DE19923871A1 - Einrichtung zur abgedichteten Halterung dünner Scheiben - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach bedienbare, während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs dichte Einrichtung vorzuschlagen, bei der die Anhaftung der dünnen Scheibe an dem elastischen Dichtmaterial vermieden wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die ringförmige Nut nach innen offen und nach außen keilförmig ausgeführt ist, daß das Betätigungselement am einrichtungsnahen Teil zweigeteilt ausgeführt ist und an jedem Lastarm mit einem Exzenter versehen ist, der mit der am Deckel angeordneten Einspannstelle verbunden ist und daß der Deckel als ringförmige Flachfeder ausgebildet ist. DOLLAR A Speziell geeignet ist die Einrichtung zur Halterung von Silizium-Wafern zur einseitigen Ätzung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur abgedichteten Halterung dünner Scheiben. Das Einsatzgebiet der Erfindung ist dort gegeben, wo die eine Seite der dünnen Scheiben einseitig gasdicht eingeschlossen und die andere Seite einer Einwirkung unterzogen werden soll. Speziell geeignet ist die Einrichtung zur Halterung von Silizium-Wafern zur einseitigen Ätzung. Solche Einrichtungen werden auch Ätzdosen genannt.

Die Erfindung baut auf der Verwendung kreisringförmig angeordneter elastischer Dichtringe auf und verzichtet auf ein Verkleben der dünnen Scheibe zur Gewährleistung der Dichtung.

Es ist bereits eine Ätzhalterung bekannt, die zur Dichtung sowohl zwischen dünner Scheibe und Halterung, als auch zwischen Grundkörper der Einrichtung und ihrem Deckel je einen Gummidichtring verwendet (G. Gerlach, "Verfahren und Einrichtung zum anisotropeen elektrochemischen Ätzstop", Technische Universität Dresden, Sektion 9, Informationstechnik, Bericht Nr. 14/85 (1985) 16). Der Deckel wird mit mehreren kreisringförmig angeordeten Schrauben mit dem Grundkörper der Einrichtung verbunden. Diese Einrichtung ist durch die Bedienung der Schrauben beim Wechsel der Scheiben in der Handhabung aufwendig, außerdem haften die Scheiben oft am Gummi, was zu weiteren Schwierigkeiten bei der Handhabung der Einrichtung und zur Gefahr von Verletzungen der Schicht auf den Scheiben oder der Zerstörung der Scheiben selbst führt.

Weiterhin ist eine Ätzapparatur bekannt, bei der Teflonringe zur Dichtung eingesetzt werden (J. T. Kung et al. "A compact, inexpensive apparatus for one-sided erching in KOH and HF", Sensors and Actuators, A 29 (1991) 209-215). Nach einigen Wochen Gebrauch zeigen sich häufig Undichtheiten, außerdem tritt das o. a. Anhaften auch bei dieser technischen Lösung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach bedienbare, während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs dichte Einrichtung vorzuschlagen, bei der die Anhaftung der dünnen Scheibe an dem elastischen Dichtmaterial vermieden wird.

Die Erfindung baut auf einer Einrichtung zur abgedichteten Halterung dünner Scheiben auf, die im wesentlichen aus einem Behälter zur Aufnahme einer dünnen Scheibe, einer Platte zur Anlage der dünnen Scheibe, einem an den Behälter anbringbaren kreisringförmigen Deckel mit einer ringförmigen Nut zur Aufnahme eines kreisringförmigen, im Querschnitt runden Dichtringes und einem Betätigungselement zum Andrücken und Lösen des Deckels, sowie Mitteln zum Transport der Einrichtung und Leitungszuführungen in den Raum zwischen Deckel und dünner Scheibe besteht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der ringförmige Nutquerschnitt nach innen offen und nach außen keilförmig ausgeführt ist, daß das hebelartige Betätigungselement am einrichtungsnahen Teil zweigeteilt ausgeführt ist und an jedem Lastarm mit einem Exzenter versehen ist, der mit der am Deckel angeordneten Einspannstelle in Eingriff steht, und daß die Einspannstelle als ringförmige Flachfeder ausgebildet und mit dem Deckel verbunden ist.

In vorteilhafter Ausführung der Erfindung sind die Mittel zur Aufnahme und zum Spannen der dünnen Scheibe zweimal am Behälter angeordnet und das Betätigungselement als Transportgriff ausgebildet.

Mit der Erfindung wird es möglich, runde, dünne, ebene und zerbrechliche Scheiben, insbesondere Halbleiter-Wafer, sicher und dicht zu spannen, zu transportieren und einer weiteren Bearbeitung, z. B. dem Ätzen, zuzuführen. Dabei sind auch Reinstraumbedingungen einhaltbar. Mit der vorgeschlagenen Nutform zwischen der dünnen Scheibe und dem Deckelring wird ein abrollender Versatz gewährleistet, sodaß ein Anhaften der Scheibe am Dichtring nach dem Öffnen der Einrichtung vermieden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 die konstruktive Gestaltung des Deckelringes mit dem Dichtring im Zusammenspiel mit der dünnen Scheibe als Teilschnitt,

Fig. 2 die Draufsicht auf eine Seite der Einrichtung mit Teilschnitten für Details,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Einrichtung und

Fig. 4 einen zu Fig. 3 um 90 Grad gedrehten Schnitt.

Im Ausführungsbeispiel wird die bevorzugte Ausführungsform für die paarige Halterung zweier gleichgroßer Halbleiter-Wafer beschrieben.

In Fig. 1 ist die Deckelringbewegung ersichtlich. Bei identischem Betrag "H" der Deckelringbewegung in Richtung "D" drückt die dünne Scheibe 10 nach Überwinden der Distanz "h" gegen die Dichtschnur 1 und verschiebt diese am Ende der Bewegung in die Position 11. Dabei verschiebt sich die Dichtungszone 12, durch den hakenförmigen Dichtungssitz 13 bedingt, gekoppelt mit einer Verwindung der Dichtschnur 1 um deren Längsachse mit dem Betrag "S2". Gleichzeitig wandert die Dichtungszone auf der dünnen Scheibe von Position 14 zur Position 15 über die Distanz "S1". In der aus der Dichtschnur 1 geformten Elastomer-Rundringdichtung bauen sich dabei Torsions-, Zug- und Schubspannungen auf. Unter diesem Kräftegleichgewicht kommt es anschliessend zum Anwachsen der Haftungskraft durch Zunahme molekularer Bindungen zwischen Dichtschnur 1 und der dünnen Scheibe 10, die jetzt die Position 16 eingenommen hat.

Beim Öffnen der Kammer durch Abheben des Deckelringes 9 verringern sich die Stützkräfte an den Dichtungszonen 12 und 15 soweit, dass die inneren Kräfte in der Dichtschnur 1 nicht mehr kompensiert werden können. Diese Kräfte stehen jetzt zum Aufbrechen der Haftungsbindungen an der Dichtungszone 15 zur Verfügung. In der Folge löst sich die Dichtschnur 1 von der Oberfläche der dünnen Scheibe 10, noch während diese durch die Kammerbauteile unterstützt wird. Die aus der Dichtschnur 1 geformte Elastomer-Rundringdichtung verbleibt anschliessend im Deckelring 9, gehalten vom hakenförmigen Vorsprung 17 am Dichtungssitz 13.

Als dünne Scheibe ist ein Wafer 18 dargestellt. Das Wafer 18 liegt auf einer extrem ebenen Trägerscheibe 19, die im Beispiel aus einem warmfesten, faserverstärkten Plast gefertigt ist. Die Trägerscheibe hat Anschlagstifte 20 zur Halterung und Orientierung des Wafers 18. Im Schnitt der Fig. 2 ist auch ein Bereich des unter der Trägerscheibe 19 liegenden Kammerinneren als Draufsicht auf die Kontaktelemente 21 und die Andruckfedern 22 gezeigt. Sie sind im isolierenden Kammergehäuse 23 eingebettet. Die Kontaktelemente 21 kontaktieren durch Freibohrungen 24 in der Trägerscheibe 19 hindurch Kontaktflächen auf der Waferrückseite. Die Anschlussleitungen 25 der Kontaktelemente 21 führen durch eine druckdichte Verschraubung 26 und der Schutzgasleitung 27 aus der Dose und dem Ätzbad.

Jede der beiden Kammerhälften 28 oder 29 wird unabhängig voneinander mit einem Wafer 18 bestückt und mit einem Deckelring 30 oder 31 druckdicht verschlossen. Aus Stabilitätsgründen bestehen die Deckelringe 30 und 31 aus Edelstahl. Sie enthalten an der Stelle 32 den in Fig. 2 dargestellten Dichtungssitz zur Dichtung gegen das Wafer 18. Als Dichtung gegen den Deckelring 30, 31 ist im Kammergehäuse 23 auf jeder Seite ein Rundring 33 eingelassen, der gegen die Unterseite des Deckelringes 30, 31 dichtet. An der Oberseite des Deckelringes 30, 31 ist eine Ringfeder 34 an den Stellen 35 am Deckelbundring 36 befestigt. Über die Ringfeder 34 wird die Andruckkraft des Deckelringes 30, 31 vom Excenter 37 auf den Deckelbundring 36 übertragen. Der Excenter 37 wird durch den Hebelbügel 38 verdreht. Der Hebelbügel 38 dient, im von der Kammer abgeschwenkten Zustand, auch als Griff für das Abheben des Deckelringes 30, 31. Nur in dieser Stellung kann der Deckelring 30, 31 abgenommen oder auf das Kammergehäuse 23 aufgelegt werden, wobei die Öffnung des Excenters 37 über den Bolzen 39 geführt wird, der mit dem Kammergehäuse 23 verbunden ist. Die Kurvenbahn 40 des Excenters 37 liegt dann bei dessen Drehung am Bolzen 39 an. Die Drehachse des Excenters 37 ist auch die des Hebelbügels 38. Sie wird durch zwei Bolzenschrauben 41 gebildet, die in sich gegenüberliegenden Böcken 42 der Ringfeder 34 gelagert sind. Die Drehachse (Bolzenschrauben 41) des Excenters 37 verschiebt sich bei dessen Drehung unter dem Einfluss der Kurvenbahn 40 in Richtung zum Kammergehäuse 23 und nimmt über die Ringfeder 34 den Deckelring 30, 31 mit, wobei der vom Excenter 37 erzeugte Hub grösser ist, als der für das Schliessen des Deckelringes 30, 31 benötigte. Der Resthub wird von der Ringfeder 34 aufgenommen. Dadurch wird die Schliesskraft des Deckelringes 30, 31 auf einen Wert begrenzt, der durch die Federkonstante der Ringfeder 34 bestimmt ist. Die Andruckkraft des Wafers 18 gegen den Dichtungssitz an der Stelle 32 im Deckelring 30, 31 wird von der Schliesskraft des Deckelringes 30, 31 unabhängig, durch eine Anzahl gleicher Andruckfedern 22 gegen den Kammeraussendruck eingestellt. Zur Vorführung eines am Hebelbügel 38 geführten Deckelringes 30, 31 gegenüber dem Kammerbundring 43 dienen zwei Führungsklötze 44, die fest mit dem Kammergehäuse 23 verbunden sind, und auch die Bolzen 39 tragen. Der Bügel 45 leitet Biegekräfte an der Verschraubung 26 über die Führungsklötze 44 in das Kammergehäuse 23 ab. Er kann durch Griffelemente für einen Robotermanipulator ersetzt werden.

Die Schrauben 46 verhindern das Herausspringen des Waferträgers 19 aus dem Kammergehäuse 23 unter der Wirkung der Andruckfedern 22. Der Bolzen 47 fixiert die radiale Lage des Waferträgers 19 und damit die Lage des Wafers 18 mit seinen rückseitigen Kontaktflächen zu den Kontaktelementen 21.

Claims (3)

1. Einrichtung zur abgedichteten Halterung dünner Scheiben, im wesentlichen bestehend aus einem Behälter zur Aufnahme einer dünnen Scheibe, einer Platte zur Anlage der dünnen Scheibe, einem an den Behälter anbringbaren kreisringförmigen Deckel mit einer ringförmigen Nut zur Aufnahme eines kreisringförmigen, im Querschnitt runden Dichtringes und einem Betätigungselement zum Andrücken und Lösen des Deckels, sowie Mitteln zum Transport der Einrichtung und Leitungszuführungen in den Raum zwischen Deckel und dünner Scheibe, dadurch gekennzeichnet,
daß der ringförmige Nutquerschnitt nach innen offen und nach außen keilförmig ausgeführt ist,
daß das hebelartige Betätigungselement am einrichtungsnahen Teil zweigeteilt ausgeführt und an jedem Lastarm mit einem Exzenter (37) versehen ist, der mit der am Deckel (30) angeordneten Einspannstelle in Eingriff steht und
daß die Einspannstelle als ringförmige Flachfeder (34) ausgebildet und mit dem Deckel (30) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aufnahme und zum Spannen der dünnen Scheibe zweimal am Behälter angeordet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement als Transportgriff ausgeführt ist.