WANGENLEITNER, Thomas (15 Eitzingerstrasse, Aurolzmünster, Aurolzmünster, A-4971, AT)
SCHMIDBAUER, Martin (3 Enzenkirchen, Enzenkirchen, Enzenkirchen, A-4761, AT)
BRANDSTÄTTER, Ingo (37 Kopfingerdorf, Kopfing im Innkreis, Kopfing im Innkreis, A-4794, AT)
WANGENLEITNER, Thomas (15 Eitzingerstrasse, Aurolzmünster, Aurolzmünster, A-4971, AT)
SCHMIDBAUER, Martin (3 Enzenkirchen, Enzenkirchen, Enzenkirchen, A-4761, AT)
| P a t e n t an s p r ü c h e 1. Handhabungsvorrichtung (5) zur Handhabung eines Wafers (1) beim Bearbeiten des Wafers (1) mit folgenden Merkmalen: ein Träger (6) mit einer flächigen Aufnahmeseite (11) zur Aufnahme des Wafers (1), eine auf der Aufnahmeseite (11) gegenüber der Aufnahmeseite (11) erhabene, insbesondere gitterartige, Rasterstruktur (8), eine die Rasterstruktur (8) gegenüber dem Träger (6) dichtend bedeckende, flexible Abdeckung (7) zur Fixierung des Wafers (1) auf dem Träger (6), wobei ein durch die Abdeckung (7) und den Träger (6) begrenzter Rasterraum (13) mit Unterdruck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterstruktur (8) und die Abdeckung (7) mit der Aufnahmeseite (11) einen, insbesondere wannenförmigen, Aufnahmeraum (12) zur Aufnahme von am Wafer (1) vorgesehenen, gegenüber einer Waferaufnahmeseite (2) erhabenen Aufnahmestrukturen (4) bilden. 2. Handhabungsvorrichtung (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterstruktur (8) ringförmig, insbesondere kreisringförmig, vorzugsweise mit einem Verhältni s der Ringbreite B zum Durchmesser D der Rasterstruktur (8) von weniger als Γ.5 , insbesondere weniger als 1 : 1 0, vorzugsweise weniger 1 : 1 5 ausgebildet ist. 3. Handhabungsvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (7) eine, insbesondere adhäsive Folie, vorzugsweise eine Gelfolie ist. 4. Handhabungsvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung ausschl ießlich in einem Bereich des Wafers ( 1 ) oder erhabene Strukturen, insbesondere am Rand des Wafers ( 1 ) erfolgt. |
Die vorl iegende Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung zur Handhabung eines Wafers beim Bearbeiten des Wafers gemäß
Patentanspruch 1 .
Zur Handhabung von Wafern gibt es verschiedene Vorrichtungen und auf Grund der immer dünner werdenden Wafer sowie gleichzeitig steigender Durchmesser der Wafer von bis zu 450 mm gewinnen
Handhabungsvorrichtungen für Wafer immer größere Bedeutung, insbesondere dann, wenn die Wafer bereits mit teuren Strukturen bestückt sind.
Zum Fixieren von Wafern sind mechanische Verfahren bekannt, bei welchen auch gleichzeitig die mechanische Beanspruchung des Wafers, insbesondere am Druckpunkt von mechanischen Klemmen, ein
gravierendes techni sches Problem darstel lt. Das Fixieren von Wafern mittels chemischer Verfahren wie Kleben oder durch Adhäsion führt zu einer oft sehr festen Haftung zwischen dem Probenhalter beziehungsweise Trägerwafer und dem Wafer. Die so hergestellten Verbindungen müssen meist chemisch gelöst werden, was ein umweltschädl icher und langwieriger Prozess ist.
Das Fixieren von Wafern mittels elektrostati scher Aufladung führt zu teilweise ungewollter Entladung des Trägers und/oder des Wafers.
In der US 4,667,944 ist eine Handhabungsvorrichtung für Halbleiterchips 1 2 offenbart, bei der ein Texti lgewebe 1 6 auf einem Träger 1 0 von ei ner flexiblen Abdeckung 1 8 bedeckt wird, an der ein Chip 1 2 haftbar ist. Die Haftkraft kann durch Anlegen eines Vakuums an der Kontaktfläche zwischen dem flexiblen Film 1 8 reduziert werden.
Die Aufgabe der vorl iegenden Erfi ndung besteht darin, eine
Handhabungsvorrichtung für die Handhabung von Wafern anzugeben, mit welcher eine sichere und einfache Handhabung eines Wafers auf möglichst schonende und zerstörungsfreie Art und Weise ermöglicht wird. Darüber hinaus soll das technische Problem gelöst werden, dass der Wafer rückstandsfrei von der Handhabungsvorrichtung lösbar ist, ohne den Wafer zu beschädigen und ohne großen Kraftaufwand.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fal len auch sämtliche
Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, in den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebene Merkmale. Bei angegebenen Wertebereichen sol len auch innerhalb der genannten
Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, auf eine
Handhabungsvorrichtung einen den Wafer nur teilweise stützenden
Abstandhalter vorzusehen, der mittels einer Abdeckung, insbesondere einer Abdeckfolie und durch Anlegen eines Unterdrucks gegenüber der Umgebung so ausgebildet ist, dass die Kontaktfläche der Abdeckfolie mit dem Wafer verringerbar ist. Hierdurch wird die Adhäsionskraft reduziert, so dass der Wafer auf einfache Art und Weise und zerstörungsfrei sowie rückstandsfrei von der Abdeckung abgenommen werden kann.
Gleichzeitig ist die Handhabung umweltschonend allein durch
Druckveränderung und damit gleichzeitig energetisch besonders sparsam .
Der erfindungsgemäße Träger erlaubt es, ultradünne Wafer, insbesondere Wafer mit Bauteilen auf der Oberfläche, in Bereichen ohne Bauteile auf der Oberfläche zu fixieren, so dass die besonders empfindlichen und teuren Teile des Wafers geschont werden und eine Fixierung des Wafers, insbesondere am Rand, in Bereichen möglich ist, die möglicherweise sogar speziell hierfür vorgesehen sind. Dadurch kann der Wafer rückstandsfrei, ohne Beschädigung und mit extrem geringem
Kraftaufwand von dem Träger beziehungsweise der adhäsiven Abdeckung entfernt werden. Besonders vorteilhaft ist es, dass die
Handhabungsvorrichtung wieder verwendbar ist, insbesondere für mehr als 1 0, vorzugsweise mehr als 1 00, besonders bevorzugt mehr als 1 000 Handhabungsvorgänge. Gemäß einer vortei lhaften Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, dass die Rasterstruktur ringförmig, insbesondere
kreisringförmig, vorzugsweise mit einem Verhältnis der Ringbreite B zum Durchmesser D der Rasterstruktur von weni ger al s 1 : 5 , insbesondere weniger als 1 : 10, vorzugsweise weniger als 1 : 1 5 , ausgebildet ist.
Hierdurch wird eine gleichmäßige Fixierung und besonders einfaches Lösen des Wafers von der ringförmigen Abdeckung der Rasterstruktur ermöglicht.
Soweit die Abdeckung eine, insbesondere adhäsive, Folie, vorzugswei se eine Gelfolie ist, erfolgt die Handhabung, insbesondere das Lösen des Wafers, auf einfache Art und Weise ohne chemische Lösungsmittel oder ohne Temperatureinfluss, so dass hierdurch die Ressourcen geschont werden. Besonders geei gnet als Material für die Fol ie ist PDMS
(Polydimenthylsi loxan) oder PFPE (Perfluorpolyether) .
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fi xierung ausschließlich in einem Bereich des Wafers ohne erhabene Strukturen, insbesondere am Rand des Wafers, erfolgt. Auf diese Weise werden die erhabenen Strukturen des Wafers geschont und eine spannungsfreie Aufnahme des Wafers ermöglicht.
Als eigenständige Erfindung ist eine Verwendung der
Handhabungsvorrichtung innerhalb von Waferbehandlungsvorrichtungen anzusehen, die bei Unterdruck Wafer bearbeiten. Dabei ist es
insbesondere vorteilhaft, wenn der Rasterraum mit einem höheren Unterdruck als der Unterdruck in der Waferbehandlungsvorrichtung beaufschlagbar i st. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in : eine schematische Aufsicht auf einen bestückten Wafer, eine schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße
Handhabungs Vorrichtung, eine schematische Seitenansicht gemäß Schnittlinie A-A aus Figur 2a, eine vergrößerte, schematische Schnittansicht der
erfindungsgemäßen Rasterstruktur in einer Fixierstellung und eine vergrößerte, schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Rasterstruktur in einer Lösestellung.
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt einen Wafer 1 mit einem Bereich des Wafers 1 mit erhabenen Strukturen 4 , insbesondere Chips, sowie einem Bereich des Wafers 1 ohne erhabene Strukturen, nämlich einem Randbereich 3 des Wafers 1 , der für die Fixierung des Wafers 1 an einer in Figur 2a gezeigten Handhabungsvorrichtung 5 dient. Die erhabenen Strukturen 4 sind auf einer Waferaufnahmeseite 2, die an einer
Handhabungsvorrichtung 5 mit dem Randbereich 3 an einer Kontaktfläche 1 4 in Kontakt tritt. Die Handhabungsvorrichtung 5 besteht aus einem Träger 6, hier einem Chuck, auf dem eine Rasterstruktur 8 aufgebracht ist, und zwar an einer flächigen Aufnahmeseite 1 1 , die in der in Figur 2b gezeigten Ausrichtung oben ist.
Die Rasterstruktur 8 ist gemäß Figur 2a kreisringförmig und steht von der Aufnahmeseite 1 1 des Trägers 6 ab. Die Rasterstruktur 8 ist mit dem Träger 6 verbunden, entweder eingelassen, eingeschweißt oder angeklebt. Die Rasterstruktur 8 hat keine geschlossene Oberfläche und ist mit einer als Gelfolie ausgebi ldeten Abdeckung 7 überzogen und die Abdeckung 7 ist somit ebenfalls ringförmig und in der hier gezeigten Ausführungsform seitlich von der Rasterstruktur 8 am Träger 6, hier an der Aufnahmeseite 1 1 , fixiert und dicht versiegelt. Es ist auch denkbar, dass die Folie die gesamte Aufnahmeseite 1 1 überdeckt und seitlich oder unten am Träger 6 fixiert ist. Hierdurch wird die Folie zwar stabiler, in der gezeigten
Ausführungsform ist die ringförmige Folie j edoch geringeren
Verformungen durch die ständige Dehnung unterlegen.
Der Wafer 1 wird zur Handhabung durch die Handhabungsvorrichtung 5 zentrisch auf die Handhabungsvorrichtung 5 gelegt, so dass der
Randbereich 3 auf der Rasterstruktur 8 zur Anlage kommt und die erhabenen Strukturen 4 auf dem Wafer 1 in dem durch die Rasterstruktur 8 , die Abdeckung 7 und die Aufnahmeseite 1 1 gebildeten,
wannenförmigen Aufnahmeraum 1 2 aufgenommen sind und dort geschont werden . Damit erfüllt die vorliegende Erfindung gleichzeitig mehrere Aufgaben, nämlich die schonende Handhabung des Wafers 1 und gleichzeitig das einfache Lösen des Wafers 1 . Der Wafer 1 haftet durch die adhäsive Wirkung der Abdeckung 7 an der Abdeckung 7. In einer in Figur 3a gezeigten Fixierstellung der
Abdeckung 7 ist die Adhäsionskraft am größten, insbesondere voll flächig zwischen der Kontaktfläche 14 der Abdeckung 7 und dem
korrespondierenden Kontaktbereich im Randbereich 3 des Wafers 1 .
In der Fixierstellung ist die Abdeckung 7 auf Grund ihrer Flexibilität entlang der Oberseite der Raststruktur 8 gespannt und im Wesentlichen eben.
Ein durch die Abdeckung 7, die Rasterstruktur 8 und die flächige
Aufnahmeseite 1 1 begrenzter Rasterraum 1 3 ist mittels einer an eine Vakuumleitung 9 angeschlossenen Vakuumeinrichtung 1 0 mit Unterdruck beaufschlagbar, wobei sich der Unterdruck gleichmäßig entlang der ringförmigen Rasterstruktur 8 auf Grund der Textur der Rasterstruktur 8 verteilt. Die Rasterstruktur 8 ist in vorteilhafter Ausgestaltung
gitterartig, kann aber auch aus einzelnen Strukturbestandteilen,
insbesondere Kugeln, gebi ldet sein.
Durch das Anlegen eines Unterdrucks im Rasterraum 1 3 verformt sich die Abdeckung 7 an ihrer Kontaktfläche 14 an der Oberseite der
Rasterstruktur 8 , indem die flexible Abdeckung 7 an freien Bereichen 1 5 der Rasterstruktur 8 in den Rasterraum 1 3 hineingezogen wird, so dass in einer in Figur 3 b gezeigten Lösestel lung nur noch die Bereiche der Abdeckung 7 in Kontakt mit dem Wafer 1 sind, die von der Rasterstruktur 8 an der entsprechend kleineren Kontaktfläche 1 4 ' gestützt sind. Die Kontaktfläche 14' ist gegenüber der Kontaktfläche 1 4 deutlich verringert, wodurch gleichzeitig die Adhäsionskraft der Abdeckung 7 gegenüber dem Wafer 1 im Randbereich 3 abnimmt und der Wafer 1 somit auf einfache Art und Weise von der Handhabungsvorrichtung 5 lösbar ist.
Das Verhältnis zwischen der Fläche der Kontaktfläche 14 in der in Figur 3a gezeigten Fixierstellung und der Fläche der Kontaktfläche 14' in der in Figur 3b gezeigten Lösestellung ist größer als 1,5:1, insbesondere 2:1, bevorzugt 3:1.
B e zu g s z e i ch e n l i s t e
Wafer
Waferaufnahmeseite
Randbereich
erhabene Strukturen
Handhabungs Vorrichtung
Träger
Abdeckung
Rasterstruktur
Leitung
10 Vakuumeinrichtung
11 flächige Aufnahmeseite
12 Aufnahmeraum
13 Rasterraum
14, 14' Kontaktfläche
15 freie Bereiche
B Ringbreite
D Durchmesser