WO2014079671A1 - Vorrichtung zum ausrichten eines wafers auf einem waferträger - Google Patents

Vorrichtung zum ausrichten eines wafers auf einem waferträger Download PDF

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WO2014079671A1
WO2014079671A1 PCT/EP2013/072889 EP2013072889W WO2014079671A1 WO 2014079671 A1 WO2014079671 A1 WO 2014079671A1 EP 2013072889 W EP2013072889 W EP 2013072889W WO 2014079671 A1 WO2014079671 A1 WO 2014079671A1
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wafer
carrier
wafer carrier
centering
base element
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Francisco Ruda Y Witt
Marcel Kollberg
Roland PÜSCHE
Torsten Bastke
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Aixtron Se
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support

Definitions

  • DE 102 32 731 A1 describes, just like DE 10 2010 017 082, a loading plate which forms a wafer carrier which forms a lying in the horizontal supporting surface, on which a wafer referred to in the following wafer of a semiconductor material can be placed.
  • the wafer carrier With the wafer carrier, the wafer is placed in a process chamber of a coating plant where one or more layers are deposited on the wafer. This is done with handling machines, as described for example in US 5,162,047, US 5,334,257, US 5,626,456 or US 6,318,957.
  • handling machines as described for example in US 5,162,047, US 5,334,257, US 5,626,456 or US 6,318,957.
  • d. H To achieve uniform coating, it is advantageous if unavoidable gaps are kept as small as possible, in particular along the edges of the wafers inserted in pockets of a susceptor.
  • the invention is therefore based on the object to improve the automated loading of a susceptor with wafers.
  • the inventive device has a base member for mounting the wafer carrier, wherein the base member has a centering portion which cooperates with a Gegenzentrierabrough of the wafer carrier such that the wafer carrier occupies a predetermined position to the base member.
  • the basic element may be, for example, a base plate. On this base plate is the centering.
  • the centering section can be guided by a centering socket, for example be formed with sloping walls.
  • the centering portion is formed by a frusto-conical projection extending vertically upward from the base plate. But it is also possible to make the centering differently.
  • the counter-centering section which is assigned to the underside of the wafer carrier, may have a negative shape (cavity) corresponding to the centering section.
  • the task of the centering section in interaction with the Martinezzentrierabites is a reproducible position positioning of the wafer carrier on the base element.
  • a centering element arranged above the base element is provided. This can be firmly connected to the primitive. But it is also envisaged that the centering element is detachably mounted on the base element. In any case, however, the centering element fixed to the base element has a predetermined positional relationship to the base element.
  • the centering element has an adjusting element carrier.
  • the Justierettiisme can be designed in the manner of a gap-open ring.
  • the ring can be open to its edge. For example, it can form the shape of a horseshoe, a U or a C in plan view. He can surround an opening (passage clearance), whose
  • the opening of the adjusting element carrier preferably has an edge extending on a circular arc line.
  • the adjusting element carrier carries adjusting elements. These are arranged in an arrangement corresponding to the outline contour of the wafer.
  • the adjustment elements are designed so that they can align the wafer in a plane parallel to the support surface of the wafer. Alignment of the wafer occurs vertically above the wafer carrier.
  • the adjusting elements have inclined flanks. The inclined edges point to the opening. The oblique edges form sliding surfaces on which the edge of a wafer lowered through the opening of the centering element can slide off. In this case, the wafer is moved in a direction transverse to the lowering movement in a predetermined centering position.
  • the opening is surrounded by the adjusting element carrier only over a partial circumferential length. There remains an engagement area for the handling arm.
  • the wafer rests on a handling arm suitable for wafer transport.
  • edge portions of the wafer project beyond the handling arm.
  • these edge sections of the wafer can slide along the inclined flanks of the adjusting elements, with the wafer then being able to move in the horizontal direction on the handling arm.
  • the movement of the handling arm is a mere vertical downward displacement.
  • the adjusting elements can be releasably secured and transversely to the edge of the opening slidably on Justierettimieisme. As a result of this configuration, the adjusting elements can be calibrated in a predetermined position. From the base element can protrude in the direction of the opening support pins vertically upwards.
  • the height of the support pins is greater than the vertical height of the wafer carrier, so that the support pins can protrude through the annular clearance or through separate holes of the annular wafer carrier.
  • the ends of the support pins project beyond the support surface of the wafer carrier.
  • the distance between the free ends of the support pins and the underside of Justierelemen- tesammlungs is sufficiently large to bring the wafer carrier through this space can.
  • the handling arm for transporting the wafer carrier has a fork shape.
  • the two forks can engage under an annular collar of the wafer carrier.
  • the wafer with the wafer carrier associated with it is brought through the alignment opening of the adjusting element, the wafer is aligned in the horizontal direction.
  • the wafer carrier is then lifted with the handling arm assigned to the wafer carrier. The lifting of the wafer carrier takes place exactly in the vertical direction, so that the wafer carrier receives the wafer in a predetermined position defined by the position of the adjusting elements.
  • the wafer lies in a depression of the support surface whose edge has only a minimal distance from the edge of the wafer.
  • a calibration tool is provided.
  • the calibration tool has a Gegenzentrierab- section, with which it can be placed on the centering of the base element.
  • the calibration tool has a calibration section. This can be formed by a step, for example by a cylinder jacket wall, which runs on the outline contour of a wafer.
  • This calibration section is at the level of the adjusting elements, so that the adjusting elements can be brought into abutment against the calibrating section.
  • the adjusting elements are mounted transversely to a Tangentiale to the edge of the calibrating displaced on Justier instituteisme.
  • the adjusting element support can have radially oriented grooves or ribs oriented relative to the center of the wafer or the opening of the adjusting element carrier, which serve to guide the adjusting elements.
  • a position fixation of an adjusting element can be done by means of a clamping screw.
  • FIG. 1 Show it: a perspective view of a first embodiment of an alignment, a perspective view of a wafer carrier, a perspective view of a designed as a transfer ring wafer carrier; an exploded view of the alignment device with wafer carrier, a schematic representation of the device as a side view of an alignment, a representation of Figure 4 with inserted into the alignment calibration 9, a plan view of arrow VI in Figure 5, a view according to Figure 4 with a wafer carrier 11, the by a handling arm 12 is placed on the base member 2, a sequence to Figure 7, wherein the wafer carrier 11 has been deposited on the base member 2,
  • FIG. 9 shows a sequence illustration of FIG. 3, wherein a handling arm 14 lowers a wafer 13, which in a dot-dashed representation with an edge portion against a sloping edge 16 of an adjusting element 6 occurs; a further sequence in which the wafer 13 rests on the support pins 4 above the wafer carrier 11 after it has been adjusted (in dot-dash line) by the adjusting elements 6; a sectional view similar to Figure 10 of a second embodiment; a sectional view similar to Figure 10 of a third embodiment and a plan view of the centering element 1 located between the adjusting elements 6 wafer 13th
  • the alignment device shown in the drawings has a base member 2 with a base plate 7.
  • the base plate 7 has a substantially circular shape. From an edge region of the base plate 7 springs a supporting wall 20 which carries a centering element 1.
  • the centering element 1 has a substantially annular adjusting element carrier 5.
  • a centering 3 in the form of a frustoconical base.
  • the frustoconical base 3 is bolted to the base plate. Due to the truncated cone-shaped base 3, a total of three support pins protrude in the vertical direction from the base plate 7.
  • the Justierettinum 5 encloses only partial area, an opening 17.
  • the Justierierinum 5 has an engagement portion 19, so that in plan view has approximately the shape of a C, a horseshoe or a U. Through the engaging portion 19, a handling arm 14 for handling a wafer 13 in the vertical direction can pass.
  • a plurality of adjusting elements 6 are arranged with substantially the same circumferential distribution around the center of the circular opening 17 in the embodiment.
  • Each of the adjusting elements 6 is arranged in a groove and displaceable relative to the center of the opening 17 in the radial direction, provided that a fastening screw 8 is released. When tightening the screw 8, the adjusting element 6 is stationary.
  • Each of the altogether eight adjusting elements 6 has a beveled edge 16 pointing towards the center of the opening 17.
  • FIGS. 2 and 2 a each describe a wafer carrier which essentially has a ring shape.
  • the upwardly facing upper side of the wafer carrier 11 forms a support surface 11 'onto which a wafer 13 is to be deposited.
  • the wafer carrier 11 has on its underside a cavity which forms a counter-centering section 10. If the counter-centering section 10 is placed on the centering section 3, then the wafer carrier 11 assumes a defined position relative to the adjusting element carrier 5 or the adjusting elements 6.
  • the wafer carrier is designed as a transfer ring. He has a ring-circumferential collar 21 which can be attacked by the forks of a fork-shaped handling arm 12.
  • the two wafer carriers 11 illustrated in Figures 2, 2a have on their upper side a pocket with a circular edge 11 ".The bottom of the pocket forms the support surface 11.
  • the two wafer carriers 11 differ essentially only in the size of the diameter
  • the wafer carrier 11 shown in Figure 2 has a small diameter of the ring opening 23, so that own bores 22 are provided for the support pins 12.
  • FIG. 4 shows in a schematic representation in cross-section the essential elements of an alignment device according to the invention, namely a base member 2 with a base plate 7, which carries a centering portion 3 and protrude from the support pins 4 upwards.
  • the centering element 1 is firmly connected to the base element 2 by means not shown. It has an adjusting element carrier 5, which carries only four adjusting elements 6 in the schematic diagram.
  • Each adjusting element 6 has a sloping edge 16, wherein the oblique angle of the inclined edge 16 extends so that the slope pointing downward in the direction of the opening 17.
  • the adjusting elements 6 have slots, each protruding through a fastening screw 8, which is screwed into a threaded bore of the Justierettilos 5.
  • FIGS. 5 and 6 show the use of a calibration tool 9.
  • the calibration tool 9 is a substantially cylindrical body whose underside forms a cavity 15, which forms a counter-centering section which can be placed on the centering section 3 the calibration tool 9 assumes a defined position with respect to the adjusting elements 6.
  • the pointed ends of the inclined edges 16 are with dissolved screws 8 brought against a calibration section 18 of the calibration tool 9.
  • the calibration section 18 is formed by a cylinder jacket wall which runs on an outline contour that corresponds to the outline contour of a wafer 13.
  • a wafer carrier 11 which may be a transfer ring, is placed on the base plate 7.
  • the centering section 3 engages in the Gegenzentrierabites 10 and brings the wafer carrier 11 in a laterally centered position.
  • the wafer carrier 11 is thereby brought by the handling arm 12 under the Justierettiong 5 through in a position above the support pins 4 and then lowered according to Figure 7, so that it assumes the position shown in Figure 8.
  • a differently shaped handling arm 14 engages under a substantially circular wafer 13, which is a semiconductor substrate which is to be placed on the wafer carrier 11. It may be a flat disc made of silicon, germanium, gallium arsenide,
  • the wafer 13 has an undefined position relative to the handling arm 14. As shown in FIG. 9, the handling arm 14 is displaced vertically downward by the engagement region 19, the wafer 13 passing through the opening 17. Since the wafer 13 has an indeterminate position on the handling arm 14, in the course of the downward movement portions of the edge of the wafer 13 against the inclined edges 16. This results in a horizontal Force component that moves the wafer 13 toward the center of the opening 17. This is shown in phantom in FIG.
  • FIG. 10 shows a dot-dash line of the wafer 13 emerging from the centering element 1, in which its edge leaves the blade-like tips of the oblique edges 16.
  • the wafer carrier 12 is then lifted vertically upward with the wafer carrier handling arm 12, the wafer 13 resting on the support surface 11 'of the wafer carrier 11 in an aligned position.
  • the support surface 11 'of the wafer carrier can form a pocket whose circumferential contour corresponds to the peripheral contour of the wafer 13 and whose depth is approximately equal to the material thickness of the wafer.
  • the wafer is aligned with respect to the pocket in the support surface 11 'of the wafer carrier 11 so that it fits exactly into the pocket.
  • the edge 11 "of the bag thus needs to have only a minimal oversize, so that the gap between the pocket wall and wafer edge is minimized.
  • FIG. 11 shows a representation according to FIG. 10 of a second exemplary embodiment.
  • the support pins 4 are extended and movable in the vertical direction.
  • the support pins 4 are components of a lifting device.
  • Driving means are provided in order to displace the support pins 4 in the vertical direction.
  • the support pins 4 have a length which is greater than the distance between the centering element 1 and the base element 2. The length of the support pins is so much larger than this distance that the upwardly facing end faces of the Support pins 4 on the highest elevation of the centering element 1, so in particular beyond the adjusting elements 6 protrude.
  • the support pins 4 can be lowered from the loading position shown in Figure 11 in order to place the wafer 13 on the wafer carrier 11.
  • a non-centered wafer 13 can be placed on the ends of the support pins 4 pushed through the opening 17 at the top.
  • the support pins 4 are then moved downwards in the direction of the arrow.
  • edge portions of the wafer 13 resting uncentered on the support pins 4 slide along the inclined edges 16 until the wafer 13 has reached its centered position as shown in FIG.
  • a vertically displaceable punch 24 In the embodiment shown in Figure 12 is located in the center of the base plate 7, a vertically displaceable punch 24.
  • a lifting drive is provided, which is not shown in the drawings.
  • the lifting device is able to displace the punch 24 between two end positions. In the first end position, the upwardly facing end surface of the punch 24 is above the inclined edges 16 of the adjusting elements 6. In a second position, the end face of the punch 24 is below the end faces of support pins 4 and below a wafer carrier 11, depending on whether the wafer thirteenth should be placed on the faces of support pins 4 or directly on the wafer carrier 11.
  • the punch 24 is arranged in the center of the opening 17. net so that it only supports the center of the wafer 13. The edge regions of the wafer 13 lie radially outside the punch 24.
  • the punch 24 can be moved up in the vertical direction in such a way that its upper end lies above the centering element 1.
  • a wafer 13 can be placed by means of a handling arm. The wafer 13 is not centered.
  • the punch 24 is displaced downwardly in the direction of the arrow, the edges of the non-centered wafer 13 slide along the inclined edges 16, bringing the wafer into the centering position shown in FIG. Further lowering of the punch 24 results in that the wafer 13 is placed on the ends of the support pins 4, as shown in FIG.
  • FIG. 13 shows that, due to the arrangement of the adjusting elements 6, the orientation of a flattening 13 'of a wafer 13 is irrelevant.
  • the adjusting elements 6 are arranged so that the flattening 13 'can also lie in front of one or two adjusting elements 6.
  • the adjusting elements 6 are arranged in the circumferential direction in such a multiplicity that at least three adjusting elements 6 develop a centering effect and, for this purpose, interact with the edge section of the wafer 13 running along an arcuate line.

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die automatisierte Ladung eines Suszeptors mit Wafern zu verbessern. Und schlägt eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Wafers auf einem Waferträger (11) vor, mit einem Grundelement (2) zum Aufsetzen des Waferträgers (11), wobei das Grundelement (2) einen Zentrierabschnitt (3) aufweist, der mit einem Gegenzentrierabschnitt (10) des Waferträgers (11) derart zusammenwirkt, dass der auf das Grundelement (2) aufgesetzte Waferträger (11) eine vorbestimmte Lage zum Grundelement (2) einnimmt, mit einem oberhalb des Grundelementes (2) angeordneten Zentrierelement (1), das eine vorbestimmte Lagebeziehung zum Grundelement (2) aufweist, und einen Justierelementeträger (5) aufweist, an dem in einer einer Umrisskontur des Wafers entsprechenden Anordnung Justierelemente (6) angeordnet sind, um den Wafer in einer Ebene parallel zu einer Tragfläche (11') des Waferträgers auszurichten.

Description

Vorrichtung zum Ausrichten eines Waf ers auf einem Waf erträger
Die DE 102 32 731 AI beschreibt ebenso wie die DE 10 2010 017 082 eine Ladeplatte, die einen Waferträger ausbildet, der eine in der Horizontalen liegende Tragfläche ausbildet, auf die eine im folgenden Wafer genannte Scheibe aus einem Halbleitermaterial auflegbar ist. Mit dem Waferträger wird der Wafer in eine Prozesskammer einer Beschichtungs anläge gebracht, wo auf dem Wafer ein oder mehrere Schichten abgeschieden werden. Dies erfolgt mit Handhabungsautomaten, wie sie beispielsweise in den US 5,162,047, US 5,334,257, US 5,626,456 oder US 6,318,957 beschrieben werden. Um eine optimale, d. h. gleichförmige Beschichtung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn nicht zu vermeidende Spalten insbesondere entlang der Ränder der in Taschen eines Sus- zeptors einliegenden Wafer möglichst klein gehalten werden. Es besteht ferner das Bedürfnis, einen Suszeptor mit einer Vielzahl von jeweils Wafer tragenden Waferträgern zu bestücken.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die automatisierte Ladung eines Suszeptors mit Wafern zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein Grundelement zum Aufsetzen des Waferträgers, wobei das Grundelement einen Zentrierabschnitt aufweist, der mit einem Gegenzentrierabschnitt des Waferträgers derart zusammenwirkt, dass der Waferträger eine vorbestimmte Lage zum Grundelement einnimmt. Bei dem Grundelement kann es sich beispielsweise um eine Grundplatte handeln. Auf dieser Grundplatte befindet sich der Zentrierabschnitt. In einer einfachsten Form kann der Zentrierabschnitt von einem Zentriersockel, beispiels- weise mit schräg verlaufenden Wänden gebildet sein. Bevorzugt wird der Zentrierabschnitt von einem kegelstumpfförmigen Vorsprung ausgebildet, der sich vertikal nach oben aus der Grundplatte erstreckt. Es ist aber auch möglich den Zentrierabschnitt anders zu gestalten. Der Gegenzentrierabschnitt, der der Un- terseite des Waferträgers zugeordnet ist, kann eine dem Zentrierabschnitt entsprechende Negativf orm (Höhlung) aufweisen. Die Aufgabe des Zentrierabschnittes im Zusammenspiel mit dem Gegenzentrierabschnitt ist eine reproduzierbare Lagepositionierung des Waferträgers am Grundelement. Es ist ferner ein oberhalb des Grundelementes angeordnetes Zentrierelement vorgesehen. Dieses kann fest mit dem Grundelement verbunden sein. Es ist aber auch vorgesehen, dass das Zentrierelement lösbar am Grundelement sitzt. In jedem Fall besitzt das am Grundelement befestigte Zentrierelement aber eine vorbestimmte Lagebeziehung zum Grundelement. Das Zentrierelement weist einen Justierelementeträger auf. Der Justierelementeträger kann in Art eines spaltoffenen Ringes gestaltet sein. Der Ring kann zu seinem Rand hin offen sein. Er kann beispielsweise in der Draufsicht die Form eines Hufeisens, eines U oder eines C ausbilden. Er kann eine Öffnung (Durchtrittsfreiraum) umgeben, deren
Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Wafers. Da die Wafer üblicherweise eine Kreisscheibengestalt aufweisen, hat die Öffnung des Justierele- menteträgers bevorzugt einen auf einer Kreisbogenlinie verlaufenden Rand.
Der Justierelementeträger trägt Justierelemente. Diese sind in einer der Umrisskontur des Wafers entsprechenden Anordnung angeordnet. Die Justierelemente sind so ausgelegt, dass sie den Wafer in einer Ebene parallel zur Tragfläche des Wafers ausrichten können. Die Ausrichtung des Wafers erfolgt vertikal ober- halb des Waferträgers. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzen die Justierelemente Schrägflanken. Die Schrägflanken weisen dabei zur Öffnung. Die Schrägflanken bilden Gleitflächen aus, an denen der Rand eines durch die Öffnung des Zentrierelementes abgesenkten Wafers abgleiten kann. Dabei wird der Wafer in einer Richtung quer zur Absenkbewegung in eine vorbestimmte Zentrierstellung verschoben. Die Öffnung wird nur über eine Teil- umf angslänge vom Justierelementeträger umgeben. Es verbleibt ein Eingriffsbereich für den Handhabungsarm. Bei einer derartigen Ausgestaltung liegt der Wafer auf einem zum Wafertransport geeigneten Handhabungsarm auf. Dabei überragen Randabschnitte des Wafers den Handhabungsarm. Diese Randabschnitte des Wafers können bei der Absenkbewegung an den Schrägflanken der Justierelemente entlang gleiten, wobei sich der Wafer dann in Horizontalrichtung auf dem Handhabungsarm verschieben kann. Die Bewegung des Hand- habungsarms ist dabei eine reine Vertikalabwärts Verlagerung. Die Justierelemente können lösbar und quer zum Rand der Öffnung verschiebbar am Justierelementeträger befestigt sein. Zufolge dieser Ausgestaltung lassen sich die Justierelemente in eine vorbestimmte Position kalibrieren. Vom Grundelement können in Richtung auf die Öffnung Tragstifte vertikal nach oben abragen. Die Höhe der Tragstifte ist größer als die vertikale Höhe des Waferträgers, so dass die Tragstifte durch den Ringfreiraum oder durch separate Bohrungen des ringförmigen Waferträgers hindurchragen können. Die Enden der Tragstifte überragen dabei die Tragfläche des Waferträgers. Andererseits ist der Abstand zwischen den freien Enden der Tragstifte und der Unterseite des Justierelemen- teträgers ausreichend groß, um den Waferträger durch diesen Freiraum hindurchbringen zu können. Mit einem dem Waferträger zugeordneten Handhabungsarm kann der Waferträger somit durch den Zwischenraum zwischen den Tragstiften und der Unterseite des Justierelementeträgers hindurch gebracht werden und auf das Grundelement aufgesetzt werden, wobei die Tragstifte entweder durch individuelle Bohrungen oder durch einen Ringfreiraum des Waferträgers hindurchragen. Bevorzugt besitzt der Handhabungsarm zum Transport des Waferträgers eine Gabelform. Die beiden Gabelzinken können einen ringförmigen Kragen des Waferträgers untergreifen. Wird der Wafer mit dem ihm zugeordneten Waferträger durch die Ausrichtöffnung des Justierelementes hindurch gebracht, so wird der Wafer in Horizontalrichtung ausgerichtet. Im Zuge der weiteren Absenkbewegung des Handhabungsarmes wird der Wafer auf die Enden der Tragstifte aufgelegt. Mit dem dem Waferträger zuge- ordneten Handhabungsarm wird der Waferträger anschließend angehoben. Das Anheben des Waferträgers erfolgt exakt in Vertikalrichtung, so dass der Waferträger den Wafer in einer vorbestimmten, durch die Lage der Justierelemente definierten Position aufnimmt. Dabei legt sich der Wafer in eine Vertiefung der Tragfläche, deren Rand nur einen minimalen Abstand zum Rand des Wafers hat. Um die Lage der Justierelemente zu kalibrieren ist ein Kalibrierwerkzeug vorgesehen. Das Kalibrierwerkzeug besitzt einen Gegenzentrierab- schnitt, mit dem es auf den Zentrierabschnitt des Grundelementes aufsetzbar ist. Auf Höhe der Justierelemente besitzt das Kalibrierwerkzeug einen Kalibrierabschnitt. Dieser kann von einer Stufe ausgebildet sein, beispielsweise von einer Zylindermantelwand, die auf der Umrisskontur eines Wafers verläuft.
Dieser Kalibrierabschnitt liegt auf Höhe der Justierelemente, so dass die Justierelemente gegen den Kalibrierabschnitt in Anlage gebracht werden können. Die Justierelemente sind quer zu einer Tangentiale zum Rand des Kalibrierabschnittes verlagerbar am Justierelementeträger befestigt. Der Justierelementeträger kann hierzu radial bezogen auf das Zentrum des Wafers bzw. der Öffnung des Justierelementeträgers ausgerichtete Nuten oder Rippen aufweisen, die zur Führung der Justierelemente dienen. Eine Lagefixierung eines Justierelementes kann mit Hilfe einer Klemmschraube erfolgen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen: eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Ausrichtvorrichtung, eine perspektivische Darstellung eines Waferträgers, eine perspektivische Darstellung eines als Transferring gestalteten Waferträgers; eine Explosionsdarstellung der Ausrichtvorrichtung mit Waferträger, eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung als Seitenansicht auf eine Ausrichtvorrichtung, eine Darstellung gemäß Figur 4 mit in die Ausrichtvorrichtung eingesetztem Kalibrierwerkzeug 9, eine Draufsicht gemäß Pfeil VI in Figur 5, eine Darstellung gemäß Figur 4 mit einem Waferträger 11, der von einem Handhabungsarm 12 auf das Grundelement 2 aufgesetzt wird, eine Folgedarstellung zu Figur 7, wobei der Waferträger 11 auf das Grundelement 2 abgesetzt worden ist,
Fig. 9 eine Folgedarstellung zu Figur 3, wobei ein Handhabungsarm 14 einen Wafer 13 absenkt, der in einer strichpunktierten Darstellung mit einem Randabschnitt gegen eine Schrägflanke 16 eines Justierelementes 6 tritt; eine weitere Folgedarstellung, bei der der Wafer 13 auf den Tragstiften 4 oberhalb des Waferträgers 11 aufliegt, nachdem er (in strichpunktierter Darstellung) von den Justierelementen 6 justiert worden ist; eine Schnittdarstellung ähnlich Figur 10 eines zweiten Ausführungsbeispiels; eine Schnittdarstellung ähnlich Figur 10 eines dritten Ausführungsbeispiels und eine Draufsicht auf das Zentrierelement 1 mit sich zwischen den Justierelementen 6 befindlichem Wafer 13.
Die in den Zeichnungen dargestellte Ausrichtvorrichtung besitzt ein Grundelement 2 mit einer Grundplatte 7. Die Grundplatte 7 hat eine im Wesentlichen kreisscheibenförmige Gestalt. Von einem Randbereich der Grundplatte 7 entspringt eine Tragwand 20, die ein Zentrierelement 1 trägt. Das Zentrierelement 1 besitzt einen im Wesentlichen ringförmigen Justierelementeträger 5.
Im Zentrum der Bodenfläche der Grundplatte 7 befindet sich ein Zentrierab- schnitt 3 in Form eines kegelstumpfförmigen Sockels. Der kegelstumpfförmige Sockel 3 ist mit der Grundplatte verschraubt. Durch den kegelstumpfförmigen Sockel 3 ragen insgesamt drei Tragstifte in Vertikalrichtung von der Grundplatte 7 ab. Der Justierelementeträger 5 umschließt nur teilbereichs weise eine Öffnung 17. Der Justierelementeträger 5 besitzt einen Eingriffsbereich 19, so dass der in Draufsicht etwa die Form eines C, eines Hufeisens oder eines U aufweist. Durch den Eingriffsbereich 19 kann ein Handhabungsarm 14 zum Handhaben eines Wafers 13 in Vertikalrichtung hindurchfahren.
Auf der oberen Seite des Justierelementeträgers 5 sind mit im Wesentlichen gleicher Umfangsverteilung um das Zentrum der im Ausführungsbeispiel kreisförmigen Öffnung 17 mehrere Justierelemente 6 angeordnet. Jedes der Justierelemente 6 ist dabei in einer Nut angeordnet und in Radialrichtung bezogen auf das Zentrum der Öffnung 17 verschieblich, sofern eine Befestigungsschraube 8 gelöst ist. Bei angezogener Befestigungsschraube 8 ist das Justierelement 6 ortsfest.
Jedes der dort insgesamt acht Justierelemente 6 besitzt eine zum Zentrum der Öffnung 17 hinweisende Schrägflanke 16.
Die Figuren 2 und 2a beschreiben jeweils einen Waferträger, der im Wesentli- chen eine Ringform aufweist. Die nach oben weisende Oberseite des Waf erträ- gers 11 bildet eine Tragfläche 11' aus, auf die ein Wafer 13 abzulegen ist. Der Waferträger 11 besitzt an seiner Unterseite einen Hohlraum, der einen Gegen- zentrierabschnitt 10 ausbildet. Wird der Gegenzentrierabschnitt 10 auf den Zentrierabschnitt 3 aufgesetzt, so nimmt der Waferträger 11 eine definierte La- ge gegenüber dem Justierelementeträger 5 bzw. den Justierelementen 6 ein. In einer einfachsten Ausgestaltung (Figur 2a) ist der Waferträger als Transferring ausgebildet. Er besitzt einen ringsumlaufenden Kragen 21, der von den Gabelzinken eines gabelförmigen Handhabungsarms 12 untergriffen werden kann. Die beiden in den Figuren 2, 2a dargestellten Waf erträger 11 besitzen auf Ihrer Oberseite eine Tasche mit einem kreisrunden Rand 11". Der Boden der Tasche bildet die Tragfläche 11' aus. Die beiden Waferträger 11 unterscheiden sich im Wesentlichen lediglich in der Größe des Durchmessers der Ringöffnung 23. Der in der Figur 2 dargestellte Waferträger 11 besitzt einen geringen Durchmesser der Ringöffnung 23, so dass für die Tragstifte eigene Bohrungen 22 vorgesehen sind. Bei dem in der Figur 2a dargestellten Waferträger 11 erstreckt sich die Tragfläche 11' lediglich über einen schmalen Randbereich, der an den Rand 11" der Tasche angrenzt.
Die Figur 4 zeigt in einer Prinzipdarstellung im Querschnitt die wesentlichen Elemente einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung, nämlich ein Grundelement 2 mit einer Grundplatte 7, die einen Zentrierabschnitt 3 trägt und von der Tragstifte 4 nach oben hin abragen. Das Zentrierelement 1 ist mit nicht dar- gestellten Mitteln fest mit dem Grundelement 2 verbunden. Es besitzt einen Justierelementeträger 5, der in der Prinzipdarstellung lediglich vier Justierelemente 6 trägt. Jedes Justierelement 6 besitzt eine Schrägflanke 16, wobei der Schrägenwinkel der Schrägflanke 16 so verläuft, dass die Schräge nach unten in Richtung auf die Öffnung 17 weisen. Die Justierelemente 6 besitzen Schlitze, durch die jeweils eine Befestigungsschraube 8 hindurchragt, die in eine Gewindebohrung des Justierelementeträgers 5 eingeschraubt ist.
Die Figuren 5 und 6 zeigen die Verwendung eines Kalibrierwerkzeuges 9. Das Kalibrierwerkzeug 9 ist im Ausführungsbeispiel ein im Wesentlichen zylinder- förmiger Körper, dessen Unterseite eine Höhlung 15 ausbildet, die einen Ge- genzentrierabschnitt bildet, der auf dem Zentrierabschnitt 3 aufgesetzt werden kann, so dass das Kalibrierwerkzeug 9 eine definierte Position gegenüber den Justierelementen 6 einnimmt. Die spitzen Enden der Schrägflanken 16 werden bei gelösten Schrauben 8 gegen einen Kalibrierabschnitt 18 des Kalibrierwerkzeuges 9 gebracht. Der Kalibrierabschnitt 18 wird von einer Zylindermantelwand ausgebildet, die auf einer Umrisskontur verläuft, die der Umrisskontur eines Wafers 13 entspricht.
Die Bestückung eines Waferträgers 11 mit einem Wafer 13 wird anhand der Figuren 7 bis 10 erläutert:
Zunächst wird mittels eines Handhabungsarmes 12 ein Waferträger 11, bei dem es sich um einen Transferring handeln kann, auf die Grundplatte 7 aufgesetzt. Dabei greift der Zentrierabschnitt 3 in den Gegenzentrierabschnitt 10 und bringt den Waferträger 11 in eine lateral zentrierte Position. Der Waferträger 11 wird dabei von dem Handhabungsarm 12 unter den Justierelementeträger 5 hindurch in eine Position oberhalb der Tragstifte 4 gebracht und dann gemäß Figur 7 abgesenkt, so dass er die in Figur 8 dargestellte Position einnimmt.
Ein anders gestalteter Handhabungsarm 14 untergreift einen im Wesentlichen kreisförmigen Wafer 13, bei dem es sich um ein Halbleitersubstrat handelt, welches auf den Waferträger 11 aufgelegt werden soll. Es kann sich dabei um eine flache Kreisscheibe handeln, die aus Silizium, Germanium, Galliumarsenid,
Indiumphosphit oder aus einem anderen Material besteht. Der Wafer 13 besitzt eine Undefinierte Position gegenüber dem Handhabungsarm 14. Der Handhabungsarm 14 wird - wie es die Figur 9 zeigt - durch den Eingriffsbereich 19 vertikal abwärts verlagert, wobei der Wafer 13 durch die Öffnung 17 hindurch- tritt. Da der Wafer 13 eine unbestimmte Lage auf dem Handhabungsarm 14 besitzt, treten im Zuge der Abwärtsbewegung Abschnitte des Randes des Wafers 13 gegen die Schrägflanken 16. Daraus entwickelt sich eine horizontale Kraftkomponente, die den Wafer 13 in Richtung auf das Zentrum der Öffnung 17 verlagert. Dies ist in der Figur 9 strichpunktiert dargestellt.
Die Figur 10 zeigt strichpunktiert den Wafer 13 beim Austritt aus dem Zentrier- element 1, in dem sein Rand die schneidenartigen Spitzen der Schrägflanken 16 verlässt. Durch eine weitere Absenkbewegung des Handhabungsarmes 14 wird der Wafer 13 auf die Enden der Tragstifte 4 abgelegt.
Mit dem Handhabungsarm 12 für den Waferträger wird sodann der Waferträ- ger 12 vertikal nach oben angehoben, wobei der Wafer 13 in einer ausgerichteten Position auf der Tragfläche 11' des Waferträgers 11 zur Auflage kommt. Die Tragfläche 11' des Waferträgers kann eine Tasche ausbilden, deren Um- fangskontur der Umfangskontur des Wafers 13 entspricht und deren Tiefe in etwa der Materialstärke des Wafers. Zufolge der zentrierenden Ausrichtfunkti- on der Vorrichtung wird der Wafer derart gegenüber der Tasche in der Tragfläche 11' des Waferträgers 11 ausgerichtet, dass er genau in die Tasche hinein- passt. Der Rand 11" der Tasche braucht somit nur ein minimales Übermaß zu besitzen, so dass der Spalt zwischen Taschenwand und Waferrand minimiert ist.
Die Figur 11 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 10 eines zweiten Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Tragstifte 4 verlängert und in Vertikalrichtung bewegbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Tragstifte 4 Bestandteile einer Hubvorrichtung. Es sind nicht dargestellte An- triebsmittel vorgesehen, um die Tragstifte 4 in vertikaler Richtung zu verlagern. Die Tragstifte 4 haben eine Länge, die größer ist als der Abstand zwischen dem Zentrierelement 1 und dem Grundelement 2. Die Länge der Tragstifte ist um soviel größer als dieser Abstand, dass die nach oben weisenden Stirnflächen der Tragstifte 4 über die höchste Erhebung des Zentrierelementes 1, also insbesondere über die Justierelemente 6 ragen. Mittels der nicht dargestellten Hubvorrichtung lassen sich die Tragstifte 4 von der in Figur 11 dargestellten Beladeposition absenken, um den Wafer 13 auf den Waferträger 11 zu legen.
Mittels eines Handhabungsarmes kann ein unzentrierter Wafer 13 auf die Enden der durch die Öffnung 17 nach oben hin durchgeschobenen Tragstifte 4 aufgelegt werden. Die Tragstifte 4 werden dann in Richtung des Pfeils abwärts verlagert. Dabei gleiten Randabschnitte des unzentriert auf den Tragstiften 4 aufliegenden Wafers 13 an den Schrägflanken 16 entlang, bis der Wafer 13 seine in Figur 13 dargestellte zentrierte Stellung erreicht hat.
Es erfolgt dann eine weitere Abwärtsverlagerung des Wafers 13, bis der Wafer auf dem Waferträger 11 aufliegt. Dies ist in der Figur 11 mit strichpunktierten Linien dargestellt. Die Tragstifte 4 ragen in dieser Endstellung lediglich in den Waferträger 11 hinein, jedoch nicht über dessen Tragfläche 11' hinaus.
Bei dem in der Figur 12 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich im Zentrum der Grundplatte 7 ein vertikal verlagerbarer Stempel 24. Hierzu ist ein Hubantrieb vorgesehen, der in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die Hubeinrichtung ist in der Lage, den Stempel 24 zwischen zwei Endpositionen zu verlagern. In der ersten Endposition liegt die nach oben weisende Stirnfläche des Stempels 24 oberhalb der Schrägflanken 16 der Justierelemente 6. In einer zweiten Stellung liegt die Stirnfläche des Stempels 24 unterhalb der Stirnflächen von Tragstiften 4 bzw. unterhalb eines Waferträgers 11, je nachdem ob der Wafer 13 auf die Stirnflächen von Tragstiften 4 oder direkt auf den Waferträger 11 abgelegt werden soll. Der Stempel 24 ist im Zentrum der Öffnung 17 angeord- net, so dass er lediglich das Zentrum des Wafers 13 unterstützt. Die Randbereiche des Wafers 13 liegen radial außerhalb des Stempels 24.
Aus der nach unten verlagerten Position kann der Stempel 24 derart in Verti- kalrichtung hoch gefahren werden, dass sein oberes Ende oberhalb des Zentrierelementes 1 liegt. Auf die Stirnfläche des Stempels 24 kann mittels eines Handhabungsarmes ein Wafer 13 aufgelegt werden. Der Wafer 13 ist nicht zentriert. Wird der Stempel 24 in Richtung des Pfeils abwärts verlagert, so gleiten die Ränder des unzentrierten Wafers 13 an den Schrägflanken 16 entlang, wobei der Wafer in die in Figur 13 dargestellte Zentrierstellung gebracht wird. Ein weiteres Absenken des Stempels 24 führt dazu, dass der Wafer 13 auf die Enden der Tragstifte 4 aufgelegt wird, wie es in der Figur 12 dargestellt ist.
Die Figur 13 zeigt, dass zufolge der Anordnung der Justierelemente 6 die Orien- tierung eine Abflachung 13' eines Wafers 13 unerheblich ist. Die Justierelemente 6 sind so angeordnet, dass die Abflachung 13' auch vor einem oder zwei Justierelementen 6 liegen kann. Die Justierelemente 6 sind in Umf angsrichtung in einer derartigen Vielzahl angeordnet, dass zumindest drei Justierelemente 6 eine Zentrierwirkung entfalten und hierzu mit dem auf einer Kreisbogenlinie verlaufenden Randabschnitt des Wafers 13 zusammenwirken.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollin- haltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste
1 Zentrierelement Ringöffnung
2 Grundelement Stempel
3 Zentrierabschnitt
4 Tragstift
5 Justierelementeträger
6 Justierelement
7 Grundplatte
8 Schraube
9 Kalibrierwerkzeug
10 Gegenzentrierabschnitt
11 Waferträger
11' Tragfläche
11" Rand
12 Handhabungsarm für Ring
13 Wafer
13' Abflachung
14 Handhabungsarm für Wafer
15 Gengenzentrierabschnitt
16 Schrägflanke
17 Öffnung
18 Kalibrierabschnitt
19 Eingriffsbereich
20 Tragwand
21 Kragen
22 Öffnung für Tragstift

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Ausrichten eines Wafers auf einem Waf erträger (11), mit einem Grundelement (2) zum Aufsetzen des Waferträgers (11), wobei das Grundelement (2) einen Zentrierabschnitt (3) aufweist, der mit einem Ge- genzentrierabschnitt (10) des Waferträgers (11) derart zusammenwirkt, dass der auf das Grundelement (2) aufgesetzte Waferträger (11) eine vorbestimmte Lage zum Grundelement (2) einnimmt, mit einem oberhalb des Grundelementes (2) angeordneten Zentrierelement (1), das eine vorbestimmte Lagebeziehung zum Grundelement (2) aufweist, und einen Justierelementeträger (5) aufweist, an dem in einer einer Umrisskontur des Wafers entsprechenden Anordnung Justierelemente (6) angeordnet sind, um den Wafer in einer Ebene parallel zu einer Tragfläche (11') des Waferträgers auszurichten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierelemente (6) Schrägflanken (16) aufweisen, an denen Randabschnitte des von einem Handhabungsarm (14) durch eine Öffnung (17) des Zentrierelementes (1) abgesenkten Wafers (13) abgleiten können.
3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (17) nur über eine Teilumf angslänge vom Justierelementeträger (5) umgeben ist und einen Eingriffsbereich (19) für den Handhabungsarm (14) ausbildet. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierelemente (6) lösbar und im gelösten Zustand quer zum Rand der Öffnung
(17) verschiebbar am Justierelementeträger (5) befestigt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierabschnitt (3) ein insbesondere kegelstumpfförmiger Sockel ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Waferträger (11) eine Ringform aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Waferträger
(11) einen Kragen (21) aufweist zum Untergriff eines Handhabungsarmes
(12) .
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch vom Grundelement (2) in Richtung auf die Öffnung (17) abragende Tragstifte (4) zum Aufsetzen des Wafers (13).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch ein Kalibrierwerkzeug (9), mit einem auf den Zentrierabschnitt (3) des Grundelementes (2) aufsetzbaren Gegenzentrierabschnitt (15) und mit einem Kalibrierabschnitt
(18) , gegen den die Lage verstellbar am Justierelementeträger (5) befestig- ten Justierelemente (6) bringbar sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierabschnitt (18) des Kalibrierwerkzeuges (9) eine Stufe ist, die entlang der Umrisskontur eines Wafers (13) verläuft.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch Hubmittel (4, 24), auf das ein Wafer (13) aufgelegt werden kann, welches absenkbar ist, so dass der auf dem Hubelement (4, 24) aufliegende Wafer (13) beim Durchtritt durch das Zentrierelement (1) zentriert wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Hubelement (24) den Wafer (13) auf dem Waferträger (11) ablegt.
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