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WO2001008199A1 - Substrat und werkstückträger zur aufnahme des substrates - Google Patents

Substrat und werkstückträger zur aufnahme des substrates Download PDF

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WO2001008199A1
WO2001008199A1 PCT/DE2000/002368 DE0002368W WO0108199A1 WO 2001008199 A1 WO2001008199 A1 WO 2001008199A1 DE 0002368 W DE0002368 W DE 0002368W WO 0108199 A1 WO0108199 A1 WO 0108199A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
workpiece carrier
carrier according
elements
base element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2000/002368
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Weiblen
Herbert Goebel
Harald Wanka
André KRETSCHMANN
Ralf Henn
Volker Wingsch
Joachim Glück
Armin Scharping
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to JP2001512619A priority Critical patent/JP2003505880A/ja
Priority to EP00954347A priority patent/EP1203398A1/de
Publication of WO2001008199A1 publication Critical patent/WO2001008199A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance

Definitions

  • Substrate and workpiece carrier for receiving the substrate
  • the invention relates to a workpiece carrier for receiving the substrate, in particular a thin-film substrate, with the features mentioned in the preamble of claim 1 and a substrate with the features mentioned in the preamble of claim 20.
  • stainless steel substrates with molded membranes are usually used, to which various functional layers are applied using thin-film technology.
  • These functional layers include, for example, insulating layers, sensitive resistance layers, electrically conductive layers from which conductor tracks or contacts can be structured, or also a passivation.
  • the substrate is usually received on a workpiece carrier, which is used, among other things, to position the substrate during the individual process steps.
  • a substrate and a workpiece carrier for receiving the substrate, in particular a thin-film substrate, with the features mentioned in claims 1 and 10.
  • the workpiece carrier comprises a base element for receiving the substrate, the base element is arranged on a handling element and process-dependent cover elements can be assigned to the base element on a side opposite the handling element, makes it possible to produce the sensor elements in a cost-effective manner.
  • the substrate is characterized in that the substrate and the workpiece carrier each have at least one complementary positioning element, which for
  • the positioning unit makes it possible to rule out an axial displacement or radial rotation of the substrate in the basic element during thin-layer production and thus reduces rejects caused by production, in particular when automating thin-film production.
  • the substrate has, for example, a groove or a notch, which is arranged on the side wall of the substrate, and the base element has a complementary nose that engages in this groove when inserting the substrate into the base element.
  • the base element has individual carrier elements on which the substrate is supported with a contact surface.
  • this contact surface can be formed by a lower edge of a collar that runs around the substrate.
  • the carrier elements can protrude into a receiving opening of the base element.
  • the substrate can thus be positioned on the carrier elements of the base element such that at least one opening extends between an edge of the receiving opening of the base element and a lateral wall of the substrate. In this way, there is sufficient transparency for liquid media which are used in certain process steps, and the carryover of media can be effectively prevented.
  • these means can include guide pins, twist locks, expansion pins or mechanical stops. In this way, a very exact positioning of the cover element on the handling element can be guaranteed.
  • means for coding can also be assigned to the handling element and / or the cover elements, for example by indentations, Barcodes or holes are applied to the surfaces of the handling elements.
  • indentations for example by indentations, Barcodes or holes are applied to the surfaces of the handling elements.
  • the cover elements lie with individual support elements on a support surface of the substrate, for example an upper edge of the collar surrounding the substrate.
  • the cover element has process areas which allow selective treatment of a surface of the substrate (mask).
  • the cover element is positioned on the substrate in such a way that the process areas lie above the openings between the base elements and the substrates, and there is therefore a high level of transparency for the liquid medium.
  • the cover element lies sealingly against a peripheral edge of the substrate surface. On the one hand, this enables an even more precise positioning and, on the other hand, the spread of media is further reduced.
  • Figure 1 is a sectional view through a sensor element with different functional layers on a substrate
  • FIG. 2 shows different views of a substrate for thin-film production
  • FIG. 3 shows a plan view of a basic element for receiving the substrate
  • FIG. 4 shows a top view of a handling element with an arrangement of a number of basic elements
  • Figure 5 is a sectional view and a plan view of a workpiece carrier and the substrate in
  • FIG. 6 shows a sectional view and a plan view of a workpiece carrier and the substrate in the region of a base element during treatment of the substrate surface by deposition, plasma etching or the like
  • FIG. 7 shows a sectional view through a workpiece carrier and the substrate during passivation of the substrate surface and deposition of a contact using shadow mask technology
  • Figure 8 is a perspective side view of a workbench for receiving the workpiece carrier
  • FIG. 9 shows a perspective side view of an arrangement of the workbench for receiving the workpiece carrier during automated thin-film production.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a sensor element 10, on which — based on the known thin-film technology — various functional layers are applied to a substrate 12.
  • Functional layers of this type comprise sensitive layers 14, a contact 16, a passivation 18 and an insulation layer 20, which are arranged on a substrate surface 22.
  • a collar 24 encircling the substrate 12, which supports thin-film production, can be present.
  • FIG. 2 shows the substrate 12 again in various detailed views.
  • the radial structure of the substrate 12 is interrupted in the region of a groove 26 which is milled into a side wall 27.
  • the groove 26 serves as a positioning element 29 in a manner explained in more detail.
  • the individual substrates 12 are located in a base element 28, which in turn is part of a handling element 30, during the entire manufacturing process of the sensor element 10.
  • FIG. 4 shows a top view of such a handling element 30
  • FIG. 3 shows a top view of an individual base element 28 of the handling element 30.
  • the substrate 12 is positioned with a contact surface 32 on individual carrier elements 34 of the base element 28.
  • the base element 28 forms a receiving opening 36 into which the carrier elements 34 protrude.
  • the contact surface 32 is formed by a lower edge 38 of the collar 24.
  • a plurality of openings 40 extend between an edge 42 of the base element 28 and the substrate 12.
  • Liquid media which can be used in one process step during thin-film production for the treatment or cleaning of the sensor surface 22, can optionally pass through the openings 40 used, drain off.
  • the base element 28 has a rectangular nose 44 as a complementary positioning element 31, which also projects into the receiving opening 36.
  • the substrate 12 is introduced into the receiving opening 36 of the base element 28 during the thin-layer production such that the nose 44 engages in the groove 26.
  • a relative position of the substrate 12 is fixed and the two positioning elements 29, 31 thus serve as one positioning unit.
  • the positioning unit can be adapted to the given geometry requirements on the substrate 12 in a variety of ways.
  • a number of basic elements 28 corresponding to the given dimensions can be arranged on the handle 30.
  • the hexagonal basic structure of the basic elements 28 according to the exemplary embodiment allows a particularly dense arrangement.
  • the handling element 30 has openings 46, 48 which serve to position the handle 30 and a cover element 50 to be explained in more detail during the individual process steps and / or to position a workpiece carrier (handling element 30 and cover element 50) on a workbench 80 even closer allow explained way.
  • the opening 46 can receive a twist lock
  • the opening 48 can serve to receive guide pins, expansion pins or the like.
  • means for coding can be assigned to the handling element 30 and / or the cover elements 50 in order to automate the thin-film to enable production.
  • bores 52 on a surface 54 of the handling element 30 can contain information about process progress or the like.
  • a relative position of the handling element 30 can be detected via notches 56 by means of suitable sensors.
  • the substrate 12 is fixed to the base element 28 during the entire thin-film production.
  • a process-dependent cover element 50 is then placed on the substrate 12 in each process step.
  • the substrate 12 has a support surface 58, for example on an upper edge 60 of the collar 24, and the cover element 50 has corresponding support elements 62 (FIGS. 2 and 5).
  • FIG. 5 shows a cover element 50, as is usually used when treating the substrate surface 22 with a liquid medium.
  • a process area 64 which is provided by a recess in the area of the cover element 50.
  • the process area 64 is selected such that it also extends over the openings 40 between the base element 28 and the substrate 12.
  • the liquid medium can accordingly flow out or be flushed out through the openings 40 during or after completion of the process step and carryover of the medium is substantially reduced.
  • the cover element 50 can be adapted accordingly (FIG. 6).
  • the cover element 50 lies flush with a sealing edge 68 on a peripheral edge 66 of the substrate 12, so that only the substrate surface 22 is processed during the process step.
  • the substrate 12 is positioned very precisely with the aid of the insertion bevels 69, on which the substrate 12 slides along while the cover element 50 is resting.
  • FIG. 7 shows a sectional view of an arrangement of the individual elements of the workpiece carrier during the application of conductor tracks or passivation of the substrate surface 22.
  • the cover element 50 consists of a positioning plate 70, a pressure plate 72 and one between these two. Sheets 70, 72 arranged shadow mask 74.
  • a further pressure plate 76 and a spring plate 78 apply a force to the substrate 12, so that the substrate surface 22 lies flat against the shadow mask 74 during the process step.
  • the substrate 12 is always in the base element 28 and only the cover elements 50 are exchanged.
  • additional elements supporting the process step such as a pressure plate and spring plate 76, 78, can also be assigned to the base element 28.
  • the workpiece carrier can be fixed in its position during the entire manufacturing process.
  • means such as guide pins, rotary locks, expansion pins or mechanical stops are suitable for this.
  • the workpiece carrier can be fixed on the workbench 80 during thin-film production, as is shown in perspective in a side view in FIG.
  • the workbench 80 has guide pins 82, receiving openings 84 for positioning elements or spacers 86 on its surface 88. Furthermore, it makes sense to integrate drain openings 90 for fluid media in the workbench 80.
  • FIG. 9 shows schematically how such a thin film production can be automated by means of a robot 92.
  • a robot arm 94 removes a cover element 50 from one of the magazines 96 in accordance with an upcoming process step and places it on the handling element 30, which is arranged on the workbench 30.
  • Suitable sensors can be used, for example, on the basis of the bores 52 and the notches 56 of the handling element 30, a relative position and an upcoming process step are determined.
  • the cover element 50 is again placed in the magazine 96 and the next process step follows.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Substrat und einen Werkstückträger zur Aufnahme des Substrates, insbesondere eines Dünnschichtsubstrates, während der Prozessierung des Substrates, mit einer das Substrat positionierend aufnehmenden Aufnahme. Es ist vorgesehen, dass der Werkstückträger ein Grundelement (28) zur Aufnahme des Substrates (12) umfasst, das Grundelement (28) auf einem Handhabungselement (30) angeordnet ist und dem Grundelement (28) einer dem Handhabungselement (30) gegenüberliegenden Seite prozessabhängige Abdeckelemente (50) zuweisbar sind. Ferner weisen das Substrat (12) und der Werkstückträger jeweils wenigstens ein komplementäres Positionierelement (29, 31) auf, die zur Fixierung einer relativen räumlichen Lage des Substrates (12) dienen (Positioniereinheit).

Description

Substrat und Werkstückträger zur Aufnahme des Substrates
Die Erfindung betrifft einen Werkstückträger zur Aufnahme des Substrates, insbesondere eines Dünn- schichtsubstrates, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen und ein Substrat mit den im Oberbegriff des Anspruchs 20 genannten Merkmalen.
Stand der Technik
Zur Herstellung von Sensorelementen, insbesondere Hochdrucksensorelementen, werden üblicherweise Edelstahlsubstrate mit eingeformten Membranen verwendet, auf die mit Dünnschichttechnologie verschiedene Funktionsschichten aufgebracht werden. Diese Funktions- schichten umfassen beispielsweise isolierende Schichten, sensitive Widerstandsschichten, elektrisch leitende Schichten, aus denen Leiterbahnen oder Kontakte strukturiert werden können, oder auch eine Passi- vierung.
Zur großserientauglichen Fertigung eines als Einzel- substrat vorliegenden Sensorelementes • ist es kosten- günstig, diese in Gruppen zu prozessieren. Zu diesem Zweck wurden bereits Konzepte erarbeitet, die den unterschiedlichen Anforderungen der spezifischen Einzelprozesse in der Dünnschichtfertigung genügen sol- len. Dabei findet das Substrat üblicherweise Aufnahme auf einem Werkstückträger, der unter anderem zur Positionierung des Substrates während der einzelnen Prozeßschritte dient.
Bekannt ist zum einen, die Substrate zu Beginn der Dünnschichtfertigung hierzu in einen sehr massiven Werkstückträger einzubringen und während der gesamten Dünnschichtfertigung in diesem massiven Werkstückträger zu belassen. Nachteilig hierbei ist, daß der Werkstückträger ein erhebliches Gewicht und eine große Bauhöhe aufweist und damit einzelne Prozeßschritte erschwert sind. Außerdem muß ein solcher Aufbau aufwendig verschraubt werden. Zudem kann es zu einer Medienverschleppung kommen, insbesondere bei einer Behandlung mit flüssigen Medien, so daß eine großserientaugliche Fertigung erschwert ist.
Zum anderen ist es bekannt, für jeden einzelnen Prozeßschritt der Dünnschichtfertigung einen einzel- nen, der jeweiligen Bearbeitungsart angepaßten Werkstückträger zu verwenden. Zwischen den einzelnen Prozeßschritten müssen die Substrate dann jeweils in den speziellen Werkstückträger aufgenommen und nach Ende des Prozeßschrittes wieder entnommen werden. Nachteilig hierbei ist ein erheblicher Montage- und
Handlingsaufwand, und weiterhin kann es aufgrund der hohen Anzahl der möglichen Prozeßschritte zu Fehlern in der Positionierung des Substrates kommen, so daß ein erheblicher Ausschuß auch hier die großserientaugliche Fertigung verhindert.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Substrat und einen Werkstückträger zur Aufnahme des Substrates, insbesondere eines Dünnschichtsubstrates, mit den in den Ansprüchen 1 und 10 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß der Werkstückträger ein Grundelement zur Aufnahme des Substrates umfaßt, das Grundelement auf einem Handhabungselement angeordnet ist und dem Grundelement einer dem Handhabungselement gegenüberliegenden Seite prozeßabhängige Abdeckelemente zuweisbar sind, ist eine kostengünstige großserientaugliche Fertigung der Sensorelemente möglich. Das Substrat zeichnet sich dadurch aus, daß das Substrat und der Werkstückträger jeweils wenigstens ein komplementäres Positionierelement aufweisen, die zur
Fixierung einer relativen räumlichen Lage des Substrates dienen (Positioniereinheit) . Die Positioniereinheit erlaubt es, eine axiale Verschiebung oder radiale Verdrehung des Substrates während der Dünn- Schichtfertigung in dem Grundelement auszuschließen und mindert damit herstellungsbedingten Ausschuß, insbesondere bei einer Automatisierung der Dünnschichtfertigung. Dazu weist das Substrat beispielsweise eine Nut oder eine Einkerbung auf, die an der seitlichen Wandung des Substrates angeordnet ist, und das Grundelement besitzt eine komplementäre Nase, die beim Einsetzen des Substrates in das Grundelement in diese Nut greift.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge- sehen, daß das Grundelement einzelne Trägerelemente aufweist, an denen sich das Substrat mit einer Anlagefläche abstützt. Beispielsweise kann diese Anlagefläche durch eine Unterkante eines, das Substrat umlaufenden Bundes gebildet werden. Die Trägerelemente können dabei in eine Aufnahmeöffnung des Grundelementes ragen. Damit kann das Substrat derart auf den Trägerelementen des Grundelementes positioniert werden, daß sich wenigstens eine Öffnung zwischen einem Rand der Aufnahmeöffnung des Grundelementes und einer seitlichen Wandung des Substrates erstreckt. Auf diese Weise besteht eine ausreichende Transparenz für flüssige Medien, die in bestimmten Prozeßschritten Anwendung finden, und die Medienverschleppung kann wirkungsvoll verhindert werden.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dem Handhabungselement und den Abdeckelementen Mittel zur relativen Positionierung zueinander zuzuordnen. Beispielsweise können diese Mittel Führungsstifte, Dreh- Verschlüsse, Spreizstifte oder mechanische Anschläge umfassen. Auf diese Weise kann eine sehr exakte Positionierung des Abdeckelementes auf dem Handhabungs- element gewährleistet werden.
Des weiteren können dem Handhabungselement und/oder den Abdeckelementen auch Mittel zur Codierung zugeordnet werden, indem beispielsweise Einkerbungen, Barcodes oder Bohrungen auf den Oberflächen der Handhabungselemente aufgebracht werden. Insgesamt läßt sich damit die Dünnschichtfertigung wesentlich prozeßsicherer automatisieren und ist damit großserien- tauglich.
Die Abdeckelemente liegen in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit einzelnen Auflageelemen- ten an einer Auflagefläche des Substrates, beispiels- weise einer Oberkante des das Substrat umlaufenden Bundes, an. Dabei weist das Abdeckelement Prozeßbereiche auf, die eine selektive Behandlung einer Oberfläche des Substrates erlauben (Maske) . Insbesondere bei der Behandlung mit flüssigen Medien wird dazu das Abdeckelement derart auf dem Substrat positioniert, daß die Prozeßbereiche oberhalb der Öffnungen zwischen den Grundelementen und den Substraten liegen und damit eine hohe Transparenz für das flüssige Medium gegeben ist .
Während einer Behandlung der Substratoberfläche des Substrates durch Abscheidungen, Plasmaätzen, Photolithographie, Passivierung oder dergleichen, ist es vorteilhaft, wenn das Abdeckelement dichtend an einer Umlaufkante der Substratoberfläche anliegt. Dadurch kann einerseits eine noch genauere Positionierung ermöglicht werden und andererseits wird die Medienverschleppung weiter zurückgedrängt.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu- tert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht durch ein Sensorelement mit verschiedenen Funktionsschichten auf einem Substrat;
Figur 2 verschiedene Ansichten auf ein Substrat für eine Dünnschichtfertigung;
Figur 3 eine Draufsicht auf ein Grundelement zur Aufnahme des Substrates;
Figur 4 eine Draufsicht auf ein Handhabungselement mit einer Anordnung einer Anzahl von Grundelementen;
Figur 5 eine Schnittansicht und eine Draufsicht auf einen Werkstückträger und das Substrat im
Bereich eines Grundelementes während einer
Behandlung einer Substratoberfläche mit einem flüssigen Medium;
Figur 6 eine Schnittansicht und eine Draufsicht auf einen Werkstückträger und das Substrat im Bereich eines Grundelementes während einer Behandlung der Substratoberfläche durch Abscheidung, Plasmaätzen oder dergleichen; Figur 7 eine Schnittansicht durch einen Werkstückträger und das Substrat während einer Passivierung der Substratoberfläche und einem Abscheiden einer Kontaktierung mit- tels Schattenmaskentechnologie;
Figur 8 eine perspektivische Seitenansicht einer Werkbank zur Aufnahme des Werkstückträgers und
Figur 9 eine perspektivische Seitenansicht einer Anordnung der Werkbank zur Aufnahme des Werkstückträgers während einer automatisierten Dünnschichtfertigung .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figur 1 zeigt eine Schnittansicht eines Sensorelementes 10, auf dem - basierend auf der bekannten Dünnschichttechnologie - verschiedene Funktionsschichten auf einem Substrat 12 aufgebracht sind. Derartige Funktionsschichten umfassen sensitive Schichten 14, eine Kontaktierung 16, eine Passivierung 18 und eine Isolationsschicht 20, die auf einer Substratoberfläche 22 angeordnet sind. Es ist dabei möglich, ohne eine Funktionalität des Sensorelementes 10 zu beschränken, zusätzliche Formmerkmale in das Substrat 12 mit einzubringen. So kann beispielsweise ein das Substrat 12 umlaufender Bund 24, der eine Dünnschichtfertigung unterstützt, vorhanden sein. Die Figur 2 zeigt in verschiedenen detaillierten Ansichten noch einmal das Substrat 12. Der radiale Aufbau des Substrates 12 ist im Bereich einer Nut 26, die in eine seitliche Wandung 27 eingefräst ist, unterbrochen. Die Nut 26 dient in noch näher erläuterter Weise als ein Positionierelement 29.
Die einzelnen Substrate 12 befinden sich während des gesamten Fertigungsprozesses des Sensorelementes 10 jeweils in einem Grundelement 28, das wiederum Bestandteil eines Handhabungselementes 30 ist. Die Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf ein solches Handhabungselement 30 und die Figur 3 eine Draufsicht auf ein einzelnes Grundelement 28 des Handhabungs- elementes 30.
Gemäß der Figur 3 wird das Substrat 12 mit einer Anlagefläche 32 auf einzelnen Trägerelementen 34 des Grundelementes 28 positioniert. Dabei bildet das Grundelement 28 eine Aufnahmeöffnung 36 aus, in die die Trägerelemente 34 ragen. Die Anlagefläche 32 wird gemäß dem Ausführungsbeispiel durch eine Unterkante 38 des Bundes 24 ausgebildet. Wie aus der Draufsicht der Figur 3 ersichtlich, erstrecken sich mehrere Öffnungen 40 zwischen einem -Rand 42 des Grundelementes 28 und dem Substrat 12. Durch die Öffnungen 40 können gegebenenfalls flüssige Medien, die in einem Prozeßschritt während der Dünnschichtfertigung zur Behandlung oder Reinigung der Sensoroberfläche 22 eingesetzt werden, abfließen. Ferner weist das Grundelement 28 eine rechteckige Nase 44 als ein komplementäres Positionierelement 31 auf, das ebenfalls in die Aufnahmeöffnung 36 ragt. Das Substrat 12 wird während der Dünnschichtfertigung derart in die Aufnahmeöffnung 36 des Grundelementes 28 eingebracht, daß die Nase 44 in die Nut 26 greift. Auf diese Weise wird eine relative Lage des Substrates 12 fixiert und beide Positionierelemente 29, 31 dienen damit als eine Positioniereinheit . Selbst- verständlich kann die Positioniereinheit den gegebenen Geometrieanforderungen an das Substrat 12 in mannigfaltiger Weise angepaßt werden.
Auf der Handhabe 30 kann eine den gegebenen Ab- messungen entsprechende Anzahl von Grundelementen 28 angeordnet werden. Die gemäß dem Ausführungsbeispiel hexagonale Grundstruktur der Grundelemente 28 erlaubt dabei eine besonders dichte Anordnung. Weiterhin besitzt das Handhabungselement 30 Öffnungen 46, 48, die zur Positionierung der Handhabe 30 und eines noch näher zu erläuternden Abdeckelementes 50 während der einzelnen Prozeßschritte dienen und/oder die Positionierung eines Werkstückträgers (Handhabungselement 30 und Abdeckelement 50) auf einer Werkbank 80 in noch näher erläuterter Weise erlauben. So kann die Öffnung 46 beispielsweise einen Drehverschluß aufnehmen, während die Öffnung 48 zur Aufnahme von Führungsstif en, Spreizstiften oder dergleichen dienen kann.
Weiterhin können dem Handhabungselement 30 und/oder den Abdeckelementen 50 Mittel zur Codierung zugeordnet werden, um eine Automatisierung der Dünnschicht- fertigung zu ermöglichen. So können beispielsweise Bohrungen 52 auf eine Oberfläche 54 des Handhabungselementes 30 Aufschluß über einen Prozeßfortschritt oder dergleichen enthalten. Über Einkerbungen 56 kann eine relative Lage des Handhabungselementes 30 mittels geeigneter Sensoren erfaßt werden.
Während der gesamten Dünnschichtfertigung ist das Substrat 12 - wie bereits erläutert - an dem Grund- element 28 fixiert. Anschließend wird in jedem Prozeßschritt ein prozeßabhängiges Abdeckelement 50 auf das Substrat 12 gelegt. Dazu weist das Substrat 12 eine Auflagefläche 58, beispielsweise auf einer Oberkante 60 des Bundes 24 auf und das Abdeckelement 50 besitzt entsprechende Auflageelemente 62 (Figuren 2 und 5) .
Die Figur 5 zeigt ein Abdeckelement 50, wie es üblicherweise bei einer Behandlung der Substratober- fläche 22 mit einem flüssigen Medium Anwendung findet. Eine Benetzung des Substrates 12 mit dem fluiden Medium findet in einem Prozeßbereich 64 statt, der durch eine Aussparung im Bereich des Abdeckelementes 50 gegeben ist. Auf diese Weise kann eine selektive Behandlung der Substratoberfläche 22 durch geeignete Gestaltung des Prozeßbereiches 64 ermöglicht werden, beispielsweise indem Teilbereiche der Substratoberfläche 22 von dem Abdeckelement 50 bedeckt werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der Prozeßbereich 64 derart gewählt, daß er sich auch noch über die Öffnungen 40 zwischen dem Grundelement 28 und dem Substrat 12 erstreckt. Das flüssige Medium kann demnach während oder nach Beendigung des Prozeßschrittes durch die Öffnungen 40 abfließen beziehungsweise ausgespült werden und eine Mediumverschleppung wesentlich verringert werden.
Umfassen die Prozeßschritte eine Behandlung der Substratoberfläche 22 durch Abscheidung, Plasmaätzen, Photolithographie oder dergleichen, so kann das Abdeckelement 50 entsprechend angepaßt werden (Figur 6) . Dazu liegt das Abdeckelement 50 bündig mit einer Dichtkante 68 an einer Umlaufkante 66 des Substrates 12, so daß lediglich die Substratoberfläche 22 während des Prozeßschrittes bearbeitet wird. Eine sehr genaue Positionierung des Substrates 12 erfolgt mit Hilfe der Einführschrägen 69, an denen das Substrat 12 während der Auflage des Abdeckelementes 50 entlang gleitet.
In der Figur 7 ist in einer Schnittansicht eine Anordnung der einzelnen Elemente des Werkstückträgers während einer Aufbringung von Leiterbahnen oder einer Passivierung der Substratoberfläche 22 dargestellt. Das Abdeckelement 50 besteht dabei aus einem Positionierblech 70, einem Anpreßblech 72 und einer zwischen diesen beiden. Blechen 70, 72 angeordneten Schattenmaske 74. An einer Unterseite des Grundelementes 28 wird über ein weiteres Anpreßblech 76 und ein Federblech 78 das Substrat 12 mit einer Kraft beaufschlagt, so daß die Substratoberfläche 22 während des Prozeßschrittes plan an der Schattenmaske 74 anliegt . Wie in den beispielhaft in den Figuren 5 bis 7 dargestellten Prozeßschritten während der Dünnschichtfertigung eines Sensorelementes 10, befindet sich das Substrat 12 immer in dem Grundelement 28 und lediglich die Abdeckelemente 50 werden ausgetauscht. Gegebenenfalls (Figur 7) können dem Grundelement 28 auch noch zusätzliche, den Prozeßschritt unterstützende Elemente, wie beispielsweise ein Anpreß- und Federblech 76, 78, zugeordnet werden.
Während des gesamten Fertigungsprozesses kann der Werkstückträger in seiner Lage fixiert werden. Wie bereits erläutert, eignen sich dazu Mittel wie Führungsstifte, Drehverschlüsse, Spreizstifte oder auch mechanische Anschläge. Der Werkstückträger kann dazu während der Dünnschichtfertigung auf der Werkbank 80 fixiert werden, wie sie perspektivisch in einer Seitenansicht der Figur 8 dargestellt ist. Dazu weist die Werkbank 80 Führungsstifte 82, Auf ahme- Öffnungen 84 für Positionierelemente oder auch Ab- standshalter 86 an seiner Oberfläche 88 auf. Weiterhin ist es sinnvoll, Abflußöffnungen 90 für fluide Medien in der Werkbank 80 zu integrieren.
Die Figur 9 zeigt in .schematischer Weise, wie eine derartige Dünnschichtfertigung mittels eines Roboters 92 automatisiert werden kann. Ein Roboterarm 94 entnimmt entsprechend einem anstehenden Prozeßschritt ein Abdeckelement 50 einem der Magazine 96 und plaziert dieses auf dem Handhabungselement 30, das auf der Werkbank 30 angeordnet ist. Über geeignete Sensoren kann beispielsweise anhand der Bohrungen 52 und der Einkerbungen 56 des Handhabungselementes 30 eine relative Lage und ein anstehender Prozeßschritt festgelegt werden. Nach Beendigung des Prozeßschrittes wird das Abdeckelement 50 wieder in dem Magazin 96 abgelegt und der nächste Prozeßschritt schließt sich an.

Claims

Patentansprüche
1. Werkstückträger zur Aufnahme eines Substrates, insbesondere eines Dünnschichtsubstrates, während der Prozessierung des Substrates, mit einer das Substrat positionierend aufnehmenden Aufnahme, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger ein Grundelement (28) zur Aufnahme des Substrates (12) umfaßt, das Grundelement (28) auf einem Handhabungselement (30) angeordnet ist und dem Grundelement (28) einer dem Handhabungselement (30) gegenüberliegenden Seite prozeßabhängige Abdeckelemente (50) zuweisbar sind.
2. Werkstückträger nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Grundelement (28) einzelne Trägerelemente (34) umfaßt und das Substrat (12) eine Anlagefläche (32) aufweist, an denen die Trägerelemente (34) anliegen.
3. Werkstückträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (32) durch eine Unterkante (38) eines das Substrat (12) umlaufenden Bundes (24) gebildet wird.
4. Werkstückträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (34) in eine Aufnahmeöffnung (36) des Grundelementes (28) ragen.
5. Werkstückträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) derart auf den Trägerelementen (34) des Grundelementes (28) positioniert ist, daß sich wenigstens eine Öffnung (40) zwischen einem Rand (42) der Aufnahmeöffnung (36) des Grundelementes (28) und einer seitlichen Wandung (27) des Substrates (12) erstreckt.
6. Werkstückträger nach Anspruch 5, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (36) des Grundelementes (28) eine hexagonale Struktur aufweist.
7. Werkstückträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (28) und das Substrat (12) jeweils wenigstens ein komplementäres Positionierelement (29, 31) aufweisen, das zur Fixierung der relativen räumlichen Lage des Substrates (12) dient (Positioniereinheit) .
8. Werkstückträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) eine Nut (26) aufweist, die an der seitlichen Wandung (27) des Substrates (12) angeordnet ist und das Grundelement (28) eine komplementäre Nase (44) besitzt.
9. Werkstückträger nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (26) an der Unterkante (38) des das Substrat (12) umlaufenden Bundes (24) anliegt und die komplementäre Nase (44) in die Aufnahmeöffnung (36) des Grundelementes (28) ragt.
10. Werkstückträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Handhabungs- element (30) und den Abdeckelementen (50) Mittel zur relativen Positionierung zueinander zugeordnet sind.
11. Werkstückträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Positionierung Führungsstifte, Drehverschlüsse, Spreizstifte oder mechanische Anschläge umfassen.
12. Werkstückträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Handhabungselement (30) und/oder den Abdeckelementen (50) Mittel zur Codierung zugeordnet sind.
13. Werkstückträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Codierung Einkerbungen, Barcodes (56) oder Bohrungen (52) auf einer Oberfläche (54) des Handhabungselementes (30) umfassen.
14. Werkstückträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckelement (50) einzelne Auflageelemente (62) umfaßt und das Substrat (12) eine Auflagefläche (58) aufweist, an denen die Auflageelemente (62) anliegen.
15. Werkstückträger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (58) durch eine Oberkante (60) des das Substrat (12) umlaufenden Bun- des (24) gebildet wird.
16. Werkstückträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckelement (50) Prozeßbereiche (64) umfaßt, die eine selektive Behandlung einer Substratoberfläche (22) erlauben (Maske) .
17. Werkstückträger nach den Ansprüchen 5 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßbereiche (64) des Abdeckelementes (50) bei einer Behandlung mit flüs- sigen Medien derart auf dem Substrat (12) positioniert sind, daß sie oberhalb der Öffnungen (40) zwischen den Grundelementen (28) und den Substraten (12) liegen.
18. Werkstückträger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßbereiche (64) des Abdeckelementes (50) eine hexagonale Struktur aufweisen.
19. Werkstückträger nach Anspruch 16, dadurch geke n- zeichnet, daß die Prozeßbereiche (64) des Abdeckelementes (50) bei einer Behandlung der Substratoberfläche (22) des Substrates (12) durch Abscheidung, Plasmaätzen, Photolithographie, Passivierung oder dergleichen derart auf dem Substrat (12) positioniert sind, daß das Abdeckelement (50) dichtend an einer Umlaufkante (66) der Substratoberflache (54) anliegt.
20. Substrat, insbesondere Dünnschichtsubstrat, das während einer Prozessierung des Substrates in einer Aufnahme eines Werkstückträgers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) und der Werkstückträger jeweils wenigstens ein komplementäres Positionierelement (29, 31) aufweisen, die zur Fixierung einer relativen räumlichen Lage des Substrates (12) dienen (Positioniereinheit) .
21. Substrat nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) eine Nut (26) oder eine Einkerbung besitzt.
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