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WO2011069272A1 - Vorrichtung und verfahren zum transportieren von planen substraten, wie silizium wafer - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum transportieren von planen substraten, wie silizium wafer Download PDF

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Publication number
WO2011069272A1
WO2011069272A1 PCT/CH2010/000308 CH2010000308W WO2011069272A1 WO 2011069272 A1 WO2011069272 A1 WO 2011069272A1 CH 2010000308 W CH2010000308 W CH 2010000308W WO 2011069272 A1 WO2011069272 A1 WO 2011069272A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
electrodes
chuck
substrate
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CH2010/000308
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arthur BÜCHEL
Christian Spoerl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Idonus Sarl
IWORKS AG
Original Assignee
Idonus Sarl
IWORKS AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Idonus Sarl, IWORKS AG filed Critical Idonus Sarl
Publication of WO2011069272A1 publication Critical patent/WO2011069272A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H10P72/30—
    • H10P72/3306—
    • H10P72/72—

Definitions

  • This present invention relates to an apparatus and a method for the
  • Transporting flat substrates such as silicon wafers for the production of solar cells (wafers), which can be held on a transport carrier by means of electrostatic force.
  • Wafers are today often transported in process plants by means of vacuum or Bernoulli suckers or similar technology. These principles are mature, but unfortunately only work under atmosphere and are unsuitable for vacuum processes. Therefore, for the production of solar cells, the wafers are often transported by means of a so-called "carrier" from one process station to the next, which basically works, but can bring a process contamination of the carrier and also a regular conditioning (temperature, outgassing, cleaning after processing ) the carrier needs.
  • electrostatic chucks So-called electrostatic chucks (e-chucks) have been used in semiconductor technology for years to hold a substrate by means of electrostatic force.
  • Electrostatic chuck has a base which is attached to a mechanical arm. On the base, elongated metallic electrodes are arranged parallel and spaced apart. The electrodes are embedded in a dielectric material whose surface forms the support surface for a wafer to be held. To attract a wafer, different voltage potentials are applied to adjacent electrodes so that electrostatic fields are generated between the electrodes. These electrostatic fields penetrate the wafer and fix it to the wing by Coulomb forces. The generated attraction force is directly proportional to the electrostatic force acting between the electrodes.
  • the special feature of this E-Chuck is the dielectric layer, which covers the electrodes and on which the wafer to be held lies.
  • the holding force is increased.
  • a high holding force is useful to hold a wafer during a transport movement.
  • an increased holding force has the disadvantage that after switching off the voltage residual charges in the
  • Transport device can be removed. So that the wafer can be picked up by the E-Chuck of the transport device, this may only rest on the edge of the wafer so that the E-Chuck can move it from one side under the wafer. After the wafer is in contact with the E-Chuck, it can be held for transport purposes by switching on the voltage on the E-Chuck.
  • the transport device In order to deposit the wafer, it must again be placed on the edge, e.g. stored in a wafer cassette. If the wafer lies on the edge, the transport device can travel downwards and strip the wafer against the force generated by the residual charge.
  • the patent EP 1, 391, 786 describes an E-chuck in which the substrate to be clamped does not rest with its entire surface on the E-chuck.
  • the bearing surface of the E-Chuck is defined by pins, which up to a maximum of 10 ⁇ of the
  • the E-chuck of EP 1, 391, 786 is only designed to fix a wafer resting on the E-chuck.
  • the application of voltages that allowed the wafer to lift would inevitably lead to the build-up of charges that would bind the wafer to the E-Chuck for a longer time.
  • this arrangement is not suitable for the tool-free detachment of wafers, for example for a solar cell production.
  • a special feature in the production of solar cells is that wafer handling must work under vacuum as well as under atmospheric conditions. As far as possible, mechanical gripping of the wafer should be avoided since solar wafers are thinner and thus much more fragile than wafers for semiconductor applications. Usually, the strength of these solar wafers is between 150 ⁇ and 250 ⁇ , where it would be desirable for the purpose of saving material to make the solar wafers even thinner. The area of a wafer that must be touched for transport should be as small as possible. In addition, a transport system would be desirable with which at least one row of wafers, even better gridded wafers, can be transported all at once. The well-known E-Chucks is thus common that they do not meet the special requirements for the manipulation of solar wafers for the production of solar cells.
  • the invention has the object to provide a cost effective, efficient solution for the transport of particular solar wafers, which is as suitable for a vacuum applications as for an application in the atmosphere.
  • it is an object to propose an electrostatic chuck (E-chuck), in which, on the one hand, lifting and depositing a wafer is possible without additional aids being used.
  • E-chuck electrostatic chuck
  • the e-chuck should be designed to attract a wafer, in particular solar wafers, without touching it mechanically before lifting, against its gravitational force and holding it on the e-chuck.
  • the by the existing residual charge generated liability after equipotential bonding be so low that the solar wafers dissolves automatically from the E-Chuck.
  • the object according to the preamble of claim 1 is achieved in that the raised contact points protrude by more than 0.05 mm, preferably more than 0.1 mm and more preferably more than 0.15 mm from the surface of the front side and the first electrode at a distance from the second electrode the front of the carrier layer is formed.
  • a dielectric layer is applied to the first electrode, and the raised contact points project beyond the dielectric layer by more than 0.05 mm, preferably more than 0.1 mm and particularly preferably more than 0.15 mm.
  • the first electrode has a sufficient distance from the second electrode, so that a flashover can be prevented.
  • the electrodes are spaced> 0.5 mm and preferably> 1 mm apart.
  • the first electrode is coated with a dielectric layer.
  • the attraction can be increased.
  • the fact that the first electrode is formed on the front significantly greater Coulomb forces can be generated than with the E-chuck of EP 1, 391, 786th Consequently, it is possible to lift the wafer with the inventive E-Chuck and to pull on the E-Chuck.
  • the main function of the dielectric layer is an insulation between the first and second electrodes and between the first
  • the inventive E-chuck is designed so that the wafer does not touch the dielectric layer of the E-Chuck in the held state, but only or especially the surface of the elevated contact points of the second electrodes.
  • the raised contact points can be formed by protruding pins. These pins have electrical connections to the back of the carrier layer where they are electrical be connected to each other to be connected to a voltage source.
  • the pins are at ground potential. As a result, charge buildup on the wafer to be transported can be prevented.
  • the solar wafer can lower without the use of additional tools.
  • the ontakt ist of the wafer through the pins, its potential can not change and also in that the forces that are due to residual charges in the dielectric layer, are smaller than the gravitational force acting on the wafer acts.
  • the pins are designed to be high.
  • the electrodes which are required for the pins (support elements) extend through the base plate of the E-Chuck and are next to the
  • the main task of the dielectric layer is to be an electrically insulating layer.
  • the layer must have a relatively large thickness of, for example 50-100 ⁇ . Disadvantage of such a thick, dielectric layer is the large residual charge after switching off the power supply. For this reason, the pins which adjust the distance between the dielectric layer and the wafer must have a corresponding height.
  • the pins project beyond the surface of the dielectric layer by more than 0.01 mm, preferably at least 0.05 mm and most preferably at least 0.3 mm and at most 3.0 mm, preferably at most 1.0 mm and most preferably at most 0.8 mm. That is, the height of the pins is optimized so that in the holding position on the one hand a contact between the substrate and the dielectric layer is prevented and on the other hand, the acting Coulomb Forces are sufficiently large so that the wafer can be kept away from its gravitational force for transport purposes.
  • the ratio of the contact surface of the pins to the surface of the dielectric layer is less than 10%, preferably less than 5% and most preferably less than 1%. That is, the pins are only punctiform and spaced apart. It should be ensured that bending of the substrate is prevented.
  • the pins have a preferably flat surface. The surfaces of the pins are substantially aligned with each other, so that a flat contact surface is formed for the substrate.
  • a possible structure of the E-Chuck consists of at least two metallic electrodes, which are located on an electrically non-conductive base plate of 1.0 mm thickness. These electrodes are covered with a dielectric layer.
  • pins made of a conductive material are provided on the E-Chuck front. Electrical connections of the pins and the two metallic electrodes are passed through the base plate to the E-Chuck back. On the rear side, the pins are electrically connected to each other in order to contact them with the ground potential (GND) during operation.
  • GND ground potential
  • the main task of the dielectric layer is to ensure the mutual isolation of the electrodes, since they are subjected to a high voltage.
  • One of the electrodes is supplied with a positive high voltage of about 1500V, the other of the two electrodes is preferably acted upon by the opposite negative high voltage, whereby a
  • the area of the pins which contact the wafer in the held state preferably rise between 0.1 mm and 1.0 mm and more preferably between 0.3 mm and 0.4 mm over the dielectric.
  • the number of pins and the entire contact surface should be as small as possible.
  • a plurality of first and / or second electrodes is formed on the front side of the carrier layer. This means that the E-Chuck can be designed as a bi- or multipolar E-Chuck. By providing separate contact points for the first electrodes, these can be connected to different voltage sources.
  • the present invention is also a method for transporting flat substrates, in particular semiconductor substrates and of solar wafers, in which method at least one substrate by applying the at least one electrode of an electrostatic Chucks with a DC or
  • a device for receiving the substrate, a device according to one of claims 1 to 8 is placed above and short distance from the substrate and a voltage is applied to the first electrode so that the substrate is attracted and held to the downwardly facing front side of the device, and to release the substrate, the voltage potential of the first electrode is lowered relative to the second electrode.
  • the underlying substrate before lifting in at least a distance of> 0.05mm, preferably> 0.1mm from the lower edge of the second electrode are located.
  • the at least two first electrodes are preferably subjected to opposite voltages. In this way, sufficiently large forces can be generated to overcome the gravity of the wafer.
  • the first electrodes are subjected to a voltage of at least 500 volts, preferably at least 1000 volts and very particularly preferably at least 1200 volts, and the second electrodes are grounded. The latter measure ensures that the wafers remain at ground potential.
  • a plurality of E-Chucks on a transport device such as a transport arm, with the front side down oriented and transported in the transport operation a plurality of substrates simultaneously. This leads to a significant increase in productivity.
  • the subject of the present application is also a transport device for transporting a flat substrate with a device according to one of claims 1 to 8.
  • a plurality of devices according to one of claims 1 to 9 in a line arrangement or a grid arrangement, e.g. checkered, each spaced from each other.
  • the transport device is preferably designed to linear movement / s and / or one or more
  • a transport device consists of a movable transport element, such as a movable transport plate, which is provided with an e-chuck.
  • Transport device may transport the transport plate at least from one station to a next station. But it is also conceivable that the transport device conveys the transport plate from a station linearly to a transfer position and then can move further to a next station.
  • the arrangement of the processing stations can also be "cluster" -like, that is, in the
  • Transfer position is a rotational movement of the transport device about an axis of rotation possible to selectively go to various other positions.
  • a voltage is applied to the E-Chuck on the transport plate, an electrostatic force is generated and wafers under the E-Chuck device are attracted to the E-Chuck.
  • the E-chuck can then be transported with the wafers by means of the transport device in the transfer station and then in a process station.
  • the voltage is switched off. With the associated elimination of electrostatic force, the wafers sink onto the underlying platen.
  • the E-Chuck transport plate is removed from the process station and the wafers can then be processed in the process station.
  • the E-Chuck transport plate After processing, the E-Chuck transport plate is moved back to the previous position, a voltage is applied to the E-Chuck and the associated electrostatic forces cause the substrates are attracted to the bottom of the E-Chuck, now from the Process station can be removed and transported to a next position.
  • Fig. 1 Schematically a section through a known bipolar E-chuck with held wafer
  • Fig. 2 Schematically a section through a known monopolar E-chuck with held wafer
  • Fig. 3 Schematically a section through an embodiment of the
  • FIG. 6 shows a section through an embodiment of a process station and a
  • FIG. 7 shows a section through an embodiment of a transfer station with a
  • FIG. 8 shows a sectional view of the embodiment of FIG. 7 from above
  • FIG. 1 shows a section through a bipolar E-chuck 10.
  • the E-chuck In order to hold a wafer, the E-chuck must have two separate electrical conductors, one conductor 11 being a positive charge and a second conductor 13 being a negative one or neutral charge.
  • the electric field generated by the conductors 11, 13 attracts the movable electric charges of the opposite polarity in the wafer 15.
  • a dielectric layer 14 is needed between the conductors 1, 13 and the wafer 15.
  • the dielectric layer 14 prevents charges from being exchanged between the conductors 11, 13 and the wafer to be held.
  • the wafer 15 can thereby fixed by means of acting between the conductors 11, 13 and the substrate electrostatic Coulomb - force on the E-Chuck.
  • the wafer touches the dielectric layer in this embodiment with its entire surface, a mechanical force is usually required in addition to the wafer after turning off the power source to remove the wafer.
  • the wafer is charged at a longer duty cycle, which after switching off the
  • FIG. 2 shows a section through a monopolar E-chuck 12.
  • Ladder 11 has a positive charge. Since the wafer 15 has a negative (or neutral) charge, an electrostatic force is generated. In order to obtain the negative charge on the wafer, the wafer is contacted with a negative conductor 13 on the side or the back side.
  • the state of charge of the wafer remains negative. Since the wafer also touches the dielectric layer 1 over the whole area, a mechanical force is additionally required after switching off in order to remove the wafer.
  • the inventive arrangement shown in Figure 3 shows a section through a downwardly directed E-chuck 50 (total unit 51 to 57), which on a transport member, such as a transport plate 25, is attached.
  • the E-chuck 50 consists of an insulating base plate 51, on which two metallic electrodes 52 and 53 are located.
  • the base plate may have a thickness between 0.4 and 2 mm, preferably between 0.6 and 1.5 mm, and more preferably between 0.8 and 1.2 mm.
  • the two electrodes 52 and 53 are preferably screen printed on the base plate and have a thickness of> 500 nm, preferably more than 1 ⁇ , and more preferably more than 3 ⁇ .
  • the maximum layer thickness of the electrode is preferably not more than 20 ⁇ , and more preferably not more than 10 ⁇ .
  • the electrodes 52, 53 are covered with a dielectric material 55 on the front side.
  • the dielectric layer 55 may have a thickness between 1 ⁇ and 100 ⁇ , preferably between 30 ⁇ and 70 ⁇ .
  • the two electrodes 52 and 53 are therefor to be charged with a positive or negative high voltage. Furthermore, at the front of the
  • Base plate still formed an electrode 54, which is placed in operation on ground (GND).
  • GND ground
  • a plurality of pins 57 for example, by gluing or soldering, fixed, which also consist of an electrically conductive material. These pins have a height such that when the wafer is adhered there is a certain distance between the wafer and the dielectric layer. All electrodes 52 and 53 and 54 have a conductive leadthrough 58 through the
  • Base plate 51 There is sufficient space on the back side of the base plate 51 to accommodate e.g. by means of a cable to contact the electrical feedthroughs (not shown in the figure). Parts of the tracks on the back of the substrate may also be covered with an insulating layer so that only one contact point per electrode remains.
  • This described E-chuck 50 is mounted on or on a transport plate 25.
  • the transport plate 25 preferably has openings 59 at the locations where the electrical contact is.
  • a wafer 63 is shown in FIG.
  • the wafer 63 contacts only the pins 57.
  • a distance remains between the wafer 63 and the dielectric layer 55.
  • FIG. 4 shows a top on the front side of the E-chuck 50 (overall unit 51 to 57), which is mounted on a
  • Transport plate as described in Figure 3, is attached.
  • the areas of the two high voltage electrodes 52 and 53 are approximately equal and cover most of the area of the E-chuck. It can also be seen that the pins 57 as a whole occupy only a small part of the E-chuck surface. Between each electrode 52, 53 and 54, a distance to the mutual electrical insulation is provided in each case.
  • FIG. 5 shows a section through a transport device with an E-chuck as shown in Figure 3, wherein the execution so is designed that several e-chucks 50 are mounted on the transport device. This makes it possible to transport a plurality of wafers 63 at the same time.
  • FIG. 6 shows a section through the structure of a system which consists of a process station 31 and a transfer station 33.
  • Process station 31 and transfer station 33 are connected to each other by means of a lock valve 39.
  • the transport device 25 according to the invention can be moved linearly by means of a movement device 37 with a vacuum feed-through, so that the loading device 43 in the transfer station 33 is accessible for the loading of wafers. After loading with wafer, the transport device 25 is moved via the loading device 43. The loading device 43 is then raised or the transport device 25, until between the transport device and the
  • the transfer station can be evacuated and then the lock valve 39 can be opened.
  • Transport device 43 are moved into the process station 31.
  • the charging device 43 is brought into a position in which only a small gap between the
  • Loading device and the transport device ( ⁇ 3 mm) consists.
  • the potential between wafers and E-chuck is then removed and the wafers are lowered onto the loading device 29. Subsequently, the transport device from the
  • Process station are moved, the lock valve is closed and the process for processing the substrates can begin.
  • the discharge of the wafers from the process station 31 takes place in the reverse order.
  • FIG. 7 shows a structure of the system as shown in Figure 6, with the addition that on the loading device 43 elements 45 for the support of the wafer are mounted so that the wafers rest only in the edge region, as in Figure 8 is shown.
  • This addition allows wafer flipping (turning 180 °) in a vacuum.
  • the rotation can be carried out as follows: The transport device 25 is moved by means of the movement device 37 in the waiting position 49 (shown in dashed lines in FIG. 7). Subsequently, the transport device is rotated by 180 degrees by means of a rotating mechanism 47 (FIG. 8), so that the E-chuck of the transport device is at the top.
  • the loading device 45 is moved to a position which allows the transporting device 25 to be brought into loading position under the wafers but above the base plate of the transporting device. Subsequently, the charging device is lowered, the wafers are on the E-Chuck side of the conveyor, a holding voltage is applied to the E-Chuck. In turn, the transport device can again be rotated by 180 degrees by means of the movement device 47, and the processing of the preceding back side of the wafers in the process station 31 can subsequently take place.
  • An electrostatic chuck comprises a carrier layer of an electrically nonconducting material and at least a first and a second electrode 52 and / or 53 and 54, 57 arranged on the carrier layer.
  • the first and second electrodes are arranged on the front side of the carrier layer, which faces a substrate 63 to be received.
  • the first electrode 52 or 53 can be embodied in one, two or more parts and is preferably coated with a dielectric layer 55.
  • the second electrode 54, 57 is formed by a plurality of pins (more than 3), which protrude by more than 0.05 mm, preferably more than 0.1 mm and particularly preferably more than 0.15 mm from the surface of the dielectric layer 55.

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

Ein elektrostatischer Chuck umfasst eine Trägerlage (51) aus einem elektrisch nichtleitenden Material und mindestens eine erste und eine zweite an der Trägerlage (51) angeordneten Elektrode (52, 53) und (54, 57). Die ersten und zweiten Elektroden sind an der Vorderseite der Trägerlage, welche einem aufzunehmenden Substrat (63) zugewandt ist, angeordnet. Die erste Elektrode (52) oder (53) kann ein-, zwei- oder mehrteilig ausgeführt sein und ist vorzugsweise mit einer dielektrischen Schicht (55) beschichtet. Die zweite Elektrode (54, 57) ist durch eine Mehrzahl von Pins (mehr als 3) gebildet, welche um mehr als 0.05 mm, vorzugsweise mehr als 0.1 mm und besonders bevorzugt mehr als 0.15 mm von der Oberfläche der dielektrischen Schicht (55) abstehen. Bei einem Verfahren für den Transport von Solarwafern werden diese durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden (52 und/oder 53, 54, 57) an einen über diesen positionierten, elektrostatischen Chuck (50) angezogen. Zum Loslassen des Solarwafer wird das Spannungspotential der ersten Elektrode gegenüber der zweiten Elektrode abgesenkt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Transportieren von planen Substraten, wie Silizium Wafer
Diese vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Transportieren von flachen Substraten, wie Silizium Wafer für die Herstellung von Solarzellen (Wafer), welche mittels elektrostatischer Kraft an einem Transportträger gehalten werden können.
Stand der Technik
Wafer werden heute in Prozessanlagen häufig mittels Vakuum oder Bernoulli Saugern oder ähnlicher Technik transportiert. Diese Prinzipien sind ausgereift, funktionieren aber leider nur unter Atmosphäre und sind für Vakuumprozesse ungeeignet. Darum werden für die Herstellung von Solarzellen die Wafer häufig mittels eines sogenannten „Carriers" von einer Prozessstation zur nächsten transportiert, was grundsätzlich funktioniert, aber eine Prozesskontamination der Carrier mit sich bringen kann und auch ein regelmässiges Konditionieren (Temperatur, Ausgasverhalten, Reinigen nach der Prozessierung) der Carrier benötigt.
Ein anderes Prinzip für den Wafertransport wird in der Halbleiterindustrie eingesetzt, wo das Substrat mittels einer Transportgabel, welche das Substrat am Rand greift, von -einer zur nächsten Station befördert wird. Mittels dieser Technik kann nur ein einzelnes Substrat (pro Transportarm) transportiert werden. Ein Transport für viele Wafer gleichzeitig wie es für die effiziente Herstellung von Solarzellen notwendig ist, ist für diese Transporttechnik zu aufwendig.
Sogenannte elektrostatische Chucks (E-Chucks) sind in der Halbleitertechnik seit Jahren im Einsatz, um ein Substrat mittels elektrostatischer Kraft zu Halten.
Es gibt monopolare und bipolare E-Chucks. Bei beiden Typen liegt der Wafer auf der dielektrischen Schicht auf. Nach dem Ausschalten des E-Chucks muss der Wafer in der Regel unter Zuhilfenahme einer zusätzlichen mechanischen Kraft von der dielektrischen Schicht des E-Chucks abgelöst werden.
Ein Beispiel eines bipolaren elektrostatischen Chucks ist im US Patent Nr. 4,962,441 offenbart, dessen Inhalt hiermit mittels Bezugnahme aufgenommen wird. Der
BESTÄTIGUNGSKOPIE elektrostatische Chuck besitzt eine Basis, welche an einen mechanischen Arm befestigt ist. Auf der Basis sind längliche metallische Elektroden parallel und in Abstand voneinander angeordnet. Die Elektroden sind eingebettet in ein dielektrisches Material, dessen Oberfläche die Tragfläche für einen zu haltenden Wafer bildet. Um einen Wafer anzuziehen, werden an benachbarte Elektroden unterschiedliche Spannungspotentiale angelegt, sodass zwischen den Elektroden elektrostatische Felder erzeugt werden. Diese elektrostatischen Felder durchdringen den Wafer und fixieren diesen an der Tragfläche mittels Coulomb - Kräfte. Die erzeugte Anziehungskraft ist dabei direkt proportional zu der zwischen den Elektroden wirkenden elektrostatischen Kraft.
Die Besonderheit dieses E-Chucks ist die dielektrische Schicht, welche die Elektroden abdeckt und auf welcher der zu haltende Wafer liegt. Mittels dieser dielektrischen Schicht wird die Haltekraft erhöht. Eine hohe Haltekraft ist von Nutzen, um einen Wafer während einer Transportbewegung zu halten. Eine erhöhte Haltekraft hat aber den Nachteil, dass nach dem Ausschalten der Spannung Restladungen in der
dielektrischen Schicht verbeiben, die so gross sind, dass der Wafer nur unter
Zuhilfenahme einer mechanischen Kraft, welche am Wafer angreift von der
Transportvorrichtung abgenommen werden kann. Damit der Wafer vom E-Chuck der Transportvorrichtung aufgenommen werden kann, darf dieser nur am Waferrand aufliegen, damit mit dem E-Chuck von einer Seite unter den Wafer gefahren werden kann. Nachdem der Wafer berührend auf dem E-Chuck liegt, kann er durch Einschalten der Spannung auf dem E-Chuck für Transportzwecke gehalten werden.
Um den Wafer abzulegen, muss er - wie beim Aufnehmen - wieder auf dem Rand, z.B. in einer Waferkassette, abgelegt werden. Liegt der Wafer am Rand auf, kann die Transportvorrichtung nach unten fahren und den Wafer entgegen der durch die Restladung erzeugten Kraft abstreifen.
Das Patent EP 1 ,391 ,786 beschreibt einen E-Chuck, bei welchem das zu klemmende Substrat nicht mit seiner ganzen Fläche auf den E-Chuck aufliegt. Die Auflagefläche des E-Chucks ist durch Pins definiert, welche bis maximal 10 μητι von der
Chuckoberfläche abstehen. Diese Pins funktionieren gleichzeitig als Elektrode. Damit mit dieser Anordnung ein elektrisch nicht leitendes Substrat gehalten werden kann, wird auf einem elektrisch nicht leitenden Substrat eine leitende Schicht aufgebracht. Diese Schicht wird in der Halbleiterindustrie Maske genannt, welche für lithographische Prozesse verwendet wird. Mittels des beschriebenen E-Chucks können also mit Masken versehene Substrate während des lithographischen Prozesses auf dem darunter liegenden E-Chuck gehalten werden, sodass ein Verrutschen des Wafers auf dem Chuck verunmöglicht ist.
Der E-Chuck der EP 1 ,391 ,786 ist nur dazu ausgelegt, um einen auf dem E-Chuck aufliegenden Wafer zu fixieren. Die Anwendung von Spannungen, die ein Anheben des Wafers ermöglichten, würde unweigerlich zum Aufbau von Ladungen führen, die den Wafer für eine längere Zeit an den E-Chuck binden würden.
Somit ist diese Anordnung für das hilfsmittelfreie Ablösen von Wafern beispielsweise für eine Solarzellenherstellung nicht geeignet.
Eine Besonderheit bei der Herstellung von Solarzellen ist, dass ein Waferhandling unter Vakuum sowie auch unter Athmosphäre funktionieren muss. Ein mechanisches Greifen des Wafers ist möglichst zu vermeiden, da Solarwafer dünner und damit viel zerbrechlicher sind als Wafer für Halbleiter-Anwendungen. Üblicherweise ist die Stärke dieser Solarwafer zwischen 150 μιτι und 250 μιτι, wobei es zwecks Materialeinsparung erwünscht wäre, die Solarwafer noch dünner zu gestalten. Die Fläche eines Wafers, die für den Transport berührt werden muss, sollte möglichst klein sein. Ausserdem wäre ein Transportsystem erwünscht, mit welchem mindestens eine Reihe von Wafern, noch besser rasterartig angeordnete Wafer, auf einmal transportiert werden können. Den bekannten E-Chucks ist somit gemein, dass sie die besonderen Anforderungen für das Manipulieren von Solarwafern für die Herstellung von Solarzellen nicht erfüllen.
Aufgabe
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung zur Aufgabe, eine kostengünstige, effiziente Lösung zum Transport von insbesondere Solarwafern bereitzustellen, die für eine Anwendungen im Vakuum ebenso geeignet ist wie für eine Anwendung unter Atmosphäre. Insbesondere ist es ein Ziel, einen elektrostatischen Chuck (E-Chuck) vorzuschlagen, bei welchem einerseits ein Anheben und ein Ablegen eines Wafers möglich ist, ohne dass zusätzliche Hilfsmittel eingesetzt werden.
Insbesondere soll der E-Chuck ausgelegt sein, um einen Wafer, insbesondere Solarwafer, ohne diesen vor dem Anheben mechanisch zu berühren, entgegen seiner Schwerkraft anzuziehen und am E-Chuck festzuhalten. Ausserdem soll die durch die vorhandene Restladung erzeugte Haftung nach Potentialausgleich so gering sein, dass der Solarwafer sich selbsttätig vom E-Chuck löst.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäss die Aufgabe gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die erhöhten Kontaktstellen um mehr als 0.05 mm, vorzugsweise mehr als 0.1 mm und besonders bevorzugt mehr als 0.15 mm von der Oberfläche der Vorderseite abstehen und die erste Elektrode im Abstand von der zweiten Elektrode an der Vorderseite der Trägerlage ausgebildet ist. Vorzugsweise ist auf die erste Elektrode eine dielektrische Schicht aufgebracht, und die erhöhten Kontaktstellen überragen die dielektrische Schicht um mehr als 0.05 mm, vorzugsweise mehr als 0.1 mm und besonders bevorzugt mehr als 0.15 mm. Durch die im Vergleich zum Stand der Technik höheren Kontaktstellen kann sichergestellt werden, dass nach dem Absenken des Spannungspotentials der Wafer sich aufgrund seiner Schwerkraft selbsttätig vom E- Chuck löst. Vorteilhaft hat die erste Elektrode einen ausreichenden Abstand von der zweiten Elektrode, damit ein Überschlag verhindert werden kann. Üblicherweise werden die Elektroden > 0.5 mm und vorzugsweise > 1 mm voneinander beabstandet.
Vorzugsweise ist die erste Elektrode mit einer dielektrischen Schicht beschichtet. Durch die dielektrische Schicht kann die Anziehungskraft vergrössert werden. Dadurch, dass die erste Elektrode an der Vorderseite ausgebildet ist, können bedeutend grössere Coulomb-Kräfte erzeugt werden als mit dem E-Chuck der EP 1 ,391 ,786. Folglich ist es möglich, mit dem erfindungsgemässen E-Chuck die Wafer anzuheben und an den E-Chuck zu ziehen. Hauptfunktion der dielektischen Schicht ist eine Isolation zwischen der ersten und zweiten Elektrode bzw. zwischen der ersten
Elektrode und dem Wafers zu erzeugen.
Der erfindungsgemässe E-Chuck ist so ausgeführt, dass der Wafer in gehaltenem Zustand die dielektrische Schicht des E-Chucks nicht berührt, sondern nur oder vor allem die Fläche der erhöhten Kontaktstellen der zweiten Elektroden. Die erhöhten Kontaktstellen können durch hervorstehende Pins gebildet sein. Diese Pins besitzen elektrische Verbindungen auf die Rückseite der Trägerlage, wo sie elektrisch miteinander verbunden sein können, um an eine Spannungsquelle angeschlossen zu werden.
Vorzugsweise liegen die Pins auf Erdpotential. Dadurch kann ein Ladungsaufbau auf dem zu transportierenden Wafer verhindert werden.
Aufgrund dieser Anordnung ist auch gewährleistet, dass nach dem Ausschalten der Spannungsversorgung des E-Chucks der Solarwafer sich ohne Verwendung zusätzlicher Hilfsmittel absenken kann. Dies geschieht zum einen dadurch, dass aufgrund der ontaktierung des Wafers durch die Pins sein Potential sich nicht ändern kann und ausserdem dadurch, dass die Kräfte, welche aufgrund von Restladungen in der dielektrischen Schicht vorhanden sind, kleiner sind als die Gravitationskraft, die auf den Wafer wirkt. Dies wird sichergestellt, indem die Pins entsprechend hoch ausgebildet werden. Vorteilhaft erstrecken sich die Elektroden, welche für die Pins (Auflageelemente) benötigt werden, durch die Basisplatte des E-Chucks und sind neben der
dielektrischen Schicht angeordnet. Dies ist eine kostengünstig herstellbare
Konstruktion, die den Vorteil hat, dass sich die Pins leicht auf den Elektroden kontaktieren lassen. Denkbar wäre jedoch auch, dass die Pins die Elektroden mittels auf der dielektrischen Schicht angeordneten Leiterbahnen kontaktiert werden
Damit ein Wafer ohne vorgängiges mechanisches Berühren des nach unten gerichteten E-Chucks angehoben werden kann, ist eine hohe Spannung notwendig. Aufgrund der sehr hohen Spannung von beispielsweise >1200 V oder > 1500V ist die Hauptaufgabe der dielektrischen Schicht, eine elektrisch isolierende Schicht zu sein. Aus diesem Grund muss die Schicht eine verhältnismässig grosse Dicke von beispielsweise 50 - 100 μΐτι aufweisen. Nachteil einer derart dicken, dielektrischen Schicht ist die grosse Restladung nach dem Ausschalten der Spannungsversorgung. Aus diesem Grund müssen die Pins, welche den Abstand zwischen der dielektrischen Schicht und dem Wafer einstellen, eine entsprechende Höhe aufweisen. In der einer bevorzugten Ausführungsform überragen die Pins die Oberfläche der dielektrischen Schicht um mehr als 0.01 mm, vorzugsweise wenigstens 0.05 mm und ganz besonders bevorzugt wenigsten 0.3 mm und maximal 3.0 mm, vorzugsweise maximal 1.0 mm und ganz besonders bevorzugt maximal 0.8 mm. Das heisst, die Höhe der Pins wird so optimiert, dass in der Halteposition einerseits ein Kontakt zwischen dem Substrat und der dielektrischen Schicht verhindert ist und andererseits die wirkenden Coulomb- Kräfte ausreichend gross sind, damit der Wafer für Transportzwecke entegen seiner Schwerkraft gehalten werden kann.
Zweckmässigerweise ist das Verhältnis der Auflagefläche der Pins zur Fläche der dielektrischen Schicht kleiner 10%, vorzugsweise kleiner 5% und ganz besonders bevorzugt kleiner als 1%. Das heisst, die Pins sind nur punktuell und in Abstand voneinander ausgebildet. Dabei soll sichergestellt sein, dass ein Durchbiegen des Substrats verhindert ist. Die Pins haben eine vorzugsweise plane Oberfläche. Die Oberflächen der Pins fluchten im Wesentlichen miteinander, sodass eine plane Anlagefläche für das Substrat gebildet ist.
Ein möglicher Aufbau des E-Chuck besteht aus wenigstens zwei metallischen Elektroden, die sich auf einer elektrisch nicht leitenden Basisplatte von 1.0 mm Dicke befinden. Diese Elektroden werden mit einer dielektrischen Schicht abgedeckt.
Zusätzlich sind auf der E-Chuck Vorderseite mehrere Pins aus einem leitenden Material vorgesehen. Elektrische Verbindungen der Pins und der zwei metallischen Elektroden sind durch die Basisplatte auf die E- Chuck Rückseite geführt. Auf der Rückseite sind die Pins elektrisch miteinander verbunden, um diese im Betrieb mit dem Potential Erde (GND) zu kontaktieren.
Hauptaufgabe der dielektrischen Schicht ist es, die gegenseitige Isolation der Elektroden zu gewährleisten, da diese mit einer Hochspannung beaufschlagt werden. Eine der Elektroden wird mit einer positiven Hochspannung von ca. 1500V beaufschlagt, die andere der beiden Elektroden wird vorzugsweise mit der entgegengesetzten negativen Hochspannung beaufschlagt, wodurch eine
Coulombkraft erzeugt wird. Mit dieser Kraft kann ein Wafer, ohne zuvor berührt zu werden, angezogen bzw. angehoben und dann gehalten werden. Für die Kontaktierung der Elektroden an ein Kabel werden die Elektroden duch die E-Chuck Basisplatte auf die Rückseite geführt. Das Führen der Kontaktierungspunkte auf die Rückseite ist notwendig, da auf der E-Chuck Vorderseite kein Element über den E-Chuck hervorstehen darf. Sonst ist der E-Chuck nicht in der Lage, einen Wafer anzuheben, welcher vorzugsweise die gleiche Grösse hat wie der zu greifende Wafer.
Die Fläche der Pins welche den Wafer im gehaltenen Zustand berühren, erheben sich vorzugsweise zwischen 0.1 mm und 1.0 mm und besonders bevorzugt zwischen 0.3 mm und 0.4mm über das Dielektrikum. Die Gesamtfläche der 9 bis 36 in
regelmässigen Abstand angeordneten Pins, welche den zu transportierenden Wafer berühren, beträgt weniger als 1 Prozent der Fläche des E-Chucks. Für einen Einsatz des E-Chucks zum Transportieren von Solarwafern soll die Anzahl der Pins sowie die gesamte berührende Fläche möglichst gering sein. Vorzugsweise ist an der Vorderseite der Trägerlage eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Elektroden ausgebildet. Das heisst, dass der E-Chuck als bi- oder multipolarer E-Chuck ausgebildet sein kann. Durch das Vorsehen von separaten Kontaktstellen für die ersten Elektroden können diese an unterschiedliche Spannungsquellen anschlössen werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Transportieren von flachen Substraten, insbesondere Halbleiter-Substraten und von Solarwafern, bei welchem Verfahren wenigstens ein Substrat durch Beaufschlagen der mindestens einen Elektroden eines elektrostatischen Chucks mit einer Gleich- oder
Wechselspannung an den Chuck angezogen und gehalten werden, und durch Unterbrechen der Spannungsversorgung wieder losgelassen werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Aufnehmen des Substrats eine Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 oberhalb und in kurzem Abstand zum Substrat platziert und die erste Elektrode mit einer Spannung beaufschlagt wird, sodass das Substrat an die nach unten zeigende Vorderseite der Vorrichtung angezogen und gehalten wird, und dass zum Loslassen des Substrats das Spannungspotential der ersten Elektrode gegenüber der zweiten Elektrode abgesenkt wird. Dabei kann sich das darunterliegende Substrat vor dem Anheben in mindestens einem Abstand von >0.05mm, vorzugsweise > 0.1mm von der Unterkante der 2. Elektroden befinden.
Um eine möglichst grosse Anziehungskraft zu erzeugen, werden die mindestens zwei ersten Elektroden vorzugsweise mit entgegengesetzten Spannungen beaufschlagt. Auf diese Weise können ausreichend grosse Kräfte erzeugt werden, um die Schwerkraft der Wafer zu überwinden. Zweckmässigerweise werden zum Anheben eines Wafers die ersten Elektroden mit einer Spannung von wenigstens 500 Volt, vorzugsweise wenigstens 1000 Volt und ganz besonders bevorzugt wenigstens 1200 Volt beaufschlagt, und die zweiten Elektroden auf Erdpotential gelegt. Letztere Massnahme stellt sicher, dass die Wafer auf Erdpotential verharren.
Gemäss einer bevorzugten Verfahrensvariante wird eine Mehrzahl von E-Chucks an einer Transportvorrichtung, wie einem Transportarm, mit der Vorderseite nach unten orientiert angeordnet und bei der Transportoperation eine Mehrzahl von Substraten gleichzeitig transportiert. Dies führt zu einer bedeutenden Produktivitätssteigerung.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist auch eine Transportvorrichtung zum Transportieren eines flachen Substrats mit einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8.
Vorteilhaft ist an der Transportvorrichtung eine Mehrzahl von Vorrichtungen gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer Linienanordung oder einer Rasteranordnung, z.B. schachbrettartig, jeweils in Abstand voneiander angeordnet. Dadurch ist es möglich, eine Mehrzahl von Wafern gleichzeitig zu transportieren. Die Transportvorrichtung ist vorzugsweise ausgelegt, um Linearbewegung/en und/oder eine oder mehrere
Rotationsbewegung/en zu ermöglichen Eine Transportvorrichtung besteht aus einem bewegbaren Transportorgan, wie einer bewegbaren Transportplatte, die mit einem E-Chuck versehen ist. Die
Transportvorrichtung kann die Transportplatte mindestens von einer Station zu einer nächsten Station befördern. Es ist aber auch denkbar, dass die Transportvorrichtung die Transportplatte von einer Station linear zu einer Transferposition befördert und anschliessend weiter in eine nächste Station bewegen kann. Die Anordnung der Bearbeitungsstationen kann auch„Cluster"-artig sein, das heisst, in der
Transferposition ist eine Drehbewegung der Transportvorrichtung um eine Drehachse möglich, um wahlweise in verschiedene weitere Positionen zu gelangen. Sobald eine Spannung an den E-Chuck auf der Transportplatte angelegt wird, wird eine elektrostatische Kraft erzeugt und Wafer, die sich unter der E-Chuck-Einrichtung befinden, werden an den E-Chuck angezogen. Der E-Chuck kann dann mit den Wafern mittels der Transportvorrichtung in die Transferstation und anschliessend in eine Prozessstation befördert werden. Sobald sich die E-Chuck Transportplatte in der korrekten Position in der Prozessstation befindet, wird die Spannung ausgeschaltet. Mit der verbundenen Aufhebung der elektrostatischen Kraft senken sich die Wafer auf die sich darunter befindende Auflageplatte. Die E-Chuck Transportplatte wird aus der Prozessstation entfernt und die Wafer können anschliessend in der Prozessstation bearbeitet werden. Nach der Prozessierung wird die E-Chuck Transportplatte wieder in die vorgängige Position gefahren, eine Spannung wird am E-Chuck angelegt und die damit verbundenen elektrostatischen Kräfte führen dazu, dass die Substrate wieder an die Unterseite des E-Chucks angezogen werden, nun aus der Prozessstation entfernt werden können und in eine nächste Position transportiert werden können. Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Die Figuren zeigen in: Fig. 1 : Schematisch einen Schnitt durch einen bekannten bipolaren E-Chuck mit festgehaltenem Wafer
Fig. 2: Schematisch einen Schnitt durch einen bekannten monopolaren E-Chuck mit festgehaltenem Wafer
Fig 3: Schematisch einen Schnitt durch eine Ausführungsform des
erfindungsgemässen E-Chuck, bei welchem der Wafer vom E-Chuck gehalten ist oder auf einer Auflageplatte liegt
Fig 4: Ansicht der Unterseite des erfindungsgemässen E-Chucks von Fig 3
Fig 5: Einen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen
Transporteinrichtung, bei welcher mehrere E-Chucks mehrere Wafer halten
Fig 6: Einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Prozessstation und einer
Transferstation welche mittels einer Schleuse verbunden sind.
Fig 7: Einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Transferstation mit einer
Einrichtung zum Flippen der Wafer
Fig 8: Eine Schnittansicht der Ausführungsform der Fig. 7 von Oben
Die in Figur 1 dargestellte bekannte Anordnung zeigt einen Schnitt durch einen bipolaren E-Chuck 10. Um einen Wafer halten zu können, muss der E-Chuck zwei getrennte elektrische Leiter besitzen, wobei ein Leiter 11 eine positive Ladung und ein zweiter Leiter 13 eine negative oder neutrale Ladung aufweisen muss. Das durch die Leiter 11 , 13 erzeugte elektrische Feld zieht die beweglichen elektrischen Ladungen mit der entgegensetzten Polarität im Wafer 15 an. Eine dielektrische Schicht 14 wird zwischen den Leitern 1 , 13 und dem Wafer 15 benötigt. Die dielektrische Schicht 14 verhindert, dass zwischen den Leitern 11 , 13 und dem zu haltenden Wafer Ladungen ausgetauscht werden können. Der Wafer 15 kann dadurch mittels der zwischen den Leitern 11 , 13 und dem Substrat wirkenden elektrostatischen Coulomb - Kraft am E-Chuck fixiert werden.
Da der Wafer in dieser Ausführung mit seiner ganzen Fläche die dielektrische Schicht berührt, wird nach dem Ausschalten der Spannungsquelle in der Regel zusätzlich eine mechanische Kraft benötigt, um den Wafer abzunehmen. Ausserdem wird der Wafer bei längerer Einschaltdauer aufgeladen, was nach dem Ausschalten der
Spannungsquelle des E-Chucks zu weiterhin bestehenden elektrostatischen Kräften führt.
Die in Figur 2 dargestellte bekannte Anordnung zeigt einen Schnitt durch einen monopolaren E-Chuck 12. Leiter 11 weist eine positive Ladung auf. Da der Wafer 15 eine negative (oder neutrale) Ladung aufweist, wird eine elektrostatische Kraft erzeugt. Um die negative Ladung auf dem Wafer zu erhalten, wird der Wafer an der Seite oder der Rückseite mit einem negativen Leiter 13 kontaktiert.
In dieser Ausführung bleibt der Ladungszustand des Wafers negativ. Da der Wafer auch ganzflächig die dielektrische Schicht 1 berührt, wird nach dem Ausschalten zusätzlich ebenfalls eine mechanische Kraft benötigt, um den Wafer abzunehmen.
Die in Figur 3 dargestellte erfindungsgemässe Anordnung zeigt einen Schnitt durch einen nach unten gerichteten E-Chuck 50 (Gesamteinheit 51 bis 57), welcher an einem Transportorgan, beispielsweise einer Transportplatte 25, befestigt ist. Der E-Chuck 50 besteht aus einer isolierenden Basisplatte 51 , auf welchem sich zwei metallische Elektroden 52 und 53 befinden. Die Basisplatte kann eine Stärke zwischen 0.4 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0.6 und 1.5 mm, und besonders bevorzugt zwischen 0.8 und 1.2 mm aufweisen. Die beiden Elektroden 52 und 53 sind vorzugsweise im Siebdruckverfahren auf die Basisplatte aufgebracht und besitzen eine Stärke von > 500 nm, vorzugsweise mehr als 1 μιτι, und besonders bevorzugt mehr als 3 μνη. Die maximale Schichtstärke der Elektrode beträgt vorzugsweise maximal 20 μιτη, und besonders bevorzugt maximal 10 μιτι. Die Elektroden 52,53 sind mit einem dielektrischen Material 55 auf der Vorderseite abgedeckt. Die dielektrische Schicht 55 kann eine Stärke zwischen 1 μιη und 100 μιτι, vorzugsweise zwischen 30 μΐη und 70 μΐτι haben. Die beiden Elektroden 52 und 53 sind dafür da, um mit einer positiven oder negativen Hochspannung geladen zu werden. Des Weiteren ist an der Vorderseite der
Basisplatte noch eine Elektrode 54 ausgebildet, welche im Betrieb auf Erde (GND) gelegt ist. Auf der Elektrode 54 sind mehrere Pins 57, beispielsweise durch Kleben oder Löten, befestigt, welche ebenso aus einem elektrisch leitenden Material bestehen. Diese Pins haben eine solche Höhe, dass bei anhaftendem Wafer ein bestimmter Abstand zwischen dem Wafer und der dielektrischen Schicht vorhanden ist. Alle Elektroden 52 und 53 und 54 haben eine leitende Durchführung 58 durch die
Basisplatte 51. Auf der Rückseite der Basisplatte 51 ist ausreichend Platz vorhanden, um z.B. mittels eines Kabels die elektrischen Durchführungen zu kontaktieren (in der Figur nicht gezeigt). Teile der Leiterbahnen auf der Rückseite des Substrates können ebenso mit einer isolierenden Schicht so abgedeckt sein, dass nur jeweils eine Kontaktierungsstelle pro Elektrode bleibt. Dieser beschriebene E-Chuck 50 wird auf oder an einer Transportplatte 25 befestigt. Die Transportplatte 25 hat vorzugsweise an den Stellen, wo die elektrische Kontaktierung ist, Öffnungen 59.
Des Weiteren wird in Figur 3 ein Wafer 63 gezeigt. Wenn sich der Wafer in der gehaltenen Position auf dem E-Chuck 50 befindet, berührt der Wafer 63nur die Pins 57. Somit bleibt zwischen Wafer 63 und der dielektrischen Schicht 55 ein Abstand. Dieser für die Erfindung besondere Abstand zwischen Vorderseite der dielektrischen Schicht und der dem E-Chuck zugewandten Waferseite, welche im Zustand des gehaltenen Wafers das gleiche Niveau hat wie die waferberührende Fläche der Pins, wird mit der Bezugsziffer 66 dargestellt. Wird der Wafer 63 auf eine Bodenplatte 65 abgelegt (strichliert eingezeichnet), besteht zwischen Waferoberseite und den Pins 57 ein Spalt 67.
Die in Figur 4 dargestellte erfindungsgemässe Anordnung zeigt eine Draufsich auf die Vorderseite des E-Chuck 50 (Gesamteinheit 51 bis 57), welcher auf einer
Transportplatte, wie in Figur 3 beschrieben, befestigt ist. In dieser Ansicht ist zu sehen, dass die Flächen der beiden Hochspannungselektroden 52 und 53 ungefähr gleich gross sind und den grössten Teil der Fläche des E-Chuck bedecken. Es ist ebenso zu sehen, dass die Pins 57 gesamthaft nur einen kleinen Teil der E-Chuck- Fläche einnehmen. Zwischen allen Elektroden 52, 53 und 54 ist jeweils ein Abstand zur gegenseitigen elektrischen Isolation vorgesehen.
Die in Figur 5 dargestellte erfindungsgemässe Anordnung zeigt einen Schnitt durch eine Transporteinrichtung mit einem E-Chuck wie in Figur 3, wobei die Ausführung so gestaltet ist, dass mehrere E-Chucks 50 auf der Transporteinrichtung befestigt sind. Dadurch ist es möglich, mehrere Wafer 63 gleichzeitig zu transportieren.
Die in Figur 6 dargestellte Anordnung zeigt einen Schnitt durch den Aufbau eines Systems, welches aus einer Prozessstation 31 und einer Transferstation 33 besteht. Prozessstation 31 und Transferstation 33 sind mittels eines Schleusenventils 39 miteinander verbunden. Die erfindungsgemässe Transporteinrichtung 25 kann mittels einer Bewegungseinrichtung 37 mit Vakuumdurchführung linear bewegt werden, damit die Ladeeinrichtung 43 in der Transferstation 33 für die Beladung von Wafern zugänglich ist. Nach der Beladung mit Wafer wird die Transporteinrichtung 25 über die Ladeeinrichtung 43 bewegt. Die Ladeeinrichtung 43 wird sodann angehoben oder die Transporteinrichtung 25, bis zwischen der Transporteinrichtung und der
Ladeeinrichtung nur ein geringer Spalt besteht (<3mm). Anschliessend wird an den E- Chuck der Transporteinrichtung 25 eine Spannung angelegt, wodurch die Wafer angehoben und an die Unterseite der Transporteinrichtung 25 gepresst werden.
Gleichzeitig kann die Transferstation evakuiert und anschliessend das Schleusenventil 39 geöffnet werden. Mittels der Bewegungseinrichtung 37 kann die
Transporteinrichtung 43 in die Prozessstation 31 bewegt werden. Die Ladeeinrichtung 43 wird in eine Position gebracht, bei der nur ein geringer Spalt zwischen der
Ladeeinrichtung und der Transporteinrichtung (<3 mm) besteht. Das Potential zwischen Wafern und E-Chuck wird sodann aufgehoben und die Wafer senken sich auf die Ladeeinrichtung 29. Anschliessend kann die Transporteinrichtung aus der
Prozessstation bewegt werden, das Schleusenventil wird geschlossen und der Prozess zur Bearbeitung der Substrate kann beginnen. Die Entladung der Wafer aus der Prozessstation 31 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Die in Figur 7 dargestellte Anordnung zeigt einen Aufbau des Systems wie sie in Figur 6 dargestellt ist, mit dem Zusatz, dass auf der Ladeeinrichtung 43 Elemente 45 für die Auflage der Wafer so angebracht sind, dass die Wafer nur im Randbereich aufliegen, wie dies in Figur 8 dargestellt ist. Dieser Zusatz ermöglicht ein Flippen der Wafer (Drehen um 180°) im Vakuum. Das Drehen kann folgendermassen durchgeführt werden: Die Transporteinrichtung 25 wird mittels der Bewegungseinrichtung 37 in Warteposition 49 bewegt (in Fig. 7 strichliert eingezeichnet). Anschliessend wird die Transporteinrichtung mittels eines Drehmechanismus 47 (Fig. 8) um 180 Grad gedreht, sodass der E-Chuck der Transporteinrichtung oben liegt. Die Ladeeinrichtung 45 wird in eine Position bewegt, die erlaubt, die Transporteinrichtung 25 unter den Wafern aber über der Grundplatte der Transporteinrichtung in Ladeposition zu bringen. Anschliessend wird die Ladeeinrichtung abgesenkt, die Wafer liegen auf der E-Chuck Seite der Transporteinrichtung, eine Haltespannung wird am E-Chuck angelegt. Nun kann die Transporteinrichtung wiederum mittels der Bewegungseinrichtung 47 um 180 Grad gedreht werden, und die Prozessierung der vorgängigen Rückseite der Wafer in der Prozessstation 31 kann anschliessend erfolgen.
Ein elektrostatischer Chuck umfasst eine Trägerlage aus einem elektrisch nichtleitenden Material und mindestens eine erste und eine zweite an der Trägerlage angeordneten Elektrode 52 und/oder 53 und 54,57. Die ersten und zweiten Elektroden sind an der Vorderseite der Trägerlage, welche einem aufzunehmenden Substrat 63 zugewandt ist, angeordnet. Die erste Elektrode 52 oder 53 kann ein-, zwei- oder mehrteilig ausgeführt sein und ist vorzugsweise mit einer dielektrischen Schicht 55 beschichtet. Die zweite Elektrode 54,57 ist durch eine Mehrzahl von Pins (mehr als 3) gebildet, welche um mehr als 0.05 mm, vorzugsweise mehr als 0.1 mm und besonders bevorzugt mehr als 0.15 mm von der Oberfläche der dielektrischen Schicht 55 abstehen. Bei einem Verfahren für den Transport von Solarwafern werden diese durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden 52 und/oder 53,54,57 an einen über diesen positionierten, elektrostatischen Chuck 50 angezogen. Zum Loslassen des Solarwafer wird das Spannungspotential der ersten Elektrode gegenüber der zweiten Elektrode abgesenkt.
Bezugszeichenliste
0 Bipolarer E-Chuck (=elektrostatischer Chuck) bestehend aus 11 , 13, 14 1 Elektrischer Leiter mit positiver Ladung
2 Monopolarer E-Chuck bestehend aus 11 , 13, 14
3 Elektrischer Leiter mit negativer oder neutraler (Erde) Ladung
4 Dielektrische Schicht
5 leitendes Substrat (Wafer)
5 Transportplatte
7 Position des Wafers vor Anheben durch E-Chuck
9 Prozesseinrichtung zur Bearbeitung des Wafers mit Ladeplatte auf der Unterseite
1 Prozessstation
3 Transferstation
5 Türe zum Be- und Entladen von Wafern in der Transferstation
7 Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Transporteinrichtung
9 Schleusenventil
1 Hubeinrichtung für Ladeplatte
3 Ladeplatte in Transferstation
5 Abstandselemente auf Ladeplatte
7 Dreheinrichtung für Transporteinrichtung
9 Warteposition der Transporteinrichtung
0 Erfindungsgemässer E-Chuck (Gesamte Einheit von 51 bis 57 )
1 E-Chuck Basisplatte
2 Elektrode (z.B. positiv)
3 Elektrode (z.B. negativ)
4 Elektrode auf Potential Erde (GND)
5 Dielektrische Schicht
6 Isolierende Schicht
7 Pin
8 Leitende Durchführung durch Basisplatte
9 Öffnungen der Transportplatte
3 Wafer
5 Bodenplatte
6 Abstand zwischen dielektrischer Schicht und waferberührendes Nivau des Pins
7 Abstand zwischen Waferoberseite und Pin bevor der Wafer angehoben ist

Claims

Ansprüche:
1. Vorrichtung zum Aufnehmen, Halten und Loslassen eines flachen Substrats (63) in Gestalt eines elektrostatischen Chuck (50), mit
einer Trägerlage (51 ) bestehend aus einem elektrisch nicht-leitenden Material,
mindestens einer ersten (52,53) und einer zweiten (54,57) an der Trägerlage (51 ) angeordneten Elektrode,
wobei mindestens die zweite Elektrode (54,57) an der Vorderseite der Trägerlage (51 ), welche Vorderseite einem aufzunehmenden Substrat (63) zugewandt ist, angeordnet und als gegenüber der übrigen Oberfläche der Vorderseite erhöhte Kontaktstellen, vorzugsweise in Gestalt von Pins (57), ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Elektrode (52;53) im Abstand von der zweiten Elektrode (54,57) an der Vorderseite der Trägerlage (51) ausgebildet ist,
dass auf die erste Elektrode (52,53) eine dielektrische Schicht (55) aufgebracht ist, und dass die erhöhten Kontaktstellen (54,57) um mehr als 0.05 mm, vorzugsweise mehr als 0.1 mm und besonders bevorzugt mehr als 0.15 mm von der Oberfläche der dielektrischen Schicht (55) abstehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Elektrode (52,53) im Abstand > 0.1 mm, vorzugsweise > 0.5 mm und besonders bevorzugt > 1.0 mm von der zweiten Elektrode (54) an der Vorderseite der Trägerlage ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Abstand der 2. Elektroden (54,57) voneinander < 100 mm, vorzugsweise < 75 mm ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorderseite der Trägerlage (51) eine Mehrzahl von ersten und/ oder zweiten Elektroden (52,53) resp. (54,57) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden (52,53) separate Kontaktstellen besitzen, damit diese an unterschiedliche Spannungsquellen anschliessbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Elektroden (54) auf der Rückseite der Trägerlage elektrisch miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand der erhöhten Kontaktstellen (54,57) voneinander wenigstens 20 mm, vorzugsweise wenigstens 25 mm und besonders bevorzugt wenigstens 35 mm und der maximale Abstand < 100 mm, vorzugsweise < 80 mm und besonders bevorzugt < 70 mm ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Elektroden (54,57) plane Oberflächen besitzen, welche miteinander im Wesentlichen fluchten.
Verfahren zum Transportieren von flachen Substraten, insbesondere von Solarwafern, bei welchem Verfahren wenigstens ein Substrat (63) durch Beaufschlagen der Elektroden eines elektrostatischen Chucks mit einer Gleichoder Wechselspannung beaufschlagt und das Substrat am Chuck gehalten wird, und durch Unterbrechen der Spannungsversorgung wieder losgelassen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Aufnehmen des Substrats eine Vorrichtung (50) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 oberhalb und in kurzem Abstand zum Substrat platziert und die erste Elektrode (54;57) mit einer Spannung beaufschlagt wird, sodass das Substrat an die nach unten zeigende Vorderseite der Vorrichtung angezogen und gehalten wird, und dass zum Loslassen des Substrats das
Spannungspotential der ersten Elektrode gegenüber der zweiten Elektrode abgesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das darunterliegende Substrat vor dem Anheben in mindestens einem Abstand von >0.05mm, vorzugsweise > 0.1 mm von der Unterkante der zweiten Elektroden (54,57) befindet. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden (52,53) vorzugsweise mit entgegengesetzten Spannungen beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden (52,53) mit einer Spannung von wenigstens 500 Volt, vorzugsweise wenigstens 1000 Volt und ganz besonders bevorzugt wenigstens 1200 Volt beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Elektroden (54,57) auf Erdpotential gelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Vorrichtungen (50) an einer Transportvorrichtung, wie einem Transportarm, mit der Vorderseite nach unten orientiert angeordnet wird, und bei der Transportoperation eine Mehrzahl von Substraten gleichzeitig transportiert wird.
Transportvorrichtung zum Transportieren eines flachen Substrats mit einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8.
Transportvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Transportvorrichtung eine Mehrzahl von Vorrichtungen (50) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 in einer Linie hintereinander oder rasterartig hinter- und nebeneinander angeordnet sind.
Transportvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung einen Arm aufweist, an dessen Unterseite die
Vorrichtungen (50) mit der Vorderseite nach unten orientiert angeordnet sind.
Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung ausgelegt ist, um
Linearbewegung/en und/oder eine oder mehrere Rotationsbewegung/en zu ermöglichen.
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