DE202009001817U1

DE202009001817U1 - Substratträger zur Halterung einer Vielzahl von Solarzellenwafern

Info

Publication number: DE202009001817U1
Application number: DE202009001817U
Authority: DE
Original assignee: Roth and Rau AG
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2009-01-31
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2019-02-13
Also published as: WO2010085949A3; WO2010085949A2; TW201036101A; CN102859678A

Abstract

Substratträger (1) zur Halterung einer Vielzahl von Solarzellenwafern für die Bearbeitung in Prozesskammern mit Beschichtungs- und/oder Ätzprozessen, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger (1) eine Rahmenstruktur aufweist, bestehend aus rechtwinklig zueinander angeordneten Längsstegen (3), Querstegen (4) und Außenstegen (5, 6) aus einem mindestens bis 800°C formstabilen Material, derart dass eine Vielzahl von Öffnungen (2) entsteht, dass eine entsprechende Vielzahl von Wafereinsätzen (8) vorhanden ist, die in die Öffnungen (2) eingesetzt werden können und in denen zentrisch je ein Solarzellenwafer gehaltert werden kann, und dass auf der freiliegenden Rahmenstruktur Abdeckungen (7) aus einem Material vorgesehen sind, welches gegenüber den spezifisch angewandten Beschichtungs- und/oder Ätzprozessen widerstandsfähig ist und/oder das leicht zu reinigen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Substratträger zur Halterung einer Vielzahl von Solarzellenwafern für die Bearbeitung in Prozesskammern mit Beschichtungs- und/oder Ätzprozessen.
Stand der Technik
Bei Beschichtungs- und/oder Ätzprozessen in einer Prozesskammer ist es erforderlich, spezifische Temperaturen und Drücke von konkreten Atmosphären einzustellen. Dabei wirkt der jeweilige Prozess, neben den Oberflächen eines Substrates auf denen der jeweilige Prozess in technologisch vorgesehener Weise konkret einwirken soll, in der Regel auf alle Oberflächen innerhalb der Prozesskammer. Nach dem Stand der Technik wird versucht, die Substrat- und Geräteanordnung innerhalb der Prozesskammer derart anzuordnen, dass der jeweilige Prozess zumindest überwiegend auf die konkreten Substratoberflächen einwirkt. Ein weiteres einfaches Mittel, welches in der Praxis vielfach angewandt wird, ist die Abdeckung der Gerätebauteile, die nicht beschichtet werden sollen, z. B. mit Aluminiumfolie. Das ist aber immer nur eine relativ grobe Abdeckung, welche die Flächen in unmittelbarer Umgebung der Substrate an den Substrathalterungen nicht erfasst.
Insbesondere bei Prozesskammern innerhalb von Durchlaufanlagen mit hohen Taktfrequenzen und wiederholter Nutzung der Substrathalterung bei einer Vielzahl von Durchläufen werden die Substrathalterungen ständig den oft aggressiven Prozessparametern ausgesetzt, was zu einem schnellen Verschleiß bzw. zur Unbrauchbarkeit führen kann. Insbesondere die relativ hohen Temperaturen führen zu Verspannungen und Deformierungen der Substrathalter und reaktive Prozesse führen zu unerwünschten Veränderungen an der Oberfläche der Substrathalterungen.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt damit als Aufgabe zugrunde, einen Substratträger zur Halterung einer Vielzahl von Solarzellenwafern anzugeben, der eine hohe Standzeit auch beim Einsatz in Prozesskammern mit aggressiven und/oder bei hohen Temperaturen ablaufenden Beschichtungs- und/oder Ätzprozessen aufweist.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung, einschließlich der Zeichnung, näher dargestellt.
Erfindungsgemäß besteht der Substratträger aus einer Rahmenstruktur, bestehend aus rechtwinklig zueinander angeordneten Längsstegen und Querstegen sowie Außenstegen aus einem mindestens bis 800°C formstabilen Material, derart dass eine Vielzahl von Öffnungen entsteht. Die kon krete Struktur der Längsstege, Querstege und Außenstege kann in einem weiten Bereich variieren. Ausschlaggebend ist die Erzielung einer ausreichenden Stabilität, insbesondere Biegesteifigkeit auch bei höheren Temperaturen.
Gemäß Anspruch 3 können die Längsstege, Querstege und/oder Außenstege in vorteilhafter Weise mittels Zapfen und zugeordneten Ausnehmungen zueinander positioniert angeordnet sein. Zur Sicherung der geometrischen Anordnung sind zusätzlich Verschraubungen oder technisch ähnliche Arretierungen der Rahmenstruktur vorteilhaft.
Für den Fall, dass der Substratträger für die Halterung runder Substrate eingesetzt werden soll, kann die Rahmenstruktur auch derart ausgebildet sein, dass rautenförmige oder runde Öffnungen entstehen.
Passend zu den Öffnungen innerhalb der Rahmenstruktur ist eine entsprechende Vielzahl von Wafereinsätzen vorhanden, die in die Öffnungen eingesetzt werden können. Die zu behandelnden Solarzellenwafer können zentrisch in den Wafereinsätzen gehaltert werden. Auf der gegenüber der Prozesskammer freiliegenden Rahmenstruktur sind Abdeckungen aus einem Material vorgesehen, welches gegenüber den spezifisch angewandten Beschichtungs- und/oder Ätzprozessen widerstandsfähig ist und/oder das leicht zu reinigen ist.
Als Material für die Rahmenstruktur aus Längsstegen, Querstegen und Außenstegen kann Stahl, Aluminium, Keramik oder CFC (CFC = Carbon Fiber reinforced Carbon) eingesetzt werden. Als Material für die Abdeckungen eignen sich Metalle, z. B. Aluminium, Stahl Wolfram oder Titan, wie auch Keramik und bevorzugt CFC. Dabei können die Abdeckungen aus flächigen Elementen bestehen, die einzeln demontierbar an der Rahmenstruktur und bevorzugt an den Außenstegen gehaltert sind. Zur Halterung können alle Arten von Klemm-, Rast- oder Schraubeinrichtungen eingesetzt werden.
Je nach Ausführung der Prozesskammer kann es ausreichend sein, sie Abdeckungen nur einseitig an der Substrathalterung vorzusehen. In den meisten Fällen wird es jedoch erforderlich sein, die Abdeckungen allseitig um die Rahmenstruktur der Substrathalterung vorzusehen.
Der erfindungsgemäße Substratträger kann sowohl bei Chargenanlagen wie bei Durchlaufanlagen konkret für die Behandlung und/oder Beschichtung von Solarzellenwafern als auch für alle anderen flächigen oder geeigneten flachen Substrate angewandt werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz bei der Anwendung relativ hoher Prozesstemperaturen und/oder reaktiven Atmosphären.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Zugehörig zeigt 1 eine perspektivische Ansicht auf einen Substratträger für die Halterung von 25 Substraten, hier beispielhaft Solarzellenwafer. 2 zeigt den Substratträger nach 1 ohne Abdeckungen. 3 zeigt den Ausschnitt aus der oberen Ecke in 2. 4 zeigt einen Wafereinsatz in der Perspektive. 5 zeigt ein einzelnes Teil der Abdeckung in einer Ansicht von unten.
Der Substratträger 1 gemäß Ausführungsbeispiel ist in 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Der Substratträger 1 ist geeignet, 5 × 5 Solarzellenwafer der Größe 156 × 156 mm zu haltern. Dazu weist der Substratträger 1 insgesamt 25 entsprechende Öffnungen 2 auf. Zur besseren Übersicht ist in 2 der Substratträger nach 1 ohne Abdeckungen dargestellt.
3 zeigt einen Ausschnitt aus der oberen Ecke in 2. Der beispielhafte Aufbau des Substratträgers 1 zeigt Längsstege 3 in Form von hochkant angeordneten Flachmaterial, darauf flach angeordnete Querstege 4 und Außenstege 5 und 6, ebenfalls aus Flachmaterial. Die Längsstege 3 und Querstege 4 sind rechtwinklig zueinander derart angeordnet, dass 25 gleiche Öffnungen 2 entstehen, wobei die Querstege 4 in den Längsstege 3 versenkt eingelassen sind und zusätzlich Zapfen 10 in den Ausnehmungen an den Längsstege 3 und passende Ausnehmungen in den Querstegen 4 ineinander greifen, derart dass eine ebene Oberfläche gebildet wird. Die Außenstege 5 und 6 umschließen die Längsstege 3 und Querstege 4 allseitig. Beispielhaft sind zur Verstärkung der Rahmenstruktur parallel zu den Außenstegen 5 noch Stabilisierungsleisten 9 vorgesehen. Dabei ist die konkrete Ausführung an spezifisch und örtliche Bedingungen abgepasst.
Erfindungsgemäß besteht Rahmenstruktur des Substratträgers 1 mit den Längsstegen 3, Querstegen 4 und Außenstegen 5 und 6 aus einem Material, welches bis 800°C formstabil ist. Im Ausführungsbeispiel wurde rostfreier Stahl eingesetzt. Dieses Material ist für die vorliegende Aufgabe kostengünstig und erfüllt die Anforderungen an die Formstabilität des Substratträgers 1. Insbesondere ist die Wärmedehnung für den im Ausführungsbeispiel angegebenen Substrathalter 1 beherrschbar.
Passend zu den Öffnungen 2 sind Wafereinsätze 8 gemäß 4 zur direkten beidseitigen Halterung der zu behandelnden Solarzellenwafer vorhanden, die unabhängig vom Substratträger 1 sind, d. h. die Wafereinsätze 8 werden bei Bedarf mit oder ohne Solarzellenwafer in die Öffnungen 2 eingesetzt und ausreichend verankert, vorzugsweise mit einem als solchen bekannten Klemmmechanismus.
5 zeigt ein einzelnes Teil der erfindungsgemäßen Abdeckungen 7 in einer Ansicht von unten. Die Abdeckungen 7 decken die freiliegende Rahmenstruktur des Substratträgers 1 gegenüber den im Verfahrensablauf wirksamen Prozessen ab. Die Abdeckungen 7 bestehen erfindungsgemäß aus einem Material, welches gegenüber den spezifisch angewandten Beschichtungs- und/oder Ätzprozessen widerstandsfähig ist und/oder das leicht zu reinigen ist.
Im Ausführungsbeispiel sind die Abdeckungen 7 aus faserverstärkten Kohlenstoffen (CFC) hergestellt. Dabei handelt es sich um Verbundwerkstoffe, die zu 100% aus Kohlenstoff bestehen. Einer Matrix reinen Kohlenstoffs sind Kohlenstoff- oder Graphitfasern von nur wenigen μm Durchmesser beigemischt. CFC-Werkstoffe weisen eine hohe mechanische Stabilität auf, da die Matrix aus Kohlenstoff von Außen wirkende Kräfte aufnimmt und im Gefüge verteilt.
Die Abdeckungen 7 werden in vorteilhafter Weise als plattenförmige Elemente auf den freien Flächen des Substrathaltes 1 aufgebracht, z. B. mittels Klemmelementen 11.

Claims

Substratträger (1) zur Halterung einer Vielzahl von Solarzellenwafern für die Bearbeitung in Prozesskammern mit Beschichtungs- und/oder Ätzprozessen, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger (1) eine Rahmenstruktur aufweist, bestehend aus rechtwinklig zueinander angeordneten Längsstegen (3), Querstegen (4) und Außenstegen (5, 6) aus einem mindestens bis 800°C formstabilen Material, derart dass eine Vielzahl von Öffnungen (2) entsteht, dass eine entsprechende Vielzahl von Wafereinsätzen (8) vorhanden ist, die in die Öffnungen (2) eingesetzt werden können und in denen zentrisch je ein Solarzellenwafer gehaltert werden kann, und dass auf der freiliegenden Rahmenstruktur Abdeckungen (7) aus einem Material vorgesehen sind, welches gegenüber den spezifisch angewandten Beschichtungs- und/oder Ätzprozessen widerstandsfähig ist und/oder das leicht zu reinigen ist.
Substratträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstege (3) und/oder Querstege (4) und/oder Außenstege (5, 6) aus Stahl, Keramik oder CFC bestehen.
Substratträger nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstege (3), Querstege (4) und/oder Außenstege (5, 6) mittels Zapfen (10) und entsprechenden Ausnehmungen zueinander positioniert sind.
Substratträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (7) aus Metall, Keramik oder CFC besteht.
Substratträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (7) aus flächigen Elementen besteht, die demontierbar an den Außenstegen (5, 6) gehaltert sind.