WO2000038222A1

WO2000038222A1 - Substrathalter

Info

Publication number: WO2000038222A1
Application number: PCT/EP1999/009942
Authority: WO
Inventors: Andreas STEINRÜCKE
Original assignee: Steag Microtech Gmbh
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2000-06-29
Also published as: JP2002540011A; KR20010086153A; EP1145292A1; DE19859467C2; US6569302B1; DE19859467A1

Abstract

Bei einem Substrathalter zum Halten von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, wird eine gute Abdichtung der Waferoberflächen, sowie eine elektrische Kontaktierung in der einen Waferoberfläche ermöglicht, indem der Substrathalter einen ersten Teil und einen zweiten Teil, das eine der Substratform entsprechende Mittelöffnung besitzt, aufweist, wobei das Substrat zwischen dem ersten und zweiten Teil aufnehmbar ist und wobei am Innenumfang des zweiten Teils eine umlaufende Dichtung mit wenigstens einer Hinterschneidung vorgesehen ist.

Description

Substrathalter

Die Erfindung betrifft einen Substrathalter zum Halten eines Substrats, insbesondere eines Halbleiterwafers.

Substrathalter zum Halten von Halbleiterwafern sind in der Technik bekannt. Bei einer Art eines Substrathalters wird der Wafer beispielsweise über ein Vakuum, das über Vakuumfinger an eine Seite des Wafers angelegt wird, gehalten. Bei einer anderen Form eines Substrathalters sind an einem Rand des Wafers anliegende Halteelemente vorgesehen. Obwohl diese Substrathalter bei vielen Anwendungen eingesetzt werden können, gibt es spezieile Anwendungen, für die sie nicht geeignet sind. Eine derartige Anwendung ist z. B. eine Metallplattierung, speziell eine Kupferplattierung einer der beiden Waferoberflachen. Bei einer derartigen Metallplattierung wird ein das jeweili- ge Metall enthaltende Behandlungsfluid über eine zu plattierende Waferoberflache geleitet, während zwischen einer dem Wafer gegenüberliegenden Anode und der zu plattierenden Waferoberflache eine Spannung angelegt wird. Zum Erzeugen dieser Spannung ist es notwendig, daß die zu plattierende Vorderseite des Wafers elektrisch kontaktiert wird. Eine elektrische Kontak- tierung der Rückseite des Wafers ist dabei nicht möglich, da die für die Plattierung erforderliche hohe Stromdichte auf der zu plattierenden Vorderseite nicht durch eine Kontaktierung der Rückseite zu erreichen ist, ohne in dem Wafer ausgebildete elektronische Strukturen, wie z. B. Transistoren, zu zerstören. Darüber hinaus ist es notwendig, die nicht zu behandelnde Oberseite des Wafers gegenüber dem das Kupfer enthaltenden Behandlungsfluid abzudichten, da Metall in dem Bereich der elektronischen Strukturen eine unerwünschte Verunreinigung darstellt. Insbesondere müssen auch die elektrischen Kontakte zur elektrischen Kontaktierung der Vorderseite des Wafers vor dem Elektrolyten geschützt werden, Da sie sonst ebenfalls eine uner- wünschte Metallschicht aufbauen würden. Die zuvor beschriebenen Substrathalter sehen weder eine elektrische Kontaktierung einer zu behandelnden Waferoberflache noch eine Abdichtung der nicht zu behandelnden Waferoberflache gegenüber einem Behandlungsfluid vor.

Aus der US-A-5,429,733 ist eine Vorrichtung zum Plattieren eines Wafer bekannt, bei der der Wafer auf einem Basisteil mit einer der Substratform entsprechenden Mittelöffnung bzw. auf einer auf dem Basisteil befindlichen Dichtung abgelegt wird. Um den Wafer fest zu halten, wird er mit einem auf- blasbaren Ballon gegen den Basisteil bzw. die Dichtung gedrückt, die sich senkrecht zu der Waferoberflache erstrecken. Die Dichtung weist mehrere Hinterschneidungen auf, um eine elektrische Kontaktierung der zur Dichtung weisenden Oberfläche des Wafers zu ermöglichen. Dabei ist die Überschneidung zwischen Dichtung und Wafer relativ groß, was zu einem hohen Randausschuß führt, da dieser Bereich gegenüber einer Behandlung abgedichtet ist. Ferner bilden sich an der Schnittstelle zwischen Dichtung und Wafer Bereiche mit einer relativen Strömungsruhe, wenn der Wafer mit einem Fluid angeströmt wird, was zu einer inhomogenen Behandlung des Wafers in diesem Bereich führt.

Die US-A-5,447,615 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung, bei der ein Wafer zwischen einer auf einem Basisteil befindlichen umlaufenden Dichtung und einem aufblasbaren Ballon eingeklemmt wird. Eine elektrische Kontaktierung des Wafers erfolgt durch eine Öffnung in einem Dichtungsteil, der gegenüber der restlichen Dichtung radial nach innen vorsteht.

Aus der JP-A-7-211724 ist eine Vorrichtung zum Plattieren eines Wafers bekannt, bei der der Wafer mit einem Substrathalter gegen eine auf einer Oberkante eines Behandlungsbeckens aufliegenden Dichtung gedrückt wird.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Substrathalter zu schaffen, der auf einfache und verläßliche Weise eine Abdichtung einer zu behandelnden Waferoberflache gegenüber der anderen bei gleichzeitiger elektrischer Kontaktierung der zu behandelnden Oberfläche erlaubt, eine geringe Überschneidung zwischen Wafer und Dichtung aufweist und eine gute Strömung eines Behandlungsfluids im Bereich der Schnittstelle zwischen Wafer und Dichtung ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Substrathalter zum Halten eines Substrats, insbesondere eines Halbleiterwafers, mit einem er- sten Teil und einen zweiten Teil, das eine der Substratform entsprechende Mittelöffnung aufweist, gelöst, wobei das Substrat zwischen dem ersten und zweiten Teil aufnehmbar ist, dadurch gelöst, daß am Innenumfang des zweiten Teils eine umlaufende Dichtung vorgesehen ist, die einen sich vom Substrat weg erweiternden Innenumfang bildet und wenigsten eine Hinter- schneidung aufweist.Die umlaufende Dichtung am Innenumfang des die Mittelöffnung aufweisenden Teils bildet eine radial innere Begrenzung des Substrathalters. Aufgrund des sich vom Substrat weg erweiternden Innen- umfangs ergibt sich ein gutes Strömungsverhalten im Bereich der Schnittstelle zwischen Wafer und Substrat, wenn das Substrat mit Behandlungsfluid angeströmt wird. Durch die wenigstens eine Hinterschneidung in der Dichtung ist darüber hinaus eine elektrische Kontaktierung der zur Mittelöffnung weisenden Oberseite des zu behandelnden Wafers außerhalb einer Be- handlungsfluid-Kontaktoberfläche des Wafers möglich.

Vorteilhafterweise wird die Dichtung durch ein am Innenumfang des zweiten Teils des Substrathalters angebrachtes Dichtungsmaterial, welches vorzugsweise angeschweißt ist, gebildet, um eine einfache und kostengünstige Dichtung zu bilden. Dabei überlappt das Dichtungsmaterial vorzugsweise einen Randbereich des Substrats, um eine sichere Abdichtung vorzusehen. Darüber hinaus wird in diesem Randbereich eine elektrische Kontaktierung der zu behandelnden Substratoberfläche ermöglicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Dichtung eine Dichtlippe auf, die vorzugsweise eine Spitze bildet. Die Dichtlippe, insbesondere mit einer Spitze, besitzt den Vorteil einer guten und definierten Dichtung und einem definierten Übergang zwischen dem Wafer und der Dichtlippe, um über die Zeit hinweg eine gleichmäßige Dichtung vorzusehen.

Vorteilhafterweise schließt die Dichtlippe mit einem inneren Umfang das Dichtungsmaterial ab, d.h. daß die Dichtlippe den innersten Bereich des Dichtungsmaterials definiert, um eine gleichmäßige Strömung eines Be- handlungsfluids entlang des Innenumfangs des Dichtungsmaterials zu gewährleisten.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtlippe durch Ausfräsen des Dichtungsmaterials gebildet. Bei der Anbrin- gung eines Dichtungsmaterials an einem Innenumfang des zweiten Teils des Substrathalters, insbesondere durch Anschweißen des Materials, ist es schwierig, die erforderlichen Genauigkeiten hinsichtlich der Form und Lage der Dichtlippe vorzusehen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Dichtlippe bzw. die gesamte Form der Dichtung erst nach der Anbringung des Dich- tungsmaterials an dem Innenumfang des zweiten Teils des Substrathalters auszufräsen, da hierdurch eine hohe Genauigkeit der Form und Anordnung der Dichtung, insbesondere der Dichtlippe, erreicht werden kann.

Vorteilhafterweise besteht das Dichtungsmaterial aus Kunststoff und ist ela- stisch. Dabei darf die Elastizität nicht zu hoch sein, damit die Dichtung einen ausreichenden Druck und eine gute Abdichtung gegen den Wafer vorsieht.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein der Dichtung gegenüberliegendes elastisches Element am ersten Teil des Sub- strathalters vorgesehen, um den erforderlichen Anpreßdruck zu erzeugen, und um die geringe Elastizität des Dichtungsmaterials auszugleichen. Durch das elastische Element wird das Substrat elastisch gegen die relativ starre Dichtung gedrückt, um zu verhindern, daß der Wafer durch die Dichtung beschädigt wird. Dabei liegt das elastische Element vorteilhafterweise der Dichtlippe gegenüber, um das Substrat genau in diesem Bereich elastisch gegen die Spitze der Dichtlippe zu drücken, um eine gute Abdichtung vorzu- sehen. Für eine einfache und kostengünstige Lösung ist das elastische Element ein O-Ring. Vorteilhafterweise wird das elastische Element in einer Nut, insbesondere einer Schwalbenschwanznut des ersten Teils des Substrathalters gehalten, um die Lage des elastischen Elements zu fixieren. Die Schwalbenschwanznut ist besonders vorteilhaft, da sie einerseits eine gute Fixierung des O-Ring bietet und andererseits eine seitliche Ausdehnung des O-Rings erlaubt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am zweiten Teil des Substrathalters wenigstens ein Zentrierungselement vorge- sehen. Das wenigstens eine Zentrierungselement stellt die Lage des Substrats bezüglich der Dichtung, sowie die Lage der erstens und zweiten Teile des Substrathalters zueinander sicher, um eine gleichmäßige Dichtwirkung vorzusehen. Vorteilhafterweise weist das wenigstens eine Zentrierungselement eine Schräge auf, entlang der eine gleitende Zentrierung erfolgen kann. Vorteiihafterweise definieren mehrere Zentrierungselemente einen Innenumfang, der im wesentlichen dem Außenumfang des Substrats entspricht, um eine seitliche Bewegung des Substrats während einer Behandlung zu verhindern, und um gleichzeitig die Dichtung Punktgenau ansetzen zu können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Zen- trierungselement einstückig mit dem Dichtungsmaterial ausgebildet und aus diesem ausgefräst, wodurch eine kostengünstige Herstellung des Zentrierungselements möglich ist. Darüber hinaus ergibt sich durch das Ausfräsen des Dichtungsmaterials wieder der Vorteil, daß hohe Genauigkeiten eingehalten werden können.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Zentrierungselement im ersten Teil des Substrathalters vorgesehen, um eine Zen- trierung der ersten und zweiten Teile des Substrathalters sicherzustellen. Dabei weist das Zentrierungselement am ersten Teil des Substrats vorzugsweise eine Schräge auf, die der Schräge des Zentrierungselements am zweiten Teil des Substrathalters gegenüberliegt und dazu komplementär ist, um auf einfache Weise eine Zentrierung der beiden Teile zu ermöglichen. Vorteilhafterweise grenzt die das elastische Element aufnehmende Nut an das Zentrierungselement an.

Um eine elektrische Kontaktierung einer Oberfläche des Substrats zu ge- währleisten, weist der Substrathalter eine Kontaktanordnung auf. Für eine

Kontaktierung der Vorderseite des Substrats, an dem die Dichtung anliegt, ist die Kontaktanordnung vorteilhafterweise am zweiten Teil des Substrathalters angeordnet. Dabei erstreckt sich die Kontaktanordnung bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in den Bereich der Hinter- schneidung der Dichtung.

Für eine gute und sichere elektrische Kontaktierung der einen Substratoberfläche weist die Kontaktanordnung wenigstens eine Kontaktfeder auf, die in Richtung des Substrats vorgespannt ist, und somit auch bei Vibrationen oder geringen Bewegungen des Substrats eine gute Kontaktierung sicherstellt.

Vorteilhafterweise wird eine Vielzahl von Kontaktfedern durch Ausschnitte in einem ringförmigen Kontaktglied ausgebildet, um auf einfache und kostengünstige Weise über einen Außenumfang des Substrats hinweg eine gleichmäßige elektrische Kontaktierung vorzusehen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zwischen den ersten und zweiten Teilen des Substrathalters wenigstens eine erste Kammer gebildet, die vorteilhafterweise zur Aufnahme der Kontaktanordnung dient. Vorteilhafterweise erstreckt sich die erste Kammer um die Mittelöffnung des Substrathalters herum, sodaß sie bei einem runden Substrat ringförmig und einem eckigen Substrat eckig wäre. Bei einer Ausführungsform ist ein Innenumfang der ersten Kammer durch das elastische Element am ersten Teil des Substrathalters, das Substrat und die Dichtung am zweiten Teil des Substrathaiters abgedichtet. Ein Außenumfang der ersten Kammer ist durch wenigstens ein Dichtelement am ersten und/oder zweiten Teil des Substrathalters abgedichtet. Dabei ist das Dichtelement für eine gute und kostengünstige Abdichtung ein O-Ring.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine zweite, zwischen den ersten und zweiten Teilen des Substrathalters gebildete Kammer vorgesehen. Die zweite Kammer erstreckt sich vorteilhafterweise um die erste Kammer herum, und weist wenigstens ein Dichtelement am ersten und/oder zweiten Teil des Substrathalters zum Abdichten der zweiten Kammer auf. Vorteilhafterweise sind zwei Dichtelemente zum Abdichten der zweiten Kammer vorgesehen, die vorzugsweise O-Ringe sind.

Zum Zusammenhalten der ersten und zweiten Teile des Substrathalters ist vorzugsweise eine Vorrichtung zum Anlegen eines Vakuums an die erste und/oder zweite Kammer vorgesehen. Über ein Vakuum können die ersten und zweiten Teile auf einfache Weise aneinander gehalten werden und durch Lösen des Vakuums leicht voneinander getrennt werden, um beispielsweise einen Zugriff auf ein zwischen den beiden Teilen aufgenommenes Substrat zu erlauben.

Zur Stabilisierung der Dichtlippe kann die erste Kammer vorteilhafterweise mit einem Fluid, wie beispielsweise N₂, beaufschlagt werden, um einen Gegendruck für den vom Behandlungsfluid auf die Dichtlippe wirkenden Druck zu erzeugen.

Um ein Verbiegen oder eine Verformung des Substrats während einer Sub- stratbehandlung zu verhindern, ist am ersten Teil des Substrathalters, für die nicht zu behandelnde Seite des Substrats, eine Substrat-Anlagefläche vorgesehen, die im wesentlichen der Form des Substrats angepaßt ist. Der erste und zweite Teil des Substrathaiters weisen vorteilhafterweise jeweils einen Metallkörper auf, um die für den Substrathalter erforderliche Stei- figkeit und Festigkeit vorzusehen. Um zu verhindern, daß von dem Metall- körper stammende Verunreinigungen mit dem Substrat in Kontakt kommen bzw. um zu verhindern, daß eine das Metall angreifende Behandlungsfiüs- sigkeit mit dem Metallkörpern in Kontakt kommt, sind die Metallkörper mit Kunststoff beschichtet. Vorteilhafterweise weisen die Beschichtungen Bereiche mit unterschiedlichen Dicken auf, um das Ausformen der oben genann- ten Nuten, Kammern und ähnliches zu erlauben.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen

Substrathalters, der über einer Behandlungsvorrichtung angeordnet ist; Fig. 2 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Dichtanordnung des Substrathalters der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines Bereichs des Substrathalters gemäß Fig. 1 ; und Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht ähnlich zu der Ansicht in Fig. 3, die einen erfindungsgemäßen Substrathalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 1 zeigt schematisch im Querschnitt einen Substrathalter 1 , der einen Wafer 2 trägt und oberhalb einer Behandlungsvorrichtung 3 angeordnet ist. Die Behandlungsvorrichtung 3 ist eine Metaliplattierungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Kupferplattierungsvorrichtung, die von unten ein Metall, wie beispielsweise Kupfer, enthaltendes Behandlungsfluid auf den Wafer 2 leitet. Dabei wird zwischen einer nicht dargestellten Anodenanordnung der Be- handlungsvorrichtung 3 und einer zu der Behandlungsvorrichtung weisenden Oberseite des Substrats eine Spannung angelegt.

Um Wiederholungen zu vermeiden, wird bezüglich des weiteren Aufbaus der Metallplattierungsvorrichtung 3 auf die von der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung angemeldete Patentanmeldung mit der Anmeldenummer und dem Titel "Vorrichtung und Vorrichtung zum Behandeln von

Substraten", die am selben Tag wie die vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde, Bezug genommen, die insofern zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Der Substrathalter 1 besteht aus einem oberen Deckel 5 und einem unteren Ring 6, und das Substrat 2 ist zwischen dem Deckel 5 und dem Ringelement 6 - wie nachfolgend in größerer Einzelheit beschrieben wird - eingeklemmt.

Der Deckel 5 besitzt einen Metallkörper 8, der mit einer Kunststoffbeschich- tung 9 beschichtet ist. Die Oberseite 10 des Metallkörpers 8 ist eben ausgebildet, und eine Unterseite 11 ist derart gestuft, daß der Metallkörper 8 in einem Mittelbereich, der im wesentlichen der Form des Wafers 2 entspricht, eine größere Dicke aufweist als in einem Randbereich des Metallkörpers 8.

Die Beschichtung 9 weist auf der Oberseite und an den Seiten des Metallkörpers 8 eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke auf. Auf der Unterseite des Metallkörpers 8 ist die Beschichtung in dem Randbereich, d. h. in dem Bereich, wo der Metallkörper 8 eine geringere Dicke besitzt, zumindest teilweise dicker ausgebildet, wie in den Figuren zu sehen ist. Alternativ könnte die Beschichtung 9 um den gesamten Metallkörper 8 herum eine gleichmäßige Dicke aufweisen, und es könnte an diese Beschichtung in dem Randbereich des Metallkörpers 8 zusätzliches Material befestigt, wie z. B. ange- schweißt sein. Ein erster Bereich, in dem die Beschichtung 9 dicker ausgeführt ist, liegt dort, wo der Metallkörper 8 von einer ersten Dicke zu einer zweiten Dicke übergeht, wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. In der Beschichtung 9 ist in diesem Bereich eine Schwalbenschwanznut 13 ausgebildet, in der ein O- Ring 15 aufgenommen ist. Die Schwalbenschwanznut 13 kann nach dem Beschichten des Metallkörpers 8 aus dem die Beschichtung 9 bildenden Material ausgefräst sein. Alternativ könnte die Schwalbenschwanznut auch während der Beschichtung des Metallkörpers 8 in dieser Form ausgebildet werden. Benachbart zu der Schwalbenschwanznut 13 bildet das Material der Beschichtung 9 einen Steg 17 mit einer Schräge 19, die schräg nach innen geneigt ist, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Ein zweiter Bereich, in dem die Beschichtung 9 dicker ausgebildet ist, befindet sich am Rand des Deckels 5, wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist. In diesem Bereich ist eine Schwalbenschwanznut 20 ausgebildet, in der ein O-Ring 21 angeordnet ist. Zwischen den ersten und zweiten verdickten Bereichen der Beschichtung 9 wird ein nach unten geöffneter Raum 23 gebildet, der sich um den gesamten Umfang des Deckels erstreckt.

Der untere Ring 6 des Substrathalters 1 besitzt einen ringförmigen Metallkör- per 25 mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Kanten. Eine Innenseite 26 des Metallkörpers 25 ist etwas abgeschrägt, und zwar derart, daß sich der Innenumfang nach oben verjüngt. Im oberen Bereich der Innenseite 26 ist ein kleiner Vorsprung 27 vorgesehen, der eine abgerundete Kante des Metallkörpers 25 bildet. Der Metallkörper 25 weist in einer Oberseite Gewindebohrungen 28 zur Aufnahme von Schrauben 29 auf, um - wie nachfolgend noch beschrieben wird - eine Kontaktanordnung an dem Ring 6 zu befestigen. Im Bereich der Gewindebohrungen 28 weist der Metallkörper einen erhöhten Vorsprung 30 auf.

Der Metallkörper 25 ist fast vollständig, mit Ausnahme des Vorsprungs 30, von einer Beschichtung 32 umgeben. Die Beschichtung 32 ist aus demselben Material wie die Beschichtung 9, obwohl dies nicht zwingend ist. Die Beschichtung 32 ist an einer äußeren oberen Kante des Rings 6 dicker ausgebildet, um eine erhöhte Auflage 34 für den Deckel 5 zu bilden. In der erhöhten Auflage 34 ist eine Ausnehmung 36 ausgebildet, in die sich der an dem Deckel 5 befindliche O-Ring 21 erstreckt, wenn der Deckel 5 und der Ring 6 in Kontakt stehen.

An einer inneren oberen Kante des Rings ist ein Dichtmaterial 38 angebracht, daß z. B. an die Beschichtung 32 angeschweißt ist. Alternativ könnte das Dichtmaterial 38 aus demselben Material wie die Beschichtung 32 bestehen und einstückig mit diesem ausgebildet sein. Das Dichtmaterial 38 erstreckt sich von dem Ring 6 radial nach innen. Eine Oberfläche 40 des Dichtmaterials 38 ist fluchtend mit einer Oberseite der Beschichtung 32 ausgebildet, wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Das Dichtmaterial 38 erstreckt sich um den gesamten Innenumfang des Ringes 6 und überlappt dabei einen Randbereich des Wafers 2 in seitlicher Richtung, wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist. In dem Dichtmaterial 38 ist eine sich senkrecht zu der Oberfläche 40 erstreckende Dichtlippe 42 ausgebildet, die in einer Spitze 43 endet. Dabei schließt die Dichtlippe mit einem Innenumfang des Dichtmaterials ab, d. h. daß die Dichtlippe 42 den Wafer 2 am weitesten überlappt. In einem Bereich, der radial außerhalb der Dichtlippe 42 liegt, ist das Dichtmaterial 38 zur Bildung der Oberfläche 40 ausgeschnitten, um zwischen ihr und dem Randbereich des Wafers 2 einen freien Raum 45 zu bilden. Die seitliche Überlappung des Dichtungsmaterials 38 mit dem Wafer 2 beträgt 3mm, d. h. daß ein Randbereich von 3mm des Wafers gegenüber einem aus der Behandlungsvorrichtung 3 auf den Wafer gerichtetes Behandlungsfluid abgedichtet ist. Dieser Abstand kann aber auch auf zwei bzw. einen Millimeter oder einen anderen Wert verändert werden, wobei gewährleistet sein muß, daß zwischen dem zu behandelnden Wafer 2 und dem Dichtungsmaterial 38 ein im wesentlichen freier Raum 45 bestehen bleibt, in dem - wie nachfolgend beschrieben wird - eine elektrische Kontaktierung einer zu behandelnden Wa- feroberseite erfolgt. Dieser sogenannte Randausschluß ist notwendig, um zu verhindern, daß beim Plattieren der einen Waferoberseite Kupfer auf die Rückseite des Wafers 2 kommt, während gleichzeitig eine elektrische Kontaktierung der zu plattierenden Waferoberflache möglich ist. Eine elektrische Kontaktierung auf der Rückseite des Wafers ist nicht möglich, da die für die Plattierung hohe Stromdichte nicht von der Rückseite aus zu erreichen ist, ohne auf dem Wafer ausgebildete elektronische Bauelemente, wie z. B. Transistoren, zu zerstören. Dabei ist zu erwähnen, daß auf der zu plattierenden Oberseite des Wafers eine dünne Schicht eines geeigneten Metalls aufgebracht, beispielsweise aufgesputtert sein kann, um den für die Plattierung benötigten Stromfluß bzw. die hohe Stromdichte zu ermöglichen.

Die Dichtlippe liegt konzentrisch um einen Mittelpunkt des Wafers an diesem an, um einen gleichmäßigen Randausschluß zu erzeugen. Dabei liegt die Dichtlippe 42 dem am Deckel 5 angeordneten O-Ring 15 derart gegenüber, daß die O-Ringkraft genau auf die Spitze der Dichtlippe gerichtet ist, wenn der Wafer 2 zwischen dem O-Ring 15 und der Dichtlippe 42 eingeklemmt wird.

Das Dichtmaterial 38 bildet ferner eine Vielzahl von Vorsprüngen 28, die be- züglich der Dichtlippe 42 radial nach außen angeordnet sind, und die höher sind als die Dichtlippe 42. Die Vorsprünge 48 weisen in einem oberen Bereich einer zu einem Mittelpunkt der Vorrichtung weisenden Seite 49 jeweils eine Schräge 50 auf, die sich nach unten hin verjüngt. In einem unteren Bereich ist die nach innen weisende Seite 49 des Vorsprungs 48 gerade aus- gebildet. Die geraden Bereiche der Seite 49 der Vorsprünge 48 definieren einen Innenumfang, der einem Außenumfang eines Wafers 2 entspricht. Über die Schräge 50 können somit auf dem Ring abgelegte Wafer 2 bezüglich des Rings genau zentriert werden und durch die geraden Abschnitte der Seiten 49 gegenüber einem seitlichen Verrutschen gehalten werden. Die Schrägen 50 der Vorsprünge 48 sind darüber hinaus komplementär zu den Schrägen 19 des Deckels 5, um auch eine Zentrierung des Deckels 5 bezüglich des Rings 6 zu erreichen. Am unteren Ring 6 ist über die Schrauben 29 ein Metallring 54 angeschraubt. Zwischen dem Metallring 54 und einem Kopf der Schraube 29 ist ein Verstärkungsring 55 vorgesehen. Der Metallring 54 ist direkt oder über den Me- tallkörper 45 mit einer nicht näher dargestellten Vorrichtung zum Anlegen einer Spannung verbunden. Der Metallring 54 weist in einem Mittelbereich Ausschnitte zur Bildung von Federelementen 58 auf, von denen eines in Fig. 2 dargestellt ist. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, erstreckt sich das Federelement 58 in den durch den Ausschnitt in dem Dichtmaterial 38 gebildeten Raum 45 zwischen dem Dichtmaterial 38 und dem Wafer 2. Die Federelemente 58 sind gegenüber einem Außenbereich, in dem die Befestigung an dem Metallkörper 25 erfolgt, nach oben gebogen, und zwar derart, daß sie in einem unbelasteten Zustand über die Spitze 43 der Dichtlippe 42 hinweg ragen. Wenn ein Wafer 2 von oben auf den Ring 6 abgelegt wird, kommt die Unterseite des Wafers 2 mit dem Federelement 58 in Kontakt, welches nach unten federt, und dabei eine gute Kontaktierung der Unterseite des Wafers 2 sicherstellt. Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, kann an dem Federelement 58 in dem Bereich, in dem eine Kontaktierung des Wafers 2 erfolgt, eine runde Kontaktkuppe ausgebildet sein, um eine Beschädigung der kontaktierten Waferoberflache zu verhindern.

Wenn der Deckel 5, wie in Fig. 3 gezeigt ist, mit einem dazwischen liegenden Wafer 2 auf dem unteren Ring 6 aufliegt, wird dazwischen eine Kammer 60 gebildet, an die über eine nicht näher dargestellte Vorrichtung ein Vakuum angelegt werden kann, um den Ring 6 an dem Deckel 5 zu halten. Die Kammer 60 wird dabei am Außenumfang durch den O-Ring 21 und am Innenumfang durch die Dichtlippe 42, den O-Ring 15 sowie den dazwischen festgeklemmten Wafer 2 abgedichtet. Der Ring 6 kann aber auch auf jede andere geeignete Art und Weise an dem Deckel 5 gehalten werden.

Zum Be- und Entladen wird der Ring 6 auf einer nicht näher dargestellten Auflage abgelegt, das Vakuum in der Kammer 60 wird abgelassen und der Deckel 5 wird bezüglich des Rings 6 angehoben. In dieser Position kann ein Wafer-Handhabungs-Roboter durch den dabei gebildeten Spalt zwischen dem Deckel 5 und dem Ring 6 von einer Seite einfahren und einen zwischen dem Deckel 5 und dem Ring 6 befindlichen Wafer 2 ergreifen, über den Vor- sprung 48 hinweg anheben und seitlich aus dem Substrathalter herausbewegen. Beim Beladen fährt der Wafer-Handhabungs-Roboter mit einem daran gehaltenen Wafer 2 von einer Seite in den zwischen dem Deckel 5 und dem Ring 6 gebildeten Spalt und legt den Wafer 2 auf dem Ring 6 ab. Sollte der Wafer 2 bezüglich des Rings 6 beim Ablegen nicht genau zentriert sein, so erfolgt eine Zentrierung über die Schrägen 50 an den Vorsprüngen 48. Der Wafer 2 kommt mit den Federelementen 58 in Kontakt. Anschließend wird der Wafer-Handhabungs-Roboter aus dem Bereich zwischen dem Deckel 5 und dem Ring 6 herausbewegt, und der Deckel 5 wird abgesenkt. Dabei wird der Deckel 5 bezüglich des Rings 6 über die Schrägen 15 und 19 zentriert. Dabei drückt der O-Ring 15 den Wafer 2 fest gegen die Spitze 43 der Dichtlippe 42, um dort eine gute Abdichtung vorzusehen. Der O-Ring 21 kommt mit der Ausnehmung 36 in Eingriff, um an dieser Stelle eine gute Abdichtung vorzusehen. Anschließend wird wiederum ein Vakuum an die Kammer 60 angelegt, so daß der Ring 6 fest an dem Deckel 5 gehalten wird und gemein- sam mit diesem über die Behandlungsvorrichtung 3 transportiert werden kann.

Fig. 4 zeigt einen alternative Ausführungsform eines Substrathalters 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 werden dieselben Bezugszeichen wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet, wo gleiche Teile verwendet werden. Der Substrathalter 1 gemäß Fig. 4 weist einen Deckel 5 und einen unteren Ring 6 auf, die jeweils einen Metallkörper

8 bzw. einen Metallkörper 25 aufweisen. Wie beim ersten Ausführungsbei- spiel sind der Metallkörper 8 und der Metallkörper 25 mit einer Beschichtung

9 bzw. 32 beschichtet. Der Hauptunterschied zwischen dem Substrathalter gemäß den Fig. 1-3 und dem Substrathalter gemäß Fig. 4 besteht darin, daß der Deckel 5 und der Ring 6 gemäß Fig. 4 größere Außenabmessungen besitzen, und daß radial außerhalb bezüglich der Kammer 60 eine weitere Kammer 62 zwischen dem oberen Deckel 5 und dem unteren Ring 6 gebildet wird. Die Kammern werden dabei durch einen O-Ring 64 gegeneinander abgedichtet, der in einer in der Beschichtung 9 ausgebildeten Schwalbenschwanznut 66 angeordnet ist. Wenn das Oberteil 5 auf dem unteren Ring 6 aufliegt, drückt der O-Ring 64 gegen einen erhöhten Teil 68 der Beschichtung 32, um die Kammern 60 und 62 gegeneinander abzudichten. Ein Innenumfang der Kammer 60 ist in gleicher Weise wie zuvor unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel durch den O-Ring 15, den Wafer 2 und die Dichtlippe 42 abgedichtet.

Ein Außenumfang der Kammer 62 wird durch einen O-Ring 70 abgedichtet, der in einer Schwalbenschwanznut 72 der Beschichtung 9 angeordnet ist und im geschlossenen Zustand des Substrathalters 1 gegen einen erhöhten Teil 74 der Beschichtung 32 drückt.

Über eine nicht näher dargestellte Vorrichtung kann ein Vakuum an die Kammer 62 angelegt werden, um den unteren Ring 6 an dem oberen Deckel 5 zu befestigen.

Der Vorteil der Verwendung einer zweiten Kammer 62, an die ein Vakuum angelegt werden kann, liegt darin, daß das an die Kammer 62 angelegte Va- kuum im Gegensatz zu einem an die Kammer 60 angelegten Vakuum nicht auf die Dichtlippe 42 wirkt. Somit kann eine Beeinträchtigung der Dichtwirkung der Dichtlippe 42 an dem Wafer 2 ausgeschlossen werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist der Substrathalter nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsformen beschränkt. So kann z. B. statt der Vorrichtung zum Anlegen eines Vakuums zum Halten des unteren Rings 6 an dem Deckel 5 eine Magnetanordnung, insbesondere eine Elektromagnetanordnung, zum lösbaren Halten des unteren Rings 6 am oberen Deckel 5 vorgesehen sein. Es ist auch möglich, eine mechanische Haltevorrichtung, wie z. B. eine Klemmvorrichtung, vorzusehen, um den Deckel 5 und den unteren Ring 6 zusammen- zuhalten. Obwohl der Deckel 5 als oberer Deckel bezeichnet wurde und der Ring 6 als unterer Ring 6 bezeichnet wurde, kann der Substrathalter in jede Ausrichtung, z. B. vertikal oder auch in einer um 180° gedrehten Ausrichtung, verwendet werden. Der Substrathaiter ist sowohl für runde als auch eckige Substrate bzw. Substrate mit einer beliebigen Form verwendbar, wobei so- wohl die Form des unteren Rings als auch die Form des Deckels an die Form des Substrats angepaßt sind. Der untere Ring kann somit auch eine eckige Form mit einer eckigen Mittelöffnung aufweisen. In gleicher weise können auch sie zwischen dem Deckel und dem unteren Ring gebildeten Kammern unterschiedliche Formen aufweisen.

Claims

Patentansprüche

1. Substrathalter (1) zum Halten eines Substrats (2), insbesondere eines Halbleiterwafers, mit einem ersten Teil (5) und einem zweiten Teil (6), das eine der Substratform entsprechende Mittelöffnung aufweist, wobei das Substrat (2) zwischen dem ersten und zweiten Teil aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang des zweiten Teils (6) eine umlaufende Dichtung (42) vorgesehen ist, die einen sich vom Substrat weg erweiternden Innenumfang bildet und wenigstens eine Hinterschneidung aufweist.

2. Substrathaiter (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (42) durch ein am innenumfang des zweiten Teils (6) des Substrathalters (1) angebrachtes Dichtungsmaterial (38) gebildet ist.

3. Substrathalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial (38) einen Randbereich des Substrats (2) überlappt.

4. Substrathalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (42) eine Dichtlippe (42) aufweist.

5. Substrathalter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (42) eine Spitze (43) bildet.

6. Substrathalter (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (42) mit einem Innenumfang des Dichtungsmaterials (38) abschließt.

7. Substrathalter (1 ) nach einem der Ansprüche 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (42) durch Ausfräsen des Dichtungsmaterials (38) gebildet ist.

8. Substrathalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial (38) aus Kunststoff besteht.

9. Substrathalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial (38) elastisch ist.

10. Substrathalter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein der Dichtung (42) gegenüberliegendes elastisches Element (15) am ersten Teil (5) des Substrathalters (1).

11. Substrathalter (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (15) der Dichtlippe (42) gegenüberliegt.

12. Substrathalter (1 ) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeich- net, daß das elastische Element (15) ein O-Ring (15) ist.

13. Substrathalter (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (15) in einer Nut (13) des ersten Teils (5) des Substrathalters (1) gehalten ist.

14. Substrathalter (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (13) eine Schwalbenschwanznut ist.

15. Substrathalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge- kennzeichnet durch wenigstens ein Zentrierungselement (48) am zweiten Teil (6) des Substrathalters (1) .

16. Substrathalter (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierungselement (48) eine Schräge (50) aufweist.

17. Substrathalter (1) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich- net, daß mehrere Zentrierungselemente (48) einen Innenumfang definieren, der im wesentlichen dem Außenumfang des Substrats (2) entspricht.

18. Substrathalter (1)nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Zentrierungselement (48) einstückig mit dem

Dichtungsmaterial (38) ist.

19. Substrathalter (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierungselement (48) aus dem Dichtungsmaterial (38) ausge- fräst ist.

20. Substrathalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Zentrierungselement (17) am ersten Teil (5) des Substrathalters (1).

21. Substrathaiter (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierungselement (17) am ersten Teil (5) des Substrathalters (1) eine Schräge (19) aufweist.

22. Substrathalter (1) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägen (19, 50)der Zentrierungselemente (17, 48) der ersten und zweiten Teile (5, 6) einander gegenüberliegen und zueinander komplementär sind.

23. Substrathalter (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die das elastische Element (15) aufnehmende Nut (13) an das Zentrierungselement (17) angrenzt.

24. Substrathalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Kontaktanordnung (54, 58) am Substrathalter (1) zum elektrischen Kontaktieren einer Oberfläche des Substrats (1).

25. Substrathalter (1) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung (54, 58) am zweiten Teil (6) des Substrathalters (1) angeordnet ist.

26. Substrathalter (1) nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kontaktanordnung (54, 58) wenigstens teilweise in den Bereich der Hinterschneidung der Dichtung (42) erstreckt.

27. Substrathalter (1) nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung (54, 58) wenigstens eine Kontaktfeder (58) aufweist.

28. Substrathalter (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder (58) in Richtung des Substrats (2) vorgespannt ist.

29. Substrathalter (1) nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vielzahl von Kontaktfedern (58) durch Ausschnitte in einem ringförmigen Kontaktglied (54) ausgebildet sind.

30. Substrathalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine erste, zwischen den ersten und zweiten Teilen (5, 6) des Substrathalters (1) gebildete Kammer (60).

31. Substrathalter (1) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Kammer (60) um die Mittelöffnung des zweiten Teils herum erstreckt.

32. Substrathalter (1 ) nach Anspruch 30 oder 31 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenumfang der ersten Kammer (60) durch das elastische Element (15) am ersten Teil (5) des Substrathalters (1), das Substrat (2) und die Dichtung (42) am zweiten Teil (6) des Substrathalters (1) abgedichtet ist.

33. Substrathalter (1) nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenumfang der ersten Kammer (60) durch wenigstens ein Dichtelement (21 ; 64) am ersten und/oder zweiten Teil des Substrathalters abgedichtet ist.

34. Substrathalter (1) nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (21 ; 64) ein O-Ring ist.

35. Substrathalter (1) nach einem der Ansprüche 30 bis 34, gekennzeichnet durch wenigstens eine zweite zwischen den ersten und zweiten Teilen (5, 6) des Substrathalters (1) gebildete Kammer (62).

36. Substrathalter (1) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Kammer (62) um die erste Kammer herum erstreckt.

37. Substrathalter (1) nach Anspruch 35 oder 36, gekennzeichnet durch wenigstens ein Dichtelement (64, 70) am ersten und/oder zweiten Teil des Substrathalters zum Abdichten der zweiten Kammer (62).

38. Substrathalter (1) Anspruch 37, gekennzeichnet durch zwei Dichtelemente (64, 70) zum Abdichten der zweiten Kammer (62).

39. Substrathalter (1) nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (64, 70) O-Ringe sind.

40. Substrathalter (1 ) nach einem der Ansprüche 30 bis 39, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Anlegen eines Vakuums an die erste und/oder zweite Kammer (60, 62).

41. Substrathalter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Substrat-Anlagefläche (11) am ersten Teil (5) des Substrathalters (1).

42. Substrathalter (1) nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, daß die Substrat-Anlagefläche (11) im wesentlichen der Form des Substrats (2) angepaßt ist.

43. Substrathalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (5) des Substrathalters (1) einen Metallkörper (8) aufweist.

44. Substrathalter (1) nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (8) mit einer Beschichtung (9) beschichtet ist.

45. Substrathalter (1) nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (9) in Teilbereichen unterschiedliche Dicken aufweist.

46. Substrathalter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (6) des Substrathalters (1) einen Metallkörper (25) aufweist.

47. Substrathalter (1) nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (25) mit einer Beschichtung (32) beschichtet ist.

48. Substrathalter (1) nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (32) in Teilbereichen unterschiedliche Dicken aufweist.

49. Substrathaiter (1 ) nach einem der Ansprüche 44 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (9, 32) aus Kunststoff besteht.