WO2016198634A1 - Vorrichtung mit folie zum elektrostatischen koppeln eines substrats mit einem substratträger - Google Patents

Vorrichtung mit folie zum elektrostatischen koppeln eines substrats mit einem substratträger Download PDF

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Definitions

  • Very thin and / or fragile semiconductor wafers e.g. Wafers of Si, GaAs, InP, GaN, etc., or thin glass or ceramic substrates, e.g. made of SiC, are widely used for
  • wafers typically refers to semiconductor substrates that have a circular shape of defined diameter, eg, 100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm.
  • these wafers must be very thin, z. B. 10 pm to 100 pm, while still undergoing processing steps at the front or back, z.
  • metal deposition spin-coating
  • lithography UV exposure
  • wet chemical processes for structuring dry chemical processes
  • plasma process layer deposition or annealing steps
  • hotplates hotplates
  • the handling is associated with a high risk of breakage
  • Breakage of a wafer in a semiconductor factory may entail a loss of several thousand euros
  • Adhesive-based support techniques are easy to handle, but the polymers are often expensive, spin-coating processes have a large material loss, large amounts of hazardous waste waste accumulate and the adhesives often have low temperature stability. These adhesive-based techniques also require special devices and methods for bonding (vacuum bonding chamber, temperature) wafer and carrier. In addition, the detachment of the polymers is often difficult and the substrates must be laboriously freed from polymer residues and cleaned. In the final step of cleaning the process substrate, however, the stabilizing carrier substrate mentioned above is no longer present, which is why the risk of breakage of the process substrate increases again.
  • a known alternative carrier technique uses electrostatic holding forces between a rigid carrier substrate with rechargeable electrode structures and the fragile wafer to be processed. By discharging the electrodes wafer and carrier can be separated again. There are no polymers used, there is no contamination with polymer residues and the holding forces act even at high temperatures such. B. at over 400 ° C.
  • US 5,691,876 A discloses a combination of said bonding techniques.
  • An electrode is embedded between two or more layers of a polymer dielectric. This arrangement is mounted on top of the wafer chuck.
  • the polymer layers are thermoplastic and are melted using pressure and temperature on the wafer chuck on the one hand and on the wafer on the other hand. The arrangement is thus permanently connected to the wafer chuck and at least temporarily to the wafer.
  • EP 1305 821 B1 discloses such a mobile carrier.
  • This carrier is produced on rigid substrates.
  • the production of the electrode structures is relatively easy to carry out here.
  • the contact hole through the wafer (TSV through Silicon via) have a very good electrical insulation.
  • process steps for metal structuring are to be carried out on both sides of the wafer. It is thus an object of the present invention to improve existing devices for electrostatically coupling substrates and substrate carriers.
  • the device according to the invention forms a capacitor arrangement between the electrode structure connected to the carrier film and the substrate (wafer) or the substrate carrier (wafer holder). After charging via a voltage source, it can be disconnected or removed again.
  • the capacitance of the capacitor arrangement of electrode structure and an overlying or underlying substrate with a conductive layer keeps the charge state and thus also the electrostatic holding force for a longer period of time.
  • the electric field between the electrode surfaces also causes permanent polarization effects in the intervening insulating layers, such. B. in the flexible plastic carrier film and / or the cover layer. So there is a transport tables, mobile carrier system without cable connections.
  • the size and shape of the carrier film can also be chosen very freely.
  • the production on large foil sheets, so-called sheets, in the multiple use or in a continuous process is possible.
  • the production process is thus cost-effective.
  • An electrostatic structure on films is also less expensive to manufacture than the previously known rigid E-carriers, which are manufactured on the basis of semiconductor technology in a semiconductor line. Carrier films can also be easily replaced if damage has occurred that would affect the electrostatic functionality.
  • the carrier film In a coupled state, the carrier film is arranged at least in sections between the wafer and the wafer carrier. In this case, the carrier film may be larger than the laid wafer. In wafer processing, there is thus the advantage that an electrostatically activatable surface can be just as large or larger than a wafer.
  • the holding force can act to the outermost wafer edge. This is important if the wafer is slightly bulged due to internal stresses at the edge. Furthermore, vertical plated-through holes through the electrically insulating film are easy to implement, for example by drilling a laser hole and metal sputtering. In this case, no lateral, electrical insulation of the via holes is required.
  • the device according to the invention can exert holding forces "upwards”, ie on the wafer side, and "downwards", ie on the side of the carrier. The provision of a similar property on a silicon wafer, however, can be realized only with increased effort.
  • the device according to the invention can also be used simply as an "interposer" between a wafer with a smaller diameter and a carrier with a larger diameter, which is advantageous if, for example, 4 "wafers are to be reversibly mounted on 6" or 8 "carriers.
  • the device according to the invention has the advantage that wafer processing equipment whose handling technology is actually designed only for large substrates can also be used for smaller substrates or for a multiplicity of smaller substrates. For example, several 2 "SiC wafers can be reversibly placed on an 8" carrier wafer via a device according to the invention with a correspondingly configured electrode geometry in order to be able to process them in a conventional wafer processing system.
  • the carrier foil and the electrode structure applied thereon may together have a thickness of less than 200 ⁇ m. In a further embodiment, the support film and the electrode structure applied thereon may together have a thickness of less than 100 pm or less than 70 pm. This small layer thickness allows easy handling and a space-saving arrangement, when the device between wafer and wafer carrier is arranged.
  • the carrier film may include at least one of polyimide, polyetheretherketone (PEEK), polyethylene naphthalate (PEN), liquid crystalline LCP polymer, or polyethylene terephthalate (PET). In other words, the film can consist of at least one of these plastics.
  • Polyimide is particularly well suited as a carrier film, since this plastic has a temperature resistance of over 350 ° C, up to about 400 ° C. In some steps of the wafer processing, in which such high temperatures may occur, the device according to the invention thus remains usable without significant functional and / or structural losses.
  • polyimide films are simply in the thickness range of Weni ⁇ gen micrometers to a few hundred micrometers to produce and readily available.
  • the electrode structure may be a metal, a conductive polymer, eg poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT or PEDT), a doped semiconductor layer, such as poly-Siüzium. or a transparent, inorganic conductor, such as indium-tin oxide (ITO).
  • PEDOT or PEDT poly-3,4-ethylenedioxythiophene
  • ITO indium-tin oxide
  • the metal of the electrode structure may be provided as a coating or as a foil, in particular as a stamped metal foil.
  • a metal coating is advantageously formed as a thin, produced in the sputtering process or by vapor deposition, ⁇ coating.
  • the coating can also be provided by applying a conductive ink or by applying nanoparticles.
  • the metal may be formed as a metal foil, with stamped metal foils being easy to produce and readily available.
  • the device has at least one further metal-containing layer, wherein the metal is provided as a coating or as a film.
  • the metal is provided as a coating or as a film.
  • multiple capacitor structures can be provided.
  • such a layer composite can increase the stability of the device.
  • ther ⁇ mix expansion of the device by suitable choice of material can be well controlled, for example, a metal is chosen in the ⁇ that a similar temperature-dependent coefficient of expansion as the material of the carrier film has.
  • a suitable material for the electrodes in the structure and / or in the further layer in front seen ⁇ metal would be, for example, copper.
  • a polyimide carrier film results in a good controllability of the thermal expansion of Vorrich ⁇ tion, since copper and polyimide have a similar thermal expansion. Voltages within the device can thus be kept low.
  • a symmetrical structure, in particular along an axis extending between the substrate and the substrate carrier is desirable since this can largely avoid distortion of the device during heating.
  • the covering layer may be an insulating layer which is mounted on the electrode structure or on the side of the substrate facing the electrode structure. Alternatively, however, the insulating covering layer can also be applied to the side of the substrate carrier facing the electrode structure. The insulating layer prevents a direct coming into contact of the electrode structure with the substrate or with the substrate carrier.
  • the cover layer may be formed as a plastic film.
  • this cover layer has the same material and / or about the same thickness as the plastic carrier film.
  • the cost of the process for producing the device according to the invention can be kept low.
  • the charge in the device can be distributed well and evenly.
  • the electrode structure can be divided into at least two electrically contactable electrode regions, the electrode regions being arranged approximately in a same plane.
  • a bipolar configuration can be provided.
  • the two electrode regions of the electrode structure are each connected to one pole of the voltage source. Since the two electrode structures lie in one plane, the parts of this plane existing between the two electrode structures can remain in a simple manner as a dielectric.
  • An electrode structure of the device may be arranged in a first plane, wherein the device may further comprise at least one second electrically contactable electrode structure which is arranged in a second plane different from the first plane.
  • a unipolar configuration can be provided in multiple layers.
  • the device can have at least two electrode structures lying one above the other, each of which can be contacted individually.
  • the first electrode structure can be used to fix an applied substrate (eg fragile wafer) and the second electrode structure can be used to activate a carrier-side holding force to a metal plate or to a carrier with a conductive layer.
  • an applied substrate eg fragile wafer
  • the second electrode structure can be divided into at least two electrically contactable electrode regions, wherein the electrode regions are arranged approximately in a same plane.
  • two levels or layers can be provided, in each of which an electrode structure is present.
  • a first electrode structure may be provided in a first plane, while a second electrode structure is arranged in a second plane.
  • both the first and the second electrode structure can be subdivided into two or more electrode regions.
  • a multilayer or multi-layered bipolar electrode configuration is created.
  • two übereinan ⁇ of the electrode structures located and separated by an insulating layer, for example metal surfaces is provided within the device, wherein one or both of the metal layers into two or more electrode areas are divided.
  • the holding forces on the substrate side and the carrier side can also be switched on and off individually.
  • the advantage of bipolar fixation is generally that no further contacting and charging of the applied substrate or of the substrate carrier is required.
  • a bipolar electrode structure may be provided on the side of the device facing the substrate, and a unipolar electrode structure may be provided on the side of the device facing the substrate carrier.
  • the two electrode structures are vertical, ie, isolated from each other along an axis extending between the substrate and the substrate carrier.
  • a carrier-side unipolar electrode structure can be used as a "counterelectrode" for a conventional electrostatic wafer chuck that is permanently installed in a system.
  • the carrier-side unipolar electrode structure can also be used as an activatable electrode with its own contact area for unipolar charging in
  • This arrangement of the device can also be provided the other way round, with a unipolar electrode structure on the substrate side and a bipolar electrode structure on the carrier side.
  • an insulating layer it can be advantageous for an insulating layer to have a greater thickness or a greater absorbency between the electrode structures than the thickness of the carrier foil and / or the thickness of the covering layer.
  • the main part of the electric fields ie the main part of the activatable holding force
  • will act upwards and downwards ie in the direction of the applied substrate or in the direction of the substrate carrier arranged therebelow, instead of acting between the double-layered electrode structures of the device.
  • the fields between the electrode structures of a multi-layered or multi-layered device can not contribute to the holding force in the direction of the substrate or in the direction of the substrate carrier.
  • the electrode structure may have a contacting section which protrudes at least in sections over the outer circumference of the substrate and / or the substrate carrier, so that the contacting section is accessible from the outside when the device is arranged between the substrate and the substrate carrier.
  • contacts of a voltage source can be connected to the contacting section or connected to the device in order to charge the device.
  • these Kunststoffssensabête can be geometrically very variable, ie, size, depth, width are arbitrary, with the side, ie over the outer circumference of the substrate or the substrate support projecting contact electrodes are easily feasible.
  • the free shaping thus allows an embodiment of contacting sections for charging, which lies outside the actual holding surfaces.
  • the contacting portions may protrude, for example, as "ears" at one or more locations over the edge of process wafers or carriers. These protruding contact surfaces allow for very simple charging of the electrostatic structure.Other advantage results from the laterally protruding contacting portions in that they This is an improvement over hitherto known mobile e-carrier systems
  • the electrode structure has a contacting section which is designed in such a way that the electrode structure is electrically insulated from the outside when the cont Activation section is contacted. This offers advantages, for example during the aforementioned reloading during processing.
  • the reloading can take place, for example, in a plasma chamber, on a hotplate or in an oven. Reloading is particularly necessary when at high temperatures, the leakage currents occur to the charge state quickly reduce to zero.
  • the contacting sections must at least temporarily be connected to a voltage source. This can be done, for example, with clamping contacts that cover the Kunststoff Industriessab- sections completely or cover such that conductive connections to the environment are electrically isolated. This is important so that even in a plasma chamber in which an electrically conductive, ionized gas is present, no leakage or short circuit between the electrodes or between the surrounding medium and the electrodes can occur.
  • liquid environments such as water, solvent or chemical baths.
  • the electrode electrode structure can have a contacting section, wherein the covering push has a cutout in the region of the contacting section, so that the contacting section can be contacted through the cutout.
  • the device can have a contact layer having a conductive or a semiconductive material, which is arranged on the side of the cover layer facing away from the electrode electrode structure and covers the recess provided in the cover layer at least in sections, wherein the contact layer is arranged at a distance from the electrode electrode structure in the region of the recess ,
  • the contact layer preferably has on both sides a conductive or semiconducting material.
  • the contact layer can be brought into contact with the electrode structure in the region of the recess when a force is exerted on the contact layer and / or on the electrode electrode structure.
  • a pin or contact pin connected to a voltage source can be pressed onto the contact layer, which then moves in the direction of the electrode structure.
  • the contact layer comes into contact with the electrode structure, the electrode structure is charged.
  • the contact layer returns to the original starting position, in which it is spaced from the Eiektroden Modell. The contact layer and the electrode structure are thus no longer in contact with each other.
  • the charge previously applied to the electrode structure can thus no longer be removed by the removal of the voltage source Flow environment such as air, water, plasma, etching media, solvents and the like. In addition, this provides additional protection against inadvertent discharge for the personnel handling the device.
  • the contact layer may include a contact portion spaced radially from the recess and / or offset along a circumference of the device by an angle ⁇ from the recess. This provides an additional protection against unintentional discharge of the device when handling. This may be advantageous in that respect, e.g. because accidental discharge when "touching" the electrostatic device is avoided, since it is unlikely that a person, while gripping the device, would press the contact section and at the same time the contact layer so that a discharge could occur.
  • Very thin semiconductor substrates with a thickness of e.g. Below 100 ⁇ have a sharp-edged and also very vulnerable wafer edge.
  • edge-trim or edge-grinding processes are used.
  • the wafer diameter is reduced by material removal at the wafer edge by about 0.5 to 5 mm.
  • the advantage is that it also removes all thin, fragile areas at the edge of the wafer. This is of particular interest in bonded wafer pairs, so-called wafer stacks.
  • wafers of non-standard diameter can not be handled with the usual handling tools (wafer hordes, etc.). So it would be good to put a reversible carrier under these "smaller" wafers.
  • the substrate carrier can therefore have a recess in which the carrier foil, the egg-shaped structure, the covering layer and the substrate can be arranged at least in sections.
  • the substrate carrier may have a recess in which e.g. a process wafer with a reduced diameter can be deposited indoors.
  • the formation of a recess creates a laterally raised edge. This raised edge of the substrate carrier provides additional protection against lateral displacement of the parts located within the recess.
  • the device is placed between the process wafer and carrier wafer in the recess and holds after the electrostatic charging the substrate stack together.
  • a wall which runs laterally along the recess to have an opening which is formed around a contacting section of the electrode structure. receive such that it extends beyond the circumference of the substrate carrier out.
  • the protruding contacting portions make it possible for a device to continue to be readily contactable, even if the device itself should be recessed in a recess of the substrate carrier.
  • the device may have a recess that extends completely through the device.
  • Such recesses or open areas are also referred to as windows and can be easily introduced into the carrier film. In this way, devices can be realized in which an applied substrate, for. B. also in the form of a film, can be processed from both sides, for. In a wet chemical process.
  • the wet chemical can be applied to the substrate from above as well as from below, with the chemical in the latter case reaching the substrate through the recess (window) provided in the device.
  • the device may therefore be advantageous to provide the device with a recess, ie as a kind of frame structure having open areas.
  • the electrostatic holding force is in this case mediated via the remaining electrode structures in the resulting frame or webs.
  • a substrate stack comprising a substrate, a substrate carrier and a device arranged between the substrate and the substrate carrier according to one of the preceding features.
  • a substrate stack has at least the above-mentioned advantages which can be achieved with the device according to the invention.
  • Another aspect of the invention relates to the use of a device according to any one of the preceding features.
  • the use includes arranging the device between the substrate and the substrate carrier, and at least temporarily applying a DC voltage between the electrode structure and the substrate and / or between the electrode structure and the substrate carrier.
  • a unipolar structure with the advantages mentioned above, called.
  • the use includes arranging the device between the substrate and the substrate carrier, and at least temporarily applying a DC voltage between a first and a second electrode structure or between a first and a second electrode region, if the device comprises at least two electrode structures and / or at least has an electrode structure with two electrode regions.
  • a bipolar structure with the advantages mentioned above, is called.
  • FIG. 1A is a side sectional view of a device according to the invention according to a
  • 1 B is a side sectional view of a device according to the invention according to another embodiment
  • FIG. 2A is a side sectional view of a device according to the invention according to a
  • 2B is a side sectional view of a device according to the invention according to a
  • FIG. 2C is a perspective view of a device according to the invention with an electrode structure within a plane
  • 2E is a side sectional view of a device according to the invention according to a
  • 2F is a side sectional view of a device according to the invention according to a
  • FIG. 3 is a perspective view of a device according to the invention according to another embodiment
  • 5 shows a perspective view of a device according to the invention arranged between a substrate and a substrate carrier provided with a recess according to a further exemplary embodiment
  • 6 is a perspective view of a recesses having inventive device according to another,sbeispieis
  • FIG. 7A is a detail of a side sectional view of a device according to the invention according to an embodiment with a recess provided in the cover layer,
  • FIG. 7B is a detail of a side sectional view of a device according to the invention according to another embodiment with a contact layer
  • FIG. 7D is a detail of a side sectional view of a device according to the invention according to another embodiment
  • FIG. 7E is a plan view of the embodiment of FIG. 7D; FIG.
  • FIG. 7F is a plan view of another embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 7G is a plan view of another embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating the principle of unipolar coupling according to the prior art
  • FIG. 8B is a diagram illustrating the principle of bipolar coupling according to FIG.
  • FIG. 1A shows a side sectional view of a device 100 according to the invention for the electrostatic coupling of a substrate 101 to a substrate carrier 102.
  • the device 100 has a flexible plastic carrier film 103.
  • an electrode structure 104 is applied on one side.
  • the device 100 On the side of the electrode structure 104 facing away from the carrier film 103, the device 100 has a covering layer 105.
  • the cover layer 105 can be brought into contact with the electrode structure 104.
  • the cover layer 105 is between the electrode structure 104 and the substrate 101 is provided.
  • the cover layer 105 may, as shown in FIG. 1A, be coupled to the side 107 of the substrate 101 facing the substrate carrier 102.
  • the device 100 according to the invention is designed such that it is arranged in an electrostatically coupled state at least in sections between the substrate 101 and the substrate carrier 102. In an uncoupled state, the inventive device 100 is reuseably removable from the substrate carrier 102.
  • the electrode structure 104 has a diameter di, the substrate 101 has a diameter dz, and the substrate carrier 102 has a diameter d3.
  • the diameter di of the electrode structure 104 is greater than the diameter d2 of the substrate.
  • the diameter di of the electrode structure 104 may advantageously also be greater than the diameter d 3 of the substrate carrier 102.
  • FIG. 1B shows a lateral sectional view of a further embodiment of the device 100 according to the invention.
  • the difference from the exemplary embodiment shown in FIG. 1A is, inter alia, that the diameter di of the electrode structure 104 is smaller than the diameter d .
  • the embodiment shown in FIG. 1B also differs from the embodiment depicted in FIG. 1A in that the covering layer 105 is coupled to the side 106 of the electrode structure 104 facing away from the carrier film 103.
  • the device 100 thus forms a kind of layer structure or layer stack comprising the carrier film 103, the cover layer 105 and the electrode structure 104 arranged therebetween.
  • the carrier film 103 comes into contact with the substrate carrier 102, as shown in FIG. 1B, and the cover layer 105 comes along the substrate 101 in contact.
  • the layer stack 103, 104, 105 can also be positioned reversely between the substrate 101 and the substrate carrier 102 so that the flexible plastic carrier film 103 comes into contact with the substrate 101 and the covering layer 105 comes into contact with the substrate carrier 102.
  • the plastic carrier film 103 is a flexible plastic film which serves as a carrier or substrate for the electrode structure 104.
  • the plastic film 103 is flexible, ie it is elastically deformable without much effort.
  • the carrier film 103, together with the electrode structure 104 applied thereto, has a thickness DTE of less than 200 ⁇ m.
  • the carrier film 103 together with the electrode structure 104 applied thereon has a thickness D T E of less than 100 ⁇ m, or even less than 70 ⁇ m.
  • the carrier film 103 is a polyimide film, ie it has a proportion of polyimide of more than 50%.
  • the carrier film 103 may also have fractions of more than 50% of polyetheretherketone, polyethylene naphthalate, or on liquid-crystalline LCP polymer.
  • the electrode structure 104 is formed as a stamped metal foil.
  • the Metallfolio 104 has a share of more than 50% of copper.
  • the cover layer 105 is a plastic film having insulating properties.
  • the cover layer 105 is made of the same material as the carrier film 103.
  • the cover layer 105 may also have approximately the same thickness as the plastic carrier film 103.
  • an electrical potential is generated between the device 100 and the substrate 101 or the substrate carrier 102.
  • FIG. 8A shows an unipolar fixation concept known from the prior art for explanation purposes.
  • An apparatus 800 includes a substrate 801 and a substrate carrier 802. Between the substrate 801 and the substrate carrier 802 is a dielectric 804, which may also be air.
  • a DC voltage source 803 is temporarily or temporarily connected to the device 800, for example for charging or discharging the capacitor arrangement shown, one of the two poles of the voltage source 803 to the substrate 801 and the other of the two poles of the voltage source 803 to the sub - Stratlie 802 is connected.
  • FIG. 8B shows an explanation of a prior art bipolar fixation concept.
  • the substrate carrier 802 has two contactable regions 802A, 802B.
  • a DC voltage source 803 is temporarily or temporarily connected to the device 800, wherein one of the two poles of the voltage source 803 is connected to the first contactable region 802A and the other of the two poles of the voltage source 803 is connected to the second contactable region 802B.
  • FIG. 2A shows an exemplary embodiment of a device 200 according to the invention, which provides an electrostatic coupling according to the principle of unipolar coupling.
  • the device 200 has a flexible plastic carrier film 203, a cover layer 205 and an electrode structure 204 arranged therebetween.
  • the device 200 is in a coupled state, ie the device 200 electrostatically couples the substrate 201 and the substrate carrier 202 together.
  • the substrate 201 is electrostatically coupled to the substrate carrier 202 via the device 200.
  • a DC voltage source 210 is provided, wherein one of the two poles of the voltage source 210 is temporarily or temporarily in contact with a contacting section 211 of the electrode structure 204.
  • the substrate 201 or the substrate carrier 202 are temporarily or temporarily connected to the respective other of the two poles of the voltage source 210.
  • the electrode structure 204 is contacted with the positive pole, and the substrate 201 and the substrate carrier 202 are respectively connected to ground 209 and contacted with the negative terminal 209 of the voltage source 210.
  • the electrode structure 204 consists of a metal layer which is cantilevered on the carrier foil 203, e.g. a polyimide film is applied.
  • the cover layer 205 has insulating properties.
  • the cover layer 205 may be an adhered polymer film, which preferably has the same material and / or the same thickness as the carrier film 203.
  • Contact points 211 for charging remain contactable in a small surface area.
  • a DC voltage 210 is applied at least temporarily or temporarily between the electrode structure 204 and the applied substrate 201 for unipolar fixing of the foil stack 203, 204, 205.
  • the electrode structure 204 is connected to the positive pole of the voltage source 210, and the substrate 201 is connected to the negative pole 209A of the voltage source 210 or grounded.
  • the substrate 201 is made of a conductive or a semiconducting material, such as e.g. Silicon exists.
  • the applied substrate 201 may have a conductive or semiconducting layer 212, which serves as a counterpole to the electrode structure 204 in the device 200.
  • the electrode structure 204 would be connected to the positive pole of the voltage source 210, and the conductive or semiconducting layer 212 of the substrate 201 would be connected to the negative pole 209B of the voltage source 210, as shown in FIG. 2A.
  • a potential may also be applied between the electrode structure 204 of the device 200 and an underlying plate 202 (substrate carrier).
  • This plate 202 may be a mobile carrier or a fixed wafer chuck, or a hotplate, or a silicon wafer, or even a glass or ceramic, conductively coated wafer.
  • FIG. 2B shows an exemplary embodiment of a device 200 according to the invention, which provides an electrostatic coupling according to the principle of bipolar coupling.
  • the device 200 shown in FIG. 2B has two electrode structures 204A, 204B which can be contacted independently of one another.
  • the two electrode structures 204A, 204B are spatially, e.g. by a gap 207, separated from each other and electrically isolated from each other.
  • an insulating medium such as e.g. Air, ceramic, plastic or the like may be provided.
  • a first electrode structure 204A has a first contacting portion 211A.
  • One of the two poles of a voltage source 210 is connected to the first electrode structure 204A via the contacting portion 211A.
  • a second electrode structure 204B has a second contacting portion 211B.
  • the other of the two poles of the voltage source 210 is connected to the second electrode structure 204B via the contacting section 21 1 B.
  • only one electrode structure 204 could be provided, which in turn is subdivided into two electrode regions 204A, 204B.
  • the device 200 shown in FIG. 2B then has, for example, a first electrode region 204A and a second electrode region 204B, with the two electrode regions 204A, 204B also being able to intermesh.
  • Such a division of an electrode structure 204 into a plurality of electrode regions 204A, 204B will be explained in more detail later with reference to FIG.
  • the two electrode structures or the two electrode regions 204A, 204B are arranged in a same plane, i. they are both in the plane between the carrier film 203 and the cover layer 205.
  • FIG. 2C shows a multilayer unipolar structure of the device 200 according to the invention.
  • the device 200 has two electrode structures 204C, 204D arranged one above the other.
  • the two electrode structures 204C, 204D are accordingly arranged in two different planes.
  • the second electrode structure 204D comes into contact with the cover layer 205 with a side 223 facing the substrate 201.
  • the second electrode structure 204D comes into contact with the insulating layer 208 with a side 224 facing the substrate carrier 202.
  • the first electrode structure 204C is in a first plane, i. between the insulating layer 208 and the carrier film 203, while the second electrode structure
  • the first electrode structure 204C has a first contacting section 21C, via which a pole of a voltage source 210 can be contacted with the first electrode structure 204C.
  • the second electrode structure 204D has a second contacting section 211 D, via which one pole of a voltage source 210 can be contacted with the second electrode structure 204D.
  • the carrier foil 203 has a thickness di.
  • the cover layer 205 has a thickness d 2 .
  • the insulating layer 208 has a thickness ds.
  • the thickness da of the insulation layer 208 is greater than the thickness d 2 of the cover layer 205 or the thickness d 1 of the support film 203.
  • the thickness ds of the insulation layer 208 is greater than the thickness d 1 of the support film 203 and the thickness d of the cover layer 205 together.
  • FIG. 2E shows an exemplary embodiment of a device 200 according to the invention with a layer stack 203, 204E, 208, 204F, 205, which has a unipolar electrode structure 204E and a bipolar electrode structure with a first electrode region 204F and a second electrode region 204G. Between the unipolar electrode structure 204E and the bipolar electrode structure 204F, 204G, an insulating layer 208 is disposed.
  • the two electrode regions 204F, 204G are separated from one another by an insulating gap 207 and electrically insulated from one another.
  • two separately contactable electrode structures between cover layer 205 and insulation layer 208 can also be provided.
  • the two electrode regions 204F, 204G of the bipolar electrode structure are arranged between the covering layer 205 and the insulating layer 208.
  • the unipolar electrode structure 204E is disposed between the insulating layer 208 and the support film 203. It is also conceivable that the unipolar electrode structure 204E is arranged between the insulating layer 208 and the covering layer 205, and that the bipolar electrode structure 204F, 204G is arranged between the insulating layer 208 and the carrier foil 203. It would also be conceivable for the covering layer 205 to come into contact with the substrate carrier 202 and for the carrier film 203 to come into contact with the substrate 201. As already mentioned with reference to FIG. 2D, it makes sense if the thickness d 3 of the insulating layer 208 is greater than the thickness di of the carrier film 203 and / or the thickness d 2 of the covering layer 205.
  • FIG. 2F shows a further embodiment of the device 200 according to the invention with a layer stack 203, 204H, 204K, 208, 204L, 204, 205 having a first bipolar electrode structure 204H, 204K and a second bipolar electrode structure 204L, 204M.
  • the first bipolar electrode structure has a first electrode region 204H and a second electrode region 204K, wherein both electrode regions 204H, 204K are separated from each other by an insulating gap 207A.
  • the first bipolar electrode structure 204H, 204K is arranged between the insulating layer 208 and the carrier foil 203, ie in a first plane.
  • the second bipolar electrode structure has a first electrode region 204L and a second electrode region 20M, wherein both electrode regions 204L, 204M are separated from each other by an insulating gap 207B.
  • the second bipolar electrode structure 204L, 204M is arranged between the insulating layer 208 and the covering layer 205, ie in a second plane.
  • FIG. 3 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a device 300 according to the invention in a round format.
  • the device 300 has a flexible plastic carrier film 303.
  • an electrode structure 304 is arranged on the carrier film 303.
  • the electrode structure 304 is divided into a first electrode region 304A and a second electrode region 304B.
  • the electrode regions 304A, 304B are provided in the form of a punched-out metal foil. It is also conceivable that the electrode regions 304A, 304B are provided, for example, by etching or by sputtering or vapor deposition as a metallic thin film.
  • the first electrode region 304A has a first semicircular segmented edge portion 310A.
  • the first edge portion 310A is disposed along a first half of the outer circumference of the carrier film 303.
  • the first edge portion 310A extend a plurality of parallel webs 311 A in the direction of an opposite circumferentially arranged second edge portion 31 OB. Between the webs 311 A, a gap 312 A is formed. In the gap 312A, webs 311 B of the second electrode region 304B extend.
  • the second electrode region 304B has a second semicircular segmented edge portion 31B0.
  • the second edge portion 31 OB is arranged along the second half of the outer circumference of the carrier film 303.
  • the area between the lands 311A, 3B has insulating properties, so that the conductive lands 311A, 311B are electrically insulated from each other.
  • the device 300 has a first contacting section 320A and a second contacting section 320B.
  • the two contacting portions 320A, 320B are configured to be brought into contact with a voltage source.
  • FIG. 4 shows the device 300, which is arranged between a substrate 301 and a substrate carrier 302. It can also be seen that the two contacting sections 320A, 320B project at least in sections beyond the outer circumference of the substrate 301 and of the substrate carrier 302.
  • the device 300 can also be contacted in a coupled state, in which the device 300 is located between the substrate 301 and the substrate carrier 302, via the contacting sections 320A, 320B, since they are still accessible from the outside, even in the coupled state.
  • the ear-shaped contacting regions 321 A, 321 B, or the external contacts can be connected, for example, with clamping contacts of a voltage source.
  • the clamping contacts can advantageously be attached to the ear-shaped contacting regions 321 A, 321 B in such a way that the contacting sections 320A, 320B of the electrode structure 304 are electrically insulated to the outside.
  • a contacting section 320 In the case of a unipolar electrode structure 304, the provision of a contacting section 320 is sufficient, while in the case of a bipolar electrode structure 304 two contacting sections are advantageous.
  • Embodiments of the external contacts or embodiments of the contacting sections 320A, 320B of the electrode structure 304 and of the contacting regions 321A, 321B of the carrier foil 303 will be explained in more detail later with reference to FIGS. 7A to 7D.
  • FIG. 5 initially shows a further embodiment of a device 500 according to the invention.
  • the device 500 has a flexible plastic carrier foil 503. On the carrier film 503, an electrode structure 504 is arranged.
  • the device 500 is arranged between a substrate 501 and a substrate carrier 502.
  • the substrate carrier 502 has a recess 510.
  • the recess 510 is provided as a material recess, ie the interior region of the side 509 of the substrate carrier 502 facing the substrate 501 has been recessed. This results in a laterally circumferential wall 508, whose upper edge 507 is higher than the rest of the recessed area of the recess 510.
  • the device 500 can be arranged. More specifically, depending on the depth of the recess 510, the carrier foil 503, the electrode structure 504 and optionally a covering layer (not shown) may be arranged at least in sections within the recess 510.
  • the substrate 501 can also be arranged in the recess 510, wherein the wall 508 can be used as a lateral boundary against slippage of the substrate 501.
  • the wall 508 has a first opening 51 1A.
  • the opening 51 1 A is formed such that a first contacting portion 520 A of the device 500 fits into it.
  • the wall 508 also has a second opening 51 1 B.
  • the second opening 51 1 B is formed such that a second contacting portion 520 B of the device 500 fits into it.
  • the openings 51 1 A, 51 1 B are therefore designed to receive the contacting sections 520A, 520B in such a way that they extend beyond the circumference of the substrate carrier 502.
  • the contacting portions 520A, 520B remain accessible even when the device 500 is disposed within the recess 510 provided in the substrate carrier 502.
  • the contacting portions 520A, 520B, or optionally further contacting portions may also be provided within the recess 510, i. they would not extend beyond the outer circumference of the substrate carrier 502.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a device 600 according to the invention with a flexible plastic carrier foil 603 and an electrode structure 604 arranged thereon.
  • the device 600 has a recess 610.
  • the recess 610 extends completely through the device 600. In other words, the recess 610 forms a hole in the device 600.
  • the device 600 may have a plurality of recesses 610, 61 1.
  • the electrode structure 604 extends correspondingly to the remaining constituents of the carrier film 603. In the case of a plurality of recesses 610, 61 1, webs 612 remain on the carrier film 603. For example, it forms between the recess 610 and the recess 611 a web 612. On the webs 612, the electrode structure 604 may be arranged.
  • FIG. 7A shows a section of a device 700 according to the invention in the region of an external electrical contact.
  • the device 700 is arranged between a substrate 701 and a substrate carrier 702.
  • the device 700 has a flexible plastic carrier film 703 with an electrode structure 704 applied thereon.
  • a covering layer 705 is arranged on the side of the electrode structure 704 facing the substrate 701.
  • the cover layer 705 has a recess 730.
  • the recess 730 is a material-free area within the cover layer 705.
  • the recess 730 extends completely through the cover layer 705, i. it extends to the underlying electrode structure 704 and thus exposes them at least in sections. This exposed portion 720 of the electrode structure 704 can be used for contacting the electrode structure 704.
  • the recess 730 provided in the cover layer 705 is provided in the area of an external contact of the device 700 shown by dashed lines 740.
  • the electrode structure 704 can be contacted through the recess 730.
  • a pin 735 or pin 735 of a voltage source it is possible for a pin 735 or pin 735 of a voltage source to contact the underlying electrode structure 704 through the recess 730.
  • FIG. 7B shows a further exemplary embodiment of the device 700 according to the invention.
  • the recess 730 is covered with a contact layer 731.
  • the contact layer 731 may comprise a conductive or a semiconducting material.
  • the device 700 has a contact layer 731 having a conductive or a semiconductive material.
  • the contact layer 731 is arranged on the side of the cover layer 705 facing away from the electrode structure 704.
  • the contact layer 731 covers the recess 730 provided in the cover layer 705 at least in sections.
  • the contact layer 731 is arranged at a distance from the electrode structure 704 in the region of the recess 730. This results in a closed cavity 730 between the contact layer 731, the cover layer 705 and the electrode structure 704. If, as shown in FIG. 7C, a pin 735 or contact pin 735 which is connected to an external voltage source is pressed onto the contact layer 731, the air gap in the cavity 730 is compressed and electrical contact with the electrode structure 704 occurs. The electrode structure 704 can thus be charged.
  • the contact layer 731 After the contact pin 735 has been lifted off, the contact layer 731 returns to the starting position shown in FIG. 7B, in which it is at a distance from the electrode structure 704. The contact layer 731 thus remains isolated from the electrode structure 704, and the electrode structure 704 can thus not be discharged, for example via the contact layer 731.
  • the contact layer 731 in the region of the recess 730 can be brought into contact with the electrode structure 704 when a force is exerted on the contact layer 731 and / or on the electrode structure 704.
  • the contact layer 731 thus has a contact section 736 on which the contact layer 731 can be brought into contact with the electrode structure 704. As can be seen in FIGS. 7B and 7C, this contact section 736 is arranged approximately in the region of the recess 730.
  • the contact layer 731 is formed as a thin stainless steel foil which is glued over the recess 730 provided in the cover layer 705. Stainless steel is well suited because this material is largely resistant to the chemicals used in wafer processing.
  • FIG. 7D shows a further embodiment of a device 700 according to the invention. Here too, a section of the device 700 is shown in the region of an external contact.
  • This embodiment differs from the embodiments previously described with reference to FIGS. 7A, 7B and 7C, inter alia, in that the contact layer 731 has a contact section 736, which is arranged in the radial direction R at a distance from the recess 730. A pin 735 or pin 735 connected to a voltage source may be brought into contact with the contact portion 736. The contact layer 731 is thus provided with a charge.
  • an insulating layer 734 is attached.
  • the insulating layer 734 is arranged on the side of the contact layer 731 facing the substrate 701 and electrically insulates the contact layer 731 from the outside.
  • the insulating layer 734 may be made of the same material as the carrier foil 703. In order to transfer the charge carriers present on the contact layer 731 to the electrode structure 704 in order to charge them, the contact layer 731 must be brought into contact with the electrode structure 704.
  • a force Fi is applied to the insulating layer 734, which force acts downward, ie in the direction of the electrode structure 704.
  • a force L ? be applied to the electrode structure 704, which acts upwards, ie in the direction of the contact layer 731.
  • the contact portion 736 for charging is thus geometrically different from that in the cover layer
  • both the contact pin 735 must be placed on the contact portion 736, as well as the cavity 730 are pushed through mechanically. This can be advantageous, e.g. because an inadvertent discharge when "touching" the electrostatic device is avoided It is unlikely that a person touching the device 700 will simultaneously actuate both contacts 736, 730 so that a discharge could occur.
  • the contact layer 731 is provided as an insulating layer having a one-sided conductive coating, e.g. with a metal layer, executed.
  • the single-sided conductive coating is in this case on the underside, i. on the side of the contact layer 731 facing the electrode structure 704.
  • the contact layer 731 would thus be electrically conductive on the side facing the electrode structure 704 and electrically insulated on the side remote from the electrode structure 704.
  • the provision of an insulating layer 734 would be optional in this case.
  • Figure 7E shows the embodiment discussed with reference to Figure 7D in a plan view.
  • the cover layer 705 protrudes furthest in the radial direction Outside. Therefore, only the outlines 705a of the cover layer 705 can be seen here.
  • the cover layer 705 covers the underlying layers.
  • the cover layer 705 has a recess 730.
  • a contact layer 731 which covers the recess 730 at least in sections, is mounted on the cover layer 705. For this reason, the recess 730 is shown in dashed lines in FIG. 7E.
  • An insulating layer 734 is arranged above the contact layer 731 and covers the contact layer 731 at least in sections.
  • the portion of the contact layer 731 covered by the insulating layer 734 is shown in dashed lines in FIG. 7E.
  • the free-flowing portion 736 of the contact layer 731 is exposed and accessible from outside, and thus, e.g. Contactable with a pin 735.
  • the exposed portion 736 forms the contact portion 736 and is hatched in FIG. 7E.
  • the contact portion 736 e.g. with a pin 735
  • the contact layer 731 must also be brought into contact by applying a force in the direction of the electrode structure 704. For example, a pressure on the device 700 may be exerted in the region of the recess 730 for this purpose.
  • the device 700 has a center C on. It can be seen that the recess 730 and the contact portion 736, viewed from this center C, are arranged spaced apart in the radial direction R.
  • Figure 7F shows an alternative embodiment in a plan view, in this embodiment, the insulating layer 734 projects furthest outward in the radial direction. Therefore, only the outlines 734a of the insulating layer 734 can be seen here.
  • the contact layer 731 is disposed under the insulating layer 734.
  • the contact layer 731 is here at least partially hidden by the overlying insulating layer 734.
  • the contact layer 731 may, as explained above with reference to Figure 7E, be strip-shaped. Alternatively, however, the contact layer 731 may be circular and extend below the visible insulating layer 734. This can be seen beginning in Figure 7F.
  • the insulating layer 734 has a recess 740.
  • the recess 740 extends radially inward from the outer edge 734a of the insulating layer 734, thus exposing a portion 736 of the underlying contact layer 731.
  • This section 736 may be contacted by a pin 735 and thus forms a contact section 736.
  • FIG. 7F shows an outer edge 731 a of the contact layer 731.
  • the diameter of the contact layer 731 here is smaller than the diameter of the insulating layer 734 disposed above it.
  • the contact layer 731 is thus covered by the insulating layer 734, with the exception of the recess 740, and insulated by the insulating layer 734 to the outside.
  • the contact section 736 e.g. with a pin 735
  • the contact layer 731 must also be brought into contact by applying a force in the direction of the electrode structure 704. For example, a pressure on the device 700 may be exerted in the region of the recess 730 for this purpose.
  • the recess 730 and the contact portion 736 are spaced from each other in the radial direction R.
  • FIG. 7G shows a further exemplary embodiment of a device 700 according to the invention in a plan view.
  • the insulating layer 734 and the contact layer 731 arranged thereunder have approximately the same diameter. In the plan view, therefore, only the outlines 734a of the insulating layer 734 can be seen.
  • the contact layer 731 is disposed under the insulating layer 734.
  • the contact layer 731 is here at least partially hidden by the overlying insulating layer 734.
  • the contact layer 731 may, as explained above with reference to Figure 7E, be strip-shaped.
  • the contact layer 731 may also be circular and extend underneath the visible insulating layer 734.
  • the insulating layer 734 has a recess 740.
  • the recess 740 extends radially inwardly from the outer edge 734a of the insulating layer 734 and thus exposes a portion 736 of the underlying contact layer 731.
  • This section 736 may be contacted by a pin 735 and thus forms a contact section 736.
  • FIG. 7G shows an outer edge 731 a of the contact layer 731.
  • the diameter of the contact layer 731 is about the same as the diameter of the insulating layer 734 arranged above it.
  • the contact layer 731 is thus covered by the insulating layer 734, with the exception of the recess 740, and insulated by the insulating layer 734 to the outside.
  • the contact section 736 e.g. with a pin 735, to be contacted.
  • the contact layer 731 must also be brought into contact by applying a force in the direction of the electrode structure 704. For example, a pressure on the device 700 may be exerted in the region of the recess 730 for this purpose.
  • the recess 730 and the contact section 736 are arranged offset along the circumference of the device 700 by an angle ⁇ .
  • the device 700 has a center C on.
  • the center 736c of the contact portion 736 is removed by the distance b from the center C of the apparatus 700.
  • the center 730c of the recess 730 is removed by the distance a from the center C of the device 700.
  • the route a and the route b have the same length L here.
  • the contact portion 736 and the recess 730 are equidistant from the center C in the radial direction.
  • one of the two distances a, b is shorter than the other of the two distances a, b.
  • the recess 730 would be spaced radially from the contact portion 736, in addition to the illustrated angular offset by the angle a.
  • the contact portion 736 may be located closer to the center C of the device 700 in the radial direction R than the recess 730. That is, the recess would be located farther out than the contact portion 736 and the contact portion 736 could eg in the form of a hole in the insulating layer 734, as indicated by the hole 750.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zum elektrostatischen Koppeln eines Substrats (101) mit einem Substratträger (102), wobei die Vorrichtung (100) eine flexible Kunststoff-Trägerfolie (103), auf der eine elektrisch kontaktierbare Elektrodenstruktur (104) einseitig aufgebracht ist, und eine Abdeckschicht (105), die auf der der Trägerfolie (103) abgewandten Seite (106) der Elektrodenstruktur (104) mit der Elektrodenstruktur (104) in Kontakt bringbar ist, aufweist, wobei die Vorrichtung (100) derart ausgebildet ist, dass sie in einem gekoppelten Zustand zumindest abschnittsweise zwischen dem Substrat (101) und dem Substratträger (102) angeordnet ist und in einem nicht gekoppelten Zustand wiederverwendbar von dem Substratträger (102) entfernbar ist.

Description

Vorrichtung mit Folie zum elektrostatischen Koppeln eines Substrats mit einem Substratträger
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Koppeln eines Substrats mit einem Substratträger gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 , sowie einen Substratstapel gemäß Anspruch 23 und eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 24.
Sehr dünne und/oder fragile Halbleiter-Wafer, wie z.B. Wafer aus Si, GaAs, InP, GaN, etc., oder dünne Glas- oder Keramik-Substrate, wie z.B. aus SiC, werden vielfältig eingesetzt für
Anwendungen in der Mikroelektronik. Mit der Bezeichnung „Wafer" werden typischerweise Halbleiter-Substrate bezeichnet, die eine runde Form mit definiertem Durchmesser aufweisen, z. B. 100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm.
Für viele Anwendungsfälle müssen diese Wafer sehr dünn werden, z. B. 10 pm bis 100 pm, und dabei noch Bearbeitungsschritte an deren Vorder- oder Rückseite durchlaufen, z. B. Me- tallabscheidung („sputtern"), Beschichtung mit Fotolack (spin-coating), Lithografie (UV-Belichtung), nass-chemische Prozesse zur Strukturierung, trockenchemische Prozesse (Plasma- Verfahren), Schichtabscheidungen oder auch Temperschritte (Ofen, hotplates). Im Falle sehr dünner Wafer ist die Handhabung mit einem hohen Bruchrisiko verbunden. Der Bruch eines Wafers in einer Halbleiter-Fabrik kann einen Verlust von mehreren Tausend Euro bedeuten. Um Bruch zu vermeiden, wurden Techniken eingeführt, mit denen ein Stabilisierungssubstrat (= Träger-Wafer, Trägersubstrat, Carrier) mit dem dünnen Wafer verbunden werden kann (temporary bonding, reversible Klebetechniken).
Klebstoff-basierte Trägertechniken sind gut handhabbar, jedoch sind die Polymere oft teuer, spin-coating Verfahren haben einen großen Materialverlust, es fallen große Abfallmengen an Lösemittel-Sondermüll an und die Klebstoffe haben eine häufig niedrige Temperaturstabilität. Diese Klebstoff-basierten Techniken erfordern außerdem spezielle Vorrichtungen und Verfahren zur Verbindung (Vakuum-Bondkammer, Temperatur) von Wafer und Träger. Darüber hinaus ist das Ablösen der Polymere oft schwierig und die Substrate müssen aufwändig von Po- lymerresten befreit und gereinigt werden. Im letzten Schritt der Reinigung des Prozesssubstrats ist das eingangs erwähnte stabilisierende Trägersubstrat jedoch nicht mehr vorhanden, weshalb das Bruchrisiko des Prozesssubstrats wieder steigt. Eine bekannte alternative Trägertechnik nutzt elektrostatische Haltekräfte zwischen einem starren Trägersubstrat mit aufladbaren Elektrodenstrukturen und dem zu bearbeitenden, fragilen Wafer. Durch Entladen der Elektroden können Wafer und Träger wieder getrennt werden. Es werden keine Polymere eingesetzt, es gibt keine Kontamination mit Polymerresten und die Haltekräfte wirken auch bei hohen Temperaturen wie z. B. bei über 400 °C.
Die US 5,691 ,876 A offenbart eine Kombination aus den genannten Verbindungstechniken. Eine Elektrode ist zwischen zwei oder mehr Schichten eines Polymer-Dielektrikums eingebettet. Diese Anordnung ist auf der Oberseite des Wafer-Chucks angebracht. Die Polymerschichten sind thermoplastisch und werden unter Anwendung von Druck und Temperatur auf den Wafer-Chuck einerseits und auf den Wafer andererseits aufgeschmolzen. Die Anordnung ist somit dauerhaft mit dem Wafer-Chuck und zumindest zeitweise mit dem Wafer fest verbunden.
Neben derartigen elektrostatischen Chucks, die als massive Blöcke in Prozessanlagen fest installiert sind, sind auch mobile Träger bekannt. Die EP 1305 821 B1 offenbart einen solchen mobilen Träger. Dieser Träger wird auf starren Substraten hergestellt. Die Herstellung der Elektrodenstrukturen ist hier zwar relativ einfach durchführbar. Es ist jedoch sehr aufwändig, solche sogenannten E-Carrier mit einer Rückseiten-Ankontaktierung zu versehen, denn dazu müsste z.B. im Fall eines Si-Substrats das Kontaktloch durch den Wafer (TSV through Silicon via) eine sehr gute elektrische Isolation aufweisen. Außerdem sind auf beiden Waferseiten Prozessschritte zur Metallstrukturierung auszuführen. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bestehende Vorrichtungen zum elektrostatischen Koppeln von Substraten und Substratträgern zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bildet eine Kondensatoranordnung zwischen der mit der Trägerfolie verbundenen Elektrodenstruktur und dem Substrat (Wafer) beziehungsweise dem Substratträger (Waferhalter). Nach dem Aufladen über eine Spannungsquelle kann diese wieder abgeklemmt bzw. entfernt werden. Die Kapazität der Kondensatoranordnung aus Elektrodenstruktur und einem darüber oder darunter liegenden Substrat mit leitfähiger Schicht hält den Ladungszustand und damit auch die elektrostatische Haltekraft für einen längeren Zeit- räum. Zusätzlich bewirkt das elektrische Feld zwischen den Elektrodenflächen auch dauerhafte Polarisationseffekte in den dazwischen liegenden Isolationsschichten, wie z. B. in der flexiblen Kunststoff-Trägerfolie und/oder der Abdeckschicht. Es entsteht also ein transpor- tables, bewegliches Trägersystem ohne Kabelverbindungen. Die Größe und Form der Trägerfolie kann zudem sehr frei gewählt werden. Beispielsweise ist die Herstellung auf großen Fo- lien-Bögen, sogenannten sheets, im Mehrfach-Nutzen oder auch in einem durchlaufenden Prozess (Rolle-zu-Rolle Verfahren) möglich. Das Herstellungsverfahren wird damit kosten- günstig. Eine elektrostatische Struktur auf Folien ist außerdem kostengünstiger herzustellen als die bislang bekannten starren E-Carrier, die auf der Basis von halbleitertechnologischen Verfahren in einer Halbleiterlinie hergestellt werden. Trägerfolien können zudem leicht ausgetauscht werden, falls Beschädigungen aufgetreten sind, die die elektrostatische Funktionalität beeinträchtigen würden. In einem gekoppelten Zustand ist die Trägerfolie zumindest ab- schnittsweise zwischen dem Wafer und dem Wafer-Träger angeordnet. Dabei kann die Trägerfolie größer sein als der aufgelegte Wafer. Bei der Waferprozessierung besteht somit der Vorteil, dass eine elektrostatisch aktivierbare Fläche genauso groß oder auch größer als ein Wafer sein kann. Damit kann die Haltekraft bis zum äußersten Waferrand wirken. Dies ist wichtig, falls der Wafer aufgrund innerer Spannungen am Rand etwas hochgewölbt ist. Des Weiteren sind vertikale Durchkontaktierungen durch die elektrisch isolierende Folie leicht zu realisieren, beispielsweise durch Bohren eines Laserlochs und Metall-Sputtem. Hierbei ist keine seitliche, elektrische Isolation der Via-Löcher erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann Haltekräfte„nach oben", d.h. Wafer-seitig, und„nach unten", d.h. Träger-seitig, ausüben. Die Bereitstellung einer ähnlichen Eigenschaft auf einem Silizium-Wafer ist hingegen nur mit erhöhtem Aufwand zu realisieren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann außerdem einfach als„Interposer" zwischen einem Wafer mit kleinerem Durchmesser und einem Träger mit größerem Durchmesser eingesetzt werden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn beispielsweise 4"-Wafer auf 6" oder 8" Trägern reversibel montiert werden sollen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil, dass Waferbearbeitungs-Equipment, dessen Handhabungstechnik eigentlich nur für große Substrate ausgelegt ist, auch für kleinere Substrate oder auch für eine Vielzahl von kleineren Substraten nutzbar ist. Beispielsweise können mehrere 2" große SiC- Wafer über eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit entsprechend konfigurierter Elektrodengeometrie auch auf einem 8" Träger-Wafer reversibel platziert werden, um diese in einer herkömmlichen Waferprozessanlage bearbeiten zu können. Die Trägerfolie und die darauf aufgebrachte Elektrodenstruktur können zusammen eine Dicke von weniger als 200 pm aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform können die Trägerfolie und die darauf aufgebrachte Elektrodenstruktur zusammen eine Dicke von weniger als 100 pm oder von weniger als 70 pm aufweisen. Diese geringe Schichtdicke ermöglicht eine einfache Handhabung und eine platzsparende Anordnung, wenn die Vorrichtung zwischen Wafer und Wafer-Träger angeordnet ist. Die Trägerfolie kann zumindest einen der Kunststoffe Poiyimid, Poiyetheretherketon (PEEK), Polyethylennaphthalat (PEN), Flüssigkristallines LCP Polymer oder Polyethylenterephthalat (PET) beinhalten. Anders ausgedrückt kann die Folie aus zumindest einem dieser Kunststoffe bestehen bzw. hergestellt sein. Polyimid ist besonders gut als Trägerfolie geeignet, da dieser Kunststoff eine Temperaturbeständigkeit von über 350° C, bis hin zu etwa 400° C aufweist. In einigen Schritten der Wafer-Prozessierung, bei denen derart hohe Temperaturen auftreten können, bleibt die erfindungsgemäße Vorrichtung somit ohne nennenswerte Funktions und/oder Struktureinbußen verwendbar. Außerdem sind Polyimidfolien im Dickenbereich von weni¬ gen Mikrometern bis einigen hundert Mikrometern einfach herstellbar und gut verfügbar. Die Elektrodenstruktur kann ein Metall, ein leitfähiges Polymer, z.B. Poiy-3,4-ethylendioxythi- ophen (PEDOT oder PEDT), eine dotierte Halbleiterschicht, wie z.B. Poly-Siüzium. oder einen transparenten, anorganischen Leiter, wie z.B. Indiumzinnoxid (ITO) aufweisen.
Das Metall der Elektrodenstruktur kann als Beschichtung oder als eine Folie, insbesondere als eine gestanzte Metallfolie, vorgesehen sein. Eine Metallbeschichtung ist vorteilhafter Weise als eine dünne, im Sputter-Verfahren oder durch Aufdampfen hergestellte, Beschichtung aus¬ gebildet. Die Beschichtung kann auch durch Auftragen einer leitfähigen Tinte oder durch Auftragen von Nanopartikeln bereitgestellt werden. Alternativ kann das Metali als eine Metallfolie ausgebildet sein, wobei gestanzte Metallfolien einfach herstellbar und gut verfügbar sind.
Es ist denkbar, dass die Vorrichtung mindestens eine weitere ein Metali aufweisende Schicht aufweist, wobei das Metall als Beschichtung oder als eine Folie vorgesehen ist. So können unter anderem mehrfache Kondensatorstrukturen bereitgestellt werden. Außerdem kann ein solcher Schichtverbund die Stabilität der Vorrichtung erhöhen. Darüber hinaus kann die ther¬ mische Ausdehnung der Vorrichtung durch geeignete Materialwahl gut kontrolliert werden, in¬ dem beispielsweise ein Metall gewählt wird, dass einen ähnlichen temperaturabhängigen Aus- dehnungskoeffizienten wie das Material der Trägerfolie aufweist.
Ein geeignetes Material für das in der Elektrodenstruktur und/oder in der weiteren Schicht vor¬ gesehene Metall wäre beispielsweise Kupfer. Insbesondere in Verbindung mit einer Polyimid- Trägerfolie ergibt sich eine gute Kontrollierbarkeit der thermischen Ausdehnung der Vorrich¬ tung, da Kupfer und Polyimid eine ähnliche thermische Ausdehnung aufweisen. Spannungen innerhalb der Vorrichtung können somit gering gehalten werden. Des Weiteren ist in einem solchen Schichtverbund ein symmetrischer Aufbau, insbesondere entlang einer sich zwischen dem Substrat und dem Substratträger erstreckenden Achse, wünschenswert, da hierdurch ein Verkrümmen der Vorrichtung beim Erhitzen weitestgehend vermieden werden kann. Die Abdeckschicht kann eine isolierende Schicht sein, die auf der Elektrodenstruktur oder auf der der Elektrodenstruktur zugewandten Seite des Substrats angebracht ist. Alternativ kann die isolierende Abdeckschicht aber auch auf der der Elektrodensturktur zugewandten Seite des Substratträgers angebracht sein. Die isolierende Schicht verhindert ein direktes in Kontakt Kommen der Elektrodenstruktur mit dem Substrat bzw. mit dem Substratträger.
Die Abdeckschicht kann als eine Kunststoff-Folie ausgebildet sein. Vorzugsweise weist diese Abdeckschicht dasselbe Material und/oder etwa dieselbe Dicke wie die Kunststoff-Trägerfolie auf. Durch die Verwendung derselben Folie bzw. desselben Materials können die Kosten des Prozesses zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gering gehalten werden. Au- ßerdem kann bei gleicher Schichtdicke die Ladung in der Vorrichtung gut und gleichmäßig verteilt werden.
Die Elektrodenstruktur kann in mindestens zwei elektrisch kontaktierbare Elektrodenbereiche unterteilt sein, wobei die Elektrodenbereiche etwa in einer selben Ebene angeordnet sind. Somit kann eine bipolare Konfiguration bereitgestellt werden. Hierbei werden die beiden Elektro- denbereiche der Elektrodenstruktur mit je einem Pol der Spannungsquelle verbunden. Da die beiden Elektrodenstrukturen in einer Ebene liegen, können die zwischen den beiden Elektrodenstrukturen bestehenden bzw. verbleibenden Teile dieser Ebene in einfacher Weise als Dielektrikum dienen.
Eine Elektrodenstruktur der Vorrichtung kann in einer ersten Ebene angeordnet sein, wobei die Vorrichtung des Weiteren mindestens eine zweite elektrisch kontaktierbare Elektrodenstruktur aufweisen kann, die in einer von der ersten Ebene unterschiedlichen zweiten Ebene angeordnet ist. Somit kann eine unipolare Konfiguration in mehreren Ebenen bzw. mit mehreren Schichten bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung mindestens zwei übereinander liegende Elektrodenstrukturen aufweisen, die jede für sich einzeln kontaktiert werden können. Somit kann beispielsweise die erste Elektrodenstruktur zur Fixierung eines aufgelegten Substrats (z. B. fragiler Wafer) genutzt werden und die zweite Elektrodenstruktur kann zur Aktivierung einer Träger-seitigen Haltekraft zu einer Metallplatte oder zu einem Träger mit leitfähiger Schicht hin genutzt werden. Hierbei besteht ein Vorteil darin, dass z. B. erst ein Wafer auf der Vorrichtung platziert und fixiert wird, dann wird dieser Substratstapel in eine Prozessanlage hinein bewegt und dort gegebenenfalls auf einen Wafer-Chuck abgelegt. Dann wird in der Prozesskammer die Träger-seitige Elektrodenstruktur aktiviert, worauf sich der Vorrichtungs-Stapel fest auf die Unterlage anpresst. Dies ist z.B. bei Heiz-Chucks sehr wichtig, um einen guten Wärmekontakt zur Heizplatte zu gewährleisten, insbesondere bei Vakuumumgebung. Eine zweilagige bzw. zweischichtige Vorrichtung kann auch gut im Zusammenhang mit elektrostatischen Wafer-Handlern genutzt werden. Diese werden bevorzugt in Vakuumkammern genutzt, da hier die sonst übliche Vakuum-Klemmung nicht mehr funktioniert. In diesem Fall braucht die Träger-seitige Elektrodenstruktur keine frei liegenden Kontaktstellen. Es genügt ein bipolarer Wafer-Handler (am Robot-Arm) um auf die Träger-seitige Elektroden- struktur eine elektrostatische Kraft auszuüben. Gleichzeitig schirmt diese unten liegende Träger-seitige Elektrodenstruktur die elektrischen Felder gegenüber den darüber liegenden Elektrodenstrukturen ab, d.h. sie beeinflussen sich also nicht ungünstig gegenseitig.
Die zweite Elektrodenstruktur kann in mindestens zwei elektrisch kontaktierbare Elektrodenbereiche unterteilt sein, wobei die Elektrodenbereiche etwa in einer selben Ebene angeordnet sind. Somit können zwei Ebenen bzw. Schichten bereitgestellt werden, in der je eine Elektrodenstruktur vorhanden ist. So kann beispielsweise in einer ersten Ebene eine erste Elektrodenstruktur vorgesehen sein, während eine zweite Elektrodenstruktur in einer zweiten Ebene angeordnet ist. Sowohl die erste als auch die zweite Elektrodenstruktur können zudem in je zwei oder mehr Elektrodenbereiche unterteilt sein. Es wird somit eine mehrlagige bzw. mehr- schichtige bipolare Elektrodenkonfiguration geschaffen. Beispielsweise sind zwei übereinan¬ der liegende und von einer Isolationsschicht getrennte Elektrodenstrukturen, z.B. Metallflächen, innerhalb der Vorrichtung vorgesehen, wobei eine oder beide Metallschichten in zwei oder mehrere Elektrodenbereiche unterteilt sind. So können die Haltekräfte Substrat-seitig bzw. Träger-seitig auch einzeln ein- und ausgeschaltet werden. Im Gegensatz zu einer zuvor erwähnten unipolaren Kontaktierung liegt der Vorteil einer bipolaren Fixierung generell darin, dass keine weitere Kontaktierung und Aufladung des aufgelegten Substrats bzw. des Substratträgers erforderlich ist.
Es werden außerdem Mischformen aus unipolarer und bipolarer Elektrodenstruktur bei mehrlagigem bzw. mehrschichtigem Aufbau vorgeschlagen. Beispielsweise kann auf der dem Sub- strat zugewandten Seite der Vorrichtung eine bipolare Elektrodenstruktur vorgesehen sein, und an der dem Substratträger zugewandten Seite der Vorrichtung kann eine unipolare Elektrodenstruktur vorgesehen sein. Die beiden Elektrodenstrukturen sind vertikal, d.h. entlang einer sich zwischen dem Substrat und dem Substratträger erstreckenden Achse, voneinander isoliert. Eine Träger-seitige unipolare Elektrodenstruktur kann als„Gegenelektrode" für einen konventionellen elektrostatischen Wafer-Chuck, der fest in einer Anlage installiert ist, genutzt werden. Die Träger-seitige unipolare Elektrodenstruktur kann aber auch als aktivierbare Elektrode mit einem eigenen Kontaktierungsbereich zur unipolaren Aufladung in Richtung des Trägers genutzt werden. Diese Anordnung der Vorrichtung kann auch anders herum vorgesehen sein, wobei Substrat-seitig eine unipolare Elektrodenstruktur und Träger-seitig eine bipolare Elektrodenstruktur vorgesehen ist. Bei mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Vorrichtungen kann es vorteilhaft sein, dass eine isolierende Schicht zwischen den Elektrodenstrukturen eine größere Dicke bzw. ein größeren Absland aufweist, als die Dicke der Trägerfolie und/oder die Dicke der Abdeckschicht. Dadurch wird der Hauptteil der elektrischen Felder, d.h. der Hauptteil der aktivierbaren Haltekraft nach oben und nach unten wirken, d.h. in Richtung des aufgelegten Substrats bzw. in Richtung des darunter angeordneten Substratträgers, anstatt zwischen den doppellagigen Elektrodenstrukturen der Vorrichtung zu wirken. Die Felder zwischen den Elektrodenstrukturen einer mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Vorrichtung können nämlich nicht zur Haltekraft in Richtung des Substrats bzw. in Richtung des Substratträgers beitragen. Die Elektrodenstruktur kann einen Kontaktierungsabschnitt aufweisen, der zumindest abschnittsweise über den äußeren Umfang des Substrats und/oder des Substratträgers hervorsteht, sodass der Kontaktierungsabschnitt von außen zugänglich ist, wenn die Vorrichtung zwischen dem Substrat und dem Substratträger angeordnet ist. An dem Kontaktierungsabschnitt können z.B. Kontakte einer Spannungsquelle angeschlossen bzw. mit der Vorrichtung verbunden werden, um die Vorrichtung aufzuladen. Grundsätzlich können diese Kontaktierungsabschnitte geometrisch sehr variabel gestaltet sein, d. h. Größe, Tiefe, Breite sind frei wählbar, wobei seitlich, d.h. über den äußeren Umfang des Substrats bzw. des Substratträgers überstehende Kontakt-Elektroden einfach realisierbar sind. Die freie Formgebung erlaubt somit eine Ausführung von Kontaktierungsabschnitten zur Aufladung, die außerhalb der eigent- liehen Halteflächen liegt. Die Kontaktierungsabschnitte können z.B. als„Ohren" an einer oder mehreren Stellen über den Rand von Prozess-Wafer oder Träger überstehen. Diese überstehenden Kontaktflächen erlauben ein sehr einfaches Aufladen der elektrostatischen Struktur. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus den seitlich überstehenden Kontaktierungsabschnitten insofern, dass diese es im Vergleich zum Stand der Technik ermöglichen die Vorrichtung auch während des Prozessierens einfach Nachzuladen. Dies ist eine Verbesserung gegenüber bislang bekannten mobilen E-carrier Systemen. Im Falle der Handhabung von Wafer-Substraten kann es außerdem vorteilhaft sein, die Kontaktierungsabschnitte an definierten Stellen derart zu platzieren, dass weiterhin Standard-Waferhorden und Wafcr-Kassetten benutzt werden können. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Elektrodenstruktur einen Kontaktierungsabschnitt aufweist, der derart ausgebildet ist, dass die Elektrodenstruktur nach außen elektrisch isoliert ist, wenn der Kontaktierungsabschnitt kontaktiert ist. Dies bietet Vorteile, z.B. beim zuvor erwähnten Nachladen während des Prozessierens. Das Nachladen kann bspw. in einer Plasmakammer, auf einer hotplate oder in einem Ofen stattfinden. Das Nachladen ist insbesondere dann erfor- deriich, wenn bei hohen Temperaturen die auftretenden Leckströme den Ladungszustand zu schnell gegen Null reduzieren. Für das Nachladen während eines Prozesses müssen die Kon- taktierungsabschnitte zumindest zeitweise mit einer Spannungsquelle verbunden werden. Dies kann beispielsweise mit klemmenden Kontakten erfolgen, die die Kontaktierungsab- schnitte etwa vollständig bedecken bzw. derart bedecken, dass leitende Verbindungen zur Umgebung elektrisch isoliert sind. Dies ist wichtig, damit auch in einer Plasmakammer, in der ein elektrisch leitfähiges, ionisiertes Gas vorliegt, kein Leckstrom oder Kurzschluss zwischen den Elektroden oder zwischen Umgebungsmedium und den Elektroden auftreten kann. Selbiges gilt für flüssige Umgebungen, wie Wasser-, Lösemittel- oder Chemikalien-Bäder.
Die Eiektrodenstruktur kann einen Kontaktierungsabschnitt aufweisen, wobei die Abdeck- schiebt eine Aussparung im Bereich des Kontaktierungsabschnitts aufweist, sodass der Kontaktierungsabschnitt durch die Aussparung hindurch kontaktierbar ist. Dies bietet eine einfache Möglichkeit zur Ladung der Eiektrodenstruktur, da ein mit einer Spannungsquelle verbundener Pin oder Kontaktstift einfach durch die in der Abdeckschicht vorgesehene Aussparung hindurch gesteckt werden kann, um so mit der Eiektrodenstruktur in Kontakt zu kommen. Ferner kann die Vorrichtung eine ein leitendes oder ein halbleitendes Material aufweisende Kontaktschicht aufweisen, die auf der der Eiektrodenstruktur abgewandten Seite der Abdeckschicht angeordnet ist und die in der Abdeckschicht vorgesehene Aussparung zumindest abschnittsweise bedeckt, wobei die Kontaktschicht im Bereich der Aussparung von der Eiektrodenstruktur beabstandet angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Eiektrodenstruktur von außen nicht leicht zugänglich ist und somit geschützt unter der Kontaktschicht angeordnet ist. Die Kontaktschicht weist vorzugsweise beidseitig ein leitendes oder halbleitendes Material auf.
Die Kontaktschicht kann im Bereich der Aussparung mit der Eiektrodenstruktur in Kontakt bringbar sein, wenn auf die Kontaktschicht und/oder auf die Eiektrodenstruktur eine Kraft aus- geübt wird. Beispielsweise kann ein mit einer Spannungsquelle verbundener Pin oder Kontaktstift auf die Kontaktschicht gedrückt werden, welche sich daraufhin in Richtung der Eiektrodenstruktur bewegt. Sobald die Kontaktschicht mit der Eiektrodenstruktur in Kontakt kommt, wird die Eiektrodenstruktur geladen. Nach dem Entfernen des Kontaktstifts bzw. der Spannungsquelle kehrt die Kontaktschicht wieder in die ursprüngliche Ausgangslage zurück, in der sie von der Eiektrodenstruktur beabstandet ist. Die Kontaktschicht und die Eiektrodenstruktur sind somit nicht mehr miteinander in Kontakt. Die zuvor auf die Eiektrodenstruktur aufgebrachte Ladung kann somit nach dem Entfernen der Spannungsquelle nicht mehr über die Umgebung, z.B. Luft, Wasser, Plasma, Ätzmedien, Lösemittel und dergleichen abfließen. Darüber hinaus bietet dies einen zusätzlichen Schutz gegen unbeabsichtigte Entladung für das Personal, das mit der Vorrichtung hantiert.
Die Kontaktschicht kann einen Kontaktabschnitt aufweisen, der in radialer Richtung von der Aussparung beabstandet angeordnet, und/oder entlang eines Umfangs der Vorrichtung um einen Winkel α von der Aussparung versetzt angeordnet ist. Dies bietet beim Hantieren einen zusätzlichen Schutz gegen unbeabsichtigte Entladung der Vorrichtung. Dies kann insofern vorteilhaft sein, z.B. weil eine unbeabsichtigte Entladung beim „Anfassen" der elektrostatischen Vorrichtung vermieden wird. Es ist nämlich unwahrscheinlich, dass eine Person beim Anfassen der Vorrichtung den Kontaktabschnitt und gleichzeitig die Kontaktschicht so drückt, dass eine Entladung auftreten könnte.
Sehr dünne Halbleitersubstrate mit einer Dicke von z.B. unter 100 μηη, weisen einen scharfkantigen und auch sehr bruchgefährdeten Waferrand auf. Um ein Abbrechen des Randes und die damit verbundene Partikelgenerierung zu vermeiden, werden sogenannte Edge-Trim oder Edge-Grinding Prozesse genutzt. Hierbei wird der Waferdurchmesser durch Materialabtrag am Waferrand um etwa 0,5 bis 5 mm verkleinert. Vorteil ist, dass damit auch alle dünn auslaufenden, bruchgefährdeten Stellen am Waferrand entfernt werden. Dies ist von besonderem Interesse bei gebondeten Wafer- Paaren, so genannten Wafer-Stacks. Wafer mit nicht standardisierten Durchmesser können aber nicht mit den üblichen Handhabungs-Tools (Wafer- Horden, etc.) gehandhabt werden. Es wäre also gut, einen reversiblen Träger unter diese„kleineren" Wafer zu setzen.
Der Substratträger kann daher eine Aussparung aufweisen, in der die Trägerfolie, die Eiektro- denstruktur, die Abdeckschicht und das Substrat zumindest abschnittsweise anordenbar sind. In anderen Worten kann der Substratträger eine Aussparung aufweisen, in der z.B. ein Pro- zess-Wafer mit reduziertem Durchmesser im Innenbereich abgelegt werden kann. Durch die Ausbildung einer Aussparung entsteht ein seitlich erhöhter Rand. Dieser erhöhte Rand des Substratträgers bietet zusätzlichen Schutz vor seitlichem Verschieben der innerhalb der Aussparung angeordneten Teile. Die Vorrichtung wird dabei zwischen Prozess-Wafer und Träger- Wafer in die Aussparung gelegt und hält nach deren elektrostatischer Aufladung den Substrat- Stapel zusammen.
Es ist denkbar, dass eine seitlich entlang der Aussparung umlaufende Wandung eine Durchbrechung aufweist, die ausgebildet ist um einen Kontaktierungsabschnitt der Elektrodenstruk- tur derart aufzunehmen, dass dieser sich über den Umfang des Substratträgers hinaus erstreckt. Die überstehenden Kontaktierungsabschnitte ermöglichen es, dass eine Vorrichtung weiterhin gut kontaktierbar ist, selbst wenn die Vorrichtung selbst in einer Aussparung des Substratträgers vertieft angeordnet sein sollte. Die Vorrichtung kann eine Ausnehmung aufweisen, die sich vollständig durch die Vorrichtung hindurch erstreckt. Solche Ausnehmungen bzw. offenen Bereiche werden auch als Fenster bezeichnet und können einfach in die Trägerfolie eingebracht werden. Auf diese Weise können Vorrichtungen realisiert werden, bei denen ein aufgelegtes Substrat, z. B. ebenfalls in Form einer Folie, von beiden Seiten prozessiert werden kann, z. B. in einem Nass-chemischen Vor- gang. Die Nass-Chemikalie kann demnach von oben sowie von unten auf das Substrat aufgebracht werden, wobei die Chemikalie in letzterem Fall durch die in der Vorrichtung vorgesehene Ausnehmung (Fenster) hindurch auf das Substrat gelangt. In diesem Fall kann es demnach vorteilhaft sein, die Vorrichtung mit einer Ausnehmung, d.h. als eine Art Rahmen-Struktur vorzusehen, welche offene Bereiche aufweist. Die elektrostatische Haltekraft wird hierbei über die bestehenbleibenden Elektrodenstrukturen in den resultierenden Rahmen bzw. Stegen vermittelt.
Es wird ferner vorgeschlagen, einen Substratstapel bereitzustellen, wobei der Substratstapel ein Substrat, einen Substratträger und eine zwischen dem Substrat und dem Substratträger angeordnete Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Merkmale aufweist. Ein solcher Substratstapel weist mindestens die oben erwähnten Vorteile auf, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbar sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Merkmale. Die Verwendung beinhaltet das Anordnen der Vorrichtung zwischen dem Substrat und dem Substratträger, und das zumindest zeitweise Anlegen einer Gleichspannung zwischen der Elektrodenstruktur und dem Substrat und/oder zwischen der Elektrodenstruktur und dem Substratträger. Hierbei wird die Verwendung einer unipolaren Struktur, mit den oben erwähnten diesbezüglichen Vorteilen, genannt.
Alternativ beinhaltet die Verwendung das Anordnen der Vorrichtung zwischen dem Substrat und dem Substratträger, und das zumindest zeitweise Anlegen einer Gleichspannung zwi- sehen einer ersten und einer zweiten Elektrodenstruktur oder zwischen eines ersten und eines zweiten Elektrodenbereichs, wenn die Vorrichtung mindestens zwei Eiektrodenstrukturen und/oder mindestens eine Elektrodenstruktur mit zwei Elektrodenbereichen aufweist. Hierbei wird die Verwendung einer bipolaren Struktur, mit den oben erwähnten diesbezüglichen Vorteilen, genannt.
Äusführungsbeispieie der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels,
Fig. 1 B eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 2A eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels mit unipolarer Konfiguration,
Fig. 2B eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels mit bipolarer Konfiguration,
Fig. 2C eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Elektrodenstruktur innerhalb einer Ebene,
Fig. 2D eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels mit mehrschichtiger unipolarer Konfiguration,
Fig. 2E eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels mit mehrschichtiger unipolarer und bipolarer Konfiguration,
Fig. 2F eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels mit mehrschichtiger bipolarer Konfiguration,
Fig. 3 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 eine Perspektivansicht einer zwischen einem Substrat und einem Substratträger angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 5 eine Perspektivansicht einer zwischen einem Substrat und einem mit einer Aussparung vorgesehenen Substratträger angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, Fig. 6 eine Perspektivansicht einer Ausnehmungen aufweisenden erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispieis,
Fig. 7A einen Ausschnitt einer seitlichen Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels mit einer in der Abdeckschicht vorgese- henen Aussparung,
Fig. 7B einen Ausschnitt einer seitlichen Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einer Kontaktschicht,
Fig. 7C einen Ausschnitt einer seitlichen Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß des Ausführungsbeispiels aus Figur 7B mit einer durchgedrückten Kontaktschicht beim Kontaktieren mit einem Pin,
Fig. 7D einen Ausschnitt einer seitlichen Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 7E eine Draufsicht der Ausführungsform aus Figur 7D,
Fig. 7F eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor- richtung,
Fig. 7G eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 8A ein Schaubild zur Verdeutlichung des Prinzips der unipolaren Kopplung gemäß dem Stand der Technik, und Fig. 8B ein Schaubild zur Verdeutlichung des Prinzips der bipolaren Kopplung gemäß dem
Stand der Technik.
Figur 1A zeigt eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum elektrostatischen Koppeln eines Substrats 101 mit einem Substratträger 102. Die Vorrichtung 100 weist eine flexible Kunststoff-Trägerfolie 103 auf. Auf der Trägerfolie 103 ist eine Elektro- denstruktur 104 einseitig aufgebracht.
Auf der der Trägerfolie 103 abgewandten Seite 106 der Elektrodenstruktur 104 weist die Vorrichtung 100 eine Abdeckschicht 105 auf. Die Abdeckschicht 105 ist mit der Elektrodenstruktur 104 in Kontakt bringbar. Die Abdeckschicht 105 ist zwischen der Elektrodenstruktur 104 und dem Substrat 101 vorgesehen. Die Abdeckschicht 105 kann, wie in Figur 1A gezeigt ist, mit der dem Substratträger 102 zugewandten Seite 107 des Substrats 101 gekoppelt sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 ist derart ausgebildet, dass sie in einem elektrostatisch gekoppelten Zustand zumindest abschnittsweise zwischen dem Substrat 101 und dem Substratträger 102 angeordnet ist. In einem nicht gekoppelten Zustand ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 wiederverwendbar von dem Substratträger 102 entfernbar.
Die Elektrodenstruktur 104 weist einen Durchmesser di auf, das Substrat 101 weist einen Durchmesser d-z auf, und der Substratträger 102 weist einen Durchmesser d3 auf. Um eine gute elektrostatische Kopplung zwischen Substrat 101 und dem Substratträger 102 zu ermöglichen, ist der Durchmesser di der Elektrodenstruktur 104 größer als der Durchmesser d2 des Substrats. Der Durchmesser di der Elektrodenstruktur 104 kann vorteilhafter Weise auch größer sein als der Durchmesser d3 des Substratträgers 102.
Figur 1 B zeigt eine seitliche Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Der Unterschied zu dem in Figur 1A gezeigten Ausführungsbeispiel liegt unter anderem darin, dass der Durchmesser di der Elektrodenstruktur 104 kleiner ist als der Durchmesser d? des Substrats beziehungsweise als der Durchmesser d3 des Substratträgers 102. Die in Figur 1 B gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich ferner von der in Figur 1A abgebildeten Ausführungsform darin, dass die Abdeckschicht 105 mit der der Trägerfolie 103 abgewandten Seite 106 der Elektrodenstruktur 104 gekoppelt ist.
Die Vorrichtung 100 bildet somit eine Art Schichtstruktur oder Schichtstapel aufweisend die Trägerfolie 103, die Abdeckschicht 105 und die dazwischen angeordnete Elektrodenstruktur 104. Die Trägerfolie 103 kommt, wie in Figur 1 B dargestellt, mit dem Substratträger 102 in Kontakt, und die Abdeckschicht 105 kommt mit dem Substrat 101 in Kontakt. Der Schichtstapel 103, 104, 105 ist zwischen Substrat 101 und Substratträger 102 auch umgekehrt positionierbar, so dass die flexible Kunststoff-Trägerfolie 103 mit dem Substrat 101 und die Abdeckschicht 105 mit dem Substratträger 102 in Kontakt kommt.
Die Kunststoff-Trägerfolie 103 ist eine flexible Kunststoff-Folie, die als Träger bzw. Substrat für die Elektrodenstruktur 104 dient. Die Kunststoff-Folie 103 ist flexibel, d.h. sie ist ohne großen Kraftaufwand elastisch verformbar. Die Trägerfolie 103 weist zusammen mit der darauf aufgebrachten Elektrodenstruktur 104 eine Dicke DTE von weniger als 200 μπι auf. In einer alternativen Ausführungsform weist die Trägerfolie 103 zusammen mit der darauf aufgebrachten Elektrodenstruktur 104 eine Dicke DTE von weniger als 100 μιη, oder auch von weniger als 70 pm auf. Die Trägerfolie 103 ist eine Polyimid-Folie, d.h. sie weist einen Anteil an Polyimid von über 50% auf. Die Trägerfolie 103 kann aber auch Anteile von über 50% aus Polyetheretherketon, Polyethylennaphthalat, oder auf flüssigkristallinem LCP Polymer aufweisen.
In der in Figur 1 B gezeigten Ausführungsform ist die Elektrodenstruktur 104 als eine gestanzte Metallfolie ausgebildet. Die Metallfolio 104 weist einen Anteil von über 50% an Kupfer auf. Die Abdeckschicht 105 ist eine Kunststoff-Folie mit isolierenden Eigenschaften. Vorzugsweise ist die Abdeckschicht 105 aus demselben Material hergestellt wie die Trägerfolie 103. Die Abdeckschicht 105 kann außerdem etwa dieselbe Dicke aufweisen wie die Kunststoff-Trägerfolie 103.
Zum elektrostatischen Koppeln des Substrats 101 mit dem Substratträger 102 wird ein elekt- risches Potential zwischen der Vorrichtung 100 und dem Substrat 101 bzw. dem Substratträger 102 erzeugt.
Zum Erzeugen elektrostatischer Haltekräfte sind unipolare und bipolare Elektrodengeometrien bekannt. Figur 8A zeigt zur Erklärung ein aus dem Stand der Technik bekanntes Konzept einer unipolaren Fixierung. Eine Vorrichtung 800 weist ein Substrat 801 und einen Substratträger 802 auf. Zwischen dem Substrat 801 und dem Substratträger 802 befindet sich ein Dielektrum 804, das auch Luft sein kann. Eine Gleichspannungsquelle 803 ist zeitweise bzw. vorübergehend, zum Beispiel zum Auf- oder Entladen der gezeigten Kondensatoranordnung, an der Vorrichtung 800 angeschlossen, wobei einer der beiden Pole der Spannungsquelle 803 mit dem Substrat 801 und der andere der beiden Pole der Spannungsquelle 803 mit dem Sub- stratträger 802 verbunden ist.
Figur 8B zeigt zur Erklärung ein aus dem Stand der Technik bekanntes Konzept einer bipolaren Fixierung. Hier weist der Substratträger 802 zwei kontaktierbare Bereiche 802A, 802B auf. Eine Gleichspannungsquelle 803 ist zeitweise bzw. vorübergehend an der Vorrichtung 800 angeschlossen, wobei einer der beiden Pole der Spannungsquelle 803 mit dem ersten kon- taktierbaren Bereich 802A und der andere der beiden Pole der Spannungsquelle 803 mit dem zweiten kontaktierbaren Bereich 802B verbunden ist. Figur 2A zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 200, die eine elektrostatische Kopplung nach dem Prinzip der unipolaren Kopplung bereitstellt. Die Vorrichtung 200 weist eine flexible Kunststoff-Trägerfolie 203, eine Abdeckschicht 205 und eine dazwischen angeordnete Elektrodenstruktur 204 auf. Die Vorrichtung 200 befindet sich in einem gekoppelten Zustand, d.h. die Vorrichtung 200 koppelt das Substrat 201 und den Substratträger 202 elektrostatisch miteinander. Mit anderen Worten ist das Substrat 201 über die Vorrichtung 200 mit dem Substratträger 202 elektrostatisch gekoppelt.
Hierfür ist eine Gleichspannungsquelle 210 vorgesehen, wobei einer der beiden Pole der Spannungsquelle 210 zeitweise bzw. vorübergehend mit einem Kontaktierungsabschnitt 211 der Elektrodenstruktur 204 in Kontakt ist. Das Substrat 201 oder der Substratträger 202 sind zeitweise bzw. vorübergehend mit dem jeweils anderen der beiden Pole der Spannungsquelle 210 verbunden. In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel ist die Elektrodenstruktur 204 mit dem Pluspol kontaktiert, und das Substrat 201 sowie der Substratträger 202 sind jeweils auf Masse 209 gelegt bzw. mit dem Minuspol 209 der Spannungsquelle 210 kontaktiert. In dem in Figur 2A abgebildeten Ausführungsbeispiel besteht die Elektrodenstruktur 204 aus einer Metallschicht, die einseitig auf der Trägerfolie 203, wie z.B. einer Polyimidfolie, aufgebracht ist. Die Abdeckschicht 205 hat isolierende Eigenschaften. Die Abdeckschicht 205 kann eine aufgeklebte Polymerfolie sein, die bevorzugt das gleiche Material und/oder die gleiche Dicke wie die Träger-Folie 203 aufweist. Kontaktstellen 211 zur Aufladung bleiben auf einem kleinen Flächengebiet kontaktierbar. Im Falle von nur einer Elektrodenstruktur 204 auf der Vorrichtung 200 wird zur unipolaren Fixierung des Folienstapels 203, 204, 205 zumindest zeitweise bzw. vorübergehend eine Gleichspannung 210 zwischen der Elektrodenstruktur 204 und dem aufgelegten Substrat 201 angelegt.
In dem in Figur 2A gezeigten Beispiel ist die Elektrodenstruktur 204 mit dem Pluspol der Span- nungsquelle 210 verbunden, und das Substrat 201 ist mit dem Minuspol 209A der Spannungsquelle 210 verbunden bzw. auf Masse gelegt. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn das Substrat 201 aus einem leitenden oder einem halbleitenden Material, wie z.B. Silizium besteht.
Falls das Substrat 201 aus einem nichtleitenden bzw. isolierenden Material, wie z.B. Glas, besteht, kann das aufgelegte Substrat 201 eine leitfähige oder halbleitende Schicht 212 auf- weisen, die als Gegenpol zur Elektrodenstruktur 204 in der Vorrichtung 200 dient. In diesem Beispiel wäre die Elektrodenstruktur 204 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 210 verbunden, und die leitfähige oder halbleitende Schicht 212 des Substrats 201 wäre mit dem Minuspol 209B der Spannungsquelle 210 verbunden bzw. auf Masse gelegt, wie in Figur 2A abgebildet. Außerdem kann auch ein Potential zwischen der Eiektrodenstruktur 204 der Vorrichtung 200 und einer darunter liegenden Platte 202 (Substratträger) angelegt werden. Diese Platte 202 kann ein mobiler Träger oder eine fest installierte Wafer-Haltevorrichtung (chuck, Podest) oder eine Heizplatte (hotplate) oder ein Silizium-Wafer oder auch ein leitfähig beschichteter Wafer aus Glas oder Keramik sein.
Figur 2B zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 200, die eine elektrostatische Kopplung nach dem Prinzip der bipolaren Kopplung bereitstellt. Im Gegensatz zu der in Figur 2A gezeigten Vorrichtung 200 weist die in Figur 2B gezeigte Vorrichtung 200 zwei unabhängig voneinander kontaktierbare Elektrodenstrukturen 204A, 204B auf. Die bei - den Elektrodenstrukturen 204A, 204B sind räumlich, z.B. durch einen Spalt 207, voneinander getrennt und elektrisch gegeneinander isoliert. In dem Spalt 207 kann ein isolierendes Medium, wie z.B. Luft, Keramik, Kunststoff oder dergleichen, vorgesehen sein.
Eine erste Elektrodenstruktur 204A weist einen ersten Kontaktierungsabschnitt 211A auf. Einer der beiden Pole einer Spannungsquelle 210 ist über den Kontaktierungsabschnitt 211A mit der ersten Elektrodenstruktur 204A verbunden.
Eine zweite Elektrodenstruktur 204B weist einen zweiten Kontaktierungsabschnitt 211 B auf. Der andere der beiden Pole der Spannungsquelle 210 ist über den Kontaktierungsabschnitt 21 1 B mit der zweiten Elektrodenstruktur 204B verbunden.
In einer alternativen Ausgestaltung könnte anstelle von zwei Elektrodenstrukturen 204A, 204B lediglich eine Elektrodenstruktur 204 vorgesehen sein, die wiederum in zwei Elektrodenbereiche 204A, 204B unterteilt ist. Die in Figur 2B gezeigte Vorrichtung 200 weist dann beispielsweise einen ersten Elektrodenbereich 204A und einen zweiten Elektrodenbereich 204B auf, wobei die beiden Elektrodenbereiche 204A, 204B auch ineinandergreifen können. Eine solche Unterteilung einer Elektrodenstruktur 204 in mehrere Elektrodenbereiche 204A, 204B wird später mit Bezug auf Figur 3 näher erläutert.
Innerhalb des Schichtstapels 203, 204, 205 sind die beiden Elektrodenstrukturen, bzw. die beiden Elektrodenbereiche 204A, 204B in einer selben Ebene angeordnet, d.h. sie befinden sich beide in der Ebene zwischen der Trägerfolie 203 und der Abdeckschicht 205.
Dies ist in der in Figur 2C gezeigten Perspektivansicht näher dargestellt. Zwischen der Trä- gerfolie 203 und der Abdeckschicht 205 spannt sich eine Ebene 215 auf. Innerhalb dieser Ebene 215 sind die beiden Elektrodenstrukturen bzw. Elektrodenbereiche 204A, 204B angeordnet. Figur 2D zeigt eine mehrschichtige unipolare Struktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200. Die Vorrichtung 200 weist zwei übereinander angeordnete Elektrodenstrukturen 204C, 204D auf. Die beiden Elektrodenstrukturen 204C, 204D sind demnach in zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet. Zwischen den beiden Elektrodenstrukturen 204C, 204D befindet sich eine Isoiationsschicht 208.
Die erste Elektrodenstruktur 204C kommt mit einer dem Substrat 201 zugewandten Seite 221 mit der Isolationsschicht 208 in Kontakt. Die erste Elektrodenstruktur 204C kommt mit einer dem Substratträger 202 zugewandten Seite 222 mit der Kunststoff-Trägerfolie 203 in Kontakt.
Die zweite Elektrodenstruktur 204D kommt mit einer dem Substrat 201 zugewandten Seite 223 mit der Abdeckschicht 205 in Kontakt. Die zweite Elektrodenstruktur 204D kommt mit einer dem Substratträger 202 zugewandten Seite 224 mit der Isolationsschicht 208 in Kontakt.
Demnach ist die erste Elektrodenstruktur 204C in einer ersten Ebene, d.h. zwischen der Isolationsschicht 208 und der Trägerfolie 203, angeordnet, während die zweite Elektrodenstruktur
204D in einer zweiten Ebene, d.h. zwischen der Isolationsschicht 208 und der Abdeckschicht 205, angeordnet ist.
Die erste Elektrodenstruktur 204C weist einen ersten Kontaktierungsabschnitt 21 C auf, über den ein Pol einer Spannungsquelle 210 mit der ersten Elektrodenstruktur 204C kontaktierbar ist.
Die zweite Elektrodenstruktur 204D weist einen zweiten Kontaktierungsabschnitt 211 D auf, über den ein Pol einer Spannungsquelle 210 mit der zweiten Elektrodenstruktur 204D kontaktierbar ist.
Gemäß der in Figur 2D gezeigten Ausführungsform weist die Trägerfolie 203 eine Dicke di auf. Die Abdeckschicht 205 weist eine Dicke d2 auf. Die Isolationsschicht 208 weist eine Dicke ds auf. Die Dicke da der Isolationsschicht 208 ist größer als die Dicke d2 der Abdeckschicht 205 beziehungsweise als die Dicke di der Trägerfolie 203. Vorzugsweise ist die Dicke ds der Isolationsschicht 208 größer als die Dicke di der Trägerfolie 203 und die Dicke d der Abdeckschicht 205 zusammen. Somit wirkt die elektrostatische Haltekraft hauptsächlich auf den Substratträger 202 und auf das Substrat 201 , während die dickere Isolationsschicht 208 ein Anziehen der beiden Elektrodenstrukturen 204C, 204D zueinander größtenteils verhindert. Mit anderen Worten ist die elektrostatische Haltekraft zwischen den Elektrodenstrukturen 204C, 204D und dem Substrat 201 bzw. dem Substratträger 202 größer als eine elektrostatische Haltekraft zwischen den beiden Elektrodenstrukturen 204C, 204D untereinander. Figur 2E zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 mit einem Schichtstapel 203, 204E, 208, 204F, 205, der eine unipolare Elektrodenstruktur 204E und eine bipolare Elektrodenstruktur mit einem ersten Elektrodenbereich 204F und einem zweiten Elektrodenbereich 204G aufweist. Zwischen der unipolaren Elektrodenstruktur 204E und der bipolaren Elektrodenstruktur 204F, 204G ist eine Isolationsschicht 208 angeordnet. Die beiden Elektrodenbereiche 204F, 204G sind über einen isolierenden Spalt 207 voneinander getrennt und elektrisch gegeneinander isoliert. Anstelle der beiden Elektrodenbereiche 204F, 204G können auch zwei separat kon- taktierbare Elektrodenstrukturen zwischen Abdeckschicht 205 und Isolationsschicht 208 vor- gesehen sein.
In dem in Figur 2E gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Elektrodenbereiche 204F, 204G der bipolaren Elektrodenstruktur zwischen der Abdeckschicht 205 und der Isolationsschicht 208 angeordnet. Die unipolare Elektrodenstruktur 204E ist zwischen der Isolationsschicht 208 und der Trägerfolie 203 angeordnet. Es ist ebenso denkbar, dass die unipolare Elektrodenstruktur 204E zwischen der Isolationsschicht 208 und der Abdeckschicht 205 angeordnet ist, und dass die bipolare Elektrodenstruktur 204F, 204G zwischen der Isolationsschicht 208 und der Trägerfolie 203 angeordnet ist. Ebenfalls wäre es denkbar, dass die Abdeckschicht 205 mit dem Substratträger 202 in Kontakt kommt, und dass die Trägerfolie 203 mit dem Substrat 201 in Kontakt kommt. Wie bereits mit Bezug auf Figur 2D erwähnt, ist es sinnvoll, wenn die Dicke d3 der Isolationsschicht 208 größer ist als die Dicke di der Trägerfolie 203 und/oder die Dicke d2 der Abdeckschicht 205.
Figur 2F zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 mit einem Schichtstapel 203, 204H, 204K, 208, 204L, 204 , 205 mit einer ersten bipolaren Elekt- rodenstruktur 204H, 204K und einer zweiten bipolaren Elektrodenstruktur 204L, 204 M.
Die erste bipolare Elektrodenstruktur weist einen ersten Elektrodenbereich 204H und einen zweiten Elektrodenbereich 204K auf, wobei beide Elektrodenbereiche 204H, 204K durch einen isolierenden Spalt 207A voneinander getrennt sind. Die erste bipolare Elektrodenstruktur 204H, 204K ist zwischen der Isolationsschicht 208 und der Trägerfolie 203, d.h. in einer ersten Ebene, angeordnet. Die zweite bipolare Elektrodenstruktur weist einen ersten Elektrodenbereich 204L und einen zweiten Elektrodenbereich 20 M auf, wobei beide Elektrodenbereiche 204L, 204M durch einen isolierenden Spalt 207B voneinander getrennt sind. Die zweite bipolare Elektrodenstruktur 204L, 204M ist zwischen der Isolationsschicht 208 und der Abdeckschicht 205, d.h. in einer zweiten Ebene angeordnet.
Figur 3 zeigt eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 300 in einem runden Format. Die Vorrichtung 300 weist eine flexible Kunststoff- Trägerfolie 303 auf. Auf der Trägerfolie 303 ist eine Elektrodenstruktur 304 angeordnet.
Die Elektrodenstruktur 304 ist in einen ersten Elektrodenbereich 304A und in einen zweiten Elektrodenbereich 304B unterteilt. Die Elektrodenbereiche 304A, 304B sind in Form einer ausgestanzten Metallfolie bereitgestellt. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Elektrodenbereiche 304A, 304B beispielsweise ätztechnisch oder durch Sputtern oder Aufdampfen als metallischer Dünnfilm vorgesehen sind.
Der erste Elektrodenbereich 304A weist einen ersten halbkreisförmig segmentierten Randab- schnitt 310A auf. Der erste Randabschnitt 310A ist entlang einer ersten Hälfte des äußeren Kreisumfangs der Trägerfolie 303 angeordnet. Entlang des ersten Randabschnitts 310A erstrecken sich mehrere parallel verlaufende Stege 311 A in Richtung eines gegenüberliegenden umfangsseitig angeordneten zweiten Randabschnitts 31 OB. Zwischen den Stegen 311 A ist ein Zwischenraum 312A ausgebildet. In den Zwischenraum 312A erstrecken sich Stege 311 B des zweiten Elektrodenbereichs 304B. Der zweite Elektrodenbereich 304B weist einen zweiten halbkreisförmig segmentierten Randabschnitt 31 OB auf. Der zweite Randabschnitt 31 OB ist entlang der zweiten Hälfte des äußeren Kreisumfangs der Trägerfolie 303 angeordnet. Entlang des zweiten Randabschnitts 31 OB erstrecken sich mehrere parallel verlaufende Stege 311 B in Richtung des gegenüberliegenden umfangsseitig angeordneten ersten Randabschnitts 310A. Zwischen den Stegen 311 B ist ein Zwischenraum 312B ausgebildet, in den sich wiederum die zuvor erwähnten Stege 311A des ersten Randabschnitts 310A hinein erstrecken.
Der Bereich zwischen den Stegen 311A, 3 B weist isolierende Eigenschaften auf, sodass die leitfähigen Stege 311A, 311 B elektrisch gegeneinander isoliert sind. Die Vorrichtung 300 weist einen ersten Kontaktierungsabschnitt 320A und einen zweiten Kon- taktierungsabschnitt 320B auf. Die beiden Kontaktierungsabschnitte 320A, 320B sind dazu ausgebildet, um mit einer Spannungsquelle in Kontakt gebracht zu werden. Figur 4 zeigt die Vorrichtung 300, die zwischen einem Substrat 301 und einem Substratträger 302 angeordnet ist. Es ist außerdem zu erkennen, dass die beiden Kontaktierungsabschnitte 320A, 320B zumindest abschnittsweise über den äußeren Umfang des Substrats 301 und des Substratträgers 302 hervorstehen. So kann die Vorrichtung 300 auch in einem gekoppelten Zustand, in dem sich die Vorrichtung 300 zwischen dem Substrat 301 und dem Substratträger 302 befindet, über die Kontaktierungsabschnitte 320A, 320B kontaktiert werden, da diese auch im gekoppelten Zustand weiterhin von außen zugänglich sind.
Die Kontaktierungsabschnitte 320A, 320B sind vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass die Elektrodenstruktur 304 nach außen elektrisch isoliert ist, wenn die Kontaktierungsabschnitte 320A, 320B kontaktiert sind. Beispielsweise kann die Trägerfolie 303 Kontaktierungsbereiche 321 A, 321 B aufweisen, auf denen die Kontaktierungsabschnitte 320A, 320B der Elektrodenstruktur 304 aufgebracht sind. In der in den Figuren 3 und 4 abgebildeten Ausführungsbeispielen weisen die Kontaktierungsbereiche 321 A, 321 B die Form von„Ohren" auf, die über den seitlichen äußeren Umfang der Trägerfolie 303 hervorstehen. Die Kontaktierungsbereiche 321 A, 321 B der Trägerfolie 303 und die Kontaktierungsabschnitte 320A, 320B der Elektrodenstruktur 304 werden auch als Außenkontakte bezeichnet.
Die ohrenförmigen Kontaktierungsbereiche 321 A, 321 B, beziehungsweise die Außenkontakte, können beispielsweise mit klemmenden Kontakten einer Spannungsquelle verbunden werden. Die klemmenden Kontakte können dabei vorteilhaft so an den ohrenförmigen Kontaktierungs- bereichen 321 A, 321 B angebracht werden, dass die Kontaktierungsabschnitte 320A, 320B der Elektrodenstruktur 304 nach außen elektrisch isoliert sind.
Im Falle einer unipolaren Elektrodenstruktur 304 ist das Vorsehen eines Kontaktierungsab- schnitts 320 ausreichend, während bei einer bipolaren Elektrodenstruktur 304 zwei Kontaktierungsabschnitte vorteilhaft sind. Ausführungsformen der Außenkontakte, beziehungsweise Ausführungsformen der Kontaktierungsabschnitte 320A, 320B der Elektrodenstruktur 304 sowie der Kontaktierungsbereiche 321 A, 321 B der Trägerfolie 303 werden später mit Bezug auf die Figuren 7A bis 7D näher erläutert.
Figur 5 zeigt zunächst eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 500. Die Vorrichtung 500 weist eine flexible Kunststoff-Trägerfolie 503 auf. Auf der Trägerfolie 503 ist eine Elektrodenstruktur 504 angeordnet. Die Vorrichtung 500 ist zwischen einem Substrat 501 und einem Substratträger 502 angeordnet. Der Substratträger 502 weist eine Aussparung 510 auf. Die Aussparung 510 ist als eine Materialaussparung vorgesehen, d.h. der Innenbereich der dem Substrat 501 zugewandten Seite 509 des Substratträgers 502 wurde ausgespart. Somit entsteht eine seitlich umlaufende Wandung 508, deren Oberkante 507 höher liegt als der Rest der ausgesparten Fläche der Ausspa- rung 510.
Innerhalb dieser Aussparung 510 ist die Vorrichtung 500 anordenbar. Genauer gesagt können, je nach Tiefe der Aussparung 510, die Trägerfolie 503, die Elektrodenstruktur 504 und gegebenenfalls eine (nicht abgebildete) Abdeckschicht zumindest abschnittsweise innerhalb der Aussparung 510 angeordnet werden. Vorteilhafter Weise kann auch das Substrat 501 in der Aussparung 510 angeordnet sein, wobei die Wandung 508 als seitliche Begrenzung gegen ein Verrutschen des Substrats 501 verwendbar ist.
Die Wandung 508 weist eine erste Durchbrechung 51 1A auf. Die Durchbrechung 51 1 A ist derart ausgebildet, dass ein erster Kontaktierungsabschnitt 520A der Vorrichtung 500 darin Platz findet. Die Wandung 508 weist außerdem eine zweite Durchbrechung 51 1 B auf. Die zweite Durchbrechung 51 1 B ist derart ausgebildet, dass ein zweiter Kontaktierungsabschnitt 520B der Vorrichtung 500 darin Platz findet.
Die Durchbrechungen 51 1 A, 51 1 B sind also ausgebildet, um die Kontaktierungsabschnitte 520A, 520B derart aufzunehmen, dass sich diese über den Umfang des Substratträgers 502 hinaus erstrecken. Somit bleiben die Kontaktierungsabschnitte 520A, 520B auch dann zu- gänglich, wenn die Vorrichtung 500 innerhalb der in dem Substratträger 502 vorgesehenen Aussparung 510 angeordnet ist. Die Kontaktierungsabschnitte 520A, 520B, oder gegebenenfalls weitere (nicht abgebildete) Kontaktierungsabschnitte können aber auch innerhalb der Aussparung 510 vorgesehen sein, d.h. sie würden sich nicht über den äußeren Umfang des Substratträgers 502 hinaus erstrecken. Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 600 mit einer flexiblen Kunststoff-Trägerfolie 603 und einer darauf angeordneten Elektrodenstruktur 604.
Die Vorrichtung 600 weist eine Ausnehmung 610 auf. Die Ausnehmung 610 erstreckt sich vollständig durch die Vorrichtung 600 hindurch. Mit anderen Worten bildet die Ausnehmung 610 ein Loch in der Vorrichtung 600. Die Vorrichtung 600 kann mehrere Ausnehmungen 610, 61 1 aufweisen. Die Elektrodenstruktur 604 erstreckt sich entsprechend auf den restlichen Bestandteilen der Trägerfolie 603. Im Falle mehrerer Ausnehmungen 610, 61 1 bleiben Stege 612 auf der Trägerfolie 603 bestehen. So bildet sich beispielsweise zwischen der Ausnehmung 610 und der Ausnehmung 611 ein Steg 612 aus. Auf den Stegen 612 kann die Elektrodenstruktur 604 angeordnet sein. im Folgenden werden Ausführungsformen der Außenkontakte mit Bezug auf die Figuren 7A bis 7D näher beschrieben. Figur 7A zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 700 im Bereich eines elektrischen Außenkontakts.
Die Vorrichtung 700 ist zwischen einem Substrat 701 und einem Substratträger 702 angeordnet. Die Vorrichtung 700 weist eine flexible Kunststoff-Trägerfolie 703 mit einer darauf aufgebrachten Elektrodenstruktur 704 auf. Auf der dem Substrat 701 zugewandten Seite der Elekt- rodenstruktur 704 ist eine Abdeckschicht 705 angeordnet.
Die Abdeckschicht 705 weist eine Aussparung 730 auf. Die Aussparung 730 ist ein materialfreier Bereich innerhalb der Abdeckschicht 705. Die Aussparung 730 erstreckt sich vollständig durch die Abdeckschicht 705 hindurch, d.h. sie erstreckt sich bis zu der darunter angeordneten Elektrodenstruktur 704 und legt diese somit zumindest abschnittsweise frei. Dieser freigelegte Abschnitt 720 der Elektrodenstruktur 704 kann zur Kontaktierung der Elektrodenstruktur 704 genutzt werden.
Die in der Abdeckschicht 705 vorgesehene Aussparung 730 ist in dem mit Strichlinien 740 dargestellten Bereich eines Außenkontakts der Vorrichtung 700 vorgesehen. Die Elektrodenstruktur 704 ist durch die Aussparung 730 hindurch kontaktierbar. Es ist beispielsweise mög- lieh, dass ein Pin 735 oder Kontaktstift 735 einer Spannungsquelle durch die Aussparung 730 hindurch die darunter liegende Elektrodenstruktur 704 kontaktiert.
Figur 7B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 700. In der in Figur 7B abgebildeten Ausführungsform ist die Aussparung 730 mit einer Kontaktschicht 731 abgedeckt. Die Kontaktschicht 731 kann ein leitendes oder ein halbleitendes Material auf- weisen. Die Vorrichtung 700 weist in dieser Ausführungsform also eine ein leitendes oder ein halbleitendes Material aufweisende Kontaktschicht 731 auf.
Die Kontaktschicht 731 ist auf der der Elektrodenstruktur 704 abgewandten Seite der Abdeckschicht 705 angeordnet. Die Kontaktschicht 731 bedeckt die in der Abdeckschicht 705 vorgesehene Aussparung 730 zumindest abschnittsweise. Die Kontaktschicht 731 ist im Bereich der Aussparung 730 von der Elektrodenstruktur 704 beabstandet angeordnet. Es entsteht somit eine geschlossene Kavität 730 zwischen der Kontaktschicht 731 , der Abdeckschicht 705 und der Elektrodenstruktur 704. Wird nun, wie in Figur 7C dargestellt, ein Pin 735 oder Kontaktstift 735, der mit einer externen Spannungsquelle verbunden ist, auf die Kontaktschicht 731 gedrückt, so wird der Luftspalt in der Kavität 730 zusammengedrückt und es kommt zum elektrischen Kontakt mit der Elektrodenstruktur 704. Die Elektrodenstruktur 704 kann somit aufgeladen werden. Nach dem Abhe- ben des Kontaktstifts 735 geht die Kontaktschicht 731 wieder in die in Figur 7B dargestellte Ausgangslage zurück, in der sie von der Elektrodenstruktur 704 beabstandet ist. Die Kontaktschicht 731 verbleibt also isoliert von der Elektrodenstruktur 704 und die Elektrodenstruktur 704 kann sich somit nicht, zum Beispiel über die Kontaktschicht 731 , entladen.
Mit anderen Worten ist die Kontaktschicht 731 im Bereich der Aussparung 730 mit der Elekt- rodenstruktur 704 in Kontakt bringbar, wenn auf die Kontaktschicht 731 und/oder auf die Elektrodenstruktur 704 eine Kraft ausgeübt wird.
Die Kontaktschicht 731 weist also einen Kontaktabschnitt 736 auf an dem die Kontaktschicht 731 mit der Elektrodenstruktur 704 in Kontakt bringbar ist. Wie in den Figuren 7B und 7C zu erkennen ist, ist dieser Kontaktabschnitt 736 etwa im Bereich der Aussparung 730 angeordnet. In einer Ausführungsform ist die Kontaktschicht 731 als eine dünne Edelstahlfolie ausgebildet, die über die in der Abdeckschicht 705 vorgesehene Aussparung 730 geklebt wird. Edelstahl eignet sich gut, da dieses Material weitestgehend resistent gegenüber den bei der Wafer-Pro- zessierung eingesetzten Chemikalien ist.
Figur 7D zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 700. Dar- gestellt ist auch hier wieder ein Ausschnitt der Vorrichtung 700 im Bereich eines Außenkontakts.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor mit Bezug auf die Figuren 7A, 7B und 7C beschriebenen Ausführungsformen unter anderem dadurch, dass die Kontaktschicht 731 einen Kontaktabschnitt 736 aufweist, der in radialer Richtung R von der Aussparung 730 beabstandet angeordnet ist. Ein mit einer Spannungsquelle verbundener Pin 735 oder Kontaktstift 735 kann mit dem Kontaktabschnitt 736 in Kontakt gebracht werden. Die Kontaktschicht 731 wird somit mit einer Ladung versehen.
Etwa im Bereich der Aussparung 730 ist eine isolierende Schicht 734 angebracht. Die isolierende Schicht 734 ist auf der dem Substrat 701 zugewandten Seite der Kontaktschicht 731 angeordnet und isoliert die Kontaktschicht 731 elektrisch nach außen. Die Isolationsschicht 734 kann aus demselben Material hergestellt sein wie die Trägerfolie 703. Um die auf der Kontaktschicht 731 vorhandenen Ladungsträger nun auf die Elektrodenstruktur 704 zu übertragen, um diese aufzuladen, muss die Kontaktschicht 731 mit der Elektroden struktur 704 in Kontakt gebracht werden. Die Kontaktschicht 731 und die Eiektrodenstruktur
704 sind im Bereich der Aussparung 730 miteinander in Kontakt bringbar. Dazu wird auf die isolierende Schicht 734 eine Kraft Fi aufgebracht, welche nach unten, d.h. in Richtung der Elektrodenstruktur 704 wirkt. Zusätzlich oder alternativ kann eine Kraft l ? auf die Elektrodenstruktur 704 aufgebracht werden, die nach oben, d.h. in Richtung der Kontaktschicht 731 wirkt. Somit kommen die aufgeladene Kontaktschicht 731 und die Elektrodenstruktur 704, ähnlich zu der in Figur 7C abgebildeten Ausführungsform, miteinander in Kontakt und die Ladungsträger werden von der Kontaktschicht 731 auf die Elektrodenstruktur 704 übertragen.
Mit anderen Worten ist die Kontaktschicht 731 einerseits an einem radial von der Aussparung 730 beabstandeten Kontaktabschnitt 736 z.B. mit einem Pin 735 kontaktierbar und andererseits im Bereich der Aussparung 730 mit der Elektrodenstruktur 704 in Kontakt bringbar, wenn auf die Kontaktschicht 731 und/oder auf die Elektrodenstruktur 704 eine Kraft Fi, F?. ausgeübt wird.
Der Kontaktabschnitt 736 für die Aufladung ist also geometrisch von der in der Abdeckschicht
705 vorgesehenen Aussparung 730 getrennt. Somit muss zur Aufladung sowohl der Kontaktstift 735 auf den Kontaktabschnitt 736 aufgesetzt werden, als auch die Kavität 730 mechanisch durchgedrückt werden. Dies kann vorteilhaft sein, z.B. weil eine unbeabsichtigte Entladung beim„Anfassen" der elektrostatischen Vorrichtung vermieden wird. Es ist unwahrscheinlich, dass eine Person beim Anfassen der Vorrichtung 700 beide Kontakte 736, 730 gleichzeitig so betätigt, dass eine Entladung auftreten könnte.
In einer Ausführungsform ist die Kontaktschicht 731 als eine isolierende Schicht mit einer ein- seitig leitfähigen Beschichtung, z.B. mit einer Metallschicht, ausgeführt. Die einseitig leitfähige Beschichtung befindet sich in diesem Fall auf der Unterseite, d.h. auf der der Elektrodenstruktur 704 zugewandten Seite der Kontaktschicht 731 . Die Kontaktschicht 731 wäre somit auf der der Elektrodenstruktur 704 zugewandten Seite elektrisch leitfähig und auf der der Elektrodenstruktur 704 abgewandten Seite elektrisch nach außen isoliert. Das Vorsehen einer isolieren- den Schicht 734 wäre in diesem Fall optional.
Figur 7E zeigt die mit Bezug auf Figur 7D diskutierte Ausführungsform in einer Draufsicht. In dieser Ausführungsform ragt die Abdeckschicht 705 in radialer Richtung am weitesten nach außen. Daher sind hier lediglich die Umrisse 705a der Abdeckschicht 705 zu erkennen. Die Abdeckschicht 705 überdeckt die darunter liegenden Schichten.
Die Abdeckschicht 705 weist eine Aussparung 730 auf. Auf der Abdeckschicht 705 ist, wie zuvor mit Bezug auf Figur 7D erläutert, eine Kontaktschicht 731 angebracht, die die Ausspa- rung 730 zumindest abschnittsweise überdeckt. Aus diesem Grund ist die Aussparung 730 in Figur 7E in Strichlinien dargestellt.
Eine isolierende Schicht 734 ist über der Kontaktschicht 731 angeordnet und überdeckt die Kontaktschicht 731 zumindest abschnittsweise. Der von der isolierenden Schicht 734 verdeckte Abschnitt der Kontaktschicht 731 ist in Figur 7E in Strichlinien dargestellt. Der frcilie- gende Abschnitt 736 der Kontaktschicht 731 ist freigelegt und von außen zugänglich und somit z.B. mit einem Pin 735 kontaktierbar. Der freiliegende Abschnitt 736 bildet den Kontaktabschnitt 736 und ist in Figur 7E schraffiert dargestellt.
Zum Aufladen der Eiektrodenstruktur 704 muss einerseits der Kontaktabschnitt 736, z.B. mit einem Pin 735, kontaktiert werden. Andererseits muss auch die Kontaktschicht 731 durch Auf- bringen einer Kraft in Richtung der Elektrodenstruktur 704 mit dieser in Kontakt gebracht werden. Beispielsweise kann hierfür im Bereich der Aussparung 730 ein Druck auf die Vorrichtung 700 ausgeübt werden.
Die Vorrichtung 700 weist einen Mittelpunkt C auf. Es ist zu erkennen, dass die Aussparung 730 und der Kontaktabschnitt 736, von diesem Mittelpunkt C aus gesehen, in radialer Richtung R voneinander beabstandet angeordnet sind.
Die Kontaktschicht 731 und die isolierende Schicht 734 sind hier streifenförmig ausgebildet und auf der runden Abdeckschicht 705 angebracht.
Figur 7F zeigt eine alternative Ausführungsform in einer Draufsicht, in dieser Ausführungsform ragt die isolierende Schicht 734 in radialer Richtung am weitesten nach außen. Daher sind hier lediglich die Umrisse 734a der isolierenden Schicht 734 zu erkennen.
Unter der isolierenden Schicht 734 ist, wie mit Bezug auf die Figuren 7D und 7E erläutert, die Kontaktschicht 731 angeordnet. Die Kontaktschicht 731 ist hier von der darüber liegenden isolierenden Schicht 734 zumindest abschnittsweise verdeckt. Die Kontaktschicht 731 kann, wie zuvor mit Bezug auf Figur 7E erläutert, streifenförmig ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die Kontaktschicht 731 aber auch kreisförmig ausgebildet sein und sich unterhalb der sichtbaren isolierenden Schicht 734 erstrecken. Dies ist in Figur 7F ansatzweise zu erkennen. Die isolierende Schicht 734 weist nämlich beispielsweise eine Ausnehmung 740 auf. Die Ausnehmung 740 erstreckt sich vom äußeren Rand 734a der isolierenden Schicht 734 radial nach innen und legt somit einen Abschnitt 736 der darunter liegenden Kontaktschicht 731 frei. Dieser Abschnitt 736 kann von einem Pin 735 kontaktiert werden und bildet somit einen Kontaktabschnitt 736.
In Figur 7F ist ein äußerer Rand 731 a der Kontaktschicht 731 zu erkennen. Der Durchmesser der Kontaktschicht 731 ist hier geringer als der Durchmesser der darüber angeordneten isolierenden Schicht 734. Die Kontaktschicht 731 ist somit von der isolierenden Schicht 734, mit Ausnahme der Ausnehmung 740, bedeckt und durch die isolierende Schicht 734 nach außen isoliert.
Zum Aufladen der Elektrodenstruktur 704 muss einerseits der Kontaktabschnitt 736, z.B. mit einem Pin 735, kontaktiert werden. Andererseits muss auch die Kontaktschicht 731 durch Aufbringen einer Kraft in Richtung der Elektrodenstruktur 704 mit dieser in Kontakt gebracht werden. Beispielsweise kann hierfür im Bereich der Aussparung 730 ein Druck auf die Vorrichtung 700 ausgeübt werden.
Auch in dieser Ausführungsform sind die Aussparung 730 und der Kontaktabschnitt 736, von dem Mittelpunkt C aus gesehen, in radialer Richtung R voneinander beabstandet angeordnet.
Figur 7G zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 700 in einer Draufsicht. In dieser Ausführungsform weisen die isolierende Schicht 734 und die darun- ter angeordnete Kontaktschicht 731 etwa denselben Durchmesser auf. In der Draufsicht sind daher lediglich die Umrisse 734a der isolierenden Schicht 734 zu erkennen.
Unter der isolierenden Schicht 734 ist, wie mit Bezug auf die Figuren 7D, 7E und 7F erläutert, die Kontaktschicht 731 angeordnet. Die Kontaktschicht 731 ist hier von der darüber liegenden isolierenden Schicht 734 zumindest abschnittsweise verdeckt. Die Kontaktschicht 731 kann, wie zuvor mit Bezug auf Figur 7E erläutert, streifenförmig ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die Kontaktschicht 731 , wie mit Bezug auf Figur 7F erläutert, aber auch kreisförmig ausgebildet sein und sich unterhalb der sichtbaren isolierenden Schicht 734 erstrecken.
Dies ist in Figur 7G ansatzweise zu erkennen. Die isolierende Schicht 734 weist nämlich eine Ausnehmung 740 auf. Die Ausnehmung 740 erstreckt sich vom äußeren Rand 734a der iso- lierenden Schicht 734 radial nach innen und legt somit einen Abschnitt 736 der darunter liegenden Kontaktschicht 731 frei. Dieser Abschnitt 736 kann von einem Pin 735 kontaktiert werden und bildet somit einen Kontaktabschnitt 736. In Figur 7G ist ein äußerer Rand 731 a der Kontaktschicht 731 zu erkennen. Der Durchmesser der Kontaktschicht 731 ist etwa genauso groß wie der Durchmesser der darüber angeordneten isolierenden Schicht 734. Die Kontaktschicht 731 ist somit von der isolierenden Schicht 734, mit Ausnahme der Ausnehmung 740, bedeckt und durch die isolierende Schicht 734 nach außen isoliert.
Zum Aufladen der Elektrodenstruktur 704 muss auch hier einerseits der Kontaktabschnitt 736, z.B. mit einem Pin 735, kontaktiert werden. Andererseits muss auch die Kontaktschicht 731 durch Aufbringen einer Kraft in Richtung der Elektrodenstruktur 704 mit dieser in Kontakt gebracht werden. Beispielsweise kann hierfür im Bereich der Aussparung 730 ein Druck auf die Vorrichtung 700 ausgeübt werden.
Im Vergleich zu den zuvor diskutierten Ausführungsformen sind in Figur 7G die Aussparung 730 und der Kontaktabschnitt 736 entlang des Umfangs der Vorrichtung 700 um einen Winkel α versetzt zueinander angeordnet.
Die Vorrichtung 700 weist einen Mittelpunkt C auf. Der Mittelpunkt 736c des Kontaktabschnitts 736 ist um die Strecke b vom Mittelpunkt C der Vorrichtung 700 entfernt. Der Mittelpunkt 730c der Aussparung 730 ist um die Strecke a vom Mittelpunkt C der Vorrichtung 700 entfernt. Die Strecke a und die Strecke b weisen hier dieselbe Länge L auf. Somit sind der Kontaktabschnitt 736 und die Aussparung 730 in radialer Richtung gleich weit vom Mittelpunkt C entfernt.
Es ist aber auch denkbar, dass eine der beiden Strecken a, b kürzer ist als die andere der beiden Strecken a, b. Somit wäre, wie zuvor mit Bezug auf die Figuren 7D bis 7F erläutert, die Aussparung 730 in radialer Richtung von dem Kontaktabschnitt 736 beabstandet angeordnet, zusätzlich zu dem dargestellten Winkelversatz um den Winkel a.
Generell kann in den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 7D bis 7G der Kontaktabschnitt 736 in radialer Richtung R näher zum Mittelpunkt C der Vorrichtung 700 angeordnet sein, als die Aussparung 730. Das heißt die Aussparung wäre weiter außen angeordnet als der Kontaktabschnitt 736, und der Kontaktabschnitt 736 könnte z.B. in Form eines Lochs in der isolierenden Schicht 734, wie mit dem Loch 750 angedeutet, vorgesehen sein.
Die elektrostatisch aktivierbaren Elektrodenstrukturen sollen erfindungsgemäß auf einem dünnen Folien-Substrat (Trägerfolie) hergestellt werden. Eine solche Vorrichtung kann eine elekt- rostatische Haltekraft in beide Richtungen bewirken. Sie kann also z.B. zwischen ein dünnes, fragiles oder flexibles Substrat und einer starren Trägerplatte gelegt werden. Nach Aufladung der Elektrodenstrukturen hält die Vorrichtung den Substratstapel zusammen. Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Spannungsquelle angeschlossen. Abhängig davon, ob die Vorrichtung eine unipolare oder ein bipolare Elektrodenstruktur aufweist, werden die Pole der Spannungsquelle an der unipolaren Elektrodenstruktur und dem Substrat oder dem Substratträger angeschlossen, oder je einer der beiden Pole der Span- nungsquelle wird an je einer bipolaren Elektrodenstruktur angeschlossen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600) zum elektrostatischen Koppeln eines Substrats (101 ) mit einem Substratträger (102), wobei die Vorrichtung (100) aufweist: eine flexible Kunststoff-Trägerfolie (103), auf der eine elektrisch kontaktierbare Elektrodenstruktur (104) einseitig aufgebracht ist, und eine Abdeckschicht (105), die auf der der Trägerfolie (103) abgewandten Seite (106) der Elektrodenstruktur (104) mit der Elektrodenstruktur (104) in Kontakt bringbar ist, wobei die Vorrichtung (100) derart ausgebildet ist, dass sie in einem gekoppelten Zustand zumindest abschnittsweise zwischen dem Substrat (101) und dem Substratträger (102) angeordnet ist und in einem nicht gekoppelten Zustand wiederverwendbar von dem Substratträger (102) entfernbar ist.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei die Trägerfolie (103) und die darauf aufgebrachte Elektrodenstruktur (104) zusammen eine Dicke (DTE) von weniger als 200 μπι, von weniger als 100 pm, oder von weniger als 70 pm aufweisen.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trägerfolie (103) einen der Kunststoffe Polyimid, Polyetheretherketon, Polyethylennaphthalat, Flüssigkristallines LCP Polymer oder Polyethylenterephthalat beinhaltet.
4. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenstruktur (104) ein Metall, ein leitfähiges Polymer, eine dotierte Halbleiterschicht oder einen anorganischen Leiter aufweist.
5. Vorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei das Metall als Beschichtung oder als eine Folie, insbesondere als eine gestanzte Metallfolie, vorgesehen ist.
6. Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (200) eine weitere ein Metall aufweisende Schicht (204D) aufweist, wobei das Metall als Beschichtung oder als eine Folie vorgesehen ist.
7. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Metall Kupfer aufweist.
8. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckschicht (105) eine isolierende Schicht ist, die auf der Elektrodenstruktur (104) oder auf der der Elektrodenstruktur (104) zugewandten Seite des Substrats (101) oder des Substratträgers (102) angebracht ist.
9. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckschicht (105) als eine Kunststoff-Folie ausgebildet ist, die dasselbe Material und/oder etwa dieselbe Dicke wie die Kunststoff-Trägerfolie (103) aufweist.
10. Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenstruktur (204) in mindestens zwei elektrisch kontaktierbare Elektrodenbereiche (204A, 204B) unterteilt ist, wobei die Elektrodenbereiche (204A, 204B) in einer selben Ebene (215) angeordnet sind.
11. Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenstruktur (204C) in einer ersten Ebene angeordnet ist und wobei die Vorrichtung (200) mindestens eine zweite elektrisch kontaktierbare Elektrodenstruktur (204D) aufweist, die in einer von der ersten Ebene unterschiedlichen zweiten Ebene angeordnet ist.
12. Vorrichtung (200) nach Anspruch 11 , wobei die zweite Elektrodenstruktur (204D) in mindestens zwei elektrisch kontaktierbare Elektrodenbereiche (204F, 204G) unterteilt ist, wobei die Elektrodenbereiche (204F, 204G) in einer selben Ebene angeordnet sind.
13. Vorrichtung (200) nach Anspruch 11 oder 12, wobei zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenstruktur (204C, 204D) eine isolierende Schicht (208) angeordnet ist, wobei die isolierende Schicht (208) eine Dicke (d3) aufweist, die größer ist als die Dicke (di) der Trägerfolie (103) und/oder die Dicke (d2) der Abdeckschicht (205).
14. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenstruktur (304) einen Kontaktierungsabschnitt (320) aufweist, der zumindest abschnittsweise über den äußeren Umfang des Substrats (301) und/oder des Substratträgers (302) hervorsteht, sodass der Kontaktierungsabschnitt (320) von außen zugänglich ist, wenn die Vorrichtung (300) zwischen dem Substrat (301) und dem Substratträger (302) angeordnet ist.
15. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenstruktur (304) einen Kontaktierungsabschnitt (320) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass die Elektrodenstruktur (304) nach außen elektrisch isoliert ist, wenn der Kontaktierungsabschnitt (320) kontaktiert ist.
16. Vorrichtung (700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenstruktur (704) einen Kontaktierungsabschnitt (720) aufweist, und wobei die Abdeckschicht (705) eine Aussparung (730) im Bereich des Kontaktierungsabschnitts (720) aufweist, sodass der Kontaktierungsabschnitt (720) durch die Aussparung (730) hindurch kontaktierbar ist.
17. Vorrichtung (700) nach Anspruch 16, wobei die Vorrichtung (700) eine ein leitendes oder ein halbleitendes Material aufweisende Kontaktschicht (731) aufweist, die auf der der Elektrodenstruktur (704) abgewandten Seite der Abdeckschicht (705) angeordnet ist und die in der Abdeckschicht (705) vorgesehene Aussparung (730) zumindest abschnittsweise bedeckt, und wobei die Kontaktschicht (731) im Bereich der Aussparung (730) von der Elektrodenstruktur (704) beabstandet angeordnet ist.
18. Vorrichtung (700) nach Anspruch 17, wobei die Kontaktschicht (731) im Bereich der Aussparung (730) mit der Elektrodenstruktur (704) in Kontakt bringbar ist, wenn auf die Kontaktschicht (731 ) und/oder auf die Elektrodenstruktur (704) eine Kraft (Ft, F2) ausgeübt wird.
19. Vorrichtung (700) nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Vorrichtung (700) einen Mittelpunkt (C) aufweist und wobei die Kontaktschicht (731) einen Kontaktabschnitt (736) aufweist, der von dem Mittelpunkt (C) ausgehend in radialer Richtung (R) von der Aussparung (730) beabstandet angeordnet und/oder entlang eines Umfangs der Vorrichtung (700) um einen Winkel (a) von der Aussparung (730) versetzt angeordnet ist.
20. Vorrichtung (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerfolie (503), die Elektrodenstruktur (504) und die Abdeckschicht derart ausgebildet sind, dass sie zumindest abschnittsweise in einer in dem Substratträger (502) vorgesehenen Aussparung (510) anordenbar sind.
21. Vorrichtung (500) nach Anspruch 20, wobei ein Kontaktierungsabschnitt (520) der Elektrodenstruktur (504) derart ausgebildet ist, dass dieser in einer in einer seitlich entlang der Aussparung (510) umlaufenden Wandung (508) vorgesehenen Durchbrechung (511 ) anordenbar ist und sich über den Umfang des Substratträgers (502) hinaus erstreckt.
22. Vorrichtung (600) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (600) eine Ausnehmung (610, 611) aufweist, die sich vollständig durch die Vorrichtung (600) hindurch erstreckt.
23. Substratstapei aufweisend ein Substrat (101), einen Substratträger (102) und eine zwischen dem Substrat (101 ) und dem Substratträger (102) angeordnete Vorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
24. Verwendung einer Vorrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten:
Anordnen der Vorrichtung (100) zwischen dem Substrat (101) und dem Substratträger (102), und
Anlegen einer Gleichspannung zwischen der Elektrodenstruktur (104) und dem Substrat (101) und/oder zwischen der Elektrodenstruktur (104) und dem Substratträger (102), oder
Anlegen einer Gleichspannung zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrodenstruktur (204C, 204D) oder zwischen eines ersten und eines zweiten Elektrodenbereichs (204A, 204B), wenn die Vorrichtung mindestens zwei Elektrodenstrukturen (204C, 204D) und/oder mindestens zwei Elektrodenbereiche (204A, 204B) aufweist.
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