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Dokumentenidentifikation DE202007007003U1 30.08.2007
Titel Gerät zur UV-Behandlung eines Wafers oder Substrats
Anmelder POWATEC GmbH, Hünenberg, CH
Vertreter Patentanwälte G. Wolf und M. Wolf, 63456 Hanau
DE-Aktenzeichen 202007007003
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 30.08.2007
Registration date 26.07.2007
Application date from patent application 15.05.2007
IPC-Hauptklasse G21K 5/04(2006.01)A, F, I, 20070515, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur UV-Behandlung eines Wafers oder Substrats der im Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 genannten Art.

Der Begriff Wafer bezeichnet ursprünglich dünne Scheiben aus Halbleitermaterial, schliesst heute aber ganz allgemein dünne Scheiben aus anderen Materialien wie beispielsweise Glas ein. Die Form eines Wafers ist rund. Im Gegensatz dazu werden gleichartige und ähnliche Gegenstände, die rechteckig sind, als Substrat bezeichnet. Der Begriff Substrat schliesst auch Leiterplatten ein.

Solche Geräte werden beispielsweise in der Halbleiterindustrie verwendet, um Klebstoffe zu deaktivieren, d. h. ihre Klebefähigkeit teilweise oder vollständig zu reduzieren. Als UV Lichtquellen werden Gasentladungslampen oder UV Lichtröhren eingesetzt. Gasentladungslampen benötigen eine lange Aufwärmzeit, bis sie betriebsbereit sind, und erzeugen eine hohe Verlustwärme. UV Lichtröhren sind wenig effizient.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein derartiges Gerät mit verbesserten Eigenschaften zu entwickeln.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren sind nicht massstäblich gezeichnet.

1, 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Geräts zur UV-Behandlung eines Objekts, insbesondere eines Wafers oder Substrats,

3, 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines solchen Geräts,

5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines solchen Geräts, und

6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines solchen Geräts.

Die folgenden Ausführungen gelten gleichermassen für Wafer wie für Substrate, der Einfachheit halber wird im folgenden meistens nur der Begriff Wafer benutzt. Die 1 und 2 zeigen schematisch in Aufsicht und in seitlicher Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Geräts zur UV-Behandlung eines Wafers oder Substrats. Das Gerät umfasst ein Chassis 1, in dem ein Transportsystem 2 und eine UV-Lichtquelle 3 angeordnet sind, wobei die W-Lichtquelle 3 UV Licht nach oben strahlt. Das Transportsystem 2 umfasst einen Motor 4, Rollen 5 und Transportbänder 6. Der Motor 4 treibt mindestens eines der Transportbänder 6 an. Die W-Lichtquelle 3 ist in der Mitte des Transportsystems 2 angeordnet. Im Beispiel dient die linke Hälfte des Transportsystems 2 als Beladefläche 7 und die rechte Hälfte als Entladefläche 8. Im Betrieb wird ein Wafer nach dem andern auf der Beladefläche 7 abgesetzt, vom Transportsystem 2 in einer Transportebene 9 in der durch einen Pfeil dargestellten Transportrichtung 10 zur Entladefläche 8 transportiert und von der Entladefläche 8 entnommen. Das Beladen und das Entladen kann von Hand oder durch eine vollautomatische Belade- bzw. Entladestation erfolgen.

Die UV-Lichtquelle 3 umfasst eine Vielzahl von LEDs 11, die ultraviolettes Licht in einen vorgegebenen Winkelbereich abstrahlen, der im Beispiel etwa 120° beträgt. Für die LEDs 11 kommen je nach Anforderung und Anwendung unterschiedliche Typen infrage. Besonders geeignet sind UV-LEDs, die hauptsächlich oder fast ausschliesslich Licht im UV Bereich aussenden. Eine UV-LED, die Licht der Wellenlänge von etwa 365 nm aussendet und eine Lichtausgangsleistung von 310 mW erreicht, ist von der Firma Nichia (http://www.nichia.com) erhältlich. Diese UV-LED gibt es mit integrierter Optik verpackt in ein Gehäuse. Die integrierte Optik dient dazu, das UV Licht in den vorgegebenen Winkelbereich abzustrahlen. Als LED 11 kann bei bestimmten Anwendungen eine Weisslicht-LED verwendet werden, die weisses Licht emittiert, das einen vergleichsweise hohen Anteil an UV Strahlung enthält.

Die LEDs 11 erzeugen nicht nur UV Licht, sondern auch Verlustwärme. Um eine möglichst lange Lebensdauer der LEDs 11 zu erreichen, ist es nötig, die Betriebstemperatur der LEDs 11 möglichst tief zu halten. Die W-Lichtquelle 3 umfasst deshalb eine passive Kühlung in der Form eines Kühlkörpers 12 oder eine aktive Kühlung in der Form eines Kühlkörpers 12 und eines Lüfters 13, wobei der Lüfter 13 Luft am Kühlkörper 12 vorbeiströmen lässt. Die von den LEDs 11 erzeugte Verlustwärme kann auf diese Weise effizient an die Umgebung abgegeben werden. Die LEDs 11 sind beispielsweise auf einer Leiterplatte 14 montiert und die Leiterplatte 14 auf dem Kühlkörper 12 befestigt. Die Leiterplatte 14 ist so ausgewählt, dass sie die von den LEDs 11 erzeugte Verlustwärme möglichst gut zum Kühlkörper 12 leitet.

Eine besonders hohe Kühlleistung kann erreicht werden, wenn als Material für den Kühlkörper 12 Keramik verwendet wird. Der Kühlkörper 12 kann aus einem einzigen Stück Keramik oder aus mehreren Keramikblöcken bestehen, die einzeln montierbar zwischen zwei Schienen angeordnet sind.

Die LEDs 11 sind entweder in einer einzigen Reihe oder wie dargestellt in mehreren, im Beispiel drei, Reihen und dabei seitlich versetzt, unterhalb der Transportebene 9 angeordnet. Der quer zur Transportrichtung 10 gemessene Abstand A benachbarter LEDs 11 ist so bemessen, dass deren Lichtkegel zumindest an den Rändern überlappen, so dass die ganze Nutzbreite B des Geräts ausgeleuchtet wird. Im Beispiel beträgt der Abstand A = 1 cm. Die LEDs 11 werden aus einer Konstantstromquelle mit Strom versorgt, wobei vorzugsweise jeweils acht LEDs 11 (oder eine andere Anzahl) in Reihe geschaltet sind.

Die folgenden Ausführungsbeispiele basieren auf der gleichen Technologie, unterscheiden sich aber in der Ausführungsform. Bei ihnen gilt das oben gesagte deshalb sinngemäss auch.

Die 3 und 4 zeigen schematisch in Aufsicht und in seitlicher Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Geräts, bei dem die UV-Lichtquelle 3 oberhalb der Transportebene 9 angeordnet ist und nach unten strahlt. Die UV-Lichtquelle 3 ist entweder am Chassis 1 oder an einem aufklappbaren Deckel befestigt. Die Transportbänder 6 verlaufen durchgehend. Die UV-LEDs 11 sind bei diesem Beispiel in einer einzigen Reihe angeordnet.

Die 5 zeigt schematisch in Aufsicht ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Geräts, bei dem der Wafer auf einer Glasplatte 15 aufliegt und die UV-Lichtquelle 3 auf einem Schlitten 16 angeordnet ist, der auf unterhalb der Glasplatte 15 angeordneten Führungen 17 hin und her bewegbar ist. Die quer zur Fahrrichtung 18 des Schlittens in einer Reihe angeordneten UV-LEDs 11 strahlen wiederum nach oben.

Die 6 zeigt schematisch in Aufsicht ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Geräts, bei dem weder ein Transport des Wafers noch eine Bewegung der W-Lichtquelle 3 stattfindet. Die W-Lichtquelle 3 umfasst in Reihen und Kolonnen angeordnete LEDs 11, die eine vorgegebene Fläche beleuchten. Die Lichtkegel benachbarter LEDs 11 überlappen an den Rändern in der durch die Fläche gebildeten Ebene. Die LEDs 11 sind wie bei den vorhergehenden Beispielen auf einem Kühlkörper angeordnet.

Die beschriebenen Geräte eignen sich zur UV-Behandlung eines beliebigen Objekts, insbesondere eines Wafers oder Substrats. Eine Anwendung dieses Geräts besteht in der Halbleiterindustrie, wenn es darum geht, die Haftfähigkeit von Halbleiterchips auf einer Folie zu reduzieren. Die Halbleiterchips werden als eine Vielzahl von nebeneinander auf einem Wafer angeordneten integrierten Schaltungen hergestellt. Der Wafer wird am Schluss auf eine auf einen Rahmen aufgespannte Klebefolie aufgeklebt und dann in die einzelnen Halbleiterchips zersägt. Anschliessend wird die Folie mit den einzelnen Halbleiterchips einer UV-Behandlung ausgesetzt, um die Klebefähigkeit der Folie zu vernichten oder zumindest auf ein gewünschtes Mass zu reduzieren. Dabei ist die Folie der UV-Lichtquelle zugewandt, die Halbleiterchips befinden sich auf der von der UV-Lichtquelle abgewandten Seite der Folie.

Das erfindungsgemässe Gerät eignet sich auch für die Behandlung von Wafern, Substraten und dergleichen, die mit Photoresist beschichtet sind und bei denen der Photoresist mit UV-Licht zu behandeln ist. Ebenso kann das Gerät benutzt werden, wenn Klebstoffe mit UV-Licht auszuhärten sind.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat mehrere Vorteile:

  • – Die Wärmeentwicklung ist gering, d. h. die Folie wird nur einer mässigen Temperatur ausgesetzt.
  • – Die Lebensdauer der UV-Lichtquelle ist sehr hoch, die Unterhaltskosten sind daher gering.
  • – Das UV Licht ist homogen über die ganze Fläche verteilt.
  • – Das Gerät ist sofort betriebsbereit, eine Aufwärmzeit entfällt.


Anspruch[de]
Gerät zur UV-Behandlung eines Wafers oder Substrats, mit einer UV-Lichtquelle (3), dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lichtquelle eine Vielzahl von LEDs (11) und einen Kühlkörper (12) umfasst, wobei die LEDs UV-Licht oder UV-Licht enthaltendes Licht abstrahlen und wobei der Kühlkörper dazu dient, die von den LEDs erzeugte Verlustwärme an die Umgebung abzugeben. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper aus Keramik besteht. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Glasplatte (15) für die Aufnahme des Wafers bzw. Substrats vorhanden ist und dass die UV-Lichtquelle ortsfest unterhalb der Glasplatte angeordnet ist und eine vorbestimmte Fläche ausleuchtet.






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