DE19531699A1 - Thermo-Waferhaltevorrichtung vom Kontakttyp und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Thermo-Waferhaltevorrichtung vom Kontakttyp und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Thermo-
Haltevorrichtung vom Kontakttyp zum Halten von Wafern und Er
wärmen der gehaltenen Wafer in einem photolithographischen
Prozeß für die Fertigung eines Halbleiterbauelementes sowie
auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Mit dem Aufkommen der Submikrometer-Technologie ist die Bil
dung von Mikrostrukturen und stark gestapelten Strukturen aus
verschiedenen Materialien Bestandteil der Fertigungsprozesse
für entsprechende Halbleiterbauelemente geworden. Um in sol
chen Bauelementen eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen,
gibt es zahlreiche Anforderungen zur Erzielung von Prozeß
steuerbarkeit und geringer Schädigung während zugehöriger
Ätzvorgänge, wie diejenigen für einen photolithographischen
Prozeß, der üblicherweise als der wichtigste Schritt der
Halbleiterbauelementfertigung angesehen wird. Daher wird viel
Forschungsaufwand in die Entwicklung neuer Techniken und An
lagen zur Durchführung dieser Prozeßvorgänge gesteckt.
Ein solcher Gesichtspunkt betrifft eine Thermo-Haltevorrich
tung, die dazu verwendet wird, Wafer zu halten und im Verlauf
eines lithographischen Prozesses zu erwärmen, z. B. zum Härten
oder Veraschen zwecks Entfernen einer fotosensitiven Schicht.
Dabei erfährt der Thermo-Waferhalter periodisch wiederholte,
schnelle Aufheiz- und Kühlzyklen, üblicherweise mindestens
einmal pro Minute, über einen weiten Temperaturbereich von
ungefähr 100°C bis 300°C.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines herkömmli
chen Thermo-Waferhalters vom Kontakttyp. Der in Fig. 2 darge
stellte Thermo-Waferhalter (10), auf dem in nicht gezeigter
Weise ein Wafer zur Durchführung eines Halbleiterherstel
lungsprozesses gehalten werden kann, besteht aus einem Metall
mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus Aluminium. Als isolie
rendes Mittel ist zwischen dem Wafer und dem Aluminium-
Waferhalter (10) eine dünne Schicht (15) aus anodisch erzeug
tem Oxid mittels eines Oberflächenbehandlungsverfahrens ge
bildet, wie z. B. durch Hartanodisieren des Aluminium-Wafer
halters.
Bei den obigen Thermo-Waferhaltern vom Kontakttyp besteht die
Gefahr des Abblätterns, was eine allgemeine Schwierigkeit von
Thermo-Waferhaltern darstellt. Dabei bilden sich dünne Stücke
der Schicht (15) aus anodisch erzeugtem Oxid von ungefähr
0,5 µm Dicke, die sich ablösen und auf der Rückseite des be
handelten Wafers anhaften. Dieses Fremdmaterial in Form der
entsprechenden Flocken ist eine Quelle für Partikelkontamina
tion. Insbesondere kann das an dem Wafer anhaftende Fremdma
terial während eines photolithographischen Prozesses einen
lokalen Fokus verursachen, was eine extreme Gleichmäßigkeit
erfordert.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurde von der Anmelde
rin bereits eine Technik vorgeschlagen, bei der an der
Schicht aus anodisch erzeugtem Oxid, welche die Ursache für
das Abblättern darstellt, ein Band aus Kapton angebracht
wird, das ausgezeichnete Wärmebeständigkeitseigenschaften be
sitzt. Fig. 3 zeigt im Querschnitt einen dergestalt verbesser
ten Thermo-Waferhalter mit Kaptonband (27) zur Verhinderung
des Abblätterns einer Schicht (25) aus anodisch erzeugtem
Oxid. Diese Vorgehensweise besitzt jedoch ebenfalls eine
Schwierigkeit. Diese besteht darin, daß nach einer gewissen
Gebrauchsdauer des Kaptonbandes (27) die Stärke der Haftung
zwischen der Schicht (25) aus anodisch erzeugtem Oxid und dem
Kaptonband (27) durch die beträchtlichen Temperaturfluktua
tionen des lithographischen Prozesses nachläßt, so daß es zur
Blasenbildung kommt. Als Folge davon können im Betrieb mit
einem Roboterarm häufige Aufnahmefehler und ein Herunterfal
len des Wafers bei dessen Handhabung auftreten.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel
lung einer Thermo-Haltevorrichtung der eingangs genannten
Art, mit der Wafer zuverlässig gehalten und erwärmt werden
können, ohne daß die oben genannten Schwierigkeiten auftre
ten, sowie eines Verfahrens zu ihrer Herstellung zugrunde.
Dieses Problem wird durch eine Thermo-Haltevorrichtung vom
Kontakttyp mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.
Eine bevorzugte, nachfolgend beschriebene Ausführungsform der
Erfindung sowie die zu deren besserem Verständnis oben be
schriebenen, herkömmlichen Ausführungsformen sind in den
Zeichnungen dargestellt, in denen zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ther
mo-Waferhalter vom Kontakttyp,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen herkömmlichen Thermo-
Waferhalter vom Kontakttyp und
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen weiteren herkömmlichen
Thermo-Waferhalter.
In Fig. 1 ist ein Waferhalter (30) gezeigt, der aus reinem
Aluminium besteht und eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit
besitzt. Auf dem Waferhalter (30) ist eine Schicht (35) aus
anodisch erzeugtem Oxid mittels eines Oberflächenbehandlungs
verfahrens, wie Hartanodisieren, zwecks Isolation von einem
zu haltenden Wafer gebildet. Auf der gesamten Schicht aus an
odisch erzeugtem Oxid ist ein Abblätterungsschutzmittel (37)
aufgebracht. Das Abblätterungsschutzmittel (37) verhindert
ein Abblättern und ähnliche ungünstige Auswirkungen, selbst
wenn periodische Aufheiz- und Kühlzyklen in rascher Folge
wiederholt werden. Dabei besteht das Abblätterungsschutzmit
tel (37) nicht wie herkömmlich aus einem Kaptonband, das den
Blasenbildungseffekt verursacht, sondern aus einer Schutz
schicht aus Polytetrafluorethylen (PTFE), die eine ausge
zeichnete Wärmebeständigkeit aufweist und eine hohe Haftungs
stärke zwischen der Schicht (35) aus anodisch erzeugtem Oxid
und einem zu haltenden Wafer bereitstellt.
Der solchermaßen aufgebaute Thermo-Waferhalter kann wie folgt
hergestellt werden. In einem ersten Schritt wird ein Wafer
halter (30) aus reinem Aluminium bereitgestellt, der eine ho
he Wärmeleitfähigkeit besitzt, um aufgebrachte Wafer zu hal
ten, die zur Durchführung eines lithographischen Prozesses
auf eine hohe Temperatur erwärmt werden müssen. In einem
zweiten Schritt wird ein Hartanodisieren des Aluminium-
Waferhalters durchgeführt, um an dessen Oberfläche die
Schicht (35) aus anodisch erzeugtem Oxid zu bilden. Ein drit
ter Schritt besteht aus einem Läppvorgang, um die nach Durch
führung der vorangegangenen Schritte erhaltene Schicht (35)
aus anodisch erzeugtem Oxid zu glätten. In einem vierten
Schritt wird Polytetrafluorethylen (PTFE) aufgebracht, um den
Abblätterungseffekt rascher Temperaturänderungen der Schicht
(35) aus anodisch erzeugtem Oxid zu verhindern, wodurch eine
PTFE-Schutzschicht (37) gebildet wird, die eine ausgezeichne
te Wärmebeständigkeit aufweist und eine hohe Haftungsstärke
zwischen einem aufgebrachten Wafer und der Schicht (35) aus
anodisch erzeugtem Oxid bereitstellt.
Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß anstelle des her
kömmlichen, den Blasenbildungseffekt verursachenden Kapton
bandes eine PTFE-Schutzschicht, die eine ausgezeichnete Wär
mebeständigkeit und Haftungsstärke besitzt, als Mittel zum
Verhindern des Abblätterns bei einem Thermo-Waferhalter ver
wendet, der eine der wichtigsten Komponenten einer Halblei
terfertigungsanlage darstellt, so daß eine Ursache für Parti
kelkontamination auf der Rückseite eines Wafers beseitigt
ist. Als Folge hiervon werden Stabilität und erhöhte Qualität
für den nächsten Prozeßschritt gewährleistet.
Claims (2)
1. Thermo-Haltevorrichtung vom Kontakttyp zum Halten und Er
wärmen von Wafern,
gekennzeichnet durch
- - eine Schicht (35) aus anodisch erzeugtem Oxid, die auf der gesamten Oberseite der Thermo-Haltevorrichtung (30) als Iso lierung zwischen derselben und den zu haltenden Wafern gebil det ist, und
- - ein Abblätterungsschutzmittel (37), das auf der gesamten Oberfläche der Schicht aus anodisch erzeugtem Oxid aus Poly tetrafluorethylen bestehend gebildet ist, um ein Abblättern an der Oberfläche der Schicht aus anodisch erzeugtem Oxid zu verhindern.
2. Verfahren zur Herstellung einer Thermo-Haltevorrichtung
zum Halten und Erwärmen von Wafern,
gekennzeichnet durch
folgende Schritte zur Herstellung einer Thermo-Haltevorrich
tung nach Anspruch 1:
- - Bereitstellen eines Halters (30) aus reinem Aluminium,
- - Hartanodisieren des Aluminiumhalters zur Bildung einer Schicht (35) aus anodisch erzeugtem Oxid auf der Oberfläche des Aluminiumhalters,
- - Läppen zur Planarisierung der Schicht aus anodisch erzeug tem Oxid und
- - Bedecken der geläppten Schicht aus anodisch erzeugtem Oxid mit Polytetrafluorethylen (37) zur Verhinderung von Abblät tern.
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