DE102021003326B3 - Substratträger - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Substratträger zur Aufnahme und zum Transport mehrerer Substrate.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Substratträger zur Aufnahme und zum Transport mehrerer Substrate.
  • In einer Vielzahl von industriellen Prozessen werden Substratträger (oder sogenannte „Carrier“) zur Aufnahme und zum Transport mehrerer Substrate dazu verwendet, die Substrate in entsprechende Bearbeitungsanlagen einzubringen, während der Substratbchandlung zu tragen und/oder zwischen verschiedenen Einheiten solcher Bearbeitungsanlagen zu transportieren. Unter anderem kommen solche Substratträger bei der Beschichtung von Substraten oder Wafern zum Einsatz.
  • Beispiele für unterschiedliche Substratträger finden sich in der US 2007 / 0 241 454 A1 , US 2005 / 0 214 398 A1 , US 2011 / 0 000 882 A1 , US 2012 / 0 006 489 A1 sowie der CN 2 06 685 356 U .
  • In Abhängigkeit von der Art des industriellen Prozesses, in dem diese Substratträger zum Einsatz kommen, werden unterschiedliche Anforderungen an diese Substratträger gestellt. So ist es beispielsweise bei beidseitigen Beschichtungsprozessen wichtig, dass die Substrate im Hinblick auf die jeweiligen Beschichtungsöffnungen in ihren „Nestern“ sicher zentriert gelagert werden, wobei gleichzeitig die durch die Lagerung resultierende Randabdeckung minimiert werden sollte. Ferner sollten die Substrate auf einfache Weise eingelegt und entnommen werden können, ohne dass es dabei zu Beschädigungen der Substrate kommen kann. Ferner kann es bei verschiedenen Prozessen zu starken Temperaturvariationen kommen, da die Substrate im Laufe eines Beschichtungsprozesses beispielsweise verschiedenen Heiz- und Kühlschritten unterzogen werden. Dabei können sich die Substratträger verformen, was zu einer undefinierten Auflage des Substrates im Nest und einer daraus resultierenden fehlerhaften Beschichtung führen kann.
  • Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, vor dem Hintergrund der oben diskutierten Anforderungen verbesserte Substratträger bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich gemäß einem ersten Aspekt auf einen Substratträger zur Aufnahme und zum Transport mehrerer Substrate, wobei der Substratträger ein oder mehrere Tragbleche aufweist. Jedes der ein oder mehreren Tragbleche weist mehrere Öffnungen zur Aufnahme jeweils eines Substrats auf, wobei jede Öffnung eine umlaufende Innenwand und einen umlaufenden Aufnahmerand aufweist, der eine umlaufende oder im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche für ein Substrat bildet. Jede Öffnung weist ferner mehrere Zentriernasen auf, die jeweils eine Schräge oder eine gekrümmte Fläche bilden, die sich von der durch die Innenwand der Öffnung und eine Oberseite des Tragblechs definierten Öffnungskante zur Auflagefläche erstreckt. Die Zentriernase weist im Bereich der Auflagefläche einen vertikalen Abschnitt auf.
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner gemäß einem zweiten Aspekt auf einen Substratträger zur Aufnahme und zum Transport mehrerer Substrate, wobei der Substratträger ein oder mehrere Tragbleche aufweist. Jedes der ein oder mehreren Tragbleche weist mehrere Öffnungen zur Aufnahme jeweils eines Substrats auf, wobei jede Öffnung eine umlaufende Innenwand und einen umlaufenden Aufnahmerand aufweist, der eine umlaufende oder im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche für ein Substrat bildet. Jede Öffnung weist ferner mehrere Zentriernasen auf, die jeweils eine Schräge oder eine gekrümmte Fläche bilden, die sich von der durch die Innenwand der Öffnung und eine Oberseite des Tragblechs definierten Öffnungskante zur Auflagefläche erstreckt. Die im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche weist im Bereich jeder Zentriernase eine Vertiefung auf.
  • Die Geometrie des erfindungsgemäßen Substratträgers ermöglicht ein leichtes und sicheres Be- und Entladen des Substratträgers sowie eine Minimierung des Einflusses des Nests auf die Beschichtungsqualität im Randbereich des Substrats.
  • Die ein oder mehreren Tragbleche definieren eine Ebene und der Winkel zwischen der Schräge jeder Zentriernase und dieser Ebene beträgt bevorzugt zwischen 45° und 80°, stärker bevorzugt zwischen 55° und 75° und besonders bevorzugt zwischen 60° und 70°. Anstelle einer Schräge mit planer Fläche kann jedoch auch eine gekrümmte Fläche vorgesehen sein, wobei die Fläche jedenfalls derart gekrümmt ist, dass in einem Schnitt durch die Zentriernase senkrecht zur durch das Tragblech definierten Ebene und senkrecht zur Innenwand der Öffnung der Rand der Zentriernase eine Krümmung aufweist. Diese kann konvex oder konkav sein, ist aber im Hinblick auf die Zentrierfunktion bevorzugt konvex ausgebildet. Im Falle einer gekrümmten Fläche gelten die obigen Aussagen zu den Winkeln im Verhältnis zur Tragblechebene bevorzugt für die mittlere Tangente an der gekrümmten Fläche.
  • Die Krümmung der gekrümmten Fläche hat bevorzugt einen Krümmungsradius von mindestens 3 mm, stärker bevorzugt von mindestens 4 mm. Der Krümmungsradius parallel zur Innenwand ist, durch die schmale Zentriernase bedingt, kleiner und bevorzugt mindestens 0,5 mm.
  • Bevorzugt stehen die Zentriernasen um eine erste Distanz von der umlaufenden Innenwand in Richtung Öffnung vor, wobei sich diese Distanz aus einem Teil der Zentriernase parallel zum Tragblech und einem Teil der Zentriernase mit einer Schräge oder Krümmung zusammensetzt. Die Innenwand weist eine Höhe, gemessen von dem Auflagerand, auf, wobei das Verhältnis zwischen erster Distanz und Höhe bevorzugt zwischen 0,6 und 1,6, stärker bevorzugt zwischen 0,7 und 1,3 ist. Besonders bevorzugt ist das Verhältnis nahe 1. Die erste Distanz beträgt bevorzugt zwischen 2,4 mm und 4 mm, stärker bevorzugt zwischen 2,6 mm und 3,5 mm. Die Höhe beträgt bevorzugt zwischen 2,5 mm und 4,0 mm, stärker bevorzugt zwischen 2,8 mm und 3,5 mm.
  • Die Breite der umlaufenden Auflagefläche beträgt bevorzugt höchstens 1,5 mm, stärker bevorzugt höchstens 1 mm und besonders bevorzugt höchstens 0,8 mm.
  • Die im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche weist im Bereich jeder Zentriernase bevorzugt eine Vertiefung auf. Die Vertiefung hat bevorzugt eine Tiefe von 0,1 mm bis 0,2 mm.
  • Die Zentriernase hat im Bereich der Auflagefläche einen vertikalen Abschnitt, der bevorzugt eine Höhe von 0,3 mm bis 0,6 mm hat.
  • Die Zentriernasen weisen bevorzugt Verrundungsradien auf, wobei der Radius der Verrundungsradien bevorzugt größer als 0,5 mm ist.
  • Die Innenwand muss nicht ausschließlich vertikal zur Tragblechebene ausgeführt werden. Weitere Ausführungsbeispiele beinhalten einen Krümmungsradius an der Oberkante der Innenwand von mindestens 0,5 mm oder auch eine Abschrägung oder Krümmung von Teilen oder der gesamten Innenwand zur Auflagefläche hin.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
    • - 1: eine perspektivische Ansicht eines Substratträgers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • - 2: eine perspektivische Detailansicht eines „Nests“ für ein Substrat in einem Substratträger gemäß 1;
    • - 3: eine schematische Draufsicht auf einen Teil des Substratträgers gemäß 1;
    • - 4: eine Querschnittsansicht entlang A-A in 3; und
    • - 5: eine Detailansicht des mit B bezeichneten Ausschnitts in 3.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Substratträgers 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Der Substratträger 1 dient der Aufnahme und dem Transport mehrerer Substrate, die in entsprechende Aufnahmeöffnungen 8 aufgenommen werden können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind 64 solcher Aufnahmeöffnungen 8 vorhanden. Selbstverständlich können aber auch mehr oder weniger Aufnahmeöffnungen in einer quadratischen, rechteckigen oder anderen Anordnung vorgesehen sein. Der Substratträger 1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Rahmen mit zwei einander gegenüberliegenden Laufschienen 2 und zwei weiteren einander gegenüberliegenden länglichen Rahmenelementen 3 auf. Ferner sind vier Tragbleche 4 vorgesehen, die an dem Rahmen befestigt sind. Selbstverständlich können auch hier weniger oder mehr Tragbleche vorgesehen sein und die Tragbleche können auch auf andere Weise im Substratträger montiert sein.
  • Die beiden Laufschienen 2 dienen dem Transport des Substratträgers 1 in einer entsprechenden Transporteinrichtung 6 und sind derart ausgebildet und ausgestaltet, dass sie mit entsprechenden Elementen der Transporteinrichtung in Eingriff treten können. Die Laufschienen sind aber für die vorliegende Erfindung nicht erforderlich. Die Tragbleche 4 können mit den beiden Laufschienen 2 jeweils fix verbunden sein, bspw. mittels Schrauben. Erfindungsgemäß weist jede Aufnahmeöffnung 8 zur Aufnahme jeweils eines Substrats eine umlaufende Innenwand 20 und einen umlaufenden Auflagerand 21 der Breite 35 (vgl. 4) auf, wie dies gut in der Detailansicht gemäß 2 zu sehen ist. Der umlaufende Auflagerand 21 bildet eine umlaufende oder im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche 21a für ein Substrat (in 2 durch die strichpunktierte Linie angedeutet). Jede Öffnung 8 weist ferner mehrere Zentriernasen 22 auf, die jeweils eine Schräge 22a bilden, die sich von der durch die Innenwand 20 der Öffnung und eine Oberseite 23 des Tragblechs definierten Öffnungskante 24 zur Auflagefläche erstreckt. Die im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche 21a weist im Bereich jeder Zentriernase eine Vertiefung 25 auf, die dort die umlaufende Auflagefläche 21a unterbricht. Im Bereich der Auflagefläche 21a (bzw. der diese unterbrechenden Vertiefung 25) weist jede Zentriernase bevorzugt einen vertikalen Abschnitt 22b auf, der bevorzugt eine Höhe von 0,3 mm bis 0,6 mm hat.
  • Mit Hilfe der Schrägen 22a der Zentriernasen 22 wird das jeweilige Substrat gezielt in die entsprechende zentrierte Position gleiten, ohne zu verkanten. Die vertikalen Abschnitte 22b der Zentriernasen 22 sorgen andererseits für eine stabile Lagerung in der zentrierten Position, wenn das Substrat auf der Auflagefläche aufliegt.
  • Die Breite der umlaufenden Auflagefläche 21a beträgt bevorzugt höchstens 1,5 mm, stärker bevorzugt höchstens 1,2 mm und besonders bevorzugt höchstens 1,0 mm, um die Randabdeckung 28 (vgl. 4) des Substrats 26 zu minimieren. Selbstverständlich sollten die Dimensionen des Substrats möglichst präzise auf die Abmessungen der Aufnahmeöffnungen 8 abgestimmt sein, um so auch das Spiel 33 zwischen Substrat und Zentrierung zu minimieren.
  • Die Dicke 27 der Substrate beträgt üblicherweise zwischen 40 und 500 µm und ist bevorzugt jedenfalls kleiner als die Höhe 34 des vertikalen Abschnitts 22b der Zentriernase 22, die bevorzugt kleiner als 0,8 mm, stärker bevorzugt kleiner als 0,5 mm ist.
  • Der Winkel 34 zwischen der Schräge 22a der Zentriernase und der Senkrechten beträgt bevorzugt zwischen 10° und 45°.
  • Bevorzugt stehen die Zentriernasen 22 um eine erste Distanz 31 von der umlaufenden Innenwand 20 in Richtung Öffnung vor und weist die Innenwand 20 eine Höhe 30, gemessen von dem Auflagerand 21, auf, wobei das Verhältnis zwischen erster Distanz 31 und Höhe 30 bevorzugt zwischen 0,7 und 1,0 beträgt.
  • Der Substrathalter weist bevorzugt eine Dicke 29 zwischen 2 und 10 mm auf.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass die Zentriernasen Verrundungsradien 37 aufweisen, wie dies in der vergrößerten Darstellung gemäß 5 angedeutet ist. Die Breite 36 der Zentriernasen beträgt bevorzugt zwischen 1 und 5 mm, besonders bevorzugt etwa 2 mm.

Claims (11)

  1. Substratträger (1) zur Aufnahme und zum Transport mehrerer Substrate, wobei der Substratträger (1) ein oder mehrere Tragbleche (4) aufweist, wobei jedes der ein oder mehreren Tragbleche (4) mehrere Öffnungen (8) zur Aufnahme jeweils eines Substrats aufweist, wobei jede Öffnung (8) eine umlaufende Innenwand (20) und einen umlaufenden Auflagerand (21) aufweist, der eine umlaufende oder im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche (21a) für ein Substrat bildet, wobei jede Öffnung (8) ferner mehrere Zentriernasen (22) aufweist, die jeweils eine Schräge (22a) oder gekrümmte Fläche bilden, die sich von der durch die Innenwand (20) der Öffnung (8) und eine Oberseite (23) des Tragblechs (4) definierten Öffnungskante (24) zur Auflagefläche (21a) erstreckt, wobei die Zentriernase (22) im Bereich der Auflagefläche (21a) einen vertikalen Abschnitt (22b) aufweist.
  2. Substratträger (1) zur Aufnahme und zum Transport mehrerer Substrate, wobei der Substratträger (1) ein oder mehrere Tragbleche (4) aufweist, wobei jedes der ein oder mehreren Tragbleche (4) mehrere Öffnungen (8) zur Aufnahme jeweils eines Substrats aufweist, wobei jede Öffnung (8) eine umlaufende Innenwand (20) und einen umlaufenden Auflagerand (21) aufweist, der eine umlaufende oder im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche (21a) für ein Substrat bildet, wobei jede Öffnung (8) ferner mehrere Zentriernasen (22) aufweist, die jeweils eine Schräge (22a) oder gekrümmte Fläche bilden, die sich von der durch die Innenwand (20) der Öffnung (8) und eine Oberseite (23) des Tragblechs (4) definierten Öffnungskante (24) zur Auflagefläche (21a) erstreckt, wobei die im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche (21a) im Bereich jeder Zentriernase (22) eine Vertiefung (25) aufweist.
  3. Substratträger nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ein oder mehreren Tragbleche (4) eine Ebene definieren und wobei der Winkel zwischen der Schräge (22a) jeder Zentriernase (22) und der Ebene zwischen 45° und 80°, bevorzugt zwischen 55° und 75° und besonders bevorzugt zwischen 60° und 70° beträgt.
  4. Substratträger nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Zentriernasen (22) um eine erste Distanz (31) von der umlaufenden Innenwand (20) in Richtung Öffnung (8) vorstehen und wobei die Innenwand (20) eine Höhe (30), gemessen von dem Auflagerand (21), aufweist, wobei das Verhältnis zwischen erster Distanz (31) und Höhe (30) zwischen 0,6 und 1,6, bevorzugt zwischen 0,7 und 1,3 liegt.
  5. Substratträger nach Anspruch 4, wobei die erste Distanz (31) zwischen 2,4 mm und 4 mm, bevorzugt zwischen 2,6 mm und 3,5 mm beträgt.
  6. Substratträger nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Höhe (30) zwischen 2,5 mm und 4,0 mm, bevorzugt zwischen 2,8 mm und 3,5 mm beträgt.
  7. Substratträger nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Breite (36) der umlaufenden Auflagefläche (21a) höchstens 1,5 mm, bevorzugt höchstens 1 mm und besonders bevorzugt höchstens 0,8 mm beträgt.
  8. Substratträger nach einem der vorigen Ansprüche, rückbezogen auf Anspruch 1, wobei die im Wesentlichen umlaufende Auflagefläche (21a) im Bereich jeder Zentriernase (22) eine Vertiefung (25) aufweist.
  9. Substratträger nach Anspruch 8, wobei die Vertiefung (25) eine Tiefe von 0,1 bis 0,2 mm hat.
  10. Substratträger nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Zentriernase (22) im Bereich der Auflagefläche (21a) einen vertikalen Abschnitt (21b) aufweist, der eine Höhe von 0,3 mm bis 0,6 mm hat.
  11. Substratträger nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Zentriernasen (22) Verrundungsradien (37) aufweisen, wobei der Radius der Verrundungsradien (37) bevorzugt größer als 0,5 mm ist.
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