DE102013217441A1

DE102013217441A1 - Substratträger

Info

Publication number: DE102013217441A1
Application number: DE102013217441.1A
Authority: DE
Inventors: Reiner Rohrmann; Michael Reising; Stefan Kempf
Original assignee: Singulus Technologies AG
Current assignee: Singulus Technologies AG
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: DE102013217441B4

Abstract

Der Substratträger gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Rahmenstruktur, die zwei parallele Leisten und zwei senkrecht dazu verlaufende Leisten aufweist, die miteinander verzapft sind. Mehrere Auflagepins zum Halten des Substrats sind am Innenumfang der Rahmenstruktur angeordnet. Die Bestandteile des Rahmens des Substratträgers sind aus CFC hergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Substratträger und insbesondere einen Substratträger aus einem CFC Werkstoff.
Zur Bearbeitung von Substraten, beispielsweise in der Elektronikindustrie, sind Substratträger bzw. Carrier erforderlich, um die zu bearbeitenden Substrate zu halten. Beispielsweise werden Substrate bei Beschichtungsvorgängen von Substratträgern gehalten und in die Prozesskammer gefahren, wo dann die Bearbeitung stattfindet.
Je nach Anwendung werden an die Substratträger besondere Anforderungen gestellt. So umfasst die Substratbearbeitung oft eine Behandlung bei hohen Temperaturen, möglicherweise in einer das Trägermaterial angreifenden Atmosphäre. So müssen Substratträger hochtemperaturstabil sein und sollen gleichzeitig möglichst wenig Masse haben, die erwärmt und transportiert werden muss. Insbesondere ist eine möglichst geringe Wärmeausdehnung wünschenswert, wobei gerade lange Bauteile zumindest eine gleichmäßige Wärmeausdehnung zeigen sollen. Wichtig ist auch, dass der Substratträger beim Aufheizen verwindungssteif ist, damit ein auf Rollen transportierter Substratträger in Kontakt mit den Antriebsrollen bleibt. Auch soll der Substratträger stabil und robust sein, wobei gleichzeitig auch eine kostengünstige Fertigung und/oder Reparatur des Substratträgers wünschenswert ist.
Es sind Substratträger bekannt, die diese Eigenschaften zumindest teilweise erfüllen. So werden Substratträger beispielsweise aus verschiedenen Materialien hergestellt, um einerseits den Träger selbst möglichst leicht und kostengünstig herstellen zu können, der andererseits aber auch über eine möglichst harte Führungsschiene verfügt, um Verschleiß vorzubeugen. Beispielsweise wird hierzu ein CFC Werkstoff und Titan kombiniert, wobei unterschiedliche Wärmeausdehnungen Probleme bereiten können. Auch sind Substratträger bekannt, die vollständig aus Titan gefertigt sind, was jedoch zu einem hohen Preis und einem hohen Gewicht der Substratträger führt.
Substratträger in Form von Gitterstrukturen sind beispielsweise in den Druckschriften DE 10 2010 029 341 A1 oder DE 20 2009 001 817 U1 beschrieben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Substratträger bereitzustellen, der kostengünstig herzustellen ist, und gleichzeitig eine hochtemperaturstabile Struktur mit einem möglichst geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Grundidee, den Substratträger aus einem CFC Werkstoff herzustellen. Mit CFC werden faserverstärkte Kohlenstoffe bezeichnet, also Verbundwerkstoffe, die vollständig aus Kohlenstoff bestehen.
Der Substratträger gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Rahmenstruktur, die zwei parallele Leisten und zwei senkrecht dazu verlaufende Leisten aufweist, die miteinander verzapft sind. Mehrere Auflagepins zum Halten des Substrats sind am Innenumfang der Rahmenstruktur angeordnet.
Diese Bestandteile des erfindungsgemäßen Substratträgers sind aus CFC hergestellt, also insbesondere die Leisten, Bolzen, und Federn. An den Leisten können zusätzlich Führungsleisten angeordnet sein. Diese Führungsleisten können als Verschleißschutz an der Unterseite mit einer abriebsfesten verschleißminimierenden Beschichtung, insbesondere Siliciumcarbit (SiC) beschichtet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben die Führungsleisten an der Unterseite eine trapezartige Form, wobei sowohl eine Grundseite als auch beide Schenkel beschichtet sind. Die Führungsleisten können ebenfalls mit den Leisten verzapft sein und zusätzlich in einer Steckverbindung mittels Federn befestigt sein.
Die Auflagepins sind in die parallelen und/oder Führungsleisten gesteckt und können mittels einer Klammer gehalten werden. Die Leisten sind vorzugsweise jeweils aus zwei eng benachbart angeordneten Einzelleisten gebildet, was die Stabilität der Rahmenstruktur weiter erhöht.
Um für zwei Substrate als Auflage dienen zu könne, kann zusätzlich im Rahmen eine Querstrebe beziehungsweise -leiste vorgesehen sein, die den Rahmen bevorzugter weise mittig in zwei gleichflächige Abschnitte teilt. Zusätzliche Auflagepins können dann in der Querleiste bereitgestellt werden.
Die Leisten haben bevorzugter weise einen rechteckigen Querschnitt, wobei sich die längere Seite senkrecht zur durch den Rahmen gebildeten Ebene erstreckt.
Der Substratträger gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Material, das die benötigten Eigenschaften hinsichtlich Hochtemperaturstabilität und Gewicht erfüllt. CFC kann bei Betriebstemperaturen bis zu etwa 2700°C eingesetzt werden, weist eine gute Thermoschockbeständigkeit und Wechsellastfestigkeit bei hohen Temperaturen auf. Weiterhin ist eine Festigkeitszunahme bei hohen Temperaturen zu beobachten sowie sehr gute chemische Beständigkeit. Die Dichte von CFC beträgt lediglich etwa 1,5 kg/dm³ statt beispielsweise ca. 4,5 kg/dm³ für Titan. Die Wärmeausdehnung beträgt 0,8 × 10^–6 mm/°K statt beispielsweise 9 × 10^–6 mm/°K von Titan.
Durch den Aufbau des erfindungsgemäßen Substratträgers kann dieser leicht zusammengesteckt und demontiert werden, was die Reinigung vereinfacht. Weiterhin kann auf Schraubverbindungen verzichtet werden, die verschleißen können oder in Behandlungsumgebungen, wie sie beispielsweise bei der Beschichtung herrschen, beschädigt werden können. Die senkrechten Streben bzw. Leisten sorgen für bessere Stabilität und bieten einen besseres Widerstandsmoment. Sind die Leisten zusätzlich als Doppelleisten ausgeführt, kann dadurch die Stabilität noch weiter erhöht werden. Da die Leisten mittels Loch-/Zapfverbindungen zusammengehalten werden und zusätzlich durch Federn gehalten werden können, ist die erfindungsgemäße Rahmenstruktur ohne Zwischenstege stabil.
Weiterhin werden die Substrate lediglich durch Aufliegen auf den Auflagepins gehalten, was mögliche Schäden bzw. Störungen der Behandlung durch Klammern oder ähnliches vermeiden kann. Der erfindungsgemäße Substratträger ist also sehr leicht und schnell auseinandernehmbar, aber weist dennoch genügend Stabilität auf, um eine großes und schweres Glassubstrat zu halten, wobei das Glassubstrat ein Maß von 1200 × 600 × 3 mm oder 1200 × 1000 × 3 mm haben kann. Mit dem erfindungsgemäßen Substratträger wird auch die Reinigung, wie sie beispielsweise nach einer Anzahl von CIGS Beschichtungen bei der Herstellung von CIGS-Solarzellen notwendig ist, erleichtert.
Da alle Bauteile des erfindungsgemäßen Substratträgers aus CFC hergestellt sind, können Probleme durch unterschiedliche Wärmeausdehnung verschiedener Materialien bei hoher Temperatur nicht auftreten. Weiterhin können die Kosten reduziert werden, da die Bauteile nicht aus dem Vollen gefräst werden müssen, sondern aus dünnwandigen Leisten zusammengesetzt werden. Die Stückverbindungen ermöglichen überdies eine kostengünstige Herstellung und auch eine kostengünstige Reparatur des Substratträgers.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, wobei
1 schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Substratträgers,
2 eine in Einzelteile aufgelöste Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Substratträgers,
3 einen Querschnitt einer Führungsleiste gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, und
4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Substratträgers zeigt.
1 zeigt schematisch eine Schrägansicht einer Ecke der Rahmenstruktur des Substratträgers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gleiche Ansicht ist in Einzelteile aufgelöst in 2 abgebildet. Die Rahmenstruktur weist in der gezeigten Ausführungsform jeweils ein paar benachbart angeordnete, senkrecht zueinander stehende und miteinander verzapfte Einzelleisten 100, 101 und 110, 111 auf. Durch die jeweils innen angeordneten Einzelleisten sind am Innenumfang mehrere Haltepins 10 gesteckt und durch eine Klammer 11 gesichert. Die paarweise angeordneten Leisten können weiterhin durch Zwischenstücke 20 verbunden sein, die mit Klammern 21 gesichert sind.
Auf den Auflagepins 10 wird das Substrat 1 getragen. An zumindest einer Seite der Rahmenstruktur, vorzugsweise an zwei gegenüberliegend angeordneten Seiten, ist eine Führungsleiste 121 mittels eines Leistenhalters 120 befestigt. Der Leistenhalter 120 wird mit den die Rahmenstruktur bildenden Leisten verzapft und durch Federelemente 122 und Klammern 123 gesichert. Durch die Befestigung mit Federelementen 122 sind keine Vorkehrungen für zusätzliche Halteeinrichtungen, wie beispielsweise Gewinde an den Leisten 100, 101, 110, 111 nötig. Die Stabilität der Rahmenstruktur wird also im Wesentlichen durch die Leisten 100, 101, 110, 111 vorgegeben, die Führungsleiste 121 dient lediglich dem Transport.
Die Führungsleiste 121 kann mit einer SiC Beschichtung 125 versehen sein, um den Verschleiß an der Führungsleiste zu minimieren. Dies ist beispielhaft in 3 gezeigt. Gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform hat die Führungsleiste 121 vorzugsweise eine Trapezform bzw. U-Kontur. Die Unterseite 125, die auf einer Bundrolle 130 aufliegt, ist mit SiC beschichtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Rahmen eine Querleiste eingesetzt sein, wie dies in 3 gezeigt ist. Durch diese Querleiste ergibt sich ein Substratträger, der zwei Substrate gleichzeitig halten kann. Gemäß der bevorzugten, in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Querleiste mittig in der Rahmenstruktur angeordnet, so dass zwei Substrate gleicher Größe getragen werden können.
Es sind aber auch andere Aufteilungen der Rahmenstruktur realisierbar, um beispielsweise noch mehr Substrate in einem Rahmen transportieren zu können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010029341 A1 [0005]
DE 202009001817 U1 [0005]

Claims

Substratträger mit einer Rahmenstruktur, die mindestens zwei parallele Leisten, die mit mindestens zwei senkrecht dazu verlaufenden Leisten verzapft sind, und Auflagepins zum Halten des Substrats aufweist, die am Innenumfang der Rahmenstruktur angeordnet sind, wobei die Rahmenstruktur des Substratträgers vollständig aus einem CFC Werkstoff hergestellt ist.
Substratträger nach Anspruch 1, der ferner eine Führungsleiste aufweist, die an einer der parallelen Leisten angeordnet ist.
Substratträger nach Anspruch 2, wobei die Führungsleiste an der Unterseite mit einer abriebsfesten, verschleißminimierenden Beschichtung, beispielsweise mit SiC beschichtet ist.
Substratträger nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Führungsleiste mit der parallelen Leiste verzapft ist.
Substratträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Leisten jeweils zwei benachbart angeordnete Einzelleisten aufweisen.
Substratträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Leisten zusätzlich in einer Steckverbindung mittels Federelementen spielfrei und kraftschlüssig aneinander befestigt sind.
Substratträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auflagepins in die Leisten gesteckt sind.
Substratträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auflagepins in den Leisten mittels Klammern gehalten werden.
Substratträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Querleiste.
Substratträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Leisten einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei sich die Längsseite senkrecht zu der durch den Rahmen gebildeten Ebene erstreckt.