DE202019102646U1

DE202019102646U1 - Probenhalter für ein plattenartiges Substrat bei der Halbleiterbearbeitung, der anverschiedene Größen des Substrats angepasst werden kann

Info

Publication number: DE202019102646U1
Application number: DE202019102646.4U
Authority: DE
Original assignee: China Triumph International Engineering Co Ltd; CTF Solar GmbH
Current assignee: China Triumph International Engineering Co Ltd; CTF Solar GmbH
Priority date: 2019-04-28
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2019-07-21
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: CN209447780U

Abstract

Probenhalter (100, 101) für ein plattenartiges Substrat (200) in der Halbleiterbearbeitung, wobei der Probenhalter (100, 101) an unterschiedliche Größen des Substrats (200) anpassbar ist und Folgendes umfasst:
- einen rechteckigen Rahmen (10) mit zwei Anschlägen (20a, 20b), die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, und einem Halterahmenelement (16) zum Halten wenigstens eines Teils einer Seite des Substrats (200),
- ein erstes Haltesystem (30), das eine erste Führung (31) und wenigstens ein auf der ersten Führung (31) angeordnetes erstes Halteelement (32) umfasst, wobei de erste Führung (31) sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, an dem Rahmen (10) derart angebracht ist, dass sie in Bezug auf den Rahmen (10) entlang einer zweiten Richtung beweglich ist, und geeignet ist, an dem Rahmen (10) an einer Position, die mit dem Substrat (200) korrespondiert, durch eine erste Fixiervorrichtung (33a, 33b) fixiert zu werden, wobei sich die zweite Richtung orthogonal zu der ersten Richtung erstreckt, und
- ein zweites Haltesystem (40), das eine zweite Führung (41) und wenigstens ein auf der zweiten Führung (41) angeordnetes zweites Halteelement (42) umfasst, wobei die zweite Führung (41) sich entlang der zweiten Richtung erstreckt, an dem Rahmen (10) derart angebracht ist, dass sie in Bezug auf den Rahmen (10) entlang einer ersten Richtung beweglich ist, und geeignet ist, an dem Rahmen (10) an einer Position, die mit dem Substrat (200) korrespondiert, durch eine zweite Fixiervorrichtung (43a, 43b) fixiert zu werden, wobei
- das Halterahmenelement (16) sowie das wenigstens eine erste und das wenigstens eine zweite Halteelement (32, 42) geeignet sind, das Substrat (200) in einer Substratebene zu halten, und
- das erste und das zweite Haltesystem (30, 40) unabhängig voneinander beweglich und fixierbar sind und die erste Führung (31) und die zweite Führung (41) in zwei Ebenen angeordnet sind, die parallel zueinander und parallel zu der Substratebene ausgerichtet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Probenhalter, der an unterschiedliche Größen eines Substrats oder eines Werkstücks angepasst werden kann, wobei der Probenhalter geeignet ist, um ein plattenartiges Substrat, insbesondere Glasplatten oder Halbleitersubstrate, zur Bearbeitung zu fixieren.
Ein plattenartiges Substrat ist ein Festkörper oder Körper mit zwei großflächigen Seitenoberflächen, die parallel zueinander sind, und mehreren schmalen Seitenoberflächen, die die zwei großflächigen Seitenoberflächen miteinander verbinden. Probenhalter zum Fixieren plattenartiger Substrate bei der Halbleiterbearbeitung sind in unterschiedlichen Gestaltungen bekannt.
Die JP H11 274276 A offenbart einen Probenhalter, der zum Positionieren und zum Halten von Substraten verschiedener Größen an einer gemeinsamen Referenzposition geeignet ist. Ein Referenzelement ist in einer Ecke des Probenhalters bereitgestellt, wo sich benachbarte Seitenkanten eines rechteckigen Lochs des Probenhalters schneiden. Saugelemente sind an den Umfangsabschnitten des rechteckigen Lochs zum Halten eines Substrats mit einer ersten Größe angeordnet, wobei die erste Größe der Größe des Lochs entspricht. Das Substrat wird durch Rollen, die an den oberen Enden von Blattfedern angeordnet sind und auf die Seitenoberflächen des Substrats einwirken, gegen das Referenzelement gedrückt. Um ein kleineres Substrat zu halten, ist ein Hilfsrahmenabschnitt in dem rechteckigen Loch montiert, wobei die Größe des Hilfsrahmenabschnitts der Größe des kleineren Substrats entspricht. Der Hilfsrahmenabschnitt umfasst ebenso Saugelemente. Jede Blattfeder ist an einem Halterkörper angeordnet, der entlang einer Seite des Substrats bewegt werden kann. Somit können ebenso Substrate mit einer kleinen Größe gegen das Referenzelement gedrückt werden. Infolgedessen muss für jede einzelne Substratgröße, die kleiner als die erste Größe ist, ein individueller Hilfsrahmenabschnitt montiert werden, was einen hohen Montageaufwand verursacht.
Aus der US 3 775 644 A ist ein anpassbarer Probenhalter, der einen rechteckigen Rahmen zum Halten wenigstens eines Mikrostreifensubstrats zum Testen umfasst, bekannt. Schienen sind mit dem Rahmen entlang seiner Außenkanten verbunden, wobei Substratklemmen und elektrische Anschlussklemmen verschiebbar auf den Schienen montiert sind. Somit können verschiedene Substrate, die elektrische Kontakte zum Testen an verschiedenen Positionen aufweisen und die sich ebenso in ihrer Größe entlang einer ersten Richtung unterscheiden können, auf sichere Weise mit elektrischen Anschlüssen kontaktiert werden. Die Größe der Substrate ist jedochwenigstens in einer zweiten Richtung vorgegeben, da der Rahmen starr ist und die Substratklemmen nicht in die zweite Richtung bewegt werden können.
Die US 6 765 734 B1 beschreibt einen Probenhalter für optische Elemente oder Proben in einem optischen Aufbau. Der Probenhalter weist eine Öffnung mit einer Spitze auf, d.h. eine Umrandung mit einem spitzen Winkel. Ein Substrat ist derart in der Öffnung postioniert, dass es an einer Seite durch die Seitenwände der Öffnung an der Umrandung mit dem spitzen Winkel geklemmt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite wird das Substrat von einer an einer Klemmeinheit angeordneten Stützleiste gehalten. Die Klemmeinheit kann entlang einer Richtung zu der Umrandung mit dem spitzen Winkel oder von dieser Umrandung weg in Führungsrillen bewegt werden. Somit kann der Probenhalter an die Größe des Substrats angepasst werden. Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Probenhalter für die Halbleiterverarbeitung bereitzustellen, wobei der Probenhalter die Fixierung großer plattenartiger Substrate oder Werkstücke mit unterschiedlicher Größe auf eine schnelle Weise ermöglicht. Die Anpassung an die jeweilige Größe des Substrates sollte auf eine einfache und schnelle Weise ohne Montageaufwand möglich sein. Weiterhin sollte es möglich sein, beide Oberflächen des Substrats zu bearbeiten.
Die Erfindung betrifft einen Probenhalter für ein plattenartiges Substrat, insbesondere Glasplatten und Halbleitersubstrate, zur Verwendung in der Halbleiterbearbeitung, wobei der Probenhalter an unterschiedliche Größen des Substrats angepasst werden kann. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß umfasst der Probenhalter einen rechteckigen Rahmen mit zwei Anschlägen, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, und ein Halterahmenelement sowie ein erstes Haltesystem und ein zweites Haltesystem. Der Rahmen ist ein Körper, der ein rechteckiges Loch oder einen rechteckigen Durchbruch entlang einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, die sich senkrecht zu der ersten Richtung erstreckt, vollständig umgibt. Der Rahmen kann hinsichtlich seiner Kontur um das Loch und/oder seiner Dickenrichtung einstückig ausgebildet sein oder aus mehreren Teilstücken bestehen. Die Dickenrichtung erstreckt sich senkrecht zu der Konturebene, die von der ersten und der zweiten Richtung aufgespannt wird. Das Halterahmenelement ist an einer Seite des Rahmens mit dem Rahmen verbunden, an der ebenso einer der Anschläge angeordnet ist. Das Halterahmenelement dient zum Halten wenigstens eines Teils einer Seite des Substrats, die dem Rahmen zugewandt ist, wobei das erste und das zweite Haltesystem zum Halten des Substrats an zwei anderen Seiten des Substrats dienen. Insofern kann das Halterahmenelement aus mehreren Teilen oder Teilelementen bestehen, die miteinem Abstand zwischen ihnen angeordnet oder mit unterschiedlichen Anschlägen verbunden sind.
Das erste Haltesystem umfasst eine erste Führung und wenigstens ein auf der ersten Führung angeordnetes erstes Halteelement. Die erste Führung erstreckt sich entlang der ersten Richtung und ist an dem Rahmen auf eine Weise angebracht, dass sie in Bezug auf den Rahmen entlang der zweiten Richtung bewegt werden kann. Die erste Führung ist geeignet, durch eine erste Fixiervorrichtung an dem Rahmen an einer Position fixiert zu werden, die mit dem Substrat korrespondiert. Das zweite Haltesystem ist in einer ähnlichen Weise ausgebildet und umfasst eine zweite Führung und wenigstens ein auf der zweiten Führung angeordnetes zweites Halteelement. Die zweite Führung erstreckt sich entlang der zweiten Richtung und ist an dem Rahmen auf eine Weise angebracht, dass sie in Bezug auf den Rahmen entlang der ersten Richtung bewegt werden kann. Die zweite Führung ist geeignet, durch eine zweite Fixiervorrichtung an dem Rahmen an einer Position fixiert zu werden, die mit dem Substrat korrespondiert.
Das Halterahmenelement sowie das wenigstens eine erste und das wenigstens eine zweite Halteelement sind dazu geeignet, das Substrat in einer Substratebene innerhalb des Lochs in dem Rahmen zu halten. Somit kann das Substrat vorteilhafterweise auf beiden seiner plattenartigen Oberflächen bearbeitet werden, ohne dass das Substrat umgedreht werden muss. Das erste und das zweite Haltesystem sind unabhängig voneinander beweglich und fixierbar. Die erste Führung und die zweite Führung sind in zwei parallel zueinander und parallel zu der Substratebene ausgerichteten Ebenen angeordnet. Entsprechend sind die senkrecht zueinander angeordneten Haltesysteme beweglich, wobei die Haltesysteme mit ihren jeweiligen Führungen an beliebigen Positionen, die mit der Substratgröße und Substratform korrespondieren, fixiert werden können. Aufgrund der Beweglichkeit der Führungen beider Haltesysteme in zwei zueinander senkrechten Richtungen kreuzen die Führungen einander. Daher sind die erste und die zweite Führung in verschiedenen Ebenen angeordnet, die parallel zueinander sind. Die Halteelemente sind derart ausgebildet, dass sie den Höhenunterschied zwischen der ersten und der zweiten Führung entlang einer dritten Richtung ausgleichen, die sich senkrecht zu der ersten und der zweiten Richtung erstreckt.
Vorzugsweise sind das erste und das zweite Halteelement derart ausgebildet, dass sie das Substrat nicht über die gesamte Länge der jeweiligen Seite des Substrats halten, sondern nur in kleinen Bereichen der jeweiligen Seite des Substrats.
Der Probenhalter kann in Bezug auf die Ausdehnung des Substrats in einer ersten Richtung sowie in einer zweiten Richtung, die sich senkrecht zu der ersten Richtung in der Ebene des plattenartigen Substrats, d. h. der Substratebene, erstreckt, angepasst werden. Es ist besonders bevorzugt, dass der Probenhalter kontinuierlich an unterschiedliche Substratgrößen in wenigstens der ersten Richtung oder der zweiten Richtung anpassbar ist.
In Ausführungsformen umfasst der Rahmen wenigstens zwei Teilrahmen, wobei jeder Teilrahmen in einer Draufsicht auf die Substratebene die gleiche Form wie der gesamte Rahmen aufweist. Die Teilrahmen sind starr aneinander fixiert und in verschiedenen Ebenen parallel zu der Substratebene angeordnet. Mit anderen Worten: Der Rahmen ist aus verschiedenen Teilen ausgebildet, die in verschiedenen Ebenen angeordnet sind, wobei jeder Teil mit den anderen Teilen deckungsgleich ausgebildet und angeordnet ist. Die erste Führung ist an einem ersten Teilrahmen fixiert und die zweite Führung ist an einem zweiten Teilrahmen fixiert.
Vorzugsweise umfasst der erste Teilrahmen erste Langlöcher, die sich entlang der zweiten Richtung in zwei Bereichen des ersten Teilrahmens erstrecken, wobei die beiden Bereiche einander gegenüberliegen. Die ersten Langlöcher durchdringen die beiden Bereiche des ersten Teilrahmens vollständig. Die erste Fixiervorrichtung umfasst zwei erste Schrauben, wobei jede erste Schraube an einem Ende der ersten Schraube mit der ersten Führung verbunden ist, durch eines der ersten Langlöcher hindurchragt und an einem anderen Ende der ersten Schraube mit einem Fixierelement verbunden ist. Eines der Enden der ersten Schraube ist an dem jeweils zugeordneten Element fixiert, d. h. mit der ersten Führung oder mit dem Fixierelement, während das andere der Enden der ersten Schraube in ein Innengewinde in dem jeweils zugeordneten Element eingreift. Die ersten Langlöcher ermöglichen es, dass die erste Führung am ersten Teilrahmen verschoben wird, während das Anziehen der ersten Schraube unter Verwendung des Fixierelementes es ermöglicht, dass die erste Führung an einer definierten Position entlang der zweiten Richtung an dem ersten Teilrahmen fixiert wird. Der zweite Teilrahmen und die zweite Fixiervorrichtung sind auf eine ähnliche Weise ausgebildet. Das heißt, der zweite Teilrahmen umfasst zweite Langlöcher, die sich entlang der ersten Richtung in zwei Bereichen des zweiten Teilrahmens erstrecken, wobei die beiden Bereiche einander gegenüberliegen und die zweiten Langlöcher die beiden Bereiche des zweiten Teilrahmens vollständig durchdringen. Die zweite Fixiervorrichtung umfasst zwei zweite Schrauben, wobei jede zweite Schraube an einem Ende der zweiten Schraube mit der zweiten Führung verbunden ist, durch eines der zweiten Langlöcher hindurchragt und an einem anderen Ende der zweiten Schraube mit einem Fixierelement verbunden ist. Das Fixierelement ist geeignet, die zweite Führung an einer definierten Position entlang der ersten Richtung an dem zweiten Teilrahmen zu fixieren. Das erste und das zweite Langloch durchdringen den ersten Teilrahmen und den zweiten Teilrahmen vorzugsweise in der dritten Richtung. Bei den Fixierelementen handelt es sich beispielsweise um Muttern (Schraubenmuttern), die aufgrund des auf den ersten beziehungsweise den zweiten Teilrahmen ausgeübten Drucks während des Festziehens der ersten beziehungsweise der zweiten Schraube eine kraftschlüssige Fixierung der ersten beziehungsweise der zweiten Führung bewirken.
Es sind jedoch ebenso andere Ausführungsformen der ersten und/oder der zweiten Fixiervorrichtung möglich, beispielsweise Klemmverbindungen oder Rastungen.
Die Anschläge, die vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordnet sind, dienen zur Anlage des Substrats und damit zum Ausrichten des Substrats in der Substratebene und in einer definierten Position innerhalb des Probenhalters. Durch die präzise und definierte Positionierung des Substrats ist eine präzise Bearbeitung des Substrats möglich.
Da jedes Haltesystem parallel zu einem der Anschläge verschiebbar ist, kann ein Substrat, das beispielsweise rechteckig ist, zwischen den ersten und den zweiten Halteelementen der Haltesysteme und den Anschlägen, die gegenüber den entsprechenden Halteelementen angeordnet sind, fixiert werden. Das Substrat wird von dem Halterahmenelement auf einer Seite gehalten, auf der ebenso ein Anschlag angeordnet ist. Das Halterahmenelement kann einstückig mit dem Anschlag ausgebildet sein, der auf der gleichen Seite des Rahmens angeordnet ist.
Die Anschläge und/oder das Halterahmenelement und/oder das wenigstens eine erste Halteelement und/oder das wenigstens eine zweite Halteelement können ebenso derart ausgebildet sein, dass der Winkel zwischen ihnen variabel ist. Demnach kann der Probenhalter beispielsweise ebenso für Substrate verwendet werden, die keine rechteckige Form aufweisen.
Vorzugsweise umfasst wenigstens eines der folgenden Halteelemente ein Lagerelement: das Halterahmenelement, das wenigstens eine erste Halteelement und/oder das wenigstens eine zweite Halteelement. Ein Lagerelement erstreckt sich in einer Ebene parallel zu der Substratebene derart, dass das Substrat mit einer seiner großflächigen Oberflächen teilweise auf dem Lagerelement aufliegt und auf diesem von seinem Gewicht gehalten wird.
In anderen Ausführungsformen umfasst wenigstens eines der folgenden Halteelemente ein Klemmelement: das Halterahmenelement, das wenigstens eine erste Halteelement und/oder das wenigstens eine zweite Halteelement. Ein Klemmelement hältdas Substrat durch das Einbringen einer Kraft auf wenigstens eine seiner großflächigen Oberflächen. Das Klemmelement kann in Bereichen der jeweiligen Oberfläche auf beide großflächigen Oberflächen einwirken, wobei die Bereiche einander gegenüberliegen, oder in Verbindung mit einem Lagerelement kann das Klemmelement nur auf die dem Lagerelement abgewandte Oberfläche einwirken.
Das Klemmelement kann durch eine Feder mit dem jeweiligen Halteelement, d. h. mit dem Halterahmenelement, dem ersten Halteelement oder dem zweiten Halteelement verbunden sein. Somit kann zumindest ein Teil des Klemmelements bewegt werden, und die Kraft kann auf eine einfache Weise auf die Substratoberfläche eingebracht und von der Substratoberfläche entfernt werden. Darüber hinaus ist das Fixieren des Substrats nicht von genauen Kanten oder einer genauen Größe des Substrats abhängig, da das Klemmelement mit der Feder flexibel ist.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann das wenigstens eine erste Halteelement auf der ersten Führung entlang der ersten Richtung bewegt werden oder kann das wenigstens eine zweite Halteelement auf der zweiten Führung entlang der zweiten Richtung bewegt werden. Das Halteelement kann an einer beliebigen Stelle auf der jeweiligen Führung durch eine entsprechende Arretiereinrichtung fixiert werden.
Die Verschiebbarkeit des ersten Halteelements oder des zweiten Halteelements wird vorzugsweise durch folgende Merkmale des jeweiligen Haltesystems realisiert: Die erste Führung umfasst ein drittes Langloch, das sich in die erste Richtung erstreckt. Die Arretiereinrichtung für das erste Halteelement umfasst eine dritte Schraube, die an einem Ende der dritten Schraube mit dem ersten Halteelement verbunden ist, durch das dritte Langloch hindurchragt und mit einem Fixierelement verbunden ist. Eines der Enden der dritten Schraube ist an dem jeweils zugeordneten Element fixiert, d. h. mit dem ersten Halteelement oder mit dem Fixierelement, während das andere der Enden der dritten Schraube in ein Innengewinde in dem jeweils zugeordneten Element eingreift. Die dritten Langlöcher ermöglichen es, dass das erste Halteelement auf oder in der ersten Führung verschoben wird, während das Anziehen der dritten Schraube unter Verwendung des Fixierelements es ermöglicht, das erste Halteelement an einer definierten Position entlang der ersten Richtung auf der ersten Führung zu fixieren. Das zweite Haltesystem ist auf eine ähnliche Weise ausgebildet. Das heißt, die zweite Führung umfasst ein viertes Langloch, das sich in der zweiten Richtung erstreckt. DieArretiereinrichtung für das zweite Halteelement umfasst eine vierte Schraube, die an einem Ende der vierten Schraube mit dem zweiten Halteelement verbunden ist, durch das vierte Langloch hindurchragt und mit einem Fixierelement verbunden ist. Das Fixierelement ist geeignet, das zweite Halteelement an einer definierten Position entlang der zweiten Richtung auf der zweiten Führung zu fixieren. Alle oder nur einige der ersten beziehungsweise der zweiten Halteelemente können beweglich sein.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil des Halterahmenelements auf einem der Anschläge verschiebbar angeordnet.
Die Position der Halteelemente und/oder des Halterahmenelements kann aufgrund der Verschiebbarkeit wenigstens eines der ersten Halteelemente, der zweiten Halteelemente oder eines Teils des Halterahmenelementes auf eine geeignete Weise an die Substratgröße angepasst werden und die Halteelemente können vorzugsweise an den geeigneten Positionen fixiert sein.
Das Gleiten oder Bewegen der ersten Führung oder der zweiten Führung oder der ersten Halteelemente oder der zweiten Halteelemente oder eines Teils des Halterahmenelements kann manuell oder durch eine Maschine unter Verwendung einer Gleitvorrichtung, die mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben wird, umgesetzt werden. Wenn eine solche Gleitvorrichtung verwendet wird, wird das Betreiben der Fixiervorrichtung oder der Arretiereinrichtung vorzugsweise ebenso durch die Gleitvorrichtung umgesetzt. Ferner ist die Gleitvorrichtung vorzugsweise mit einer Steuervorrichtung verbunden.
Weiterhin kann ebenso der bewegliche Teil eines Klemmelements manuell oder maschinell oder durch eine Maschine unter Verwendung einer Bewegungsvorrichtung auf eine ähnliche Weise, wie in Bezug auf die Gleitvorrichtung beschrieben, bewegt werden.
In Ausführungsformen bestehen der Probenhalter, insbesondere der Rahmen, die erste und die zweite Führung, die Halteelemente und die Anschläge, aus Metall oder polymeren Verbundstoffen oder Keramik oder Kombinationen davon. Das Material wird gemäß den während des Betriebs des Probenhalters gegebenen Prozessbedingungen und gemäß dem Material des Substrats ausgewählt. Es können kostengünstige Materialien verwendet werden.
Vorzugsweise weist der Rahmen eine Länge im Bereich zwischen 400 mm und 2000 mm entlang der ersten Richtung und eine Breite im Bereich zwischen 400 mm und 2000 mm entlang der zweiten Richtung auf. Somit können Substrate, beispielsweise Solarzellensubstrate mit herkömmlich verwendeten Größen durch den Probenhalter gehalten werden.
Der Probenhalter ist vorzugsweise dazu geeignet, Solarzellen oder Solarzellenmodule oder Halbfabrikate von Solarzellen oder Solarzellenmodulen zu halten.
Im Folgenden werden zwei Ausführungen der Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente betreffen.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine erste Ausführungsform des Probenhalters und
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Probenhalters.

1 zeigt eine erste Ausführungsform 100 des erfindungsgemäßen Probenhalters in einer perspektivischen Ansicht. Der Probenhalter 100 umfasst einen Rahmen 10, der aus einem ersten Teilrahmen 11, einem zweiten Teilrahmen 12 und einem dritten Teilrahmen 13 besteht. Der Rahmen 10 weist eine rechteckige Form auf und umgibt ein rechteckiges Loch 14 entlang einer ersten Richtung, der x-Richtung, und entlang einer zweiten Richtung, der y-Richtung. Der Rahmen 10 weist eine Länge in der x-Richtung auf, wobei die Länge größer ist als eine Breite des Rahmens in der y-Richtung. Alle Teilrahmen 11 bis 13 sind in Bezug auf ihre äußere Form und auf die Abmessungen in x- und y-Richtung deckungsgleich ausgebildet und entlang einer dritten Richtung, der z-Richtung, übereinander angeordnet, wobei sie durch Abstandhalter 15 voneinander beabstandet sind. Das heißt, alle Teilrahmen 11 bis 13 sind in x-y-Ebenen angeordnet, die sich zueinander parallel erstrecken und voneinander verschieden sind. Der dritte Teilrahmen 13 ist zwischen dem ersten Teilrahmen 11 und dem zweiten Teilrahmen 12 angeordnet, kann aber bei anderen Ausführungsformen entfallen. Die x-, y- und z-Richtung sind jeweils senkrecht zueinander.
Auf der Oberfläche des ersten Teilrahmens 11 sind zwei Anschläge 20a, 20b in einem rechten Winkel zueinander an einer ersten Seite, die sich entlang der x-Richtung erstreckt, und an einer zweiten Seite, die sich entlang der y-Richtung erstreckt, angeordnet. Auf dem Anschlag 20a ist ein Halterahmenelement 16 angeordnet, das sich entlang der x-Richtung erstreckt, wobei das Halterahmenelement 16 in der ersten Ausführungsform nur ein Lagerelement 16a umfasst. Das Halterahmenelement 16 und der Anschlag 20a sind hier einstückig ausgebildet.
Ein erstes Haltesystem 30 umfasst eine erste Führung 31 und erste Halteelemente 32, in der gezeigten Ausführung zwei erste Halteelemente 32. Jedes erste Halteelement 32 weist ein Lagerelement 32a, ein Klemmelement 32b und eine Feder 32c auf. Das Lagerelement 32a ist an einem Körper des Halteelements 32 angeordnet, während das Klemmelement 32b über die Feder 32c mit dem Körper verbunden ist. Der Körper des Halteelements 32 ist in der gezeigten Ausführungsform ein rechteckiger Block, kann aber ebenso unterschiedliche Formen aufweisen. Die erste Führung 31 ist in der Form einer flachen Stange oder Latte ausgebildet, wobei sich die längste Ausdehnung der ersten Führung 31 entlang der x-Richtung erstreckt und größer ist als die Länge des Rahmens 10. Die erste Führung 31 ragt somit über den Rahmen 10 hinaus. Dies ist jedoch kein notwendiges Merkmal. Die erste Führung 31 ist in einer x-y-Ebene zwischen der x-y-Ebene des ersten Teilrahmens 11 und der x-y-Ebene des dritten Teilrahmens 13 angeordnet.
Die erste Führung 31 ist entlang der y-Richtung bezüglich des Rahmens 10 bewegbar und kann an einer definierten Position entlang der y-Richtung an dem Rahmen 10, insbesondere an dem ersten Teilrahmen 11, durch zwei erste Fixiervorrichtungen 33a, 33b fixiert werden. Der erste Teilrahmen 11 weist an jeder Seite, die sich entlang der y-Richtung erstreckt, ein erstes Langloch 17 auf, wobei sich das erste Langloch 17 fast über die gesamte Breite des ersten Teilrahmens 11 mit Ausnahme der Randbereiche des ersten Teilrahmens 11 in dieser Ausführungsform erstreckt. Auf jeder der Seiten des ersten Teilrahmens 11 ist eine der ersten Fixiervorrichtungen 33a, 33b angeordnet, wobei sich die Seiten entlang der y-Richtung erstrecken und einander gegenüberliegen. Jede der ersten Fixiervorrichtungen 33a, 33b umfasst eine erste Schraube, die in 1 nicht zu sehen ist, und ein Fixierelement, hier der gezeigte Drehknopf. Jede erste Schraube ist fest mit dem Fixierelement verbunden, ragt durch das erste Langloch 17 hindurch und greift in ein Gewinde ein, das in der ersten Führung 31 ausgebildet ist.
In ähnlicher Weise ist ein zweites Haltesystem 40 ausgebildet, wobei das zweite Haltesystem 40 eine zweite Führung 41 und ein zweites Halteelement 42 umfasst. Das zweite Halteelement 42 weist ein Lagerelement 42a, ein Klemmelement 42b und eine Feder auf. Das Lagerelement 42a ist an einem Körper des Halteelements 42 angeordnet, während das Klemmelement 42b über die Feder mit dem Körper verbunden ist. Der Körper des Halteelements 42 ist in der gezeigten Ausführung ebenso ein rechteckiger Block, kann aber auch unterschiedliche Formen aufweisen. Die zweite Führung 41 ist in der Form einer flachen Stange oder Latte ausgebildet, wobei sich die längste Ausdehnung der zweiten Führung 41 entlang der y-Richtung erstreckt und größer ist als die Breite des Rahmens 10. Die zweite Führung 41 ragt somit über den Rahmen 10 hinaus. Dies ist jedoch ebenso kein notwendiges Merkmal. Die zweite Führung 41 ist in einer x-y-Ebene zwischen der x-y-Ebene des dritten Teilrahmens 13 und der x-y-Ebene des zweiten Teilrahmens 12 angeordnet.
Die zweite Führung 41 ist entlang der x-Richtung bezüglich des Rahmens 10 beweglich und kann an einer definierten Position entlang der x-Richtung an dem Rahmen 10, insbesondere an dem zweiten Teilrahmen 12, durch zwei zweite Fixiervorrichtungen 43a, 43b fixiert werden. Der zweite Teilrahmen 12 weist an jeder Seite, die sich entlang der x-Richtung erstreckt, ein zweites Langloch auf, wobei die zweiten Langlöcher in 1 nicht zu sehen sind und sich fast über die gesamte Länge des zweiten Teilrahmens 12 mit Ausnahme der Randbereiche des zweiten Teilrahmens 12 in dieser Ausführungsform erstrecken. Auf jeder der Seiten des zweiten Teilrahmens 12 ist eine der zweiten Fixiervorrichtungen 43a, 43b angeordnet, wobei sich die Seiten entlang der x-Richtung erstrecken und einander gegenüberliegen. Jede der zweiten Fixiervorrichtungen 43a, 43b umfasst eine zweite Schraube, die in 1 nicht zu sehen ist, und ein Fixierelement, hier der gezeigte Drehknopf. Jede zweite Schraube ist fest mit dem Fixierelement verbunden, ragt durch das zweite Langloch hindurch und greift in ein Gewinde, das in der zweiten Führung 41 ausgebildet ist, ein.
Jedes erste Halteelement 32 ist in Bezug auf die erste Führung 31 entlang der x-Richtung beweglich und kann durch eine Arretiereinrichtung 35 an einer definierten Position in der x-Richtung fixiert werden. Zu diesem Zweck ist in der ersten Führung 31 ein drittes Langloch 34 ausgebildet, wobei sich das dritte Langloch 34 entlang der x-Richtung über fast die gesamte Länge der ersten Führung 31 innerhalb des Lochs 14 erstreckt. Selbstverständlich können ebenso mehrere dritte Langlöcher 34 ausgebildet sein, von denen sich jedes nur über einen definierten Bereich entlang der x-Richtung erstreckt und einem individuellen ersten Halteelement 32 zugeordnet ist. Jede Arretiereinrichtung 35 umfasst eine dritte Schraube, die in 1 nicht zu sehen ist, und ein Arretierelement, hier der gezeigte Drehknopf. Die dritte Schraube ist fest mit dem Arretierelement verbunden, ragt durch das dritte Langloch 34 hindurch und greift in ein Gewinde, das innerhalb des jeweiligen ersten Halteelements 32 ausgebildet ist, ein.
Das zweite Halteelement 42 ist in Bezug auf die zweite Führung 41 entlang der y-Richtung beweglich und kann durch eine Arretiereinrichtung 45 an einer definierten Position in der y-Richtung fixiert werden. Zu diesem Zweck ist in der zweiten Führung 41 ein viertes Langloch 44 ausgebildet, wobei sich das vierte Langloch 44 entlang der y-Richtung über fast die gesamte Länge der zweiten Führung 41 innerhalb des Lochs 14 erstreckt. Die Verriegelungsvorrichtung 45 umfasst eine vierte Schraube, die in 1 nicht zu sehen ist, und ein Arretierelement, hier der gezeigte Drehknopf. Die vierte Schraube ist fest mit dem Arretierelement verbunden, ragt durch das vierte Langloch 44 hindurch und greift in ein Gewinde, das innerhalb des zweiten Halteelements 42 ausgebildet ist, ein.
Alle Lagerelemente 16a, 32a und 42a sind in einer gemeinsamen x-y-Ebene angeordnet, d. h. sie weisen entlang der z-Richtung die gleiche Position auf. Ein Substrat 200, das in 1 ein transparentes Substrat, beispielsweise aus Glas, ist, liegt auf den Lagerelementen 16a und 42a sowie auf dem Lagerelement 32a des in 1 rechts gezeigten ersten Halteelements 32 auf und wird von ihnen in der Substratebene gehalten. Das Substrat 200 wird gegen eine Verschiebung entlang der z-Richtung durch das Klemmelement 32b des in 1 rechts gezeigten ersten Halteelements 32 und durch das Klemmelement 42b des zweiten Halteelements 42 fixiert und wird gleichzeitig gegen die Anschläge 20a und 20b gedrückt, die eine Verschiebung des Substrats 200 in x- und/oder y-Richtung verhindern. Somit kann ein sicheres Halten des Substrats 200 an einer vordefinierten Position in Bezug auf den Rahmen 10 umgesetzt werden.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform 101 des erfindungsgemäßen Probenhalters in einer perspektivischen Ansicht. Nur die Komponenten des Probenhalters, die gegenüber der ersten Ausführungsform 100 verändert sind, sind in 2 mit Bezugszeichen gekennzeichnet. Die zweite Ausführungsform 101 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform 100 nur dadurch, dass das Halterahmenelement 16 zusätzlich zu dem Lagerelement 16a zwei Klemmelemente 16b und 16c umfasst und dass ein fünftes Langloch 21 innerhalb des Anschlags 20a ausgebildet ist. Das Klemmelement 16b ist mit dem Anschlag 20a verbunden und kann auf dem Anschlag 20a innerhalb des fünften Langlochs 21 entlang der x-Richtung bewegt werden, während das Klemmelement 16c an einer fixierten Position mit dem Anschlag 20b verbunden ist. Auch hier sind die Klemmelemente 16b und 16c durch Federn an die Oberfläche des Substrats oder von dieser weg bewegbar. Das Substrat ist nun durch vier Klemmelemente, nämlich durch die Klemmelemente des in 1 rechts dargestellten ersten Halteelements, des zweiten Halteelements und des Halterahmenelements 16 gegen ein Verschieben in einer oder mehreren der x-, y- und z-Richtungen gesichert. Das Klemmelement 16b kann durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Klemmvorrichtung an einer gewünschten Position entlang der x-Richtung an dem Anschlag 20a fixiert werden. Eine solche bekannte Klemmvorrichtung kann beispielsweise ein Keil sein, der in der z-Richtung bewegt und gegen eine gegenüberliegende Kontur gedrückt werden kann, die innerhalb des fünften Langlochs 21 angeordnet ist.
Selbstverständlich können die Anzahl der ersten und zweiten Halteelemente, die Umsetzung für die ersten und zweiten Halteelemente und die Umsetzung der ersten und zweiten Fixiervorrichtung, sowie der Arretiereinrichtungen von den in den Figuren gezeigten Anzahlen und Umsetzungen abweichen.
Bezugszeichenliste

100, 101: Probenhalter
10: Rahmen
11: Erster Teilrahmen
12: Zweiter Teilrahmen
13: Dritter Teilrahmen
14: Loch
15: Abstandshalter
16: Halterahmenelement
16a: Lagerelement des Halterahmenelements
16b, 16c: Klemmelement des Halterahmenelements
17: Erstes Langloch
20a, 20b: Anschlag
21: Fünftes Langloch
30: Erstes Haltesystem
31: Erste Führung
32: Erstes Halteelement
32a: Lagerelement des ersten Halteelements
32b: Klemmelement des ersten Halteelements
32c: Feder
33a, 33b: Erste Fixiervorrichtung für die erste Führung
34: Drittes Langloch
35: Arretiereinrichtung für das erste Halteelement
40: Zweites Haltesystem
41: Zweite Führung
42: Zweites Halteelement
42a: Lagerelement des zweiten Halteelements
42b: Klemmelement des zweiten Halteelements
43a, 43b: Zweite Fixiervorrichtung für die zweite Führung
44: Viertes Langloch
45: Arretiereinrichtung für das zweite Halteelement
200: Substrat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H11274276 A [0003]
US 3775644 A [0004]
US 6765734 B1 [0005]

Claims

Probenhalter (100, 101) für ein plattenartiges Substrat (200) in der Halbleiterbearbeitung, wobei der Probenhalter (100, 101) an unterschiedliche Größen des Substrats (200) anpassbar ist und Folgendes umfasst: - einen rechteckigen Rahmen (10) mit zwei Anschlägen (20a, 20b), die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, und einem Halterahmenelement (16) zum Halten wenigstens eines Teils einer Seite des Substrats (200), - ein erstes Haltesystem (30), das eine erste Führung (31) und wenigstens ein auf der ersten Führung (31) angeordnetes erstes Halteelement (32) umfasst, wobei de erste Führung (31) sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, an dem Rahmen (10) derart angebracht ist, dass sie in Bezug auf den Rahmen (10) entlang einer zweiten Richtung beweglich ist, und geeignet ist, an dem Rahmen (10) an einer Position, die mit dem Substrat (200) korrespondiert, durch eine erste Fixiervorrichtung (33a, 33b) fixiert zu werden, wobei sich die zweite Richtung orthogonal zu der ersten Richtung erstreckt, und - ein zweites Haltesystem (40), das eine zweite Führung (41) und wenigstens ein auf der zweiten Führung (41) angeordnetes zweites Halteelement (42) umfasst, wobei die zweite Führung (41) sich entlang der zweiten Richtung erstreckt, an dem Rahmen (10) derart angebracht ist, dass sie in Bezug auf den Rahmen (10) entlang einer ersten Richtung beweglich ist, und geeignet ist, an dem Rahmen (10) an einer Position, die mit dem Substrat (200) korrespondiert, durch eine zweite Fixiervorrichtung (43a, 43b) fixiert zu werden, wobei - das Halterahmenelement (16) sowie das wenigstens eine erste und das wenigstens eine zweite Halteelement (32, 42) geeignet sind, das Substrat (200) in einer Substratebene zu halten, und - das erste und das zweite Haltesystem (30, 40) unabhängig voneinander beweglich und fixierbar sind und die erste Führung (31) und die zweite Führung (41) in zwei Ebenen angeordnet sind, die parallel zueinander und parallel zu der Substratebene ausgerichtet sind.
Probenhalter (100, 101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (10) wenigstens zwei Teilrahmen (11, 12) umfasst, wobei jeder Teilrahmen (11, 12) die gleiche Form wie der gesamte Rahmen in einer Draufsicht auf die Substratebene aufweist, de Teilrahmen (11, 12) starr aneinander fixiert und in verschiedenen Ebenen, die parallel zu der Substratebene sind, angeordnet sind, wobei die erste Führung (31) an einem ersten Teilrahmen (11) fixiert ist und die zweite Führung (41) an einem zweiten Teilrahmen (12) fixiert ist.
Probenhalter (100, 101) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Teilrahmen (11) erste Langlöcher (17) umfasst, die sich entlang der zweiten Richtung in zwei Bereichen des ersten Teilrahmens (11) erstrecken, wobei die zwei Bereiche einander gegenüber liegen, und die erste Fixiervorrichtung (33a, 33b) zwei erste Schrauben umfasst, wobei jede erste Schraube mit der ersten Führung (31) an einem Ende der ersten Schraube verbunden ist, durch eines der ersten Langlöcher (17) hindurchragt und an einem anderen Ende der ersten Schraube mit einem Fixierelement verbunden ist, wobei das Fixierelement dazu geeignet ist, die erste Führung (31) an einer definierten Position entlang der zweiten Richtung auf dem ersten Teilrahmen (11) zu fixieren, und - der zweite Teilrahmen (12) zweite Langlöcher umfasst, die sich entlang der ersten Richtung in zwei Bereichen des zweiten Teilrahmens (12) erstrecken, wobei die zwei Bereiche einander gegenüber liegen, und die zweite Fixiervorrichtung (43a, 43b) zwei zweite Schrauben umfasst, wobei jede zweite Schraube mit der zweiten Führung (41) an einem Ende der zweiten Schraube verbunden ist, durch eines der zweiten Langlöcher hindurchragt und an einem anderen Ende der zweiten Schraube mit einem Fixierelement verbunden ist, wobei das Fixierelement dazu geeignet ist, die zweite Führung (41) an einer definierten Position entlang der ersten Richtung auf dem zweiten Teilrahmen (12) zu fixieren.
Probenhalter (100, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (20a, 20b) in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind.
Probenhalter (100, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterahmenelement (16) oder das wenigstens eine erste Halteelement (32) oder das wenigstens eine zweite Halteelement (42) ein Lagerelement (16a, 32a, 42a) umfasst.
Probenhalter (100, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterahmenelement (16) oder das wenigstens eine erste Halteelement (32) oder das wenigstens eine zweite Halteelement (42) ein Klemmelement (16b, 16c, 32b, 42b) umfasst.
Probenhalter (100, 101) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Klemmelement (16b, 16c, 32b, 42b) über eine Feder mit dem jeweiligen Halteelement verbunden ist.
Probenhalter (100, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Halteelement (32) auf der ersten Führung (31) entlang der ersten Richtung bewegbar ist, oder das wenigstens eine zweite Halteelement (42) auf der zweiten Führung (41) entlang der zweiten Richtung bewegbar ist und durch eine entsprechende Arretiereinrichtung (35, 45) an einer beliebigen Stelle an der jeweiligen Führung (31, 41) fixierbar ist.
Probenhalter (100, 101) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Führung (31) ein drittes Langloch (34) umfasst, das sich in der ersten Richtung erstreckt, und die Arretiereinrichtung (35) für das erste Halteelement (32) eine dritte Schraube umfasst, die mit dem ersten Halteelement (32) an einem Ende der dritten Schraube verbunden ist, durch das dritte Langloch (34) hindurchragt und mit einem Fixierelement verbunden ist, wobei das Fixierelement geeignet ist, das erste Halteelement (32) an einer definierten Position entlang der ersten Richtung auf der ersten Führung (31) zu fixieren, oder - die zweite Führung (41) ein viertes Langloch (44) umfasst, das sich in der zweiten Richtung erstreckt, und die Arretiereinrichtung (45) für das zweite Halteelement (42) eine vierte Schraube umfasst, die mit dem zweiten Halteelement (42) an einem Ende der vierten Schraube verbunden ist, durch das vierte Langloch (44) hindurchragt und mit einem Fixierelement verbunden ist, wobei das Fixierelement geeignet ist, das zweite Halteelement (42) an einer definierten Position entlang der zweiten Richtung auf der zweiten Führung (41) zu fixieren.
Probenhalter (100, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Halterahmenelements (16) auf eine bewegliche Weise an einem der Anschläge (20a, 20b) angeordnet ist.
Probenhalter (100, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenhalter (100, 101), insbesondere der Rahmen (10), die erste und die zweite Führung (31, 41), die Haltelemente (32, 42) und die Anschläge (20a, 20b) aus Metall oder polymeren Verbundstoffen oder Keramik oder Kombinationen davon hergestellt sind.
Probenhalter (100, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (10) eine Länge entlang der ersten Richtung im Bereich zwischen 400 mm bis 2000 mm und eine Breite entlang der zweiten Richtung im Bereich zwischen 400 mm bis 2000 mm aufweist.
Probenhalter (100, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenhalter (100, 101) geeignet ist, Solarzellen oder Solarzellenmodule oder Halbfabrikate von Solarzellen oder Solarzellenmodulen zu halten.