在半导体处理中用于板状衬底的可适应于衬底的不同尺寸的样品固持器的制作方法

本实用新型涉及一种可适应于衬底或工件的不同尺寸的样品固持器，其中所述样品固持器适于固定板状衬底，尤其是玻璃板或半导体衬底，以供处理。

背景技术：

板状衬底是具有彼此平行的两个大面积侧表面和将两个大面积侧表面彼此连接的若干窄侧表面的固体或主体。在半导体处理中用于固定板状衬底的样品固持器，在不同的设计中已知。

JP H11 274276 A公开了一种适于将不同尺寸的衬底定位和固持在共同参考位置上的样品固持器。参考元件设置在样品固持器的拐角中，样品固持器的矩形孔的相邻侧边缘在该拐角处相交。抽吸构件布置在矩形孔的外围部分处以用于固持具有第一尺寸的衬底，其中所述第一尺寸对应于该孔的尺寸。衬底由辊压在该参考元件上，所述辊布置在钢板弹簧的顶端处并作用于所述衬底的侧表面。为了固持较小衬底，将辅助框架部分安装在矩形孔中，其中所述辅助框架部分的尺寸对应于所述较小衬底的尺寸。该辅助框架部分还包括抽吸构件。每个钢板弹簧布置在沿着衬底一侧可移动的固持器主体上。因此，小型衬底也可被压在参考元件上。结果，对于尺寸小于第一尺寸的每个单独的衬底，必须安装单独的辅助框架部分，从而造成安装十分费力。

根据US 3775644 A，获知了可调整的样品固持器，所述样品固持器包括用于固持至少一个微带衬底以供测试的矩形框架。轨道沿着框架的外边缘连接到框架，其中衬底夹具和电气连接器支架可滑动地安装在所述轨道上。因此，不同衬底可以安全方式与电气连接器接触，所述不同衬底在其上的不同位置处具有电气触点以供测试且所述不同衬底的尺寸也可沿着第一方向不同。然而，衬底的尺寸至少在第二方向上是预先确定的，这是因为框架是刚性的且衬底夹具无法移动到第二方向上。

US 6765734 B1描述了一种用于光学装置中的光学元件或样品的样品固持器。所述样品固持器具有带顶点的开口，即具有锐角的边缘。将衬底定位在所述开口中，使得所述衬底通过具有锐角的边缘中的开口的侧壁被夹持住。在相对侧上，衬底由布置在夹持单元上的支撑壁架固持。所述夹持单元可在导槽中沿着朝向具有锐角的边缘或远离所述边缘的方向移动。因此，所述样品固持器可适应于所述衬底的尺寸。

技术实现要素：

本实用新型的目标是提供一种用于半导体处理的样品固持器，所述样品固持器允许以快速方式固定具有不同尺寸的大板状衬底或工件。可以在安装不费力的情况下以简单和快速方式适应于所述衬底的相应尺寸。此外，所述衬底的两个表面都可以处理。

本实用新型涉及一种用于板状衬底、尤其是玻璃板和半导体衬底的供半导体处理中使用的样品固持器，其中所述样品固持器可适应于所述衬底的不同尺寸。独立权利要求的特征解决了本实用新型的目标。从属权利要求中给出了本实用新型的有利实施例。

根据本实用新型，所述样品固持器包括：矩形框架，所述矩形框架具有彼此成角度布置的两个止动器和固持框架元件，以及第一固持系统和第二固持系统。所述框架是沿着第一方向和与所述第一方向垂直地延伸的第二方向完全包围矩形孔或矩形贯穿部的主体。相对于所述框架围绕所述孔的轮廓和/或相对于所述框架的厚度方向，所述框架可一体地形成或可由若干部分件构成。所述厚度方向的延伸方向垂直于由所述第一方向和所述第二方向跨越的轮廓平面。所述固持框架元件在所述框架的一个边上连接到所述框架，所述止动器中的一个止动器也布置在所述一个边上。所述固持框架元件用于固持所述衬底的一个边的至少一部分，所述边面向所述框架，其中所述第一固持系统和所述第二固持系统用于在所述衬底的两个其它边上固持所述衬底。在此程度上，所述固持框架元件可由若干部件或部分元件组成，所述若干部件或部分元件被布置成在彼此之间具有空间或与不同止动器连接。

所述第一固持系统包括第一导引件和布置在所述第一导引件上的至少一个第一固持元件。所述第一导引件沿着所述第一方向延伸，并以沿着所述第二方向相对于所述框架可移动的方式附接到所述框架。所述第一导引件适于由第一固定装置固定在所述框架上的对应于所述衬底的位置处。所述第二固持系统是以类似方式形成，并包括第二导引件和布置在所述第二导引件上的至少一个第二固持元件。所述第二导引件沿着所述第二方向延伸，并以沿着所述第一方向相对于所述框架可移动的方式附接到所述框架。所述第二导引件适于由第二固定装置固定在所述框架上的对应于所述衬底的位置处。

所述固持框架元件以及所述至少一个第一固持元件和所述至少一个第二固持元件适于将所述衬底固持在所述框架中的孔内的衬底平面中。因此，所述衬底可有利地在其两个板状表面上被处理，而不需要翻转所述衬底。所述第一固持系统和所述第二固持系统彼此独立地可移动和可固定。所述第一导引件和所述第二导引件分别布置在彼此平行地并与所述衬底平面平行地定向的两个平面中。相应地，彼此垂直地布置的所述固持系统可移动，其中所述固持系统与其相应的导引件一起可固定在所述框架处的对应于衬底尺寸和衬底形式的任意位置处。由于两个固持系统的导引件在彼此垂直的两个方向上的可移动性，所述导引件彼此交叉。因此，所述第一导引件和所述第二导引件布置在彼此平行的不同平面中。所述固持元件被形成使得其沿着与所述第一方向和所述第二方向垂直地延伸的第三方向补偿所述第一导引件与所述第二导引件之间的高度差。

优选地，所述第一固持元件和第二固持元件被形成使得其不在所述衬底的相应边的整个长度上固持所述衬底，而仅在所述衬底的相应边的小区域中固持所述衬底。

在所述板状衬底的平面，即，所述衬底平面中，所述样品固持器相对于所述衬底在第一方向上的延伸以及在相对于所述第一方向垂直地延伸的第二方向上的延伸是可适应的。特别优选的是，所述样品固持器在至少所述第一方向或所述第二方向上连续地可适应于不同衬底尺寸。

在实施例中，所述框架包括至少两个部分框架，其中每个部分框架在关于所述衬底平面的平面视图中具有与整个所述框架相同的形状。所述部分框架彼此刚性地固定并布置在与所述衬底平面平行的不同平面中。换句话说：所述框架是由布置在不同平面中的不同部件形成，其中每个部件与其它部件可叠加地形成和布置。所述第一导引件固定到第一部分框架且所述第二导引件固定到第二部分框架。

优选地，所述第一部分框架包括第一长孔，所述第一长孔在所述第一部分框架的两个区域中沿着所述第二方向延伸，其中所述两个区域彼此相对。所述第一长孔完全穿透所述第一部分框架的所述两个区域。所述第一固定装置包括两个第一螺钉，其中每个第一螺钉在所述第一螺钉的一个末端处连接到所述第一导引件，通过所述第一长孔中的一个第一长孔突出，并在所述第一螺钉的另一末端处连接到固定构件。所述第一螺钉的所述末端中的一个末端固定到相应分配元件，即，与所述第一导引件一起固定或与所述固定构件一起固定，而所述第一螺钉的所述末端中的另一末端与相应分配元件中的内螺纹接合。所述第一长孔允许使所述第一导引件在所述第一部分框架上移位，而使用所述固定构件拧紧所述第一螺钉会允许将所述第一导引件固定在所述第一部分框架上沿着所述第二方向的限定位置处。所述第二部分框架和所述第二固定装置是以类似方式形成。也就是说，所述第二部分框架包括第二长孔，所述第二长孔在所述第二部分框架的两个区域中沿着所述第一方向延伸，其中所述两个区域彼此相对，且所述第二长孔完全穿透所述第二部分框架的所述两个区域。所述第二固定装置包括两个第二螺钉，其中每个第二螺钉在所述第二螺钉的一个末端处连接到所述第二导引件，通过所述第二长孔中的一个第二长孔突出，并在所述第二螺钉的另一末端处连接到固定构件。所述固定构件适于将所述第二导引件固定在所述第二部分框架上沿着所述第一方向的限定位置处。所述第一长孔和所述第二长孔优选地在所述第三方向上穿透所述第一部分框架和所述第二部分框架。在分别拧紧所述第一螺钉或所述第二螺钉期间，所述固定构件是例如正固定构件(螺钉螺母)，从而由于分别施加到所述第一部分框架或所述第二部分框架的压力而分别对所述第一导引件或所述第二导引件进行力锁定固定。

然而，可能存在所述第一固定装置和/或所述第二固定装置的其它实施例，例如夹持连接件或锁定键。

优选地彼此成直角布置的所述止动器用于接合所述衬底并因此用于使所述衬底在所述衬底平面中和在所述样品固持器内的限定位置中对准。通过对所述衬底进行精确的和限定的定位，可能会对所述衬底进行精确处理。

因为每个固持系统与所述止动器中的一个止动器平行地可滑动，所以例如矩形的衬底可固定在所述固持系统的所述第一固持元件和所述第二固持元件与分别相对于所述固持元件布置的所述止动器之间。所述衬底在一边上由所述固持框架元件固持，一个止动器也布置在所述边上。所述固持框架元件可与布置在所述框架的同一边上的所述止动器一体地形成。

所述止动器和/或所述固持框架元件和/或所述至少一个第一固持元件和/或所述至少一个第二固持元件还可被形成使得它们之间的角度可变。因此，所述样品固持器还可用于例如并不具有矩形形状的衬底。

优选地，以下固持元件中的至少一个固持元件包括轴承元件：所述固持框架元件、所述至少一个第一固持元件和/或所述至少一个第二固持元件。轴承元件在与所述衬底平面平行的平面中延伸，使得所述衬底的大面积表面中的一个大面积表面部分地位于所述轴承元件上，并因其重量而固持在所述轴承元件上。

在其它实施例中，以下固持元件中的至少一个固持元件包括夹持元件：所述固持框架元件、所述至少一个第一固持元件和/或所述至少一个第二固持元件。夹持元件通过向其大面积表面中的至少一个大面积表面施加力而固持所述衬底平面。所述夹持元件可在相应表面的区域中作用于两个大面积表面，所述区域彼此相对，或所述夹持元件结合轴承元件可仅作用于背对所述轴承元件的表面。

所述夹持元件可由弹簧而与相应固持元件连接，即，与所述固持框架元件、所述第一固持元件或所述第二固持元件连接。因此，所述夹持元件的至少一部分可移动，且力可以简单方式施加在所述衬底表面上以及从所述衬底表面移除。此外，固定所述衬底不取决于所述衬底的精确边缘或精确尺寸，这是因为具有所述弹簧的所述夹持元件是柔性的。

根据本实用新型的实施例，所述至少一个第一固持元件沿着所述第一方向在所述第一导引件上可移动，或所述至少一个第二固持元件沿着所述第二方向在所述第二导引件上可移动。所述固持元件由对应锁定装置可固定在所述相应导引件上的任何位置处。

所述第一固持元件或所述第二固持元件的可移动性优选地由所述相应固持系统的以下特征实现：所述第一导引件包括在所述第一方向上延伸的第三长孔。用于所述第一固持元件的所述锁定装置包括第三螺钉，所述第三螺钉在所述第三螺钉的一个末端处连接到所述第一固持元件，通过所述第三长孔突出，并连接到固定构件。所述第三螺钉的所述末端中的一个末端固定到相应分配元件，即，与所述第一固持元件一起固定或与所述固定构件一起固定，而所述第三螺钉的所述末端中的另一末端与相应分配元件中的内螺纹接合。所述第三长孔允许使所述第一固持元件在所述第一导引件上或所述第一导引件内移位，而使用所述固定构件拧紧所述第三螺钉会允许将所述第一固持元件固定在所述第一导引件上沿着所述第一方向的限定位置处。所述第二固持系统是以类似方式形成。也就是说，所述第二导引件包括在所述第二方向上延伸的第四长孔。用于所述第二固持元件的所述锁定装置包括第四螺钉，所述第四螺钉在所述第四螺钉的一个末端处连接到所述第二固持元件，通过所述第四长孔突出，并连接到固定构件。所述固定构件适于将所述第二固持元件固定在所述第二导引件上沿着所述第二方向的限定位置处。所述第一固持元件或所述第二固持元件中的全部或仅一些分别可移动。

优选地，所述固持框架元件的至少一部分以可移动方式布置在所述止动器中的一个止动器上。

所述固持元件和/或所述固持框架元件的位置可由于所述第一固持元件、所述第二固持元件或所述固持框架元件的一部分中的至少一个的可移动性而以适当方式适应于衬底尺寸，且所述固持元件可优选地固定在适当位置处。

所述第一导引件或所述第二导引件或所述第一固持元件或所述第二固持元件或所述固持框架元件的一部分的滑动或移动可被手动地实现，或由使用机械地、电气地、液压地或气动地操作的滑动装置的机器实现。如果使用此类滑动装置，那么操作所述固定装置或所述锁定装置优选地也由所述滑动装置实现。此外，所述滑动装置优选地与控制装置连接。

此外，夹持元件的可移动部分也可被手动地移动，或由使用移动装置的机器以如关于所述滑动装置所描述的类似方式移动。

在实施例中，所述样品固持器，尤其是所述框架、所述第一导引件和所述第二导引件、所述固持元件和所述止动器，是由金属，或聚合物复合材料，或陶瓷或其组合制成。材料是根据在所述样品固持器在操作期间给出的过程条件并根据所述衬底的材料进行选择。可使用有成本效益的材料。

优选地，所述框架具有沿着所述第一方向的在400mm到2000mm之间的范围内的长度，和沿着所述第二方向的在400mm到2000mm之间的范围内的宽度。因此，常用尺寸的衬底，例如太阳能电池衬底，可由所述样品固持器固持。

所述样品固持器优选地适于固持太阳能电池或太阳能电池模块或半成品太阳能电池或半成品太阳能电池模块。

附图说明

在下文中，参考各图描述本实用新型的两个实施例，其中相同附图标记指代类似元件。

图1是样品固持器的第一实施例的透视图；

图2是样品固持器的第二实施例的透视图。

附图标记

100、101 样品固持器

10 框架

11 第一部分框架

12 第二部分框架

13 第三部分框架

14 孔

15 间隔件

16 固持框架元件

16a 固持框架元件的轴承元件

16b、16c 固持框架元件的夹持元件

17 第一长孔

20a、20b 止动器

21 第五长孔

30 第一固持系统

31 第一导引件

32 第一固持元件

32a 第一固持元件的轴承元件

32b 第一固持元件的夹持元件

32c 弹簧

33a、33b 用于第一导引件的第一固定装置

34 第三长孔

35 用于第一固持元件的锁定装置

40 第二固持系统

41 第二导引件

42 第二固持元件

42a 第二固持元件的轴承元件

42b 第二固持元件的夹持元件

43a、43b 用于第二导引件的第二固定装置

44 第四长孔

45 用于第二固持元件的锁定装置

200 衬底

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

图1以透视图示出根据本实用新型的样品固持器的第一实施例。本实施例提供了一种样品固持器100，该样品固持器100包括框架10，框架10由第一部分框架11、第二部分框架12和第三部分框架13组成。框架10具有矩形形状，并沿着第一方向，即x方向，和第二方向，即y方向，包围矩形孔14。框架10具有在x方向上的长度，该长度大于该框架在y方向上的宽度。第一部分框架11，第二部分框架12和第三框架13相对于他们的外部形状且相对于在x和y方向上的尺寸可叠加地形成，并沿着第三方向，即z方向，布置在彼此上方，其中它们彼此由间隔件15隔开。也就是说，第一部分框架11，第二部分框架12和第三框架13布置在x-y平面中，彼此平行地延伸且彼此不同。第三部分框架13布置在第一部分框架11与第二部分框架12之间，但在其它实施例中可被省略。x、y和z方向各自彼此垂直。

在第一部分框架11的表面上，两个止动器20a、20b彼此成直角布置在沿着x方向延伸的第一边和沿着y方向延伸的第二边。固持框架元件16布置在沿着x方向延伸的止动器20a上，其中在第一实施例中，固持框架元件16仅包括轴承元件16a。固持框架元件16和止动器20a在此处一体地形成。

第一固持系统30包括第一导引件31和第一固持元件32，在所示出的实施例中有两个第一固持元件32。每个第一固持元件32具有轴承元件32a、夹持元件32b和弹簧32c。轴承元件32a布置在固持元件32的主体处，而夹持元件32b经由弹簧32c而与该主体连接。固持元件32的主体在所示出的实施例中为矩形块，但也可具有不同形状。第一导引件31是以扁平杆或板条的形状形成，其中第一导引件31的最长延伸部沿着x方向延伸并大于框架10的长度。第一导引件31因此突出超过框架10。然而，这不是必要的特征。第一导引件31布置在第一部分框架11的x-y平面与第三部分框架13的x-y平面之间的x-y平面中。

第一导引件31相对于框架10沿着y方向可移动，并可由两个第一固定装置33a、33b固定在框架10处、尤其是第一部分框架11处沿着y方向的限定位置处。第一部分框架11沿着y方向延伸的每一边都具有第一长孔17，其中第一长孔17几乎延伸超过第一部分框架11的整个宽度，除了此实施例中第一部分框架11的边缘部分。第一固定装置33a、33b分别布置在第一部分框架11的两个边上，这两个边沿着y方向延伸并彼此相对。第一固定装置33a、33b中的每个都分别包括：第一螺钉，第一螺钉在图1中不能被看到；以及固定构件，在此处是所示出的转动旋钮。每个第一螺钉以固定方式连接到固定构件，通过第一长孔17突出，并与形成于第一导引件31内的螺纹接合。

以类似方式形成第二固持系统40，其中第二固持系统40包括第二导引件41和第二固持元件42。第二固持元件42具有轴承元件42a、夹持元件42b和弹簧。轴承元件42a布置在固持元件42的主体处，而夹持元件42b经由弹簧而与所述主体连接。固持元件42的主体在所示出的实施例中也为矩形块，但也可具有不同形状。第二导引件41是以扁平杆或板条的形状形成，其中第二导引件41的最长延伸部沿着y方向延伸并大于框架10的宽度。第二导引件41因此突出超过框架10。然而，这也不是必要的特征。第二导引件41布置在第三部分框架13的x-y平面与第二部分框架12的x-y平面之间的x-y平面中。

第二导引件41相对于框架10沿着x方向可移动，并可由两个第二固定装置43a、43b固定在框架10处、尤其是第二部分框架12处沿着x方向的限定位置处。第二部分框架12在沿着x方向延伸的每个边中具有第二长孔，其中第二长孔在图1中不能被看到并几乎延伸超过第二部分框架12的整个长度，除了此实施例中第二部分框架12的边缘部分。第二固定装置43a、43b分别布置在第二部分框架12的两个边上，这两个边沿着x方向延伸并彼此相对。第二固定装置43a、43b中的每个都分别包括：第二螺钉，第二螺钉在图1中不能被看到；以及固定构件，在此处是所示出的转动旋钮。每个第二螺钉以固定方式连接到固定构件，通过第二长孔突出，并与形成于第二导引件41内的螺纹接合。

每个第一固持元件32相对于第一导引件31沿着x方向可移动，并可由锁定装置35固定在x方向上的限定位置处。出于此目的，第三长孔34形成于第一导引件31中，其中第三长孔34沿着x方向延伸几乎超过第一导引件31在孔14内的整个长度。当然，可形成若干第三长孔34，其中它们中的每一个沿着x方向仅延伸超过限定区域并被分配给一个单独的第一固持元件32。每个锁定装置35包括：第三螺钉，第三螺钉在图1中不能被看到；以及锁定构件，在此处是所示出的转动旋钮。第三螺钉以固定方式连接到锁定构件，通过第三长孔34突出，并与形成于相应第一固持元件32内的螺纹接合。

第二固持元件42相对于第二导引件41沿着y方向可移动，并可由锁定装置45固定在y方向上的限定位置处。出于此目的，第四长孔44形成于第二导引件41中，其中第四长孔44沿着y方向延伸几乎超过第二导引件41在孔14内的整个长度。锁定装置45包括：第四螺钉，第四螺钉在图1中不能被看到；以及锁定构件，在此处是所示出的转动旋钮。第四螺钉以固定方式连接到锁定构件，通过第四长孔44突出，并与形成于第二固持元件42内的螺纹接合。

所有轴承元件16a、32a和42a布置在共同的x-y平面处，即，它们沿着z方向具有相同位置。图1中的衬底200位于轴承元件16a和42a上以及位于图1中的右边所示出的第一固持元件32的轴承元件32a上，并由轴承元件16a和42a以及轴承元件32a固持在衬底平面中，衬底200是透明衬底，例如由玻璃制成。衬底200由图1中的右边所示出的第一固持元件32的夹持元件32b以及由第二固持元件42的夹持元件42b固定以防沿着z方向移位，并同时被止动器20a和20b压抵住，从而防止衬底200在x和/或y方向上移位。因此，可实现衬底200相对于框架10紧固地固持在预限定位置处。

图2以透视图示出本实用新型的样品固持器的第二实施例。只有相对于第一实施例改变的样品固持器的组件才由图2中的附图标记表示出来了。第二实施例的样品固持器101不同于图1中所示出的第一实施例的样品固持器100之处仅在于，固持框架元件16除了包括轴承元件16a之外还包括两个夹持元件16b和16c，且第五长孔21形成于止动器20a内。夹持元件16b连接到止动器20a并可沿着x方向在止动器20a上的第五长孔21内移动，而夹持元件16c在固定位置处连接到止动器20b。同样，夹持元件16b和16c可移动到衬底的表面或通过弹簧远离该表面。衬底现在由四个夹持元件紧固以防在x、y和z方向中的一个或多个方向上移位，所述四个夹持元件即图1中的右边所示出的第一固持元件的夹持元件、第二固持元件的夹持元件和固持框架元件16的夹持元件。夹持元件16b可由根据现有技术水平所知的夹持装置固定在止动器20a上沿着x方向的所需位置处。此类已知夹持装置可以是例如楔形件，所述楔形件可在z方向上移动并被压抵在布置在第五长孔21内的相对的轮廓上。

当然，第一固持元件和第二固持元件的数目、第一固持元件和第二固持元件的实现形式以及第一固定装置和第二固定装置以及锁定装置的实现形式可能不同于各图中所示出的数目和实现形式。

显然，本领域技术人员在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下可以作出对本实用新型的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本实用新型的权利要求及其等同形式的范围内，则本实用新型还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。