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Vorrichtung zur Halterung von kreisförmigen Substratscheiben
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung von kreisförmigen
Substratscheiben, insbesondere Halbleiterscheiben.
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Zur Halterung von kreisförmigen Halbleiterscheiben werden bei Reinigungsprozessen,
Spülvorgängen oder fototechnischen Abhebeprozessen üblicherweise Kunststoffhorden
aus Teflon bzw. BE? verwendet. Die Horden sind dabei aus flächigen bandförmigen
und voluminösen Einzelteilen zusammengesetzt. Die Böden und Zwischenstege der bekannten
Horden sind so ausgebildet, daß etwa nur 25 % der durch die Horden gehalterten Scheibenflächen
frei in das Behandlungsmedium ragen, so daß das Behandrungsmedium keinen ungehinderten
Zutritt zu den zu behandelnden Scheiben hat. Derart ausgebildete Horden behindern
die Strömung, die durch das Umwälzen des Behandlungsmediums entsteht, in zweifacher
Weise. Zum ersten dämpfen die flächig ausgebildeten Hordenteile die Flüssigkeitsströmung
erheblich ab, zum zweiten wirken Teflon und FEP, insbesondere wegen ihrer Oberflächenporosität,
besonders stark strömungshemmend auf das Behandlungsmedium ein. Eine verminderte
Umspiilung der Halbleiterscheiben mit dem Behandlungsmedium setzt die Behandlungszeiten
entsprechend herauf, was zu einer Arbeitszeitverlängerung und in gewissen Fällen
auch zu einer Qualitätsminderung der zu behandelnden Halbleiterscheiben führt.
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Insbesondere haben sich die bekannten Kunststoffhorden bei Ultraschallbehandlungen
von Halbleiterscheiben als besonders unbrauchbar erwiesen, da diesbezügliche Leistungsverluste
an FEF- bzw. Teflonhorden fast total sind, d. h. 90 bis 95 % betragen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung
zur Halterung kreisförmiger Substratscheiben anzugeben, die von der Formgebung und
vom Material her geeignet ist, bei Reinigungs-, Spül-und Abhebeprozessen das Behandlungsmedium
möglichst ungehindert an
die Substratscheiben gelangen zu lassen
und Flüssigkeitsbewegungen und Ultraschallwellen im Behandlungsmedium nicht oder
nur in gerirgem Maße zu dämpfen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens
drei Metalldrahtringe mit kreisförmigem Drahtquerschnitt, von denen mindestens einer
sternförmig ausgebogen ist, und eine kreisförmige Scheibe durch radial verlaufende
Drahtstreben so miteinander verbunden sind, daß die zu halternden Scheiben an mindestens
drei Punkten auf der Haltevorrichtung aufliegen.
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Die Verwendung von Drahtringen an Stelle der bisher verwendeten bandförmigen
Seitenteile einer solchen Haltevorrichtung gestattet dem Behandlungsmedium einen
weitgehend ungehinderten Zutritt zu den Substratscheiben. Des weiteren bieten Metalldrahtringe
mit kreisförmigem Querschnitt Plüssigkeitsbewegungen einen geringeren Widerstand
als bandförmige Teile, die mit ihren Breitseiten einen von Null verschiedenen Winkel
gegen die Bewegungsrichtung der Flüssigkeit bilden. Die Bewegung des Behandlungsmediums
wird deshalb durch die erfindungsgemäße Halterungsvorrichtung nur in geringem Maße
beeinflußt.
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Schließlich erfährt auch Ultraschall wegen der geringeren Masse und
der Verwendung von Metalldrähten an Stelle der bisher üblichen Kunststoffbänder
bei der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung eine wesentlich geringere Dämpfung.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zur Auflage und
Zentrierung der Substratscheiben ein zahnkranzförmiger Ring in die Vorrichtung eingefügt
ist. Diese Maßnahme bewirkt eine sichere Halterung der zu behandelnden Substratscheiben
im Behandlungsmedium, so daß ein guter Behandlungseffekt an den Substratscheiben
erreicht und gleichzeitig eine Beschädigung der Substratscheiben vermieden wird.
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Es ist vorteilhaft, daß der zahnkranzförmige Ring aus V2A-Stahldraht
(R) oder aus Kunststoff, insbesondere aus Teflon oder FEP, gefertigt ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Metalldrahtringe
und
die Scheibe unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Unterschiedliche Durchmesser
der zur Haltevorrichtung verwendeten Ringe und Scheibe ermöglichen eine sichere
Scheibenhalterung auch für eine minimale Anzahl der zur Halterung verwendeten Ringe.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Metalldrahtringe aus V2A-Stahldraht
(R) von 0,8 mm Durchmesser gefertigt sind. Der geringe Durchmesser des verwendeten
Drahtes bewirkt einen guten Zutritt des Behandlungsmediums zu annähernd allen Teilen
der zu halternden Scheibe sowie eine nur geringfügige Beeinträchtigung der Bewegung
des Behandlungsmediums. Die Verwendung von V2A-Stahldraht bewirkt außerdem wegen
der guten Schwingeigenschaften dieses Materials nur eine geringfügige Dämpfung bei
der Anwendung von Ultraschall.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich besonders vorteilhaft dazu
verwenden, daß Reinigungeprozesse, Spülvorgänge und fototechnische Abhebeprozesse
an Halbleiterscheiben, insbesondere unter Anwendung von Ultraschall, durchgeführt
werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung und am Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Halterung von kreisförmigen Substratscheiben, Fig. 2 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen
Vorrichtung längs der Linie II-II der Fig. 1.
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Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer Draufsicht.
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Ein Drahtring 2 mit sternförmig ausgebogenem Rand, ein weiterer Drahtring
3, ein Drahtring 4, ein zahnkranzförmiger Ring 10 und eine kreisförmige Scheibe
5 sind durch vier um 90 ° gegeneinander versetzte, einen geschlossenen Rahmen bildende
Drahtstreben 6 miteinander verbunden. Weiterhin sind radiale Drahtstreben 8 zwischen
dem Drahtring 2 mit dem sternförmig ausgebogenen Rand und der kreisförmigen Scheibe
5 angebracht. Die kreisförmige Scheibe 5 weist außerdem eine zentrische quadratische
Mitnehmeröffnung 7 auf. Mit 9 sind die Substratscheiben bezeichnet.
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Fig. 2 stellt einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung
1 längs der Achse I-I dar. Der Drahtring 2 mit dem sternförmig ausgebogenen Rand,
der Drahtring 3, der Drahtring 4, der zahnkranzförmige Ring 10 und die kreisförmige
Scheibe 5 werden durch die einen geschlossenen Rahmen bildenden Drahtstreben 6 so
miteinander verbunden, daß die zu halternden Substratscheiben 9 an drei Punkten
auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aufliegen. Die Bezugszahl 7 bezeichnet wie
in Fig. 1 die zentrische, quadratische Mitnehmeröffnung der kreisförmigen Scheibe
5.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Halterung von kreisförmigen
Substratscheiben wird aus V2A-Stahldraht (R) von 0,8 mm Durchmesser gemäß Fig. 1
und 2 gefertigt. Gegenüber bekannten derartigen Vorrichtungen weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung eine kleine Masse, eine kleine Oberfläche und gute Schwingeigenschaften
auf. In einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung können 24 kreisförmige Substratscheiben,
z. B. Halbleiterscheiben, gleichzeitig behandelt werden. Bei Reinigunge- oder Spülprozessen
kann das Behandlungsmedium infolge der geringen Oberfläche der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und der Halterung der kreisförmigen Substrat scheiben durch Aufliegen
auf der Vorflchtung an nur drei Punkten, die Substratscheiben praktisch ungehindert
erreichen, so daß der Behandlungsvorgang entsprechend kurzzeitig verläuft. Auch
die Bewegung des Behandlungsmediums wird aus den genannten Gründen ebenfalls kaum
beeinträchtigt. Insbesondere bei Abhebeprozessen, bei denen Halbleitersubstrateunter
Anwendung von Ultraschall von überschüssigem aufgedampftem Material befreit werden,
bewirkenaußer der geringen Masse - die Masse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
beträgt ca. 11 g - auch die- guten Schwingeigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung
insofern gegenüber den bisher bekannten Horden einen erheblichen Vorteil, als die
Verluste an Ultraschalleistung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich
verringert sind. Die Behandlungszeit hat sich bei der Verwendung von erfindungsgemäßen
Vorrichtungen gegenüber den eingangs beschriebenen, bisher üblichen Horden um einen
Faktor 10 reduzieren lassen.
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Die erhebliche Arbeitszeitverkuræung bringt nicht nur geringere
Herstellungskosten
mit sich, sondern auch eine Qualitätsverbesserung der unter Anwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gefertigten Halbleiterbauelemente, da eine Verkürzung der Einwirkung
von Behandlungsmedien auf Halbleitersubstratscheiben für die Kenngrößen der hiermit
gefertigten Halbleiterbauelemente häufig günstig ist.
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6 Patentansprüche 2 Figuren