DE2737397A1

DE2737397A1 - Halterung fuer werkstuecke

Info

Publication number: DE2737397A1
Application number: DE19772737397
Authority: DE
Inventors: Henry Benjamin Poluzzi; Anthony M Roberti; Wilfried Robert Romich
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-09-07
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1978-03-09
Also published as: FR2363414A1; GB1583608A; JPS5410831B2; FR2363414B1; US4037830A; JPS5333067A

Description

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International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504 wi/bm

Halterung für Werkstücke

Die Erfindung betrifft eine Halterung für Werkstücke der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Gattung. Eine solche Anordnung ist in der US-Patentschrift 3 629 999 beschrieben. Die Erfindung ist speziell auf die Ausbildung einer solchen Halterung für flache Werkstücke, wie Scheiben und dergleichen, gerichtet, z.B. sog. Wafer für die Herstellung von elektronischen Halbleiter-Bauelementen.

Werkstücke der vorgenannten Art müssen häufig sowohl während der Herstell- und Bearbeitungsvorgänge für die Werkstückoberfläche als auch während des Transports der Werkstücke zwischen den einzelnen Bearbeitungs- bzw. Teststationen vor dem Einfluß von Verunreinigungen aus der Umgebung geschützt werden; denn beispielsweise bei der Herstellung von Wafern sind bereits kleinste Partikel von Staub, Abrieb etc. für die Beschichtungsprozesse schädlich und können unter Umständen zur Folge haben, daß der betreffende Wafer unbrauchbar ist. Aus diesem Grunde wird die Prozessierung derartiger Werkstücke in entsprechenden Reinlufträumen durchgeführt.

Es ist jedoch meist nicht möglich, in einem Arbeitsraum, in welchem sich Personen bewegen und sonstige Vorgänge ablaufen, den hohen Reinheitsgrad zu erreichen und aufrecht zu erhalten, der für die Gewährleistung einwandfreier Herstellvorgänge notwendig ist. Man trifft daher in der unmittelbaren Umgebung der Bearbeitungsstationen entsprechende Maßnahmen, um die erforderlichen, wesentlich strengeren Reinstluftverhältnisse zu erreichen, indem die betreffenden Stationen mit staubdichten Gehäusen versehen und der Innenraum der Abdeckungen unter den

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- 4 Reinstluftbedingungen gehalten wird.

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich jedoch für die Handhabung der Werkstücke während des Transports von einer Bearbeitungsstation zur nächsten bzw. zwischen Bearbeitungsund Teststationen, wenn diese in einer gewissen Entfernung innerhalb gesonderter Abdeckungen untergebracht sind. Denn auch nach der Durchführung einzelner Bearbeitungsstufen in unterschiedlichen Gasphasen oder zwischen- bzw. nachgeschalteter Tests muß während der Zufuhr zur nächsten Station die Oberfläche des Wafers gegen Fremdkörper abgeschirmt werden, da andernfalls bereits durch feinste Partikel die auf der Oberfläche mit geringsten Abständen angeordneten Schaltungselemente und Leitungszüge sowie die erforderlichen Kapazitäten zwischen den einzelnen Schaltungspunkten störend beeinflußt werden können.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halterung für Werkstücke der vorher umrissenen Form und Art zu schaffen, die eine Aufrechterhaltung von Reinstluftbedingungen sowohl während der einzelnen Bearbeitungsstufen in unterschiedlichen Gasphasen bzw. während der Testvorgänge als auch im Bereich zwischen den einzelnen Stationen, also während des Transports gewährleistet, auch wenn die umgebende Atmosphäre nicht die entsprechenden Reinheitsbedingungen aufweist. Dieser Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebene Ausführung einer Halterung gelöst worden.

Vorteile

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen jHalterung ist, daß ein auf dieser Halterung befindliches Werkstück stets unter den notwendigen Reinstluftbedingungen ge-

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halten wird, unabhängig davon, ob es sich jeweils innerhalb einer bestimmten Station zur Herstellung, Vearbeitung bzw. Prüfung befindet, oder während der Transportwege zwischen denselben. Daher kann der Transport zwischen den einzelnen Stationen auch manuell durchgeführt werden, ohne daß die Oberfläche des Werkstücks mit der umgebenden Luft in Berührung kommt, wobei die Halterung lediglich, etwa über Schlauchleitungen, an eine Reinstluft-Druckquelle sowie gegebenenfalls an eine das Festhalten des Werkstücks bewirkende Vakuumleitung angeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet unhandliche große Gehäuse und erleichtert somit die Handhabung bei geringem Raumbedarf und bequemer Zugänglichkeit, wobei bei geringem Aufwand in der Herstellung und einer außerordentlich einfachen Wirkungsweise ein hohes MaB an Zuverlässigkeit erreicht wird.

Eine Mehrzahl bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Halterung ist in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Anhand der Zeichnungen werden im folgenden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Halterung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht der Halterung für einen

Wafer, bei der ein Utafangsabschnitt geschnitten dargestellt ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Halterung gemäß Fig. 1 in der Linie 2-2,

Fig. 3 einen Teil-Schnitt durch die Darstellung in Fig. in der Ebene 3-3 und

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt, entsprechend Fig. 2, durch eine abgewandelte Ausführungsform der Halterung nach Fig. 1.

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Der In Flg. 1 dargestellte Werkstückträger besteht aus einer Bodenplatte 11, auf der eine Vakuumplatte 12 mit angeschlossener Vakuumleitung 12A und einer Trägerfläche 13 ruht, welche zur Aufnahme von flachen Werkstücken, z.B. eines Halbleiterwafer 14, bestimmt ist. Die Trägerfläche 13 zur Aufnahme des Werkstückes kann, je nach ihrem Verwendungszweck, mit Heiz- und/oder Kühleinrichtungen versehen sein, welche dazu dienen, das Werkstück auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen bzw. abzukühlen, wie es für Testzwecke bisweilen erforderlich ist.

Der Werkstückträger 10 enthält weiterhin einen Deckring 15 mit Randteilen 16 und 17, welche mittels eines Bogenstückes 18 miteinander verbunden sind, das seinerseits an der Bodenplatte 11 befestigt ist. Das Bogenstück 18 enthält eine Vielzahl von Kanälen 19, die durch eine entsprechende Anzahl Zwischenwände 20 gebildet sind und zur Zufuhr eines gasförmigen Mediums dienen. Anordnung und Ausrichtung der Kanäle 19 sind so getroffen, daß das zugeführte gasförmige Medium, z.B. Luft oder Stickstoff, in laminarer Strömung in einer Richtung, wie in Fig. 1 durch Pfeile angezeigt, über die Oberfläche des Halbleiterwafers 14 streicht.

Zur Zufuhr des gasförmigen Mediums dient eine Leitung 21, die an eine Reinstluftdruckquelle 23 angeschlossen ist. Das zugeführte Gas gelangt in den Deckring 15 und passiert sodann eine Diffusionsschicht 22, welche beispielsweise aus Stahlwolle unter Verwendung von rostfreiem Stahl besteht, und die dazu dient, die Druckverhältnisse in dem durch die Leitung 21 zugeführten Gas zu egalisieren, so daß das Gas beruhigt und unter gleichmäßigem Druck in laminarer Strömung durch die Kanäle 19 über die Oberfläche des Halbleiterwafer 14 gelangt.

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Die Sicherung und Aufrechterhaltung des laminaren Strömungszustandes bei der Zufuhr des Gases durch die Kanäle 19 in der vorher beschriebenen Weise ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil verhindert werden muß, daß die zugeführte Gasströmung gleichzeitig eine Zufuhr der umgebenden Luft in den Bereich über der Oberfläche des Halbleiterwafer 14 bewirkt. Die Erfahrung hat gezeigt, daß jegliche Entstehung turbulenter Strömungen oder Strömungsbereiche eine solche unerwünschte Zufuhr von Umgebungsluft zur Folge haben kann. Zur Sicherung der Laminareigenschaft bei der Zufuhr des Gases sind, wie aus Fig. 3 hervorgeht, die Randteile 16 und 17 einschließlich ihrer Leitflächen 16A und 17A (vgl. auch Fig. 1) gegen den Werkstückbereich abgedichtet derart, daß eine glatte durchgehende Fläche gebildet ist, so daß insbesondere auch im Randbereich des Raumes, in dem sich das Werkstück befindet, keine Turbulenzen entstehen können. Zusätzlich ist auch die Oberfläche der Leitflächen 16A und 17A mit sehr glatter Beschaffenheit ausgebildet.

Die bisher geschilderten Maßnahmen zur Verhinderung der Bildung von Turbulenzen bei der Zufuhr des Gases werden weiterhin dadurch unterstützt, daß das durch die Leitung 21 zugeführte Gas, wie Luft oder Stickstoff, unter verhältnismäßig geringem Druck und somit geringer Durchflußgeschwindigkeit zugeführt wird. Denn bei Überschreitung einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit bestünde gleichfalls die Gefahr, daß trotz der entsprechenden Gestaltung des Weges für die Gasströmung Turbulenzen auftreten können und dadurch eine Verunreinigung des zugeführten Reinstgases durch die umgebende Luft befürchtet werden muß.

Bei der Ausführungsform des Werkstückträgers 10 gemäß Fig. 4, in welcher die Bezugszeichen für die sonstigen Bauelemente der , Anordnung beibehalten sind, ist die Gaszufuhr so gestaltet, daß! über der Oberfläche des Halbleiterwafers 14 eine doppelte Fi 976 on 809810/0704

Schicht des zugeführten Reinstgases erzeugt wird. Die Bildung einer Doppelschicht durch Zufuhr zweier einander überlagerter Laminarströmungen ist insbesondere in solchen Fällen wünschenswert, wo der Werkstückträger sich nicht in einem Reinluftraum befindet oder die umgebende Luft einen wesentlich geringeren Reinheitsgrad aufweist wie das durch die Leitung zugeführte Medium.

Wie Fig. 4 zeigt, verzweigt sich die Leitung 21, nachdem das zugeführte Medium die Diffusionsschicht 22 passiert hat, in eine Zweigleitung 21Ά und eine zweite Zweigleitung 21B. Aus der Zeichnung geht hervor, daß die Zweigleitung 21A einen wesentlich größeren Querschnitt aufweist als die Zweigleitung 21B. Dies bewirkt, daß die aus der Zweigleitung 21A durch die durch die Zwischenwände 2O gebildeten Kanäle 19 auf die Werkstückoberfläche gelangende Strömung mit einem größeren Volumen pro Zeiteinheit austritt als die durch die Zweigleitung 21B und die durch die Zwischenwände 2OA gebildeten Kanäle 19A austretende Strömung. Auf diese Weise werden somit über der Werkstückoberfläche zwei Laminarschichten gebildet, von denen die untere von einem größeren Durchflußvolumen gespeist wird als die obere und die eine verbesserte Abschirmung der Oberfläche des Werkstücks gegen die umgebende Luft erzeugen.

Selbstverständlich können anstelle der in Fig. 4 dargestellten Verzweigung der Leitung 21 in die Zweigleitungen 21A und 21B auch zwei separate Reinstluftzufuhrleitungen vorgesehen werden, in denen das Gas mit unterschiedlichem Druck zugeführt wird, um die beiden überlagerten Luftschichten über der Werkstückoberfläche zu bilden. Unabhängig von der konstruktiven Gestaltung der Zufuhr des Reinstmediums hat sich für das Verhältnis der zugeführten Volumina der oberen ι und der unteren Laminarschicht ein Wert von etwa 1:3 bewährt.

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Eine Ausbildung des Werkstückträgers mit einer verzweigten bzw. doppelten Reinstmediumzufuhr hat sich insbesondere dann bewährt, wenn der Werkstückträger 1O zur Aufnahme des Werkstücks innerhalb einer Bearbeitungsstation verwendet wird, in der eine Verunreinigung der Werkstückoberfläche durch die Umgebung während der Zufuhr des z.B. zur Bildung einer entsprechenden Schicht die Werkstückoberfläche bestreichenden Gases unbedingt vermieden werden muß.

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Claims

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PATENTANSfRtfCHE

M. ) Halterung für Werkstücke, rait Austrittsöffnungen für zugeführtes gereinigtes Gas zur Abschirmung des Werkstücks gegen Umgebungseinflüsse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme flacher Werkstücke, wie Scheiben und dergleichen, z.B. für Wafer (14) zur Herstellung von elektronischen Halbleiter-Schaltungselementen, die Austrittsöffnungen durch eine Mehrzahl parallel zueinander sowie oberhalb der Werkstückoberfläche planparallel zu dieser ausgerichteter Kanäle (19) gebildet sind, welchen zur Bildung mindestens einer Schicht laminarer Strömung das Rein-Gas mit geringer Durchflußgeschwindigkeit zugeführt wird.
2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (9) in einem das Werkstück (14) im wesentlichen über einem Bereich von 180° einschliessenden Deckring (15) mit einem Bogenstück (18) angeordnet sind, an welchem beiderseits je ein Randteil (16, 17) angebracht ist.
3. Halterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randteile (16, 17) parallel zur Strömungsrichtung des Gases angeordnete Leitflächen (16A, 16B) aufweisen.
4. Halterung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (19, 19A) in zwei Ebenen übereinander angeordnet sind.
5. Halterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (19) der unteren Ebene an einer Leitung (21A) mit im Vergleich zu der zu den Kanälen

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ORIGINAL INSPECTED

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(19A) der oberen Ebene führenden Leitung (21B) größerem Durchflußvolumen angeschlossen sind.
6. Halterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (21A, 21B) an eine gemeinsame Zuführleitung (21) angeschlossen sind und die der unteren Ebene zugeordnete Leitung (21A) einen größeren Querschnitt aufweist.

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