KR20180133335A - 웨이퍼 파지기 조립체, 시스템, 및 그 사용 - Google Patents

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KR20180133335A
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피터 로엘프 베네마
마텐 로날드 르네
딕 로날드 헨리카 마리아 반
요하네스 라인더 마크 러치즈
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템프레스 아이피 비.브이.
솔래이테크 비.브이.
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Abstract

적어도 하나의 웨이퍼 파지기(50)가 제공된 웨이퍼 파지기 조립체는 베이스(51) 및 가교 요소(52); 가압을 인가하기 위한 호스(53) 및 적어도 하나의 흡착 영역(54)을 포함하고, 적용된 가압에 의해 웨이퍼(10)를 유지하도록 구성된 진공 수단; 가교 요소(52)에 결합된 프레임(60)을 포함한다. 프레임(60)에는 웨이퍼 보트로부터 미리 정의된 거리에 웨이퍼를 위치시키도록 웨이퍼 보트에 접촉하도록 구성된 위치 설정 수단(57)이 제공된다. 탄성 결합부(56)가 프레임(60)과 가교 요소(52) 또는 홀딩 플레이트가 존재하는 경우에 흡착 디바이스(54)를 포함하는 홀딩 플레이트(70) 사이에 존재한다.

Description

웨이퍼 파지기 조립체, 시스템, 및 그 사용{WAFER GRIPPER ASSEMBLY, SYSTEM AND USE THEREOF}
본 발명은 베이스 및 그로부터 매달린 요소를 포함하는 적어도 하나의 웨이퍼 파지기가 제공된 웨이퍼 파지기 조립체에 관한 것으로, 여기서 가압(under-pressure)을 인가하기 위한 호스를 포함하는 진공 수단 및 적어도 하나의 흡착(suction) 디바이스가 인가된 가압에 의해 웨이퍼를 홀딩하기 위해 존재하고, 상기 흡착 디바이스는 상기 매달린 요소에 결합된다.
본 발명은 또한 이러한 웨이퍼 파지기 조립체 및 웨이퍼 보트의 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한 웨이퍼 보트 상에 웨이퍼를 로딩하기 위한 이러한 웨이퍼 파지기 조립체의 사용에 관한 것이다.
본 발명은 또한
- 상호 분리된 전극을 포함하는 웨이퍼 보트 상에 적어도 하나의 웨이퍼를 로딩하는 단계;
- 적어도 하나의 웨이퍼를 가진 웨이퍼 보트를 플라스마 강화 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapour deposition, PECVD) 장치의 증착 챔버로 이송하는 단계;
- 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 웨이퍼 보트 상의 적어도 하나의 웨이퍼 상에 적어도 하나의 층을 도포하는 단계;
- 웨이퍼 보트를 증착 챔버 밖으로 이송하는 단계; 및
- 웨이퍼 보트로부터 적어도 하나의 웨이퍼를 언로딩하는 단계를 포함하는 태양 전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 장치는 예를 들어 태양 전지 웨이퍼 상에 전면 반사 방지 코팅(antireflective coating, ARC)의 증착에 사용된다. 이러한 장치는 복수의 웨이퍼를 장치의 증착 챔버 내외로 이송하기 위해 웨이퍼 보트를 사용한다. 플라즈마 강화 CVD용 웨이퍼 보트는 플라즈마가 증착 챔버에서 생성되는 상호 격리 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 전극은 통상적으로 보트에 플레이트로서 존재한다. 증착 챔버에서 사용 시에, 플레이트는 통상적으로 20 - 100kHz의 주파수를 갖는 교류 전원에 연결된다. 이를 고려하여, PECVD 보트의 플레이트는 전기 전도성 재료를 포함한다. 전형적인 재료는 흑연이다. 이들 플레이트들을 분리하는 세라믹 스페이서도 존재한다. 웨이퍼의 플라즈마를 마주 향하는 측면은 증착물을 받는다. 플레이트에 장착된 웨이퍼의 다른 측면은 증착물을 받지 못한다.
웨이퍼 보트에 웨이퍼를 로딩할 때, 웨이퍼는 흑연 플레이트에 장착된다. 통상적으로, 웨이퍼 보트에는 흑연 플레이트로부터 돌출되는 홀딩 요소가 제공된다. 하나의 공지된 실시예에서, 홀딩 요소는 핀이며, 핀의 주 부분보다 더 큰 직경을 갖는 팁 부분이 제공된다. 이는 상기 팁 부분 뒤에 웨이퍼를 장착할 수 있게 한다. PECVD 보트는 매우 깨지기 쉽고 튼튼하지 않기 때문에, 웨이퍼를 위치시킬 시에 웨이퍼를 조심스럽게 위치시키는 것이 필수적이다. 이것이 부정확하게 수행되면, 웨이퍼가 떨어져 파손될 수 있거나, 웨이퍼 표면이 긁혀 손상될 수 있다. 본 발명은 웨이퍼에 대한 손상을 감소시키거나 없애고자 한다.
보다 특히, 웨이퍼를 핀 뒤에 그리고 플레이트에 가깝게 놓기 위해, 핀이 웨이퍼 보트의 플레이트로부터 멀리 돌출하지 않도록 웨이퍼가 조심스럽게 취급될 필요가 있다. 일 실시예에서, 핀은 0.25 내지 0.7mm의 범위에서 연장되는 반면, 웨이퍼의 두께는 통상적으로 0.1 내지 0.18mm의 범위이다. 특히, 웨이퍼의 비 증착 측면인 후면에서 긁힘을 야기하지 않도록 주의해야 한다.
웨이퍼의 후면의 보호는 특히 예를 들어 PERC 전지, N-PERT 전지, 또는 IBC 전지와 같은 보다 진보된 태양 전지에 있어서 관심사이다. 표준 p형 알루미늄 후면 필드 전지(Back Surface Field cell)에서, 후면의 스크래치는 통상적으로 관심사가 아닌데, 이러한 긁힘은 알루미늄 후면 금속화로 커버되기 때문이다. 후면이 부분적으로 개방되거나 추가의 후면 질화물이 증착될 수 있는 보다 진보된 태양 전지에서, 후면 증착에 의해 야기된 스크래치는 최종 태양 전지의 외관 및/또는 성능에 영향을 줄 수 있다. 이는 열악한 시각적 외관을 초래할 수 있거나, 더 나쁘게는, 태양 전지의 보다 낮은 전지 효율을 초래할 수 있다. 따라서, 진보된 태양 전지 PECVD 증착에서 웨이퍼의 긁힘을 방지하는 것이 중요하다.
그러한 보트 중 하나는 예를 들어 US4799451(ASM International 1989)에서 공지되어 있다. 흑연 보트는 플레이트당 다수의 웨이퍼를 홀딩할 수 있는 다수의 플레이트로 구성된다. 웨이퍼는 플레이트의 양 측면에 위치되며 여러 개의 작은 핀에 의해 제 포지션에 유지된다. 보트 내의 웨이퍼의 총 개수는 플레이트당 총 웨이퍼의 개수이며, 이는 열의 수 × 플레이트(행)의 수 × 2이다. 외부 플레이트는 플레이트의 내부를 향하는 측면에 웨이퍼를 홀딩할 수 있기 때문에, 웨이퍼의 총 개수는(열의 수) × (행의 수 - 1) × 2와 같다.
웨이퍼 파지기 조립체의 일 예가 US8556315B2에서 공지되어 있다. 이 공지된 웨이퍼 파지기 조립체는 베이스로부터 매달린 요소에 유연하게 연결되고 진공 파지기 핑거 플레이트로 지칭되는 적어도 하나의 진공 패드를 포함한다. 개시된 조립체에서, 진공 패드는 상기 핑거 플레이트 내부에 존재한다. 호스가 진공 패드에 연결된다. 또한, 안정화 구조가 존재하고 파지기가 웨이퍼를 파지하지 않을 때 핑거 플레이트 파지기 플레이트에 대해 대체로 편평한 배향으로 적어도 하나의 진공 패드를 안정화시킨다. 더욱 구체적으로, 안정화 구조는 핑거 플레이트에 대해 진공 패드를 안정화시키기 위해 2차원 평면 표면을 나타내는 접촉 지점으로 진공 패드와 접촉하도록 핑거 플레이트로부터 연장되는 판 스프링이다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 진공 패드는 상기 플레이트 내의 애퍼처에 배열된다. 이는 핑거 플레이트에 4개의 인장 스프링에 의해 부착된다. 상기 판 스프링은 웨이퍼로부터 멀어지는 쪽을 향하는 플레이트의 후면에 결합된다. 그러나, 이 공지된 웨이퍼 파지기 조립체의 구성은 웨이퍼 보트에 웨이퍼를 로딩 및/또는 웨이퍼 보트로부터 웨이퍼를 언로딩하는 동안 웨이퍼의 후면의 긁힘을 회피하는 데 기여하지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 선행 기술의 단점을 극복하고, 특히 웨이퍼 보트에 로딩 및/또는 웨이퍼 보트로부터 언로딩하는 동안 웨이퍼의 후면에서의 긁힘을 감소시키거나 방지할 수 있는 개선된 웨이퍼 파지기 조립체를 제공하는 것이다.
다른 목적은 웨이퍼 파지기 조립체 및 웨이퍼 보트의 시스템을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 긁힘이 감소되거나 심지어 긁힘이 없는 웨이퍼 파지기 조립체의 사용을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 후면의 긁힘이 감소되거나 심지어 긁힘이 없는, 개시 문단에서 언급된 유형의 태양 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다. 제1 양태에 따르면, 본 발명은 베이스 및 상기 베이스로부터 매달린 가교(bridging) 요소를 포함하는 적어도 하나의 웨이퍼 파지기가 제공된 웨이퍼 파지기 조립체를 제공한다. 파지기는 가교 요소에 결합되고, 웨이퍼 보트로부터 미리 결정된 거리에 프레임을 위치시키도록 웨이퍼 보트에 접촉하도록 구성된 위치 설정 수단이 제공된 프레임을 더 포함한다. 파지기는 또한 가압을 인가하기 위한 호스 및 인가된 가압에 의해 웨이퍼를 홀딩하도록 구성된 적어도 하나의 흡착 디바이스를 포함하는 진공 수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 탄성 결합부가 프레임과 가교 요소 사이 또는 프레임과 적어도 하나의 흡착 디바이스 사이에 존재한다.
제2 양태에 따르면, 본 발명의 웨이퍼 파지기 조립체 및 웨이퍼 보트의 시스템이 제공된다.
제3 양태에 따르면, 웨이퍼 보트 상으로 웨이퍼를 로딩하고 및/또는 웨이퍼 보트로부터 웨이퍼를 언로딩하기 위한 본 발명의 웨이퍼 파지기 조립체의 사용이 제공된다. 보다 특히, 웨이퍼 파지기 조립체는 PECVD에 의해 층을 제공하는 방법의 일부로서, 그리고 특히 개시 문단에서 명시된 바와 같은 태양 전지를 제조하는 방법의 일부로서 사용된다.
본 발명은 웨이퍼의 후면의 긁힘은 단지 개선된 로봇 공학에 의해서만 방지될 수 없고, 위치 설정을 용이하게 하는 개선된 파지기 조립체를 필요로 한다는 통찰에 기초한다. 웨이퍼 보트의 치수가 넓어짐으로 인해, 로딩 및 언로딩 프로세스는 매우 제한된 공차를 갖는다. 오늘날의 PECVD 보트는 19개에서 27개 범위의 플레이트 개수 및 6개에서 8개 범위의 열의 개수를 가진 상당한 크기이다. 이 보트의 제조는 또한 보트의 개별 부분의 치수가 약간 넓어짐에 따라, 보트 치수가 꽤 넓어져 예상되는 웨이퍼 위치에서 벗어나 쉽게 0.7mm 범위를 초과할 수 있다. 그에 따라, 웨이퍼 보트에 대해 웨이퍼 파지기 조립체를 위치시키는 것이 필요하다는 것이 발명자들에 의해 이해되었다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼 파지기는 웨이퍼 보트, 보다 구체적으로는 관련 플레이트에 대해 위치되는 위치 설정 수단이 제공된 프레임을 포함한다. 이 프레임에는(선행 기술의 핑거 플레이트에 대응하는) 가교 요소, 또는 홀딩 플레이트가 존재한다면, 흡착 디바이스에 대한 홀딩 플레이트에 대한 탄성 결합부가 제공된다. 이러한 탄성 결합부에 의해, 웨이퍼 보트 상의 홀딩 핀들 사이에 삽입되기 전에 웨이퍼 보트까지의 웨이퍼의 거리가 조절될 수 있고, 및/또는 웨이퍼 파지기로부터 웨이퍼 보트를 향한 이동에 대한 대항력이 제공될 수 있다. 본 발명에 따른 웨이퍼 파지기를 이용한 예비 실험에서 실패율이 급격히 줄어들었음이 밝혀졌다. 종래에는 또한 웨이퍼 보트의 유형, 홀딩 핀의 길이, 및 웨이퍼 파지기 조립체의 이동의 정밀도에 따라 2-40%의 실패율이 흔한데 반해, 1% 훨씬 미만의 실패율이 획득되었다. 비교 실험에서, 실패율의 감소는 10배 등이었다.
제1 바람직한 실시예에서, 탄성 결합부는 프레임과 가교 요소 사이에 존재한다. 이는 웨이퍼와 웨이퍼 보트 사이의 거리가 웨이퍼 보트 상의 홀딩 핀들 사이에서 웨이퍼의 삽입을 위해 필요한 회전 이동을 시작하기 전에 조절될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 결합은 웨이퍼 파지기의 베이스에 생성되어 웨이퍼 쪽으로 전송되는 강한 힘에 대한 저항성을 더 제공한다. 저항은 그렇지 않으면 웨이퍼 상에 손상을 초래할 수 있는 충격을 방지할 수 있다. 적절하게는, 탄성 결합 수단은 프레임에 결합되는 복수의 스프링으로서 구현된다. 일 실시예에서, 스프링은 판 스프링이고, 여기서 바람직하게는 판 스프링은 프레임으로부터 내향으로 배향된다.
본 명세서에서의 하나의 특정 실시예에서, 탄성 결합부는 웨이퍼 보트로부터 멀어지고 웨이퍼 보트로 향하는, 2개의 반대 방향으로 변형을 가능하게 하는 스프링에 의해 제공될 수 있다. 이해될 바와 같이, 다양한 스프링이 기준 포지션으로부터 시작하여 이러한 방식으로 변형되도록 구성될 수 있다(압축 및 신장 모두를 가능하게 하도록 미리 늘어날 수 있음). 2개의 반대 방향으로의 변형은 파지기에 대해 전방 또는 후방일 수 있는 웨이퍼 보트 또는 플레이트와 같은 그 일부의 형상의 변화를 극복하는 데 효과적이다.
제2 실시예에서, 탄성 결합부는 프레임과 흡착 디바이스에 대한 홀딩 플레이트 사이에 존재한다. 이러한 구현예에서, 가교 요소와 웨이퍼 보트 사이의 거리는 고정되어 있다. 웨이퍼 보트 또는 그 일부의 임의의 변형은 가교 요소에 대한, 흡착 디바이스와 함께 홀딩 플레이트 및 그에 부착된 웨이퍼의 이동에 의해 보상될 수 있다. 그러나, 이러한 이동은 스프링의 증가하는 스프링 힘에 의해 방해 받게 될 것이다. 복수의 흡착 디바이스가 존재하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 적어도 3개가 바람직하다.
일 바람직한 실시예에서, 웨이퍼 파지기는 회전 이동을 하도록 구성되며, 여기서 상기 회전 이동은 사용 시에 웨이퍼가 위치되는 공간에서 정의된 축 주위에서 발생한다. 이러한 회전 이동의 능력은 웨이퍼 보트로의 웨이퍼의 로딩 및 웨이퍼 보트로부터 웨이퍼의 언로딩을 매우 용이하게 한다. 더욱 바람직하게는, 웨이퍼 파지기는 코르크 스크류(corkscrew) 이동을 수행하도록 추가로 구성된다. 이는 본 발명의 웨이퍼 파지기에 적절한 바람직한 이동이다.
하나의 중요한 실시예에서, 위치 설정 수단은 웨이퍼를 위해 구성된 공간에 인접한 위치에 배열된다. 이는 프레임의 연장 수단, 보다 특히 그것의 제1 요소에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 파지기 상에 로딩된 웨이퍼와 함께 사용 시에, 상기 플레이트를 마주 향하도록 웨이퍼 보트 상에 장착될 웨이퍼의 노출된 측면으로부터 볼 때, 위치 설정 수단을 볼 수 있다. 이러한 방식으로, 위치 설정 수단은 또한 웨이퍼 보트의 표면을 마주 향하고 접촉할 수 있다.
일 추가 실시예에서, 위치 설정 수단은 프레임으로부터 연장되는 적어도 하나의 돌출부로서 구현된다. 특정 구현예에서, 돌출부는 웨이퍼가 웨이퍼 보트의 플레이트를 터치할 위험이 없도록 웨이퍼를 넘어서 돌출한다. 추가 구현예에서, 돌출부는 웨이퍼 보트에 대한 접촉을 위한 접촉 층을 포함한다. 이러한 접촉 층은 프레임의 재료와 상이한 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어 증착에 의해 국부적으로 상기 프레임 상에 제공될 수 있다. 접촉 층의 재료는 웨이퍼 보트에 대한 임의의 손상을 방지하도록, 즉 균열 또는 미세 균열의 생성을 방지하도록 적절하게 선택된다. 적절한 접촉 층은 실리콘 질화물이다.
위치 설정 수단은 웨이퍼 보트의 표면의 평면 부분 상에 접촉하도록 구성되지만, 위치 설정 수단이 비평면 부분 상에 접촉하도록 구성되는 것을 배제하지 않는다. 이러한 비평면 부분은 돌출부일 수도 있지만 웨이퍼 보트의 표면에 대한 공동이 될 수도 있다. 특정 구현예에서, 위치 설정 수단은 웨이퍼 보트 상의 위치 설정 요소에 접촉하도록 구성될 수 있으며, 여기서 위치 설정 수단 및 위치 설정 요소는 상보적 형상을 가질 수 있다. 상기 구현예는 웨이퍼 파지기 및 웨이퍼 보트의 관련 플레이트가 하나를 초과하는 차원으로 서로에 대해 위치되는 것을 가능하게 한다, 즉 웨이퍼 보트에 대한 파지기의 정상 거리를 정의하는 것뿐만 아니라, 웨이퍼 보트의 플레이트에 평행한 포지션을 정의한다. 후자는 웨이퍼 보트 상의 임의의 핀에 대한 포지션을 정의하는 데 특히 적절하다.
바람직하게는, 파지기는 위치 설정 수단으로서 하나를 초과하는 돌출부를 포함한다. 일 실시예에서, 여기서 위치 설정 수단은 웨이퍼를 위해 구성된 상기 공간에 인접한 상기 위치에 배열된 제1 돌출부, 및 상기 공간에 인접한 위치 및 제1 돌출부에 반대인 측면에 배열된 제2 돌출부를 포함한다. 이 구현예는 웨이퍼 보트에 상대적으로 웨이퍼 파지기의 보다 안정한 위치 설정을 제공한다. 또한, 웨이퍼 보트가 통상적으로 수직 방향으로 프레임에 대해 완전히 평행하게 연장되지 않을 경우, 이러한 배향은 파지기에 전달될 것이다.
추가 구현예에서, 제1 돌출부는 제2 돌출부보다 작은 두께를 갖는다. 이 추가 구현예에서, 파지기는 제1 돌출부와 협동하는, 제1 위치 설정 요소가 존재하는 웨이퍼 보트와 협력하도록 구성된다. 이에 따른 제1 돌출부는 위치 설정을 위한 기준을 구성하는 반면, 임의의 다른 돌출부는 웨이퍼 보트까지의 거리를 정의하기 위한 것이다. 보다 작은 두께를 갖는 제2 돌출부보다는, 웨이퍼 보트 상의 핀의 일부 또는 전부가 웨이퍼 파지기의 프레임에 접촉하도록 구성되는 것이 실현 가능하다. 바람직하게는, 이는 프레임에 대한 핀의 가까운 거리는 핀의 팁 부분 뒤에 웨이퍼를 삽입하는 능력을 감소시킬 수 있기 때문에, 핀의 일부에만 적용된다. 그러한 경우에, 프레임과 접촉하는 핀에는 예를 들어 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물 등의 스페이서 층이 적합하게 제공된다.
바람직하게는 선행 실시예와 결합되는 또 다른 실시예에서, 위치 설정 수단의 제1 돌출부는 사용될 때 웨이퍼 위에 배열되도록 존재한다. 임의의 제2 돌출부는 사용될 때 웨이퍼 아래에 적절하게 배열될 수 있다. 이러한 배열은 웨이퍼 보트를 향한 병진 및 웨이퍼 보트의 홀딩 요소들 사이에 웨이퍼를 배치하기 위한 회전 이동 양자 모두를 포함하는 위치 설정 프로토콜과 조합하여 바람직한 것으로 여겨진다. 상기 홀딩 요소의 적어도 일부는 그러면 사용 시에 웨이퍼에 측면 방향(sidewise)으로 존재한다.
일 실시예에서, 프레임은 막대(bar)로서 구현된 제1 및 제2 요소를 포함한다. 이는 기계적으로 안정적인 구조를 만드는 데 유익한 것으로 여겨진다. 또한, 가교 요소는 바람직하게는 수직인 제1 방향을 따라 베이스로부터 매달려 있고, 여기서 제1 및 제2 요소 중 적어도 하나는 제1 방향에 실질적으로 평행하게 연장된다.
추가 실시예에서, 탄성 결합 수단은 예를 들어 2-8개, 예컨대 3-6개의 범위 내의 복수의 스프링으로 구현된다. 스프링은 서로로부터 상호 동일한 각도로 배열될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 스프링 또는 그의 적어도 일부는 바람직하게는 판 스프링으로 구현된다. 이는 웨이퍼 보트에 수직인 방향의 연장이 정밀한 방식으로 조정될 수 있게 한다. 또한, 판 스프링은 신뢰 가능한 구현을 구성한다. 적어도 하나의 흡착 디바이스에 부착된 웨이퍼와 함께 사용 시에 상기 스프링이 적어도 실질적으로 웨이퍼의 각도를 향하는 방향으로 배향되도록 스프링의 적어도 일부가 연장되는 것이 유익한 것으로 보인다. 판 스프링은 프레임과 가교 요소 사이의 유일한 연결일 수 있지만, 추가적인 연결이 존재하는 것이 배제되지는 않는다. 이러한 추가적인 연결은 웨이퍼 파지기의 전체적인 구조가 웨이퍼를 홀딩하도록 충분히 강건할 것을 보장할 수 있다. 이러한 추가적인 연결은 접착 또는 기계적 방법으로 구현될 수 있고, 한편 가교 요소와 프레임 양자 모두를 통한 평면에 수직인 방향으로의 이동을 가능하게 한다. 추가 구현예에서, 흡착 디바이스는 가교 요소에 결합된 홀딩 플레이트 상에 배열된다. 이는 프레임에 의해 이송되는 무게를 감소시킨다. 이는 다시 웨이퍼 파지기의 강건성에 기여한다.
스프링 및 바람직하게는 판 스프링의 사용은 또한 로딩 시에 웨이퍼 보트를 향한 웨이퍼의 의도된 위치 설정에 유익한 것으로 여겨진다. 복수의 판 스프링 때문에, 차별적 방식으로 변형될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 흡착 디바이스의 개수는 1보다 크다. 일반적으로, 3개가 바람직하다. 흡착 디바이스는 예를 들어 US8556315B2에서 보여진 바와 같이 패드 또는 진공 디바이스로서 구현된다. 그러나, 대안적인 구현예가 배제되지는 않는다. 웨이퍼 상에 또는 웨이퍼에 충분히 가깝게 배치될 수 있고 연결된 진공 호스에 대한 개구를 포함하는 요소를 제공하는 것으로 충분해 보인다. 그 구현예는 그 자체가 본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 존재하는 모든 흡착 디바이스가 동일한 진공 호스에 연결되는 것이 바람직하지만, 반드시 꼭 그럴 필요는 없고, 하나를 초과하는 흡착 디바이스가 존재한다면, 하나를 초과하는 진공 호스가 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 진공 호스는 튜브로서 배열되며 가교 요소로부터 분리되어 있다. 그러나, 진공 호스가 가교 요소에 연결되거나, 상기 진공 호스의 적어도 일부가 상기 가교 요소 내의 채널로서 구현되는 것이 배제되지는 않는다.
또 다른 실시예에서, 웨이퍼 파지기 조립체에는 웨이퍼 보트 상의 적절한 포지션을 기억하도록 구성된 메모리 및 프로세서가 제공된다. 적절하게는, 센서도 존재한다. 이러한 센서는 예를 들어 레이저 또는 웨이퍼의 개선된 위치 설정을 가능하게 하는 정확한 위치 정보를 가능하게 하는 카메라와 같은 이미징 시스템에 의해 구현된다. 이는 보트간(boat to boat) 변형 및 열간(column to column) 변형 중 일부를 감소시킨다.
본 발명의 웨이퍼 파지기 조립체에는 바람직하게는 본 기술분야에 공지된 바와 같이 웨이퍼의 각각 로딩 및 언로딩을 동시에 가능하게 하는 복수의 웨이퍼 파지기가 제공된다. 웨이퍼 파지기 조립체의 베이스는 본 기술분야에 공지된 바와 같이 서로 적절히 결합된다. 통상적으로, 웨이퍼 파지기의 베이스는 서로 고정되어 전체적으로 이동될 수 있다. 이는 통상적으로 로봇으로도 알려진 구동 수단에 의해 수행된다. 다른 실시예에서, 프레임 및 프레임과 가교 요소 사이의 탄성 결합부는 웨이퍼 보트의 플레이트 상의 지지 핀 뒤로 웨이퍼가 회전되는 동안 프레임이 동일한 포지션에 남아 있도록 구성된다. 이러한 구성은 프레임의 무게 및 크기에 대한 스프링 상수 및 스프링의 치수의 적절한 선택에 의해 달성될 수 있다. 이점은 흡착 영역의 웨이퍼만이 회전할 것이라는 것이다. 이는 보다 정밀한 회전을 수행하는 것을 가능하게 하고, 긁힘의 위험을 더 감소시킬 수 있다.
추가 실시예에서, 파지기의 회전 이동은 웨이퍼 보트의 플레이트로 향하고 또는 웨이퍼 보트의 플레이트로부터 멀어지는 이동과 결합된다. 예를 들어 코르크 스크류 이동으로 달성되는 이러한 조합은 웨이퍼의 궤적에 대한 매우 정밀한 제어를 제공하고 웨이퍼 보트의 홀딩 핀 뒤에 웨이퍼의 삽입을 용이하게 한다. 명료함을 위해, 언급된 홀딩 핀은 웨이퍼의 포지션과 대응하는 웨이퍼 보트 상의 위치에 있는 것이다.
본 발명의 시스템에서, 웨이퍼 보트는 통상적으로 플레이트 및 상기 플레이트로부터 돌출하는 복수의 홀딩 요소를 포함하고, 여기서 웨이퍼 파지기는 상기 웨이퍼 보트의 상기 홀딩 요소들 사이에 웨이퍼의 배치를 위해 구성된다. 홀딩 요소는 예를 들어 플레이트로부터 돌출하는 핀으로서 구현된다. 보다 특히, 단일 보트는 복수의 플레이트를 포함한다. 바람직하게는, 상기 홀딩 요소에는 주 부분 및 팁 부분이 제공되고, 여기서 상기 주 부분은 웨이퍼 보트의 플레이트와 팁 부분 사이에서 연장되며, 여기서 상기 팁 부분은 상기 주 부분보다 큰 직경을 갖는다. 이러한 유형의 홀딩 요소는 웨이퍼가 웨이퍼 보트에서 떨어질 수 있는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 팁 부분은 원뿔대의 형상을 갖는다. 이러한 형상은 로딩 및 언로딩의 프로세스를 매끄럽게 하는 데 유리한 것으로 여겨진다. 웨이퍼 보트는 특히 흑연 플레이트 및 스페이서를 포함한다. 흑연 플레이트는 사용 시에 인접한 플레이트들 사이에 전압 차이를 만들기 위해 교류하는 전압에 결합된다.
명료함을 위해, 본 명세서에서 "웨이퍼"라는 용어는 통상적으로 300㎛ 이하의 두께로 다시 얇아지는 반도체 기판과 같은 기판에 사용된다. 반도체 기판은 예를 들어 단결정, 다결정, 또는 비정질인 실리콘 기판이지만, 대안적으로 SOI(silicon-on-insulator), 실리콘-게르마늄, 알루미늄-질화물, 실리콘 위에 알루미늄 질화물, 갈륨 비소 등과 같은 임의의 다른 유형의 적절한 기판일 수 있다. 기판은 본 발명에 따른 웨이퍼 파지기에 의해 웨이퍼 보트 상에 로딩되기 전에 여러 프로세싱 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 확산 및/또는 주입 단계, 뿐만 아니라 폴리실리콘 층, 열 산화물, 다른 산화물의 형성, 뿐만 아니라 텍스처의 생성, 및 비아 홀의 제조를 포함하는 증착 단계가 수행되었을 수 있다. 프로세싱은 일 측면 또는 양 측면에서 수행되었을 수 있다. 바람직하게는, 프로세싱은 양 측면에서 수행되었다. 프로세싱은 상이한 유형의 디바이스를 준비하기 위해 수행되었을 수 있다. 가장 바람직하게, 프로세싱은 태양 전지를 형성하기 위해 수행되었다. 본 발명에 따른 웨이퍼 보트 상으로의 로딩은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물, 실리콘 탄화물, 비정질 실리콘, 폴리실리콘 등과 같은 PECVD에 의한 임의의 층의 증착에 대한 것으로 특히 생각된다. 그러나, 임의의 대안적인 사용이 배제되지는 않는다.
본 발명의 웨이퍼 파지기 조립체의 사용에 있어서, 다음의:
- 웨이퍼 파지기 조립체에 적어도 하나의 웨이퍼를 장착하고, 웨이퍼 파지기의 적어도 하나의 흡착 디바이스를 통해 가압을 인가함으로써 적어도 하나의 웨이퍼를 홀딩하는 단계;
- 적어도 하나의 웨이퍼 파지기의 위치 설정 수단이 웨이퍼 보트의 플레이트와 접촉하도록 웨이퍼 보트에 웨이퍼 파지기 조립체를 위치시키는 단계;
- 웨이퍼 보트의 상기 플레이트 상의 적어도 하나의 홀딩 요소의 뒤로 웨이퍼를 이동시키도록, 바람직하게는 상기 웨이퍼를 실질적으로 관통하는 축을 따라 웨이퍼 파지기 조립체를 회전시키는 단계;
- 적어도 하나의 웨이퍼가 상기 적어도 하나의 홀딩 요소 뒤에서 웨이퍼 보트의 플레이트에 장착되었을 때, 가압을 제거하는 단계를 수행하는 것이 특히 바람직하다.
웨이퍼 보트의 언로딩을 위해 본 발명의 웨이퍼 파지기 조립체를 사용할 때, 적어도 하나의 웨이퍼 파지기의 위치 설정 수단이 웨이퍼 보트의 플레이트와 접촉하도록, 웨이퍼 파지기 조립체가 먼저 웨이퍼 보트에 위치될 것이다. 그 다음에, 웨이퍼 파지기 조립체는 흡착 디바이스가 웨이퍼에 접촉하는 방식으로 이동될 것이다. 가압은 흡착 디바이스와 웨이퍼 사이의 부착을 달성하기 위해 흡착 디바이스를 통해 인가될 것이다. 후속하여, 웨이퍼 파지기 조립체는 웨이퍼가 홀딩 핀 중 하나 이상을 통과할 수 있도록, 바람직하게는 상기 웨이퍼를 실질적으로 관통하는 축을 따라 회전될 것이다. 웨이퍼가 모든 핀을 통과했을 때, 웨이퍼 보트의 인접한 플레이트들 사이의 공간 밖으로 이동할 수 있다. 이는 통상적으로 전체 웨이퍼 파지기 조립체의 이동에 의해 발생한다. 위의 방법이 단일 웨이퍼에 대해 설명되었지만, 본 발명의 맥락에서, 단일 웨이퍼 파지기 조립체는 통상적으로 동시에 복수의 웨이퍼를 취급하는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 이러한 양태 및 다른 양태는 도면을 참조하여 더 설명될 것이며, 도면은 일정한 비율로 그려지지 않았으며, 여기서 동일한 참조 번호는 동일하거나 대응하는 요소를 지칭하며, 여기서:
도 1은 웨이퍼 보트의 개략도를 도시한다;
도 2는 제1 실시예에 따른 웨이퍼가 제공되는 웨이퍼 파지기의 개략적인 정면도를 도시한다;
도 3은 도 2에 도시된 바와 같은 웨이퍼 파지기의 측면도를 도시한다;
도 4 및 도 5는 도 3의 웨이퍼 파지기와 비슷하지만 수정된 구현예인 웨이퍼 파지기의 측면도를 도시한다;
도 6은 제2 실시예에 따른 웨이퍼가 제공되는 웨이퍼 파지기의 개략적인 정면도를 도시한다;
도 7은 제3 실시예에 따른 웨이퍼가 제공되는 웨이퍼 파지기의 개략적인 정면도를 도시한다; 그리고
도 8은 2개의 웨이퍼가 로딩되고 웨이퍼 파지기의 일부가 웨이퍼를 로딩하도록 위치된 웨이퍼 보트 플레이트의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 1은 로드 및 스페이서가 별개로 도시된, 위에서 내려다본 웨이퍼 보트(1)를 도시한다. 도시된 개관은 본 기술분야에 공지되어 있다. 웨이퍼 보트는 스페이서(31)에 의해 이격되어 있는 복수의 제1 플레이트(11) 및 제2 플레이트(21)를 포함한다. 플레이트에는 구멍 또는 윈도우(13)가 제공되며, 이는 대안적으로 공동일 수 있다. 본 실시예에서는, 일렬로 8개의 윈도우(13)가 있다. 플레이트(11, 21)는 상부 측면(2)에 가깝고 하부 측면(3)에 가까운 구멍을 포함한다. 전기 절연 로드(15)가 플레이트(11, 21) 및 스페이서(31)에서 구멍을 통과시키기 위해 존재하며, 전기 절연 로드(15)에는 또한 구멍이 제공된다. 로드는 제1 단부(A) 및 반대의 제2 단부(B)를 갖는다. 로드(15)를 고정하기 위해, 너트(34) 및 고정 너트(35)가 단부(A, B)에 존재한다. 통상의 기술자에게 공지된 바와 같이, 플레이트(11, 21)에는 통상적으로 윈도우가 제공된다. 그러나, 이러한 윈도우는 닫혀서 최외측 플레이트(11)에 공동(13)을 형성한다.
연장부(12, 22)는 각각 제1 플레이트(11) 및 제2 플레이트(21)로부터 연장된다. 제1 플레이트(11) 및 제2 플레이트(21)는 상부 측면(2)에 있는 연장부 및 하부 측면(3)에 있는 연장부를 각각 갖는다. 그러나, 이는 단지 하나의 적절한 구현예일 뿐이다. 중요한 것은, 제1 연장부와 제2 연장부(12, 22) 사이에서 분리가 달성된다는 것이다. 따라서, 제1 플레이트(11)는 제1 연장부(12) 및 전도성 스페이서(32)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 유사하게, 제2 플레이트(21)는 제2 연장부(22) 및 전도성 스페이서에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 상호 맞물리고 상호 이격된 전극의 패턴이 형성된다. 전압 차이가 전극들, 즉 제1 플레이트와 제2 플레이트(11, 21) 사이에 인가될 수 있다. 이는 제1 플레이트와 인접한 제2 플레이트 사이에서 보트 내에 위치될 기판들(웨이퍼라고도 함) 사이에 플라즈마를 생성하는 데 특히 유용한 방법으로 여겨진다. 스페이서(32)는 제1 로드(16) 및 보조 로드(17)를 가진 제1 연장부(12)에 연결된다. 또한, 스페이서는 제2 로드(18) 및 보조 로드(19)를 가진 제2 연장부(22)에 연결된다. 이 실시예에서, 제1 및 제2로드(16, 18)는 전기 전도성이고 보조 로드(17, 19)는 전기 절연성이다. 이것이 적절하다고 여겨지지만 필수적인 것은 아니다. 보트는 하부 측면(3)에서 상기 전도성 스페이서로부터 연장되는 지지 요소(33)에 의해 지지된다. 또한, 지지 핀(23)이 웨이퍼를 지지하기 위해 존재한다. 도시된 유형의 웨이퍼 보트(1)는 통상적으로 흑연의 플레이트(11, 21) 및 알루미늄 산화물의 절연 로드(15)를 포함한다. 그러나, 블렌드와 같은 특정 재료의 다른 재료 또는 변형이 배제되지는 않는다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼 보트(1)의 플레이트(11, 21) 상에 웨이퍼(10)의 장착을 용이하게 하는 웨이퍼 파지기가 제공된다. 이러한 장착은 상기 지지 핀(23) 상에 웨이퍼(10)를 위치시키는 것을 의미한다는 것이 이해될 것이다. 특히, 이는 인접한 제1 플레이트와 제2 플레이트(11, 21) 사이의 공간에서 발생한다. 복수의 웨이퍼가 한 쌍의 제1 플레이트 및 제2 플레이트(11, 21) 사이에 2행으로 제공되며, 여기서 제1 행은 제1 플레이트(11)에 장착되고 제2 행은 제2 플레이트(21)에 장착된다. 보트 내의 웨이퍼의 총 개수는 플레이트당 총 웨이퍼의 개수이며, 이는 열의 수 × 플레이트(행)의 수 × 2이다. 외부 플레이트는 플레이트의 내부를 향하는 측면에 웨이퍼를 홀딩할 수 있기 때문에, 웨이퍼의 총 개수는(열의 수) × (행의 수 - 1) × 2와 같다. 웨이퍼를 핀 뒤에 그리고 흑연 플레이트에 가깝게 놓기 위해, 흑연 플레이트와 핀 사이의 공간이 0.25 내지 0.7mm의 범위로 제한되고, 한편 웨이퍼의 두께는 0.1 내지 0.25mm의 범위이기 때문에, 웨이퍼는 조심스럽게 취급될 필요가 있다. 오늘날의 웨이퍼 보트는 19개에서 27개 범위의 플레이트 개수 및 6개에서 8개 범위의 열의 개수를 가진 상당한 크기이다. 이 보트의 제조는 또한 보트의 개별 부분의 치수가 약간 넓어짐에 따라, 보트 치수가 꽤 넓어져 예상되는 웨이퍼 위치에서 벗어나 쉽게 0.7mm 범위를 초과할 수 있다. 특히, 웨이퍼의 비 증착 측면인 후면에서 긁힘을 야기하지 않도록 주의해야 한다.
도 2-3은 제1 실시예에 따른 웨이퍼 파지기(50)를 도시한다. 웨이퍼 파지기는 베이스(51) 및 베이스(51)로부터 매달린 가교 요소(52)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 가교 요소(52)는 실질적으로 플레이트의 형태이다. 그러나, 가교 요소(52)가 샤프트 또는 복수의 막대로서 구현되는 것이 배제되지 않는다. 가교 요소는 근본적으로 상기 베이스(51)와 웨이퍼가 부착될 수 있고 흡착 디바이스(54)에 의해 유지될 수 있는 영역 사이의 공간을 가교한다. 명료함을 위해, 웨이퍼 파지기(50)의 베이스(51)는 웨이퍼 파지기 조립체의 다른 웨이퍼 파지기의 인접한 베이스에 연결되거나 결합되는 것을 알아차릴 수 있다. 통상적으로, 단일 웨이퍼 파지기 조립체는 적어도 10개의 웨이퍼 파지기를 포함한다. 웨이퍼 파지기에 의해 홀딩된 웨이퍼를 원래의 장소로부터 목적지까지 위치시키도록 조립체 전체가 이동되고 회전될 수 있다. 원래의 장소는 예를 들어 저장소 또는 랙 또는 제1 웨이퍼 보트이며, 반면 목적지는 다른 웨이퍼 보트이거나, 그 반대이다.
도 2 및 도 3은 호스(53) 및 흡착 디바이스(54) 및 진공 연결부(58)를 포함하는 진공 수단의 존재를 또한 도시한다. 흡착 디바이스는 예를 들어 US8556315B2에서 보여진 바와 같이 패드 또는 진공 디바이스로서 제공될 수 있다. 그러나, 대안적인 구현예가 배제되지는 않는다. 최소한, 흡착 디바이스는 웨이퍼 상에 또는 웨이퍼에 충분히 가깝게 배치될 수 있고 연결된 진공 호스에 대한 개구를 포함하는 요소이다. 그 구현예는 그 자체가 본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 예시된 실시예는 존재하는 모든 흡착 디바이스가 동일한 진공 호스에 연결된 것을 도시하지만, 이는 반드시 꼭 그럴 필요는 없고, 하나를 초과하는 흡착 영역이 존재한다면, 하나를 초과하는 진공 호스가 존재할 수 있다.
도 2 및 도 3은 프레임(60) 상에 배열된 위치 설정 수단(57)의 존재를 또한 도시한다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 예시된 실시예에서, 위치 설정 수단(57)은 웨이퍼 보트의 플레이트(11)의 표면으로 연장된 돌출부이다. 제1 및 제2 돌출부(57)가 존재하고 웨이퍼(10)의 부착을 위해 구성된 공간의 반대 측면에 존재하도록 배열된다. 도시된 실시예에서, 돌출부(57)는 웨이퍼(10)를 넘어 연장되는 높이를 갖는다. 예시된 실시예에서, 프레임(60)은 제1 요소(61), 제1 요소(61)에 평행하게 연장되는 제2 요소(62), 및 제1 요소와 제2 요소(61, 62)를 연결하는 임의의 추가 요소(63)를 포함한다. 여기서, 요소(61-63)는 막대로서 구현된다. 그러나, 이는 필수적인 것은 아니고, 그 중 하나 이상은 플레이트, 블록, 실린더로서 구현될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 요소(61, 62)가 예시된 실시예에서 평행하게 뻗어 있지만, 이는 반드시 그럴 필요는 없다. 그러나, 예시된 실시예는 제1 요소와 제2 요소(61, 62) 사이에 충분한 간격을 유지하여, 예를 들어 연속하는 가교 요소(52) 및 복수의 스프링(56)(이 실시예에서는 판 스프링)을 배열하도록 구성하는 데 유익하다. 이 실시예에서, 흡착 디바이스(54)는 프레임(60) 내에 또는 프레임(60) 상에 존재한다. 도시된 실시예에서, 프레임(60)의 제1 및 제2 요소(61, 62)는 가교 요소(52)가 베이스(51)로부터 매달리는 방향에 실질적으로 평행한 제1 방향으로 연장된다.
도 2 및 도 3은 스프링(56)을 또한 도시한다. 이들 스프링은 도시된 실시예에서 판 스프링으로서 존재하고, 웨이퍼 파지기(50)의 프레임(60)과 가교 요소(52) 사이에서 연장된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스프링(56)은 사용 시에, 웨이퍼(10) 및 프레임(60)을 관통하는 평면(50)과의 각도를 포함하도록 연장될 것이다. 이 스프링(56)의 개방은 웨이퍼 보트의 핀(23) 뒤에 웨이퍼의 제어된 위치 설정을 가능하게 한다.
또한, 스프링(56) 및 위치 설정 수단은 웨이퍼 보트의 플레이트(10)의 위치의 편차 및 변화를 극복할 수 있다. 본 명세서에서, 웨이퍼 파지기 조립체는 통상적으로 복수의 웨이퍼를 "열"로, 즉 하나씩 차례로 위치시키는 것을 알아차릴 수 있다. 제어기 또는 제어기 내의 로봇과 같은 파지기 조립체가 특정 웨이퍼 보트를 인식할 시에 그 위치 설정을 조정할 수 있지만, 웨이퍼 보트의 개별 플레이트(11)의 위치의 임의의 변화는 공지된 웨이퍼 파지기 조립체 중 어느 것에 의해서도 보상될 수 없고, 본 발명에 따른 웨이퍼 파지기 조립체에 의해 보상될 수 있다. 웨이퍼 보트의 플레이트(11)가 후면쪽으로 변형되는 경우(즉, 도 3의 관점에서 우측), 프레임(60)은 위치 설정 수단(57)이 상기 플레이트(11)와 접촉하도록 상기 플레이트(11)를 향해 더 이동할 것이다. 그 결과, 스프링(56)은 변형되어 프레임(60)과 가교 요소 사이에 상기 플레이트(11)에 수직한 방향으로 거리를 만들 것이다. 반면에, 플레이트가 정면쪽으로(즉, 도 3의 관점에서 좌측으로) 변형되면, 프레임은 가교 요소(52)를 향해 이동해야 한다. 스프링(56)의 변형은 도 3에서의 관점과 비교하여 감소하거나, 반대 방향으로, 즉 도면에서 좌측 쪽으로 변형될 수 있다. 이러한 방식으로, 웨이퍼 보트의 플레이트(11)와 웨이퍼(10) 사이에서 적당한 거리가 유지되며, 이는 웨이퍼 보트의 플레이트(11)에 웨이퍼(10)가 긁히는 것을 방지하거나 적어도 상당히 감소시킨다. 웨이퍼 보트에서 웨이퍼를 제거할 때 유사한 메커니즘 및 이점이 획득된다는 것이 이해될 것이다.
도 3에서 또한 볼 수 것은 핀(23)에는 보다 큰 직경을 갖는 상단 부분이 제공된다는 것이다. 이 실시예에서, 상단 부분은 원뿔대의 형상을 갖지만, 다른 형상도 가능하다. 여기서, 웨이퍼(10)가 우연히 웨이퍼 보트로부터 떨어지지 않고 핀(23)과 플레이트(11) 사이에 유지되도록 웨이퍼(10)는 이 핀(23) 뒤에 위치된다. 이 포지션에 웨이퍼(10)를 삽입하기 위해서는, 팁 부분이 핀(23)의 주 부분보다 큰 직경을 갖는 지지 핀을 통과시키도록 회전을 포함하는 이동을 수행하는 것이 바람직하다. 존재 시에, 로딩 이동은 2개의 연속 단계로 수행되며, 여기서 먼저, 웨이퍼 파지기가 위치 설정 수단(57)에 의해 웨이퍼 보트의 플레이트(11)에 대해 위치된다. 그 후, 베이스(51)가 통상적으로 로봇이라고 지칭되는 구동 수단에 의해 파지기 조립체의 일부로서 이동된다. 이 로봇은 6차원으로 이동을 수행하도록 적절하게 구성된다. 웨이퍼가 상기 핀(23)의 팁 부분을 통과하기 위해서는, 회전 이동이 수행된다. 여기서, 스프링(56)이 프레임(60)에 완전히 평행하지 않은 상기 회전 및/또는 상기 이동을 가능하게 하도록, 특히 상이하게 변형될 수 있다. 적절하게는, 회전 이동에는 코르크 스크류 이동, 또는 적어도, 웨이퍼가 원형, 타원형 및/또는 나선형 궤적을 수행하도록 하는 이동이 뒤따른다. 이러한 방식으로, 웨이퍼(10)는 존재하는 모든 지지 핀(23) 뒤로 이동될 수 있다. 통상적으로, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 복수의 지지 핀이 존재한다. 도 1에서, 제1 플레이트(11)의 단일 구멍 주위에 5개의 핀을 볼 수 있다. 명료함을 위해, 도 3은 도 2에 비해 다소 간소화되고 단지 단일 흡착 디바이스(54) 및 단일 호스(53)를 도시하고 있음을 알아차릴 수 있다.
도 4는 도 3과 실질적으로 동일한 측면도이나, 수정된 웨이퍼 파지기(50)에 대한 것을 도시한다. 사실, 도시된 측면도는 도 3의 측면도와 마찬가지로 도 2의 정면도에 대응한다. 도 4에 도시된 구현예에서, 위치 설정 수단(57)은 웨이퍼(10)를 위해 예비된 공간의 일 측면 상에만, 즉 도 4의 예시에서 상부 측면 상에 존재한다. 상부 측면 상에 위치 설정 돌출부(57)가 존재하는 것이 유익한 것으로 여겨지지만, 하부 측면 또는 측면이 선택될 수 있다는 것이 배제되지는 않는다. 또한, 하나를 초과하는 위치 설정 돌출부(57)가 선택된 상부 측면 상에 존재하는 것이 배제되지 않는다. 하부 측면 상에는 돌출부가 존재하지 않는다. 대신, 웨이퍼 보트 상의 대응하는 핀(23)에는 예를 들어 실리콘 질화물 또는 PECVD 증착 프로세스에서 사용되는 온도를 견디는 임의의 다른 재료의 층으로서 구현되는 스페이서 층(67)이 제공된다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 구현예와 상이하고 여전히 도 2의 관점에 대응하는 웨이퍼 파지기(50)의 추가 구현예를 다시 도시한다. 이 실시예에서, 웨이퍼 보트에는 홀딩 핀(23) 중 하부의 홀딩 핀보다 낮은 레벨에 배열된 보트 연장 핀(24)을 더 제공된다. 상기 보트 연장 핀(24)은 상기 홀딩 핀(23) 아래에 효과적으로 배열될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 보트 연장 핀(24)은 스페이서 층(67)을 구비하고, 웨이퍼 파지기 조립체의 프레임(60)과 접촉하도록 구성된다. 이들 핀(24)은 웨이퍼를 홀딩하기 위한 것이 아니고, 단지 파지기 돌출부(57) 이외에 프레임(파지기 평면을 정의함)(60)을 위한 스탠드 오프(stand-off)로서 사용된다. 추가적인 보트 연장 핀이 하나의 임의적 구현예이며, 다른 형태도 가능하다. 바람직하게는, 프레임(60)이 위치되는 스페이서(68) 및 핀(23, 24)의 총 개수는 웨이퍼를 웨이퍼 보트의 제1 플레이트(11)와 실질적으로 평행하게 유지하기 위해 3개를 초과한다.
도 6은 웨이퍼 파지기(50)의 제2 실시예를 도시한다. 여기서, 가교 요소(52)는 도 2-3의 제1 실시예에서보다 짧다. 여기서, 가교 요소(52)는 베이스(51)와 프레임(60) 사이에 배열된다. 이 실시예에서, 프레임(60)은 애퍼처(64)가 제공된 플레이트의 형상을 갖는다. 제1 실시예에서와 같이, 위치 설정 수단(57)은 프레임(60) 상에 존재한다. 프레임이 고정된 연결에 의해 가교 요소에 결합되는 동안, 탄성 결합부가 프레임(60)과 홀딩 플레이트(70) 사이에 존재한다. 이 홀딩 플레이트(70)는 흡착 디바이스(54)를 포함하고, 따라서 웨이퍼(10)를 홀딩하도록 구성된다. 탄성 결합부는 다시 판 스프링(56)에 의해 구현된다. 판 스프링(56)은 웨이퍼(10)로부터 먼 쪽을 향하는 프레임(60) 및 홀딩 플레이트(70)의 측면에 부착되어 있음을 도 4에서 볼 수 있다.
이 실시예에서, 위치 설정 수단(57)은 가교 요소(52)와 고정된 관계에 있다. 따라서, 이 실시예에서, 위치 설정 수단은 다소 과하게 치수가 정해지는 것이, 즉 웨이퍼 보트의 제1 플레이트(11)에 대한 가교 요소(52)의 평균 위치 설정에 따라 요구되는 것보다 다소 큰 높이를 갖는 것이 바람직하다. '약간 더 큰 높이'라는 용어는 통상적인 치수의 맥락에서 보아야 한다는 것을 알아차릴 것이다. 핀 높이가 통상적으로 0.7mm 이하이면, 가교 요소(52)와 플레이트(11) 사이의 유효 거리는 많아야 수 mm일 것이고, 1 내지 2mm 정도로 작을 수 있다. 따라서, 위치 설정 수단의 보다 큰 높이는 단지 대략 0.1-1mm, 통상적으로 0.1-0.5mm, 또는 심지어 0.1-0.3mm 정도이다.
이 실시예에서, 위치 결정 수단(57)이 제1 플레이트(11)와 접촉할 때, 베이스(51)에 의해 생성된 임의의 이동은 스프링(56)을 통해 홀딩 플레이트(70)로 전송될 것이다. 스프링(56)의 신장이 클수록 반발력이 강해진다. 이는 이동 중에, 웨이퍼(10)를 웨이퍼 보트의 핀(23) 뒤에 삽입하기 위한 병진 및 특히 회전 이동과 후속 이동 중에 웨이퍼(10)가 플레이트(11)를 향해 너무 멀리 이동되지 않는 본질적인 경향을 만든다. 그 결과, 스프링(56)은 긁힘을 방지할 수 있는 웨이퍼(10)의 제어된 이동을 가능하게 한다.
이러한 맥락에서, 제어된 이동은 단순히 긁힘을 감소시킬 뿐만 아니라, 아니라 핀(23)의 높이를 감소시키는 데 더 사용될 수 있음을 알아차릴 수 있다. 후자는 통상적으로 긁힘의 위험을 증가시킬 것이지만, 더 나은 증착을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼 파지기(50)의 제3 실시예를 도시한다. 도 2에 도시된 제1 실시예에서와 같이, 여기서 프레임(60)은 프레임(60)에 의해 정의된 공동 내로 잘 연장되는, 가늘고 긴 플레이트로서, 바람직한 설계에 따른 형상인 가교 요소(52)에 탄성적으로 결합된다. 탄성 결합부는 다시 판 스프링(56)에 의해 구현된다. 그러나, 이는 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 판 스프링은 본 기술분야에 공지된 임의의 다른 유형의 스프링으로 대체될 수 있다. 도 4의 실시예와 비슷하기는 하지만 도 2의 실시예와 차이점은, 여기서는, 흡착 디바이스(54)가 홀딩 플레이트(70) 상에 또는 홀딩 플레이트(70) 내부에 배열된다는 것이다. 예시된 실시예에서, 홀딩 플레이트(70)는 가교 요소(52)에 고정된다. 홀딩 플레이트(70)는 실질적으로 형상이 원형이다. 이는 웨이퍼 보트의 핀 뒤로 웨이퍼(10)의 삽입 중에 홀딩 플레이트(70)의 최적의 회전을 가능하기 위해 유리한 것으로 간주된다. 홀딩 플레이트의 원형 형상은 상기 홀딩 플레이트(10) 주위의 원형 애퍼처에 의해 정합된다. 상기 홀딩 플레이트(70)를 위한 장소를 남겨두기 위해, 여기서, 프레임의 제1 및 제2 요소(61, 62)에는 각을 이루는 설계를 갖는 외향 연장부분이 제공된다.
도 7에 도시된 실시예에서, 도 7에 도시되지 않은 위치 설정 수단(57)은 웨이퍼 보트의 플레이트(11) 및/또는 핀(23, 24)과 접촉할 것이다. 스프링(56)은 웨이퍼 보트의 전방 또는 후방으로의 임의의 변형에 대한 공차를 제공한다. 프레임(60)의 연장부를 통해 나눠지는 복수의 스프링(56)이 제공된다는 점으로 인해, 웨이퍼 보트의 보다 많은 국부적인 변형을 허용하는 것이 또한 가능하다. 후자의 경우, 모든 스프링이 동일하게 변형되지는 않을 것이다. 스프링(56)의 동작과 조합한 위치 설정 수단(57)의 이러한 위치 설정 후에, 웨이퍼(10)는 베이스(51)의 회전 이동에 의해 웨이퍼 보트의 홀딩 핀(23) 뒤에 삽입될 수 있고, 따라서 파지기의 나머지 부분에도 삽입될 수 있다. 스프링(56) 및 프레임(60)은 아마도 웨이퍼 보트로 향하는 이동에 대해 반발력을 발휘할 것이다. 따라서, 너무 강한 이동을 약화시키고 그에 대한 저항을 제공한다. 그에 따라, 위치 설정 수단(57) 및 스프링(56)은 적절하게는 회전 이동을 포함하는 웨이퍼 보트의 핀 뒤로 웨이퍼의 삽입 중에, 위치 설정으로 인해 웨이퍼 보트로부터 충분한 공간에서 웨이퍼를 유지함으로써, 및/또는 웨이퍼 보트를 향한 너무 강한 이동에 대한 저항을 제공함으로써 긁힘을 감소시키는 데 기여한다.
도 8은 웨이퍼 보트의 일부를 개략도로 도시한다. 플레이트(11)는 윈도우 또는 공동(13)을 포함한다. 플레이트(11)에는 또한 각각의 윈도우(13) 주위에 배열된 복수의 홀딩 핀(23)이 더 제공된다. 이들은 제1 플레이트(11)에 대한 웨이퍼(10)가 상기 윈도우(13)를 커버하도록 배열된다. 도면에서, 여러 가지 상황이 도시된다: (우측에 있는) 제1 윈도우(13)는 여전히 커버되지 않았다 (웨이퍼가 배치되지 않음); 웨이퍼(10)는 제2 윈도우(13)(가운데) 앞에 존재하고, 웨이퍼 파지기의 프레임(60)은 웨이퍼(10)를 로딩하거나 웨이퍼(10)를 언로딩하기 위해 (우측에 있는) 제3 윈도우(13) 앞에 있는 것으로 도시되어 있다. 도 5에 도시된 실시예에 대응하여, 홀딩 핀(23)뿐만 아니라 보트 연장 핀(24)도 존재한다. 돌출 수단(57)이 핀(23, 24)이 존재하지 않는 플레이트(11) 상의 위치에 배열된 것을 또한 볼 수 있다. 또한, 제1 플레이트(11) 상에 웨이퍼(10)의 고정에 기여하는, 프레임(60)에 의해 커버된 핀(23)이 있다. 그러나, 보트 연장 핀(24)은 윈도우(13)로부터 약간 더 멀리 위치된다. 정상 조건 하에서, 이 핀(24)은 웨이퍼(10)의 고정에 단지 제한된 정도로만 기여하거나 기여하지 않는다.
본 발명은 다음의 실시예를 더 포함한다. 일 실시예에서, 웨이퍼 파지기 조립체에는(1) 제1 영역에서 베이스(51)가 제공된 웨이퍼 파지기(50)(예를 들어, 파지기 플레이트), 여기서 파지기는 웨이퍼에 결합하도록 구성된 제2 영역에서 가교 또는 매달린 요소(52) 및 홀딩 플레이트(70)에 결합되는, 웨이퍼 파지기(50); (2) 가압을 인가하기 위한 호스(53) 및 적어도 하나의 흡착 영역을 포함하는 진공 수단(따라서, 인가된 가압에 의해 웨이퍼를 홀딩하도록 구성된 흡착 디바이스(54)가 제공됨); (3) 탄성 결합 수단(56)을 통해 파지기(50)에 결합되고 웨이퍼를 홀딩하기 위한 적어도 하나의 흡착 영역이 제공된 제1 요소(61)를 포함하는 홀딩 디바이스(60)를 포함하는 적어도 하나의 웨이퍼 파지기가 제공된다. 여기서, 웨이퍼 파지기에는 웨이퍼 보트(1)로부터 미리 정해진 거리에 웨이퍼 파지기(50)를 위치시키기 위해, 웨이퍼 보트(1)와 접촉하도록 구성된 위치 설정 수단(57)을 더 제공된다.
바람직하게는, 위치 설정 수단(57)은 파지기(50)의 제2 영역에 연결된다. 예를 들어, 파지기(50)에는 제2 영역에 홀딩 디바이스(60)가 배열되는 애퍼처 또는 공동이 제공된다. 위치 설정 수단(57)은 바람직하게는 홀딩 디바이스(60)의 일부이다. 일 실시예에서, 홀딩 디바이스(60)의 제1 요소(61)는 상기 파지기(플레이트)(50)에 실질적으로 평행하게 연장되고, 상기 위치 설정 수단(57)은 적어도 부분적으로 상기 제1 요소(61) 상에 존재한다. 바람직하게는, 파지기 플레이트(50)의 상기 제2 영역은 주 방향을 따라 제1 영역으로부터 변위되고, 여기서 상기 제1 요소(61)는 상기 주 방향에 실질적으로 평행하게 연장된다. 적절하게는, 홀딩 디바이스(60)는 제1 요소(61)에 실질적으로 평행하게 연장되는 제2 요소(62)를 더 포함하며, 제1 요소(61)와 제2 요소(62)가 연결된다. 여기서, 제1 및 제2 요소(61, 62)는 막대로서 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 위치 설정 수단(57)과 홀딩 디바이스(60)는 위치 설정 수단(57)이 웨이퍼를 위해 구성된 공간에 인접한 위치에 배열되도록 상호 배열된다. 여기서, 위치 설정 수단(57)은 바람직하게는 사용 시에 웨이퍼 보트(1)를 향해 연장되는 적어도 하나의 돌출부로서 구현된다. 적절하게는, 위치 설정 수단(57)은 웨이퍼를 위해 구성된 상기 공간에 인접한 상기 위치에 배열된 제1 돌출부, 및 상기 공간에 인접한 위치 및 제1 돌출부에 반대인 측면에 배열된 제2 돌출부를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 돌출부는 웨이퍼 보트와의 접촉 층을 위해 구성된 접촉 층을 포함한다.
일 실시예에서, 탄성 결합 수단은 홀딩 디바이스(60)와 파지기(50) 사이에 하나 이상의 스프링(56)으로서 구현된다. 바람직하게는, 복수의 스프링이 존재한다. 더욱 바람직하게는, 스프링은 판 스프링이다.
또한, 일 실시예에서, 전술한 바와 같은 웨이퍼 파지기 조립체 및 웨이퍼 보트(1)의 시스템이 제공된다. 여기서, 웨이퍼 보트(1)는 통상적으로 플레이트(11, 21) 및 상기 플레이트(11, 21)로부터 돌출하는 복수의 홀딩 요소(23)를 포함하고, 여기서 웨이퍼 파지기는 상기 웨이퍼 보트(1)의 상기 홀딩 요소들(23) 사이에 웨이퍼의 배치를 위해 구성된다. 바람직하게는, 상기 홀딩 요소(23)에는 주 부분 및 팁 부분이 제공되고, 여기서 상기 주 부분은 웨이퍼 보트의 플레이트와 팁 부분 사이에서 연장되며, 여기서 상기 팁 부분은 상기 주 부분보다 큰 직경을 갖는다. 일 실시예에서, 팁 부분은 원뿔대의 형상을 갖는다. 바람직하게는, 웨이퍼 보트(1)에는 웨이퍼 파지기 조립체의 위치 설정 수단과의 협력을 위한 위치 설정 요소가 제공된다. 일 실시예에서, 웨이퍼 보트의 플레이트(11, 21)는 흑연을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 전술한 바와 같은 웨이퍼 파지기 조립체의 사용은 바람직하게는 전술한 바와 같은 시스템을 형성하도록 하는 웨이퍼 보트 상에 웨이퍼의 로딩 및/또는 웨이퍼 보트로부터의 웨이퍼의 언로딩을 위해 제공된다. 바람직하게는, 웨이퍼는 태양 전지를 형성하기 위한 프로세싱을 겪는 웨이퍼이다.
추가 실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은:
- 상호 분리된 전극을 포함하는 웨이퍼 보트 상에 적어도 하나의 웨이퍼를 로딩하는 단계;
- 적어도 하나의 웨이퍼를 가진 웨이퍼 보트를 플라스마 강화 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapour deposition, PECVD) 장치의 증착 챔버로 이송하는 단계;
- 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 웨이퍼 보트 상의 적어도 하나의 웨이퍼 상에 적어도 하나의 층을 도포하는 단계;
- 웨이퍼 보트를 증착 챔버 밖으로 이송하는 단계; 및
- 웨이퍼 보트로부터 적어도 하나의 웨이퍼를 언로딩하는 단계를 포함하고,
여기서 전술한 바와 같은 웨이퍼 파지기 조립체는 웨이퍼 보트로부터 적어도 하나의 웨이퍼의 로딩 및 언로딩하는 데 사용된다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 웨이퍼 파지기가 제공된 웨이퍼 파지기 조립체로서,
    - 베이스;
    - 상기 베이스로부터 매달린 가교 요소;
    - 상기 가교 요소에 결합된 프레임으로서, 상기 프레임에는 웨이퍼 보트로부터 미리 정의된 거리에 상기 프레임을 위치시키기 위해 상기 웨이퍼 보트에 접촉하도록 구성된 위치 설정 수단이 제공되는, 프레임; 및
    - 가압을 인가하기 위한 호스 및 적어도 하나의 흡착 디바이스를 포함하며, 가해진 가압에 의해 웨이퍼를 홀딩하도록 구성된 진공 수단을 포함하고,
    탄성 결합부가 상기 프레임과 상기 가교 요소 사이에 또는 상기 프레임과 상기 적어도 하나의 흡착 디바이스 사이에 존재하는, 웨이퍼 파지기 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 결합부는 상기 프레임과 상기 가교 요소 사이에 존재하는, 웨이퍼 파지기 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성 결합부는 상기 프레임에 대해 2개의 반대 방향으로 변형되도록 구성된 적어도 하나의 스프링으로 구현되는, 웨이퍼 파지기 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 흡착 디바이스는 상기 프레임 상에 규정되는, 웨이퍼 파지기 조립체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 흡착 디바이스는 상기 프레임 또는 상기 가교 요소에 연결된 홀딩 플레이트 상에 존재하는, 웨이퍼 파지기 조립체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 흡착 영역은 상기 프레임에 결합된 홀딩 플레이트 상에 규정되고, 상기 홀딩 플레이트는 상기 프레임에 탄성적으로 결합되는, 웨이퍼 파지기 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 청구된 웨이퍼 파지기 조립체 및 웨이퍼 보트의 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보트에는 상기 웨이퍼 파지기 조립체의 위치 설정 수단과 협력하기 위한 위치 설정 요소가 제공되는, 웨이퍼 파지기 조립체 및 웨이퍼 보트의 시스템.
  9. 바람직하게는 제7항에 청구된 시스템을 형성하기 위해 웨이퍼를 웨이퍼 보트 상에 로딩하고 및/또는 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 보트로부터 언로딩하기 위한 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 청구된 웨이퍼 파지기 조립체의 용도.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 태양 전지를 형성하기 위한 프로세싱을 겪는 웨이퍼인, 웨이퍼 파지기 조립체의 용도.
  11. 제9항에 있어서,
    - 상기 웨이퍼 파지기 조립체에 적어도 하나의 웨이퍼를 장착하고, 웨이퍼 파지기의 적어도 하나의 흡착 디바이스를 통해 가압을 인가함으로써 상기 적어도 하나의 웨이퍼를 홀딩하는 단계;
    - 적어도 하나의 웨이퍼 파지기의 위치 설정 수단이 상기 웨이퍼 보트의 플레이트와 접촉하도록 상기 웨이퍼 보트에 상기 웨이퍼 파지기 조립체를 위치시키는 단계;
    - 상기 웨이퍼 보트의 상기 플레이트 상의 적어도 하나의 홀딩 요소의 뒤로 상기 웨이퍼를 이동시키도록, 상기 웨이퍼를 실질적으로 관통하는 축을 따라 상기 웨이퍼 파지기 조립체를 회전시키는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 웨이퍼가 상기 적어도 하나의 홀딩 요소 뒤에서 상기 웨이퍼 보트의 플레이트에 장착되었을 때, 상기 가압을 제거하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 파지기 조립체의 용도.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 반대 측면에 배열된 복수의 홀딩 요소 뒤에 상기 웨이퍼를 배열하도록, 상기 회전 후에, 바람직하게는 코르크 스크류 이동에 따라 상기 웨이퍼 파지기를 이동시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 파지기 조립체의 용도.
  13. 제9항에 있어서,
    - 적어도 하나의 웨이퍼 파지기의 위치 설정 수단이 상기 웨이퍼 보트의 플레이트와 접촉하도록 상기 웨이퍼 파지기 조립체를 상기 웨이퍼 보트에 위치시키는 단계;
    - 적어도 하나의 흡착 디바이스가 상기 웨이퍼 보트에 장착된 웨이퍼에 접촉하고 상기 흡착 디바이스를 통한 가압의 인가에 의해 상기 웨이퍼를 상기 적어도 하나의 흡착 디바이스에 부착시키도록 상기 웨이퍼 파지기 조립체를 이동시키는 단계;
    - 상기 웨이퍼 보트의 상기 플레이트 상의 적어도 하나의 홀딩 요소의 뒤에서 상기 웨이퍼를 해방시키도록, 바람직하게는 상기 웨이퍼를 실질적으로 관통하는 축을 따라 상기 웨이퍼 파지기 조립체를 회전시키는 단계;
    - 하나 이상의 웨이퍼의 해방이 완료되면, 상기 웨이퍼 보트에서 나온 상기 하나 이상의 웨이퍼를 미리 정의된 위치로 적절하게 이송하도록 상기 웨이퍼 파지기 조립체를 이동시키는 단계; 및
    - 상기 하나 이상의 웨이퍼를 상기 미리 정의된 위치에 배치하고 상기 가압을 제거하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 파지기 조립체의 용도.
  14. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    - 상호 분리된 전극을 포함하는 웨이퍼 보트 상에 적어도 하나의 웨이퍼를 로딩하는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 웨이퍼를 가진 상기 웨이퍼 보트를 플라스마 강화 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapour deposition, PECVD) 장치의 증착 챔버로 이송하는 단계;
    - 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 상기 웨이퍼 보트 상의 상기 적어도 하나의 웨이퍼 상에 적어도 하나의 층을 도포하는 단계;
    - 상기 웨이퍼 보트를 상기 증착 챔버 밖으로 이송하는 단계; 및
    - 상기 웨이퍼 보트로부터 상기 적어도 하나의 웨이퍼를 언로딩하는 단계를 포함하고,
    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 청구된 웨이퍼 파지기 조립체는 상기 웨이퍼 보트로부터 상기 적어도 하나의 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는 데 사용되는, 태양 전지를 제조하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 로딩하는 단계는 제12항 또는 제13항에서 청구된 용도를 포함하는, 태양 전지를 제조하는 방법.
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