DE10062011A1 - Halteeinrichtung - Google Patents

Abstract

Zur besonders einfachen und sicheren Handhabung von dünnen und/oder gebogenen Halbleiterwafern wird bei einer entsprechenden Halteeinrichtung (100) vorgeschlagen, dass mindestens eine erste Einrichtung (5) zum Erzeugen von einen Halbleiterwafer zur Einrichtung (100) hin ziehenden Kräften aufgrund des Bernoulliprinzips durchströmendes Gas vorgesehen ist und dass mindestens eine zweite Einrichtung (2, 3) zum Halten des Halbleiterwafers an der Einrichtung (100) aufgrund durch wenigstens ein elektromagnetisches Feld erzeugte Kräfte vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halteeinrichtung, insbesondere eine Greifeinrichtung, einen Greifer oder dergleichen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit dem scheibenförmige Ge­ genstände, insbesondere Wafer, Dünnwafer oder dergleichen, wie sie in der Halbleitertechnik verwendet werden, gehandhabt werden können.

Für das Halten und Handhaben von Wafern sind Halteeinrichtun­ gen oder Greifer bekannt, an welchen Wafer durch Unterdruck, mit dem Vakuumöffnungen in der Oberfläche des Greifers beauf­ schlagt werden, an den Greifer angesaugt werden. Bei diesen mit Unterdruck arbeitenden Greifern können die Öffnungen, über die Unterdruck wirksam wird, in Anzahl, Form und Vertei­ lung fast beliebig variiert werden. Ein Nachteil dieser be­ kannten Greifer ist, dass der Unterdruck bei stark verbogenen Wafern nicht wirksam werden kann, um die Wafer zum Greifer hin zu ziehen, da wenigstens teilweise zwischen den Öffnun­ gen, an die Unterdruck angelegt wird, und dem Wafer selbst ein zu großer Abstand vorliegt.

Es sind auch Greifer für Wafer vorgeschlagen worden, bei wel­ chen der Wafer am Greifer durch ein aus wenigstens einer Düse ausströmendes Druck-Gas durch auf Grund des Bernoulliprinzips erzeugte Kräfte festgehalten wird. Bei solchen Greifern tritt wenigstens an einer Stelle im Greifer, in dessen dem Wafer zugekehrten Fläche ein unter Druck stehendes Gas, z. B. Luft oder Stickstoff, aus. Die so erzeugte Strömung zwischen Wafer und Greifer lässt nach dem Bernoulliprinzip eine Kraft ent­ stehen, die den Wafer zum Greifer hin zieht. Von Vorteil bei diesen Greifern ist es an sich, dass die nach dem Bernoulli­ prinzip entstehende Kraft auch stark gebogene Wafer zum Grei­ fer hin zieht, also der Wafer wenigstens weitgehend eben ausgerichtet oder planarisiert werden kann. Nachteilig bei die­ sen Bernoulligreifern hingegen ist, dass das Halten von Wa­ fern nach dem Bernoulliprinzip in Räumen mit verringertem Druck, z. B. Vakuumkammern oder dergleichen, problematisch ist.

Für Chucks, auf denen Wafer gehalten werden, während sie be­ arbeitet oder behandelt werden, ist es auch bekannt, den Wa­ fer am Chuck durch elektrostatische Kräfte zu fixieren. Durch die elektrostatischen Kräfte erfolgt im Wafer eine Ladungs­ trennung und der Wafer wird zum Chuck hin gezogen. Nachteilig bei dem Halten von Wafern an Chucks nach dem Elektrostatik­ prinzip ist, dass hohe elektrische Spannungen bis zu +/-3 kV nötig sind, um einen Wafer halten zu können. Allerdings sind die auftretenden Coulombschen Kräfte sehr schwach, weil die Kräfte mit dem Quadrat Abstandes zwischen Wafer und Greifer abnehmen. Manche Kräfte genügen meist nicht, um stark geboge­ ne Wafer zu der Greiferoberfläche hin zu ziehen.

Da heutzutage Wafer immer dünner werden - bei Wafergrößen von 5,6 und 8 Zoll bis zu 50 µm - sind herkömmliche Greifer nicht mehr einsetzbar. Dünne Wafer sind nicht nur außerordentlich bruchgefährdet, sondern weisen zusätzlich oft Verbiegungen von bis zu 16 mm aus der Waferebene heraus auf, und sind überdies u. U. stark verspannt.

Um verbogene Wafer sicher handhaben zu können, z. B. beim Be- und Entladen von Horden, Quarzbooten usw., ist es erforder­ lich, den Wafer auf einem Greifer eben zu stabilisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Halteeinrich­ tung für das Handhaben von scheibenförmigen Gegenständen, insbesondere für Halbleiterwafer, Dünnwafer oder dergleichen, zu schaffen, mit dem, insbesondere dünne und gebogene Wafer, sicher und einfach gehandhabt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Halteeinrichtung erfin­ dungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegen­ stand der unabhängigen Unteransprüche.

Nachfolgend werden die Begriffe Halteeinrichtung, Greiferein­ richtung und Greifer synonym zueinander verwendet. Ebenso wird unter einem Wafer oder Halbleiterwafer immer auch ein Dünnwafer verstanden.

Bei der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung wird zum Halten des Wafers sowohl das Bernoulliprinzip als auch das elektro­ magnetische Prinzip angewandt. Dabei werden u. U. gebogene und verspannte Wafer zunächst durch auf Grund des Bernoulliprin­ zips erzeugte Kräfte eben ausgerichtet oder planarisiert, zur Halteeinrichtung oder zum Greifer hin gezogen und dann auf dem Greifer durch elektromagnetische, insbesondere elek­ trostatische Kräfte gehalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Greifer sind einerseits Einrichtun­ gen für das Halten nach dem Bernoulliprinzip und andererseits Einrichtungen für das Halten durch elektromagnetische, insbe­ sondere elektrostatische, Kräfte verwirklicht. Zum Halten ei­ nes einmal an den Greifer angelegten Wafers kann die Zufuhr des Gases, das auf Grund des Bernoulliprinzips den Wafer pla­ narisierende Kräfte erzeugt, abgeschaltet und nur die Elek­ trostatik beibehalten werden. Dadurch können mit dem erfin­ dungsgemäßen Greifer Wafer auch in Räumen mit verringertem Gas- oder Luftdruck gehalten und gehandhabt werden. Im Vakuum wirkt das Bernoulliprinzip nicht, das kann aber durch die elektromagnetischen Kräfte kompensiert werden.

In der Praxis wird beim Verwenden einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung für das Planarisieren und Stabilisieren des Wafers durch auf Grund des Bernoulliprinzips entstehende Kräfte zunächst durch einen Kanal unter Druck stehendes Gas, z. B. Luft oder Stickstoff, mit mehrfachen Atmosphärendruck zu wenigstens einer Düse geführt, die auf der Greiferoberfläche ausmündet. Die Düse, durch die das Druckgas austritt kann kreisförmig ausgebildet und/oder segmentweise unterbrochen sein, und einen Radius im Bereich von 20 bis 25% des Grei­ ferdurchmessers haben. Die Ausströmöffnung für das Druckgas, das die Haltekraft nach dem Bernoulliprinzip bewirkt, kann entweder schräg, z. B. unter spitzem Winkel, beispielsweise 20°, oder im Wesentlichen parallel zur Greiferoberfläche aus­ gerichtet sein. Bei dem erfindungsgemäßen Greifer können an Stellen einer kreisförmigen und/oder segmentweise unterbro­ chenen Düse auch mehrere Einzeldüsen, die mit unter Druck stehendem Gas beaufschlagt werden, vorgesehen sein. Solche Einzeldüsen haben bevorzugt Ausrichtungen, die zur Ebene des Greifers schräg gerichtet sind, wobei bevorzugt ist, dass die Ausrichtung der Düsen so gewählt ist, dass das unter Druck stehende Gas aus den Einzeldüsen in einer zur Achse des Grei­ fers schräg gestellten und zum Rand des Greifers hin gerich­ teten Strömungsrichtung austritt.

Das elektrostatische Feld wird mit wenigstens zwei bipolar entgegengesetzt angesteuerten Elektroden verwirklicht, wobei sich über den Elektrodenflächen ein Dielektrikum befindet. Bevorzugt ist es, wenn das Flächenverhältnis zwischen der oder den positiv und der oder den negativ geladenen Elektrode bzw. Elektroden bei etwa eins liegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Grundkörper des Greifers mit den Kanälen für die Strömung des Druckgases aus einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt. Der Grundkörper kann aber auch aus einem anderen als einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt sein.

Die Bestandteile des Greifers, die einen Wafer durch elek­ trostatische Kräfte am Greifer halten, können durch verschie­ dene Verfahren hergestellt werden und werden in den Greifer integriert, beispielsweise durch Dickschichthybridtechnologie mit speziellen Keramiken als Dielektrika oder mit Hilfe be­ schichteter Folien.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Greifers erlaubt es, des­ sen geometrische Abmessungen auf seine beabsichtigte Verwen­ dung hin anzupassen.

Der erfindungsgemäße Greifer kann dünn ausgebildet sein, wo­ bei die Dicke des Greifers durch die für das Halten nach dem Bernoulliprinzip erforderlichen Kanäle vorgegeben ist, weil die elektrostatischen Komponenten sehr flach gehalten werden können, z. B. einige 100 µm.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Greifers ist die Austrittsöffnung für das Druckgas für das Bernoulliprin­ zip schräg zur Greiferoberfläche ausgerichtet, so dass die Elektroden für das Halten des Wafers nach dem Elektrostatik­ prinzip in den Greifer eingearbeitet werden können und die gesamte Greiferoberfläche eben ist.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Elektroden zu­ einander konzentrisch angeordnet sein, wobei die Düse für den Austritt des Druckgases zwischen den Elektroden vorgesehen sein kann.

Es besteht auch die Möglichkeit, zwei halbkreisförmige Elek­ troden innerhalb der Düse für den Austritt des Druckgases an­ zuordnen.

Bei einer Ausführungsform, bei der Gas für das Bernoulliprin­ zip aus der Düse tangential zur Greiferoberfläche strömt, er­ gibt sich in der dem Wafer zugewandten Fläche des Greifers eine Stufe von einigen 100 µm, die es erlaubt, die Elektroden für die Elektrostatik in der obersten Ebene einzuarbeiten. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Wafer durch die nach dem Bernoulliprinzip entstehende Kraft an die Elek­ troden gedrückt wird und an diesen anliegt.

In besonderen Fällen kann eine Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Greifers verwendet werden, bei der zusätzlich zu den Einrichtungen zum Halten eines Wafers nach dem Bernoulli­ prinzip und dem elektrostatischen Prinzip in der dem Wafer zugewandten Fläche des Greifers wenigstens eine mit Unter­ druck beaufschlagte Öffnung, z. B. in "Vakuumkopf" oder der­ gleichen, vorgesehen ist.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Greifers, bei dem wenigstens eine mit Unterdruck beaufschlagte Öffnung vor­ gesehen ist, besteht die Möglichkeit, die mit Unterdruck be­ aufschlagten Öffnungen als Vakuumköpfe auszubilden, die senk­ recht zur Ebene des Greifers beweglich sind. Diese Ausfüh­ rungsform hat den Vorteil, dass die Vakuumköpfe, wenn sie nicht mit Unterdruck beaufschlagt sind, über die Greiferflä­ che vorstehen, so dass ein sicheres Wirksamwerden des Unter­ drucks zum Festhalten eines Wafers möglich ist. Sobald die Vakuumköpfe mit Unterdruck beaufschlagt sind, bewegen sie sich in den Greifer hinein, bis ihre obere Endfläche, an der der Wafer durch Unterdruck gehalten wird - wenigstens im We­ sentlichen - in der Ebene der dem Wafer zugekehrten Fläche des Greifers angeordnet ist. So ist ein sicheres und ebenes Halten des Wafers gewährleistet.

Beim Verwenden des erfindungsgemäßen Greifers können die Funktionen zum Halten eines Wafers, nämlich das Halten durch elektrostatische Kräfte, durch auf Grund des Bernoulliprin­ zips entstehende Kräfte und - sofern vorgesehen - durch Un­ terdruck einzeln oder in beliebigen Kombinationen angesteuert werden und somit zum Halten eines Wafers wirksam sein.

Die erforderlichen Zuführungen - insbesondere für Druckgas, eventuelles Vakuum und Elektrostatik - und deren Anschlüsse können in verschiedener Weise verwirklicht werden. Diese Zu­ führungen können zum Beispiel in einem Griff des Greifers durch Kanalsysteme für Druckgas und Vakuum und Leitungen für das elektrische Potential verwirklicht sein. Außerdem können diesbezüglich auch entsprechende Maßnahmen für den Einsatz des erfindungsgemäßen Greifers in Räumen, in denen verringer­ ter Druck herrscht, vorgesehen werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Halteeinrichtungen an Hand der Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine erste Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung.

Fig. 2 zeigt schematisch im Schnitt eine zweite Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung.

Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt eine dritte Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung mit kreisringförmig angeordneten Elektroden.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung mit Elektroden in der Mitte der Halteeinrichtung.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung mit segmentförmigen Elektroden und einer Mittelelektrode.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung mit einer mit Unterdruck beauf­ schlagbaren Öffnung.

Fig. 8 zeigt teilweise im Schnitt eine Einzelheit der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung mit senkrecht zur Greiferfläche beweglichem Vakuumkopf ohne Un­ terdruckbeaufschlagung.

Fig. 9 zeigt die Einzelheit der Ausführungsform aus Fig. 8 bei mit Unterdruck beaufschlagtem Vakuum­ kopf.

Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform eines senkrecht zur Greiferfläche beweglichen Vakuumkopfes ohne Unterdruckbeaufschlagung.

Fig. 11 zeigt den Vakuumkopf der Ausführungsform von Fig. 10 mit Beaufschlagung durch Unterdruck.

Bei der in Fig. 1 im Schnitt und in Fig. 4 in Draufsicht ge­ zeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Greifers 100 sind in einen Grundkörper 1 in Form einer kreisförmigen Scheibe in Vertiefungen an der Oberseite 25, also der dem zu haltenden Wafer zugekehrten Seite 25 des Grundkörpers 1 eine ringförmige Elektrode 2 und eine kreisscheibenförmige Elek­ trode 3 angeordnet. Die Elektroden 2 und 3 sind im Dielektri­ kum 4 eingebettet, das auch die nach oben weisenden Flächen der Elektroden 2 und 3 bedeckt.

Im Grundkörper 1 ist eine kreisförmige Düse 5 vorgesehen, die unter einem spitzen Winkel zu der dem Wafer zugekehrten Flä­ che 25 des Grundkörpers 1 mündet. Die Düse 5 wird über einen im Grundkörper vorgesehenen Kanal 6 mit Druckgas, z. B. Luft oder vorzugsweise Stickstoff, beaufschlagt.

Die Elektroden 2 und 3 sind in ihrer Größe so bemessen, dass das Flächenverhältnis zwischen der Elektrode 2 und 3 in der Größenordnung von eins liegt.

Die Elektroden 2 und 3 werden bipolar entgegengesetzt ange­ steuert, so dass sich ein elektrostatisches Feld ausbildet, das einen auf den Greifer 100 aufgelegten Wafer (nicht ge­ zeigt) anzieht, so dass er an der in Fig. 1 oben liegenden Fläche 25 des Greifers anliegt.

Um den Wafer in große Annäherung an den Greifer 100, nämlich der in Fig. 1 oben liegende Fläche 25 zu bewegen, wird wenig­ stens zu Beginn des Anlegens eines Wafers an den Greifer 100 die Düse 5 über den Kanal 6 mit Druckgas beaufschlagt, so dass durch das aus der Düse 5 ausströmende und zwischen der Grundplatte 1 und dem Wafer abströmende Gas nach dem Bernoul­ liprinzip Kräfte erzeugt werden, die den Wafer zum Greifer 100 hin ziehen. Diese aufgrund des Bernoulliprinzips durch das abströmende Gas erzeugten Kräfte sind hinreichend groß, um den Wafer auch dann sicher an die obere Fläche 25 des Greifers 100 zu ziehen, wenn der Wafer gebogen ist, d. h. ge­ bogene Wafer werden gleichzeitig eben ausgerichtet oder pla­ narisiert. Sobald der Wafer so an den Greifer 100 herangezo­ gen worden ist, kann die Zufuhr von Druckgas zur Düse 5 un­ terbrochen werden, und der Wafer wird ausschließlich aufgrund der elektrostatischen Kräfte, die durch die Elektroden 2 und 3 erzeugt werden, sicher in Anlage an die ihm zugekehrte Flä­ che 25 des Greifers 100 gehalten.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist die dem Wafer zugekehrte Seite 25 des Grundkörpers 1 dadurch gestuft ausge­ bildet, dass in der Mitte des Grundkörpers 1 eine kreisförmi­ ge Erhebung 8 vorgesehen ist. Im Bereich der so gebildeten Stufe 7 mündet die Düse 5, die über den Kanal 6 mit Druckgas beaufschlagt wird, aus. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Ausström­ richtung von Druckgas aus der Düse 5 bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen parallel zur Fläche­ nerstreckung des Grundkörpers 1.

In einer Vertiefung in der Erhebung 8 des Grundkörpers 1 - dieser Teil kann durch einen gesonderten Bauteil gebildet sein - sind zwei halbkreisförmig ausgebildete Elektroden 2 und 3 angeordnet. Die Elektroden 2 und 3 sind auch bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Greifers 100 nach oben hin durch ein Dielektrikum 4 abgedeckt und durch das Dielektrikum 4 (siehe Fig. 5) voneinander iso­ liert.

Die in Fig. 2 und 5 gezeigte Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Greifers 100 kann so abgeändert werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt und durch die gestrichelte Linie in Fig. 2 angedeutet ist. Bei dieser abgeänderten Ausführungsform ist in der Vertiefung in der vorspringenden Erhebung 8 des Grund­ körpers 1 eine einzige Elektrode 3 vorgesehen. Außerhalb der kreisförmigen Elektrode 3 und außerhalb der Stufe 7 sind kreisringsegmentförmige Elektroden 2 angeordnet. Diese Elek­ troden 2 sind oben ebenfalls durch ein Dielektrikum 4 abge­ deckt.

Die Fig. 3 und 7 zeigen eine gegenüber der Ausführungsform von Fig. 6 abgewandelte Ausführungsform, bei der in der Mitte des Greifers 100 eine mit Unterdruck beaufschlagbare Öffnung 10 vorgesehen ist, um eine zusätzliche Haltekraft für einen am Greifer 100 festgelegten Wafer zu erzeugen. Eine solche mit Unterdruck beaufschlagte Öffnung 10 kann auch bei allen anderen gezeigten Ausführungsformen verwirklicht sein.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Form und Anordnung der Elektroden 2 und 3 des erfindungsgemäßen Greifers in beliebi­ ger Weise abgeändert werden kann. Auch ist die Ausrichtung und Art sowie die Größe der Düse 5, durch die Druckgas für das Erzeugen von dem Wafer zum Greifer 100 hinziehenden Kräften nach dem Bernoulliprinzip nicht wesentlich. So können ne­ ben kreisförmigen oder kreisbogenförmigen Düsen auch Düsen in Form von Bohrungen, die beispielsweise entlang eines Kreises im Grundkörper I des Greifers 100 angeordnet sind, vorgesehen sein.

Bei allen gezeigten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Greifers 100 kann statt einer ringförmigen Düse 5 für das Er­ zeugen einer einen Wafer zum Greifer 100 hin ziehenden Kraft nach dem Bernoulliprinzip auch eine Mehrzahl von Düsen 5 vor­ gesehen sein. Diese Düsen 5 können kreisbogenförmige Düsen 5 sein oder Düsen 5, die als Bohrungen ausgeführt sind. Wenn die mit Druckgas für das Erzeugen einer Haltekraft nach dem Bernoulliprinzip vorgesehenen Düsen 5 als Bohrungen ausge­ führt sind, sind diese bevorzugt auf einem zum Mittelpunkt des Greifers 100 konzentrischen Kreis angeordnet und bevor­ zugt so ausgerichtet, dass sie zur dem Wafer zugekehrten Flä­ che 25 des Greifers 100 schräg ausgerichtet sind. Dabei ist eine Ausrichtung der Düsen 5 bevorzugt, bei der die Achsen der Düsen 5 schräg nach außen weisen, wie dies für die ring­ förmige Düse 5 im Querschnitt von Fig. 1 gezeigt ist.

Wenn mehrere als Bohrungen ausgeführte Düsen 5 vorgesehen sind, können diese, wie erwähnt, längs eines Kreises angeord­ net sein, der so angeordnet ist, wie dies in den Fig. 4 bis 7 für eine kreisförmige Düse 5 gezeigt ist. Bei dieser Ausfüh­ rungsform sind die Bohrungen über den Umfang des Kreises, an dem die kreisringförmige Düse 5 ausmündet, verteilt vorgese­ hen.

Es ist auch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Greifers 100 in Betracht gezogen, bei der die mit Druckgas beaufschlagten Düsen 5 innerhalb der Elektroden 2 und/oder 3 angeordnet sind. Beispielsweise können schrägen als Düsen 5 für das Erzeugen einer Haltekraft nach dem Bernoulliprinzip ausgeführten Bohrungen auch durch die mittlere Elektrode 3 geführt sein, in welchem Fall in diesen Kanälen eine Isolie­ rung in Form eines Dielektrikums 4 vorgesehen ist.

Wenn der erfindungsgemäße Greifer 100 mit einer Einrichtung zum Halten eines Wafers mit Hilfe von Unterdruck ausgeführt ist, kann Unterdruck so wie dies an Hand der Fig. 3 und 7 be­ schrieben ist, durch eine mittige Öffnung 10 angelegt werden.

Dabei besteht die Möglichkeit, den Vakuumkopf, der mit Unter­ druck beaufschlagt wird, um einen Wafer zu halten, in Rich­ tung senkrecht zur Ebene des Greifers 100 verstellbar und ge­ gebenenfalls kippbar auszugestalten. Ausführungsformen, wie dies in der Praxis ausgeführt sein kann - auch die mit Unter­ druck beaufschlagte Öffnung 10 kann beweglich sein - sind in den Fig. 8 bis 11 gezeigt.

Bei der in Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsform ist ein Va­ kuumkopf 12, nämlich ein Vakuumpin, vorgesehen, der mittig eine mit Unterdruck beaufschlagte Öffnung 10 besitzt. Der Va­ kuumkopf 12 sitzt mit einem Randflansch 14 von oben her auf einer flexiblen Folie 13 auf, welche die Oberseite des Grund­ körpers 1 des Greifers 100 abdeckt. Wird der Vakuumkopf 12 mit Unterdruck beaufschlagt, so bewegt er sich in die in Fig. 9 gezeigte Stellung, in der seine nach außen weisende Endflä­ che 15 in der Ebene 16 liegt, die von der einem Wafer zuge­ kehrten Fläche 25 des Greifers 100 definiert ist.

Bei der in Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsform ist der Vakuumkopf 12 mit seinem Randflansch 14 von unten her an der flexiblen Folie 13 anliegend befestigt. Zusätzlich ist bei der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsform eine Druckfeder 17 vorgesehen, die den Vakuumkopf 12 in die in Fig. 10 gezeigte über den Greifer 100 vorstehende Lage drückt. Auch bei der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ausfüh­ rungsform bewegt sich der Vakuumkopf 12 senkrecht zur Ebene des Greifers 100, wenn er mit Unterdruck beaufschlagt wird und nimmt schließlich die in Fig. 11 gezeigte Lage ein, in der seine Endfläche 15 mit der Fläche 16 des Greifers 100 fluchtet.

Wenn der erfindungsgemäße Greifer 100 zusätzlich mit durch Unterdruck beaufschlagbaren Öffnungen, wie beispielsweise Va­ kuumköpfen 12 der Fig. 8 bis 11 ausgerüstet ist, kann die Zu­ fuhr von Druckgas und/oder das Beaufschlagen mit Unterdruck - es wirkt dann nur noch die Elektrostatik - beendet werden, sobald der Wafer an den Greifer 100 angelegt ist. Es bleiben dann die Vakuumköpfe 12 in der versenkten, beispielsweise in den Fig. 9 und 11 gezeigten Lage, wenn eine Ausführungsform eines Greifers 100 vorliegt, die wie in Fig. 1 gezeigt eine durchgehende ebene Fläche auf der dem Wafer zugekehrten Seite 25 des Greifers 100 besitzt. Bei einer stufenförmigen Ausfüh­ rungsform (Fig. 2 und 3) eines Greifers werden die Vakuumköp­ fe 12, wenn sie mit Unterdruck beaufschlagt werden, nur so weit in den Greifer 100 versenkt, dass ihre obere Endfläche 15 in der von der oberen Endfläche des Vorsprunges 8 defi­ nierten Ebene liegen.

Bei der Ausführungsform mit Vakuumköpfen 12 können mehrere solche Vakuumköpfe 12 vorgesehen sein, deren Anordnung auf dem Greifer 100 weitgehend beliebig ist. Die Vakuumköpfe 12 sind beispielsweise an einer flexiblen Folie 13 befestigt und im Grundkörper 1 des Greifers 100 befindet sich unterhalb je­ des Vakuumkopfes 12 eine Vakuumkammer 20. Wenn die Vakuumköp­ fe 12 nicht mit Unterdruck beaufschlagt werden, ragen die oberen Endflächen 15 der Vakuumköpfe 12 aus Greiferoberfläche 25 hervor, wobei ein Überstand von einigen Zehntelmillimeter möglich ist.

Bei der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen ist der Vakuumkopf 12 in eine Öffnung der flexiblen Folie 13 ein­ gesetzt. Bei der in Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsform liegt der Vakuumkopf 12 mit seiner oberen Endfläche von unten her an der flexiblen Folie 13 an, wobei im Bereich der mit Unterdruck beaufschlagten Öffnung 10 des Vakuumkopfes 12 in der flexiblen Folie 13 eine Öffnung vorgesehen ist.

Das Beaufschlagen der Vakuumköpfe 12 mit Unterdruck wird bei­ spielsweise durch ein System von Kanälen im Grundkörper 1 des Greifers 100 verwirklicht.

Die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele sind lediglich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Wesent­ lich ist, dass sowohl Einrichtungen, z. B. Austrittsöffnungen oder Düsen für Druckgas zum Erzeugen von Kräften nach dem Bernoulliprinzip und gleichzeitig Einrichtungen, z. B. bipolar und entgegengesetzt angesteuerte Elektroden, vorgesehen sind, um einen Wafer am Greifer durch Coulombsche Anziehungskräfte, die durch elektrostatische Felder erzeugt werden, zuhalten.

Die segmentförmigen Elektroden der Fig. 6 und 7 sind bevor­ zugt zusammengeschaltet, d. h. mit gleichgerichtetem Potential aufgeladen, wobei dieses Potential aber dem Potential, mit dem die mittig angeordnete kreisförmige Elektrode 3 aufgela­ den ist, entgegengesetzt ist.

Bezugszeichenliste

1

Grundkörper

2

Elektrode/zweite Einrichtung

3

Elektrode/zweite Einrichtung

4

Dielektrikum

5

Düse/erste Einrichtung

6

Kanal

7

Stufe

8

kreisförmige Erhebung

10

Öffnung

12

Vakuumkopf

13

flexible Folie

14

Randflansch

15

obere Endfläche

16

Ebene

17

Druckfeder

20

Vakuumkammer

25

Oberseite

26

Unterseite

100

erfindungsgemäße Halteeinrichtung/Greifeinrich­ tung/Greifer

Claims (27)

1. Halteeinrichtung, insbesondere Greifeinrichtung, Greifer oder dergleichen, zum Halten scheibenförmiger Gegenstände, insbesondere Wafer, Dünnwafer oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine erste Einrichtung (5) zum Erzeugen von den scheibenförmigen Gegenstand zur Halteeinrichtung (100) hin ziehenden Kräften aufgrund des Bernoulliprinzips durch ein strömendes Gas vorgesehen ist und
dass mindestens eine zweite Einrichtung (2, 3) zum Halten des scheibenförmigen Gegenstandes an der Halteeinrichtung (100) aufgrund durch wenigstens ein elektromagnetisches Feld er­ zeugter Kräfte vorgesehen ist.

2. Halteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung (2, 3) zur Erzeugung mindestens eines elektrostatischen Feldes und/oder zur Erzeugung Cou­ lombscher Kräfte ausgebildet ist.

3. Halteeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einrichtung (5) eine in der dem scheibenförmi­ gen Gegenstand zugekehrten Fläche (25) ausmündende Düse (5) ist oder aufweist, die im Betrieb mit Druckgas beaufschlagbar ist.

4. Halteeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (5) unter spitzem Winkel zur dem scheibenförmi­ gen Gegenstand zugekehrten Fläche (25) der Halteeinrichtung (100) in dieser Fläche (25) ausmündet.

5. Halteeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (5) im Wesentlichen parallel zur dem scheiben­ förmigen Gegenstand zugekehrten Fläche (25) der Halteeinrich­ tung (100) ausmündet.

6. Halteeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (5) im Bereich einer Stufe (7) in der dem scheibenförmigen Gegenstand zugekehrten Fläche (25) der Hal­ teeinrichtung (100) ausmündet.

7. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Düse (5) kreisringförmig oder kreisbogenförmig aus­ gebildet ist und/oder
dass mehrere Düsenbohrungen vorgesehen sind, die im Bereich eines zum Zentrum der Halteeinrichtung (100) konzentrischen Kreises ausmünden.

8. Halteeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einrichtung (2, 3) jeweils im Wesentlichen als Elektrode (2, 3) ausgebildet ist oder eine solche auf­ weist.

9. Halteeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass in der Halteeinrichtung (100) die zweite Einrichtung (2, 3), insbesondere die Elektroden (2, 3), in der dem scheiben­ förmigen Gegenstand zugekehrten Fläche vorgesehen sind, wobei deren dem scheibenförmigen Gegenstand zugekehrte Fläche (25) durch ein Dielektrikum (4) abgedeckt sind, und
dass die Elektroden (2, 3) zur Ausbildung des elektromagneti­ schen oder elektrostatischen Feldes im Betrieb bipolar an­ steuerbar ausgebildet sind.

10. Halteeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenverhältnis zwischen der wenigstens einen po­ sitiv und der wenigstens einen negativ geladenen Elektrode (2, 3) in der Größenordnung von eins (1) liegt.

11. Halteeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitte der Halteeinrichtung (100) eine kreisförmi­ ge Elektrode (3) und außerhalb derselben eine kreisförmige Elektrode (2) vorgesehen sind.

12. Halteeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (5) zwischen den Elektroden (2, 3) angeordnet ist.

13. Halteeinrichtung nach Anspruch 9 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwei halbkreisförmige Elektroden (2, 3) vorgesehen sind.

14. Halteeinrichtung nach Ansprüch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (5) außerhalb der Elektroden (2, 3) angeordnet ist.

15. Halteeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine kreisförmige Elektrode (3) und wenigstens zwei wei­ tere Elektroden (2) radial außerhalb derselben angeordnet sind.

16. Halteeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die außerhalb der mittig angeordneten kreisförmigen Elektrode (3) angeordneten Elektroden (2) kreisringsegment­ förmig ausgebildet sind.

17. Halteeinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (5) rings um die mittige Elektrode (3) und ra­ dial innerhalb der außerhalb angeordneten Elektroden (2) an­ geordnet ist.

18. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2, 3) voneinander wenigstens durch ein Dielektrikum (4) isoliert sind.

19. Halteeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der dem scheibenförmigen Gegenstand zugekehrten Flä­ che (25) der Halteeinrichtung (100) wenigstens eine mit Un­ terdruck beaufschlagbare Öffnung (10) vorgesehen ist.

20. Halteeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
dass die mit Unterdruck beaufschlagbare Öffnung (10) in einem Vakuumkopf (12) vorgesehen ist und
dass der Vakuumkopf (12) senkrecht zur Ebene der Halteein­ richtung (100) beweglich und gegebenenfalls kippbar/schräg­ stellbar ist.

21. Halteeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ohne Beaufschlagen des Vakuumkopfes (12) mit Unterdruck die äußere Endfläche (15) des Vakuumkopfes (12) über die dem scheibenförmigen Gegenstand zugekehrte Fläche (25) der Halte­ einrichtung (100) vorsteht.

22. Halteeinrichtung nach Anspruch 10 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumkopf (12) von einer flexiblen Folie (13) ge­ halten ist.

23. Halteeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumkopf mit einem Randflansch (14) von außen auf der flexiblen Folie (13) aufsitzt.

24. Halteeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumkopf (12) von innen her an der flexiblen Folie (13) anliegt.

25. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumkopf (12) an der Folie (13) befestigt ist.

26. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Vakuumkopfes (12) im Grundkörper (1) der Halteeinrichtung (100) eine Kammer (20) ausgespart ist, die mit Unterdruck beaufschlagbar ist.

27. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vakuumkopf (12) eine Druckfeder (17) zugeordnet ist, die ihn in seine mit seiner Endfläche (15) über die Fläche (16) der Halteeinrichtung (100) überstehende Lage belastet.