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Die Erfindung betrifft eine Substratanordnung, eine Prozesskammer und ein Substrat.
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Im Allgemeinen können Substrate in einer Prozesskammer prozessiert (z. B. beschichtet, erwärmt, gereinigt, dotiert, transportiert, usw.) werden. Dabei kann beispielsweise ein Substrat durch die Prozesskammer hindurch transportiert werden oder ein Substrat kann in der Prozesskammer angeordnet werden.
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Anschaulich kann ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen darin gesehen werden, ein Substrat, beispielsweise ein dünnes Substrat, zum Beispiel eine dünne Scheibe, zu fixieren. Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn ein Substrat auf einem beweglichen Objekt (zum Beispiel Positioniertisch) abgelegt und gemeinsam mit dem beweglichen Objekt verfahren werden soll.
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Ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann darin gesehen werden, dass eine schonende Fixierung eines Substrates gewährleistet wird, so dass beispielsweise eine Beschichtung eines Substrats nicht berührt wird (Vermeidung einer Gutseitenberührung).
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Ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann darin gesehen werden, dass eine Fixierung eines Substrats, in einer Vakuumumgebung bereitgestellt wird.
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Ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann darin gesehen werden, dass ein Transport (beispielsweise dünner) Substrate bereitgestellt wird, beispielsweise zum Überkopftransport (Flächennormale der zu prozessierenden Substratoberfläche ist entgegen der Richtung der Gravitationskraft gerichtet).
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Ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann darin gesehen werden, dass das Trennen eines Substrats von einem Objekt ermöglicht wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Substratanordnung ein Substrat mit einem unmagnetischen Substratmaterial und einer ferromagnetischen Struktur in und/oder auf dem unmagnetischen Substratmaterial sowie einen Substrathalter mit einem Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Substrats und einer magnetischen Struktur aufweisen. Das Substrat und die magnetische Struktur können derart relativ zueinander angeordnet sein, dass das Substrat mittels einer von der ferromagnetischen Struktur und der magnetischen Struktur erzeugten Kraft in dem Aufnahmebereich gehalten ist.
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Ferner kann die ferromagnetische Struktur, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, ein ferromagnetisches Element auf der Oberfläche des Substrats aufweisen. Das ferromagnetische Element kann zum Beispiel mit dem Substrat verklebt sein oder eine Schicht aus einem ferromagnetischen Material auf dem Substrat sein.
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Die Schicht kann beispielsweise mittels eines Beschichtungsverfahrens auf die Oberfläche des Substrats abgeschieden sein. Für den Fall, dass die Schicht das Endprodukt stört, kann beispielsweise nach einer Behandlung des Substrats in eine Prozesskammer die Schicht wieder entfernt werden.
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Als ferromagnetisches Material (ein Material mit ferromagnetischen Eigenschaften) kann zum Beispiel Eisen, Cobalt, Nickel, Alnico (Legierungen aus Eisen, Aluminium, Nickel, Kupfer und Cobalt), eine Samarium-Cobalt-Legierung, eine Neodym-Eisen-Bor-Legierung, eine Nickel-Eisen-Legierung (Permalloy), eine Nickel-Eisen-Cobalt-Legierung, Chromdioxid, eine heuslersche Legierungen (z. B. Kupfer-Mangan-Aluminium-Legierung) verwendet werden.
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Ferner kann die ferromagnetische Struktur, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, ein ferromagnetisches Element in dem Substrat aufweisen. Das ferromagnetische Element kann beispielsweise in das Substrat eingelassen oder eingegossen sein. Damit das Substrat trotz strukturierter ferromagnetischer Struktur eine ebene Oberfläche aufweisen.
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Ferner kann die magnetische Struktur, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, einen Magneten aufweisen. Hierbei kann der Magnet ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein.
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Ferner kann die magnetische Struktur, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, einen Permanentmagneten und einen Elektromagneten aufweisen, wobei der Permanentmagnet und der Elektromagnet derart angeordnet sind, dass der Permanentmagnet ein in dem Aufnahmebereich aufgenommenes Substrat halten kann und mittels Aktivierens des Elektromagneten das Substrat freigegeben werden kann. Das Aktivieren des Elektromagneten kann dabei nur für kurze Zeiten erforderlich sein und kann beispielsweise mittels Erzeugens eines Stromflusses in einer Spule des Elektromagneten vorgenommen werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozesskammer eine Substratanordnung wie oben beschrieben aufweisen.
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Ferner kann die Prozesskammer, gemäß verschiedenen Ausführungsformen als eine Vakuumkammer ausgebildet sein. Hierfür können Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Vakuumkammer vorgesehen sein. Weiterhin können die Wände der Vakuumkammer derart ausgebildet sein, dass die Wände der Vakuumkammer Kräften aufgrund eines Druckunterschiedes zwischen dem Druck in der Prozesskammer und dem Druck in der Umgebung der Vakuumkammer standhalten können.
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Ferner kann die Prozesskammer, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, einen Positioniertisch aufweisen, wobei der Positioniertisch den Substrathalter aufweist.
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Ferner kann die Prozesskammer, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, einen Roboterarm aufweisen, wobei der Roboterarm den Substrathalter aufweist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat ein unmagnetisches Substratmaterial und eine ferromagnetische Struktur in und/oder auf dem unmagnetischen Substratmaterial aufweisen. Hierbei kann die ferromagnetische Struktur derart eingerichtet und/oder derart angeordnet sein, dass mittels der magnetisierten ferromagnetischen Struktur eine Kraft erzeugbar ist, die mindestens gleich der Gewichtskraft des Substrats ist.
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Hierbei kann die Kraft mittels Flussdichten in der Größenordnung von einigen Millitesla bis einigen Tesla, beispielsweise von Flussdichten von 10 mT bis 5 T, der magnetischen Struktur erzeugt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat ein unmagnetisches Substratmaterial und eine ferromagnetische Struktur in und/oder auf dem unmagnetischen Substratmaterial aufweisen. Die ferromagnetische Struktur kann mindestens ein ferromagnetisches Element mit einem ferromagnetischen Material aufweisen, wobei das ferromagnetische Element flächig ausgebildet ist und mindestens eine Dicke von 1 µm aufweist.
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Ferner kann das ferromagnetische Element, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, mindestens eine Dicke von 1 mm aufweisen.
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Ferner kann das Substrat, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, flächig ausgebildet sein, wobei das Flächenverhältnis der Fläche des Substrats zur Gesamtfläche der ferromagnetischen Elemente höchstens gleich hundert ist.
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Ferner kann das Flächenverhältnis der Fläche des Substrats zur Gesamtfläche der ferromagnetischen Elemente, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, höchstens gleich zehn oder etwa gleich eins sein. Anschaulich gesagt können sich die ferromagnetischen Elemente über die gesamte Fläche des Substrats erstrecken.
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Ferner kann das Substrat, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, mindestens eine funktionelle Schicht aufweisen. Eine funktionelle Schicht kann beispielsweise eine Funktionsschicht für eine Solarzelle, für ein elektrisches Bauelement, für ein Leuchtmittel oder für eine Glasscheibe im Architekturbereich zur Beeinflussung der wellenlängenabhängigen Transmission, usw. sein.
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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 Substratanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei ein Substrat in einem Aufnahmebereich eines Substrathalters aufliegt und eine ferromagnetische Struktur in Kontakt mit dem Substrathalter ist;
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2 eine Substratanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei ein Substrat in einem Aufnahmebereich eines Substrathalters aufliegt und eine ferromagnetische Struktur auf der zum Substrathalter abgewandten Oberfläche des Substrates angeordnet ist;
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3 eine Substratanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei ein Transport von Substraten bereitgestellt werden kann, beispielsweise zum Überkopftransport;
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4 eine Prozesskammer mit einer Substratanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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5 ein Substrat, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, mit ferromagnetischen Elementen auf der Oberfläche des Substrats;
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6 ein Substrat, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, mit ferromagnetischen Elementen in dem Substrat;
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7 ein Substrat, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, mit einem ferromagnetischen Element auf der Oberfläche des Substrats.
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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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1 zeigt eine Substratanordnung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Substratanordnung 100 weist ein Substrat 102 mit einem unmagnetischen Substratmaterial 104 und einer ferromagnetischen Struktur 106 in und/oder auf dem unmagnetischen Substratmaterial 104 sowie einen Substrathalter 108 mit einem Aufnahmebereich 110 zum Aufnehmen des Substrats 102 und einer magnetischen Struktur 112 auf. Das Substrat 102 und die magnetische Struktur 112 sind derart relativ zueinander angeordnet, dass das Substrat 102 mittels einer von der ferromagnetischen Struktur 106 und der magnetischen Struktur 112 erzeugten Kraft in dem Aufnahmebereich 110 gehalten ist.
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Das Substrat 102 kann beispielsweise ein Glassubstrat, ein Wafer (zum Beispiel ein Silizium-Wafer), ein Substrat aus Kunststoff (zum Beispiel eine Kunststoffplatte), ein unmagnetisches Metallsubstrat (zum Beispiel eine Metallplatte oder ein Metallblech) oder eine Maske (zum Beispiel eine Maske aus einem unmagnetischen Metall, eine Transfermaske mit einem beschichteten Glassubstrat) aufweisen. Weiterhin kann das Substrat 102 weiterhin Schichten mit speziellen Materialien, beispielsweise Funktionsschichten (infrarotreflektierende Schicht; transparente, elektrisch leitfähige Schicht; organische Schicht, usw.), aufweisen. Diese Funktionsschichten können auf der zur ferromagnetischen Struktur 106 gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats 102 oder auf derselben Oberfläche des Substrats 102 angeordnet sein. Das Substrat 102 kann beispielsweise Maße von 5 cm auf 5 cm, 30 cm auf 30 cm, 1 m auf 1 m oder 2 m auf 2 m aufweisen. Das Substrat 102 kann beispielsweise eine rechteckige Form aufweisen. Das Substrat 102 kann jedoch grundsätzlich eine beliebige Größe und eine beliebige gewünschte Form aufweisen.
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Der Aufnahmebereich 110 kann eine definierte Oberfläche des Substrathalters 108 sein. Diese Oberfläche kann dabei flächig ausgestaltet sein, so dass ein in dem Aufnahmebereich 110 aufgenommenes Substrat 102 flächig aufliegt. Diese Oberfläche kann Vertiefungen aufweisen, so dass ein in dem Aufnahmebereich 110 aufgenommenes Substrat 102 nur teilweise, beispielsweise in Bereichen nahe der magnetischen Struktur 112 aufliegt. Ferner kann der Aufnahmebereich 110 beispielsweise von mindestens einer Substratfixierung begrenzt sein, so dass ein in dem Aufnahmebereich 110 aufgenommenes Substrat 102 lateral fixiert ist. Dabei können die Substratfixierungen den Aufnahmebereich 110 festlegen. Eine Substratfixierung kann beispielsweise eine Erhöhung der Oberfläche des Substrathalters 108 sein, so dass die Substratfixierung eine Art Anschlag für das Substrat 102 bildet.
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Bei der in der 1 dargestellten Ausführungsform weist die ferromagnetische Struktur 112 ein ferromagnetisches Element auf der Oberfläche des Substrats auf, wobei das ferromagnetische Element aus einer Schicht aus einem ferromagnetischen Material besteht.
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Als ferromagnetisches Material (ein Material mit ferromagnetischen Eigenschaften) kann zum Beispiel Eisen, Cobalt, Nickel, Alnico (Legierungen aus Eisen, Aluminium, Nickel, Kupfer und Cobalt), eine Samarium-Cobalt-Legierung, eine Neodym-Eisen-Bor-Legierung, eine Nickel-Eisen-Legierung (Permalloy), eine Nickel-Eisen-Cobalt-Legierung, Chromdioxid, eine heuslersche Legierungen (z. B. Kupfer-Mangan-Aluminium-Legierung) verwendet werden.
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Die in der 1 dargestellte magnetische Struktur 112 kann einen Magneten aufweisen, wobei der Magnet eine Permanentmagnet oder Elektromagnet sein kann. Die magnetische Struktur 112 kann beispielsweise auch einen Permanentmagneten und einen Elektromagneten aufweisen, wobei der Permanentmagnet und der Elektromagnet derart angeordnet sind, dass der Permanentmagnet ein in dem Aufnahmebereich aufgenommenes Substrat halten kann und mittels Aktivierens des Elektromagneten das Substrat freigegeben werden kann. Das Aktivieren des Elektromagneten kann dabei nur für kurze Zeiten erforderlich sein und kann beispielsweise mittels Erzeugens eines Stromflusses in einer Spule des Elektromagneten vorgenommen werden.
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Der in der 1 dargestellte Substrathalter 108 kann zum Beispiel Teil eines Positioniertisches sein. Die Substratanordnung 100 kann sowohl ein schnelles Verfahren in der Ebene parallel zur Substratoberfläche als auch in senkrechter Richtung zur Substratoberfläche ermöglichen, da die Kraft zwischen ferromagnetischer Struktur 106 und magnetischer Struktur 112 das Substrat 102 hält.
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Bei der in der 1 dargestellten Ausführungsform liegt das Substrat 102 in dem Aufnahmebereich 110 auf dem Substrathalter 108, wobei die ferromagnetische Struktur 106 in Kontakt mit dem Substrathalter 108 ist.
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2 zeigt eine Substratanordnung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei das Substrat 102 in dem Aufnahmebereich 110 auf dem Substrathalter 108 aufliegt und die ferromagnetische Struktur 106 auf der zum Substrathalter 106 abgewandten Oberfläche des Substrates 102 angeordnet ist. Dies ermöglicht die ferromagnetische Struktur 106 auf der Oberfläche des Substrates anzuordnen, die mit weiteren Schichten versehen sein kann, beispielsweise mit Funktionsschichten. Eine ferromagnetische Struktur 106 auf der Rückseite des Substrates 104, beispielsweise auf einer nicht beschichteten Oberfläche des Substrates, ist dadurch nicht erforderlich.
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3 zeigt eine Substratanordnung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der in der 3 dargestellte Substrathalter 108 kann Teil einer Transportvorrichtung, beispielsweise zum Transportieren (Handling) eines Substrats in einer Prozesskammer, sein. Damit kann ein Transport von Substraten, insbesondere von dünnen Substraten, bereitgestellt werden, beispielsweise zum Überkopftransport (Flächennormale der zu prozessierenden Substratoberfläche ist entgegen der Richtung der Gravitationskraft gerichtet). Die ferromagnetische Struktur 106 kann wie in der 3 dargestellt in Kontakt mit dem Substrathalter 108 sein oder auf der zum Substrathalter 108 abgewandten Oberfläche des Substrats 102 angeordnet sein.
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Zum Trennen zweier Substrate 102 von einander können zwei Substrathalter 108 vorgesehen sein. Ein erstes Substrat 102 kann beispielsweise von einem ersten Substrathalter 108 wie in der 1 oder 2 dargestellt gehalten sein. Ein zweites Substrat 102 kann beispielsweise auf dem ersten Substrat 102 abgelegt und in Kontakt mit dem ersten Substrat 102 sein. Nun kann beispielsweise ein zweiter Substrathalter 108 wie in der 3 dargestellt in Kontakt mit dem zweiten Substrat gebracht werden und das zweite Substrat 102 halten. Das zweite Substrat 102 kann dann mittels zweitem Substrathalter 108 von dem ersten Substrat 102 getrennt und beispielsweise in einer Prozesskammer transportiert werden.
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4 zeigt eine Prozesskammer 400 mit einer Substratanordnung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Substratanordnung 100 ist hierbei in der Prozesskammer angeordnet.
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In 4 ist eine Substratanordnung 100 dargestellt, die beispielsweise den Ausführungsformen der 1 entsprechen kann.
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Substrate können in einer Prozesskammer prozessiert (z. B. beschichtet, erwärmt, gereinigt, dotiert, transportiert, usw.) werden. Die Prozesskammer kann zum Beispiel eine Schleusenkammer oder eine Kammer zur Behandlung von Substraten sein.
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Die in der 4 dargestellte Prozesskammer 400 wird von Wänden 402 begrenzt. Die Prozesskammer 400 kann beispielsweise als eine Vakuumkammer ausgebildet sein. Hierfür können Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Vakuumkammer vorgesehen sein. Weiterhin können die Wände 402 der Vakuumkammer derart ausgebildet sein, dass die Wände 402 der Vakuumkammer Kräften aufgrund eines Druckunterschiedes zwischen dem Druck in der Prozesskammer 400 und dem Druck in der Umgebung der Vakuumkammer standhalten können.
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In der Proesskammer 400 kann an einer Halterung 404 eine Behandlungsvorrichtung 406 angeordnet sein. Die Behandlungsvorrichtung 406 kann beispielsweise eine Vorrichtung zur Beschichtung des Substrats 102 (Magnetron, Verdampfer, usw.) oder eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung des Substrats 102 (Halogenlampen, Blitzlampen, Heizer, usw.) sein.
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Ein Substrat 102, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, kann ein unmagnetisches Substratmaterial (104) und eine ferromagnetische Struktur 106 in und/oder auf dem unmagnetischen Substratmaterial 104 aufweisen.
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Die ferromagnetische Struktur 106 kann derart eingerichtet und/oder derart angeordnet ist, dass mittels der magnetisierten ferromagnetischen Struktur 106 eine Kraft erzeugbar ist, die mindestens gleich der Gewichtskraft des Substrats 102 ist. Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, um ein Substrat, zum Beispiel eine dünne Scheibe, zu fixieren, um das Substrat 102 auf einem beweglichen Objekt (zum Beispiel Positioniertisch) abzulegen und mit dem beweglichen Objekt verfahren zu können, ohne dass das Substrat 102 seine Position relativ zum Substrathalter 106 verändern kann.
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Ergänzend oder auch alternativ hierzu kann die ferromagnetische Struktur 106 mindestens ein ferromagnetisches Element mit einem ferromagnetischen Material aufweisen. Das ferromagnetische Element kann flächig ausgebildet sein und das ferromagnetische Element kann mindestens eine Dicke von 1 µm aufweisen. Das ferromagnetische Element kann, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, eine Dicke von mindestens 1 mm aufweisen. Die Dicke des ferromagnetischen Elements kann beispielsweise der Gewichtskraft des Substrates derart angepasst sein, dass mittels der magnetisierten ferromagnetischen Struktur 106 eine Kraft erzeugbar ist, die mindestens gleich der Gewichtskraft des Substrats 102 ist.
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5 zeigt ein Substrat 102 mit zwei ferromagnetischen Elementen 502 auf der Oberfläche des Substrats 102,
6 ein Substrat 102 mit ferromagnetischen Elementen 602 in dem Substrat und
7 ein Substrat mit einem ferromagnetischen Element 702 auf der Oberfläche des Substrats, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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Das Substrat 104 kann, wie in den 5 bis 7 dargestellt, beispielsweise flächig ausgebildet sein, wobei das Flächenverhältnis der Fläche des Substrats 102 zur Gesamtfläche der ferromagnetischen Elemente 106 höchstens gleich hundert oder höchstens gleich zehn oder etwa gleich eins ist.
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Das Substrat kann mindestens eine funktionelle Schicht aufweisen. Eine funktionelle Schicht kann beispielsweise eine Funktionsschicht für eine Solarzelle, für ein elektrisches Bauelement, für ein Leuchtmittel oder für eine Glasscheibe im Architekturbereich zur Beeinflussung der wellenlängenabhängigen Transmission, usw. sein. Diese funktionelle Schichten sind so dünn, beispielsweise einige Nanometer dick, dass sollte diese eine ferromagnetisches Material aufweisen, die funktionellen Schichten nicht zum Halten des Substrats 102 in einem Aufnahmebereich 110 eines Substrathalters 106 geeignet sind.
