einer Unterseite des Werkstückes 24 verrastbar sind. Ferner beinhaltet es eine zweite Vielzahl beweglicher Einrastteile einer zweiten Vielzahl von Stützelementen, die mit einer Oberseite des Werkstückes verrastbar sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Vielzahlen von Einrastteilen in einem Außenumfangsbereich des Werkstückes, der in diesem Ausführungsbeispiel der äußere Ausschlussbereich des Werkstückes ist, jeweils mit dessen Unterseite beziehungsweise Oberseite verrastbar.
Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel jedes Stützelement der ersten Vielzahl von Stützelementen ein Stützelement 404 einer ersten Halterung 402, die der in 6 dargestellten Halterung 102 leicht ähnelt und demnach einen Aktuator 406 beinhaltet. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet jedes Stützelement der zweiten Vielzahl von Stützelementen ein Unterdrückungselement 414 einer Unterdrückungsvorrichtung 410, die wiederum einen Aktuator 416 beinhaltet. In diesem Ausführungsbeispiel ähneln das Unterdrückungselement 414 und die Unterdrückungsvorrichtung 410 leicht dem Stützelement 104 und der Halterung 102, die in 6 dargestellt sind, aber sie sind so ausgeführt, dass sie mit dem Werkstück verrasten, indem sie die Schaltkreisseite 26 des Werkstückes in dessen äußeren Ausschlussbereich berühren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Aktuatoren 406 und 416 jedoch von einer Steuereinrichtung 420 gesteuert, die mit (nicht dargestellten) Kraftdetektoren in jedem der Aktuatoren in Verbindung steht. Die Steuereinrichtung 420 empfängt Signale von den Kraftdetektoren, welche die Kräfte darstellen, die von dem Werkstück 24 während der thermischen Verkrümmungen oder anderen thermisch induzierten Bewegungen auf das Stützelement 404 und das Unterdrückungselement 414 ausgeübt werden. In Abhängigkeit von derartigen Kraftdetektionssignalen regelt die Steuereinrichtung 420 die jeweiligen Positionen und/oder Kräfte, die von dem Stützelement 404 und dem Unterdrückungselement 414 ausgeübt werden, so dass die Stütz- und Unterdrückungselemente während der thermischen Verkrümmung und des daraus resultierenden Schwingens des Werkstückes, wie beispielsweise in 14 dargestellt, mit dem äußeren Ausschlussbereich des Werkstückes in Kontakt bleiben.
Um dies zu erreichen, ist die Steuereinrichtung 420 so ausgeführt, dass sie die erste Vielzahl von Einrastteilen der Stützelemente 404 so bewegt, dass eine Differenz zwischen einem Gewicht des Werkstückes und einer Kraft, die zwischen der ersten Vielzahl von Einrastteilen und dem Werkstück ausgeübt wird, auf ähnliche Weise minimiert wird, wie es oben in Zusammenhang mit den 6 - 9 dargelegt wurde. Ähnlich ist die Steuereinrichtung 420 so ausgeführt, dass sie die zweite Vielzahl von Einrastteilen der Unterdrückungselemente 414 so bewegt, dass eine Kraft minimiert wird, die zwischen dem Werkstück und der zweiten Vielzahl von Einrastteilen ausgeübt wird. Die zuletzt genannte Minimierung ist ähnlich der zuerst genannten, außer dass in dem Fall der Unterdrückungselemente 414 die gewünschte Höhe des elektrischen Stroms in der Wicklung des Aktuators 416 einer Nullkraft entspricht, die zwischen dem Unterdrückungselement 414 und dem Werkstück ausgeübt wird, wohingegen im Fall der Stützelemente 404 die gewünschte Höhe des elektrischen Stroms in der Wicklung des Aktuators 406 einer Schwerkraft, d. h. dem auf die Stützelemente 404 wirkenden Gewicht des Werkstückes entspricht. Die Steuereinrichtung 420 ermittelt Abweichungen von diesen gewünschten Höhen des elektrischen Stroms und steuert die Spannungen, die an den Aktuatoren 406 und 416 angelegt werden, um die Stützelemente 404 und die Unterdrückungselemente 414 zu bewegen und somit die elektrischen Ströme in den Wicklungen der Aktuatoren auf ihre jeweilige gewünschte Höhe zurückzusetzen. Idealerweise sollten die Kraftdetektoren und die Steuereinrichtung 420 abgeschirmt sein, um elektrische Interferenzen oder Störungen zu minimieren, die aus der plötzlichen Entladung der Kondensatorbatterien oder sonstigen gepulsten Stromquellen resultieren können, die verwendet werden, um die Heizvorrichtung 64 mit Energie zu versorgen, damit diese einen Blitz erzeugt, der die Schaltkreisseite 26 des Werkstückes auf ihre endgültige Glühtemperatur aufheizt. Zusätzlich zu den hier vorhergehend dargelegten Vorteilen dieser Methode, das Werkstück zu stützen, trägt die Wirkung des Unterdrückungselements 414 und des Aktuators 416, die von der Steuereinrichtung 420 gesteuert werden, dazu bei, das Schwingen des Werkstückes zu unterdrücken, und reduziert dadurch die Möglichkeit, dass das Werkstück aufgrund von derartigen Schwingungen beschädigt wird. Falls dies gewünscht wird, können für das Stützelement und das Unterdrückungselement auch Bewegungsumsetzer wie jene, die hier vorhergehend beschrieben wurden, verwendet werden.
Im Folgenden wird auf die 1 - 5 und 15 Bezug genommen. In 15 ist eine Halterung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die generell mit dem Bezugszeichen 500 bezeichnet ist. Die Halterung 500 ähnelt in gewisser Hinsicht der in 5 dargestellten Halterung 80 und beinhaltet somit ein Stützelement 502, das dem Stützelement 82 ähnelt und drehbar an einem Stützelementgehäuse 503 an einer Drehachse 504 befestigt ist, um die es sich dreht. Das Gehäuse 503 kann die in den 1 - 4 dargestellte Platte auf Werkstückebene 30 beinhalten. Alternativ kann es auch ein separates Gehäuse beinhalten, so wie zum Beispiel das in 1 dargestellte Gehäuse 36, falls dies gewünscht wird. Die Drehachse 504 befindet sich zwischen einem Punkt 505, an dem das Stützelement 502 mit einer Feder 506 verbunden ist (die in diesem Ausführungsbeispiel eine Konstantkraftfeder beinhaltet), und einem Kontaktpunkt zwischen einer Spitze 508 des Stützelements und dem Werkstück 24. Um eine derartige Drehverbindung zu erhalten, ist das Stützelement 502, das in diesem Ausführungsbeispiel einen Quarzstift beinhaltet, starr mit einer Verkleidung 510 verbunden, die wiederum drehbar an der Drehachse 504 mit ersten und zweiten Befestigungselementen (von denen eines unter dem Bezugszeichen 512 dargestellt ist), die jeweils starr an dem Gehäuse 503 befestigt sind, auf einander gegenüberliegenden Seiten der Verkleidung verbunden ist.
Wie in dem Ausführungsbeispiel, das in den 1 - 3 dargestellt ist, beinhaltet die Halterung 500 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Kraftapplikator, der mit dem Stützelement 502 in Verbindung steht, um eine Kraft auf das Stützelement auszuüben und somit zu bewirken, dass das Einrastteil des Stützelements 502 bestrebt ist, während der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes mit dem Werkstück in Kontakt zu bleiben. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Kraftapplikator jedoch erste und zweite Drehmomentapplikatoren, die so ausgeführt sind, dass sie erste und zweite einander entgegenwirkende Drehmomente auf das Stützelement 502 auszuüben, wobei das zweite Drehmoment so wirkt, dass es das Stützelement 502 daran hindert, sich aus seiner Gleichgewichtszustand herauszubewegen. Genauer gesagt beinhaltet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Drehmomentapplikator die Feder 506, die ein Drehmoment ausübt (im Uhrzeigersinn, wie in 15 dargestellt), das bestrebt ist, ein entgegengesetzt wirkendes Drehmoment, das von dem Gewicht des Werkstückes 24 auf die Spitze 508 des Stützelements 502 ausgeübt wird, auszugleichen. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet der zweite Drehmomentapplikator eine zweite Feder 520, die in diesem Ausführungsbeispiel an einem distalen oder gegenüberliegenden Ende der Spitze 508 des Stützelements 502 mit der Halterung 500 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die zweite Feder 520 ein elastisches verlängertes Metallelement, das sich von der Halterung 500 in eine vom Werkstück 24 wegführende Richtung erstreckt. Wenn sich das Werkstück 24 in Ruhestellung befindet und die Halterung im Gleichgewicht ist, bleibt ein distales Ende der zweiten Feder 520 mit einem starren Stopper 522 in Kontakt, der aus einer Unterseite des Gehäuses 503 nach oben herausragt. Im Betrieb, wenn sich die Außenkanten des Werkstückes 24 anfänglich thermisch nach unten krümmen, dreht sich das Stützelement 502 (entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in 15 dargestellt) relativ zu dem Gehäuse 503, und das distale Ende der zweiten Feder 520 bewegt sich folglich einen bogenförmigen Pfad entlang entgegen dem Uhrzeigersinn vom Stopper 522 weg nach oben. Einige Millisekunden später, wenn die Außenkante des Werkstückes 24 schnell wieder nach oben zurückschwingt, bewirkt die Kraft, die von der ersten Feder 506 auf die Halterung 500 ausgeübt wird, dass sich das Stützelement 502 im Uhrzeigersinn dreht, bis die zweite Feder 520 den Stopper 522 berührt und sich spannt, wenn die Halterung ihre Gleichgewichtswinkelposition verlässt, wobei sie ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn auf die Halterung ausübt, um zu bewirken, dass diese versucht, in ihren Gleichgewichtswinkel zurückzukehren. Man sieht, dass der Stopper 522 in diesem Ausführungsbeispiel die Halterung 500 davon abhält, sich zu weit im Uhrzeigersinn über ihre Gleichgewichtswinkelposition hinaus zu drehen. Vorteilhafterweise werden dadurch schädliche Folgen, die andernfalls eintreten würden (beispielsweise Partikelkontamination, die aus einer plötzlichen Kollision zwischen einem starren Teil der Halterung und dem Stopper resultieren würde), minimiert oder verhindert, da die zweite Feder 520 zu diesem Zweck federnd mit dem Stopper 522 verrastet.
In 16 ist eine Halterung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die generell mit dem Bezugszeichen 600 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Halterung 600 eine Vielzahl elastischer Stützelemente, die generell mit dem Bezugszeichen 602 bezeichnet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat jedes der elastischen Stützelemente 602 ein eingespanntes Teil wie jenes mit dem Bezugszeichen 604 und ein nicht eingespanntes Teil wie jenes mit dem Bezugszeichen 606. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das bewegliche Einrastteil jedes der Stützelemente 602 ein nicht eingespanntes Teil 606.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet jedes der elastischen Stützelemente 602 eine elastische Faser. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel jede der elastischen Fasern eine optische Faser. Noch genauer gesagt beinhaltet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jede der elastischen Fasern eine optische Faser aus Quarz. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden aufgrund ihrer weitverbreiteten Verfügbarkeit, geringen Kosten und geeigneten mechanischen Eigenschaften optische Fasern gewählt, wenngleich einige optische Fasern für bestimmte Anwendungen ungewünscht spröde sein können. Alternativ können jedoch stattdessen andere Arten von Fasern verwendet werden. So können beispielsweise stattdessen (ohne Einschränkung) Fasern aus Saphir, kristallinem Quarz mit einer Beschichtung aus nicht kristallinem Quarz, Siliziumkarbid, Kohlenstofffaser, Metall-in-Quarz, Glas oder Metall-in-Glas verwendet werden. Saphirfasern sind zum Beispiel in der Regel beanspruchbarer als Quarz und können bei Ausführungsformen wie die vorliegende, in der eine Außenhülle der Faser entfernt wurde oder aus anderen Gründen fehlt, von Vorteil sein, was unten ausführlicher dargelegt wird. Allgemeiner ausgedrückt können stattdessen andere Arten elastischer Stützelemente verwendet werden. Zum Zwecke des vorliegenden Ausführungsbeispiels sollten geeignete elastische Stützelemente vorzugsweise nicht-kontaminierend, elastisch und von geringer Masse sein sowie über eine geeignete Temperaturbeständigkeit verfügen, um den hier beschriebenen Wärmekreisläufen standzuhalten.
Es ist bekannt, dass optische Fasern üblicherweise mit einer Außenbeschichtung oder Hülle aus Aluminium verkauft werden. Um zu verhindern, dass die Aluminiumhülle mit dem Werkstück in Kontakt kommt und es kontaminiert, wurde also in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Aluminiumbeschichtung chemisch von den distalen Enden der nicht eingespannten Teile der elastischen Stützelemente 602 entfernt (wobei „distal“ distal von der Verkleidung 610 bedeutet). Genauer gesagt wurde in diesem Ausführungsbeispiel die Aluminiumhülle über eine Länge von 2 mm vom distalen Ende jedes der nicht eingespannten Teile 606 entfernt. Das nicht umhüllte distale Ende jedes der nicht eingespannten Teile 606 hat vorzugsweise eine glatte Oberfläche, wie zum Beispiel die glatten Oberflächen, die unten in Zusammenhang mit 37 besprochen werden.
Im Folgenden wird auf 16 Bezug genommen. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Halterung 600 mindestens eine Einspannvorrichtung, die so ausgeführt ist, dass sie die eingespannten Teile 604 der elastischen Stützelemente 602 einspannt. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel die mindestens eine Einspannvorrichtung eine Verkleidung 610 der Halterung 600. In diesem Ausführungsbeispiel hat jedes der eingespannten Teile 604 eine Länge von 10 mm und ist in der Verkleidung 610 eingespannt oder arretiert. Ferner hat in diesem Ausführungsbeispiel jedes der nicht eingespannten Teile eine Länge von 17 mm, von denen 15 mm die Aluminiumhülle und die übrigen 2 mm das nicht umhüllte distale Ende sind. Jedes der nicht eingespannten Teile 606 erstreckt sich von der Verkleidung 610 weg, so dass das nicht umhüllte distale Ende jedes der nicht eingespannten Teile 606 mit dem Werkstück 24 in seinem äußeren Ausschlussbereich verrastet. Ferner hat in diesem Ausführungsbeispiel jedes der elastischen Stützelemente 602 einen Durchmesser von weniger als 2 mm. Alternativ können jedoch stattdessen in bestimmten Ausführungsbeispielen andere Maße oder Kombinationen aus Maßen verwendet werden. Generell werden die Maße so gewählt, dass sie das gewünschte Gleichgewicht zwischen Elastizität und ausreichend schneller Ansprechzeit herstellen. In diesem Zusammenhang neigt ein größerer Durchmesser üblicherweise dazu, die Steifheit des Stützelements zu vergrößern. Das Verlängern des nicht eingespannten Teils des Stützelements kann dazu dienen, seine Steifheit zu verringern und damit einen dickeren Durchmesser zu erlauben, wenngleich dieser Ansatz leicht die Ansprechzeitkonstante des Stützelements verlangsamt, was in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls unerwünscht ist. Ferner ist es wünschenswert, die Masse der elastischen Stützelemente zu minimieren. In Ausführungsbeispielen wie das vorliegende, in dem das Werkstück ein Halbleiterwafer ist, der sich erwartungsgemäß extrem schnell thermisch induziert verkrümmen und schwingen wird, werden der Durchmesser klein genug und die nicht eingespannte Länge groß genug sein, um die gewünschte Rückfederung oder Elastizität zu liefern, während die Länge außerdem klein genug sein sollte, um eine schnelle Ansprechzeit zu liefern, um den elastischen Stützelementen zu erlauben, auf Bewegungen des Werkstückes innerhalb eines Zeitraums in der Größenordnung von einer Millisekunde oder weniger zu reagieren, und gleichzeitig diese Ziele mit einer minimalen Masse des nicht eingespannten Teils zu erreichen.
Im Allgemeinen ist die Beziehung zwischen der Schwingungszahl eines Stützelements und seinen physischen Maßen und seiner Masse wie folgt: $ω_{n} = A \sqrt{\frac{E l}{μ \cdot t^{4}}} RAD / SEC$
mit

E = Elastizitätsmodul (Young-Modulus) [N/m²]
l= Flächenträgheitsmoment des Durchmessers des Stützelements [m⁴]
t = Länge des Stützelements [m]
µ = Masse pro Längeneinheit des Stützelements [kg/m]
A = Koeffizient (A = 3,52 für Schwingungsmodus 2; A = 22,0 für Modus 2; A = 61,7 für Modus 3, etc.)

Die vorhergehende Beziehung und die Beobachtungen können also zur Unterstützung bei der Wahl einer gewünschten Länge und eines gewünschten Durchmessers der Stützelemente für eine bestimmte Anwendung verwendet werden.
Im Folgenden wird auf die 15, 16 und 19 Bezug genommen. In diesem Ausführungsbeispiel ähnelt die in den 16 und 19 dargestellte Halterung 600 der in 15 dargestellten Halterung 500, wobei der wichtigste Unterschied darin besteht, dass die starren Stützelemente 502 durch die elastischen Stützelemente 602 (in diesem Ausführungsbeispiel elastische Quarzfasern) ersetzt wurden. Das vorliegende Ausführungsbeispiel beinhaltet also eine Vielzahl von Kraftapplikatoren, die so ausgeführt sind, dass sie auf die Vielzahl von Halterungen 600 Kräfte ausüben, um zu bewirken, dass jedes der nicht eingespannten Teile 606 bestrebt ist, während der thermisch induzierten Bewegung des Werkstückes 24 mit dem Werkstück in Kontakt zu bleiben. Genauer gesagt beinhalten die Kraftapplikatoren Drehmomentapplikatoren, oder genauer gesagt die Federn 506 und 520.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Stützsystem eine Vielzahl von Halterungen ähnlich der Halterung 600, die in verschiedenen Abständen um den Außenumfang des Werkstückes 24 herum angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet also die mindestens eine Einspannvorrichtung eine Vielzahl von Einspannvorrichtungen, d. h. die Vielzahl von Verkleidungen 610 der jeweiligen Halterungen 600, die um den Außenumfang des Werkstückes herum angeordnet sind. Wie in 16 zu erkennen ist, besteht in diesem Ausführungsbeispiel die Vielzahl von Einspannvorrichtungen aus weniger Einspannvorrichtungen als die Anzahl der elastischen Stützelemente, und jede der Einspannvorrichtungen ist so ausgeführt, dass sie mehr als eines der elastischen Stützelemente, wie zum Beispiel das in 16 dargestellte Set aus sechs Stützelementen 602, einspannt. Genauer gesagt ist in diesem Ausführungsbeispiel jede der Einspannvorrichtungen, d. h. jede der Verkleidungen 610, so ausgeführt, dass sie mehr als eines der elastischen Stützelemente generell parallel zueinander einspannt.
Im Folgenden wird auf die 16 und 17 Bezug genommen. In 17 ist eine Halterung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die generell mit dem Bezugszeichen 650 bezeichnet ist. Die Halterung 650 ähnelt generell der Halterung 600 und beinhaltet eine Vielzahl elastischer Stützelemente, die generell mit dem Bezugszeichen 652 bezeichnet sind, und die jeweils ein eingespanntes Teil wie jenes mit dem Bezugszeichen 654 sowie ein nicht eingespanntes Teil wie jenes mit dem Bezugszeichen 656 aufweisen. Jedes der eingespannten Teile ist innerhalb der Einspannvorrichtung, oder genauer gesagt innerhalb einer Verkleidung 660, eingespannt oder arretiert. Wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel spannt jede Einspannvorrichtung mehr als eines der elastischen Stützelemente 652 ein. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch jede Einspannvorrichtung so ausgeführt, dass sie die mehr als ein elastischen Stützelemente generell voneinander divergierend einspannt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die elastischen Stützelemente 652 also nicht generell parallel, sondern erstrecken sich divergierend von der Verkleidung 660 in Richtung des Werkstücks 24. In dem in 17 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die elastischen Stützelemente generell gerade (sie können jedoch, wie unten in Zusammenhang mit 20 ausführlich dargelegt, kurvenförmige Endbereiche beinhalten) und führen nach außen divergierenden Pfaden entlang von der Verkleidung 660 weg.
Im Folgenden wird auf die 17 und 18 Bezug genommen. Alternativ können die elastischen Stützelemente, falls dies gewünscht wird, divergieren, indem sie entsprechenden bogenförmigen Pfaden entlang verlaufen. In 18 ist beispielsweise eine Halterung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die generell mit dem Bezugszeichen 680 bezeichnet ist. Die Halterung 680 ähnelt generell der Halterung 650 und beinhaltet eine Vielzahl elastischer Stützelemente, die generell mit dem Bezugszeichen 682 bezeichnet sind und jeweils ein eingespanntes Teil wie jenes mit dem Bezugszeichen 684 sowie ein nicht eingespanntes Teil wie jenes mit dem Bezugszeichen 686 aufweisen. Jedes der eingespannten Teile ist innerhalb einer Verkleidung 690 eingespannt oder arretiert. In diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die elastischen Stützelemente 682 jedoch entsprechenden bogenförmigen Pfaden entlang von der Verkleidung 690 in Richtung des Werkstücks 24. Zu diesem Zweck kann die Vielzahl elastischer Stützelemente 682 vorgewärmt und in die gewünschte Bogenform gebracht werden.
Als weitere Alternative kann jede Einspannvorrichtung ein eingespanntes Teil von jeweils nur einem der elastischen Stützelemente einspannen, falls dies gewünscht wird. Allgemeiner ausgedrückt können die elastischen Stützelemente 602 der Halterung 600 in anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendet werden, beispielsweise in einem beliebigen der anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Ausführungsbeispiele wie jene, die in den 17 und 18 dargestellt sind, zielen darauf ab, eine breitere Verteilung der Kontaktpunkte mit dem Werkstück zu erlauben und Abschattungen zu reduzieren.
Im Folgenden wird auf die 16 bis 19 Bezug genommen. In den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beinhaltet ein Stützsystem zum federnden Stützen des Werkstückes eine Vielzahl von Halterungen ähnlich der Halterung 600 (oder alternativ 650 beziehungsweise 680), die an verschiedenen Winkelpositionen um die Außenkante des Werkstückes herum angeordnet sind. Auch wenn bei manchen Anwendungen drei oder sogar zwei derartige Halterungen ausreichen, beinhaltet ein solches System vorzugsweise vier oder mehr derartige Halterungen, um für ausreichenden Halt zu sorgen, für den Fall, dass eine der Halterungen nicht richtig mit dem Werkstück verrastet.
Im Folgenden wird auf 19 Bezug genommen. In diesem Ausführungsbeispiel verrasten die elastischen Stützelemente 602 (oder alternativ 652 beziehungsweise 682) mit dem äußeren Ausschlussbereich des Werkstückes in einem Winkel von etwa 25° relativ zu der Ebene des Werkstückes. Alternativ können stattdessen andere Winkel verwendet werden.
In 20 ist als Alternative ein elftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, in dem die elastischen Stützelemente 602 (oder alternativ 652 beziehungsweise 682) mit dem äußeren Ausschlussbereich des Werkstückes in steileren Winkeln verrasten können, wie zum Beispiel der in 20 dargestellte Einrastwinkel zwischen dem nicht eingespannten Teil 606 des elastischen Stützelements 602 und dem Werkstück 24. Wenn ein derartiger steilerer Winkel verwendet wird, weist das nicht eingespannte Teil 606 jedes elastischen Stützelements 602 vorzugsweise einen kurvenförmigen Endbereich 620 zum Verrasten mit dem Ausschlussbereich des Werkstückes 24 auf. Solch eine Kurvenform kann erreicht werden, indem man beispielsweise das elastische Stützelement vorwärmt und den Endbereich 620 während dem Vorwärmen mechanisch biegt. Die Kurvenform des Endbereichs 620 dient dazu, das Verkratzen der Substratseite des Werkstückes durch den Endbereich 620 zu minimieren, das ansonsten während der thermischen Verkrümmungen und Schwingungen des Werkstückes erfolgen würde.
Wenngleich in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel die elastischen Stützelemente 602 (oder alternativ 652 beziehungsweise 682) der Halterung 600 (oder 650 beziehungsweise 680) beschrieben wurden, wie sie zusammen mit einer oder mehreren Federn (beispielsweise mit den in den 15 und 19 dargestellten Federn 506 und 520 ) verwendet werden, so reicht alternativ in einigen Ausführungsbeispielen die von den elastischen Stützelementen 602 (oder 652 beziehungsweise 682) bereitgestellte Elastizität aus, um das Werkstück federnd zu stützen, ohne dass derartige Federn oder sonstige federnde oder elastische Komponenten verwendet werden müssen. In solch einem Ausführungsbeispiel können also die Position und die Ausrichtung der Verkleidung 610 unveränderlich sein, und nur die nicht eingespannten Teile der elastischen Stützelemente können sich bewegen.
In 21 ist beispielsweise ein Stützsystem zum Stützen des Werkstückes 24 gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das generell mit dem Bezugszeichen 700 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 700 eine Vielzahl von Halterungen 701 wie beispielsweise jene mit den Bezugszeichen 702, 704, 706 und 708, die in verschiedenen Abständen um eine Innenöffnung zum Stützen des Werkstückes in einer Platte auf Werkstückebene 710 herum angeordnet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Halterung 702 und andere ähnliche Halterungen von einem unteren Bereich der Platte auf Werkstückebene 710 nach innen und nach oben, um federnd mit dem äußeren Ausschlussbereich der Substratsseite 28 des Werkstückes 24 zu verrasten.
Im Folgenden wird auf die 21 und 22 Bezug genommen. In 22 ist die Halterung 702 detaillierter dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Halterung 702 ein elastisches Stützelement 712, das in diesem Ausführungsbeispiel eine optische Faser aus Quarz beinhaltet, wenngleich stattdessen alternativ andere geeignete elastische Stützelemente verwendet werden können, wie hier vorhergehend dargelegt wurde. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich das elastische Stützelement 712 teilweise in einer Hülle 714, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Aluminiumhülle ist, in der Quarzfasern kommerziell verkauft werden. Die Aluminiumhülle wurde chemisch von einem nicht umhüllten Endbereich 716 des elastischen Stützelements 712, das sich distal von der Platte auf Werkstückebene 710 (proximal zum Werkstück 24) befindet, entfernt, so dass der frei liegende oder nicht umhüllte Endbereich 716 der Quarzfaser mit dem äußeren Ausschlussbereich der Substratseite 28 des Werkstückes 24 Kontakt hat. Wie oben in Zusammenhang mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Endbereich 716 des elastischen Stützelements 712 kurvenförmig, um das Verkratzen der Substratseite 28 des Werkstückes durch das elastische Stützelement während der thermisch induzierten Krümm- und Schwingbewegungen des Werkstückes zu minimieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Aluminiumhülle fest in eine Verkleidung 718 eingefügt, die in diesem Ausführungsbeispiel ein Edelstahlrohr beinhaltet. Die Verkleidung 718 ist fest in die Platte auf Werkstückebene 710 eingefügt.
In diesem Ausführungsbeispiel hat das elastische Stützelement 712 eine Länge von 27 mm, wobei ein Endbereich, der sich proximal zu der Platte auf Werkstückebene 710 befindet und eine Länge von 10 mm hat, sowohl von der Hülle 714 als auch von der Verkleidung 718 umschlossen ist, ein mittlerer Bereich, der eine Länge von 13 mm hat, nur von der Hülle 714 umschlossen ist, und der Endbereich 716, der sich distal von der Werkstückebene befindet und eine Länge von 4 mm hat, frei liegt und weder von der Verkleidung noch von der Hülle umgeben ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Verkleidung 718 und die Hülle 714 von der Platte auf Werkstückebene 710 in einem Winkel von 35° von der Vertikalen (oder 55° relativ zu der Werkstückebene), wenngleich dieser Winkel in erster Linie aus praktischen Gründen gewählt wurde, um die erforderlichen Änderungen an der Platte auf Werkstückebene zu minimieren. Alternative Winkel werden unten ausführlicher besprochen. Allgemeiner können stattdessen andere Kombinationen aus Maßen, Winkeln oder Anordnungen verwendet werden, falls dies gewünscht wird.
Im Folgenden wird auf die 21 und 22 Bezug genommen. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 700 eine Vielzahl von Halterungen wie die in den 21 und 22 dargestellte Halterung 702, die an verschiedenen Stellen um die Platte auf Werkstückebene herum angeordnet sind. Genauer gesagt beinhaltet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das System zum Stützen des Werkstücks 700 16 derartige Halterungen, die in acht Paaren mit kleinem Zwischenabstand angeordnet sind, wobei jedes Paar symmetrisch um den Umfang des Werkstückes 24 herum in Abständen von 45° angeordnet ist. In diesem Zusammenhang bietet die Platzierung solcher Halterungen in Paaren mit kleinem Zwischenabstand in jeder Winkelposition neben anderen Vorteilen eine effektive Absicherung, so dass, wenn eine Halterung eines Halterungspaars nicht richtig funktioniert, die andere Halterung im Allgemeinen in der Lage ist, das Werkstück in dieser Winkelposition ausreichend zu stützen, und dadurch verhindert, dass das Werkstück nach unten fällt oder beschädigt wird.
Alternativ können jedoch andere Anzahlen und Winkelkonfigurationen der Halterungen vorgesehen werden. Im Allgemeinen ist es in Ausführungsbeispielen, die dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ähnlich sind, wünschenswert, dass die Anzahl und die Positionen solcher Halterungen so gewählt werden, dass die Masse der Halterungen minimiert wird und gleichzeitig eine ausreichende Anzahl solcher Halterungen bereitgestellt wird, um das Werkstück während der hier beschriebenen thermisch induzierten Krümm- und Schwingbewegungen zu stützen.
Im Folgenden wird immer noch auf die 21 und 22 Bezug genommen. In einem ähnlichen alternativen Ausführungsbeispiel, das sich beispielsweise für die Verarbeitung von Wafern mit einem Durchmesser von 200 mm eignet, beinhaltet ein modifiziertes System zum Stützen des Werkstückes 700 6 solche Halterungen 702, die in drei Paaren mit kleinem Zwischenabstand angeordnet sind, wobei jedes Paar symmetrisch um den Umfang des Werkstückes 24 in Abständen von 120° positioniert ist. In ähnlicher Weise, jedoch in einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel, das sich beispielsweise für die Verarbeitung von Wafern mit einem Durchmesser von 300 mm eignet, beinhaltet ein modifiziertes System zum Stützen des Werkstückes 700 8 solche Halterungen 702, die in vier Paaren mit kleinem Zwischenabstand angeordnet sind, wobei jedes Paar symmetrisch um den Umfang des Werkstückes 24 in Abständen von 90° positioniert ist. Die Halterungen 702 dieser alternativen Ausführungsbeispiele ähneln denen, die in 22 dargestellt sind, wenngleich in diesen alternativen Ausführungsbeispielen der frei liegende oder nicht umhüllte Endbereich 716 eine Länge von 2 mm hat. In diesem Zusammenhang hat man festgestellt, dass sich die Wahrscheinlichkeit eines Faserbruchs verringert, wenn man den nicht umhüllten Endbereich 716 verkürzt. In diesen Ausführungsbeispielen haben die verkürzten, nicht umhüllten Endbereiche 716 Spitzen mit glatter Oberfläche, wie unten in Zusammenhang mit 37 beschrieben.
Ferner wurde in diesen alternativen Ausführungsbeispielen der Einrastwinkel der Halterung 702 relativ zu der Ebene des Werkstückes 24 geändert. In diesen Ausführungsbeispielen ist jedes der Einrastteile mit der Unterseite des Werkstückes 24 in einem Winkel von 10 bis 80 Grad relativ zu einer Ebene des Werkstückes verrastbar. Genauer gesagt beträgt der Winkel in diesen Ausführungsbeispielen zwischen 15 und 35 Grad. Noch genauer gesagt beträgt der Winkel in diesen Ausführungsbeispielen 25 Grad. In diesem Zusammenhang hat man festgestellt, dass bei einigen Halbleiterwafer-Anwendungen, wenngleich die Wahl des gewünschten Winkels von Anwendung zu Anwendung variieren kann, ein steiler Einrastwinkel, beispielsweise ein Winkel von 80° bis 90°, die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der Wafer abgetragen wird und die Stützelemente oder der Wafer beschädigt werden, während flache Winkel, beispielsweise Winkel von 0° bis 10° die Wahrscheinlich erhöhen, dass die elastischen Stützelemente 712 brechen. Für einige Anwendungen wird daher ein Einrastwinkel im Bereich von 10° bis 80° relativ zu der Werkstückebene bevorzugt. Noch stärker bevorzugt wird ein Einrastwinkel von 15° bis 35°, und für bestimmte Anwendungen wird einem 25°-Winkel der absolute Vorzug gegeben. Alternativ können jedoch stattdessen andere Winkel verwendet werden.
In allen derartigen Ausführungsbeispielen ist es für den nicht umschlossenen Teil des elastischen Stützelements 712, d. h. für den Teil des elastischen Stützelements 712, der sich außerhalb der Verkleidung 718 erstreckt, wünschenswert, dass er hinsichtlich seiner Länge vollkommen mit den nicht umschlossenen Teilen der anderen elastischen Stützelemente identisch ist, die in einem bestimmten System verwendet werden, um eine konsistente Elastizität aller Stützelemente zu wahren. Aus ähnlichen Gründen ist es vorzuziehen, die Längen der nicht umhüllten Endbereiche 716 genau zu kontrollieren, um für konsistente Elastizität und Bruchsicherheit zu sorgen. Desgleichen ist es wünschenswert, dass jede der Halterungen 702 im gleichen Winkel mit dem Werkstück 24 verrastet.
Allgemeiner gesehen können stattdessen andere geeignete Konfigurationen und Maße verwendet werden, egal ob symmetrisch und konsistent oder andersartig.
Im Folgenden wird auf die 23 und 24 Bezug genommen. In 23 ist ein Stützsystem zum Stützen des Werkstückes 24 gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das generell mit dem Bezugszeichen 800 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 800 eine Vielzahl von Halterungen 802 wie beispielsweise die Halterungen mit den Bezugszeichen 804, 806 und 808, die in verschiedenen Abständen um eine das Werkstück stützende Innenöffnung in einer Platte auf Werkstückebene 810 herum angeordnet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Halterungen 802 von einem unteren Bereich der Platte auf Werkstückebene 810 nach innen und oben, um federnd mit dem äußeren Ausschlussbereich der Substratseite 28 des Werkstückes 24 zu verrasten. Im Gegensatz zu dem vorhergehenden, in den 21 und 22 dargestellten Ausführungsbeispiel, beinhaltet in dem in den 23 und 24 dargestellten Ausführungsbeispiel jede Halterung ein elastisches kurvenförmiges Stützelement, das federnd mit dem Ausschlussbereich des Werkstückes verrastbar ist.
In diesem Zusammenhang wird in 24 die Halterung 804 detaillierter dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Halterung 804 ein elastisches gekrümmtes Stützelement 812, das in diesem Ausführungsbeispiel eine optische Faser aus Quarz beinhaltet, wenngleich stattdessen alternativ andere Arten elastischer Stützelemente verwendet werden können. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das elastische gekrümmte Stützelement 812 erste und zweite voneinander beabstandete eingespannte Teile, und ein nicht eingespanntes Teil erstreckt sich in einem kurvenförmigen Pfad zwischen ihnen. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel das erste eingespannte Teil einen ersten Endbereich 815, das nicht eingespannte Teil beinhaltet einen mittleren Bereich 816, und das zweite eingespannte Teil beinhaltet einen zweiten Endbereich 817. Die ersten und zweiten eingespannten Teile befinden sich also an einander gegenüberliegenden Enden des Stützelements 812 und definieren zwischen sich das nicht eingespannte Teil. Die ersten und zweiten eingespannten Teile, oder genauer gesagt die ersten und zweiten Endbereiche 815 und 817, sind an der Platte auf Werkstückebene 810 befestigt, um Bewegungen der eingespannten Teile zu verhindern. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich das elastische gekrümmte Stützelement 812 teilweise in einer Hülle 814, die in diesem Ausführungsbeispiel die Aluminiumhülle ist, in der Quarzfasern kommerziell verkauft werden. Die Aluminiumhülle wurde chemisch von dem mittleren Bereich 816 des elastischen gekrümmten Stützelements 812 entfernt, so dass der frei liegende mittlere Bereich 816 der Quarzfaser mit dem äußeren Ausschlussbereich der Substratseite 28 des Werkstückes 24 Kontakt hat.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das System 800 erste und zweite Einspannvorrichtungen, die so ausgeführt sind, dass sie die ersten und zweiten eingespannten Teile (d. h. die ersten und zweiten Endbereiche 815 und 817) mit Abstand zueinander in einer Weise einspannen, dass sich das nicht eingespannte Teil (d. h. der mittlere Bereich 816) in einem kurvenförmigen Pfad zwischen ihnen erstreckt. Genauer gesagt beinhalten in diesem Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten Einspannvorrichtungen erste und zweite Verkleidungen 818 und 819. In dem ersten Endbereich 815 ist die Aluminiumhülle 814, die das elastische gekrümmte Stützelement 812 umgibt, fest in die erste Verkleidung 818 eingefügt, die in diesem Ausführungsbeispiel ein Edelstahlrohr beinhaltet. Desgleichen ist in diesem Ausführungsbeispiel in dem zweiten Endbereich 817 die Aluminiumhülle 814, die das elastische gekrümmte Stützelement 812 umgibt, fest in die zweite Verkleidung 819 eingefügt, die ein ähnliches Edelstahlrohr beinhaltet. Die Verkleidungen 818 und 819 sind fest in die Platte auf Werkstückebene 810 eingefügt.
Im Folgenden wird auf die 22 und 24 Bezug genommen. In diesem Ausführungsbeispiel ähnelt jede der Verkleidungen 818 und 819 der in 22 dargestellten Verkleidung 718 und ist in ähnlicher Weise in die Platte auf Werkstückebene eingefügt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Einspannvorrichtungen, die in diesem Ausführungsbeispiel die Verkleidungen 818 und 819 beinhalten, jedoch so ausgeführt, dass sie die ersten und zweiten eingespannten Teile (d. h. die ersten und zweiten Endbereiche 815 und 817 ) so einspannen, dass sich das nicht eingespannte Teil (der mittlere Bereich 816) den kurvenförmigen Pfad entlang von dem ersten eingespannten Teil nach oben und innen in Richtung des Werkstückes 24 zu einem Kontaktbereich zwischen dem nicht eingespannten Teil und dem Werkstückes erstreckt, und sich dann von dem Kontaktbereich nach unten und außen zu dem zweiten eingespannten Teil erstreckt. Genauer gesagt erstreckt sich das elastische gekrümmte Stützelement 812 nicht linear nach innen und oben in Richtung des Werkstückes, sondern ragt in dem ersten Endbereich 815 aus der Verkleidung 818 und der Hülle 814 heraus und erstreckt sich einen annähernd bogenförmigen Pfad entlang nach innen und oben in Richtung des Werkstückes 24, so dass ein Zentrum des mittleren Bereichs 816 mit dem äußeren Ausschlussbereich der Substratseite 28 des Werkstückes 24 Kontakt hat und ihn stützt. Das elastische gekrümmte Stützelement 812 erstreckt sich dann von seinem Zentrum weiter den bogenförmigen Pfad entlang nach unten und außen zu dem zweiten Endbereich 817, wo die Hülle 814, die den Endbereich 817 umgibt, in die Verkleidung 819 eingefügt ist. Im Zentrum des mittleren Bereichs 816, das mit dem Werkstück Kontakt hat, ist eine Tangente des nicht eingespannten Teils (d. h. eine Tangente des mittleren Bereichs 816 in dessen Zentrum) im Wesentlichen parallel zu einer Tangente eines Außenumfangs des Werkstückes 24 in der Nähe des Kontaktbereichs. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel des bogenförmigen Pfads des elastischen gekrümmten Stützelements 812, wie in dem in 22 dargestellten Ausführungsbeispiel, etwa 35° von der Vertikalen, wenngleich auch hier dieser Winkel aus praktischen Gründen gewählt wurde, um Änderungen an einer existierenden Platte auf Werkstückebene zu minimieren. Alternativ können stattdessen andere Winkel und Konfigurationen verwendet werden. In exemplarischen Ausführungsbeispielen kann sich das elastische Stützelement 812 von dem ersten Endbereich 815 über eine Länge von 10-20 mm in der Verkleidung 818 erstrecken, sich dann über eine weitere Länge von 20-40 mm außerhalb der Verkleidung in der Hülle 814 erstrecken, und sich anschließend über eine weitere Länge ohne Umhüllung von 2-4 mm in einem zentralen Bereich erstrecken, in dem das elastische Stützelement 812 mit dem Werkstück 24 Kontakt hat. Das elastische Stützelement kann sich dann über eine weitere Länge von 20-40 mm in der Hülle 814 in Richtung des zweiten Endbereichs 817 erstrecken, und sich dann über eine weitere Länge von 10-22 mm in der Verkleidung 819 erstrecken. Das elastische Stützelement kann beispielsweise einen Durchmesser von 0,5 bis 2 mm haben. Alternativ können stattdessen andere Längen und Durchmesser verwendet werden, falls dies gewünscht wird. In weiteren ähnlichen Ausführungsbeispielen, so wie jene, in denen das elastische Stützelement 812 ein Material wie zum Beispiel Saphir beinhaltet, kann die Hülle 814 völlig weggelassen werden, falls dies gewünscht wird.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Vielzahl von Halterungen 802 mindestens vier solche Halterungen ähnlich der Halterung 804, um für ausreichend sicheren Halt zu sorgen, für den Fall, dass eine der Halterungen bricht oder aus anderen Gründen nicht mehr richtig funktioniert. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel die Vielzahl von Halterungen 802 20 solche Halterungen. Alternativ können jedoch stattdessen andere Anzahlen der Halterungen gewählt werden, falls dies gewünscht wird.
Im Folgenden wird auf die 25 - 30 Bezug genommen, in denen ein Stützsystem zum Stützen des Werkstückes 24 gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, das generell mit dem Bezugszeichen 900 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 900 eine Vielzahl elastischer Stützelemente, die generell mit dem Bezugszeichen 902 bezeichnet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet jedes der elastischen Stützelemente 902 eine elastische Faser, die federnd mit dem Werkstück verrastbar ist. Genauer gesagt beinhaltet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in vorhergehenden Ausführungsbeispielen, jede der elastischen Fasern eine optische Quarzfaser, wenngleich alternativ, wie an anderer Stelle in diesem Dokument dargelegt, stattdessen Saphirfasern oder sonstige Faserarten, oder allgemeiner ausgedrückt andere Arten elastischer Stützelemente verwendet werden können. Zum Zwecke des vorliegenden Ausführungsbeispiels sollten alternative elastische Stützelemente vorzugsweise nicht-kontaminierend, elastisch und von geringer Masse sein sowie über eine geeignete Temperaturbeständigkeit verfügen, um den hier beschriebenen Wärmekreisläufen standzuhalten.
Im Folgenden wird auf die 28 und 30 Bezug genommen. In 28 ist ein exemplarisches elastisches Stützelement dargestellt, das generell mit dem Bezugszeichen 903 bezeichnet ist. Zur einfacheren Darstellung ist nur das exemplarische Stützelement beschrieben. Die übrigen elastischen Stützelemente 902 sind selbstverständlich ähnlich. In diesem Ausführungsbeispiel weist das elastische Stützelement 903 ein eingespanntes Teil 904 und ein nicht eingespanntes Teil 906 auf. Genauer gesagt befindet sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das eingespannte Teil 904 an einem Ende des elastischen Stützelements 903, und das nicht eingespannte Teil 906 erstreckt sich von dem eingespannten Teil 904 nach innen in Richtung eines zentralen Bereichs des Werkstückes 24.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das elastische Stützelement 903 eine Faser 907. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Teil der Länge der elastischen Faser 907 von einer Außenhülle 908 umschlossen, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Aluminiumbeschichtung ist, die kommerziell mit der Faser 907 verkauft wird. Um zu verhindern, dass die Aluminiumhülle das Werkstück berührt und es kontaminiert, wurde in diesem Zusammenhang in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Aluminiumbeschichtung chemisch von einem Segment der Länge des nicht eingespannten Teils 906 des elastischen Stützelements 903 entfernt. Genauer gesagt hat das elastische Stützelement 903 in diesem Ausführungsbeispiel eine Länge von 65 mm, und die Aluminiumhülle oder Beschichtung wurde chemisch von den innersten 40 mm seiner Länge entfernt.
Je nach gewünschter Elastizität und Masse der elastischen Stützelemente 902 können stattdessen alternativ andere geeignete Längen verwendet werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Aluminiumbeschichtung oder Hülle beispielsweise völlig weggelassen werden, zum Beispiel in Ausführungsbeispielen, in denen die Stützelemente Saphir beinhalten.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 900 mindestens eine Einspannvorrichtung zum Einspannen des eingespannten Teils 904. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet die mindestens eine Einspannvorrichtung eine Platte auf Werkstückebene 920. Genauer gesagt beinhaltet die mindestens eine Einspannvorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Klemmvorrichtungen, die in der Platte auf Werkstückebene definiert sind, um die eingespannten Teile der Vielzahl elastischer Stützelemente 902 einzuspannen. Noch genauer gesagt ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedes eingespannte Teil 904 innerhalb einer Klemmvorrichtung, die in den 28 und 30 generell mit dem Bezugszeichen 910 bezeichnet ist, eingespannt oder arretiert. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Klemmvorrichtung 910 ein oberes Klemmteil 912 und ein unteres Klemmteil 914. Genauer gesagt hat das obere Klemmteil 912 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine generell ebene Unterseite, und das untere Klemmteil 914 hat einen V-förmigen Schlitz oder Kanal 916, der in seiner Oberseite definiert ist und sich über die Länge des unteren Klemmteils 914 erstreckt. Die Maße des V-förmigen Schlitzes 916 sind so gewählt, dass das elastische Stützelement 903 in den V-förmigen Schlitz 916 eingefügt werden kann, so dass die Außenhülle 908, wenn die Unterseite des oberen Klemmteils 912 gegen die Oberseite des unteren Klemmteils 914 gedrückt wird, zwischen der Unterseite des oberen Klemmteils 912 und den beiden Oberflächen des V-förmigen Schlitzes 916 eingeklemmt wird und dabei das Teil des elastischen Stützelements 903, das in die Klemmvorrichtung 910 eingefügt ist, daran gehindert wird, sich relativ zu ihr zu bewegen. Die Klemmvorrichtung 910 ist so ausgerichtet, dass der V-förmige Schlitz 916, und damit das elastische Stützelement 903, radial nach innen in Richtung des Zentrums des Werkstückes 24 zeigen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Klemmvorrichtungen wie jene mit dem Bezugszeichen 910 definiert durch einen oberen Klemmring, der tatsächlich als eine Vielzahl von oberen Klemmteilen 912 fungiert, und einen unteren Klemmring mit einer Vielzahl von darin definierten V-förmigen Schlitzen, die tatsächlich als eine Vielzahl von unteren Klemmteilen 914 fungieren. Die oberen und unteren Klemmringe verlaufen über eine Länge von etwa 10 mm, auf der das eingespannte Teil 904 jedes elastischen Stützelements 902 sicher befestigt ist, radial nach innen. Alternativ können stattdessen andere eingespannte Längen verwendet werden, falls dies gewünscht wird.
Im Folgenden wird auf die 28 und 29 Bezug genommen. In diesem Ausführungsbeispiel definiert die Platte auf Werkstückebene 920 in ihrer Innenfläche eine Vielzahl von Öffnungen zum Stützen des Werkstückes, und die eingespannten Teile 904 sind an der Platte auf Werkstückebene 920 befestigt, wobei sich die nicht eingespannten Teile 906 durch die Öffnungen zum Stützen des Werkstückes nach innen in Richtung des Werkstückes erstrecken. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel jede der Öffnungen zum Stützen des Werkstückes eine vertikale Nut 918, die in der Innenfläche der Platte auf Werkstückebene 920 definiert ist. In diesem Ausführungsbeispiel ragt also das nicht eingespannte Teil 906 des elastischen Stützelements 903 durch die vertikale Nut 918 nach innen in Richtung des Zentrums des Werkstückes 24, wobei die Nut dem nicht eingespannten Teil 906 des elastischen Stützelements 903 erlaubt, sich relativ zu der Platte auf Werkstückebene 920 nach oben und nach unten zu bewegen. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich eine innere Spitze 924 jedes nicht eingespannten Teils 906 nach innen zu einer Außenkante 922 des Werkstückes 24, so dass sich die innere Spitze 924 in einem kleineren radialen Abstand vom Zentrum des Werkstückes befindet als die Außenkante 922 des Werkstückes. Genauer gesagt erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel die innere Spitze 924 etwa 10 mm weiter nach innen als die Außenkante 922 des Werkstückes, wenngleich stattdessen alternativ andere Längenverhältnisse verwendet werden können. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet also das Einrastteil des Stützelements 903 einen Zwischenpunkt 926 auf der Länge des nicht eingespannten Teils 906 zwischen dem eingespannten Teil 904 und der inneren Spitze 924. Das nicht eingespannte Teil 906, oder genauer gesagt der auf seiner Länge befindliche Zwischenpunkt 926, ist so mit der Außenkante 922 des Werkstückes verrastbar, dass er mit dem Werkstück Kontakt hat und es stützt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Platte auf Werkstückebene 920 so ausgeführt, dass sie die eingespannten Teile 904 in einer generell horizontalen Richtung einspannt, um zu bewirken, dass sich die nicht eingespannten Teile 906 generell horizontal nach innen in Richtung des zentralen Bereichs des Werkstückes 24 erstrecken und sich gleichzeitig nach unten durchbiegen. In diesem Zusammenhang biegt sich das elastische Stützelement 903 aufgrund der abwärts gerichteten Schwerkraft, die von der Außenkante 922 des Werkstückes auf den Zwischenpunkt 926 ausgeübt wird, nach unten durch, so dass die innere Spitze 924 des elastischen Stützelements um eine „Durchbiege-Strecke“ unter der Ebene des Werkstückes 24 vertikal verschoben wird.
Im Folgenden wird immer noch auf die 28 und 29 Bezug genommen. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Vielzahl elastischer Stützelemente 902 mindestens zwanzig verlängerte elastische Stützelemente. Genauer gesagt beinhaltet die Vielzahl von Stützelementen 902 mindestens fünfzig derartige Stützelemente. Noch genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel die Vielzahl von Stützelementen 902 ungefähr 60 elastische Stützelemente ähnlich den exemplarischen Stützelementen 903, die in etwa gleich großen Abständen um eine das Werkstück stützende Innenöffnung herum, die in der Platte auf Werkstückebene 920 definiert ist, angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel, in dem das Werkstück ein Halbleiterwafer ist und die elastischen Stützelemente 902 wie oben beschrieben optische Fasern sind, liegt die „Durchbiegeverschiebung“ üblicherweise etwa im Bereich zwischen 3 mm und 5 mm. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die nicht eingespannten Teile 906 also mit der Außenkante 922 des Werkstückes 24 in einem Winkel kleiner als etwa 10 Grad relativ zur Ebene des Werkstückes nach unten verrastbar. Je nach der betreffenden Anwendung können alternativ andere Verschiebestrecken und Winkel zulässig oder wünschenswert sein.
In den in den 28 und 29 dargestellten illustrativen Ausführungsbeispielen hat jedes der elastischen Stützelemente 902 einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,4 mm und 2 mm. Wie in Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen dargelegt, können jedoch stattdessen alternativ andere geeignete Maße verwendet werden, wobei Länge und Durchmesser so gewählt werden, dass sie die für die jeweilige Anwendung gewünschte Elastizität und Ansprechzeit bieten.
Im Folgenden wird auf die 20 und 28 Bezug genommen. Falls dies gewünscht wird, kann die innere Spitze 924 des in 28 dargestellten elastischen Stützelements 903 mit einem gekrümmten Endbereich versehen sein, ähnlich dem in 20 dargestellten gekrümmten Endbereich 620, um eventuelles Verkratzen der Substratseite 28 des Werkstückes 24 während der thermisch induzierten Krümm- oder Schwingbewegungen zu minimieren.
In 31 ist ein Stützsystem zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel dargestellt und generell mit dem Bezugszeichen 1000 bezeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stützsystem 1000 so ausgeführt, dass es Schwingungen des Werkstückes unterdrückt, oder genauer gesagt, dass es mindestens einen natürlichen Schwingungsmodus des Werkstückes unterdrückt, was in diesem Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten natürlichen Schwingungsmodi des Werkstückes beinhaltet. Zu diesem Zweck beinhaltet das Stützsystem 1000 erste und zweite Halterungen, die generell mit den Bezugszeichen 1002 und 1004 bezeichnet sind. Die Halterungen 1002 und 1004 beinhalten jeweils elastische Stützelemente 1006 und 1008, die in diesem Ausführungsbeispiel Quarzfasern beinhalten. Genauer gesagt sind in diesem Ausführungsbeispiel die Quarzfasern optische Quarzfasern, von denen die Aluminiumhülle chemisch entfernt wurde, und die einen Durchmesser von etwa 100 Mikrometer haben.
Wie in Zusammenhang mit vorhergehenden Ausführungsbeispielen dargelegt, können stattdessen alternativ andere Arten von Fasern, oder allgemeiner ausgedrückt andere geeignete Arten elastischer Stützelemente verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet jedes der elastischen Stützelemente 1006 und 1008 erste und zweite voneinander beabstandete eingespannte Teile, wobei sich ein nicht eingespanntes Teil in einem kurvenförmigen Pfad zwischen ihnen erstreckt. Genauer gesagt beinhalten die ersten und zweiten eingespannten Teile des elastischen Stützelements 1006 ein befestigtes Ende 1010 beziehungsweise ein verstellbares Ende 1014. Ähnlich beinhalten die ersten und zweiten eingespannten Teile des elastischen Stützelements 1008 ein befestigtes Ende 1012 beziehungsweise ein verstellbares Ende 1016. Das befestigte Ende 1010 des elastischen Stützelements 1006 ist an der Platte auf Werkstückebene 1018 in der Nähe des Werkstückes 24 befestigt, direkt unter der Ebene des Werkstückes 24. Ähnlich ist das befestigte Ende 1012 des elastischen Stützelements 1008 an der Platte auf Werkstückebene direkt über der Ebene des Werkstückes 24 befestigt. Die Platte auf Werkstückebene 1018 fungiert also als erste Einspannvorrichtung zum Einspannen der befestigten Enden 1010 und 1012 der elastischen Stützelemente 1006 und 1008.
In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das nicht eingespannte Teil jedes Stützelements den kurvenförmigen Pfad zwischen den eingespannten Teilen entlang, so dass eine Tangente des nicht eingespannten Teils in einem Kontaktbereich zwischen dem nicht eingespannten Teil und dem Werkstück radial nach innen in Richtung eines Zentrums des Werkstückes verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich beispielsweise das elastische Stützelement 1006 von seinem befestigten Ende 1010 (wie in 31 dargestellt entgegen dem Uhrzeigersinn) einen generell schleifenförmigen Pfad entlang und berührt und stützt die Substratseite 28 des Werkstückes 24 in der Nähe des äußeren Ausschlussbereichs des Werkstückes. Das elastische Stützelement 1006 erstreckt sich von seinem Kontaktpunkt mit dem Werkstück weiter den schleifenförmigen Pfad entlang, führt (entgegen den Uhrzeigersinn) um die Platte auf Werkstückebene 1018 herum und durch eine in der Unterseite der Platte auf Werkstückebene definierte Öffnung 1020 wieder in sie hinein. Das verstellbare Ende 1014 des elastischen Stützelements 1006 führt in einen Längenregler 1022, der als zweite Einspannvorrichtung zum Einspannen des verstellbaren Endes 1014 des elastischen Stützelements 1006 fungiert, und ist dort befestigt.
In diesem Zusammenhang ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mindestens eines der ersten und zweiten eingespannten Teile jedes der elastischen Stützelemente 1006 und 1008 einziehbar eingespannt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet das System 1000 also den Längenregler 1022, der in diesem Ausführungsbeispiel eine mechanische Einzugsvorrichtung beinhaltet, und der das zweite eingespannte Teil (d.h. das verstellbare Ende 1014) des elastischen Stützelements 1006 einziehbar einspannt. Die Einzugsvorrichtung ist so ausgeführt, dass sie das zweite eingespannte Teil einzieht, um das nicht eingespannte Teil effektiv zu verkürzen, und umgekehrt ist sie so ausgeführt, dass sie das zweite eingespannte Teil auszieht, um das nicht eingespannte Teil effektiv zu verlängern. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Längenregler 1022 von außerhalb einer Prozesskammer, in der sich die Platte auf Werkstückebene 1018 befindet, fernsteuerbar, um die effektive Länge des elastischen Stützelements 1006 zu verlängern oder zu verkürzen und dabei die Form und die Maße des schleifenförmigen Pfads, in dem es sich erstreckt, um das Werkstück federnd zu stützen, zu ändern.
In ähnlicher Weise erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel das elastische Stützelement 1008 von seinem befestigten Ende 1012 einen generell schleifenförmigen Pfad entlang (wie in 31 dargestellt im Uhrzeigersinn), berührt die Schaltkreisseite 26 des Werkstückes 24 in der Nähe des äußeren Ausschlussbereichs des Werkstückes und erstreckt sich weiter (im Uhrzeigersinn) den schleifenförmigen Pfad entlang, um schließlich durch eine Öffnung 1024, die in einer Oberseite der Platte auf Werkstückebene 1018 definiert ist, wieder in die Platte auf Werkstückebene hineinzuführen. Das verstellbare Ende 1016 des elastischen Stützelements 1008 führt in einen Längenregler 1026, ähnlich dem Längenregler 1022, und ist dort befestigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Längenregler 1026 von außerhalb der Prozesskammer, in der sich die Platte auf Werkstückebene 1018 befindet, fernsteuerbar, um eine ausreichende Länge des elastischen Stützelements 1008 einzuziehen, mit dem Ziel, das elastische Stützelement 1008 vollständig aus einem zylinderförmigen Raum, der über der Ebene des Werkstückes 24 definiert ist, herauszubewegen und dabei zuzulassen, dass das Werkstück 24 in die Position abgesenkt wird, in der es von dem ersten elastischen Stützelement 1002 gestützt wird, oder aus dieser Position wieder nach oben bewegt wird, wenn die Wärmebehandlung abgeschlossen ist. Bei der Wärmebehandlung kann der Längenregler 1026 ferngesteuert werden, um eine ausreichende Länge des elastischen Stützelements 1008 auszufahren, so dass der schleifenförmige Pfad des elastischen Stützelements 1008 die Schaltkreisseite 26 des Werkstückes in dem äußeren Ausschlussbereich berührt.
Im Allgemeinen hängen die effektiven Durchmesser der generell schleifenförmigen Pfade der elastischen Stützelemente 1006 und 1008 von dem Material ab, das für die Stützelemente gewählt wird, und von dem Bereich der erwarteten Bewegung des Werkstückes. Die effektiven Durchmesser der generell schleifenförmigen Pfade können in einigen Ausführungsbeispielen beispielsweise im Bereich zwischen etwa 30 mm und 100 mm liegen, wenngleich stattdessen alternativ andere effektive Durchmesser verwendet werden können.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 1000, um das Werkstück 24 bei einer derartigen Wärmebehandlung zu stützen, eine Vielzahl von unteren, mit der Halterung 1002 identischen Halterungen, sowie eine Vielzahl von oberen, mit der Halterung 1004 identischen Halterungen, die in verschiedenen Abständen um den Umfang der Platte auf Werkstückebene 1018 herum angeordnet sind. Das System 1000 beinhaltet also erste und zweite Vielzahlen verlängerter elastischer Stützelemente. Die nicht eingespannten Teile der ersten Vielzahl elastischer Stützelemente sind mit der Unterseite des Werkstückes 24 verrastbar, und die nicht eingespannten Teile der zweiten Vielzahl elastischer Stützelemente sind mit einer Oberseite des Werkstückes 24 verrastbar.
Die oberen Halterungen dienen dazu, während der hier beschriebenen Wärmekreisläufe die Stabilität zu verbessern und Schwingungen des Werkstückes 24 zu unterdrücken. In diesem Ausführungsbeispiel kooperieren beispielsweise die ersten und zweiten Halterungen 1002 und 1004, um die ersten und zweiten natürlichen Schwingungsformen des Werkstückes 24 zumindest teilweise zu unterdrücken.
Alternativ können bei einigen Anwendungen, falls dies gewünscht wird, die Halterung 1004 und andere ähnliche obere Halterungen weggelassen werden, so dass das Werkstück lediglich von der Halterung 1002 und anderen unteren Halterungen gestützt wird.
Im Folgenden wird auf die 32 und 33 Bezug genommen, in denen ein Stützsystem zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem sechzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, das generell mit dem Bezugszeichen 1200 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 1200 ein seitliches Stützelement, das so ausgeführt ist, dass es das Werkstück 24 seitlich stützt. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel das Stützsystem 1200 eine seitliche Halterung 1202, um dem Werkstück 24 federnden seitlichen Halt zu geben. In diesem Zusammenhang sieht man, dass in einigen Fällen die hier beschriebenen Wärmekreisläufe dazu neigen, asymmetrische thermische Krümm- oder Schwingbewegungen des Werkstückes zu erzeugen, beispielsweise bedingt durch ungleichmäßiges Aufheizen der Schaltkreisseite 26 des Werkstückes infolge des Blitzes, oder bedingt durch ungleichmäßige Reaktionen verschiedener (vertikaler) Halterungen wie zum Beispiel jene, die hier vorhergehend beschrieben wurden. Derartige asymmetrische Bewegungen können seitliche Bewegungen des Werkstückes 24 relativ zu einer Platte auf Werkstückebene beinhalten, wie beispielsweise jene, die unter dem Bezugszeichen 1204 dargestellt ist. Wenn eine derartige seitliche Bewegung zu einer Kollision zwischen dem Werkstück 24 und der Platte auf Werkstückebene 1204 (die in diesem Ausführungsbeispiel aus Aluminium ist) führt, so können in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem das Werkstück 24 ein Halbleiterwafer ist, die Folgen einer derartigen Kollision Partikelkontamination oder sonstige physische Beschädigungen des Werkstückes 24 beinhalten.
Um derartige Kollisionen zu verhindern, beinhaltet folglich in diesem Ausführungsbeispiel die seitliche Halterung 1202 ein seitliches Stützelement 1206, das so ausgeführt ist, dass es das Werkstück 24 seitlich stützt. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel das Stützelement 1206 eine Vielzahl seitlicher Stützelemente, wie beispielsweise jene, die in 33 unter den Bezugszeichen 1208, 1210 und 1212 in entsprechenden Positionen relativ zu einer Außenkante des Werkstückes 24 dargestellt sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedes der seitlichen Stützelemente federnd mit der Außenkante des Werkstückes verrastbar. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel jedes der seitlichen Stützelemente eine elastische Faser, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine optische Faser beinhaltet. Noch genauer gesagt beinhaltet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedes der Stützelemente eine Quarzfaser. Wie in Zusammenhang mit vorhergehenden Ausführungsbeispielen dargelegt, können stattdessen alternativ Saphirfasern, andere Fasern, andere Arten elastischer Stützelemente, oder allgemeiner ausgedrückt andere Arten seitlicher Stützelemente verwendet werden.
In dem in 32 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das seitliche Stützelement 1206 mit einer Positioniervorrichtung 1214 verbunden, die in diesem Ausführungsbeispiel einen Aluminiumblock beinhaltet. Die Positioniervorrichtung 1214 ist mit der Platte auf Werkstückebene 1204 verbunden und erstreckt sich ausreichend weit in die das Werkstück stützende und in der Platte auf Werkstückebene definierte Öffnung hinein, um das seitliche Stützelement 1206 dicht an der Außenkante des Werkstückes 24 zu positionieren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das seitliche Stützelement 1206 und ähnliche Stützelemente, die in diesem Ausführungsbeispiel elastische Fasern beinhalten, in einem Winkel positioniert, der im Wesentlichen 90 Grad zu einer Ebene des Werkstückes 24 beträgt.
In diesem Ausführungsbeispiel, in dem die seitlichen Stützelemente optische Quarzfasern beinhalten, wurde die Aluminiumbeschichtung oder Hülle, mit der optische Quarzfasern normalerweise verkauft werden, chemisch entfernt, so dass zumindest die Teile der seitlichen Stützelemente 1208, 1210 und 1212, mit denen das Werkstück 24 voraussichtlich in Kontakt kommt, aus freiliegendem Quarz und somit nicht kontaminierend sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berührt das Werkstück während der Wärmebehandlung die meisten Längen der Quarzfasern (außer dem Längensegment, das in der Positioniervorrichtung 1214 steckt), und daher wurde in diesem Ausführungsbeispiel die Aluminiumbeschichtung oder Hülle von den gesamten Längen der Fasern entfernt (falls gewünscht kann die Aluminiumhülle entlang des Längensegments, das in der Positioniervorrichtung 1214 steckt, belassen werden). Alternativ können anstelle der Quarzfasern andere Materialien verwendet werden, die normalerweise nicht mit derartigen Aluminiumhüllen verkauft werden, wie zum Beispiel Saphir.
In exemplarischen Ausführungsbeispielen ähnlich jenen, die in den 32 und 33 dargestellt sind, können das seitliche Stützelement und die anderen ähnlichen seitlichen Stützelemente beispielsweise eine Länge von etwa 20-40 mm haben (ausschließlich des Teils, das in der Positioniervorrichtung 1214 steckt) und einen Durchmesser von 0,5-2 mm aufweisen. Alternativ können stattdessen in bestimmten Anwendungen andere geeignete Maße verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 1200 eine Vielzahl seitlicher Halterungen ähnlich der seitlichen Halterung 1202, die in verschiedenen Abständen um den Umfang der das Werkstück stützenden und in der Platte auf Werkstückebene 1204 definierten Öffnung herum positioniert sind. Zum Beispiel kann das System 1200 zwischen vier und 20 derartige seitliche Halterungen beinhalten, wenngleich alternativ stattdessen andere Anzahlen verwendet werden können. Derartige seitliche Halterungen können zusammen mit vertikalen Halterungen verwendet werden, wie zum Beispiel jegliche andere der hier beschriebenen Halterungen.
Alternativ kann in einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ein System zum seitlichen Stützen bereitgestellt werden, das jenem, das in den 32 und 33 dargestellt ist, leicht ähnelt, und in dem das seitliche Stützelement 1206 durch ein oder mehrere starre Stützelemente ersetzt wird. Zum Beispiel können anstelle des elastischen Stützelements ein oder mehrere starre Quarzstifte verwendet werden. Derartige Ausführungsbeispiele können zwar ausreichen, um seitliche Bewegungen des Werkstückes einzudämmen, aber derartige Ausführungsbeispiele können, je nach seitlicher Bewegungsenergie des Werkstückes relativ zu dem/den seitlichen Stützelement/-en im Falle einer Kollision des Werkstückes mit dem/den Stützelement/-en, dazu führen, dass das Werkstück 24 beschädigt wird oder bricht.
Anstelle von separaten seitlichen und vertikalen Halterungen kann eine einzige Halterung zum seitlichen und vertikalen Stützen bereitgestellt werden, falls dies gewünscht wird. In den 21, 22 und 34 ist beispielsweise ein Stützsystem zum Stützen eines Werkstückes gemäß einen siebzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, das in 34 generell mit dem Bezugszeichen 1300 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 1300 ein Stützelement, das sowohl als vertikales als auch als seitliches Stützelement fungiert, und das ein bewegliches Einrastteil zum vertikalen Stützen, das mit einer Unterseite des Werkstückes 24 verrastbar ist, sowie ein Einrastteil zum seitlichen Stützen, das mit einer Außenkante des Werkstückes verrastbar ist, beinhaltet. Genauer gesagt beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel das Stützelement eine Halterung 1302, die eine modifizierte Ausführung der in 22 dargestellten Halterung 702 ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das bewegliche Einrastteil zum vertikalen Stützen der Halterung 1302 das elastische Stützelement 712, das die Hülle 714 und die Verkleidung 718 beinhaltet, in denen das elastische Stützelement in der Platte auf Werkstückebene 710 befestigt ist. Das Einrastteil zum seitlichen Stützen der Halterung 1302 beinhaltet ein zweites elastisches Stützelement 1304. In diesem Ausführungsbeispiel ähnelt das zweite elastische Stützelement 1304 dem ersten elastischen Stützelement 712 und beinhaltet daher ebenfalls eine optische Quarzfaser, wenngleich, wie es hier vorhergehend dargelegt wurde, alternativ stattdessen andere Arten von Fasern, oder allgemeiner ausgedrückt andere Arten elastischer Stützelemente verwendet werden können, falls dies gewünscht wird. Dank ihrer Elastizität sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Einrastteile zum vertikalen und seitlichen Stützen federnd mit dem Werkstück verrastbar.
In diesem Ausführungsbeispiel hat das zweite elastische Stützelement 1304 einen kleineren Durchmesser als das erste elastische Stützelement 712. Genauer gesagt hat in diesem Ausführungsbeispiel das zweite elastische Stützelement 1304 einen Durchmesser von etwa 0,5 mm, wohingegen das erste elastische Stützelement 712 einen Durchmesser von etwa 4 mm hat. Alternativ können jedoch stattdessen andere Maße verwendet werden, falls dies gewünscht wird.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das zweite elastische Stützelement 1304 eine Außenhülle 1306, die in diesem Ausführungsbeispiel die Aluminiumbeschichtung ist, mit der optische Quarzfasern kommerziell verkauft werden. In diesem Ausführungsbeispiel wurde die Aluminiumbeschichtung zumindest von einem Teil des zweiten elastischen Stützelements 1304, der möglicherweise mit dem Werkstück 24 in Kontakt kommt, chemisch entfernt, um Kontaminationen des Werkstückes zu verhindern. In diesem Ausführungsbeispiel und in ähnlichen exemplarischen Ausführungsbeispielen erstreckt sich das zweite elastische Stützelement 1304 über eine Länge von 10-20 mm in der Außenhülle 1306 und erstreckt sich dann ohne Umhüllung über eine weitere Länge von 20-40 mm außerhalb der Hülle, wenngleich alternativ andere geeignete Längen verwendet werden können, falls dies gewünscht wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zweite elastische Stützelement 1304 an dem ersten elastischen Stützelement 712 mit einer Zwinge 1308 befestigt. Die Zwinge 1308 kann beispielsweise Edelstahl oder Titan beinhalten, wenngleich alternativ andere geeignete Materialien verwendet werden können.
Alternativ kann jedoch das zweite elastische Stützelement 1304 auf andere geeignete Weise mit dem Rest der Halterung 1302 verbunden werden.
Falls dies gewünscht wird, kann die Halterung 1302 eine Einzugsvorrichtung 1310 beinhalten, die an einem Teil des zweiten elastischen Stützelements 1304 befestigt ist, um das zweite elastische Stützelement 1304 in Richtung der Platte auf Werkstückebene 710 einzuziehen und somit zu erlauben, das Werkstück 24 einzusetzen oder zu entfernen. Alternativ kann das zweite elastische Stützelement 1304 vorgewärmt und in Richtung der Platte auf Werkstückebene 710 vorgebogen werden, so dass keine derartige Einzugsvorrichtung benötigt wird. Als weitere Alternative kann in bestimmten Ausführungsbeispielen ein derartiges Vorwärmen und Vorbiegen mit einer Einzugsvorrichtung kombiniert werden, falls dies gewünscht wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 1300, wie in dem in 21 dargestellten Ausführungsbeispiel, eine Vielzahl von Halterungen ähnlich der in 34 dargestellten Halterung 1302, die in verschiedenen Abständen um die in der Platte auf Werkstückebene 710 definierte, das Werkstück stützende Innenöffnung herum angeordnet sind. Das System 1300 beinhaltet also eine Vielzahl von Stützelementen mit einer Vielzahl von Einrastteilen zum vertikalen und seitlichen Stützen, die mit dem Werkstück verrastbar sind.
In 35 ist als weiteres Beispiel einer kombinierten Halterung zum seitlichen und vertikalen Stützen ein Stützsystem zum Stützen eines Werkstückes gemäß einem achtzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das generell mit dem Bezugszeichen 1400 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 1400 eine Halterung 1402. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet die Halterung 1402 ein elastisches Stützelement 1404, das in diesem Ausführungsbeispiel eine optische Quarzfaser beinhaltet. Wie in Zusammenhang mit vorhergehenden Ausführungsbeispielen dargelegt, können stattdessen alternativ andere Arten von Fasern, oder allgemeiner ausgedrückt andere Arten elastischer Stützelemente verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das elastische Stützelement 1404 erste und zweite voneinander beabstandete eingespannte Teile, wobei sich zwischen ihnen in einem kurvenförmigen Pfad ein nicht eingespanntes Teil erstreckt. Genauer gesagt beinhalten in diesem Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten eingespannten Teile ein befestigtes Ende 1406 und ein verstellbares Ende 1408. Eine Platte auf Werkstückebene 1410 fungiert als erste Einspannvorrichtung zum Einspannen des ersten eingespannten Teils, d. h. des befestigten Teils 1406, das in diesem Ausführungsbeispiel an der Platte auf Werkstückebene 1410 in der Nähe des Werkstückes 24, genau unter der Ebene des Werkstückes 24, befestigt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das nicht eingespannte Teil des Stützelements 1404 den kurvenförmigen Pfad zwischen den eingespannten Teilen entlang und bildet somit ein erstes generell schleifenförmiges Pfadsegment 1412, das sich von dem ersten eingespannten Teil unter einer Ebene des Werkstückes 24 erstreckt und das Werkstück an einer Unterseite des Werkstückes berührt, ein zweites generell schleifenförmiges Pfadsegment 1414, das sich zwischen einer Außenkante des Werkstückes 24 und einer Innenkante der Platte auf Werkstückebene 1410 erstreckt, und ein drittes generell schleifenförmiges Pfadsegment 1416, das sich über der Ebene des Werkstückes erstreckt und das Werkstück an einer Oberseite des Werkstückes berührt, wobei der kurvenförmige Pfad an dem zweiten eingespannten Teil endet. Genauer gesagt erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel das elastische Stützelement 1404 von seinem befestigten Ende 1406 das erste generell schleifenförmige Pfadsegment 1412 (wie in 35 dargestellt im Uhrzeigersinn) unter der Ebene des Werkstückes entlang, wobei es die Substratseite 28 des Werkstückes 24 in der Nähe des äußeren Ausschlussbereichs des Werkstückes berührt und stützt. Das elastische Stützelement 1404 erstreckt sich dann (im Uhrzeigersinn) weiter durch das zweite generell schleifenförmige Pfadsegment 1414, das zwischen der Außenkante des Werkstückes 24 und einem innersten Teil der Platte auf Werkstückebene 1410 definiert ist. Das elastische Stützelement 1404 erstreckt sich dann (im Uhrzeigersinn) weiter durch das dritte generell schleifenförmige Pfadsegment 1416, das über der Ebene des Werkstückes verläuft, und gelangt durch eine in der Oberseite der Platte auf Werkstückebene definierte Öffnung 1422 wieder in die Platte auf Werkstückebene. Das verstellbare Ende 1408 des elastischen Stützelements 1404 gelangt in eine zweite Einspannvorrichtung, in der es befestigt ist, und die in diesem Ausführungsbeispiel einen Längenregler 1424 beinhaltet, ähnlich den in 31 dargestellten Längenreglern 1022 und 1026. Das elastische Stützelement 1404 bietet dem Werkstück 24 also aufgrund seiner Konfiguration und insbesondere aufgrund der generell schleifenförmigen Pfadsegmente 1412,1414 und 1416 sowohl vertikalen als auch seitlichen federnden Halt. Des Weiteren unterdrückt diese Konfiguration des elastischen Stützelements 1404 die ersten und zweiten natürlichen Schwingungsmodi des Werkstückes 24.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert die zweite Einspannvorrichtung, oder genauer gesagt der Längenregler 1424, als Einzugsvorrichtung, die so ausgeführt ist, dass sie das zweite eingespannte Teil einzieht, um das dritte generell schleifenförmige Pfadsegment 1416 aus einem über der Oberfläche des Werkstückes definierten Raum herauszubewegen. In diesem Zusammenhang ist der Längenregler 1424 von außerhalb einer Prozesskammer, in der sich die Platte auf Werkstückebene 1410 befindet, fernsteuerbar, um die effektive Länge des elastischen Stützelements 1404 zu verlängern oder zu verkürzen, wobei sich die Form und die Maße des schleifenförmigen Pfads, in dem es sich erstreckt, um das Werkstück federnd zu stützen, ändern. Bei einigen Anwendungen ist es insbesondere wünschenswert, das elastische Stützelement 1404 ausreichend einziehen zu können, so dass das dritte schleifenförmige Pfadsegment vollständig aus dem Raum über der Ebene des Werkstückes 24 herausbewegt wird, um zuzulassen, dass das Werkstück für die Wärmebehandlung eingesetzt werden kann oder nach Abschluss der Wärmebehandlung entfernt werden kann.
In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Stützsystem 1400 eine Vielzahl von Halterungen, die mit der Halterung 1402 identisch sind und in verschiedenen Abständen um den Umfang der in der Platte auf Werkstückebene 1410 definierten, das Werkstück stützenden Öffnung angeordnet sind. In exemplarischen Ausführungsbeispielen ähnlich jenen, die in 35 dargestellt sind, kann das Stützsystem beispielsweise zwischen vier und 20 derartige Halterungen beinhalten, und die elastischen Stützelemente solcher Halterungen können Durchmesser im Bereich zwischen 0,5 mm und 2 mm und Längen im Bereich zwischen 50 mm und 300 mm aufweisen. Alternativ können stattdessen andere Anzahlen von Halterungen und Maße elastischer Stützelemente verwendet werden, falls dies gewünscht wird.
Falls dies gewünscht wird, kann das zweite generell schleifenförmige Pfadsegment 1414, das von dem elastischen Stützelement 1404 definiert wird, an der Platte auf Werkstückebene 1410 befestigt werden, um besseren Halt zu bieten. Alternativ kann diese Befestigung weggelassen werden, falls dies gewünscht wird.
Im Folgenden wird auf die 4 und 36 Bezug genommen. In 36 ist eine Wärmebehandlungskammer gemäß einem neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die generell mit dem Bezugszeichen 1500 bezeichnet ist. Die Kammer 1500 ähnelt der in 4 dargestellten Kammer 60, aber sie wurde durch das Hinzufügen eines weiteren Quarzfensters 1510 modifiziert, das über und in nächster Nähe der Schaltkreisseite 26 des Werkstückes 24 angebracht ist. Genauer gesagt ist in diesem Ausführungsbeispiel das Fenster 1510 etwa 1 cm über einer Ebene des Werkstückes 24 angebracht, wenngleich es alternativ in anderen Abständen von dem Werkstück angebracht werden kann, wobei in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der bevorzugte Abstand 1 cm bis 10 cm beträgt. Das Fenster 1510 ist vorzugsweise gekühlt, und in diesem Ausführungsbeispiel ist es gasgekühlt, wenngleich es alternativ, in Abhängigkeit von den Wellenlängen, die das Fenster zum Aufheizen oder Messen übertragen muss, durch Wasser oder andere geeignete Flüssigkeiten gekühlt werden kann. Wenn sich das Werkstück 24 wie oben beschrieben infolge eines Heizblitzes thermisch verkrümmt, bietet der Druck der Prozessgase zwischen dem Werkstück 24 und dem Fenster 1510 Widerstand gegenüber vertikalen Bewegungen des Werkstückes. In Kombination mit hier vorhergehend beschriebenen beweglichen Einrastteilen der Stützelemente dient also der zusätzliche Gasdruck zwischen dem Werkstück 24 und dem Fenster 1510 dazu, vertikalen Bewegungen des Werkstückes 24 entgegenzuwirken und neigt dabei dazu, Bewegungen eines Schwerpunktes des Werkstückes zu minimieren. Als zusätzlicher Vorteil neigt das Fenster 1510 außerdem dazu, während der Vorwärmphase zum Aufheizen des Werkstückes auf eine Zwischentemperatur vor dem Blitz Konvektionswärmeverluste von der Schaltkreisseite des Werkstückes zu reduzieren, was zu einer besseren Temperaturgleichmäßigkeit führt.
Alternativ kann ein ähnlicher Effekt ohne das Fenster 1510 erzielt werden, indem man das existierende Fenster 65 näher an die Schaltkreisseite 26 des Werkstückes 24 bringt.
Falls dies gewünscht wird, kann die Vielzahl beweglicher Einrastteile der Vielzahl von Stützelementen eine Vielzahl glatter Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte beinhalten.
In 37 ist beispielsweise eine Halterung gemäß einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die generell mit dem Bezugszeichen 1600 bezeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Halterung 1600 ein Stützelement 1608 mit einer glatten Spitze 1610. Genauer gesagt ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die glatte Spitze 1610 kugelförmig oder halbkugelförmig, wenngleich alternativ andere glatte Oberflächen verwendet werden können. Derartige glatte Spitzen neigen dazu, Reibung und Verkratzen des Werkstützes 24 zu reduzieren. In diesem Zusammenhang kann Kratzen zwischen den Stützelementen und der Unterseite des Werkstückes ungewünschte Partikelkontamination verursachen. Ferner kann Kratzen die Unterseite des Werkstückes ungewünscht aufrauen. Die Minimierung von Reibungskräften ist nicht nur wünschenswert, um die Belastung durch konzentrierte Beanspruchung zu verringern, mit dem Ziel, lokale Belastungen und Verkratzen in der Nähe der Kontaktpunkte zwischen den Stützelementen und dem Werkstück zu reduzieren oder zu verhindern, sondern auch, um die Gesamtbelastung zu verringern, der das Werkstück während der hier beschriebenen Wärmebehandlung ausgesetzt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 1608 aus Quarz, oder genauer aus einer optischen Quarzfaser ähnlich jenen, die oben in Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben wurden. Noch genauer gesagt wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die glatte Spitze 1610 des Stützelements 1608 unter Verwendung eines Lasers gebildet, indem man die Spitze des Stützelements erweicht und sie beim anschließenden Abkühlen in Kugelform bringt.
Man hat festgestellt, dass man mit einem derartigen Verfahren eine glättere Oberfläche erhält als mit typischen Schneide- und Polieransätzen.
Im Folgenden wird auf die 16 und 37 Bezug genommen. In Ausführungsbeispielen, in denen die Faser umhüllt ist, wie beispielsweise die Aluminiumhülle des in 16 dargestellten nicht eingespannten Teils 606 jedes elastischen Stützelements 602, wird die Aluminiumhülle vorzugsweise von der Spitze entfernt, bevor man durch Laserschmelzen glatte Spitzen 1610 herstellt. Die Hülle kann beispielsweise von einer Länge der Faser von 2 mm in der Nähe der Spitze chemisch entfernt werden, bevor man glatte Spitzen herstellt.
Alternativ kann das Stützelement 1608 aus anderen Materialien hergestellt sein, beispielsweise aus Saphir oder aus einem beliebigen der hier vorhergehend beschriebenen Materialen.
Als weitere Alternative kann das Stützelement 1608 Metall beinhalten. Das Stützelement 1608 kann beispielsweise eine Trägerspitze aus Wolfram beinhalten, und zumindest die Spitze des Trägerstifts kann eine Außenbeschichtung aufweisen, um Reibung und Kratzen zu reduzieren. Die Außenbeschichtung kann beispielsweise Wolframnitrid oder Wolframkarbid enthalten, wenngleich stattdessen andere Arten von Beschichtungen verwendet werden können. Als weitere Alternative können derartige Beschichtungen weggelassen werden. Um bei fehlender Beschichtung die gewünschte glatte Spitze 1610 zu erhalten, kann die Spitze des Stützelements 1608 per Laser erweicht werden, um in ähnlicher Weise wie oben in Zusammenhang mit Stützelementen aus Quarz beschrieben, eine Kugelform herzustellen. Alternativ können andere Methoden verwendet werden, um die gewünschte glatte Spitze 1610 zu erhalten.
Derartige glatte Stützelemente 1608 können in anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung in Trägerstiften oder anderen Stützelementen verwendet werden oder diese ersetzen.
Im Folgenden wird auf die 20 und 38 Bezug genommen. In 38 ist eine Halterung gemäß einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die generell mit dem Bezugszeichen 38 bezeichnet ist. Die Halterung 1700 ähnelt jener, die ein 20 dargestellt ist. In diesem Ausführungsbeispiel verrastet ein modifiziertes Stützelement 1702 jedoch nicht mit dem Werkstück 24 in dessen äußeren Ausschlussbereich, sondern es verrastet mit dem Werkstück in einem weiter innen liegenden Bereich, d. h. in einem kleineren radialen Abstand von dem Zentrum des Werkstückes als der Ausschlussbereich. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Werkstück von einer Vielzahl ähnlicher Stützelemente gestützt, deren bewegliche Einrastteile mit der Unterseite des Werkstückes in einem üblichen radialen Abstand von dem Zentrum des Werkstückes in verschiedenen Winkelabständen verrasten.
In diesem Zusammenhang können die Positionen, in denen die beweglichen Einrastteile der Stützelemente mit dem Werkstück verrasten, je nach Anwendung, verfügbarer Elastizität oder Nachgiebigkeit der jeweiligen Stützelemente und gewünschtem Gleichgewicht zwischen dem Minimieren des vertikalen Aufwärtskatapultierens des Wafers und dem Unterdrücken von Schwingungsmodi höherer Ordnung des Werkstückes, die durch den Blitz bedingt sind, variieren. In einigen Ausführungsbeispielen können die Trägerstifte beispielsweise in einem radialen Gleichgewichtsabstand von dem Zentrum des Wafers positioniert sein, so dass die thermische Verkrümmung eine abwärts gerichtete Bewegungsenergie des äußeren Teils des Wafers außerhalb des radialen Gleichgewichtsabstandes erzeugt, die dazu neigt, die aufwärts gerichtete Bewegungsenergie des zentralen Bereichs des Wafers auszugleichen, so dass sich der Wafer nicht selbst von den Trägerstiften nach oben katapultiert. Als illustratives Beispiel verringert sich in einem Ausführungsbeispiel, in dem das Werkstück einen Halbleiterwafer aus Silizium mit einem Radius von 150 mm beinhaltet und achssymmetrische natürliche Schwingungsmodi mit Frequenzen von etwa 113 Hz (Modus 1), 476 Hz (Modus 2) und 1007 Hz (Modus 3) aufweist, die Tendenz des Werkstückes, sich selbst nach oben zu katapultieren, wenn man den Radialabstand r zum Einrasten der beweglichen Einrastteile der Stützelemente gleich ungefähr 104 mm setzt. Diese Positionierung neigt jedoch auch dazu, den zweiten natürlichen Schwingungsmodus des Wafers herbeizuführen, der das Werkstück je nach Größe und Schnelligkeit des Temperatursprungs auf der Schaltkreisseite leicht beschädigen oder sogar zertrümmern kann. Wenngleich eine derartige Konfiguration für manche Anwendungen, in denen die beweglichen Einrastteile „nachgiebig“ genug sind (d.h. eine ausreichend geringe Widerstandskraft bieten und ausreichend große Bewegungsbereiche aufweisen), akzeptabel sein kann, um das Auslösen des zweiten natürlichen Schwingungsmodus einzuschränken, so kann eine derartige Konfiguration für Ausführungsbeispiele, in denen die beweglichen Einrastteile weniger „nachgiebig“ sind, weniger wünschenswert sein. Im Vergleich dazu neigt zwar das Positionieren der beweglichen Einrastteile im äußeren Ausschlussbereich üblicherweise dazu, nicht so leicht Schwingungsmodi höherer Ordnung auszulösen, aber es führt auch zu einer größeren anfänglichen Abwärtsbewegung des äußeren Ausschlussbereichs des Werkstückes und der beweglichen Einrastteile der Stützelemente, die dazu neigen, die Kraft zu vergrößern, die zwischen dem Werkstück und den Stützelementen ausgeübt wird, und die zu einer größeren vertikalen Bewegung des Schwerpunkts des Werkstückes führen kann. Für viele Anwendungen ist das Verrasten der Einrastteile der Stützelemente mit dem Werkstück in einem Radialabstand an einer Stelle zwischen dem Gleichgewichtsabstand, der das vertikale Aufwärtskatapultieren minimiert, und dem äußeren Ausschlussbereich akzeptabel.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das modifizierte Stützelement 1702 aus einem transparenten Material hergestellt, um Abschattungen auf dem Werkstück zu minimieren. Genauer gesagt ist in diesem Ausführungsbeispiel das transparente Material Quarz. Alternativ können stattdessen andere Materialien verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das modifizierte Stützelement 1702 auch kleiner, um alle restlichen Abschattungen zu reduzieren und seine Masse zu verringern.
Wenngleich thermische „Verkrümmungen“ und damit zusammenhängende Oszillationen oder Schwingungen die Hauptquelle thermisch induzierter Bewegungen sind, die in Zusammenhang mit den oben genannten Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben wurden, können alternativ andere Ausführungsbeispiele der Erfindung verwendet werden, wenn es um andere Arten thermisch induzierter Bewegungen geht. Die thermisch induzierten Bewegungen können beispielsweise thermisches Verbiegen beinhalten, und das Stützsystem kann so ausgeführt sein, dass es das Werkstück stützt und gleichzeitig das thermische Verbiegen des Werkstückes zulässt.
In diesem Zusammenhang beinhaltet eine kürzlich vorgeschlagene Methode der Wärmebehandlung das sichere Halten eines Substrats auf einem Gestell durch mechanische Klammern, elektrostatische Spannvorrichtungen oder Unterdruckspannvorrichtungen oder ähnliche Greifvorrichtungen. Zur Erzeugung einer Bestrahlungslinie auf einer Oberfläche des Substrats wird eine elektromagnetische Bestrahlungsquelle mit kontinuierlichen Wellen mit Fokussierungsoptik verwendet. Dann wird eine Übersetzungsvorrichtung verwendet, um das Gestell und die Bestrahlungsquelle relativ zueinander so zu bewegen, dass die Bestrahlungslinie die Oberfläche des Substrats abfährt. Die Verwendung mechanischer Klammern oder sonstiger derartiger Greifvorrichtungen, die dazu dienen, das Substrat sicher auf dem Gestell zu halten, verhindert thermisch induziertes Verbiegen des Substrats. Ohne derartiges Festklemmen würde das Substrat dazu neigen, sich entlang der Bestrahlungslinie thermisch zu verbiegen, um die Belastung in seinem Inneren zu minimieren. Durch die Verwendung derartiger Klammern oder Greifvorrichtungen verhindert man, dass sich das Substrat verbiegt, und erzeugt somit eine höhere thermische Belastung in dem Substrat, was die Wahrscheinlichkeit vergrößert, dass das Substrat beschädigt wird oder bricht.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können also anstelle der mechanischen Klemmvorrichtungen oder sonstigen Greifvorrichtungen, die zuvor für diese spezielle Methode der Wärmebehandlung vorgeschlagen wurden, Stützelemente mit beweglichen Einrastteilen, die beweglich sind, um thermisch induzierte Bewegungen des Werkstückes zuzulassen, verwendet werden, wie beispielsweise die Stützelemente, die oben in Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben wurden.
Im Folgenden wird nochmals auf die 13 und 14 Bezug genommen. Um thermisch induzierte Verbiegungen des Werkstückes zuzulassen und dadurch die Belastung im Inneren des Werkstückes zu reduzieren, wenn es effektiv von der Bestrahlungslinie abgefahren wird, können Halterungen wie beispielsweise die in 13 dargestellte Halterung 402 bereitgestellt werden. Um das nicht aufgeheizte Teil des Werkstückes flach zu halten, bis es durch die Bestrahlungslinie aufgeheizt wurde, kann die Steuereinrichtung 420, falls dies gewünscht wird, neu programmiert werden, um das Stützelement 404 und das Unterdrückungselement 414 in fixen Positionen zu halten, bis die Bestrahlungslinie die Stelle abgefahren hat, an der das Stützelement 404 und das Unterdrückungselement 414 mit dem Werkstück 24 verrasten, und um danach thermisch induzierte Verbiegungen des Werkstückes 24 zuzulassen. Das relativ „kalte“ Teil des Werkstückes 24, das noch nicht aufgeheizt wurde, wird also flach gehalten, um anschließend von der Bestrahlungslinie aufgeheizt zu werden, während gleichzeitig die Belastung in dem Werkstück 24 minimiert wird, indem man thermisch induzierte Bewegungen des beriets aufgeheizten Teils des Werkstückes zulässt. Wenngleich es wünschenswert sein kann, das nicht aufgeheizte Teil des Werkstückes flach zu halten, bis es von der Bestrahlungslinie aufgeheizt wurde (um den Winkel und den Abstand zwischen der Bestrahlungsquelle und dem von der Bestrahlungslinie aufgeheizten Teil des Werkstückes konstant zu halten), kann man dies jedoch selbstverständlich alternativ bei einigen Anwendungen unterlassen, wobei dann auch die Neuprogrammierung der Steuervorrichtung 420 wegfallen kann. Allgemeiner ausgedrückt können stattdessen andere bewegliche Einrastteile anderer Arten von Stützelementen verwendet werden.
Alternativ können stattdessen andere Arten beweglicher Einrastteile anderer Arten von Stützelementen verwendet werden.
Man sieht, dass in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen die jeweiligen Stützsysteme so ausgeführt sind, dass sie kinetische Energie von dem Werkstück absorbieren. In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der elastischen Stützelemente wird beispielsweise, wenn sich die Außenbereiche des Werkstückes während der thermischen Verbiegung anfänglich nach unten bewegen und dadurch die Einrastteile der Stützelemente nach unten drücken und somit die Stützelemente biegen, zumindest ein Teil der kinetischen Energie des Werkstückes zumindest vorübergehend von den Stützelementen absorbiert und als potenzielle Energie in ihnen gespeichert.
Wie aus 4 ersichtlich ist, kann auch ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Werkstückes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden, vorzugsweise (jedoch nicht notwendigerweise) in Verbindung mit anderen hier offenbarten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Das Verfahren beinhaltet das Bestrahlen einer Oberfläche des Werkstückes während eines Zeitraums, der kürzer ist als eine Wärmeleitzeit des Werkstückes und lang genug ist, um zumindest ein leichtes thermisches Verbiegen des Werkstückes zuzulassen, um die Oberfläche auf eine gewünschte Temperatur aufzuheizen, die höher ist als die Temperatur eines Substrats des Werkstückes. Genauer gesagt beinhaltet das Verfahren in diesem Ausführungsbeispiel das Bestrahlen der Oberfläche des Werkstückes über einen ersten Zeitraum hinweg, der kürzer ist als die Wärmeleitzeit des Werkstückes, um die Oberfläche auf eine Zwischentemperatur aufzuheizen, die höher ist als die Temperatur des Substrats des Werkstückes. Des Weiteren beinhaltet das Verfahren das Bestrahlen der Oberfläche über einen zweiten Zeitraum hinweg, der kürzer ist als die Wärmeleitzeit des Werkstückes, um die Oberfläche auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen. Der zweite Zeitraum beginnt in einem Zeitabstand nach dem ersten Zeitraum, der groß genug ist, um zumindest eine leichte Verbiegung des Werkstückes zuzulassen.
Noch genauer gesagt wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Heizvorrichtung 64, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Blitzlampe beinhaltet, verwendet, um die Oberfläche der Schaltkreisseite 26 des Werkstückes 24 sowohl während des ersten als auch während des zweiten Zeitraums zu bestrahlen. In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Wärmeleitzeit des Werkstückes 24 in der Größenordnung von 10-15 ms, der erste Zeitraum in der Größenordnung von 1 ms und der zweite Zeitraum ebenfalls in der Größenordnung von 1 ms. Der Zeitabstand nach dem ersten Zeitraum (vor Beginn des zweiten Zeitraums) liegt in der Größenordnung von einigen Millisekunden.
Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel das Bestrahlungssystem, oder genauer gesagt die Heizvorrichtung 64, welche die Blitzlampe beinhaltet, so ausgeführt, dass es während des zweiten Zeitraums mehr Strahlenenergie an die Oberfläche des Werkstückes abgibt als während des ersten Zeitraums. Des Weiteren ist es so ausgeführt, dass es den zweiten Zeitraum innerhalb einiger Millisekunden nach dem Ende des ersten Zeitraums einleitet. Die Heizvorrichtung 64 kann also beispielsweise die Schaltkreisseite 26 des Werkstückes bestrahlen, um der Schaltkreisseite während eines ersten Zeitraums von einer Millisekunde ungefähr 10 J/cm² Energie zuzuführen, danach während des folgenden Zeitabschnitts von einigen Millisekunden der Schaltkreisseite keine Energie zuzuführen, und dann die Schaltkreisseite zu bestrahlen, um ihr während eines zweiten Zeitraums von einer Millisekunde ungefähr 20 J/cm² Energie zuzuführen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Werkstück 24 unmittelbar vor dem Bestrahlen der Schaltkreisseite 26 mit der Heizvorrichtung 64 von der Vorwärmeinrichtung 62 vorgewärmt, welche die Substratseite 28 bestrahlt, um das Werkstück 24 auf eine Zwischentemperatur vorzuwärmen. Dieses Vorwärmen erfolgt mit einer Aufheizgeschwindigkeit, die langsamer ist als die Wärmeleitzeit des Werkstückes, beispielsweise 100 °C/s bis 400°C. Der erste Zeitraum, in dem die Schaltkreisseite 26 zunächst mit der Heizvorrichtung 64 bestrahlt wird, beginnt sobald die Zwischentemperatur erreicht ist.
Wie hier vorhergehend dargelegt, können derartige Verfahren dazu dienen, die thermische Belastung zu reduzieren und Schwingungen im Werkstück zu unterdrücken. In diesem Ausführungsbeispiel, nach der Bestrahlung der Schaltkreisseite 26 durch die Heizvorrichtung 64 während des ersten Zeitraums von ungefähr einer Millisekunde, erreicht die Schaltkreisseite 26 etwa gleichzeitig mit dem Ende des Blitzes (t = 1 ms) eine erste Spitzentemperatur. Zu diesem Zeitpunkt hat das Werkstück 24 jedoch gerade erst begonnen, sich thermisch zu verkrümmen, und es hat daher erst einen relativ kleinen Anteil seiner maximalen Amplitude der thermischen Verkrümmung erreicht. Die maximale Amplitude der thermischen Verkrümmung wird erst einige Millisekunden später erreicht, wenn das Werkstück seine Gleichgewichtsform verloren hat. Etwa eine Millisekunde später ist das Werkstück 24 immer noch erheblich verkrümmt, aber es kehrt mit großer Geschwindigkeit in seinen flachen Zustand zurück. Die Heizvorrichtung 64 unterzieht die Schaltkreisseite 26 des Werkstückes 24 für die Dauer des zweiten Zeitraums von ungefähr 1 ms einem zweiten Bestrahlungsblitz. Der Zeitabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitraum (d. h. zwischen dem ersten und dem zweiten Heizblitz) ist so gewählt, dass die daraus resultierende thermische Verkrümmung von dem zweiten Bestrahlungsblitz dann erfolgt, wenn das Werkstück bereits von dem ersten Blitz thermisch verkrümmt wurde und in seinen flachen Zustand zurückkehrt. Die Belastung, die im Werkstück aufgrund der thermischen Verkrümmung durch den zweiten Blitz erzeugt wird, verringert sich, da der Wafer bereits durch den ersten Blitz thermisch verkrümmt ist. Die thermische Verkrümmung durch den zweiten Blitz wirkt auch in eine entgegengesetzte Richtung der Rückkehrgeschwindigkeit des Werkstückes, mit der es versucht, in seinen flachen Zustand zurückzukehren. Folglich neigt die aus dem zweiten Blitz resultierende thermische Verkrümmung dazu, die restlichen Schwingungen von dem ersten Blitz zu unterdrücken. Die Kombination von zwei derartigen, rasch aufeinanderfolgenden Phasen mit Heizblitzen erlaubt es, auf der Schaltkreisseite höhere Spitzentemperaturen zu erreichen und gleichzeitig Restschwingungen im Werkstück zu unterdrücken.
Alternativ können stattdessen eine andere Bestrahlungskraft und eine andere Dauer verwendet werden.
Anstatt die Schaltkreisseite 26 mit zwei oder mehr aufeinanderfolgenden zeitlich voneinander beabstandeten Bestrahlungsblitzen zu bestrahlen, kann das Bestrahlungssystem beispielsweise so ausgeführt sein, dass es die Oberfläche der Schaltkreisseite des Werkstückes über einen Zeitraum hinweg kontinuierlich bestrahlt, der kürzer ist als eine Wärmeleitzeit des Werkstückes und lang genug ist, um zumindest ein leichtes Verkrümmen des Werkstückes zuzulassen. Genauer gesagt kann die Heizvorrichtung 64 so betrieben werden, dass es die Schaltkreisseite 26 einem kontinuierlichen Bestrahlungsimpuls aussetzt, der kürzer ist als die 10-15 ms Wärmeleitzeit des Werkstückes, aber lang genug ist, um zumindest ein leichtes thermisches Verkrümmen des Werkstückes zuzulassen. Ein derartiger Impuls kann mehrere Millisekunden dauern, beispielsweise etwa sechs Millisekunden. Falls gewünscht kann das Bestrahlungssystem so konfiguriert sein, dass es die Bestrahlungsintensität während des Zeitraums variiert. Dies kann beispielsweise beinhalten, dass die Oberfläche während eines späteren Abschnitts des Zeitintervalls mit einer größeren Intensität bestrahlt wird als während eines früheren Abschnitts des Zeitintervalls. Der Impuls kann also so ausgebildet sein, dass er der Oberfläche des Werkstückes in der späteren Hälfte der Impulsdauer mehr Energie zuführt als in der früheren Hälfte der Impulsdauer.
Weitere Alternativen
Wenngleich oben etliche spezielle Ausführungsbeispiele und Alternativen beschrieben wurden, können alternativ andere Kombinationen verschiedener hier offenbarter Aspekte und Eigenschaften bereitgestellt werden. Wenngleich die Verwendung elastischer Stützelemente wie zum Beispiel optische Quarzfasern in erster Linie in Zusammenhang mit passiven mechanischen Stützsystemen beschrieben wurde, so können derartige elastische Stützelemente beispielsweise alternativ auch in Verbindung mit aktiven Stützsystemen bereitgestellt werden, wie zum Beispiel die in den 6 - 14 dargestellten Stützsysteme. In solch einem Fall kann eine Vielzahl von Stützelementen eine Vielzahl elastischer Stützelemente beinhalten, die jeweils ein eingespanntes Teil und ein nicht eingespanntes Teil beinhalten, wie beispielsweise oben in Zusammenhang mit 16 beschrieben, und die beweglichen Einrastteile können die nicht eingespannten Teile beinhalten. In solch einem Fall kann ein Bewegungssystem für Stützelemente, wie es beispielsweise in Zusammenhang mit 6 beschrieben wurde, das eine Vielzahl von Aktuatoren beinhalten kann, die mit der Vielzahl eingespannter Teile verbunden sind, so ausgeführt sein, dass es die eingespannten Teile der Stützelemente bewegt. Diese und andere Kombinationen der in dieser Beschreibung offenbarten Eigenschaften werden für den Fachmann bei der Durchsicht dieser Beschreibung ersichtlich und gelten nicht als Abweichung vom Umfang der vorliegenden Erfindung.
In einigen Ausführungsbeispielen kann man sehen, dass bestimmte elastische Stützelemente teilweise Abschattungen auf dem Werkstück 24 erzeugen können. Dies kann zu einem ungleichmäßigen Aufheizen des Werkstückes in der Nähe solcher Schatten führen. Um dieses Problem zu mildern oder zu verkleinern, können, falls gewünscht, optische Fasern als elastische Stützelemente verwendet werden, um an das Werkstück durch die Fasern selbst zusätzliche Strahlen von einer oder mehreren (nicht dargestellten) Bestrahlungsquellen zu übermitteln und das Werkstück in der Nähe solcher Schatten noch mehr zu bestrahlen, um dadurch die Ungleichmäßigkeit des auf das Werkstück einfallenden Strahlenfelds zu reduzieren.

Claims

Vorrichtung zum Stützen eines Halbleiter-Werkstückes (24), wobei die Vorrichtung aufweist: ein Heizsystem (62, 64), das so ausgeführt ist, dass es eine thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) bewirkt, durch Aufheizen einer Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) relativ zu einem Substratvolumen des Halbleiter-Werkstückes (24), wobei die thermisch induzierte Bewegung eine vertikale Bewegung eines äußeren Randbereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) und eines Zentrums des Halbleiter-Werkstückes (24) relativ zueinander umfasst; und ein Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400), das so ausgeführt ist, dass die thermisch induzierte Bewegung, welche die vertikale Bewegung des äußeren Randbereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) und des Zentrums des Halbleiter-Werkstückes (24) relativ zueinander umfasst, zugelassen wird, während es das Halbleiter-Werkstück stützt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) ein Stützelement (22, 82,104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 1402) mit einem beweglichen Berührungsteil (52, 88,104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) umfasst, das mit dem Halbleiter-Werkstück (24) verrastbar ist, wobei das Berührungsteil beweglich ist, um die thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) zuzulassen, während es das Halbleiter-Werkstück (24) stützt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Halbleiter-Werkstück (24) einen Halbleiterwafer umfasst, und wobei das bewegliche Berührungsteil (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) mit dem Halbleiterwafer verrastbar ist, um thermisch induzierte Bewegungen des Wafers zuzulassen, während es den Wafer stützt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Berührungsteil (52, 88,104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) auf die thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) hin automatisch beweglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Berührungsteil (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) beweglich ist, um Belastungen im Halbleiter-Werkstück (24) zu minimieren und das Halbleiter-Werkstück (24) während der thermisch induzierten Bewegung zu stützen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es Bewegungen der Außenbereiche des Halbleiter-Werkstückes (24) zulässt und einen Schwerpunkt des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem gewünschten Bereich hält.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es Bewegungen des Schwerpunkts des Halbleiter-Werkstückes (24) minimiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es das Halbleiter-Werkstück (24) stützt und thermische Verkrümmungen des Halbleiter-Werkstückes (24) zulässt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Stützelement ein starres bewegliches Stützelement (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Stützelement elastisch (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) ist und ein eingespanntes Teil (604, 654, 684, 714, 815, 817, 904,1010,1014,1406,1408) und ein nicht eingespanntes Teil (606, 656, 686, 716, 816, 906) aufweist, und wobei das bewegliche Einrastteil (606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) das nicht eingespannte Teil umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das bewegliche Einrastteil (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) des Stützelements (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 1402) federnd mit dem Halbleiter-Werkstück (24) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Einrastteil (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) des Stützelements (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 10 1402) eine Vielzahl beweglicher Einrastteile einer Vielzahl entsprechender Stützelemente umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl beweglicher Einrastteile (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) der Vielzahl entsprechender Stützelemente (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 10 1402) mindestens drei bewegliche Einrastteile von mindestens drei entsprechenden Stützelementen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl beweglicher Einrastteile (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) der Vielzahl entsprechender Stützelemente (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 10 1402) mindestens vier bewegliche Einrastteile von mindestens vier entsprechenden Stützelementen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es Schwingungen des Halbleiter-Werkstückes (24) unterdrückt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es mindestens einen natürlichen Schwingungsmodus des Halbleiter-Werkstückes (24) unterdrückt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es einen zweiten natürlichen Schwingungsmodus des Halbleiter-Werkstückes (24) unterdrückt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es einen ersten natürlichen Schwingungsmodus des Halbleiter-Werkstückes (24) unterdrückt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es kinetische Energie von dem Halbleiter-Werkstück (24) absorbiert.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl beweglicher Einrastteile der Vielzahl von Stützelementen (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502) eine Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Spitzen der Trägerstifte (22, 82, 104, 15 204, 304, 404, 502, 1608) mit einem Außenumfangsbereich des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es auf thermisch induzierte Bewegungen des Außenumfangsbereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) hin automatisch Bewegungen der Spitzen der Trägerstifte (22, 82, 104, 15 204, 304, 404, 502, 1608) zulässt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jedes bewegliche Einrastteil aus der Vielzahl beweglicher Einrastteile (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) federnd mit dem Halbleiter-Werkstück (24) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, ferner umfassend eine Vielzahl von Kraftapplikatoren (48, 86, 106, 200, 308, 320, 406, 506, 520), die mit der Vielzahl von Stützelementen (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502) in Verbindung stehen, um auf die Stützelemente Kräfte auszuüben und dadurch zu bewirken, dass jedes der Einrastteile (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508) dazu neigt, während der thermisch induzierten Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) in Kontakt zu bleiben.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei jeder der Kraftapplikatoren (48, 86, 308, 506, 520) einen Drehmomentapplikator umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Drehmomentapplikator (48) so ausgeführt ist, dass er an einer Stelle auf dem Stützelement (22) zwischen einem Drehpunkt (40) des Stützelements (22) und dem Einrastteil (52) eine aufwärts gerichtete Kraft ausübt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Drehmomentapplikator (86, 308, 506, 520) so ausgeführt ist, dass er an einer Stelle auf dem Stützelement (82, 304, 502), die so gewählt ist, dass sich ein Drehpunkt (84, 306, 504) des Stützelements zwischen der Stelle und dem Einrastteil (88, 310, 508) befindet, eine abwärts gerichtete Kraft ausübt.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei jeder der Kraftapplikatoren erste und zweite Drehmomentapplikatoren (506, 520) umfasst, die so ausgeführt sind, dass sie auf jedes der Stützelemente (502) erste und zweite einander entgegenwirkende Drehmomente ausüben, wobei das zweite Drehmoment so wirkt, dass es das Stützelement (502) daran hindert, sich aus seiner Gleichgewichtsposition herauszubewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei jeder der Kraftapplikatoren eine Feder (48, 86, 308, 506, 520) umfasst, die mit dem Stützelement (22, 82, 304, 20 502) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Feder (48, 86, 308, 506) eine Konstantkraftfeder umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Trägerstiften (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) Material umfasst, das zumindest für einige Strahlungswellenlängen durchlässig ist, mit denen das Halbleiter-Werkstück (24) zwecks Erwärmung bestrahlt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Trägerstiften (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) optisch durchlässiges Material umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Trägerstiften (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) Quarz umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Trägerstiften (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) Saphir umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Trägerstiften (1608) Metall umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Trägerstiften (1608) Wolfram umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei jede Spitze aus der Vielzahl von Spitzen der Vielzahl entsprechender Trägerstifte (1608) eine Außenbeschichtung hat.
Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei die Außenbeschichtung Wolframnitrid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei die Außenbeschichtung Wolframkarbid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl beweglicher Einrastteile (52, 88, 310, 508, 1610) der Vielzahl von Stützelementen (22, 82, 304, 502, 1608) eine Vielzahl glatter Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Bewegungssystem (106, 200, 320, 406) für die Stützelemente, das so ausgeführt ist, dass es auf die thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) hin die beweglichen Einrastteile (104, 228, 310, 404) bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei das Bewegungssystem (106, 200, 320, 406) für die Stützelemente so ausgeführt ist, dass es auf die thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) hin die Stützelemente (104, 228, 310, 404) bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei das Bewegungssystem (106, 200, 320, 406) für jedes der Stützelemente (104, 204, 304, 402) einen entsprechenden Aktuator (106, 200, 320, 406) umfasst, der mit dem Stützelement verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei das Bewegungssystem (106, 200, 320, 406) so ausgeführt ist, dass es an jedem der Aktuatoren (106, 200, 320, 406) einen elektrischen Strom fließen lässt, um jedes der Stützelemente (104, 204, 304, 402) zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei jeder der Aktuatoren (106, 200, 320, 406) einen Schwingspulen-Aktuator umfasst, der mit dem Stützelement (104, 204, 304, 402) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei jeder der Aktuatoren (106, 200, 320, 406) einen piezoelektrischen Aktuator umfasst, der mit dem Stützelement (104, 204, 304, 402) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei jeder der Aktuatoren (106, 200, 320, 406) einen linearen Servo-Aktuator umfasst, der mit dem Stützelement (104, 204, 304, 402) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei das Bewegungssystem (200) ferner für jeden der Aktuatoren (200) einen Bewegungsumsetzer (202) umfasst, der so ausgeführt ist, dass er eine lineare Bewegung eines beweglichen Elements (122) des Aktuators (200) in eine bogenförmige Bewegung des Stützelements (104) umwandelt.
Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei das Bewegungssystem (106, 406) mindestens eine Steuervorrichtung (132, 420) umfasst, die so ausgeführt ist, dass sie Positionen der Vielzahl von Stützelementen (104, 404) anpasst, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Halbleiter-Werkstückes (24) und einer aufwärts gerichteten Kraft, die von der Vielzahl von Einrastteilen der Vielzahl von Stützelementen (104, 404) auf das Halbleiter-Werkstück (24) ausgeübt wird, zu minimieren.
Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei das Bewegungssystem (106, 406) mindestens eine Steuervorrichtung (132, 420) umfasst, die so ausgeführt ist, dass sie Positionen der Stützelemente (104, 404) anpasst, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Halbleiter-Werkstückes (24) und einer aufwärts gerichteten Kraft, die von den Einrastteilen der Stützelemente (104, 404) auf das Halbleiter-Werkstück (24) ausgeübt wird, innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei das Bewegungssystem so ausgeführt ist, dass es die Stützelemente in Abhängigkeit von einem vorhergesagten Wert der thermisch induzierten Bewegung bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei das Bewegungssystem (106, 406) so ausgeführt ist, dass es die Stützelemente (104. 404) in Abhängigkeit von einem ermittelten Parameter der thermisch induzierten Bewegung bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 41, ferner umfassend mindestens einen Detektor (132, 420), der so ausgeführt ist, dass er die thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 53, wobei das Bewegungssystem (106, 406) eine Vielzahl von Aktuatoren (106, 406) umfasst, von denen jeder mit einem entsprechenden Stützelement (104. 404) aus der Vielzahl von Stützelementen verbunden ist, und wobei der mindestens eine Detektor (132, 420) so ausgeführt ist, dass er in jedem Aktuator aus der Vielzahl von Aktuatoren (106, 406) einen elektrischen Strom ermittelt, der aus einer Kraft resultiert, die durch die Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) auf das Einrastteil des jeweiligen Stützelements (104. 404) ausgeübt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 54, ferner umfassend mindestens eine Steuervorrichtung (132, 420), die so ausgeführt ist, dass sie an jedem der Aktuatoren (106, 406) einen elektrischen Strom fließen lässt, um die Einrastteile zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei die Vielzahl von Aktuatoren (106, 406) eine Vielzahl von Schwingspulen-Aktuatoren umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 54, wobei der mindestens eine Detektor (132, 420) für jeden Aktuator (106, 406) so ausgeführt ist, dass er eine Abweichung des elektrischen Stroms von einer gewünschten Größe des elektrischen Stroms ermittelt, und die mindestens eine Steuervorrichtung (132, 420) so ausgeführt ist, dass sie den Aktuator (106, 406) steuert, damit dieser eine Position des Stützelements (104. 404) so anpasst, dass die Abweichung minimiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 53, wobei der mindestens eine Detektor (132, 420) mindestens eine Prozessorschaltung umfasst, die mit den Aktuatoren (106, 406) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 58, wobei der mindestens eine Detektor (132, 420) eine Vielzahl von Prozessorschaltungen umfasst, die jeweils mit einem entsprechenden Aktuator (106, 406) aus der Vielzahl von Aktuatoren in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei die mindestens eine Steuervorrichtung (132, 420) mindestens eine Prozessorschaltung umfasst, die mit den Aktuatoren (106, 406) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 60, wobei die mindestens eine Steuervorrichtung (132, 420) eine Vielzahl von Prozessorschaltungen umfasst, die jeweils mit einem entsprechenden Aktuator (106, 406) aus der Vielzahl von Aktuatoren in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei die mindestens eine Steuervorrichtung (132, 420) den mindestens einen Detektor (132, 420) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl beweglicher Einrastteile (404, 1006) der Vielzahl von Stützelementen (402, 1002) eine erste Vielzahl beweglicher Einrastteile einer ersten Vielzahl entsprechender Stützelemente (404, 1002), die mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind, sowie eine zweite Vielzahl beweglicher Einrastteile einer zweiten Vielzahl von Stützelementen (414, 1004), die mit einer oberen Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 63, wobei die ersten und zweiten Vielzahlen von Einrastteilen jeweils an einem Außenumfangsbereich des Halbleiter-Werkstückes (24) mit der unteren und der oberen Oberfläche (28, 26) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei das Bewegungssystem (106, 200, 320, 406) so ausgeführt ist, dass es die Einrastteile (104, 228, 310, 404) bewegt, um Kräfte zu minimieren, die zwischen dem Halbleiter-Werkstück (24) und den Einrastteilen ausgeübt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 65, wobei die Vielzahl von Einrastteilen der Vielzahl von Stützelementen (402) eine erste Vielzahl beweglicher Einrastteile einer ersten Vielzahl entsprechender Stützelemente (404) umfasst, die mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind, und wobei das Bewegungssystem (406) so ausgeführt ist, dass es die erste Vielzahl von Einrastteilen bewegt, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Halbleiter-Werkstückes (24) und einer Kraft, die zwischen der ersten Vielzahl von Einrastteilen und dem Halbleiter-Werkstück (24) ausgeübt wird, zu minimieren.
Vorrichtung nach Anspruch 66, wobei die Vielzahl von Einrastteilen der Vielzahl von Stützelementen (402) ferner eine zweite Vielzahl beweglicher Einrastteile einer zweiten Vielzahl entsprechender Stützelemente (414) umfasst, die mit einer oberen Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind, und wobei das Bewegungssystem (416) so ausgeführt ist, dass es die zweite Vielzahl von Einrastteilen bewegt, um eine Kraft, die zwischen dem Halbleiter-Werkstück (24) und der zweiten Vielzahl von Einrastteilen ausgeübt wird, zu minimieren.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei jedes bewegliche Einrastteil (310) aus der Vielzahl beweglicher Einrastteile federnd mit dem Halbleiter-Werkstück (24) verrastbar ist, und wobei das Bewegungssystem (320) so ausgeführt ist, dass es die Vielzahl von Stützelementen (304) auf die thermisch induzierte Bewegung hin bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 68, ferner umfassend eine Vielzahl von Drehmomentapplikatoren (308), die so ausgeführt sind, dass sie auf die Stützelemente (304) um deren jeweilige Drehpunkte (306) Drehmomente ausüben, um zu bewirken, dass die Einrastteile (310) dazu neigen, mit dem Halbleiter-Werkstück (24) in Kontakt zu bleiben, und wobei das Bewegungssystem (320) so ausgeführt ist, dass es die Drehpunkte (306) der Stützelemente (304) bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 69, wobei die Vielzahl von Drehmomentapplikatoren eine Vielzahl von Federn (308) umfasst, die mit den Stützelementen an anderen Stellen als an deren Drehpunkten (306) verbunden sind, und wobei das Bewegungssystem (320) so ausgeführt ist, dass es an einer Vielzahl von Aktuatoren (320), die mir der Vielzahl von Stützelementen (304) verbunden sind, elektrische Ströme fließen lässt, um die Stützelemente (304) zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 68, wobei die Vielzahl von Stützelementen (602) eine Vielzahl elastischer Stützelemente (602) umfasst, die jeweils ein eingespanntes Teil (604) und ein nicht eingespanntes Teil (606) aufweisen; wobei die nicht eingespannten Teile (606) federnd mit dem Halbleiter-Werkstück (24) verrastbar sind; und wobei das Bewegungssystem (106) so ausgeführt ist, dass es die eingespannten Teile (606) der Stützelemente (602) bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 71, wobei die Vielzahl von Aktuatoren (102) mit der Vielzahl eingespannter Teile (602) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 68, ferner umfassend einen Detektor (132, 320, 420), der so ausgeführt ist, dass er die thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Stützelementen eine Vielzahl elastischer Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) umfasst, die jeweils ein nicht eingespanntes Teil (606, 656, 686, 716, 816, 906) und ein eingespanntes Teil (604, 654, 684, 714, 815, 817, 904, 1010, 1014, 1406, 1408) aufweisen, und wobei die beweglichen Einrastteile die nicht eingespannten Teile (606, 656, 686, 716, 816, 906) der elastischen Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 74, wobei die Vielzahl elastischer Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) eine Vielzahl von Fasern umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 75, wobei die Vielzahl von Fasern eine Vielzahl von optischen Fasern umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 75, wobei die Vielzahl von Fasern eine Vielzahl von Quarzfasern umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 75, wobei die Vielzahl von Fasern eine Vielzahl von Saphirfasern umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 74, ferner umfassend mindestens eine Einspannvorrichtung (610, 660, 690, 718, 818, 819, 920, 1018, 1022, 1410, 1424), die so ausgeführt ist, dass sie die eingespannten Teile (604, 654, 684, 714, 815, 817, 904, 1010, 1014, 1406, 1408) der elastischen Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 15 1404) einspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 79, wobei die mindestens eine Einspannvorrichtung (610) eine Vielzahl von Einspannvorrichtungen (610) aufweist, die um einen Außenumfang des Halbleiter-Werkstückes (24) herum angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 80, wobei die Vielzahl von Einspannvorrichtungen (610) aus weniger Einspannvorrichtungen (610) besteht als die Anzahl der elastischen Stützelemente (602), und wobei jede der Einspannvorrichtungen (610) so ausgeführt ist, dass sie mehr als eines der elastischen Stützelemente (602) einspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 81, wobei jede der Einspannvorrichtungen (610) so ausgeführt ist, dass sie das mehr als eine der elastischen Stützelemente (602) generell parallel zueinander einspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 81, wobei jede der Einspannvorrichtungen (660, 690) so ausgeführt ist, dass sie das mehr als eine der elastischen Stützelemente (652, 682) generell voneinander divergierend einspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 80, wobei die Vielzahl von Einspannvorrichtungen (908) aus der gleichen Anzahl von Einspannvorrichtungen (908) besteht wie die Anzahl der elastischen Stützelemente (903), und wobei jede der Einspannvorrichtungen (908) so ausgeführt ist, dass sie jeweils ein entsprechendes Exemplar der eingespannten Teile (904) einspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 80, ferner umfassend eine Vielzahl von Kraftapplikatoren (506, 520), die so konfiguriert sind, dass sie auf die Vielzahl von Einspannvorrichtungen (610) Kräfte ausüben, um zu bewirken, dass jedes der nicht eingespannten Teile (606) dazu neigt, während der thermisch induzierten Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) in Kontakt zu bleiben.
Vorrichtung nach Anspruch 85, wobei die Vielzahl von Kraftapplikatoren (506, 520) eine Vielzahl von Drehmomentapplikatoren umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 85, wobei die Vielzahl von Kraftapplikatoren (506, 520) eine Vielzahl von Federn umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 74, wobei jedes der Einrastteile mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem Winkel von 10 bis 80 Grad relativ zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 74, wobei jedes der Einrastteile mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem Winkel von 15 bis 35 Grad relativ zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 74, wobei jedes der Einrastteile mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem Winkel von 25 Grad relativ zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 79, wobei jedes der elastischen Stützelemente (903) an einem seiner Enden das eingespannte Teil (904) umfasst, und wobei sich das nicht eingespannte Teil (906) von dem eingespannten Teil nach innen in Richtung eines zentralen Bereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 91, wobei sich eine innere Spitze (924) jedes der nicht eingespannten Teile (906) nach innen zu einer Außenkante (922) des Halbleiter-Werkstückes (24) hin erstreckt, und wobei das Einrastteil einen Zwischenpunkt (926) entlang des nicht eingespannten Teils (906) zwischen dem eingespannten Teil (904) und der inneren Spitze (924) umfasst, wobei der Zwischenpunkt (924) mit der Außenkante (922) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 79, wobei die mindestens eine Einspannvorrichtung eine Platte auf Werkstückebene (920, 1018, 1410) umfasst, die das Halbleiter-Werkstück (24) umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 93, wobei die Einspannvorrichtung (920) mindestens eine Klemmvorrichtung (910) zum Arretieren der eingespannten Teile (904) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 93, wobei die Platte auf Werkstückebene (920) in ihrer Innenfläche eine Vielzahl von Öffnungen (918) zum Stützen des Halbleiter-Werkstückes (24) definiert, und wobei die eingespannten Teile (904) an der Platte auf Werkstückebene (920) befestigt sind, während sich die nicht eingespannten Teile (906) durch die Öffnungen (918) zum Stützen des Halbleiter-Werkstückes (24) nach innen in Richtung des Halbleiter-Werkstückes (24) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 93, wobei die Platte auf Werkstückebene (920) so ausgeführt ist, dass die eingespannten Teile (904) in einer generell horizontalen Richtung eingespannt werden, um zu bewirken, dass sich die nicht eingespannten Teile (906) generell horizontal nach innen in Richtung eines zentralen Bereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) erstrecken und nach unten durchhängen.
Vorrichtung nach Anspruch 96, wobei die nicht eingespannten Teile (906) mit einer Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 97, wobei die nicht eingespannten Teile (906) mit der Außenkante (922) des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem Winkel von weniger als etwa 10 Grad nach unten relativ zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 93, wobei die Vielzahl elastischer Stützelemente eine Vielzahl verlängerter elastischer Stützelemente (902, 1006, 1404) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 99, wobei die Vielzahl verlängerter elastischer Stützelemente (902) mindestens zwanzig verlängerte elastische Stützelemente umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 99, wobei die Vielzahl verlängerter elastischer Stützelemente (902) mindestens fünfzig verlängerte elastische Stützelemente umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 74, wobei jedes der elastischen Stützelemente 812, 1002, 1402) erste und zweite voneinander beabstandete eingespannte Teile (815, 817, 1010, 1014, 1406, 1408) umfasst und sich das nicht eingespannte Teil (816) in einem kurvenförmigen Pfad zwischen ihnen erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 79, wobei jedes der elastischen Stützelemente (812, 1002, 1402) erste und zweite an einander gegenüberliegenden Enden des Stützelements eingespannte Teile (815, 817, 1010, 1014, 1406, 1408) umfasst, die zwischen sich das nicht eingespannte Teil (816) definieren, und wobei die mindestens eine Einspannvorrichtung erste und zweite Einspannvorrichtungen (818, 819, 1018, 1022, 20 1410, 1424) umfasst, die so ausgeführt sind, dass sie die ersten und zweiten eingespannten Teile (815, 817, 1010, 1014, 1406, 1408) mit Abstand zueinander einspannen, um zu bewirken, dass sich das nicht eingespannte Teil (816) in einem kurvenförmigen Pfad zwischen ihnen erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 102, wobei sich das nicht eingespannte Teil (816) von dem ersten eingespannten Teil (815) den kurvenförmigen Pfad entlang nach oben und innen in Richtung des Halbleiter-Werkstückes (24) zu einem Kontaktbereich zwischen dem nicht eingespannten Teil und dem Halbleiter-Werkstück (24) erstreckt, und sich dann von dem Kontaktbereich nach unten und außen zu dem zweiten eingespannten Teil erstreckt (817).
Vorrichtung nach Anspruch 104, wobei sich das nicht eingespannte Teil (816) den kurvenförmigen Pfad entlang erstreckt, so dass eine Tangente des nicht eingespannten Teils (816) in dem Kontaktbereich parallel zu einer Tangente eines Außenumfangs des Halbleiter-Werkstückes (24) in der Nähe des Kontaktbereichs ist.
Vorrichtung nach Anspruch 104, wobei sich das nicht eingespannte Teil (1016) den kurvenförmigen Pfad entlang erstreckt, so dass sich eine Tangente des nicht eingespannten Teils (1016) in dem Kontaktbereich radial nach innen in Richtung eines Zentrums des Halbleiter-Werkstückes (24) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 102, wobei sich das nicht eingespannte Teil den kurvenförmigen Pfad (1412) entlang erstreckt, um ein erstes generell schleifenförmiges Pfadsegment, das sich von dem ersten eingespannten Teil (1406) unter einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) erstreckt und das Halbleiter-Werkstück (24) an seiner unteren Oberfläche (28) berührt, ein zweites generell schleifenförmiges Pfadsegment (1414), das sich zwischen einer Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) und einer Innenkante einer Platte auf Werkstückebene (1410) erstreckt, und ein drittes generell schleifenförmiges Pfadsegment (1416), das sich über der Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) erstreckt und das Halbleiter-Werkstück (24) an einer oberen Oberfläche (26) berührt, zu bilden, wobei der kurvenförmige Pfad an dem zweiten eingespannten Teil (1408) endet.
Vorrichtung nach Anspruch 107, ferner umfassend eine Einzugsvorrichtung (14, 24), die so ausgeführt ist, dass sie das zweite eingespannte Teil einzieht, um das dritte generell schleifenförmige Pfadsegment (1416) aus einem Raum herauszubewegen, der über der oberen Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) definiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 102, wobei die ersten und zweiten eingespannten Teile (815, 817, 1010, 1014, 1406, 1408) an einer Platte auf Werkstückebene (810, 1018, 1410) befestigt sind, um Bewegungen der eingespannten Teile zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 102, wobei mindestens eines der ersten und zweiten eingespannten Teile (1014, 1408) einziehbar eingespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 110, ferner umfassend eine Einzugsvorrichtung (1022, 1424), die so ausgeführt ist, dass sie das mindestens eine der ersten und zweiten eingespannten Teile (1014, 1408) einzieht, um das nicht eingespannte Teil effektiv zu verkürzen.
Vorrichtung nach Anspruch 110, ferner umfassend eine Einzugsvorrichtung (1022, 1424), die so ausgeführt ist, dass sie das mindestens eine der ersten und zweiten eingespannten Teile (1014, 1408) auszieht, um das nicht eingespannte Teil effektiv zu verlängern.
Vorrichtung nach Anspruch 74, wobei die Vielzahl elastischer Stützelemente erste und zweite Vielzahlen verlängerter elastischer Stützelemente (1006, 1008) umfasst, wobei die nicht eingespannten Teile der ersten Vielzahl elastischer Stützelemente (1006) mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind, und wobei die nicht eingespannten Teile der zweiten Vielzahl elastischer Stützelemente (1008) mit einer oberen Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend ein seitliches Stützelement (1206, 1304), das so ausgeführt ist, dass es das Halbleiter-Werkstück (24) seitlich stützt.
Vorrichtung nach Anspruch 114, wobei das seitliche Stützelement (1206) eine Vielzahl seitlicher Stützelemente (1206, 1208, 1210, 1212, 1304) an entsprechenden Positionen relativ zu einer Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 115, wobei jedes seitliche Stützelement aus der Vielzahl seitlicher Stützelemente (1206, 1304) federnd mit der Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 115, wobei die Vielzahl seitlicher Stützelemente (1206, 1304) eine Vielzahl elastischer Fasern umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 117, wobei die elastischen Fasern lotrecht zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 114, wobei das Stützelement (1302) das seitliche Stützelement (1304) umfasst, und wobei das Stützelement (1302) ein bewegliches Einrastteil (716) zum vertikalen Stützen umfasst, das mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar ist, und ein Einrastteil (1304) zum seitlichen Stützen, das mit einer Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) verrastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 119, wobei das Stützelement (1302) eine Vielzahl von Stützelementen umfasst, die eine Vielzahl von Einrastteilen (716, 1304) zum vertikalen und seitlichen Stützen umfasst, die mit dem Halbleiter-Werkstück (24) verrastbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 119, wobei die Einrastteile (716, 1304) zum vertikalen und seitlichen Stützen federnd mit dem Halbleiter-Werkstück (24) verrastbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 119, wobei die Einrastteile (716, 1304) zum vertikalen und seitlichen Stützen elastisch sind.
Vorrichtung nach Anspruch 122, wobei die Einrastteile (716, 1304) zum vertikalen und seitlichen Stützen erste und zweite Fasern umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 117, wobei die Fasern optische Fasern umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 117, wobei die Fasern Quarzfasern umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 117, wobei die Fasern Saphirfasern umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Heizsystem (62, 64) ein Bestrahlungssystem (64) umfasst, das so ausgeführt ist, dass es die Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) bestrahlt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlungssystem (64) so ausgeführt ist, dass es die Oberfläche (26) über einen Zeitraum hinweg bestrahlt, der kürzer ist als eine Wärmeleitzeit des Halbleiter-Werkstückes (24), um die Oberfläche (26) auf eine Temperatur aufzuheizen, die größer ist als eine Temperatur des Substratvolumens des Halbleiter-Werkstückes (24).
Vorrichtung nach Anspruch 128, wobei das Bestrahlungssystem (64) so ausgeführt ist, dass es die Oberfläche (26) über einen Zeitraum hinweg bestrahlt, der kürzer ist als etwa 1 Millisekunde.
Vorrichtung nach Anspruch 127, wobei das Bestrahlungssystem (64) so ausgeführt ist, dass es: die Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) über einen ersten Zeitraum hinweg bestrahlt, der kürzer ist als die Wärmeleitzeit des Halbleiter-Werkstückes (24), um die Oberfläche (26) auf eine Zwischentemperatur aufzuheizen, die höher ist als jene des Substratvolumens des Halbleiter-Werkstückes (24); und die Oberfläche (26) über einen zweiten Zeitraum hinweg bestrahlt, der kürzer ist als die Wärmeleitzeit des Halbleiter-Werkstückes (24), um die Oberfläche (26) auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen, die höher ist als die Zwischentemperatur, wobei der zweite Zeitraum in einem Zeitabstand nach dem ersten Zeitraum beginnt, der groß genug ist, um zumindest eine leichte thermische Verkrümmung des Halbleiter-Werkstückes (24) zuzulassen.
Vorrichtung nach Anspruch 130, wobei das Bestrahlungssystem (64) so ausgeführt ist, dass es während des zweiten Zeitraums mehr Strahlenenergie an die Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) abgibt als während des ersten Zeitraums.
Vorrichtung nach Anspruch 130, wobei das Bestrahlungssystem (64) so ausgeführt ist, dass es den zweiten Zeitraum innerhalb einiger Millisekunden nach dem Ende des ersten Zeitraums einleitet.
Vorrichtung nach Anspruch 127, wobei das Bestrahlungssystem (64) so ausgeführt ist, dass es die Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) über einen Zeitabschnitt hinweg, der kürzer ist als eine Wärmeleitzeit des Halbleiter-Werkstückes (24) und lang genug ist, um zumindest eine leichte thermische Verkrümmung des Halbleiter-Werkstückes (24) zuzulassen, kontinuierlich bestrahlt.
Vorrichtung nach Anspruch 127, wobei das Bestrahlungssystem (64) so ausgeführt ist, dass es die Bestrahlungsintensität während des Zeitabschnitts variiert.
Vorrichtung nach Anspruch 134, wobei das Bestrahlungssystem (64) so ausgeführt ist, dass es die Oberfläche (26) in einem späteren Abschnitt des Zeitintervalls mit einer größeren Intensität bestrahlt als in einem früheren Abschnitt des Zeitintervalls.
Vorrichtung nach Anspruch 127, wobei das Bestrahlungssystem (64) eine Blitzlampe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 136, wobei die Blitzlampe eine flüssigkeitsgekühlte Bogenlampe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 136, wobei die Blitzlampe eine Wasserwand-Bogenlampe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 138, wobei die Wasserwand-Bogenlampe eine Doppel-Wasserwand-Bogenlampe umfasst.
Verfahren zum Stützen eines Halbleiter-Werkstückes (24), wobei das Verfahren umfasst: Bewirken einer thermisch induzierten Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24), durch Aufheizen einer Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) relativ zu einem Substratvolumen des Halbleiter-Werkstückes (24), wobei das Bewirken der thermisch induzierten Bewegung ein Bewirken einer vertikalen Bewegung eines äußeren Randbereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) und eines Zentrums des Halbleiter-Werkstückes (24) relativ zueinander umfasst; und Zulassen, der thermisch induzierten Bewegung, welche die vertikale Bewegung des äußeren Randbereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) und des Zentrums des Halbleiter-Werkstückes (24) relativ zueinander umfasst, während eines Stützens des Halbleiter-Werkstücks.
Verfahren nach Anspruch 140, wobei das Stützen ein Verrasten eines beweglichen Einrastteils (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) eines Stützelements (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 1402) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst, wobei dieses Einrastteil beweglich ist, um die thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) zuzulassen und das Halbleiter-Werkstück (24) zu stützen.
Verfahren nach Anspruch 141, wobei das Verrasten ein Verrasten des beweglichen Einrastteils (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) des Stützelements (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 1402) mit einem Halbleiterwafer umfasst, um thermisch induzierte Bewegungen des Wafers zuzulassen und den Wafer zu stützen.
Verfahren nach Anspruch 141, ferner umfassend ein automatisches Zulassen von Bewegungen des Einrastteils (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) auf die thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) hin.
Verfahren nach Anspruch 141, wobei das Zulassen der thermisch induzierten Bewegung ein Zulassen von Bewegungen des Einrastteils (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) umfasst, um die Belastungen in dem Halbleiter-Werkstück (24) zu minimieren und das Halbleiter-Werkstück (24) während der thermisch induzierten Bewegung zu stützen.
Verfahren nach Anspruch 140, wobei das Zulassen der thermisch induzierten Bewegung ein Zulassen von Bewegungen von Außenbereichen des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst, während ein Schwerpunkt des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem gewünschten Bereich gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 145, wobei das Halten ein Minimieren von Bewegungen des Schwerpunkts des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 140, wobei das Zulassen ein Zulassen thermischer Verkrümmungen des Werkstücks umfasst.
Verfahren nach Anspruch 141, wobei das Verrasten ein Verrasten eines als Einrastteil dienenden Teils eines starren beweglichen Stützelements (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 141, wobei das Stützelement elastisch ist (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) und ein eingespanntes Teil (604, 654, 684, 714, 815, 817, 904, 1010, 1014, 1406, 1408) und ein nicht eingespanntes Teil (606, 656, 686, 716, 816, 906) aufweist, und wobei das Verrasten ein Verrasten des nicht eingespannten Teils mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 141, wobei das Verrasten ein federndes Verrasten des beweglichen Einrastteils (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) des Stützelements (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 1402) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 141, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl beweglicher Einrastteile (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) einer Vielzahl entsprechender Stützelemente (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 1402) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 151, wobei das Verrasten ein Verrasten von mindestens drei beweglichen Einrastteilen (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) von mindestens drei entsprechenden Stützelementen (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 1402) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 151, wobei das Verrasten ein Verrasten von mindestens vier beweglichen Einrastteilen (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) von mindestens vier entsprechenden Stützelementen (22, 82, 104, 204, 304, 402, 502, 602, 652, 682, 702, 802, 902, 1002, 1402) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 141, ferner umfassend ein Unterdrücken von Schwingungen des Halbleiter-Werkstückes (24).
Verfahren nach Anspruch 154, wobei das Unterdrücken ein Unterdrücken von mindestens einem natürlichen Schwingungsmodus des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 155, wobei das Unterdrücken ein Unterdrücken eines zweiten natürlichen Schwingungsmodus des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 155, wobei das Unterdrücken ein Unterdrücken eines ersten natürlichen Schwingungsmodus des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 154, wobei das Unterdrücken ein Absorbieren von kinetischer Energie von dem Halbleiter-Werkstück (24) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 151, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 159, wobei Verrasten ein Verrasten der Spitzen der Trägestifte (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) mit einem Außenumfangsbereich des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 160, ferner umfassend ein automatisches Zulassen von Bewegungen der Spitzen der Trägerstifte (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) auf die thermisch induzierte Bewegung des Außenumfangsbereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) hin.
Verfahren nach Anspruch 151, wobei das Verrasten ein federndes Verrasten jedes der beweglichen Einrastteile (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508, 606, 656, 686, 716, 816, 906, 1006, 1404) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 162, wobei das federnde Verrasten ein Ausüben einer Kraft auf jedes der Stützelemente (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502) umfasst, um zu bewirken, dass jedes Einrastteil (52, 88, 104, 228, 310, 404, 508) dazu neigt, während der thermisch induzierten Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) in Kontakt zu bleiben.
Verfahren nach Anspruch 163, wobei das Ausüben einer Kraft ein Ausüben eines Drehmoments auf jedes der Stützelemente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 164, wobei das Ausüben eines Drehmoments ein Ausüben einer aufwärts gerichteten Kraft an einer Stelle an jedem Stützelement (22), die sich zwischen einem Drehpunkt (40) des Stützelements (22) und dem Einrastteil (52) befindet, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 164, wobei das Ausüben eines Drehmoments ein Ausüben einer abwärts gerichteten Kraft an einer Stelle an jedem Stützelement (82, 304, 502) umfasst, die so gewählt ist, dass sich ein Drehpunkt (84, 306, 504) des Stützelements zwischen der Stelle und dem Einrastteil (88, 310, 508) befindet.
Verfahren nach Anspruch 163, wobei das Ausüben einer Kraft ein Ausüben von ersten und zweiten Kräften umfasst, um einander entgegenwirkende erste und zweite Drehmomente auf jedes der Stützelemente (502) auszuüben, wobei das zweite Drehmoment so wirkt, dass es das Stützelement (502) daran hindert, sich aus seiner Gleichgewichtsposition herauszubewegen.
Verfahren nach Anspruch 163, wobei das Ausüben einer Kraft ein Ausüben einer Federkraft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 168, wobei das Ausüben der Federkraft ein Ausüben der Kraft mit einer Feder (48, 86, 308, 506, 520), die mit jedem der Stützelemente (22, 82, 304, 502) verbunden ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 168, wobei das Ausüben der Federkraft ein Ausüben einer Konstantkraft mit einer Konstantkraftfeder (48, 86, 308, 506, 520), die mit jedem der Stützelemente (22, 82, 304, 502) verbunden ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 159, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst, wobei die Trägerstifte (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) Material umfassen, das zumindest für einige Strahlungswellenlängen, mit denen das Halbleiter-Werkstück (24) zwecks Erwärmens bestrahlt werden kann, durchlässig ist.
Verfahren nach Anspruch 159, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender, optisch durchlässiges Material umfassender Trägerstifte (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 159, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender, Quarz umfassender Trägerstifte (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 159, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender, Saphir umfassender Trägerstifte (22, 82, 104, 204, 304, 404, 502, 1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 159, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender, Metall umfassender Trägerstifte (1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 159, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von Spitzen einer Vielzahl entsprechender, Wolfram umfassender Trägerstifte (1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 159, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl beschichteter Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte (1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 177, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von mit Wolframnitrid beschichteten Spitzen einer Vielzahl entsprechender Wolfram-Trägerstifte (1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 177, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von mit Wolframkarbid beschichteten Spitzen einer Vielzahl entsprechender Wolfram-Trägerstifte (1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 151, wobei das Verrasten ein Verrasten einer Vielzahl von glatten Spitzen einer Vielzahl entsprechender Trägerstifte (22, 82, 304, 502, 1608) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 151, ferner umfassend ein Bewegen der beweglichen Einrastteile (104, 228, 310, 404) auf die thermisch induzierte Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) hin.
Verfahren nach Anspruch 181, wobei das Bewegen der beweglichen Einrastteile ein Bewegen der Stützelemente (104, 204, 304, 402) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 182, wobei das Bewegen der Stützelemente (104, 204, 304, 402) für jedes der Stützelemente ein Fließenlassen eines elektrischen Stroms zu einem mit dem Stützelement verbundenen Aktuator (106, 200, 320, 406) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 183, wobei das Fließenlassen eines elektrischen Stroms ein Fließenlassen eines elektrischen Stroms zu einem mit dem Stützelement (104, 204, 304, 402) verbundenen Schwingspulenaktuator (106, 200, 320, 406) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 183, wobei das Fließenlassen eines elektrischen Stroms ein Fließenlassen eines elektrischen Stroms zu einem mit dem Stützelement (104, 204, 304, 402) verbundenen piezoelektrischen Aktuator umfasst.
Verfahren nach Anspruch 183, wobei das Fließenlassen eines elektrischen Stroms ein Fließenlassen eines elektrischen Stroms zu einem mit dem Stützelement (104, 204, 304, 402) verbundenen linearen Servo-Aktuator umfasst.
Verfahren nach Anspruch 183, ferner umfassend ein Umwandeln einer linearen Bewegung eines beweglichen Elements (122) des Aktuators (200) in eine bogenförmige Bewegung des Stützelements (104).
Verfahren nach Anspruch 182, wobei das Bewegen ein Anpassen von Positionen der Vielzahl von Stützelementen (104, 404) umfasst, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Halbleiter-Werkstückes (24) und einer aufwärts gerichteten Kraft, die von der Vielzahl von Einrastteilen der Vielzahl von Stützelementen (104, 404) auf das Halbleiter-Werkstück (24) ausgeübt wird, zu minimieren.
Verfahren nach Anspruch 182, wobei das Bewegen ein Anpassen von Positionen der Stützelemente (104, 404) umfasst, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Halbleiter-Werkstückes (24) und einer aufwärts gerichteten Kraft, die von den Einrastteilen der Stützelemente (104, 404) auf das Halbleiter-Werkstück (24) ausgeübt wird, innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten.
Verfahren nach Anspruch 181, wobei das Bewegen der Einrastteile auf die thermisch induzierte Bewegung hin ein Bewegen der Stützelemente (104, 304) in Abhängigkeit von einem vorhergesagten Wert der thermisch induzierten Bewegung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 181, wobei das Bewegen der Einrastteile auf die thermisch induzierte Bewegung hin ein Bewegen der Stützelemente (104, 404) in Abhängigkeit von einem ermittelten Parameter der thermisch induzierten Bewegung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 181, ferner umfassend ein Ermitteln der thermisch induzierten Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24).
Verfahren nach Anspruch 192, wobei das Ermitteln ein Ermitteln in jedem Aktuator aus einer Vielzahl von Aktuatoren (106, 406), die jeweils mit einem entsprechenden Stützelement aus einer Vielzahl von Stützelementen (104, 402) verbunden sind, eines elektrischen Stroms umfasst, der aus einer Kraft resultiert, die durch die Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) auf das Einrastteil des Stützelements (104, 402) ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 193, wobei das Bewegen der Einrastteile ein Fließenlassen eines elektrischen Stroms zu jedem der Aktuatoren (106, 406) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 193, wobei das Ermitteln des elektrischen Stroms das Ermitteln des Stroms in jedem Schwingspulen-Aktuator (106, 406) aus einer Vielzahl von Schwingspulen-Aktuatoren umfasst, die jeweils mit einem entsprechenden Exemplar der Stützelemente (104, 402) verbunden sind, und wobei das Bewegen der Einrastteile das Fließenlassen elektrischer Ströme zu den Schwingspulen-Aktuatoren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 193, wobei das Ermitteln des elektrischen Stroms für jeden Aktuator (106, 406) das Ermitteln einer Abweichung des elektrischen Stroms von einer gewünschten Höhe des elektrischen Stroms umfasst, und wobei das Bewegen der Einrastteile für jedes Stützelement das Anpassen einer Position des Stützelements (104, 404) umfasst, um die Abweichung zu minimieren.
Verfahren nach Anspruch 196, wobei das Ermitteln der Abweichung das Ermitteln der Abweichung in einer Prozessorschaltung umfasst, die mit dem Aktuator (106, 406) in Verbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 151, wobei das Verrasten ein Verrasten einer ersten Vielzahl beweglicher Einrastteile einer ersten Vielzahl entsprechender Stützelemente (404, 1002) mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) und das Verrasten einer zweiten Vielzahl von Einrastteilen einer zweiten Vielzahl von Stützelementen (414, 1004) mit einer oberen Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 198, wobei das Verrasten ein Verrasten der ersten und zweiten Vielzahlen von Einrastteilen mit der unteren und der oberen Oberfläche (28, 26) des Halbleiter-Werkstückes (24) an einem Außenumfangsbereich des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 181, wobei das Bewegen ein Bewegen der Einrastteile (104, 228, 310, 404) umfasst, um Kräfte zu minimieren, die zwischen dem Halbleiter-Werkstück (24) und den Einrastteilen ausgeübt werden.
Verfahren nach Anspruch 200, wobei das Bewegen ein Bewegen einer ersten Vielzahl von Einrastteilen einer ersten Vielzahl von entsprechenden, mit einer unteren Seite (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrasteten, Stützelementen umfasst, um eine Differenz zwischen einem Gewicht des Halbleiter-Werkstückes (24) und einer Kraft, die zwischen der ersten Vielzahl von Einrastteilen und dem Halbleiter-Werkstück (24) ausgeübt wird, zu verkleinern.
Verfahren nach Anspruch 201, wobei das Bewegen ferner ein Bewegen einer zweiten Vielzahl von Einrastteilen einer zweiten Vielzahl von, mit einer oberen Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) verrasteten, Stützelementen (414) umfasst, um eine Kraft zu minimieren, die zwischen den Halbleiter-Werkstück (24) und der zweiten Vielzahl von Einrastteilen ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 181, wobei das Verrasten ein federndes Verrasten der Einrastteile (310) der Stützelemente mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst, und wobei das Bewegen ein Bewegen der Stützelemente (304) auf die thermisch induzierte Bewegung hin umfasst.
Verfahren nach Anspruch 203, wobei das federnde Verrasten ein Ausüben von Drehmomenten auf die Stützelemente (304) um deren jeweilige Drehpunkte (306) umfasst, um zu bewirken, dass die Einrastteile (310) dazu neigen, mit dem Halbleiter-Werkstück (24) in Kontakt zu bleiben, und wobei das Bewegen ein Bewegen der Drehpunkte (306) der Stützelemente (304) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 204, wobei das Ausüben von Drehmomenten ein Ausüben von Federkräften auf die Stützelemente an anderen Stellen als an deren Drehpunkten (306) umfasst, und wobei das Bewegen ein Fließenlassen von elektrischen Strömen zu einer Vielzahl von Aktuatoren (320), die mit der Vielzahl von Stützelementen (304) verbunden sind, umfasst, um die Stützelemente (304) zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 203, wobei die Vielzahl von Stützelementen eine Vielzahl elastischer Stützelemente (602) umfasst, die jeweils ein eingespanntes Teil (604) und ein nicht eingespanntes Teil (606) aufweisen; wobei das federnde Verrasten ein federndes Verrasten der nicht eingespannten Teile (606) der elastischen Stützelemente (602) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst; und wobei das Bewegen ein Bewegen der eingespannten Teile (606) der Stützelemente (602) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 206, wobei das Bewegen ein Fließenlassen von elektrischen Strömen zu einer Vielzahl von Aktuatoren (102), die mit der Vielzahl von eingespannten Teilen (604) verbunden sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 203, ferner umfassend ein Ermitteln der thermisch induzierten Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24).
Verfahren nach Anspruch 151, wobei die Vielzahl von Stützelementen eine Vielzahl elastischer Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902,1006, 1404) umfasst, die jeweils ein nicht eingespanntes Teil (606, 656, 686, 716, 816, 906) und ein eingespanntes Teil (604, 654, 684, 714, 815, 817, 904, 1010, 1014, 1406, 1408) aufweisen, und wobei das Verrasten der Vielzahl beweglicher Einrastteile ein Verrasten der nicht eingespannten Teile (606, 656, 686, 716, 816, 906) der elastischen Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 209, wobei die Vielzahl elastischer Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) eine Vielzahl von Fasern umfasst, und wobei das Verrasten ein Verrasten der nicht eingespannten Teile der Fasern mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 209, wobei die Vielzahl elastischer Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) eine Vielzahl von optischen Fasern umfasst, und wobei das Verrasten ein Verrasten der nicht eingespannten Teile der optischen Fasern mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 209, wobei die Vielzahl elastischer Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) eine Vielzahl von Quarzfasern umfasst, und wobei das Verrasten ein Verrasten der nicht eingespannten Teile der Quarzfasern mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 209, wobei die Vielzahl elastischer Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404) eine Vielzahl von Saphirfasern umfasst, und wobei das Verrasten ein Verrasten der nicht eingespannten Teile der Saphirfasern mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 209, ferner umfassend ein Einspannen jedes der eingespannten Teile (604, 654, 684, 714, 815, 817, 904, 1010, 1014, 1406, 1408) der elastischen Stützelemente (602, 652, 682, 712, 812, 902, 1006, 1404).
Verfahren nach Anspruch 214, wobei das Einspannen ein Einspannen der eingespannten Teile (604) in eine Vielzahl von Einspannvorrichtungen (610) umfasst, die um einen Außenumfang des Halbleiter-Werkstückes (24) herum angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 215, wobei die Vielzahl von Einspannvorrichtungen (610) aus weniger Einspannvorrichtungen (610) besteht als die Anzahl der elastischen Stützelemente (602), und wobei das Einspannen ein Einspannen von mehr als einem der elastischen Stützelemente (602) in jede der Einspannvorrichtungen (610) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 216, wobei das Einspannen ein Einspannen der mehr als eines der elastischen Stützelemente (602), generell parallel zueinander, in jede der Einspannvorrichtungen (610) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 216, wobei das Einspannen ein Einspannen des mehr als einen der elastischen Stützelemente (652, 682), generell voneinander divergierend, in jede der Einspannvorrichtungen (660, 690) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 215, wobei die Vielzahl von Einspannvorrichtungen (908) aus einer gleichen Anzahl von Einspannvorrichtungen (908) besteht wie die Anzahl der elastischen Stützelemente (903), und wobei das Einspannen ein Einspannen jedes der eingespannten Teile (904) in eine entsprechende eine der Einspannvorrichtungen (908) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 215, wobei das Verrasten ein Ausüben einer Kraft auf jede der Einspannvorrichtungen (610) umfasst, um zu bewirken, dass jedes der nicht eingespannten Teile (606) dazu neigt, während der thermisch induzierten Bewegung des Halbleiter-Werkstückes (24) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) in Kontakt zu bleiben.
Verfahren nach Anspruch 220, wobei das Ausüben einer Kraft ein Ausüben eines Drehmoments umfasst.
Verfahren nach Anspruch 220, wobei das Ausüben einer Kraft ein Ausüben einer Federkraft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 209, wobei das Verrasten ein Verrasten jedes der Einrastteile mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem Winkel von 10 bis 80 Grad relativ zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 209, wobei das Verrasten ein Verrasten jedes der Einrastteile mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem Winkel von 15 bis 35 Grad relativ zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 209, wobei das Verrasten ein Verrasten jedes der Einrastteile mit einer unteren Oberfläche (28)des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem Winkel von 25 Grad relativ zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 214, wobei jedes der elastischen Stützelemente (903) an einem seiner Enden das eingespannte Teil (904) umfasst, und wobei das Einspannen ein Einspannen des eingespannten Teils (904) in einer Weise umfasst, dass sich das nicht eingespannte Teil (906) nach innen in Richtung eines zentralen Bereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 226, wobei sich eine innere Spitze (924) jedes der nicht eingespannten Teile (906) nach innen zu einer Außenkante (922) des Halbleiter-Werkstückes (24) hin erstreckt, und wobei das Verrasten ein Verrasten eines Zwischenpunkts (926) entlang des nicht eingespannten Teils (906) zwischen dem eingespannten Teil (904) und der inneren Spitze mit der Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 214, wobei das Einspannen ein Einspannen der eingespannten Teile in eine Platte auf Werkstückebene (920, 1018, 1410) umfasst, die das Halbleiter-Werkstück (24) umgibt.
Verfahren nach Anspruch 228, wobei das Einspannen ein Arretieren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 228, wobei das Einspannen jedes der eingespannten Teile (904) ein Befestigen des eingespannten Teils (904) an der Platte auf Werkstückebene (920) mit dem nicht eingespannten Teil (906) umfasst, das sich durch eine in der Platte definierte Öffnung (918) zum Stützen des Halbleiter-Werkstückes (24) nach innen in Richtung des Halbleiter-Werkstückes (24) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 228, wobei das Einspannen ein Einspannen der eingespannten Teile (904) in eine generell horizontale Richtung umfasst, um zu bewirken, dass sich die nicht eingespannten Teile (906) generell horizontal nach innen in Richtung eines zentralen Bereichs des Halbleiter-Werkstückes (24) erstrecken und sich nach unten durchbiegen.
Verfahren nach Anspruch 231, wobei das Verrasten ein Verrasten der nicht eingespannten (906) Teile mit einer Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 232, wobei das Verrasten ein Verrasten der nicht eingespannten Teile (906) mit der Außenkante (922) des Halbleiter-Werkstückes (24) in einem Winkel von weniger als etwa 10 Grad nach unten relativ zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 228, wobei die Vielzahl elastischer Stützelemente eine Vielzahl verlängerter elastischer Stützelemente (902, 1006, 1404) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 234, wobei die Vielzahl verlängerter elastischer Stützelemente (902) mindestens zwanzig verlängerte elastische Stützelemente umfasst, und wobei das Einspannen ein Einspannen jedes der mindestens zwanzig verlängerten elastischen Stützelemente in die Platte auf Werkstückebene (920) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 234, wobei die Vielzahl verlängerter elastischer Stützelemente (902) mindestens fünfzig verlängerte elastische Stützelemente umfasst, und wobei das Einspannen ein Einspannen jedes der mindestens fünfzig verlängerten elastischen Stützelemente in die Platte auf Werkstückebene (920) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 214, wobei jedes der elastischen Stützelemente (812. 1002, 1402) erste und zweite eingespannte Teile (815, 817, 1010, 1014, 1406, 1408) an einander gegenüberliegenden Enden des Stützelements umfasst, die zwischen sich das nicht eingespannte Teil (816) definieren, und wobei das Einspannen ein Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile mit Abstand zueinander in einer Weise umfasst, so dass sich das nicht eingespannte Teil in einem kurvenförmigen Pfad zwischen ihnen erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 237, wobei das Einspannen ein Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile (815, 817) in einer Weise umfasst, dass sich das nicht eingespannte Teil (816) den kurvenförmigen Pfad entlang von dem ersten eingespannten Teil (815) nach oben und nach innen in Richtung des Werkstücks zu einem Kontaktbereich zwischen dem nicht eingespannten Teil und dem Halbleiter-Werkstück (24) erstreckt, und sich dann von dem Kontaktbereich nach unten und nach außen zu dem zweiten eingespannten Teil (817) hin erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 238, wobei das Einspannen ein Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile in einer Weise umfasst, so dass sich das nicht eingespannte Teil (816) den kurvenförmigen Pfad entlang erstreckt, so dass eine Tangente des nicht eingespannten Teils (816) in dem Kontaktbereich parallel zu einer Tangente eines Außenumfangs des Halbleiter-Werkstückes (24) in der Nähe des Kontaktbereichs ist.
Verfahren nach Anspruch 238, wobei das Einspannen ein Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile in einer Weise umfasst, so dass sich das nicht eingespannte Teil (1006) den kurvenförmigen Pfad entlang erstreckt, so dass eine Tangente des nicht eingespannten Teils (1006) in dem Kontaktbereich radial nach innen in Richtung eines Zentrums des Halbleiter-Werkstückes (24) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 237, wobei das Einspannen ein Einspannen der ersten und zweiten eingespannten Teile in einer Weise umfasst, so dass sich das nicht eingespannte Teil den kurvenförmigen Pfad entlang erstreckt, um ein erstes generell schleifenförmiges Pfadsegment (1412) zu bilden, das sich von dem ersten eingespannten Teil (1406) unter einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) erstreckt und das Halbleiter-Werkstück (24) an seiner unteren Oberfläche (28) berührt, ein zweites generell schleifenförmiges Pfadsegment (1414), das sich zwischen einer Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) und einer Innenkante einer Platte auf Werkstückebene (1410) erstreckt, und ein drittes generell schleifenförmiges Pfadsegment (1416), das sich über der Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) erstreckt und das Halbleiter-Werkstück (24) an seiner oberen Oberfläche (26) berührt, wobei der kurvenförmige Pfad an dem zweiten eingespannten Teil (1408) endet.
Verfahren nach Anspruch 241, ferner umfassend ein Einziehen des zweiten eingespannten Teils, um das dritte generell schleifenförmige Pfadsegment (1416) aus einem Raum herauszubewegen, der über der oberen Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 237, wobei das Einspannen ein Befestigen der ersten und zweiten eingespannten (815, 817, 1010, 1014, 1406, 1408) Teile umfasst, um Bewegungen der eingespannten Teile zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 237, wobei das Einspannen ein einziehbares Einspannen von mindestens einem der ersten und zweiten eingespannten Teile (1014, 1408) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 244, ferner umfassend ein Einziehen des mindestens einen der ersten und zweiten eingespannten Teile (1014, 1408), um das nicht eingespannte Teil effektiv zu verkürzen.
Verfahren nach Anspruch 244, ferner umfassend ein Ausziehen des mindestens eines der ersten und zweiten eingespannten Teile (1014,1408), um das nicht eingespannte Teil effektiv zu verlängern.
Verfahren nach Anspruch 209, wobei die Vielzahl elastischer Stützelemente erste und zweite Vielzahlen elastischer Stützelemente (1006, 1008) umfasst, und wobei das Verrasten der Vielzahl beweglicher Einrastteile ein Verrasten der nicht eingespannten Teile der ersten Vielzahl elastischer Stützelemente (1006) mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) und ein Verrasten der nicht eingespannten Teile der zweiten Vielzahl elastischer Stützelemente (1008) mit einer oberen Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 141, ferner umfassend ein seitliches Stützen des Halbleiter-Werkstückes (24).
Verfahren nach Anspruch 248, wobei das seitliche Stützen ein Positionieren einer Vielzahl seitlicher Stützelemente (1206, 1208, 1210, 1212, 1304) an entsprechenden Positionen relativ zu einer Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 249, wobei das Positionieren ein federndes Verrasten der Vielzahl seitlicher Stützelemente (1206, 1304) mit der Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 249, wobei das Positionieren ein Positionieren einer Vielzahl elastischer Fasern an den entsprechenden Positionen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 251, wobei das Positionieren ein Positionieren der elastischen Fasern in einem Winkel, der 90° zu einer Ebene des Halbleiter-Werkstückes (24) beträgt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 248, wobei das Verrasten und das seitliche Stützen ein Verrasten eines vertikal stützenden Einrastteils (716) eines Stützelements mit einer unteren Oberfläche (28) des Halbleiter-Werkstückes (24) sowie ein Verrasten eines seitlich stützenden Einrastteils (1304) des Stützelements mit einer Außenkante des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 253, wobei das Verrasten und das seitliche Stützen ein Verrasten einer Vielzahl von vertikal und seitlich stützenden Einrastteilen (716, 1304) einer Vielzahl entsprechender Stützelemente mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 253, wobei das Verrasten und das seitliche Stützen ein federndes Verrasten der vertikal und seitlich stützenden Einrastteile (716, 1304) mit dem Halbleiter-Werkstück (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 253, wobei das Verrasten und das seitliche Stützen ein Verrasten elastischer Einrastteile umfasst, die als vertikal und seitlich stützende Einrastteile (716, 1304) dienen.
Verfahren nach Anspruch 256, wobei das Verrasten und das seitliche Stützen ein Verrasten erster und zweiter Fasern umfasst, die als vertikal und seitlich stützende Einrastteile (716, 1304) dienen.
Verfahren nach Anspruch 251, wobei das Positionieren ein Positionieren einer Vielzahl von optischen Fasern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 251, wobei das Positionieren ein Positionieren einer Vielzahl von Quarzfasern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 251, wobei das Positionieren ein Positionieren einer Vielzahl von Saphirfasern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 140, wobei das Aufheizen ein Bestrahlen der oberen Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 261, wobei das Bestrahlen ein Bestrahlen der Oberfläche (26) über einen Zeitraum hinweg umfasst, der kürzer ist als eine Wärmeleitzeit des Halbleiter-Werkstückes (24), um die Oberfläche (26) auf eine Temperatur aufzuheizen, die höher ist als eine Temperatur des Substratvolumens des Halbleiter-Werkstückes (24).
Verfahren nach Anspruch 262, wobei das Bestrahlen ein Bestrahlen der Oberfläche (26) über einen Zeitraum hinweg umfasst, der kleiner ist als etwa 1 Millisekunde.
Verfahren nach Anspruch 261, wobei das Bestrahlen Folgendes umfasst: Bestrahlen der Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) über einen ersten Zeitraum hinweg, der kürzer ist als die Wärmeleitzeit des Halbleiter-Werkstückes (24), um die Oberfläche (26) auf eine Zwischentemperatur aufzuheizen, die höher ist als jene des Substratvolumens des Halbleiter-Werkstückes (24); und Bestrahlen der Oberfläche (26) über einen zweiten Zeitraum hinweg, der kürzer ist als die Wärmeleitzeit des Halbleiter-Werkstückes (24), um die Oberfläche (26) auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen, die höher ist als die Zwischentemperatur, wobei der zweite Zeitraum in einem Zeitabstand nach dem ersten Zeitraum beginnt, der groß genug ist, um zumindest eine leichte thermische Verkrümmung des Halbleiter-Werkstückes (24) zuzulassen.
Verfahren nach Anspruch 264, wobei das Bestrahlen die Abgabe von mehr Strahlenenergie an die Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) während des zweiten Zeitraums als während des ersten Zeitraums umfasst.
Verfahren nach Anspruch 264, wobei das Bestrahlen ein Einleiten des zweiten Zeitraums innerhalb von mehreren Millisekunden nach Ende des ersten Zeitraums beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 261, wobei das Bestrahlen ein kontinuierliches Bestrahlen der Oberfläche (26) des Halbleiter-Werkstückes (24) über einen Zeitabschnitt hinweg umfasst, der kürzer ist als eine Wärmeleitzeit des Halbleiter-Werkstückes (24) und lang genug ist, um zumindest eine leichte thermische Verkrümmung des Halbleiter-Werkstückes (24) zuzulassen.
Verfahren nach Anspruch 261, wobei das kontinuierliche Bestrahlen ein Variieren einer Bestrahlungsintensität während des Zeitabschnitts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 268, wobei das Variieren ein Bestrahlen der Oberfläche (26) mit einer größeren Intensität während eines späteren Abschnitts des Zeitintervalls als während eines früheren Abschnitts des Zeitintervalls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 261, wobei das Bestrahlen ein Bestrahlen der Oberfläche (26) mit einer Blitzlampe umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 139, wobei das Halbleiter-Werkstück (24) einen Halbleiterwafer umfasst, und wobei das Stützsystem (20, 80, 102, 200, 300, 400, 500, 600, 650, 680, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400) so ausgeführt ist, dass es den Wafer stützt und thermisch induzierte Bewegungen des Wafers zulässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 140, 141 und 143 bis 270, wobei das Stützen und das Zulassen ein Stützen eines Halbleiterwafers beim Zulassen von thermisch induzierten Bewegungen des Halbleiterwafers umfasst.