Wafercharge

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden einer paketartigen Back-To-Back- Wafercharge (BTB-Wafercharge), die aus einer vorbestimmten geraden Anzahl einseitig zu dotierender Wafer wie Solarwafer gebildet wird, wobei die Wafercharge in zwei Hälften geteilt wird, die Wafer der einen Hälfte der Wafercharge in eine Lage versetzt werden, in der die Wafer um 180° zur Lage der Wafer in der anderen Wafercharge gedreht sind und wobei die beiden Hälften der Wafercharge dann ineinander gefügt werden und die nicht zu dotierende Seite jedes Wafers aus der einen Hälfte der Wafercharge jeweils an der nicht zu dotierenden Seite des entsprechenden benachbarten Wafers aus der anderen Hälfte der Wafercharge deckungsgleich angelegt wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Aus der EP 1 925 577 Al ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei dem die erste Hälfte der Anzahl der im Transfercarrier reihenmäßig bereitgestellten Wafer in Form des ersten Waferstapels von einem Mehrfach- Vakuumgreifer aus dem Transfercarrier entnommen, servogesteuert zu einer Einlegeposition des Prozeßbootes überführt und in dessen Aufnahmeschlitze in der Einlegeposition eingeführt wird, darauf die zweite Hälfte der Anzahl der im Transfercarrier reihenmäßig bereitgestellten Wafer von dem Mehrfach- Vakuumgreifer in Form des zweiten Waferstapels aus dem Transportcarrier entnommen, um 180° in Bezug zur Lage des ersten Waferstapels im Prozeßboot verschwenkt und oberhalb in Ausrichtung zu den in der Einlegeposition des Prozeßbootes befindlichen Wafern um einen Abstand zu dieser Einlegeposition versetzt positioniert wird, der mindestens so groß wie die Waferdicke ist, worauf der Mehrfach- Vakuumgreifer den um 180° verschwenkten zweiten Waferstapel in den in der Einlegeposition des Prozeßbootes befindlichen ersten Waferstapel einführt, wobei die einander zugeordneten Wafer des ersten und des zweiten Waferstapels mit den nicht zu dotierenden Waferseiten unter Bildung der paketmäßigen BTB-Wafercharge deckungsgleich aneinander gelegt werden. Als problematisch erweisen sich bei dem bekannten Stand der Technik die durch das kraftschlüssige Greifen auf den Wafer wirkenden Kräfte. Diese Krafteinwirkungen können an den Wafern Schädigungen, z.B. in der Form von Mikrorissen hervorrufen. Derartige Schäden können eine Verringerung des Wirkungsgrades des Endproduktes, z.B. der Solarzelle, bewirken und sind zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, um z.B. Wafer mit ihrer jeweils nicht zu dotierenden Seite deckungsgleich aneinander zu legen und dabei möglichst wenig Krafteinwirkungen auf die Wafer auszuüben, sodass die Wafer in berührungsschonender Weise eine paketartige Back-To-Back-Wafercharge bilden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des Verfahrens nach Patentanspruch 1 sowie durch die Gesamtheit der Merkmale der Vorrichtung nach Patentanspruch 4 gelöst. Die Patentansprüche 2 und 3 sowie die Patentansprüche 5 bis 10 geben bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Back-To-Back- Wafercharge derart zusammengesetzt, dass immer ein Paar von Wafern in einer Verarbeitungseinheit mit ihrer nicht zu dotierenden Seite deckungsgleich aneinander gelegt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Möglichkeit, die Packungsdichte für die weitere Verarbeitung der Wafer zu verdoppeln. Die erfϊndungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gewährleistet entsprechend die zuvor genannten Vorteile.

Die Wafer der einen Hälfte der geraden Anzahl der Wafer der bereitgestellten Wafercharge werden horizontal und deckungsgleich jeweils mit ihrer zu dotierenden Seite gleichausgerichtet in einem Auflagesystem bereitgestellt. Dabei besteht das kammartige Auflagesystem aus einer geraden Anzahl übereinander angeordneter Auflageelemente, die über ein gemeinsames Basiselement miteinander fest verbunden sind. Die Auflageelemente haben jeweils obere und untere Auflageflächen. Die Anzahl der Auflageelemente richtet sich nach der Anzahl der Wafer. Die Auflageflächen sind dabei jeweils in einem vertikalen Abstand a zueinander zu positionieren.

Des Weiteren ist ein Halterungssystem, bestehend aus mehreren Halterungselementen, vorgesehen, wobei die Halterungselemente jeweils eine horizontale obere Halterungsfläche und eine horizontale untere Fläche aufweisen. Die Halterungselemente, die über einen festen Abstand miteinander verbunden sind, befinden sich jeweils zwischen einer unteren und einer oberen Auflagefläche des Auflageelementes und sind in horizontaler Richtung derart angeordnet, dass sie mittels des Halterungssystems bezüglich jeweils zwei benachbarter Auflageelemente in eine Freigabeposition oder eine Halterungsposition bewegt werden können.

Die Wafer der einen Hälfte der Wafercharge zeigen damit mit der nicht zu dotierenden Seite in Richtung der horizontalen unteren Fläche eines Halterungselementes. Die Anzahl der Wafer der anderen Hälfte der Wafercharge, deren Wafer zuvor in eine um 180° versetzte Lage in Bezug zur Lage der Wafer in der einen Hälfte der Wafercharge gebracht worden sind, wird in die Anordnung der auf den Auflageflächen befindlichen Anzahl der Wafer der einen Hälfte der Wafercharge eingefügt. Das geschieht so, dass jeder Wafer der anderen Hälfte der Wafercharge jeweils mit seiner nicht zu dotierenden Seite auf der horizontalen oberen Halterungsfläche der in Halterungsposition befindlichen entsprechenden Halterungselemente zu liegen kommt.

Danach wird jedes Halterungselement mittels des Halterungssystems in horizontaler Richtung relativ zu den benachbarten Auflageflächen gleichzeitig nach außen bewegt, bis seine horizontale obere Halterungsfläche in die Freigabeposition gelangt. Der jeweils zugeordnete, auf der oberen Halterungsfläche befindliche Wafer der anderen Hälfte der Wafercharge, fällt hierdurch schwerkraftbedingt mit seiner nicht zu dotierenden Seite auf die nicht zu dotierende Seite des zugeordneten Wafers der einen Hälfte der Wafercharge, der sich auf der horizontalen unteren Auflagefläche der beiden entsprechenden benachbarten Auflageflächen befindet, und wird bei seinem Fall zugleich durch das Luftpolster zwischen den deckungsgleich miteinander in Anlage zu bringenden Wafern aus der einen und der anderen Hälfte der Wafercharge gedämpft.

Im Folgenden wird jedes Halterungselement in horizontaler Richtung einwärts in seine Halterungsposition bewegt, so dass die beiden Wafer mittels der unteren horizontalen Fläche des Halterungselementes fixiert sind und nun mit ihren nicht zu dotierenden Seiten aneinander auf der zugeordneten unteren Auflagefläche liegen.

Vorzugsweise ist das Auflagesystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung so gestaltet, dass der vertikale Abstand a zwischen zwei jeweils benachbarten Auflageflächen mindestens aus dem Dreifachen der Dicke d eines Wafers plus der Wandstärke e eines Auflageelementes plus Toleranzspiel plus der vertikalen Höhe h je eines Halterungselementes gebildet wird. Weiterhin kann die horizontale obere Halterungsfläche jedes Halterungselementes in ihrer Halterungsposition in einem Abstand b zur benachbarten oberen Auflagefläche positioniert werden, der mindestens gleich der Dicke d eines Wafers plus Toleranzspiel gewählt wird.

Der vertikale Abstand a zwischen zueinander benachbarten Auflageflächen ist jeweils gleich groß. Ferner ist vorzugsweise der Abstand c der horizontalen unteren Fläche jedes Halterungselementes zur benachbarten unteren Auflagefläche in der Halterungsposition des Halterungselementes gleich der zweifachen Dicke d eines Wafers plus Toleranzspiel.

Durch das Luftpolster zwischen den deckungsgleich miteinander in Anlage zu bringenden Wafern ist ein sanftes Absinken des von der horizontalen oberen Halterungsfläche freigesetzten Wafers der anderen Hälfte der Wafercharge auf den zugeordneten Wafer aus der einen Hälfte der Wafercharge, der sich auf der entsprechenden horizontalen unteren Auflagefläche befindet, gegeben, wodurch die Wafer einer geringeren Bruchrate unterliegen.

Anstelle von BTB-Waferchargen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch BTB- Chargen beliebiger flächiger Substrate gebildet werden. Auch ist es möglich die Wafer der einen Hälfte der Wafercharge auf den jeweiligen horizontalen oberen Halterungsflächen der Halterungselemente des Halterungssystems zu positionieren, anstatt auf den jeweiligen Auflageflächen eines Auflagesystems, sowie die um 180° verschwenkten Wafer der anderen Wafercharge auf den entsprechenden Auflageflächen des Auflagesystems zu positionieren, anstatt auf den horizontalen oberen Halterungsflächen der entsprechenden Halterungselemente.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen sind:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines einzelnen Auflageelementpaares der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit in der Halterungsposition befindlichen Halterungselementen und mit auf der unteren Auflagefläche bzw. auf der Halterungsfläche befindlichen Wafern,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines einzelnen Auflageelementpaares der erfinungsgemäßen Vorrichtung entsprechend der Fig. 1 mit in der Freigabeposition befindlichen Halterungselementen und angedeutetem Luftpolster,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines einzelnen Auflageelementpaares der erfinungsgemäßen Vorrichtung mit in der Freigabeposition befindlichen Halterungselementen und angedeuteter Fallbewegung des Wafers, Fig. 4 Darstellung der Endposition der deckungsgleich aufeinander liegenden Wafer innerhalb eines einzelnen Auflageelementpaares,

Fig. 5 Darstellung der Fixierung der deckungsgleich aufeinander liegenden Wafer mittels der horizontalen unteren Fläche der Halterungselemente,

Fig. 6 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit dem gesamten Auflagesystem und Halterungssystem und

Fig. 7 eine schematische Detailansicht einer Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens.

Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, sind die Wafer Ia der ersten Hälfte der bereitgestellten Wafercharge horizontal und deckungsgleich jeweils mit ihrer zu dotierenden Seite auf einer entsprechenden Anzahl von Auflageflächen 2 von übereinander angeordneten und spiegelbildlich paarig vorhandenen Auflageelementen 11 eines Auflagesystems 3 gelegt, wobei die Auflageflächen 2 jeweils über ein gemeinsames Basiselement 12 miteinander verbunden sind. Die Auflageflächen 2 sind bei der Ausführungsform nach Fig. 6 jeweils in einem identischen vertikalen Abstand a zueinander angeordnet.

Weiterhin sind Halterungselemente 4 eines Halterungssystems 5, die jeweils mit einer horizontalen oberen Halterungsfläche 6 und einer horizontalen unteren Fläche 7 versehen sind, vorgesehen. Diese befinden sich zwischen jeweils in horizontaler Richtung ( Fig. 2) relativ zu je zwei benachbarten Auflageflächen 2. Erfindungsgemäß werden die Halterungselemente 4 mittels des Halterungssystems 5 zwischen einer Freigabeposition 8 und einer Halterungsposition 9 hin und her bewegt.

Die Wafer Ib der zweiten Hälfte der Wafercharge, die zuvor in eine um 180° gedrehte Lage in Bezug zur Lage der Wafer Ia der ersten Hälfte der Wafercharge gebracht worden sind, sind, wie Fig. 6 zeigt, in der Vorrichtung derart eingefügt, dass jeder Wafer Ib jeweils mit der nicht zu dotierenden Seite auf der horizontalen oberen Halterungsfläche 6 des in der Halterungsposition 9 befindlichen entsprechenden Halterungselementes 4 zu liegen kommt. Danach ist jedes Halterungselement 4, wie Fig. 2 und Fig. 3 zeigen, in horizontaler

Richtung relativ zu den benachbarten Auflageflächen 2 gleichzeitig nach außen zu bewegen, bis das Halterungselement 4 die Freigabeposition 8 erreicht hat.

Wie Fig. 3 zeigt, fallt der jeweils zugeordnete Wafer Ib der zweiten Hälfte der Wafercharge, hierdurch schwerkraftbedingt auf die nicht zu dotierende Seite des zugeordneten Wafers Ia der ersten Hälfte der Wafercharge, der sich auf der unteren Auflagefläche 2 der beiden entsprechenden benachbarten Auflageflächen 2 befindet. Bei seinem Fall wird der Wafer Ib, wie Fig. 3 zeigt, zugleich durch das Luftpolster 10 zwischen den deckungsgleich miteinander in Anlage zu bringenden Wafern Ia und Ib gedämpft. Fig. 4 zeigt die mit ihren nicht zu dotierenden Seiten aufeinander liegenden Wafer Ia und Ib in ihrer Endposition.

Anschließend wird nach Figur 5 mittels Halterungssystem 5 jedes Halterungselement 4 in horizontaler Richtung einwärts in die Halterungsposition 9 bewegt, in der die horizontale untere Fläche 7 des Halterungselementes 4 die beiden Wafer Ia und Ib fixiert.

Fig. 6 zeigt, dass der vertikale Abstand a zwischen zwei jeweils benachbarten Auflageflächen 2 mindestens gleich dem Dreifachen der Dicke d eines Wafers Ia bzw. Ib plus der Breite e eines Auflageelementes 11 mit der horizontalen Auflagefläche 2 plus Toleranzspiel plus der vertikalen Höhe h eines Halterungselementes 4 beträgt.

Erfindungsgemäß ist die horizontale obere Halterungfläche 6 jedes Halterungselementes 4 in ihrer Halterungsposition 9 in einem Abstand b zur benachbarten oberen Auflagefläche 2 positioniert, der mindestens gleich der Dicke d eines Wafers Ia bzw. Ib plus Toleranzspiel ist. Fig. 6 zeigt auch, dass der Abstand c der horizontalen unteren Fläche 7 jedes Halterungselementes 4 zur benachbarten unteren Auflagefläche 2 in der Halterungsposition 9 des Halterungselementes 4 durch die zweifache Dicke d des Wafers Ia bzw. Ib plus Toleranzspiel festgelegt ist.

Fig. 7 zeigt schematisch ein einzelnes erfindungsgemäßes Vorrichtungsteil aus dem Auflagesystem 3 der gesamten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, das in zwei, in einem Abstand zueinander parallel angeordneten Ebenen A und B, mindestens jeweils zwei identische, spiegelbildlich zueinander angeordnete U-fbrmige Auflageelemente 11 aufweist. Deren jeweiliges Basiselement 12 ist in einem Abstand angeordnet, der der Breite eines Wafers Ia; Ib entspricht. Die Auflageelemente 11 haben jeweils eine in einer horizontalen Ebene C liegende untere Auflagefläche 2 und eine in einer horizontalen Ebene E liegende benachbarte obere Auflagefläche 2. Erfindungsgemäß ist der Wafer Ia der ersten Hälfte einer Wafercharge ist mit seiner zu dotierenden Seite auf die untere Auflagefläche 2 abzulegen.

Des Weiteren enthält das Halterungssystem 5 zwei identische Halterungselemente 4, die jeweils in dem Zwischenraum zwischen den U-förmigen Auflageelementen 11, befindlich in den Ebenen A und B, angeordnet sind. Diese Halterungselemente 4 besitzen eine Halterungsposition 9 und eine Freigabeposition 8, in die sie durch horizontale Relativbewegung zu den Auflageflächen 2 der U-fbrmigen Auflageelemente 11 gelangen, wobei die Halterungselemente 4 ihre Freigabeposition 8 erreicht haben, wenn sie sich außerhalb des Auflagesystems 3 befinden. Die Halterungsposition 9 liegt vor, wenn die Halterungselemente 4 sich in horizontaler Richtung einwärts mindestens über das, die Waferaufnahme begrenzende Basiselement 12 des Auflagesystems 3 hinaus bewegt haben. Die Halterungselemente 4 sind jeweils mit der horizontalen oberen Halterungsfläche 6 und der horizontalen unteren Fläche 7 ausgestattet, wobei letztere in einem Abstand c von der unteren Auflagefläche 2 der U-förmigen Auflageelemente 11 angeordnet ist, die der zweifachen Dicke d eines Wafers Ia bzw. Ib plus einem Toleranzspiel entspricht, wobei sich der mindestens eine Wafer Ib der zweiten Hälfte der Wafercharge, der zuvor in eine um 180° versetzte Lage in Bezug zum mindestens einen Wafer Ia der erste Hälfte der Wafercharge gebracht worden ist, auf den horizontalen oberen Halterungsflächen 6 der beiden Halterungselemente 4 in deren Halterungsposition 9 befindet. Bei Bewegung der Halterungselemente 4 in Richtung der Freigabeposition 8 löst sich der Wafer Ib aus der Halterungsposition 9 und gleitet durch Wirkung der Schwerkraft derart auf den Wafer Ia, der auf den unteren Auflageflächen 2 der u-förmigen Auflageelemente 11 positioniert ist, dass die nicht zu dotierenden Seiten der Wafer Ia und Ib deckungsgleich aufeinander liegen. Nach Rückbewegung der Halterungselemente 4 einwärts in Richtung Halterungsposition 9 sind die Wafer Ia; Ib durch die horizontale untere Fläche 7 des Halterungselementes 4 fixiert. Bezugszeichenliste

Ia; Ib Wafer

2 Auflagefläche

3 Auflagesystem

4 Halterungselement

5 Halterungssystem

6 horizontale obere Halterungsfläche

7 horizontale untere Fläche

8 Freigabeposition

9 Halterungsposition

10 Luftpolster

11 Auflageelement

12 Basiselement a vertikaler Abstand zwischen benachbarten horizontalen Auflagen b Abstand zwischen horizontaler oberer Halterungsfläche zur oberen Auflagefläche c Abstand der horizontalen unteren Fläche zur unteren Auflagefläche d Dicke eines Wafers e Wandstärke des Auflageelementes h Höhe des Halterungselementes