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Die Erfindung betrifft eine Substrathaltevorrichtung und eine Prozesskammer.
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Im Allgemeinen können Substrate in einer Prozesskammer prozessiert werden. Dabei kann beispielsweise ein Substrat durch die Prozesskammer hindurch transportiert werden, oder es können mehrere Substrate in einem Substrathalter aufgenommen sein, so dass die mehreren Substrate gleichzeitig durch die Prozesskammer hindurch transportiert werden können und in der Prozesskammer prozessiert werden können. Dabei können mehrere Substrate in einen Substrathalter eingelegt sein oder eingelegt werden, wobei die geometrische Form der Substrate beim Einlegen in den Substrathalter nicht verändert wird.
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Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, dass ein Substrat (oder mehrere Substrate) während des Prozessierens in einer Prozesskammer in eine neue geometrische Form gebracht werden kann, wobei die neue geometrische Form des Substrats das Prozessieren des Substrats verbessern kann oder erleichtern kann oder positiv beeinflussen kann. Anschaulich können beispielsweise wellige oder unebene Substrate in einer Substrathaltevorrichtung aufgenommen werden und dabei geglättet werden (mittels mechanischer Kräfte kann das jeweilige Substrat oder ein Bereich des jeweilige Substrats geglättet werden), so dass die welligen oder unebenen Substrate in einer glatten und/oder ebenen Form prozessiert werden können. Das Prozessieren (z.B. Beschichten, oder Wärmebehandeln) der zumindest vorrübergehend geglätteten Substrate kann beispielsweise in verbesserten Substrateigenschaften und/oder Schichteigenschaften resultieren. Beispielsweise können somit wellige oder unebene Substrate gleichmäßiger beschichtet werden, so dass beispielsweise die Schichtdickenverteilung auf dem Substrat verbessert sein kann. Ferner kann das Beschichten glatter und/oder ebener Substrate ein verbessertes (z.B. homogeneres) Schichtwachstum ermöglichen. Mit anderen Worten können anschaulich Probleme vermieden oder reduziert werden, die sich beim Beschichten (oder sonstigem Prozessieren) welliger oder unebener Substrate ergeben können, indem beispielsweise die Form der Substrate beim Beschichten mittels einer entsprechenden Substrathaltevorrichtung verändert wird.
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Ferner kann ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen anschaulich darin gesehen werden, einen Substrathalter (in anderen Worten eine Substrathaltevorrichtung) bereitzustellen, welcher mindestens ein Substrat (in anderen Worten ein oder mehrere Substrate) aufnehmen kann, wobei der Substrathalter derart eingerichtet sein kann, dass ein Verformen des mindestens einen Substrats während des Prozessierens gering gehalten werden kann und/oder so dass das mindestens eine Substrat mittels des Substrathalters in eine entsprechende für das Prozessieren geeignete geometrische Form gebracht werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Substrathaltevorrichtung zum Prozessieren von mindestens einem Substrat in einer Prozesskammer bereitgestellt. Dabei kann das mindestens eine Substrat in eine ebene Maske (allgemein in ein erstes Halteelement) eingelegt sein oder werden, wobei die ebene Maske mindestens ein Loch (ein Loch oder mehrere Löcher) aufweisen kann, so dass ein Prozessieren des Substrats von der Maskenseite her ermöglicht sein kann; beispielsweise kann das Prozessieren des mindestens einen Substrats durch das mindestens eine Loch hindurch erfolgen, wobei das mindestens eine Loch das mindestens eine Substrat zumindest teilweise freilegt. Mit anderen Worten kann die Substrathaltevorrichtung derart eingerichtet sein, dass eine Oberfläche des mindestens einen Substrats, welches in der Substrathaltevorrichtung aufgenommen sein kann, freiliegend ist. Ferner kann das mindestens eine Loch kleiner sein als die Außenkontur des Substrats, so dass das Substrat im Randbereich auf der Maske aufliegen kann. Dabei kann die Substrathaltevorrichtung derart eingerichtet sein, dass jeweils ein in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenes Substrat im Randbereich im Wesentlichen vollständig auf der ebenen Maske aufliegt, so dass das aufgenommene Substrat in eine entsprechende (beispielsweise glatte oder ebene) Form gebracht wird. Dabei kann das Substrat im Randbereich flächig auf der Maske aufliegen, wobei das Substrat beispielsweise mittels eines federnden und/oder flexiblen Elements (Niederhalteelements) gegen die Maske gedrückt werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Substrathaltevorrichtung bereitgestellt, welche derart eingerichtet sein kann, dass ein Verformen eines in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenen Substrats während eines Prozessierens in einer Prozesskammer gering gehalten wird. Ferner kann ein bereits verformtes nicht ebenes aufzunehmendes Substrat mittels der Substrathaltevorrichtung in eine entsprechende zum Prozessieren geeignete Form gebracht sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein aufzunehmendes Substrat eine Folie sein oder eine Folienstruktur aufweisen, beispielsweise ein Metallfolie oder einem Kunststofffolie (in anderen Worten eine Polymerfolie). Ferner kann das in der Substrathaltevorrichtung aufzunehmende Substrat eine geringe Dicke aufweisen, wobei das aufzunehmende Substrat flexibel sein kann, beispielsweise eine Dicke von kleiner als 300 µm, beispielsweise kleiner als 200 µm, beispielsweise kleiner als 100 µm.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Substrathaltevorrichtung Folgendes aufweisen: ein erstes Halteelement (z.B. ein Maskenelement), das aufweist: eine Auflagefläche zum Auflegen mindestens eines Randbereichs eines Substrats; eine Öffnung in einem inneren Bereich des ersten Halteelements; wobei die Auflagefläche die Öffnung begrenzt; ein zweites Halteelement, welches mit dem ersten Halteelement lösbar verbindbar ist derart, dass ein auf die Auflagefläche aufgelegtes Substrat zwischen dem ersten Halteelement und dem zweiten Halteelement aufgenommen ist; mindestens ein Niederhalteelement, das zwischen dem ersten Halteelement und dem zweiten Halteelement derart relativ zu der Auflagefläche angeordnet ist, dass eine auf das Niederhalteelement ausgeübte Niederhaltekraft im Wesentlichen auf den Randbereich eines auf die Auflagefläche aufgelegten Substrats wirkt, der auf der Auflagefläche aufgelegt ist.
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Ferner kann die Auflagefläche die Öffnung vollständig umschließen.
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Ferner kann die Substrathaltevorrichtung einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Substrats aufweisen, wobei die Auflagefläche innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist. Der Aufnahmeraum kann beispielsweise mittels einer Aussparung oder mittels mehrerer Aussparungen in dem ersten Halteelement gebildet sein.
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Ferner kann die Substrathaltevorrichtung eine Verbindungsstruktur zum lösbaren Verbinden des ersten Halteelements mit dem zweiten Halteelement aufweisen. Das zweite Halteelement kann beispielsweise auf eine Verbindungsstruktur aufgesteckt sein, wobei die Verbindungsstruktur an dem ersten Halteelement befestigt sein kann.
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Ferner kann die Verbindungsstruktur Teil des ersten Halteelements sein.
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Ferner kann die Verbindungsstruktur einen Stift oder mehrere Stifte aufweisen, welche das erste Halteelement mit dem zweiten Halteelement lateral fixieren. Die Verbindungsstruktur kann beispielsweise teilweise in das zweite Halteelement hineinragen, so dass ein seitliches Verschieben des zweiten Halteelements relativ zu dem ersten Halteelement verhindert oder reduziert sein kann. Ferner kann die Verbindungsstruktur derart eingerichtet sein, dass ein vertikales Verschieben (senkrecht zur seitlichen Richtung) ermöglicht sein kann.
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Ferner kann die Verbindungsstruktur einen Stift oder mehrere Stifte aufweisen, wobei die Verbindungsstruktur das erste Halteelement mit dem zweiten Halteelement lateral fixiert.
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Ferner kann die Verbindungsstruktur einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Substrats definieren. Anschaulich kann der Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Substrats zwischen mehreren Stiften liegen oder mittels mehrerer Stifte vorgegeben sein.
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Ferner kann das zweite Halteelement mindestens ein Loch aufweisen zum Aufnehmen der Verbindungsstruktur. Ferner kann ein Loch auch ein Durchbruch sein oder einen Durchbruch aufweisen.
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Ferner kann das mindestens eine Loch als ein Durchgangsloch ausgebildet sein. Ferner kann das mindestens eine Loch als ein Sackloch ausgebildet sein.
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Ferner kann das Niederhalteelement an dem zweiten Halteelement befestigt sein. Ferner kann die Substrathaltevorrichtung derart eingerichtet sein, dass das zweite Halteelement mittels des Niederhalteelements auf ein in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenes Substrat drückt.
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Ferner kann das Niederhalteelement einstückig mit dem zweiten Halteelement ausgebildet sein.
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Ferner kann das Niederhalteelement mindestens eines der folgenden Materialien aufweisen: Kohlenstoff, kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff, ein Metall, Indium, Blei, Zinn, oder eine anderes Weichmetall, ein Polymer oder einen Kunststoff. Anschaulich gesehen kann das Niederhalteelement ein Material aufweisen, welches eine ausreichend hohe Flexibilität aufweist, so dass ein in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenes Substrat nicht von dem Niederhalteelement beschädigt wird. Ferner kann das Niederhalteelement ein flexibler Körper sein oder eine flexible Komponente aufweisen, so dass das Niederhalteelement reversibel (oder teilweise elastisch) verformt werden kann.
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Ferner kann das Niederhalteelement ein mechanisches Federelement aufweisen. Ferner kann das Niederhalteelement eine oder mehrere mechanische Federn aufweisen. Ferner kann das Niederhalteelement mittels einer oder mehrerer mechanischer Federn an dem zweiten Haltelement befestig sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das erste Halteelement und das zweite Halteelement aus demselben Material gebildet sein oder dasselbe Material aufweisen, beispielsweise ein auf kohlefasern basierender Werkstoff oder Edelstahl.
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Ferner können das erste Halteelement und das zweite Halteelement aneinander fixiert sein (z.B. geschraubt, gepresst, geklemmt).
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Ferner kann das erste Halteelement eine Mehrzahl von Öffnungen aufweisen; wobei die jeweilige Auflagefläche eine jeweilige Öffnung der Mehrzahl von Öffnungen begrenzt. Ferner können die mehreren Öffnungen jeweils von einem Auflagebereich umgeben sein, in dem ein in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenes Substrat auf einer Auflagefläche des Auflagebereichs aufliegen kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozesskammer eine Substrathaltevorrichtung wie hierin beschrieben aufweisen.
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Ferner kann die Prozesskammer als eine Vakuumkammer oder Vakuumprozesskammer (z.B. Beschichtungskammer) ausgebildet sein.
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Ferner kann die Prozesskammer eine Transportvorrichtung zum Transportieren der Substrathaltevorrichtung durch die Prozesskammer hindurch aufweisen.
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Ferner kann mittels der Substrathaltevorrichtung oder mittels der Prozesskammer ein Substrat prozessiert werden, wobei das Substrat beispielsweise eine bipolare Platte für Brennstoffzellen sein kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verbindungsstruktur eigenständig sein (z.B. aufweisend Stifte, die in jeweilige Vertiefungen (Löcher, z.B. Sacklöcher) in dem ersten Halteelement und in dem zweiten Halteelement eingesteckt und/oder eingeschraubt sein können.
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Ferner kann die Verbindungsstruktur mit dem ersten oder mit dem zweiten Halteelement einstückig verbunden oder ausgebildet sein, und jeweils in das andere Halteelement eingesteckt sein oder werden.
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Anschaulich gesehen kann das erste Halteelement als eine Maskenstruktur oder Maske angesehen werden, wobei eine oder mehrere Substrate mittels der Maskenstruktur gehalten und in einer Vakuumprozesskammer prozessiert werden können. Dabei kann das erste Halteelement (die Maske) mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen oder daraus bestehen: ein Metall, Aluminium, Kupfer, Titan, eine Metalllegierung, Edelstahl, Glas, Keramik, CFC (Kohlenstofffaser-verstärkter Kohlenstoff), oder ein anderer auf Kohlenstofffasern basierender Werkstoff.
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Anschaulich gesehen kann das zweite Halteelement als ein Deckel oder eine Deckelstruktur angesehen werden, wobei der Deckel derart eingerichtet sein kann, dass eine Kraft auf ein mittels der Maske gehaltenes Substrat oder auf mehrere mittels der Maske gehaltene Substrate ausgeübt wird. Beispielsweise können mittels der Deckelstruktur ein oder mehrere Substrate zwischen der Deckelstruktur und der Maske fixiert sein oder werden. Dabei kann das zweite Halteelement mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen: ein Metall, Aluminium, Kupfer, Titan, eine Metalllegierung, Edelstahl, Glas, Keramik, CFC (Kohlenstofffaser-verstärkter Kohlenstoff), oder ein anderer auf Kohlenstofffasern basierender Werkstoff.
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Ferner kann die Auflagefläche ein flexibles Material aufweisen, z.B. CFC-Flies, oder metallische Federelemente, so dass ein in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenes Substrat beispielsweise vor einer zu großen mechanischen Belastung geschützt wird. Ferner kann das Niederhalteelement ein flexibles Material aufweisen, z.B. CFC-Flies, oder metallische Federelemente, so dass ein aufgenommenes Substrat beispielsweise nicht beschädigt wird.
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Ferner kann mittels durchgehender Löcher im Deckel (in der zweiten Haltestruktur) ein Lufteinschluss vermieden werden, so dass die Substrathaltevorrichtung in einer Vakuumprozesskammer genutzt werden kann.
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Ferner kann das Material für die Stifte oder für die Verbindungsstruktur das gleiche sein, wie das Material der Maske.
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Ferner kann die Substrathaltevorrichtung derart eingerichtet sein, dass ein Anpressdruck auf ein in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenes Substrat aufgrund der Schwerkraft erfolgt, beispielsweise aufgrund der durch das zweite Halteelement (den Deckel) verursachten Kraft.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
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1 eine Substrathaltevorrichtung in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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2 eine Substrathaltevorrichtung in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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3 eine Substrathaltevorrichtung in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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4A und 4B jeweils eine Substrathaltevorrichtung in schematischen einer Seitenansicht oder Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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5A eine Substrathaltevorrichtung in einer schematischen Draufsicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
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5B eine Substrathaltevorrichtung in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Substrathaltevorrichtung, wie hierin beschrieben, dazu genutzt werden, Substrate durch eine Vakuumprozesskammer hindurch zu transportieren. Mit anderen Worten kann die Substrathaltevorrichtung als ein Träger (Carrier) für Substrate eingesetzt sein oder werden. Ferner kann die Substrathaltevorrichtung derart eingerichtet sein (zum Beispiel kann mindestens einer Oberfläche eines in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenen Substrats freiliegend sein), dass ein Substrat oder mehrere Substrate mittels der Substrathaltevorrichtung in einer Vakuumbeschichtungsanlage beschichtet werden können. Dafür kann beispielsweise ein Materialdampf in der Vakuumbeschichtungsanlage erzeugt werden (beispielsweise mittels eines Magnetrons, eines Elektronenstrahlverdampfers, oder einer anderen Beschichtungsmaterialquelle), wobei der Materialdampf durch die Maske (durch mindestens eine Öffnung in dem ersten Halteelement) hindurch auf mindestens einer freiliegenden Oberfläche des in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenen Substrats abgeschieden werden kann.
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Ein Substrathalter kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass die geometrische Form der Substrate beim Einlegen in den Substrathalter nicht verändert wird. Ferner können Substrate aufgrund der vorgelagerten Fertigungsprozesse geometrische Formen aufweisen, welche sich nachteilig auf ein Prozessieren in der Vakuumanlage auswirken. Beispielsweise kann ein Substrat ein welliges dünnes Blech oder eine unebene oder gewellte Polymerfolie sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Substrathaltevorrichtung mittels des Auflagebereichs und des Niederhaltelements ein in der Substrathaltevorrichtung aufgenommenes Substrat in eine geometrische Form bringen und/oder während des Prozessierens in einer geometrischen Form halten, welche das Prozessieren nicht negativ beeinflusst oder welche das Prozessieren des Substrats erleichtern kann. Anschaulich gesehen können beispielsweise das Schichtwachstum, die Schichtdickenhomogenität und/oder die Verteilung der chemischen Elemente in der Schicht von der relativen Lage der zu beschichtenden Substratoberfläche zur Dampfquelle des Beschichtungsmaterials abhängen, so dass eine mittels eines Beschichtungsprozesses abgeschiedene Schicht verbesserte Eigenschaften aufweisen kann, wenn das Substrat eine ebene Oberfläche aufweist. Anschaulich gesehen kann mittels der Substrathaltevorrichtung ein dünnes oder unebenes Substrat in eine ebene Form gebracht werden, so dass das Substrat besser prozessiert werden kann.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Substrathaltevorrichtung 100, wobei die Substrathaltevorrichtung 100 aufweist: ein erstes Halteelement 102, ein zweites Halteelement 106 und ein Niederhalteelement 108.
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Dabei kann das erstes Halteelement 102 Folgendes aufweisen: eine Auflagefläche 102a zum Auflegen mindestens eines Randbereichs 112r eines Substrats 112; eine Öffnung 102m in einem inneren Bereich des ersten Halteelements 102; wobei die Auflagefläche 102a die Öffnung 102m begrenzt. Das zweite Halteelement 106 kann mit dem ersten Halteelement 102 lösbar verbindbar sein derart, dass ein auf die Auflagefläche 102a aufgelegtes Substrat 112 zwischen dem ersten Halteelement 102 und dem zweiten Halteelement 106 aufgenommen ist. Das Niederhalteelement 108 kann zwischen dem ersten Halteelement 102 und dem zweiten Halteelement 106 derart relativ zu der Auflagefläche 102a angeordnet sein, dass eine auf das Niederhalteelement 108 ausgeübte Niederhaltekraft im Wesentlichen auf den Randbereich 112r eines auf die Auflagefläche 102a aufgelegten Substrats 112 wirkt. Der Randbereich 112r eines aufgelegten Substrats 112 kann dabei auf der Auflagefläche 102a aufliegen.
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Wie in 1 dargestellt ist, kann ein Substrat 112 derart in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommen sein oder werden, dass das Substrat 112 zwischen dem ersten Halteelement 102 und dem zweiten Halteelement 106 eingeklemmt oder eingespannt sein kann. Dabei können das Niederhalteelement 108 und/oder die Auflagefläche 102a ein weiches und/oder flexibles Material aufweisen, so dass das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat 112 aufgrund der wirkenden Niederhaltekräfte nicht beschädigt (z.B. zerbrochen) wird. Ferner können das Niederhalteelement 108 und/oder die Auflagefläche 102a ein Material aufweisen, welches inert gegenüber dem in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrat 112 sein kann, so dass beispielsweise während eines Prozessierens das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat 112 nicht verunreinigt wird.
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Ferner kann mindestens eine Oberfläche 112o des in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrats 112 freiliegend sein, ohne Beschränkung der Allgemeinheit nach unten, wie in 1 dargestellt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Niederhalteelement 108 zwischen dem ersten Halteelement 102 und dem zweiten Halteelement 106 auf ein in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenes Substrat 112 aufgelegt sein. Dabei kann das Niederhalteelement 108 mit dem zweiten Halteelement 106 fest verbunden sein oder lösbar verbunden sein. Das Niederhalteelement 108 kann beispielsweise eine von dem zweiten Halteelement 106 auf das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat 112 übertragene Kraft entlang des Randbereichs 112r des aufgenommenen Substrats 112 verteilen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine lösbare Verbindung eine Steckverbindung, eine Klemmverbindung und/oder eine Schraubverbindung sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Öffnung 102m in dem ersten Halteelement 102 (in der Maske 102), beispielsweise in einer Draufsicht entlang der Richtung 105, eine eckige Form aufweisen, z.B. eine dreieckige Form, eine viereckige Form, eine fünfeckige Form, eine sechseckige Form, eine n-eckige Form (n>6), aufweisen, oder eine andere beliebige Form, beispielsweise eine runde Form oder eine Kreisform. Ferner kann die Form der Öffnung 102m an eine entsprechende Form eines zu prozessierenden Substrats angepasst sein oder werden. Ferner kann das Niederhalteelement 108 die gleiche oder eine ähnliche Form wie die Öffnung 102m aufweisen. Ferner kann der Auflagebereich 102a die gleiche oder eine ähnliche Form wie die Öffnung 102m aufweisen. Mit anderen Worten kann die Öffnung 102m den Auflagebereich 102a definieren oder der Auflagebereich 102a kann die Öffnung 102m definieren. Ferner kann das Niederhalteelement 108 einen Kontakt zu dem Randbereich 112a des in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrats 112 aufweisen. Ferner kann der Auflagebereich 102a den Randbereich eines in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrats 112 definieren, nämlich den Bereich des in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrats 112, welcher direkt oberhalb des Auflagebereichs 102a liegt oder zu liegen kommt.
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Wie in 1 dargestellt ist, kann das Niederhalteelement 108 auf den Randbereich 112r des in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrats 112 einen Druck ausüben. Dabei kann das Niederhalteelement 108 von dem zweiten Halteelement 106 beschwert sein, so dass die Niederhaltekraft aus der Schwerkraft des Niederhalteelements 108 und/oder des zweiten Halteelements 106 resultiert.
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Anschaulich gesehen kann aufgrund des Einspannens oder Einklemmens des Substrats mittels der Substrathaltevorrichtung 100 das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat geglättet oder in eine ebene Form gebracht werden. Ferner kann das Niederhalteelement 108 den freiliegenden Bereich des aufgenommenen Substrats (die freiliegende Oberfläche 112o des aufgenommenen Substrats 112) umgeben (seitlich umgeben). Ferner kann das Niederhalteelement 108 entlang der Richtung 105 mit der Auflagefläche 102a überlappen. Ferner kann das Niederhalteelement 108 zum freiliegenden Bereich 112o des in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrats 112 überlappungsfrei angeordnet sein.
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Ferner kann die Auflagefläche 102a eine Oberfläche eines Auflagebereichs 102a sein. Mit anderen Worten kann das erste Halteelement 102 einen Auflagebereich aufweisen. Ferner kann das erste Halteelement plattenförmig eingerichtet sein, also eine entsprechende seitliche Ausdehnung entlang der Richtung 101, 103 aufweisen, z.B. eine seitliche Ausdehnung in einem Bereich von einigen Zentimetern bis zu einigen Metern, z.B. in einem Bereich von ungefähr 20 cm bis ungefähr 4 m, z.B. in einem Bereich von ungefähr 30 cm bis ungefähr 3 m, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 cm bis ungefähr 2 m, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 cm bis ungefähr 170 m.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Halteelement 106 eine geringere seitliche Ausdehnung als das erste Halteelement 102 aufweisen.
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Ferner kann das erste Halteelement 102 eine Höhe oder Dicke (Ausdehnung entlang der Richtung 105) in einem Bereich von einem Millimeter bis zu einigen Zentimetern aufweisen, z.B. eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 10 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 5 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 cm. Ferner kann das zweite Halteelement 106 eine Höhe oder Dicke (Ausdehnung entlang der Richtung 105) in einem Bereich von einem Millimeter bis zu einigen Zentimetern aufweisen, z.B. eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 10 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 5 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 cm. Ferner kann das Niederhalteelement 108 eine Höhe oder Dicke (Ausdehnung entlang der Richtung 105) in einem Bereich von einem Millimeter bis zu einigen Zentimetern aufweisen, z.B. eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 10 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 5 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 cm.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht einer Substrathaltevorrichtung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Halteelement 102 eine Vertiefung oder Aussparung 202 aufweisen, wobei die Vertiefung oder Aussparung 202 derart eingerichtet sein kann, dass das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat 112 in der Vertiefung oder Aussparung 202 des ersten Halteelements 102 aufgenommen sein kann oder werden kann. Mittels der Vertiefung oder Aussparung 202 kann das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat beispielsweise seitlich fixiert sein oder werden.
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Wie in 3 dargestellt ist, kann die Vertiefung oder die Aussparung 202 derart eingerichtet sein, dass sich das erste Halteelement 102 und das zweite Halteelement 106 direkt in einem Bereich 306 berühren. Ferner kann die Höhe des Niederhalteelements 108 relativ zu dem Abstand zwischen dem zweiten Halteelement 106 und dem in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrat 112 derart angepasst sein, dass ein mechanischer Druck (Kraft oder Spannung) auf das aufgenommene Substrat 112 ausgeübt wird.
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Ferner können das erste Halteelement 102 und das zweite Halteelement 106 derart miteinander verbunden sein, dass eine zusätzliche Kraft (neben der Schwerkraft) auf das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat 112 wirkt, genauer gesagt auf den Randbereich 112r des aufgenommenen Substrats 112 wirkt, wie in 4A und 4B dargestellt ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das erste Halteelement 102 und das zweite Halteelement 106 (die Maske 102 und der Deckel 106) mittels einer Verbindungsstruktur 104 mechanisch miteinander verbunden sein oder werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Verbindungsstruktur 104 Folgendes aufweisen: einen oder mehrere Schrauben, einen oder mehrere Stifte, einen oder mehrere Klemmen oder eine andere geeignete Befestigungsstruktur.
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Die Befestigungsstruktur 104 kann beispielsweise das erste Halteelement 102 und das zweite Halteelement 106 mechanisch miteinander verbinden, wobei ein Substrat 112 in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommen sein kann, so dass das aufgenommene Substrat 112 innerhalb der Substrathaltevorrichtung 100 fixiert sein kann. Somit kann die räumliche Lage oder Position des aufgenommenen Substrats 112 gegenüber der Substrathaltevorrichtung 100, beispielsweise bei einer Lageänderung der Substrathaltevorrichtung 100, entsprechend konstant bleiben.
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Ferner können die mechanischen Kräfte, die auf den Randbereich 112r des in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrats 112 wirken, eine Formänderung des Substrats 112 bewirken, z.B. so dass ein unebenes Substrat von der Substrathaltevorrichtung 100 geglättet wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Befestigungsstruktur 104 mechanisch an dem ersten Halteelement 102 oder an dem zweiten Halteelement 106 befestigt sein, und entsprechend mit dem anderen Halteelement lösbar verbunden sein, so dass ein Substrat, welches in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommen werden soll, in die Substrathaltevorrichtung 100 eingebracht werden kann, und so dass ein Substrat, welches aus der Substrathaltevorrichtung 100 heraus gebracht werden soll, aus der Substrathaltevorrichtung 100 herausgebracht werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Befestigungsstruktur 104 einstückig mit dem ersten Halteelement 102 oder einstückig mit dem zweiten Halteelement 106 bereitgestellt sein, und entsprechend mit dem anderen Halteelement lösbar verbunden sein, so dass ein Substrat in die Substrathaltevorrichtung 100 herein oder aus der Substrathaltevorrichtung 100 heraus gebracht werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Befestigungsstruktur 104 mit dem ersten Halteelement 102 verbunden sein, z.B. verklebt, verschraubt, geklemmt, einstückig, wobei das zweite Halteelement 106 mindestens ein Loch aufweisen kann, beispielsweise mindestens ein Sackloch oder mindestens ein Durchgangsloch, so dass das zweite Halteelement 106 an dem ersten Halteelement 102 befestigt werden kann, beispielsweise indem das zweite Halteelement 106 auf das ersten Halteelement 102 derart aufgelegt ist oder wird, dass die Befestigungsstruktur 104 in das mindestens eine Loch des zweiten Halteelements 106 eindringen kann.
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Ferner kann die Befestigungsstruktur 104 einen oder mehrere Stifte aufweisen, beispielsweise Metallstifte oder Stiftstrukturen aus kohlefaserverstärktem Material. Dabei kann das zweite Halteelement 106 derart auf die Befestigungsstruktur 104 (die Stifte) gesteckt werden, dass die Befestigungsstruktur 104 das erste und das zweite Halteelement zumindest seitlich fixieren oder gegen ein seitliches Verschieben sichern. Somit kann das erste Halteelement 102 von dem zweiten Halteelement 106 in einfacher Weise entfernt werden, beispielsweise um das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat 112 zu wechseln oder ein Substrat in die Substrathaltevorrichtung 100 hinein oder aus der Substrathaltevorrichtung 100 heraus zu bringen.
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Wie in 4B veranschaulicht ist, kann die Befestigungsstruktur 104 in das mindestens eine Loch 406 in dem zweiten Halteelement 106 hineinragen, oder durch das mindestens eine Loch 406 hindurch ragen.
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Die hierin beschriebene Substrathaltevorrichtung 100 kann beispielsweise einen einfachen Aufbau aufweisen, wie zum Beispiel in 4A dargestellt ist, so dass beispielsweise kohlenfaserverstärkte Materialien verwendet werden können, z.B. für das erste und das zweite Halteelement und/oder für die Befestigungsstruktur. Somit kann die Substrathaltevorrichtung 100 eine hohe Formstabilität bei Temperaturbelastung aufweisen sowie ein geringes Gewicht.
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Wie in 5A in einer schematischen Draufsicht auf die Substrathaltevorrichtung 100 veranschaulicht ist, kann das erste Halteelement 102 mehrere Öffnungen 102m aufweisen, beispielsweise regelmäßig (oder auch unregelmäßig) angeordnet. Daher können mehrere Substrate in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommen sein oder werden. Ferner kann die Befestigungsstruktur 104 um eine Öffnung 102m (oder um mehrere Öffnungen 102m oder um alle Öffnungen 102m) herum angeordnet sein, und somit beispielsweise einen Substrataufnahmebereich definieren oder bilden. Die Befestigungsstruktur 104 kann beispielsweise mehrere Stifte aufweisen, welche mit dem ersten Halteelement 102 verbunden sein können, so dass ein in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenes Substrat zwischen den mehreren Stiften seitlich fixiert sein kann.
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Ferner kann die äußere Form 102f des ersten Halteelements 102 beliebig sein, beispielsweise n-eckig oder regelmäßig n-eckig (n > 2), beispielsweise rund oder kreisförmig. Ferner kann die äußere Form 102f des ersten Halteelements 102 an ein entsprechendes Transportsystem in einer Vakuumprozesskammer angepasst sein.
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Ferner kann die Substrathaltevorrichtung 100 eingerichtet sein, analog wie vorangehend beschrieben, mehrere Substrate aufzunehmen, beispielsweise mehr als zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, oder mehr als zehn Substrate. Dabei kann das Anordnen und/oder Aufnehmen mehrerer Substrate in der Substrathaltevorrichtung 100 eine erhöhte Effizienz (z.B. Materialausnutzung) beim Beschichten der Substrate ermöglichen.
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In 5B ist eine Querschnittsdarstellung (A) der Substrathaltevorrichtung 100, welche beispielsweise in 5A veranschaulicht ist, dargestellt.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Halteelement 106 Durchgangslöcher 406 aufweisen, welche derart eingerichtet sein können, dass die Befestigungsstruktur 104 in die Durchgangslöcher 406 des Halteelements 106 hineinragen kann (beispielsweise können die mehreren Stifte 104 in das Halteelement 106 hineinragen). Dabei kann die mechanische Kraft, welche mittels des Niederhalteelements 108 auf das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat 112 übertragen wird oder werden kann, von der Schwerkraft verursacht werden, wobei die Kraft von dem zweiten Halteelement 106 verursacht wird. Dabei kann beispielsweise ein zusätzliches fixieren des zweiten Halteelements 106 auf dem ersten Halteelement 102 überflüssig sein, da die Befestigungsstruktur 104 derart eingerichtet ist, dass ein seitliches verschieben der Halteelemente gegeneinander verhindert werden kann jedoch eine vertikale Verschiebung (z.B. senkrecht zur seitlichen Richtung 101, 103) möglich sein kann, so dass eine Kraftübertragung auf das in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommene Substrat 112 erfolgen kann.
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Ferner kann die Kante 102k der Öffnung 112m des ersten Halteelements 102 abgeschrägt sein, so dass beispielsweise eine Abschattung der freilegenden Substratoberfläche 112o des in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrats 112 während eines Beschichtungsprozesses verhindert oder verringert werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Halteelement 102 als eine bandförmige Struktur eingerichtet sein, beispielsweise als ein Band, welches zwischen mindestens zwei Umlenkrollen geführt wird, so dass mehrere Substrate durch eine Prozesskammer hindurch geführt werden können (z.B. zum Beschichten der mehreren in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrate in der Prozesskammer), wobei die in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrate jeweils mit einem Deckel abgedeckt sein können oder werden können, wie vorangehend beschrieben, zumindest in dem Zeitraum, in dem ein Beschichten der mehreren Substrate stattfindet. Beispielsweise kann der entsprechende Deckel 106 vor dem Beschichten des jeweiligen in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen Substrats 112 mit der Maske 102 verbunden werden (beispielsweise auf die Maske 102 aufgelegt werden), und nach dem Beschichten wieder entfernt werden. Somit kann beispielsweise ein kontinuierlicher Transport mehrere Substrate durch eine Beschichtungsanlage hindurch ermöglicht sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozesskammer eine Substrathaltevorrichtung 100 aufweisen. Dabei kann die Prozesskammer als eine Vakuumprozesskammer eingerichtet sein, beispielsweise zum Beschichten eines Substrats oder mehrerer Substrate in der Vakuumprozesskammer. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozesskammer eine Sputterkammer, ein Beschichtungskammer oder Ähnliches aufweisen oder sein. Ferner kann die Vakuumprozesskammer eine In-Line-Prozessanlage oder eine Batch-Prozessanlage sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in der Vakuumprozesskammer (nicht dargestellt) ein Vakuum im Bereich des Grobvakuums, des Feinvakuums, des Hochvakuums oder des Ultrahochvakuums bereitgestellt sein oder werden. Dabei kann das Vakuum mittels einer Vakuumpumpenanordnung (nicht dargestellt) bereitgestellt sein oder werden, wobei die Vakuumpumpenanordnung beispielsweise mindestens eine Turbomolekularpumpe aufweisen kann.
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Ferner kann die Vakuumprozesskammer oder die Prozesskammer eine Transportvorrichtung zum Transportieren der Substrathaltevorrichtung durch die Prozesskammer hindurch aufweisen. Die Transportvorrichtung zum Transportieren der Substrathaltevorrichtung kann eine oder mehrere Stangen aufweisen, oder beispielsweise als eine auf Rollen basierende Transportvorrichtung eingerichtet sein. Ferner kann die Transportvorrichtung eine Positioniervorrichtung aufweisen zum Halten und/oder Führen der Substrathaltevorrichtung 100 durch die Prozesskammer hindurch oder zum Positionieren der Substrathaltevorrichtung 100 in einem Beschichtungsbereich der Vakuumprozesskammer.
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Wie beispielsweise in 5B dargestellt ist, kann ein Beschichten des in der Substrathaltevorrichtung 100 aufgenommenen (gehaltenen) Substrats 112 oder des mittels der Substrathaltevorrichtung 100 positionierten Substrats 112 aus der Richtung 502 erfolgen, so dass die freiliegende Oberfläche 112o des Substrats 112 beschichtet werden kann.
