衬底保持器和夹具制造技术

本发明专利技术涉及一种衬底保持器和夹具，所述衬底保持器包括：衬底支撑件；可移动的夹紧装置，其被配置为在第一位置接合位于所述支撑件上的衬底以及在不同的位置远离衬底；定位装置，其用于使所述夹紧装置从所述第二位置向所述第一位置移动。为了防止当没有衬底位于所述支撑件上时所述夹紧装置和所述支撑件之间接触，使用限制所述夹紧装置的运动的弹性止动元件。本发明专利技术还涉及一种夹具以及一种使用所述衬底保持器和所述夹具的离子注入机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种衬底保持器和一种用于将衬底可拆除地保持在衬底保持器上的 夹具。这种衬底保持器和/或夹具例如用于离子注入设备当中。
技术介绍
离子注入机，例如应用材料公司(Applied Materials)的Quantum注入机用于 向半导体衬底中注入离子。例如，在用于制造绝缘体上半导体(SOI)衬底的所谓的Smart Cut 工艺中，将氢和/或氦离子注入直径为200或300mm的硅晶片中。图1示意性地显示了这种注入机。设备包括具有多个臂3的注入轮(wheel) 1，每 个臂3在其外端具有放置待处理衬底的衬底支撑件5。在图1中看不到衬底，因为衬底放置 在衬底支撑件5的不可见的那一侧。轮1能够围绕它的轴7在垂直面内以大约850rpm的 速度转动。注入轮1位于离子注入机的腔9内，腔9还包括离子束发生器11，离子束发生器 11被配置成发射用于注入到衬底中的离子束，例如所述氢和/或氦离子。轮1不仅被配置 为围绕轴7转动，还可以在方向13中平移，从而可以对放置在衬底支撑件5的其中之一上 的衬底的整个表面进行注入。为在转动和平移过程中将衬底固定在衬底支撑件5上，衬底支撑件5在位于轮1 外缘的衬底支撑件5的边缘区域包括固定保持装置15，如显示衬底支撑件5的背面的图2 所示。在转动过程中，离心力迫使位于衬底支撑件5上的衬底抵靠在固定保持装置15上， 从而将其稳固地保持在适当的位置。同样为了在轮1减速和停下来的时候(例如为了装载 或卸载轮)将衬底保持在衬底支撑件5上，在与固定保持装置15相对的一侧设置有额外的 夹紧装置17和19。在Quantum注入机中，夹紧装置17，19被配置成当轮1减速和停下来的 时候接合衬底支撑件5上的衬底，但在轮1高速转动的时候离开衬底。这可以通过使用弹 簧和平衡物来实现，其中平衡物被配置和设置成当离心力不存在或低于某个阈值的时候， 弹簧所施加的力使夹紧装置17，19向衬底方向回退，以将衬底保持在保持器5上，以及在转 动过程中，平衡块上的离心力将抵消弹簧的弹性力，从而夹紧装置17，19离开衬底。在Smart Cut 工艺中，离子被注入到半导体衬底上以形成预定的分裂区域，随后 半导体衬底被键合到第二衬底上以转移由预定的分裂区域限定的层，因此注入步骤的质量 是至关重要的。但是，衬底离开注入机时被小颗粒污染是经常出现的问题，由于必须进行清 洁操作，导致工具的正常运行时间减少。在离子注入机中已经确认有多个污染源。另外，由 于衬底在轮1上的装载机构、离子束的产生以及轮1的转动，也会出现污染。为了确保最终 的产品质量，必须不得不因此而中断生产周期，定期打开注入腔9以将离子注入机清理干 净。每次打开工具进行保养时都必须进行检验，这增加了生产线的停机时间，因此增加了总 的制造成本。
技术实现思路
出于以上原因，本专利技术的目的在于提供一种能够减少小颗粒污染的方案。通过根据权利要求1的衬底保持器来实现这一目的。根据本专利技术的衬底保持器包 括衬底支撑件；可移动的夹紧装置，其被配置为在第一位置接合所述衬底支撑件上的衬 底以及在第二位置远离所述衬底；定位装置，特别是弹性定位装置，其用于使所述夹紧装置 从所述第二位置向所述第一位置移动；以及止动装置，特别是弹性止动元件，其用于在所述 第二位置和所述第一位置所限定的方向上限制所述夹紧装置朝向所述衬底支撑件的运动， 从而即使所述衬底支撑件上没有衬底，所述夹紧装置也保持远离所述衬底支撑件。通过提供止动装置，可以减少在注入机中观察到的颗粒污染。即使衬底支撑件上 没有衬底，止动装置，特别是弹性元件，确保夹紧装置和衬底支撑件之间不会发生接触。与 此形成对比的是，在现有技术中，当轮减速时，夹紧装置和空闲的衬底支撑件之间发生接 触，这会导致颗粒的产生。实际上，朝向衬底保持器的运动可由弹簧来保证，并且仅由衬底 保持器自身来限制。优选地，所述可移动的夹紧装置、所述定位装置以及所述止动装置形成一个模块 单元。通过提供模块单元，易于将现有技术中已有的夹紧装置同定位装置一同调换，从而不 需要长时间停机即可升级本领域中已经使用的机器。更优选地，所述模块单元可包括用于将所述模块单元连接到所述衬底支撑件上的 连接板。这进一步有助于已经使用的工具的升级。 根据优选实施例，所述衬底支撑件包括金属板，所述夹紧装置也是金属的。衬底支 撑件应该是金属的，从而其可以作为热沉，夹紧装置也是由金属制成的，以便在将衬底夹紧 在衬底支撑件上的时候具有足够的硬度。金属夹紧销一方面可以具有足够的耐热性，从而 在离子束的冲击下，夹紧装置保持其形状。另一方面，不再需要额外的检验过程。优选地，所述弹性止动元件可以是由聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚醚醚酮(PEEK)制 成的。PVDF和PEEK具有柔性，重量轻，且具有良好的耐化学性、耐热性和耐燃性，从而其使 用寿命足够长，能够用于离子注入机的高要求环境中。PVDF比PEEK更经济。根据优选实施例，所述衬底保持器可包括反向定位装置，所述反向定位装置用于 将所述夹紧装置从所述第一位置移动到所述第二位置，特别是基于转动力/离心力。因此， 在注入过程中，夹紧装置离开衬底，从而衬底的整个表面可被注入，因为可以防止由于邻近 夹紧装置而出现的阴影效应等等。还通过根据权利要求7的夹具来实现本专利技术的目的，其适合于将衬底可拆除地保 持在根据上述实施例及变形的衬底保持器上。该夹具包括可移动的夹紧装置；定位装置， 其用于移动所述夹紧装置，特别用于线性移动所述夹紧装置；以及止动装置，特别是弹性止 动元件，其用于在至少一个方向上限制由所述定位装置赋予所述夹紧装置的定位运动的程 度。通过该设备，可以防止或至少减少可移动夹紧装置和衬底保持器之间的不必要的接触， 这种不必要的接触可导致颗粒的形成，而颗粒会污染随后放到衬底保持器上的衬底的表 面。优选地，所述弹性止动元件可以是由聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的，聚偏二氟乙烯 (PVDF)具有柔性，重量轻，并且具有良好的耐化学性、耐热性和耐燃性，从而其使用寿命足 够长，能够用于离子注入机的高要求环境中。有利地，所述弹性止动元件是固定的。通过将弹性止动元件设置在夹具的固定部 分上，可以简化夹具的设计，并且可以将活动部分的重量降至最低。根据另一优选实施例，所述夹紧装置可包括销区域和止动元件接合板，其被配置 和设置成所述止动元件接合板与所述止动装置接触，从而阻止所述夹紧装置的运动。这样， 两个功能都可以通过单一工件来实现，因此进一步简化了夹具的设计。优选地，所述止动元件接合板可被配置和设置成所述止动元件接合板至少部分地 遮盖所述弹性止动元件。这样，可以防止弹性止动元件受到离子束的作用。本专利技术还涉及包括如上文所述的衬底保持器和夹具的离子注入设备。附图说明下面将根据附图更详细地描述本专利技术图1示意性地显示了本领域已知的离子注入机的注入轮，图2显示了本领域已知的离子注入机中使用的衬底保持器的后视图。图3a_图3c示意性地显示了根据本专利技术的衬底保持器的一部分和夹具的仰视图、 俯视图及示意性侧剖图，其中相应的夹紧装置处于第一位置，图4a_图4c示意性地显示了当夹紧装置处于第二位置时衬底保持器和夹具的仰 视图、俯视图以及侧剖图，图5显示了当衬底保持器上存在衬底时根据本专利技术的衬底保持器和夹具。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种衬底保持器，包括：衬底支撑件（５），可移动的夹紧装置（２５），其被配置为在第一位置接合所述衬底支撑件（５）上的衬底（５１）以及在第二位置远离所述衬底，定位装置（３９），特别是弹性定位装置，其用于将所述夹紧装置（２５）从所述第二位置移动到所述第一位置，以及止动装置，特别是弹性止动元件（４５），其用于在所述第二位置和所述第一位置所限定的方向上限制所述夹紧装置（２５）朝向所述衬底支撑件的运动，从而即使所述衬底支撑件（５）上没有衬底，所述夹紧装置（２５）也保持远离所述衬底支撑件（５）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·贝纳尔，
申请(专利权)人：SOITEC绝缘体上硅技术公司，
类型：发明
国别省市：FR