DE10347338A1

DE10347338A1 - Dünnstsubstrathalter

Info

Publication number: DE10347338A1
Application number: DE2003147338
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Zetterer; Hauke Esemann; Alexander Leu; Silke Knoche; Christian Roos
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2003-10-11
Filing date: 2003-10-11
Publication date: 2005-05-19
Also published as: WO2005035147A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dünnstsubstrathaltevorrichtung, umfassend DOLLAR A - eine Rahmenstruktur; DOLLAR A - mindestens einen Halter, der in der oder an der Rahmenstruktur montiert ist; DOLLAR A - der mindestens eine Halter bildet eine Vielzahl von Zwischenräumen zur wenigstens teilweisen Aufnahme von Dünnstsubstraten aus; DOLLAR A - die Zwischenräume werden durch den mindestens einen Halter derart ausgebildet, dass sie sich im Wesentlichen in einer senkrechten Richtung parallel zueinander erstrecken. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: DOLLAR A - In den Zwischenräumen oder entlang der Zwischenräume sind in dem mindestens einen Halter integrierte oder zusätzliche Abstützelemente vorgesehen, welche die Zwischenräume seitlich in Längsrichtung in vorgegebenen Abständen bis auf einen Aufnahmespalt mit einer definierten Spaltdicke begrenzen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dünnstsubstrathalter. Ein solcher Halter dient dem Halten von Dünnstsubstraten bei deren Prozessierung. Unter dem Begriff Dünnstsubstrate sind dabei Substrate zu verstehen, welche eine Stärke von weniger als 0,3 Millimetern aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Halter zum Halten von Dünnstsubstraten mit einer Stärke von 30, 50 oder 100 Mikrometern (μm). Der erfindungsgemäße Halter kann insbesondere für die Nassprozessierung von Substraten verwendet werden.
Die Bearbeitung von Dünnstsubstraten, insbesondere aus Glas oder einem glashaltigen Werkstoff, ist aufgrund der Flexibilität der Substrate problematisch. Insbesondere bei der Nassprozessierung von derartigen Substraten, beispielsweise bei der Reinigung, beim Nassätzen etc., kommt es häufig zum Bruch oder zur Beschädigung solcher Substrate. Dies hängt maßgeblich mit der äußerst geringen Dicke der Dünnstsubstrate zusammen, welche kleiner als 0,3 Millimeter ist.
Um solche Dünnstsubstrate wirtschaftlich prozessieren zu können, ist es notwendig, eine Substratbehandlung in der sogenannten Batchverarbeitung durchzuführen. Eine Möglichkeit, die Dünnstsubstrate dabei vor Bruch zu schützen, ist das Vorsehen von Verstärkungsschichten auf der Substratoberfläche, das sogenannte Reinforcement. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ausschließlich Dünnstsubstrate mit relativ kleinen Formaten in Substrathaltern mit geringer Kapazität, in der Regel für nur ein einziges Substrat, zu prozessieren.
Beide Lösungen weisen Nachteile auf. Das Vorsehen der Verstärkungsschichten auf den Dünnstsubstraten bringt zusätzliche Verfahrensschritte mit sich und birgt die Gefahr von Oberflächenverletzungen der Substrate. Die Substrathalter für Substrate mit kleinen Formaten können nicht für großflächige Dünnstsubstrate verwendet werden und sind aufgrund ihrer geringen Aufnahmekapazität unwirtschaftlich. Ferner ist das Bruchrisiko bei allen beschriebenen Verfahren noch zu hoch. Dies betrifft insbesondere die Nassprozessierung von Dünnstsubstraten, bei der entweder eine schlechte Reinigungsqualität aufgrund äußerst „schonenden" Waschens in Kauf genommen werden muss oder bei einer stärkeren Waschbeanspruchung mit einem häufigen Substratbruch gerechnet werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dünnstsubstrathaltevorrichtung darzustellen, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere soll die Dünnstsubstrathaltevorrichtung für die Prozessierung, besonders Nassprozessierung, von Dünnstsubstraten mit einer Dicke von weniger als 0,3 Millimetern geeignet sein und sich durch eine große Aufnahmekapazität und einen sicheren Schutz der Dünnstsubstrate vor Beschädigung auszeichnen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Dünnstsubstrathaltevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung ist insbesondere für die Verwendung bei der Nassprozessierung von Dünnstsubstraten geeignet. Beispiele für die Nassprozessierung sind die Reinigung z. B. in wässrigen Medien oder das Nassätzen von Dünnstsubstraten. Die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung zeichnet sich durch einen sicheren Schutz der gehaltenen Dünnstsubstrate aus, auch bei größeren Schwingungsbeanspruchungen aufgrund von Wasserstrahlen oder beispielsweise bei der Ultrabeschallung. Ferner kann durch eine geeignete Auswahl der Werkstoffe, aus welcher die Dünnstsubstrathaltevorrichtung ausgebildet ist, eine mechanische und chemische Stabilität in typischen Reinigungsmedien gewährleistet werden.

Die gehaltenen Dünnstsubstrate weisen insbesondere eine Dicke von weniger als 0,3 Millimetern auf und werden beispielsweise zu flexiblen Displays, optoelektronischen Komponenten und Leiterplatten weiterverarbeite. Auch eine Weiterverarbeitung der gehaltenen Substrate zu flexiblen Beleuchtungselementen mit OLEDs ist möglich. Typische Dünnstsubstratstärken sind 30 Mikrometer, 50 Mikrometer oder 100 Mikrometer.

Durch die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung ist eine Stabilisierung selbst dünnster Substrate möglich. Beispielsweise können Substrate mit einer Stärke von 50 Mikrometern und einer Fläche von 6 Zoll × F Zoll gehalten werden. Dabei wird vorteilhaft ein Kontakt zwischen Glas und Metall vermieden, weil insbesondere alle substratberührenden Oberflächen aus einem Kunststoff hergestellt sind.

Die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung ist variabel hinsichtlich der Größe der aufzunehmenden Dünnstsubstrate und kann mit einem geringen Umbauaufwand an die Größe der aufzunehmenden Dünnstsubstrate angepasst werden. Dabei können insbesondere Dünnstsubstrate mit einem rechteckigen Querschnitt oder auch mit runden oder ovalen Formaten in die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung umfasst eine Rahmenstruktur, in welcher beziehungsweise an welcher mindestens ein Halter montiert ist. Der eine Halter ist oder vorteilhaft eine Vielzahl von Haltern sind derart in der Rahmenstruktur montiert, dass er/sie eine Vielzahl von Dünnstsubstraten gleichzeitig aufnehmen und zumeist innerhalb der Rahmenstruktur tragen. Die Dünnstsubstrate werden dabei wenigstens teilweise von den Haltern aufgenommen, das heißt es ist nicht notwendig, dass die Halter die Substrate vollständig und flächig umschließen.

Die Halter bilden eine Vielzahl von Zwischenräumen zwischen sich bzw. innerhalb der Rahmenstruktur aus, in welche die Dünnstsubstrate bei ihrer Prozessierung eingesetzt sind. Die Zwischenräume weisen dabei im wesentlichen eine senkrechte Ausrichtung auf, das heißt, die Halter sind derart ausgebildet, dass die Dünnstsubstrate im wesentlichen senkrecht stehend durch die Halter parallel zueinander gehalten werden. Diese Ausrichtung der Substrate ist hinsichtlich der Vermeidung eines Bruches der Dünnstsubstrate die günstigste, da eine Durchbiegung durch ihr Eigengewicht vermieden wird.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können die Dünnstsubstrate auch schräg und/oder um die Flächennormale gedreht werden, z. B. um ein vollständiges Ablaufen flüssiger Medien zu begünstigen.
Erfindungsgemäß sind in den Zwischenräumen zwischen dem oder den Haltern beziehungsweise entlang dieser Zwischenräume Abstützelemente vorgesehen, welche jeden Dünnstsubstrat aufnehmenden Zwischenraum seitlich in Längsrichtung des Dünnstsubstrats beziehungsweise in Längsrichtung des Zwischenraums in vorgegebenen Abständen begrenzen. Dies bedeutet, dass die Dünnstsubstrate auf ihren flächigen Seiten in regelmäßigen Abständen abgestützt werden und so eine Schwingungsanregung oder Durchbiegung bei der Prozessierung, insbesondere bei der Nassprozessierung, nahezu vollständig vermieden wird.
Der Aufnahmespalt beziehungsweise die Aufnahmespalte, welche durch die Abstützelemente begrenzt werden und in welchen die Dünnstsubstrate gehalten werden, weisen eine definierte Spaltdicke auf, um entsprechend der Substratdicke den geforderten sicheren Seitenhalt durch Anlage der Abstützelemente am Substrat zur Verfügung zu stellen. Die Abstützelemente können zusätzlich zu den Haltern vorgesehen sein beziehungsweise als Einzelbauteil an einem oder mehreren Haltern befestigt sein. Es ist jedoch auch möglich, die Abstützelemente integriert in dem oder den Haltern auszuführen, beispielsweise in der einfachsten Form als definierter flächiger Bereich, welcher den Spalt zur Aufnahme des Substrats zumindest teilweise abgrenzt.
Vorteilhaft sind die Abstützelemente elastisch beziehungsweise flexibel ausgebildet, beispielsweise aus Kunststoff oder Gummi, um seitliche und unterstützende Randbedingungen für die gehaltenen Dünnstsubstrate auszubilden, ohne dass Spannungsspitzen aufgebaut werden. Ferner wird dadurch jeglicher Glas/Metall-Kontakt zwischen Substrat und Substrathaltevorrichtung vermieden.
Die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung soll nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert werden. Es zeigen:
1 Bauteile einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dünnstsubstrathaltevorrichtung in einer dreidimensionalen Ansicht;
2 eine zweite dreidimensionale Ansicht entsprechend der 1 mit eingesetzten Abstützelementen;
3 die erste Ausführungsform der Erfindung gemäß der 1 und 2 in einer Seitenansicht, einer Vorderansicht und einer Ansicht von oben;
4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dünnstsubstrathaltevorrichtung in einer dreidimensionalen teilweise explosionsartigen Darstellung;
5 eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit Zwischenplatten;
6 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß der 5;
7 eine Draufsicht entsprechend der 6, jedoch in dieser Ausführungsform ohne Zwischenplatten;
8 eine dreidimensionale Ansicht der Seitenwände sowie der oberen und unteren abschließenden siebartigen Elemente gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
9 eine schematische Ansicht eines vorderen beziehungsweise hinteren Kunststoffeinsatzes;
10 eine schematische Ansicht eines unteren Kunststoffeinsatzes;
11 eine schematische Draufsicht auf eine Seitenwand;
12 eine Rahmenstruktur;
13 stabförmige Stabilisierungselemente für die Kunststoffeinsätze;
14 und 15 Beispiele für kegelförmige Abstützelemente.
Die in der 1 gezeigte Ausführung umfasst eine Rahmenstruktur 1, die einen im wesentlichen quaderförmigen Umfang ausbildet. Wie man sieht, ist die Rahmenstruktur aus Streben aufgebaut, welche entlang der Kantenflächen des Quader verlaufen. Zwischen den seitlichen senkrechten Streben ist auf jeder Seite eine Vielzahl von Längsstangen 20 vorgesehen, welche an die senkrechten streben angeschlossen sind. Die Längsstangen könne, wie gezeigt, einen eckigen, insbesondere rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen, es ist jedoch auch möglich, runde Stangen, d. h. Stangen mit einem kreisförmigen Querschnitt, vorzusehen. Die Längsstangen 20 sind geeignet mit den senkrechten Streben der Rahmenstruktur verriegelt, beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen, Versenken oder Durchstecken.
Die Längsstangen 20 tragen wiederum eine Vielzahl von parallelen Stangen, sogenannte Röllchenhalter, seitlich nebeneinander und senkrecht übereinander in der Rahmenstruktur. Ein solcher Röllchenhalter ist in der 1b gezeigt. Der Halter 2 umfasst eine Stange, auf welcher eine Anzahl von Stützelementen 3 axial mit Abstand zueinander angeordnet ist. Diese Röllchenhalter, wie in der 2 dargestellt ist, zwischen den seitlichen Längsstangen 20 in die Rahmenstruktur 1 eingesetzt und geeignet an die Längsstangen 20 angeschlossen. Beispielsweise können die Längsstangen 20 durch Bohrungen in den Haltern 2 hindurchgeführt werden oder umgekehrt, d. h. die Halter 2 können durch Bohrungen in den Längsstangen 20 hindurchgeführt oder in solche eingesetzt sein. Auch eine Verschraubung oder eine formschlüssige Verbindung ist möglich.
Wie erwähnt tragen die Halter 2 beziehungsweise Röllchenhalter Abstützelemente 3, welche kreisscheibenförmig oder auch röllchenförmig ausgebildet sind. Die Abstützelemente 3 sind aus einem Kunststoff geformt und bieten Dünnstsubstraten, welche in die Zwischenräume zwischen den Haltern 2 eingesetzt werden, einen sicheren Seitenhalt. Zugleich vermeiden sie aufgrund ihrer abgerundeten, die Dünnstsubstrate berührenden Oberflächen Spannungsspitzen und einen Glas-Metallkontakt.
Im Bereich der Bodenfläche der Rahmenstruktur 1 sind Auflageelemente 21 vorgesehen, auf welchen sich zwischen die Abstützelemente 3 eingeführte Dünnstsubstrate, welche im wesentlichen senkrecht gehalten werden, abstützen. Die Auflageelemente 21 können, wie gezeigt, als Polsterelemente mit einer abgerundeten oberen Oberfläche ausgeführt sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Auflageelemente 21 waltenförmig ausgebildet, welche beispielsweise ebenfalls durch in der Rahmenstruktur 1 gelagerte Stangen getragen werden.
Um Spannungsspitzen und einen Glas-Metallkontakt zu vermeiden, sind zumindest die Substratauflageflächen der Auflageelemente 21 vorteilhaft aus einem nachgiebigen bzw. elastischen Kunststoff ausgebildet. Wenn Lagerwalzen, insbesondere Stangen mit einer aufgebrachten Polsterung, als Auflageelemente 21 vorgesehen sind, so ist vorteilhaft zumindest die Mantelfläche dieser Lagerwalzen aus einem nachgiebigen bzw. elastischen Kunststoff ausgebildet.
Alle anderen in der 1 gezeigten Bauteile mit Ausnahme der Abstützelemente 3, d. h. die die Rahmenstruktur 1 bildenden Streben, die die Halter 2 haltenden Längsstangen und die Halter 2 selbst können vorteilhaft aus Edelstahl ausgebildet sein, um beispielsweise in Reinigungs- oder Ätzprozessen die notwendige chemische und mechanische Stabilität zu gewährleisten.
Die Dünnstsubstrate werden zwischen die als Kreisscheibenelemente aus Kunststoff ausgebildeten Abstützelemente 3 eingefädelt. Dabei erleichtert die Kreisscheibenform das manuelle Bestücken und verhindert sicher ein seitliches Ausweichen der meist flexiblen Dünnstsubstrate bei deren Prozessierung, insbesondere bei der Nassprozessierung.
Mit einem äußerst geringen Umbauaufwand ist die gezeigte Dünnstsubstrathaltevorrichtung auf verschiedene Dünnstsubstratgrößen einstellbar. So können beispielsweise die Abstände zwischen den Haltern 2 beziehungsweise zwischen den Abstützelementen 3 durch Verschieben der Halter 2 auf den seitlichen Tragstangen 20 eingestellt werden. Ferner können die Tragstangen 20 in ausgewählte Bohrungen in den senkrechten Streben der Rahmenstruktur 1 eingesetzt werden, um so den vertikalen Abstand zwischen den einzelnen Haltern 2 beziehungsweise den Abstützelementen 3 einzustellen.
Schließlich können die gezeigten Auflageelemente 21 höhenverstellbar in der Rahmenstruktur montiert sein.
Die 3 zeigt nochmals die erste Ausführung der Erfindung, welche in den 1 und 2 gezeigt ist, in einer Seitenansicht (3a), in einer Vorderansicht (3b) und einer Draufsicht (3c). Hier erkennt man besonders deutlich, wie die einzelnen Dünnstsubstrate, die durch die gestrichelten Linien eingezeichnet sind, senkrecht, innerhalb der Rahmenstruktur 1 zwischen den Abstützelementen 3 auf den Haltern 2 gehalten werden und sich zugleich auf den Auflageelementen 21 abstützen.
Dabei werden die Dünnstsubstrate vorteilhaft von oben zwischen die Abstützelemente 3 eingeführt, so dass sie sich auf den Auflageelementen 21 mit ihrer Unterkante abstützen.
In der 3b erkennt man deutlich, wie die Halter 2, welche die Abstützelemente 3 tragen, in Form von Zylinderstangen ausgeführt sind, welche in Bohrungen, die in den Längsstangen 20 eingebracht sind, eingesetzt sind. Der Begriff „Längsstange" bezieht sich dabei auf eine Blickrichtung, in welcher man auf die flächige Seite der zwischen den Abstützelementen 3 eingesetzten Dünnstsubstrate blickt.
In den 4 bis 15 ist eine alternative Ausführung einer Dünnstsubstrathaltevorrichtung dargestellt. Wie man in den beiden dreidimensionalen Ansichten in der 4 und 8 erkennt, weist diese eine Rahmenstruktur 1 auf, welche maßgeblich durch zwei Seitenwände 1.1, 1.2 gebildet wird, wobei der Zwischenraum zwischen den Seitenwänden 1.1 und 1.2 durch flächige, siebartige Elemente 1.4, welche am oberen Ende der Seitenwände und am unteren Ende der Seitenwände angeordnet sind, abgedeckt wird. Insbesondere das obere siebartige Element kann, wie dargestellt, in Form eines Spitzdaches ausgebildet sein. Dabei kann anstelle der Langlochstruktur eine siebartigere Struktur, wie sie beispielsweise für das untere siebartige Element 1.4 dargestellt ist, vorgesehen sein. Ferner ist es natürlich auch möglich, die obere Öffnung zwischen den beiden Seitenwänden 1.1 und 1.2 durch ein flaches siebartiges Element abzudecken, beispielsweise ein solches, wie es für untere siebartige Element 1.4 gezeigt ist.
Der Abstand zwischen den Seitenwänden 1.1, 1.2 wird durch die Länge der vier Streben 1.3 bestimmt, von denen jeweils eine in einem Eckbereich der Seitenwände 1.1, 1.2 montiert ist und die beiden Seitenwände 1.1, 1.2 miteinander verbindet. Die Streben 1.3 sind dabei als Edelstahlstangen ausgebildet. Selbstverständlich ist es möglich, zusätzliche Verstrebungen zwischen den Seitenwänden 1.1, 1.2 vorzusehen.
Jede Seitenwand 1.1, 1.2 weist eine Vielzahl von Langlöchern auf. Wie man insbesondere in der seitlichen Draufsicht aus der 11 erkennen kann, sind die Langlöcher im vorderen und hinteren Bereich jeder Seitenwand 1.1, 1.2 als waagerechte Langlöcher 10.4 ausgebildet. Alle Angaben hinsichtlich der seitlichen Lage beziehen sich dabei wiederum auf eine solche räumliche Ausrichtung der Dünnstsubstrathaltevorrichtung, dass die Seitenwände 1.1, 1.2 seitlich und senkrecht angeordnet sind.
Im mittleren Bereich jeder Seitenwand 1.1, 1.2 sind senkrechte Langlöcher 10.5 vorgesehen. Ergänzend, wie man in der gezeigten Ausführung sieht, können zusätzlich auch unterhalb der waagerechten Langlöcher 10.4 oder zwischen den waagerechten Langlöchern 10.4 senkrechte Langlöcher 10.5 vorgesehen sein.
Die Langlöcher 10.4, 10.5 dienen der Montage von Kunststoffeinsätzen. Die Kunststoffeinsätze bilden einen oder im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere Sätze von Halterkombinationen 10, umfassend einen vorderen Kunststoffeinsatz 10.1, einen hinteren Kunststoffeinsatz 10.2 und einen unteren Kunststoffeinsatz 10.3. Zwei solcher Halterkombinationen 10 sind beispielsweise im Querschnitt durch gestrichelte Linien in der 11 angedeutet. In der 4 hingegen sind genau ein vorderer Kunststoffeinsatz 10.1, ein hinterer Kunststoffeinsatz 10.2 und drei untere Kunststoffeinsätze 10.3 vorgesehen.
Die 9 zeigt eine vorteilhafte Ausbildung eines Kunststoffeinsatzes, der sowohl als vorderer Kunststoffeinsatz 10.1 als auch als hinterer Kunststoffeinsatz 10.2 in den waagerechten Langlöchern 10.4 montiert werden kann, in einer Vorderansicht a, einer Seitenansicht b und einer Draufsicht c sowie zwei zusätzliche Einzelheiten A und C. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind nämlich die vorderen und hinteren Kunststoffeinsätze identisch und werden lediglich seitenverkehrt zueinander zwischen den Seitenwänden 1.1 und 1.2 montiert.
Wie man sieht, weist der Kunststoffhalter 10.1, 10.2 Einschnitte 11 in einem oberen hinteren Bereich (vorderer Kunststoffeinsatz 10.1) beziehungsweise oberen vorderen Bereich (hinterer Kunststoffeinsatz 10.2) auf. Der Kunststoffeinsatz 10.1, 10.2 weist dabei einen im wesentlichen rechteckigen Grundkörper mit einer schräg nach oben gerichteten, im Querschnitt dreieckigen Verlängerung auf. Die Verlängerung weist eine obere Kante 12 auf, welche mit den Einschnitten 11 versehen ist. Wie man insbesondere in den beiden Einzelheiten A und C erkennt, weisen die Einschnitte 11 in Längsrichtung des Kunststoffeinsatzes 10.1, 10.2 einen Öffnungswinkel auf, der in der gezeigten Ausführung 32 Grad beträgt. Ferner ist die Grundfläche jedes Einschnittes 11 in Umfangsrichtung des Kunststoffeinsatzes 10.1, 10.2 abgerundet. Diese Form der Einschnitte ist vorteilhaft, da ein mittels des Einschnitts gehaltenes Dünnstsubstrat besonders gut getrocknet werden kann, ohne dass Flüssigkeitsrückstände zwischen dem Dünnstsubstrat und dem Kunststoffeinsatz verbleiben. Insbesondere in Kombination mit der Ausbildung des Kunststoffeinsatzes aus einem wasserabweisenden Material kann ein optimales Trocknungsergebnis erzielt werden, ohne dass aufwendige Trocknungsverfahren, wie zum Beispiel IPA-Dampftrockung (Iso-Propyl-Alkohol-Dampftrocknung) verwendet werden müssen.
In der 10 ist ein unterer Kunststoffeinsatz 10.3 näher dargestellt, welcher einen Teil der Halterkombination 10 bildet. Wiederum ist eine Vorderansicht a, eine Seitenansicht b und eine Draufsicht c sowie eine Einzelheit A eines Einschnittes 11 dargestellt. Der untere Kunststoffeinsatz 10.3 weist einen dreieckigen Querschnitt auf, wobei eine Ecke im Querschnitt nach oben ausgerichtet ist, so dass dadurch eine obere Kante des Kunststoffeinsatzes 10.3 ausgebildet wird. Zumindest diese obere Kante ist mit Einschnitten 11 versehen, in welchen die Dünnstsubstrate von oben aufliegend gelagert werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Einschnitte 11 jedoch zusätzlich über die seitlichen, an der oberen Kante angrenzenden Dreiecksseiten beziehungsweise Seitenflächen hinweg ausgeführt. Die innere Grundfläche jedes Einschnittes ist, wie man besonders in der 6b erkennt, wiederum abgerundet, um Spannungsspitzen zu vermeiden. Ferner weisen die Einschnitte 11 in Längsrichtung des unteren Kunststoffeinsatzes 10.3, das heißt in Querrichtung des Kunststoffeinsatzes 10.3, wenn dieser zwischen die Seitenwände 1.1, 1.2 eingesetzt ist, Öffnungswinkel auf. In der gezeigten Ausführung bedeutet dies, die seitlichen Begrenzungsflächen jedes Einschnitts sind um 22 Grad gegenüber der Senkrechten geneigt.
Jeweils ein Dünnstsubstrat wird in miteinander fluchtende Einschnitte 11 jeweils mindestens eines vorderen Kunststoffeinsatzes 10.1, eines hinteren Kunststoffeinsatzes 10.2 und eines unteren Kunststoffeinsatzes 10.3 eingesetzt. Somit bildet der vordere Kunststoffeinsatz 10.1 eine Führung am vorderen Ende bzw. an der vorderen Kante des Dünnstsubstrats, der untere Kunststoffeinsatz 10.3 eine Führung am unteren Rand bzw. an unteren Kante des Dünnstsubstrats und der hintere Kunststoffeinsatz 10.2 eine Führung am hinteren Ende bzw. an der hinteren Kante des Dünnstsubstrats.
Die Führung dieser Enden bzw. Kanten kann insbesondere auch durch die Anordnung jeweils mehrerer vorderer, hinterer und unterer Kunststoffeinsätze (10.1, 10.2, 10.3) ausgeführt werde, was besonders bei großformatigen Substraten zu einem formstabilen Halt führt.
Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, sind vorteilhaft, um insbesondere den Seitenhalt großflächiger Dünnstsubstrate beim Prozessieren zu verbessern, in jede zweite Reihe von miteinander fluchtenden Einschnitten 11 in den vorderen, unteren und hinteren Kunststoffeinsatz 10.1, 10.2, 10.3 Zwischenplatten 14 eingesetzt. Diese Zwischenplatten 14 sind aus Glas oder Metall hergestellt und aufgrund des Haltes in den Einschnitten 11 senkrecht flächig ausgerichtet. Auf jeder Seitenfläche sind Abstützelemente 15 vorgesehen, welche die Form eines Kegels aufweisen. Die beiden äußersten Zwischenplatten 14 können auch jeweils nur auf der nach innen ausgerichteten Seite mit Abstützelementen 15 ausgestattet sein.
Der untere Kunststoffeinsatz 10.3 ist als Dreieck-Auflager, d. h. er weist einen dreieckigen Querschnitt auf, welcher mit Nuten versehen ist, ausgeführt.
Die Anordnung der Abstützelemente 15 auf den Zwischenplatten 14 ist vorteilhaft auf das jeweilige Substratformat optimiert. Für besonders großformatige Substrate ist es günstig, Abstützelemente 15 in Form einer Zeile an der Oberkante der Zwischenplatten 14 beziehungsweise in Form eines in Längsrichtung der Zwischenplatten 14 ausgestreckten Körpers, welcher im Bereich der Oberkante der Zwischenplatten 14 angeordnet ist, anzuordnen, um so eine möglichst stabile Halterung für die Oberkante von Dünnstsubstraten zu erzielen. Bei kleineren Substratformaten reicht es hingegen oftmals aus, relativ wenige (insbesondere 2 bis 5) Abstützelemente auf der Fläche der Dünnstsubstrate beziehungsweise auf Zwischenplatten, die dasselbe Format wie die Dünnstsubstrate aufweisen, verteilt – insbesondere mit gleichmäßigem Abstand – anzuordnen.
Die Abstützelemente 15 können zusätzlich oder alternativ zu Abstützelementen 3, welche unmittelbar in den Kunststoffeinsätzen ausgebildet sind, vorgesehen sein. Beispielsweise die flächigen Seiten der Einschnitte 11 in den unteren Kunststoffeinsätzen 10.3, welche wie in der 5 gezeigt als Dreieck-Auflager ausgebildet sind, stellen bereits erfindungsgemäße Abstützelemente 3 dar. Dies erkennt man auch nochmals in der 6, in welcher eine Draufsicht auf die Ausführung gemäß der 5, dargestellt ist.
Die Ausbildung der Abstützelemente 15, welche als Kegel beidseitig der Zwischenplatten 14 angeordnet sind, ist im Einzelnen nochmals in der 14 dargestellt. Eine alternative Ausgestaltung ist in der 15 dargestellt. Wie man sieht, sind die Kegel nicht rotationssymmetrisch ausgeführt, sondern weisen eine abgerundete Kegelspitze auf, welche über einer abgeschrägten Grundfläche ausgebildet ist. Dies bedeutet, wenn der Kegel mit seiner Grundfläche auf einer Zwischenplatte 14 montiert ist, liegt die abgerundete Spitze außerhalb der Mitte der Kegelgrundfläche. In Kombination mit einer geeigneten Auswahl des Radius der Kegelspitze, beispielsweise von 2 Millimetern, können somit die Spannungsspitzen minimiert werden und gleichzeitig eine besonders einfache Trocknung mit gutem Ergebnis der eingesetzten Dünnstsubstrate erreicht werden. Vorteilhaft weisen die Ablaufflächen für flüssiges Reinigungsmedium nach unten und gleichzeitig weg von den Dünnstsubstraten, um so optimale Trocknungsergebnisse zu erzielen.
Sofern die Zwischenplatten 14 aus Glas hergestellt sind, ist es vorteilhaft, die Abstützelemente 15 aufzukleben. Bei den gezeigten kegelförmigen Abstützelementen 15 werden diese mit ihrer Grundfläche aufgeklebt.
Sofern die Zwischenplatten 14 aus Metall hergestellt sind, ist es vorteilhaft, die Abstützelemente 15 aufzuschrauben. Selbstverständlich ist es auch hier denkbar, alternativ oder zusätzlich eine Verklebung zwischen Abstützelement 15 und Zwischenplatte 14 vorzusehen.
Die vorteilhaft in jeden zweiten Einschnitt in Querrichtung eingesetzten Zwischenplatten 14 mit den kegelförmigen Abstützelementen 15 verhindern wirkungsvoll ein Aneinanderkleben flexibler Substrate, insbesondere in flüssigen Medien. Schwingungen, Verwölbungen und seitliche Bewegungen beziehungsweise ein Herausrutschen aus den Einschnitten 11 der Dünnstsubstrate, insbesondere in flüssigen Medien, werden zuverlässig verhindert.
Alle Kunststoffeinsätze weisen vorteilhaft eine Längsbohrung auf, durch welche ein stabförmiges Stabilisierungselement, insbesondere eine Edelstahlstange 13, hindurchgeführt wird. Mittels dieses Stabilisierungselementes können die Kunststoffeinsätze in den Langlöchern 10.4, 10.5 in den Seitenwänden 1.1, 1.2 verschraubt werden. Dabei ist es möglich, dass die Edelstahlstangen mit einem Außengewinde versehen sind, durch die Langlöcher 10.4, 10.5 hindurch gesteckt werden und mit einer Mutter verschraubt werden. Andererseits ist es möglich, die Edelstahlstangen 13 mit einem Innengewinde zu versehen, Schrauben von außen durch die Langlöcher 10.4, 10.5 hindurch zu stecken und in dem Innengewinde der Edelstahlstangen 13 zu verschrauben.
Der Vorteil solcher Edelstahlstangen 13 beziehungsweise allgemein von Stabilisierungselementen liegt darin, dass Maßabweichungen beziehungsweise Verzüge durch eine ungewollte Verformung der Kunststoffeinsätze vermieden werden. Zudem sind dadurch auch besonders hohe Prozesstemperaturen zulässig, beispielsweise bis ca. 100 Grad Celsius, wenn die Kunststoffeinsätze aus POM (Polyoxymethylen) oder PEEK (Poly-Ether-Ether-Keton) hergestellt sind. Ein Verklemmen von Substraten aufgrund von Verformungen der Kunststoffeinsätze wird wirkungsvoll verhindert.
In der 12 ist nochmals schematisch dargestellt, wie die Seitenwände 1.1, 1.2 der Rahmenstruktur 1 durch jeweils eine Strebe 1.3 in jeder Ecke miteinander verschraubt sind. Die Streben 1.3 können beispielsweise ebenfalls als Edelstahlstange ausgeführt sein, welche insbesondere an jedem Ende eine Bohrung mit einem Innengewinde aufweist, in welches eine durch eine Seitenwand 1.1, 1.2 geführte Schraube eingeschraubt werden kann. Eine solche Edelstahlstange ist ebenfalls in der 12 gezeigt.
Wie man in den 4 und 8 am deutlichsten erkennen kann, kann die Rahmenstruktur 1 oberhalb durch ein Dach aus zwei zueinander winklig angeordneten, siebartigen, flächigen Elementen abgedeckt sein, sowie unterhalb durch einen siebartigen Boden. Sowohl das Spitzdach als auch der Boden weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, welche als Bohrungen oder Schlitze ausgebildet sind. Das Dach und der Boden bieten einen zusätzlichen Schutz gegen einen harten Wasserstrahl oder gegen Querbewegungen der Flüssigkeiten beim Nassprozessieren der Substrate.
Die Draufsichten auf die zweite Ausführungsform der Erfindung in den 6 und 7 zeigen nochmals den Unterschied zwischen Varianten mit Zwischenplatten 14 (6) und ohne Zwischenplatten (7). In der Ausführung gemäß 6 werden die Dünnstsubstrate, welche wie üblich in gestrichelten Linien dargestellt sind, einerseits durch die Schlitze in den Kunststoffeinsätzen 10.1, 10.2, 10.3 gehalten, besonders durch die großflächigen Schlitze in den unteren Kunststoffeinsätzen 10.3, welche mit einem dreieckigen Querschnitt ausgebildet sind, wie im einzelnen nochmals in der 10 dargestellt ist. Zusätzlich werden sie jedoch ebenso durch die kegelförmigen Abstützelemente 15 auf den Zwischenplatten 14 gehalten bzw. vor Verformungen geschützt.
Bei der Ausführungsform gemäß der 7 hingegen sind keine Zwischenplatten 14 vorgesehen, die Dünnstsubstrate werden nur durch die Kunststoffeinsätze 10.1, 10.2 und 10.3 gehalten. Dadurch können natürlich zur gleichen Zeit mehr Dünnstsubstrate in die Dünnstsubstrathaltevorrichtung eingesetzt werden, da auch die Schlitzreihen, welche in der 6 die Zwischenplatten 14 tragen, mit jeweils einem Dünnstsubstrat bestückt werden können.
Die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen und variablen Aufbau aus, der für Dünnstsubstrate unterschiedlicher Dicke und unterschiedlicher Größe geeignet ist. Dabei ist bei einem geringen Aufwand durch Versetzen der Halter 2 in der Rahmenstruktur 1 die Dünnstsubstrathaltevorrichtung leicht auf die unterschiedlichen Substratgrößen einstellbar, beispielsweise für Substrate mit einer Seitenlänge von 4 Zoll bis 12 Zoll oder mehr. Durch die Halter, welche vorteilhaft aus Edelstahl ausgebildet sind und mit Kunststoffabstützelementen besetzt sind oder welche vollständig aus Kunststoff, beispielsweise POM oder PEEK, ausgebildet sind, wird ein Kontakt des Dünnstsubstrats mit Metallflächen vermieden. Durch die geeignete Auswahl der Öffnungswinkel der Führungs- beziehungsweise Haltenuten und durch Krümmungsradien der Kontaktstellen kann insbesondere in Kombination mit einem wasserabweisenden Material der Halter beziehungsweise der Abstandselemente ein sehr gutes Trocknungsergebnis erzielt werden. Ferner ist die erfindungsgemäße Dünnstsubstrathaltevorrichtung ultraschalltauglich und durch die geeignete Werkstoffauswahl mechanisch und chemisch stabil, letzteres zum Beispiel gegenüber von typischen Reinigungsmedien.

Claims

Dünnstsubstrathaltevorrichtung, umfassend 1.1 eine Rahmenstruktur (1); 1.2 mindestens einen Halter (2), der in der oder an der Rahmenstruktur (1) montiert ist; 1.3 der mindestens eine Halter (2) bildet eine Vielzahl von Zwischenräumen zur wenigstens teilweisen Aufnahme von Dünnstsubstraten aus; 1.4 die Zwischenräume werden durch den mindestens einen Halter (2) derart ausgebildet, dass sie sich im wesentlichen in einer senkrechten Richtung parallel zueinander erstrecken; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.5 in den Zwischenräumen oder entlang der Zwischenräume sind in dem mindestens einen Halter (2) integrierte oder zusätzliche Abstützelemente (3) vorgesehen, welche die Zwischenräume seitlich in Längsrichtung in vorgegebenen Abständen bis auf einen Aufnahmespalt mit einer definierten Spaltdicke begrenzen.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützelemente (3) flexibel oder elastisch sind.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Haltern (2) vorgesehen sind, die als parallele Stangen ausgebildet sind, wobei 3.1 die Stangen seitlich nebeneinander und senkrecht übereinander in der Rahmenstruktur (1) montiert sind und 3.2 radial über den Stangenumfang herausstehende Kreisscheibenelemente aus einem Kunststoff tragen, welche die Abstützelemente (3) bilden.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Halterkombination (10) zur Aufnahme von mehreren seitlich parallel zueinander angeordneten Dünnstsubstraten vorgesehen ist, wobei die Halterkombination die folgenden Bauteile umfasst: 4.1 mindestens einen vorderen Kunststoffeinsatz (10.1), der auf seiner Hinterseite mit nebeneinander angeordneten Einschnitten (11) versehen ist; 4.2 mindestens einen hinteren Kunststoffeinsatz (10.2), der auf seiner Vorderseite mit nebeneinander angeordneten Einschnitten (11) versehen ist, wobei die Einschnitte (11) des hinteren Kunststoffeinsatzes (10.2) und des vorderen Kunststoffeinsatzes (10.1) miteinander fluchten; 4.3 mindestens einen unteren Kunststoffeinsatz (10.3), der auf seiner Oberseite mit nebeneinander angeordneten Einschnitten (11) versehen ist, die mit den Einschnitten (11) des vorderen und hinteren Kunststoffeinsatzes (10.1, 10.2) fluchten.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenstruktur (1) zwei flächige Seitenwände (1.1, 1.2) aufweist, die, insbesondere mittels jeweils einer Strebe (1.3), in den vier Eckbereichen, parallel zueinander montiert sind, und 5.1 welche im vorderen und hinteren Bereich parallel zueinander und übereinander angeordnete waagerechte Langlöcher (10.4) aufweisen, in denen die vorderen und hinteren Kunststoffeinsätze (10.1, 10.2) montiert sind, und 5.2 im mittleren Bereich mindestens jeweils ein senkrechtes Langloch (10.5) aufweisen, in denen der mindestens eine untere Kunststoffeinsatz (10.3) montiert ist.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen den Seitenwänden (1.1, 1.2) an dem oberen Ende und/oder unteren Ende der Seitenwände (1.1, 1.2) durch mindestens ein flächiges, siebartiges Element (1.4) mit einer Vielzahl von Öffnungen abgedeckt ist.
Dünnstsubstrathaltevorrichiung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte oder alle Einschnitte (11) in den Kunststoffeinsätzen (10.1, 10.2, 10.3) mit einem Öffnungswinkel versehen sind.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte oder alle Einschnitte (11) in den Kunststoffeinsätzen (10.1, 10.2, 10.3) mit einer in Umfangsrichtung des jeweiligen Kunststoffeinsatzes (10.1, 10.2, 10.3) verlaufenden Abrundung versehen sind.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine untere Kunststoffeinsatz (10.3) einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist, wobei eine dadurch gebildete Kante des unteren Kunststoffeinsatzes (10.3) nach oben ausgerichtet ist und mit den Dünnstsubstrat aufnehmenden Einschnitten (11) versehen ist.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (11) in dem unteren Kunststoffeinsatz (10.3) sich zusätzlich über die an der oberen Kante angrenzenden Seitenflächen hinweg erstrecken.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen und hinteren Kunststoffeinsätze (10.1, 10.2) jeweils eine Kante (12) aufweisen, die in den durch die Rahmenstruktur (1) gebildeten Innenraum hineinragt und mit den Dünnstsubstrat aufnehmenden Einschnitten (11) versehen ist.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffeinsätze (10.1, 10.2, 10.3) mit durchgesteckten stabförmigen Stabilisierungselementen, insbesondere mit Edelstahlstangen (13), versehen sind, welche in den Langlöchern (10.4, 10.5) befestigt, insbesondere verschraubt, sind.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich zueinander in jeder zweiten Reihe von miteinander fluchtenden Einschnitten (11) in den Kunststoffeinsätzen (10.1, 10.2, 10.3) jeweils eine Zwischenplatte (14) eingesetzt ist, welche seitliche Abstützelemente (3, 15) trägt.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Abstützelemente (3, 15) auf den Zwischenplatten (14) kegelförmig ausgebildet sind, wobei die Grundfläche eines jeden kegelförmigen Abstützelementes (3, 15) auf der jeweiligen Zwischenplatte (14) aufgesetzt ist.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelspitze außermittig gegenüber der Kegelgrundfläche, welche auf der Zwischenplatte (14) aufgesetzt ist, angeordnet ist.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass alle Zwischenplatten (14) mit Ausnahme der seitlich äußersten Zwischenplatten beidseitig seitliche Abstützelemente (3, 15) tragen.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatten (14) aus Glas hergestellt sind, auf welche die seitlichen Abstützelemente (3, 15), welche aus Kunststoff ausgebildet sind, aufgeklebt sind.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatten (14) aus Metall hergestellt sind, auf welche die seitlichen Abstützelemente (3, 15), welche aus Kunststoff ausgebildet sind, aufgeschraubt sind.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffeinsätze (10.1, 10.2, 10.3) aus Polyoxymethylen oder PEEK (Polyetheretherketon) ausgebildet sind.
Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenstruktur (1) aus Edelstahl ausgebildet ist.
Dünnststubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Halter (2) und die Abstützelemente (3) aus einem wasserabweisenden Material ausgebildet sind.
Verwendung einer Dünnstsubstrathaltevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 zur Nassprozessierung von flexiblen Dünnstsubstraten, insbesondere aus Glas.
Verwendung gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Nassprozessierung eine Substratreinigung, Beschallung mit Ultraschall und/oder Nassätzen des Dünnstsubstrats umfasst.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnstsubstrathaltevorrichtung zum Nassprozessieren von flexiblen Dünnstsubstraten, insbesondere aus Glas, mit einer Stärke von 30, 50 oder 100 Mikrometern verwendet wird.