DE102009029945A1

DE102009029945A1 - Prozessmodul zur Inline-Behandlung von Substraten

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Publication number: DE102009029945A1
Application number: DE102009029945A
Authority: DE
Inventors: Konrad Kaltenbach; Frank Schienle; Mario Schwab; Rahim Hamid; Lothar Hermann; Günter Schwab; Thomas Buschhardt; Diego Feijoo; Franz Sollinger
Original assignee: Siltronic AG; Rena GmbH
Current assignee: Siltronic AG; Rena GmbH
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2010-12-23
Also published as: US20120248068A1; JP5456161B2; CN102804331A; JP2012530363A; KR101414969B1; WO2010145787A1; SG176899A1; KR20120025530A; EP2443649A1; TWI494978B; TW201128692A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur fluidischen Inline-Behandlung von flachen Substraten mit mindestens einem Prozessmodul. Insbesondere betrifft die Erfindung eine derartige Behandlung unter schonendem und kontrolliertem Transport der Substrate, wobei die Behandlung auch lediglich den Transport der Substrate betreffen kann. Erfindungsgemäß wird ein Prozessmodul 1 bereitgestellt, welches eine Behandlungskammer 2 mit mindestens einer im Wesentlichen horizontal in einer Behandlungsebene 5 angeordneten Behandlungsfläche 7A, welche zur Ausbildung eines unteren Fluidkissens 6A ausgestaltet ist und welcher zwei Öffnungen als Eingang 3 und Ausgang 4 zum linearen Durchführen der Substrate 22 in derselben Ebene zugeordnet sind, und mindestens einer wenigstens einen Mitnehmer 10 aufweisenden Vorschubeinrichtung zum kontrollierten Vorschub 9 der Substrate 22 innerhalb der Behandlungskammer 2 umfasst. Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur fluidischen Inline-Behandlung von flachen Substraten, wobei die Behandlung sowohl übliche nasschemische Verfahrensschritte als auch insbesondere den schonenden und kontrollierten Transport umfasst.
Anlagen zur Behandlung von flachen Substraten wie beispielsweise Siliziumwafern sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Anlagen sind zumeist zur Nassbehandlung der oft empfindlichen Substrate vorgesehen. Die Nassbehandlung kann beispielsweise eine chemische Oberflächenmodifikation oder eine mechanische Oberflächenbehandlung zur Reinigung sein. Eine derartige als Prozessbehälter ausgebildete Anlage ist in der Druckschrift DE 199 34 300 C2 offenbart. Der dort beschriebene Prozessbehälter weist zwei dauerhaft geöffnete Öffnungen aus, durch welche das zu behandelnde Substrat linear durchgeführt werden kann. Das Innere des Prozessbehälters ist derart mit Behandlungsflüssigkeit gefüllt, dass das Substrat jederzeit vollständig und beidseitig von Flüssigkeit umgeben ist, weshalb sich die Öffnungen unterhalb des Flüssigkeitspegels befinden. Im Inneren des Prozessbehälters ist eine Vorrichtung zur Ultraschallbehandlung angeordnet. Um das Herausfließen der Behandlungsflüssigkeit aus den beidseitigen Öffnungen zu vermeiden, liegt im Inneren des Prozessbehälters oberhalb des Flüssigkeitspegels ein Unterdruck an, welcher sich in die Behandlungsflüssigkeit fortpflanzt. Um aus dem Behälter dennoch austretende oder durch das ausfahrende Substrat verschleppte Flüssigkeit aufzufangen, ist am Ausgang eine Auffangrinne, ein Tropfenfänger, und/oder eine Trocknungskammer angeordnet, mit welcher ein die Oberflächenspannung des Behandlungsfluids herabsetzendes Fluid eingeleitet werden kann.
Dieser Stand der Technik weist zunächst den Nachteil auf, dass durch den Unterdruck unbeabsichtigt außerhalb des Prozessbehälters befindliche Schmutzpartikel in das Innere des Prozessbehälters gesogen werden können. Um ein optimales Verhältnis zwischen Substratdicke und Druckverhältnissen im Behälterinneren zu erreichen, müssen die Druckverhältnisse unter Umständen ständig nachjustiert werden. Um eine Verschmutzung der Substrate zu vermeiden und eine gute Umwälzung der Behandlungsflüssigkeit zu erreichen, muss stetig gereinigte Behandlungsflüssigkeit von unten in den Prozessbehälter eingeleitet werden. Der Transport der Substrate, der detailliert in der zeitgleich eingereichten Anmeldung DE 199 34 301 A1 beschrieben wird, erfolgt über an verschiedenen Stellen des Substrates anliegenden Greifern, welche das Substrat zunächst schiebend, dann ziehend durch die Behandlungskammer bewegen. Zusätzlich sind seitlich angeordnete Auflageflächen zur seitlichen Führung des Substrates vorgesehen, wobei diese Führungen auf der gleichen Höhe angeordnet sind wie vor und hinter der Behandlungskammer liegende Zu- und Wegführeinrichtungen. Aus einer derartigen Anordnung resultieren entsprechende mechanische Berührungen zwischen Substrat und Transportvorrichtung, die zu Beschädigungen bis hin zur Zerstörung der empfindlichen Substrate führen können.
Aufgabe der Erfindung ist demnach die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Überwindung der genannten Nachteile des Standes der Technik. Insbesondere soll die Erfindung auf einfache Weise eine ggf. beidseitige und gleichmäßige Behandlung von Substraten ermöglichen, wobei der im Hinblick auf die Vermeidung von Verunreinigungen notwendige Aufwand möglichst gering sein soll. Zudem soll die Erfindung eine hochreine Behandlung von Substraten ermöglichen und somit sicherstellen, dass sowohl der Eintrag von Partikeln in das Innere der Prozesskammer als auch eine Re-Kontamination der Substrate mit bereits abgereinigten Partikeln oder Bestandteilen innerhalb der Kammer weitgehend ausgeschlossen werden. Ferner soll die Erfindung einen besonders schonenden Transport der Substrate vor, während und nach der Behandlung ermöglichen, wobei die Behandlung auch lediglich den Transport der Substrate betreffen kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 14 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fluidischen Inline-Behandlung von flachen Substraten mit mindestens einem Prozessmodul. Insbesondere betrifft die Erfindung eine derartige Behandlung unter schonendem und kontrolliertem Transport der Substrate. Unter „Inline”-Behandlung- ist die kontinuierliche Behandlung einer Vielzahl von Substraten zu verstehen, wobei ein Substrat nach dem anderen in einer Reihe angeordnet linear transportiert wird und dabei eine oder mehrere Behandlungsstationen durchläuft. Eine Inline-Behandlung ist von einer insbesondere im Bereich der Waferbehandlung häufig anzutreffenden „Batch-Behandlung” zu unterscheiden, bei welcher die zu behandelnden Substrate nicht kontinuierlich, sondern in Chargen als „Stapel” (engl. batch) in die entsprechende Behandlungsanlage einfahren und der Behandlung unterzogen werden. Wenngleich Batch-Anlagen im Hinblick auf die zur Wirtschaftlichkeitserhöhung zwingend notwendigen hohen Durchsätze erbringen, weisen sie auch eine Reihe von Nachteilen auf. Beispielsweise fehlt bei Batch-Anlagen eine direkte Beeinflussbarkeit der Behandlung auf die Substratoberfläche (z. B. mittels einer Megaschall-Behandlung oder einer Beeinflussung der Anströmungsverhältnisse), so dass die Gefahr unterschiedlicher Prozessergebnisse zwischen den verschiedenen Substraten einer Batch-Behandlungscharge besteht. Ein weiteres Problem kann sich durch unterschiedliche Prozesszeiten der Substratober- bzw. Unterkante beim senkrechten Eintauchen in ein Prozessbecken ergeben. Aus diesen Gründen wird zunehmend der Inline-Behandlung der Vorzug gegeben. Die Substrate können aus beliebigen Materialien bestehen, bevorzugt sind jedoch solche Materialien, die sich zur Herstellung von elektronischen Strukturen oder zur Solar-Energieerzeugung eignen, wie Halbleitermaterialien (z. B. Silizium, Silizium-Germanium, Germanium, Galliumarsenid, Galliumnitrid, Siliziumcarbid, ggf. auch als Schichten auf geeigneten Trägermaterialien), Glas, Keramik, oder Kunststoff. Die bevorzugt runden oder eckigen Substrate weisen dabei besonders bevorzugt eine ebene (flache) Form oder zumindest eine ebene Unterseite auf, die nötig ist, um einen besonders schonenden Transport zu ermöglichen, worauf noch detailliert eingegangen wird. Die Substrate weisen typischerweise einen Durchmesser bzw. eine Kantenlänge von 300 bis 450 mm auf, sie können jedoch auch kleiner oder bevorzugt auch größer sein. Die fluidische Behandlung kann jede Art der Behandlung sein, insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung mit Flüssigkeiten. Es können jedoch auch Gase zur Behandlung eingesetzt werden, und die Behandlung kann durch weitere Prozesse wie beispielsweise Reinigungsschritte ergänzt werden bzw. nur diese umfassen.
Wichtig für die Vermeidung von unerwünschtem Ausschuss bei der Behandlung von Substraten ist deren schonender Transport. Insbesondere sollten die Funktionsflächen der Substrate, wie beispielsweise die Ober- und Unterseiten von Siliziumwafern, zu keinen Zeitpunkt mechanisch berührt werden, um Beschädigungen und/oder Verunreinigungen der Flächen zu vermeiden. Eine mechanische Berührung entsteht beispielsweise durch einen Transport mit Rollen, Greifern, Rutschbahnen und dergleichen. Keine mechanische Berührung dieser Funktionsflächen entsteht hingegen durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Transport mit einem Fluid, sofern dieses Fluid entsprechend rein ist und keine Partikel aufweist, die eine abrasive Wirkung entfalten könnten. Eine weitere Gefahr durch mechanische Beschädigung entsteht durch das stoßartige Berühren der Kanten der Substrate. Derartige Berührungen können im Extremfall zu Absplitterungen des Substratmaterials führen. Neben der Beschädigung des Substrats können auch die Splitter Beschädigungen weiterer Substrate hervorrufen, wenn keine entsprechende Filterung erfolgt. Eine häufig in Stand der Technik anzutreffende Quelle derartiger stoßartiger Berührungen von Substratkanten stellen seitliche Anschläge, Führungskanten und dergleichen dar, welche ein seitliches Ausbrechen der Substrate von einer Transport- bzw. Behandlungsbahn verhindern sollen.
Ebenfalls wesentlich für eine wirtschaftliche Behandlung und ein qualitativ hochwertiges Behandlungsergebnis ist die exakte Reproduzierbarkeit des Behandlungsprozesses. Ein wichtiger Parameter im Rahmen einer Inline-Behandlung ist die Behandlungszeit, also die Verweildauer eines Substrates im Behandlungsbereich einer Behandlungskammer. Dies ist insbesondere bei allen nasschemischen Prozessen der Fall. Daher ist es unverzichtbar, einen exakt einstell- und kontrollierbaren Vorschub vorzusehen, welcher insbesondere die in Transportrichtung gesehene Position der Substrate zwischen Ein- und Ausgang bestimmt.
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung mindestens ein Prozessmodul mit einer Behandlungskammer zur Behandlung des bzw. der Substrate. Der Begriff „Behandlung” schließt definitionsgemäß auch den Substrattransport als solchen ein, und kann in bestimmten Fällen auch ausschließlich den Transport betreffen. Die Behandlungskammer weist mindestens eine im Wesentlichen horizontal in einer Behandlungsebene angeordnete Behandlungsfläche auf. Die Behandlungsebene ist diejenige Ebene, in welcher die gewöhnlich flach ausgestalteten Substrate fortbewegt und behandelt werden, wobei es durchaus vorgesehen sein kann, dass ein Substrat im Inneren der Behandlungskammer die Behandlungsebene vorübergehend verlässt. Spätestens unmittelbar vor dem Verlassen der Behandlungskammer muss sich das Substrat jedoch wieder in der Behandlungsebene befinden. Die Behandlungsfläche ist erfindungsgemäß zur Ausbildung eines unteren Fluidkissens ausgestaltet. Zum Einfahren und Verlassen der Behandlungskammer sind der Behandlungsfläche zwei Öffnungen als Eingang und Ausgang zum linearen Durchführen der Substrate in derselben Ebene zugeordnet. Mit anderen Worten, der jeweilige Ein- und Ausgang liegt jeweils in einer gemeinsamen Behandlungsebene. Erfindungsgemäß kann es sein, dass eine Behandlungskammer mehrere beispielsweise nebeneinander liegende Eingänge und/oder Ausgänge aufweist, insbesondere dann, wenn eine Behandlungskammer mehrere Spuren zur parallelen Behandlung von Substraten umfasst. Ferner kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Behandlungskammer mehrere Behandlungsebenen umfasst, wobei es normalerweise bevorzugt ist, wenn alle Behandlungsebenen koplanar angeordnet sind. Auch können mehrere Eingänge und lediglich ein gemeinsamer Ausgang vorgesehen sein, so dass ursprünglich unterschiedliche Behandlungsbahnen zusammengeführt werden. Die in Transportrichtung der Substrate gesehene Länge der Behandlungskammer wird in Abhängigkeit von der vorgesehenen Vorschubgeschwindigkeit und der erforderlichen Behandlungsdauer gewählt.
Ferner umfasst die erfindungsgemäße Behandlungskammer mindestens eine wenigstens einen Mitnehmer aufweisende Vorschubeinrichtung zum kontrollierten Vorschub der Substrate innerhalb der Behandlungskammer. Für die Wichtigkeit einer schonenden und kontrollierten Behandlung sei auf die obigen Ausführungen verwiesen. Die Aufgabe des von der Behandlung umfassten Transports lässt sich in die Unteraufgaben „Vorschub”, „Lagerung” und „Führung” untergliedern. Der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung kommt dabei die Aufgabe des „Vorschubs” und der „Führung” zu.
Die Aufgabe der schonenden „Lagerung” wird erfindungsgemäß durch ein weiteres Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst. Hierzu umfasst die Behandlungskammer eines jeden Prozessmoduls mindestens eine im Wesentlichen horizontal in einer Behandlungsebene angeordnete Behandlungsfläche, welche zur Ausbildung eines unteren Fluidkissens ausgestaltet ist. Eine erfindungsgemäße Behandlungsfläche weist Austrittsöffnungen auf, durch welche Fluid ausgegeben werden kann. Die Austrittsöffnungen werden also mit einem unter mindestens geringfügigem Überdruck stehenden Fluid beaufschlagt, welches im Normalfall eine Flüssigkeit ist. Durch das Austreten bildet sich auf der Behandlungsfläche eine stabile und mehr oder weniger dicke Flüssigkeitsschicht. Diese Flüssigkeitsschicht lagert erfindungsgemäß das Substrat. Dies geschieht auch auf eine besonders schonende Art und Weise, da die Lagerung und (bei gleichzeitigem Vorschub) auch der Transport des Substrats ohne jeglichen mechanischen Kontakt zur jeweiligen Behandlungsfläche stattfinden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine oberhalb der Behandlungsfläche und parallel zu ihr angeordnete weitere Fläche, welche zur Ausbildung eines oberen Fluidkissens ausgestaltet ist.
Ferner umfasst das Prozessmodul der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens einen von der Behandlungskammer getrennten Antriebsraum mit Antriebselementen für die Vorschubeinrichtung, sofern die Antriebselemente nicht bereits vollständig innerhalb der Behandlungskammer wie insbesondere als integrale Bestandteile einer oder mehrerer Behandlungsflächen oder der seitlichen Wandungen der Kammer angeordnet sind. Die Antriebselemente der Vorschubeinrichtung sind im Rahmen entsprechender Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dementsprechend außerhalb der Behandlungskammer in einem separaten und ggf. spülbaren Antriebsraum angeordnet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Abrieb der beweglichen Teile wie Lager und Führungen nicht erst in die eigentliche Behandlungskammer gelangen kann, aus welcher er nur schwierig wieder entfernbar wäre. Durch das erfindungsgemäße Spülen mit Spülgas, Reinigungsflüssigkeit oder besonders bevorzugt mit Wasser werden unerwünschte Partikel auch aus dem Antriebsraum entfernt, bevor sie beispielsweise über Durchgangsöffnungen von Antriebswellen oder dergleichen in die Behandlungskammer gelangen.
Damit die Vorrichtung den erfindungsgemäß notwendigen schonenden und kontrollierten Vorschub des Substrates gewährleisten kann, umfasst die Behandlungskammer wie bereits erwähnt mindestens eine wenigstens einen Mitnehmer aufweisende Einrichtung zum kontrollierten Vorschub der Substrate (vorliegend auch kurz „Vorschubeinrichtung” genannt). Diese Vorschubeinrichtung kann erfindungsgemäß in mehreren Ausführungsformen dargestellt werden, wobei grundsätzlich zwischen einer von oben, von unten oder von der Seite auf die Kante eines Substrates wirkenden Vorschubeinrichtung unterschieden wird.
Nach einer ersten Ausführungsform ist die Vorschubeinrichtung einschließlich ihres wenigstens einen Mitnehmers oberhalb der Behandlungsebene angeordnet, und der oder die Mitnehmer sind derart ausgestaltet, dass mit ihrem jeweiligen Ende die Kante eines zu behandelnden Substrates berührt werden kann. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann die Vorschubeinrichtung als separate bauliche Komponente oder als integraler Bestandteil einer ggf. oberhalb der Behandlungsfläche vorhandenen weiteren Behandlungsfläche zur Ausbildung eines oberen Fluidkissens ausgestaltet sein. Sofern die Vorschubeinrichtung als separate bauliche Komponente dargestellt ist, weist die weitere Behandlunsfläche vorzugsweise Aussparungen für den wenigstens einen Mitnehmer auf, damit dieser die Substratkante während ihres Transportes durch die Behandlungskammer dauerhaft berühren kann.
Nach einer zweiten Ausführungsform ist die Vorschubeinrichtung einschließlich ihres wenigstens einen Mitnehmers unterhalb der Behandlungsebene als integraler Bestandteil der Behandlungsfläche zur Ausbildung des unteren Fluidkissens angeordnet.
Nach einer dritten Ausführungsform ist die Vorschubeinrichtung einschließlich ihres wenigstens einen Mitnehmers parallel zur Vorschubrichtung seitlich der Behandlungsebene als integraler Bestandteil der seitlichen Wandung der Behandlungskammer angeordnet.
Für den Fachmann ist klar, dass diese grundsätzlichen Ausgestaltungen erfindungsgemäß in Abhängigkeit des konkreten Anwendungsgebietes miteinander kombiniert werden können.
Weiterhin gilt erfindungsgemäß, dass die obigen Ausführungsformen jeweils nicht nur mit einer einzigen, sondern bevorzugt mit zwei Vorschubeinrichtungen realisiert werden können, die am meisten bevorzugt baugleich ausgestaltet sind.
Im Rahmen der obigen ersten Ausführungsform ist die Vorschubeinrichtung als separate bauliche Komponente daher vorzugsweise zweiteilig ausgeführt, wobei jeder Teil wenigstens einen Mitnehmer aufweist. Die Mehrteiligkeit ist insbesondere dann erforderlich oder vorteilhaft, wenn mehrere Behandlungskammern hintereinander geschaltet werden und die Behandlungskammern eine gewisse Mindestlänge überschreiten. Auch wenn bereits das nächste Substrat in die Behandlungskammer eingeführt werden soll, solange sich das vorherige Substrat noch teilweise in der Behandlungskammer befindet, ist eine mehr- wie insbesondere zweiteilige Vorschubeinrichtung notwendig. Die mehrteilige Ausgestaltung der Vorschubeinrichtung bedeutet, dass sie aus mindestens zwei Baugruppen besteht, die im Wesentlichen identische Aufgaben erfüllen und daher einen im Wesentlichen identischen Aufbau haben. Wesentlichster Unterschied der Teile zueinander ist deren Positionierung im Inneren der Behandlungskammer. Gewöhnlich wird vorgesehen sein, dass ein Teil einer mehrteiligen Vorschubeinrichtung im Eingangsbereich der Behandlungskammer angeordnet ist, während sich ein weiterer Teil im Ausgangsbereich der Behandlungskammer befindet. Dementsprechend wird der eine Teil eher für den Vorschub des Substrats im Eingangsbereich, der andere Teil für den Vorschub im Ausgangsbereich eingesetzt werden. Für den Fall, dass das Prozessmodul mehrere Behandlungsebenen bzw. Behandlungsspuren umfasst, können für jede dieser Behandlungsspuren eine oder mehrere individuelle Vorschubeinrichtungen vorgesehen sein. Es ist jedoch bevorzugt, die Teile der Vorschubeinrichtungen soweit als möglich zusammenzufassen, was immer dann leicht möglich ist, wenn auf parallelen Spuren synchronisiert behandelt und transportiert werden soll.
Alternativ umfasst die obige erste Ausführungsform eine einteilige Vorschubeinrichtung als separate bauliche Komponente, welche in Bezug auf die Länge der Behandlungsebene einer Behandlungskammer bevorzugt in etwa in der Mitte derselben angeordnet ist. Damit ein fortdauernder Kontakt des oder der Mitnehmer an der Substratkante gewährleistet ist, sind diese bevorzugt teleskopierbar ausgestaltet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Mitnehmer die Substratkante immer in Höhe der Behandlungsebene kontaktieren können.
Erfindungsgemäß umfasst jedes Teil einer mehrteiligen Vorschubeinrichtung Mitnehmer. Nur die Mitnehmer stehen dabei erfindungsgemäß in unmittelbarem Kontakt mit dem Substrat. Ferner sind die Mitnehmer derart ausgestaltet und angeordnet, dass mit ihnen das Substrat auch geführt werden kann. Mit anderen Worten dient jedes Teil der mehrteiligen Vorschubeinrichtung nicht nur dem Vorschub des Substrats, sondern auch dem Halten der Spur desselben auf seinem Weg durch die Behandlungskammer. Wie noch auszuführen ist, kommt jedes Teil einer ein- oder mehrteiligen Vorschubeinrichtung ohne seitliche Begrenzer oder Anschläge aus, so dass die eingangs erwähnte Gefahr stoßartiger Belastungen auf das Substrat nicht gegeben ist.
Im Rahmen der obigen ersten und zweiten Ausführungsform ist die Vorschubeinrichtung als integraler Bestandteil der unteren bzw. oberen Behandlungsfläche vorzugsweise mehr- wie insbesondere zweiteilig ausgestaltet, wobei jedes Teil zwei Mitnehmer umfasst, die parallel zueinander und vorzugsweise in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Auch hier gilt, dass der eine Teil eher am Eingang und der andere Teil eher am Ausgang der Behandlungskammer angeordnet sind. Die jeweiligen Mitnehmer der Teile können aus den Behandlungsflächen ausgefahren werden und berühren dann die Substratkante, was vorzugsweise synchronisiert erfolgt. Nach bestimmungsgemäß erfolgtem Vorschub können die Mitnehmer wieder in die jeweilige Behandlungsfläche eingefahren werden.
Im Rahmen der obigen dritten Ausführungsform ist die Vorschubeinrichtung als integraler Bestandteil der seitlichen Wandungen der Behandlungskammer und damit zweiteilig (beidseitig) ausgestaltet. Wie zuvor erläutert, können die Mitnehmer seitlich aus der jeweiligen Wandung ausgefahren werden, damit sie die Substratkante berühren, was ebenfalls bevorzugt synchronisiert erfolgt.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, dass die in die jeweilige Vorschubrichtung weisende Geschwindigkeit des Vorschubes derart einstellbar ist, dass sie im Zusammenwirken mit der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens dazu führt, dass das Substrat ständig gegen den oder die Mitnehmer der Vorschubeinrichtung gedrückt wird und auf diese Weise vermieden wird, dass sich das Substrat unkontrolliert von dem Mitnehmer oder den Mitnehmern entfernt. Um dies allgemein zu beschreiben, wird der Begriff einer Halterichtung definiert:
Als Halterichtung wird im Folgenden die Richtung eines Vektors verstanden, der die Summe der Vektoren darstellt, die von jeweils einem Mitnehmer in der Ebene des Substrats zum Schwerpunkt des Substrats zeigen, wie in 7A bis 7D veranschaulicht. 7A und 7C zeigen schematisch eine Draufsicht auf zwei beispielhafte Anordnungen eines Substrats 22 und zweier Mitnehmer 10, wobei der Vektor der Halterichtung h ebenfalls dargestellt ist. Die Halterichtung h zeigt somit immer von dem Bereich der Substratkante, an dem der Mitnehmer 10 angreift, zum Zentrum des Substrats 22. Bei mehreren Mitnehmern 10 ergibt sich die Halterichtung aus einer Vektoraddition der entsprechenden einzelnen Einheitsvektoren. Somit gibt die Halterichtung auch die Richtung an, in der Kräfte von den Mitnehmern auf das Substrat wirken können.
7A und 7C zeigen auch beispielhaft Vektoren der Vorschubgeschwindigkeit V_V und der Strömungsgeschwindigkeit V_F. 7B und 7D zeigen die entsprechenden Vektoren in einem polaren Koordinatensystem. Sowohl die Vorschubgeschwindigkeit V_V, d. h. die Geschwindigkeit, mit der die Vorschubeinrichtung bewegt wird, als auch die Strömungsgeschwindigkeit V_F des Fluidkissens können eine Komponente in Richtung der Halterichtung h aufweisen. Sind die Halterichtung und die entsprechende Geschwindigkeitskomponente gleich gerichtet (wie beispielsweise im Fall der Vorschubgeschwindigkeit V_V in 7A und 7B), so hat die Geschwindigkeitskomponente ein positives Vorzeichen, sind sie entgegengerichtet (wie beispielsweise im Fall der Strömungsgeschwindigkeit V_F in 7A und 7B sowie der Vorschubgeschwindigkeit V_V und der Strömungsgeschwindigkeit V_F in 7C und 7D), hat die Geschwindigkeitskomponente ein negatives Vorzeichen. Ist die Geschwindigkeit senkrecht zur Halterichtung gerichtet, so ist ihre Komponente in Halterichtung null.
Vorzugsweise können die Vorschubgeschwindigkeit V_V und die Strömungsgeschwindigkeit V_F des Fluidkissens vektoriell betrachtet so aufeinander abgestimmt werden, dass die Komponente der Vorschubgeschwindigkeit V_V in Halterichtung die Komponente der Strömungsgeschwindigkeit V_F des Fluidkissens in Halterichtung übersteigt. Mathematisch kann dies durch die Bedingung V_V·h > V_F·h ausgedrückt werden, d. h. das Skalarprodukt der Vektoren der Vorschubgeschwindigkeit V_V und der Halterichtung h muss unter Berücksichtigung des Vorzeichens größer sein als das Skalarprodukt der Vektoren der Geschwindigkeit V_F des Fluidkissens und der Halterichtung h.
Es ist zwar nicht bevorzugt, aber auch nicht ausgeschlossen, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens eine Komponente hat, welche in Transportrichtung des Substrats weist. Ohne die erfindungsgemäße Vorschubeinrichtung würde das Substrat unkontrolliert in Richtung bzw. mit der Strömung driften, so dass keine exakt definierte Behandlungszeit des Substrats erzielbar wäre. Auch wenn die Vorschubeinrichtung langsamer als die in Transportrichtung weisende Komponente des Fluids des Fluidkissens transportiert, ändert sich diese Situation nicht. Das Substrat würde sich unkontrolliert von den Mitnehmern entfernen. Nur dann, wenn die oben beschriebene Bedingung erfüllt ist, ist jederzeit ein Anliegen der jeweiligen Mitnehmer an der Kante des Substrats gewährleistet. Für den Fall eines runden Substrats existiert lediglich eine umlaufende Kante; die Mitnehmer schieben das Substrat vorzugsweise in seinem hinteren Bereich in Transportrichtung. Der hintere Bereich ist der Bereich der Kante, der Richtung Eingangsöffnung zeigt und ist dadurch definiert, dass eine senkrecht auf der Transportrichtung stehende und durch den Mittelpunkt des Substrats verlaufende Schnittebene das runde Substrat in zwei Hälften teilt. Für den Fall eines rechteckigen wie insbesondere eines quadratischen Substrats ist es bevorzugt, wenn es von oben gesehen um 45 Grad gedreht transportiert wird, so dass seine Diagonale in Transportrichtung weist. Auf diese Weise wird eine Verjüngung bereitgestellt, welche sich hinter dem Mittelpunkt des quadratischen Substrats befindet, und an deren Kanten die erfindungsgemäßen Mitnehmer in erfindungsgemäßer Weise angreifen können. Selbstverständlich ist es auch möglich, ein parallel zur Transportrichtung ausgerichtetes Substrat zu transportieren; hierbei besteht jedoch die Gefahr eines seitlichen Abdriftens des Substrats aus der vorgesehenen Spur, wenn die Haftreibung zwischen Mitnehmern und Substrat geringer wird als die beispielsweise durch transportbedingte Strömungsabrisse entstehenden Querströmungskomponenten, welche seitlich auf das Substrat wirken können und dieses aus der Spur zu drücken versuchen.
Weiter ist vorgesehen, dass zumindest einer der zwei Öffnungen als Eingang und Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Einheit zur Medienabtrennung zugeordnet ist. Die Medienabtrennung ist demnach im Bereich des Eingangs und/oder Ausgangs angeordnet. Die Medienabtrennung dient wahlweise dem Entfernen überschüssiger Behandlungsflüssigkeit vom Substrat beim Verlassen der Behandlungskammer, oder einer Gasbehandlung der Substratoberfläche. Die Medienabtrennung oder Gasbehandlung kann jedoch auch zum Entfernen unerwünschter Behandlungsflüssigkeit oder zur Oberflächenmodifikation vor dem Einfahren des Substrats in die Behandlungskammer vorgesehen sein, wozu die Medienabtrennung entsprechend im Eingangsbereich der Behandlungskammer anzuordnen ist. Auf diese Weise wird eine Kontamination der in der Behandlungskammer vorgesehenen Behandlungsflüssigkeit vermieden oder kann zumindest verringert werden. Zusammenfassend dient die Medienabtrennung einer Vermeidung der Medienverschleppung zwischen einzelnen Prozessmodulen und/oder einer Gasbehandlung der Substratoberflächen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient, wie bereits ausgeführt, insbesondere der Fertigung bzw. Prozessierung von elektronischen Erzeugnissen oder Solarzellen. Da in derartigem Umfeld jegliche Verunreinigungen schnell zu einer Beschädigung bis hin zu einer Zerstörung der Erzeugnisse führen können, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Innere der Behandlungskammer bis auf die Öffnungen (den mindestens einen Ein- und Ausgang) gegen die Umgebung abgedichtet ist. Hierzu kommen die aus dem Stand der Technik bekannten passiven Verfahren wie beispielsweise die Verwendung von Dichtungen, aber auch aktive Verfahren wie beispielsweise das Vorsehen einer Behandlungskammeratmosphäre aus hochreinem Schutzgas, und/oder das Beaufschlagen des Behandlungskammerinneren mit einem leichten Überdruck, in Frage.
Nach einer weiteren und besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Behandlungskammer eine oberhalb der Behandlungsfläche und parallel zu ihr angeordnete weitere Fläche auf, welche zur Ausbildung eines oberen Fluidkissens ausgestaltet ist. Dementsprechend sind in der Behandlungskammer bevorzugt zwei sandwichartige Fluidkissen und damit zwei einander zugewandte Behandlungsflächen vorhanden, welche die Behandlungsebene einschließen. Auf diese Weise wird das Substrat beidseitig schonend gelagert, wobei das Substrat auch in dieser Ausführungsform keinerlei mechanischen Kontakt zu einer dieser Flächen aufweist. Eine Kontamination durch herabfallende Partikel ist weitgehend ausgeschlossen. Außerdem wird das Substrat durch die beidseitige Lagerung sicherer gehalten und transportiert. Zudem ermöglicht das obere Fluidkissen auch eine gezielte Verteilung der Flüssigkeit auf der Substratoberfläche bzw. eine zusätzliche Wirkung der Flüssigkeit z. B. durch eine Relativbewegung.
Alternativ kann auch eine andere, Fluid wie insbesondere Flüssigkeit bereitstellende Einrichtung wie beispielsweise eine Spritzleiste vorgesehen und oberhalb der Behandlungsebene angeordnet sein, wobei es nicht zwingend erforderlich ist, dass diese Einrichtung den gesamten Transportweg durch die Behandlungskammer abdeckt.
Für den Fall der Bereitstellung eines oberen Fluidkissens kann in Abhängigkeit der konkreten Ausgestaltung der Vorschubeinrichtung vorzugsweise vorgesehen sein, dass die das obere Fluidkissen erzeugende weitere Fläche Aussparungen für den wenigstens einen Mitnehmer aufweist. Diese Aussparungen sind von den Fluid ausgebenden Austrittsöffnungen funktionell entkoppelt und dienen dazu, dass ein von oben operierender Mitnehmer während seines Weges in Vorschubrichtung stets zuverlässig die Kante eines Substrates kontaktieren kann. Im Falle des Vorhandenseins einer mehr- d. h. beispielsweise zweiteiligen Vorschubeinrichtung würde die obere Behandlungsfläche entsprechend mehrere wie z. B. zwei Aussparungen aufweisen.
Die Anzahl an Aussparungen in der oder den Behandlungsflächen entspricht gewöhnlich der Anzahl der Teile einer erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung sowie der jeweiligen Anzahl der Mitnehmer eines Teils. Die Aussparungen verlaufen entsprechend den von dem oder den Mitnehmern auszuführenden Bewegungen und sind im Falle mindestens zweier Mitnehmer pro Teil im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Aussparungen für jeweils einen Teil einer mehr- wie insbesondere zweiteiligen Vorschubeinrichtung mit mindestens zwei Mitnehmern quer zur Transportrichtung voneinander beabstandet, wobei der jeweilige Abstand im Falle einer zweiteiligen Vorschubeinrichtung besonders bevorzugt derart unterschiedlich ist, dass eine Berührung der Mitnehmer unterschiedlicher Teile ausgeschlossen ist. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn ein Substrat von den Mitnehmern eines ersten Teils an die Mitnehmer eines weiteren Teils einer mehr- wie insbesondere zweiteiligen Vorschubeinrichtung übergeben werden soll. Entsprechend sind die Aussparungen für die Mitnehmer einer mehr- wie insbesondere zweiteiligen Vorschubeinrichtung in der oder den Behandlungsflächen derart angeordnet, dass eine Berührung der Mitnehmer unterschiedlicher, aber zusammenwirkender Teile ausgeschlossen ist. Für den Fall einer einteiligen Vorschubeinrichtung sind unabhängig von der konkreten Ausführungsform bevorzugt mindestens zwei Mitnehmer vorgesehen, deren Abstand zueinander in Transportrichtung variiert. Während die Mitnehmer in ihrer Position am Eingang der Behandlungskammer zur Gewährleistung einer möglichst frühzeitigen Annahme eines eingeführten Substrats weiter voneinander beabstandet sind, ist es vorteilhaft, wenn sich der Abstand der Mitnehmer in Richtung zum Ausgang verringert, damit das Substrat möglichst weit aus der Kammer herausgeführt werden kann.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum Beaufschlagen der nach oben weisenden Substratseite mit Behandlungsfluid umfasst. Dementsprechend ist mindestens aus einem der ggf. mehreren Fluidkissen Behandlungsfluid ausgebbar, so dass das Substrat gleichzeitig gelagert und von dem entsprechenden Fluid behandelt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die gesamte Behandlungsebene mehrere und separat zu versorgende Fluidkissen umfasst, von denen einige ein Behandlungsfluid, andere ein neutrales Fluid, und wieder andere ein Reinigungsfluid ausgeben.
Bevorzugt umfasst die das untere Fluidkissen ausbildende Behandlungsfläche und die zur Ausbildung des oberen Fluidkissens ggf. vorgesehene weitere Fläche jeweils parallel zur Vorschubrichtung spiegelbildlich ausgerichtete Reihen mit als Austrittsöffnungen dienenden Bohrungen. Mit anderen Worten, die Reihen verlaufen in Vorschubrichtung parallel zueinander und sind auf beiden Seiten einer Behandlungsfläche gleich verteilt. Die Bohrungen befinden sich dabei in der Behandlungsfläche des Fluidkissens. Sie können bevorzugt senkrecht in der Behandlungsfläche stehen, es kann aber vorteilhaft sein, wenn sie eine Neigung in und/oder entgegen der Vorschubrichtung aufweisen. Diese Neigung verursacht eine Strömung in, quer zur oder entgegen der Transportrichtung, was in bestimmten Fällen vorteilhaft sein kann. Insbesondere für den Fall, dass eine langsame oder vorübergehend gar keine Vorschubbewegung gewünscht ist, dient eine entgegen der Transportrichtung weisende Strömung dazu, ein jederzeit sicheres Anliegen der Substrate an die Mitnehmer zu gewährleisten. Außerdem vermeidet eine rückwärts gewandte Strömung des Fluidkissens eine Re-Adsorption bereits abgereinigter Kontaminanten. Der gleiche Effekt einer Re-Adsorptionsvermeidung kann jedoch auch durch eine vorwärts gewandte Strömung erzielt werden. Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Bohrungen eine seitliche Neigung aufweisen, woraus eine Strömung zur Mittellinie der Behandlungsebene hin bzw. von ihr weg resultiert. Schließlich kann es vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Fluidkissen mindestens einen Bereich aus einem hochporösen Material aufweist, der beispielsweise aus Sintermaterial gefertigt ist, und dass den Bohrungen bzw. dem mindestens einen Bereich aus hochporösem Material ferner ein gemeinsamer oder mehrere separat ansteuerbare Medienzuflüsse zugeordnet sind. Auf diese Weise wird die unterschiedliche Beaufschlagbarkeit bestimmter Bereiche mit unterschiedlichen Medien wie Behandlungs-, Transport- und/oder Reinigungsfluiden ermöglicht. Die Behandlungsflächen zur Ausbildung eines Fluidkissens können beispielsweise gemäß EP 650455 B1 oder EP 650456 B1 gestaltet sein.
Wie bereits erwähnt, weist jede der mindestens einen Vorschubeinrichtung bzw. jedes Teil einer mehr- wie ins besondere zweiteiligen Vorschubeinrichtung wenigstens einen Mitnehmer auf. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Mitnehmer auf, die besonders bevorzugt identisch ausgebildet sind. Die Teile einer mehrteiligen Vorschubeinrichtung sind bevorzugt oberhalb der Behandlungsfläche angeordnet. Für den Fall von mindestens zwei Mitnehmern ist hierbei erfindungsgemäß bevorzugt, dass diese senkrecht zur Vorschubrichtung in einem Abstand nebeneinander angeordnet sind, was bedeutet, dass sie in einer gemeinsamen Ebene liegen, welche senkrecht auf der Transportrichtung steht, sich jedoch nicht zwingend in einer senkrechten Ausrichtung befinden müssen. Genauer ausgedrückt liegen die Mitnehmer bevorzugt auf einer Ebene, deren Flächennormale ausschließlich aus Komponenten besteht, die in Vorschubrichtung weisen. Die Mitnehmer sind demnach bevorzugt nicht schräg versetzt oder gar hintereinander angeordnet. Jeder Mitnehmer kann an seinem Ende beispielsweise V- oder U-förmige Verzweigungen aufweisen, so dass ggf. mehrere Berührflächen oder -punkte existieren, die einem gemeinsamen Mitnehmer zugeordnet sind. Zudem sind die ggf. mehreren Mitnehmer eines Teils bevorzugt von demselben Antriebselement angetrieben, was bedeutet, dass sie beispielsweise an derselben Kinematik angeordnet und von dieser bewegt werden. Jedes Teil ist aufgrund seiner Mitnehmeranordnung daher geeignet, das Substrat vorzugsweise an seiner hinteren bzw. in seinem hinteren Bereich liegenden Kante zu berühren und in Vorschubrichtung zu bewegen. Besonders bevorzugt greift diese Berührung symmetrisch am Substrat an, ein Vorschub ist jedoch auch mittels asymmetrischen Kraftangriffs zu realisieren. Aus der Sicht des Substrats gesehen wirkt daher bevorzugt jederzeit eine schiebende Kraft auf dasselbe, wohingegen aus Sicht der einzelnen Teile einer mehrteiligen Vorschubeinrichtung auch eine ziehende Bewegung denkbar ist, nämlich insbesondere dann, wenn ein im Bereich des Ausgangs angeordneter Teil der Vorschubeinrichtung ein Substrat an dessen Hinterseite kontaktiert, welches sich noch im mittleren Bereich der Behandlungskammer befindet. Trotzdem sind die auf das Substrat wirkenden Kräfte ausschließlich Druckkräfte.
Um eine Kollision von in Transportrichtung aufeinander folgenden Mitnehmern zu vermeiden ist vorgesehen, dass die jeweiligen Mitnehmer der von einer Behandlungskammer umfassten Teile einer mehrteiligen Vorschubeinrichtung derart parallel zur Vorschubrichtung voneinander beabstandet und derart angeordnet sind, dass eine Berührung der Mitnehmer benachbarter Teile ausgeschlossen ist, dass sie also nicht mit Mitnehmern angrenzender Teile der mehrteiligen Vorschubeinrichtung kollidieren. Mit anderen Worten, die seitlichen Abstände der jeweiligen Mitnehmer sind so bemessen, dass aufeinander folgende Mitnehmer entweder zwischen den vorhergehenden hindurch oder um sie herum fahren und das Substrat ohne Kollision mit anderen Mitnehmern übernehmen können.
Besonders bevorzugt sind die Mitnehmer stabförmig ausgebildet und weisen kugel- oder kugelsegmentähnliche Berührflächen auf, so dass nach Möglichkeit nur eine Punkt-, oder Linienberührung, nicht jedoch eine Flächenberührung zwischen Mitnehmer und Substratkante auftritt. Zudem ist vorgesehen, dass die Mitnehmer eines Teils an einer gemeinsamen Kinematik angeordnet sind, mit welcher im Rahmen der Substratberührung die Positionierung der Berührflächen in Bezug zur Substratkante während der Behandlung jederzeit sicher einstellbar ist. Mit anderen Worten muss die Kinematik dazu geeignet sein, dass die Berührflächen immer in der richtigen Höhe in Bezug auf die Behandlungsebene angeordnet sind. Dazu können bevorzugt die aus dem Stand der Technik bekannten Kulissen- oder Gelenksteuerungen Verwendung finden. Besonders effektiv kann diese Aufgabe mittels einer parallelogrammartigen Kinematik gelöst werden. Aber auch Linearvorschübe oder robotergeführte Vorrichtungen sind prinzipiell zur Erfüllung dieses Zwecks geeignet, wenn auch aus Kosten- und Komplexitätsgründen weniger bevorzugt.
Ferner ist optional vorgesehen, dass die Behandlungskammer mindestens eine Ultra- und oder Megaschalleinrichtung umfasst. Diese kann im Bereich des Eingangs, des Ausgangs, im mittleren Bereich, wahlweise ober- und/oder unterhalb der Behandlungsebene angeordnet sein. Ferner können auch mehrere gleiche oder unterschiedliche Ultra- und oder Megaschalleinrichtungen in der Behandlungskammer angeordnet sein, die sowohl parallel zur Behandlungsebene ausgerichtet sein können, aber auch einen Winkel mit ihr einschließen können. Die Ultra- und/oder Megaschalleinrichtungen können ferner stationär oder bewegbar in der Behandlungskammer angeordnet sein. Außerdem können auch andere Behandlungseinrichtungen wie eine Gasbehandlung, eine Bestrahlungseinrichtung, oder auch Inspektionseinrichtungen vorgesehen sein.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Medienabtrennung eine unterhalb der Behandlungsebene in einer Auffangwanne senkrecht angeordnete dünne Wand wie insbesondere eine Folie zum Abtrennen von Behandlungsfluid aufweist. Das Behandlungsfluid stammt dabei aus aufeinander folgend angeordneten Prozessräumen, und es ist klar, dass der Inhalt eines Prozessmoduls nicht mit dem Inhalt eines vorhergehenden Prozessmoduls verunreinigt werden soll. Die Folie unterteilt eine Auffangwanne in zwei Volumina, von denen eines dem vorhergehenden, das andere dem folgenden Prozessmodul zugeordnet ist. Vorteilhafterweise sind diese Volumina separat entleerbar, so dass der jeweilige Inhalt in der entsprechenden Behandlungskammer wiederverwendet werden kann.
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Einheiten zur Medienabtrennung jeweils mindestens eine Düse zur Erzeugung eines Gasstroms aufweisen. Ein derartiger Gasstrom kann mehrere Funktionen erfüllen. Für den Fall, dass der Gasstrom scharf und gerichtet auf die Oberfläche des Substrats auftrifft, dient der Gasstrom dazu, am ein- oder ausfahrenden Substrat anhaftende Behandlungsflüssigkeit abzustreifen. Es sei angemerkt, dass hierbei kein Marangoni-Effekt angestrebt wird, da eine vollständige Trocknung der Substratoberfläche weder notwendig noch gewünscht ist. Vielmehr ist ein völliges Trockenfallen der Substratoberfläche häufig schädlich, da es zu Schleiern o. Ä. kommen kann, die nicht mehr entfernbar sind. Für den Fall, dass der Gasstrom eher weich und weniger gerichtet auf die Substratoberfläche auftrifft, ist dieser geeignet, eine Gasbehandlung des Substrats zu bewirken, beispielsweise eine Hydrophilisierung ursprünglich hydrophober Oberflächen mittels gasförmigen Ozons. Es ist daher bevorzugt, dass die Medienabtrennung zumindest auch mit einem Behandlungsgas betreibbar ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehrere Prozessmodule hintereinander angeordnet sind. Dementsprechend ist ein erstes Prozessmodul mit mindestens einem weiteren Prozessmodul zu einer Prozesskette kombinierbar, wobei der (ggf. jeweilige) Ausgang des vorhergehenden Prozessmoduls an den (ggf. jeweiligen) Eingang des nächsten (stromabwärts) liegenden Prozessmoduls ankoppelbar ist, und wobei die jeweiligen Behandlungsebenen koplanar zueinander angeordnet sind. Ein Prozessmodul kann so beispielsweise als Kettenglied einer Reinigungslinie eingesetzt werden.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die fluidische Behandlung den Transport sowie ggf. nasschemische Behandlungen flacher Substrate. Die Behandlung kann sich dabei beispielsweise auf alle in der Waferfertigung gängigen chemischen Prozesse beziehen, wie z. B. auf eine Behandlung mit Lösungen von Fluorwasserstoff (HF), Chlorwasserstoff (HCl), Schwefelsäure (H₂SO₄), Ozon (O₃), Wasserstoffperoxid (H₂O₂), Ammoniak (NH₃), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH, N(CH₃)₄OH), sowie auf Mischungen derselben. Gebräuchliche Mischungen sind insbesondere HF/O₃, NH₃/H₂O₂ (sog. SC1-Lösung), TMAH/H₂O₂, HF/H₂O₂, H₂SO₄/H₂O₂, HF/HCl, und HCl/H₂O₂ (sog. SC2-Lösung), jeweils in einem Lösungsmittel gelöst. Als Lösungsmittel wird vorzugsweise Wasser, besonders bevorzugt entionisiertes Wasser (DI-Wasser) eingesetzt. Die Behandlung kann sich jedoch auch auf einen reinen Spülschritt mit entionisiertem Wasser beziehen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur fluidischen Inline-Behandlung von flachen Substraten unter Verwendung der vorstehend ausführlich beschriebenen Vorrichtung. Beispielhaft wird im Folgenden von mindestens zwei Mitnehmern pro Teil einer mehr- wie insbesondere zweiteiligen Vorschubeinrichtung ausgegangen; selbstverständlich gilt das erfindungsgemäße Verfahren aber auch für Teile, welche nur einen einzelnen Mitnehmer umfassen. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, wobei ergänzend auf die obenstehenden Beschreibungen der Vorrichtungsbestandteile verwiesen wird:
Zunächst muss sichergestellt sein, dass das zu behandelnde Substrat sicher und beschädigungsfrei transportiert werden kann. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass ein unteres Fluidkissen auf der (unteren) Behandlungsfläche ausgebildet wird. Dies geschieht erfindungsgemäß durch entsprechendes Ausgeben von Fluid aus den in der Behandlungsfläche befindlichen Bohrungen, so dass eine ausreichend dicke Fluidschicht ausgebildet werden kann.
Anschließend wird das Substrat ausreichend weit durch die Eingangsöffnung in die Behandlungskammer eingeführt, und zwar mindestens so weit, bis das Substrat mit seiner nach unten weisenden Seite von der Fluidschicht des Fluidkissens ohne mechanischen Kontakt mit der Behandlungsfläche getragen wird. Das Einführen selber kann daher auch mit anderen als den erfindungsgemäß vorgesehenen Mitteln erfolgen; es ist jedoch bevorzugt, dass auch stromaufwärts vor der Behandlungskammer bereits Vorrichtungen zum Einsatz kommen, welche einen erfindungsgemäßen, weil besonders schonenden und kontrollierbaren Transport des Substrates erlauben. Das Einführen ist dann ausreichend weit fortgeschritten, wenn sich die auf die breiteste Stelle des Substrates folgende Verjüngung desselben zumindest geringfügig im Inneren der Behandlungskammer befindet. Mit anderen Worten müsste beispielsweise der Mittelpunkt eines runden Substrates zumindest etwas über die Innenseite der Wand der Behandlungskammer in dieselbe hineinragen. Nur dann ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung das Substrat weiter in die Behandlungskammer hinein zu bewegen.
Nun muss eine Steuerung der Mitnehmer eines ersten Teils der mehrteiligen Vorschubeinrichtung dergestalt erfolgen, dass eine Berührung der vorzugsweise hinteren bzw. der im hinteren Bereich liegenden Kante des Substrates hergestellt wird. Wie erwähnt ist dies nur dann möglich, wenn das Substrat sich ausreichend weit im Inneren der Behandlungskammer befindet. Zur genaueren Beschreibung dieses Schrittes im Hinblick auf runde oder quadratische Substrate sei auf die Ausführungen zur Vorrichtung verwiesen.
Dann kann der Transport des Substrates mit den Mitnehmern des ersten Teils einer mehrteiligen Vorschubeinrichtung innerhalb der Behandlungskammer erfolgen. Auf diesem Weg kann erfindungsgemäß die Behandlung des Substrats stattfinden. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Transport zu unterbrechen, um beispielsweise eine längere Verweilzeit des Substrats in der Behandlungskammer zu ermöglichen. Während der gesamten Zeit ist es jedoch erfindungsgemäß nötig, dass ein kontinuierlicher Kontakt zwischen den Mitnehmern und dem Substrat besteht. Dies kann erfindungsgemäß dadurch gewährleistet werden, dass die Vorschubgeschwindigkeit und die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens vektoriell betrachtet so aufeinander abgestimmt werden, dass die Komponente der Vorschubgeschwindigkeit in Halterichtung (gemäß Definition im Rahmen der Beschreibung der Vorrichtung) die Komponente der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens in Halterichtung übersteigt. Dies kann auf mehrere Arten verwirklicht werden:

a) Die Mitnehmer berühren die hintere oder im hinteren Bereich liegende Kante des Substrats, d. h. die dem Eingang zugewandte Kante, sodass die Halterichtung in etwa vom Eingang zum Ausgang zeigt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens und die Vorschubgeschwindigkeit haben jeweils eine positive Komponente in Halterichtung, wobei die Komponente der Vorschubgeschwindigkeit in Halterichtung die Komponente der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens in Halterichtung übersteigt. Beispielsweise können die Vorschubgeschwindigkeit und die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens gleich (z. B. vom Eingang hin zum Ausgang) gerichtet sein. Der für die sichere Führung des Substrats erforderliche ständige Kontakt der Mitnehmer mit der Substratkante wird dadurch erreicht, dass der Betrag der Vorschubgeschwindigkeit den Betrag der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens übersteigt.
b) Die Mitnehmer berühren wie im Fall a) die hintere oder im hinteren Bereich liegende Kante des Substrats. Die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens hat eine negative Komponente in Halterichtung und die Vorschubgeschwindigkeit eine positive Komponente in Halterichtung. Beispielsweise können die Vorschubgeschwindigkeit und die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens entgegengesetzt gerichtet sein. In diesem Fall wird die hintere Substratkante stets durch die Strömung des Fluidkissens gegen den oder die Mitnehmer gedrückt. Das Substrat wird durch die Mitnehmer entgegen der Strömungsrichtung des Fluidkissens vom Eingang zum Ausgang transportiert.
c) Die Mitnehmer berühren die vordere oder im vorderen Bereich liegende Kante des Substrats, d. h. die dem Ausgang zugewandte Kante, sodass die Halterichtung in Etwa vom Ausgang zum Eingang zeigt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens und die Vorschubgeschwindigkeit haben beide eine negative Komponente in Halterichtung (z. B. vom Eingang zum Ausgang gerichtet), wobei der Betrag der Komponente der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens in Halterichtung den Betrag der Komponente der Vorschubgeschwindigkeit in Halterichtung übersteigt. Unter Beachtung des Vorzeichens gilt auch in diesem Fall, dass die Komponente der Vorschubgeschwindigkeit in Halterichtung die Komponente der Fluidgeschwindigkeit in Halterichtung übersteigt. In diesem Fall wird das Substrat von der Strömung des Fluidkissens vom Eingang Richtung Ausgang transportiert, wobei die Mitnehmer als Stopper wirken, an denen die vordere Substratkante stets anliegt.

Die Fälle a) bis c) stellen typische Anwendungsmöglichkeiten dar, das allgemeine Prinzip ist aber auch für schräg zur Transportrichtung bis hin zu senkrecht zur Transportrichtung gerichtete Strömungsrichtungen des Fluidkissens, für Fluidkissen ohne Strömung, sowie für bezüglich der Vorschubrichtung asymmetrisch angeordnete Mitnehmer gültig. Die Vorschubgeschwindigkeit und die Strömungsgeschwindigkeit (Richtung und Betrag) können innerhalb der Behandlungskammer auch ortsabhängig variieren, wobei jedoch immer die o. g. allgemeine Bedingung erfüllt sein sollte, um eine sichere Führung des Substrats durch die Mitnehmer zu gewährleisten.
Anschließend kann eine Übergabe des Substrats an mindestens einen weiteren Teil der Vorschubeinrichtung stattfinden, falls diese mehr- wie insbesondere zweiteilig ausgeführt ist. Hierzu sind die Mitnehmer beider Teile derart zu steuern, dass die Mitnehmer des ersten Teils die Kante des Substrates solange berühren, bis diese Kante von den Mitnehmern des weiteren Teils ebenfalls berührt wird. Zumindest für einen kurzen Moment berühren demnach sowohl die abgebenden als auch die übernehmenden Mitnehmer das Substrat und stellen so sicher, dass es zu keinem Zeitpunkt zu einer unkontrollierten Bewegung des Substrats kommt. Insbesondere führen die Mitnehmer das Substrat auch, so dass ein seitliches Ausbrechen desselben verhindert wird. Dadurch, dass die abgebenden und die übernehmenden Mitnehmer erfindungsgemäß in seitlicher Richtung jeweils unterschiedlich voneinander beabstandet sind, ist eine Kollision der Mitnehmer unterschiedlicher Teile der Vorschubeinrichtung während der Übergabe des Substrats ausgeschlossen.
Nach erfolgter Übergabe findet der weitere Transport des Substrates mit den Mitnehmern des weiteren Teils der mehrteiligen Vorschubeinrichtung innerhalb der Behandlungskammer statt. Selbstverständlich kann auch während dieses weiteren Transports eine Behandlung des Substrats erfolgen. Auch ein Anhalten oder Umkehren des Vorschubs gemäß vorstehender Beschreibung ist gewünschtenfalls möglich.
Schließlich wird das Substrat ausreichend weit aus der Ausgangsöffnung aus der Behandlungskammer herausgeführt. Dieses Ausführen ist dann ausreichend, wenn sich die auf die breiteste Stelle des Substrates folgende Verjüngung desselben zumindest geringfügig außerhalb der Behandlungskammer befindet. Dieser Schritt ist demnach in Analogie zum weiter oben beschriebenen ausreichenden Hineinführen des Substrats in die Behandlungskammer zu sehen. Für den Fall, dass sich an das Prozessmodul ein weiteres Prozessmodul der erfindungsgemäßen Art anschließt, kann dieses das Substrat nur dann übernehmen, wenn das Substrat wie vorstehend beschrieben ausreichend weit in dieses hineingeführt wurde, was gleichbedeutend mit einem ausreichendem Herausführen des Substrats aus dem vorhergehenden Prozessmodul ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner auch das Abtrennen von am einfahrenden und/oder am ausfahrenden Substrat anhaftender Medien wie insbesondere Behandlungsflüssigkeit aus einem stromaufwärts angeordneten oder aus dem aktuellen Prozessmodul. Hierzu kommt besonders bevorzugt die oben beschriebene Medienabtrennung zum Einsatz. Der Schritt der Medienabtrennung kann sowohl vor als auch nach der eigentlichen Behandlung in der Behandlungskammer vorgesehen sein. Dementsprechend müssen ggf. auch eine entsprechende Anzahl von Medienabtrennungen vorgesehen werden. Selbstverständlich ist bei einer Abfolge von Prozessmodulen zwischen denselben im Normalfall nur eine einzige Medienabtrennung vorzusehen. Eine Medienabtrennung ist nicht unbedingt erforderlich, wenn in zwei aufeinander folgenden Prozessmodulen dieselbe Flüssigkeit verwendet wird.
Wie weiter oben bereits angedeutet, ist bevorzugt vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren neben dem erfindungsgemäßen schonenden und kontrollierten Transport der Substrate ferner wahlweise einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst:

– Eine einseitige oder beidseitige Behandlung des Substrates mit einem Behandlungsfluida
– Eine einseitige oder beidseitige Behandlung des Substrates mit Ultra- und/oder Megaschall.

Im Rahmen der Behandlung kann das Substrat beispielsweise sowohl modifiziert als auch gereinigt werden. Auch eine Inspektion, beispielsweise mit Ultraschall oder anderen bildgebenden Verfahren, soll definitionsgemäß zur Behandlung gezählt werden. Die Ultra- und/oder Megaschallbehandlung kann bevorzugt gemäß den weiter oben beschriebenen Varianten durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn das Substrat so weit aus dem Ausgang herausgeführt wird, dass sich die auf die breiteste Stelle des Substrats folgende Verjüngung desselben zumindest geringfügig im Inneren eines folgenden Prozessmoduls befindet. Diese Art des Herausführens erfüllt demnach die Kriterien des oben beschriebenen ausreichenden Herausführens. Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, wenn auch nicht bevorzugt, das Substrat weniger weit aus dem Ausgang herauszuführen. Dies kann immer dann sinnvoll sein, wenn nach einem letzten Prozessmodul ein anderweitiger Abtransport der abschließend behandelten und demnach weniger empfindlichen Substrate erfolgen kann, beispielsweise mittels Förderbändern, Greifern oder mehrere Substrate fassenden Trageeinrichtungen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mitnehmer eines weiteren Teils der mehrteiligen Vorschubeinrichtung ein erstes Substrat durch den Ausgang aus der Behandlungskammer heraus führen, während die Mitnehmer eines ersten Teils der mehrteiligen Vorschubeinrichtung ein zweites Substrat durch den Eingang in die Prozesskammer einführen. Dadurch können mehrere Substrate gleichzeitig durch die Behandlungskammer geführt werden, so dass eine weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erreicht wird. Durch die separate Steuerbarkeit der Teile der Vorschubeinrichtung ist es auch möglich, ein Substrat bereits in die Behandlungskammer zu transportieren, während ein zweites Substrat vorübergehend im Inneren der Behandlungskammer stillsteht. Für diesen Fall ist es lediglich notwendig sicherzustellen, dass rechtzeitig zur Übergabe eines Substrats auch entsprechende Mitnehmer bereitstehen. Dies kann sowohl durch ein rechtzeitiges Ausführen des behandelten Substrats aus der Behandlungskammer, oder auch durch das Vorsehen weiterer bzw. zusätzlicher Teile der mehrteiligen Vorschubeinrichtung geschehen.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens die Übergabegeschwindigkeiten und ggf. die auf die jeweiligen Substrate wirkenden Vorschub- und ggf. Strömungsgeschwindigkeiten mehrerer aufeinander folgender Prozessmodule miteinander synchronisiert sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass aus einem stromaufwärts angeordneten Prozessmodul ausgeführte Substrate sicher und kontrolliert an das darauf folgende Prozessmodul übergeben werden. Insbesondere ist sichergestellt, dass es zu keinen Kollisionen aufgrund sich aufstauender Substrate oder in ungünstiger Position befindlicher Mitnehmer kommen kann.
Figurenbeschreibung
1A zeigt die Seiten-Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozessmoduls.
1B zeigt eine Detailansicht des Eingangsbereiches.
2 zeigt die Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozessmoduls.
3 zeigt die Details einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mitnehmer.
4 zeigt die Details einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Medienabtrennung.
5 zeigt eine Abfolge mehrerer bevorzugter Ausführungsformen erfindungsgemäßer Prozessmodule mit dazwischen angeordneten Medienabtrennungen.
6A–D zeigt den typischen Bewegungsablauf einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mitnehmer beim Hineinfördern, bei der Übergabe, und beim Herausfördern eines Substrates im Rahmen der Behandlung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Prozessmoduls.
7A–D veranschaulicht die Definition der Halterichtung sowie den bevorzugten Zusammenhang zwischen der Halterichtung und den Vektoren der Vorschubgeschwindigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens.
8A zeigt die Draufsicht auf eine Behandlungsfläche mit Mitnehmern, welche aus derselben herausragen.
8B zeigt eine Behandlungsfläche gemäß 8A in einer Seitenansicht.
9A zeigt die Draufsicht auf eine Behandlungsfläche mit Mitnehmern, die seitlich in den Bereich derselben hineinragen.
9B zeigt eine Behandlungsfläche gemäß 9A in einer Seitenansicht.
10A zeigt die Draufsicht auf eine Behandlungsfläche mit Mitnehmern, die von oben in den Bereich derselben hineinragen.
10B zeigt eine Behandlungsfläche gemäß 9A in einer Seitenansicht.
1A stellt die Seiten-Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozessmoduls 1 dar. 1B zeigt eine Detailansicht des Eingangsbereiches. Das Prozessmodul 1 umfasst eine Behandlungskammer 2, welche einen Eingang 3 und einen Ausgang 4 aufweist. Die Öffnungen 3 und 4 sind in einer gemeinsamen Behandlungsebene 5 angeordnet, welche sich über die gesamte Behandlungskammer 2 erstreckt. Nach der dargestellten Ausführungsform ist die Behandlungs ebene 5 horizontal ausgerichtet. Parallel und beiderseits dieser Behandlungsebene 5 ist jeweils eine untere bzw. obere Behandlungsfläche 7A bzw. 7B angeordnet. Diese begrenzen jeweils ein unterhalb der Behandlungsebene 5 angeordnetes unteres Fluidkissen 6A und ein entsprechend oberhalb der Behandlungsebene 5 angeordnetes oberes Fluidkissen 6B in Richtung zur Behandlungsebene 5. Durch nicht dargestellte Bohrungen in den Behandlungsflächen 6A bzw. 6B der Fluidkissen 7A und 7B kann Fluid in Richtung der Behandlungsebene 5 ausgegeben werden, so dass sich beidseitig der Behandlungsebene 5 eine Schicht aus Fluid ausbildet. Aufgrund der entgegen der Oberflächen eines Substrats 22 ausgerichteten Strömungen wird das Substrat in der Behandlungsebene 5 getragen, ohne die untere oder obere Behandlungsfläche 7A bzw. 7B mechanisch zu berühren. Auf diese Weise ist eine besonders schonende Lagerung des Substrats gewährleistet.
Ebenfalls im Bereich der Behandlungsebene 5 angeordnet sind mehrere Megaschalleinrichtungen 8. Diese sind nach der dargestellten Ausführungsform unter- und oberhalb der Behandlungsebene 6 angeordnet und stehen parallel zu derselben. Es kann jedoch in bestimmten Fallen auch vorgesehen sein, dass die Megaschalleinrichtungen 8 in einem gewissen Winkel zur Behandlungsebene 5 gekippt angeordnet sind (nicht dargestellt).
Weiterer wesentlicher Bestandteil der dargestellten Ausführungsform ist eine mehr- wie insbesondere zweiteilig ausgestaltete und Mitnehmer 10 umfassende Einrichtung zum kontrollierten Vorschub 9 der Substrate (kurz: Vorschubeinrichtung) innerhalb der Behandlungskammer 2. Diese Einrichtung besteht nach der dargestellten Ausführungsform aus einem vorderen Teil 9A und einem hinteren Teil 9B, die jeweils eine Kinematik 9C mit Gelenken umfassen. An jeder Kinematik 9C sind dementsprechend vordere Mitnehmer 10A oder hintere Mitnehmer 10B angeordnet, welche an ihrem Ende Berührflächen 11 aufweisen, die zumindest während der erfindungsgemäßen Übertragung des Vorschubs auf die Substrate jederzeit in der Höhe der Behandlungsebene 5 angeordnet sind (siehe dazu 6 nebst entsprechender Beschreibung).
Vor und hinter der Behandlungskammer 2 ist jeweils eine Medienabtrennung 14 angeordnet, welche wahlweise einer Behandlung mit einem entsprechenden (Prozess-)Gas dient, oder mit der ein Abstreifen überschüssigen Fluids von dem Substrat erreicht werden kann. Die Positionierung am Eingang 3 bzw. am Ausgang 4 ist dabei dergestalt, dass der Abtrennspalt 15 im Wesentlichen mit der Behandlungsebene 5 kongruent ist, so dass ein- bzw. ausfahrende Substrate keinen unnötigen Belastungen durch Anheben oder Absenken ausgesetzt werden müssen.
In 2 ist die Draufsicht der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozessmoduls 1 aus 1 dargestellt. Neben den bereits dort dargestellten und daher an dieser Stelle nicht nochmals beschriebenen Komponenten sind hier die Antriebselemente 12 für die Vorschubeinrichtung 9 dargestellt, welche in einem getrennt von der Behandlungskammer 2 angeordneten Antriebsraum 13 beherbergt sind. Zum Betrieb der Kinematik 9C ragen entsprechende Wellen durch die Trennwand zwischen Behandlungskammer 2 und Antriebsraum 13. Nicht dargestellt ist eine bevorzugt vorgesehene Spülung des Antriebsraumes 13, mit welcher Abrieb, der durch die Bewegung der Antriebselemente 12 entsteht, abtransportiert werden kann, bevor er durch die Durchbrüche zur Behandlungskammer in dieselbe gelangt. Hierzu ist die Antriebskammer besonders bevorzugt mit einem Unterdruck zu beaufschlagen, so dass Spülfluid durch einen nicht dargestellten Einlass ein- und durch einen gleichfalls nicht dargestellten Auslass abgesogen wird.
Gut erkennbar ist die unterschiedliche seitliche Beabstandung der vorderen Mitnehmer 10A (links im Bild) und der hinteren Mitnehmer 10B (rechts im Bild). Während die vorderen Mitnehmer 10A einen Abstand aufweisen, der in etwa 80% des Substratdurchmessers beträgt, haben die hinteren Mitnehmer 10B lediglich einen Abstand von ca. 20% des Substratdurchmessers. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass bei einem Durchgreifen der hinteren durch die vorderen Mitnehmer während der Übergabe des Substrats keine Kollision der jeweiligen Mitnehmerpaare zu befürchten ist, da eine Berührung der Mitnehmer 10A bzw. 10B jeweils benachbarter Teile 9A bzw. 9B der Vorschubeinrichtung 9 ausgeschlossen ist. Nach der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Mitnehmer 10 jeweils eines Teils der mehrteiligen Vorschubeinrichtung 9 symmetrisch zum in dieser Figur ebenfalls dargestellten Substrat ausgerichtet und berühren dasselbe lediglich an dessen im hinteren Bereich liegenden Kante. Nach einer nicht gezeigten Ausführungsform kann der Angriffspunkt auch nicht symmetrisch zum Substrat liegen, und es können weniger oder mehr Mitnehmer für jedes Teil der Vorschubeinrichtung 9 vorgesehen sein. Ferner können die Mitnehmer nicht nur wie gezeigt von oben, sondern auch beispielsweise von der Seite und/oder aus der oder den Behandlungsflächen herausfahrend an die Kante des Substrates heranreichen und dieses vorwärts schieben. Für den gezeigten Fall, dass die Mitnehmer 10 von oben an das Substrat heranreichen, sind in der oberhalb der Behandlungsebene liegenden oberen Behandlungsfläche entsprechende Durchführungsschlitze 16 vorgesehen.
In 3 sind die Details einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mitnehmer 10 dargestellt. Diese weisen an einem ersten, im Bild obenliegenden Ende als Gelenkaufnahmen ausgebildete Aufnahmen für die sie bewegende Kinematik 9C nebst Antriebselementen 12 auf. Die Mitnehmer 10 weisen eine stangenartige Form auf und tragen an ihrem im Bild untenliegenden Ende Berührflächen 11, die für den mechanischen Kontakt mit dem Substrat vorgesehen sind. Um die Kontaktfläche soweit als möglich zu minimieren, sind die Berührflächen 11 kugelförmig ausgebildet. Nach anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen weisen sie eine sphärische, schneidenartige oder zylinderartige Form auf.
Die 4A und 4B zeigen die Details einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Medienabtrennung 14. Diese umfasst mehrere Gasdüsen 17, welche auf die Oberfläche des Substrats (nicht dargestellt) gerichtet sind. Je nach Konfiguration der Gasdüsen 17 kann der Gasstrahl eher weich oder eher hart ausfallen. Ein weicher Strahl eignet sich dabei bevorzugt für eine Gasbehandlung der Substratoberfläche, beispielsweise mittels Ozon zur Hydrophilisierung des Substrats. Ein harter Strahl eignet sich hingegen bevorzugt zum Abstreifen überschüssigen, noch an der Substratoberfläche anhaftenden Fluids. Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform kann eine einzige Medienabtrennung 14 auch mehrere Gasdüsen 17 aufweisen, die ggf. auch unterschiedliche Aufgaben wie beispielsweise Abstreifen und Hydrophilisieren wahrnehmen.
Ferner weist die Medienabtrennung 14 eine unterhalb der Behandlungsebene 5 angeordnete Auffangwanne 18 auf. Diese ist nach der dargestellten Ausführungsform mittels einer senkrecht angeordneten dünnen Wand (Folie 19) in zwei Halbvolumen aufgeteilt, von denen eines einem nicht dargestellten vorhergehenden, das andere einem folgenden Prozessmodul zugeordnet ist. Herab laufendes, von der Medienabtrennung 14 abgetrenntes Fluid wird auf diese Weise in dasjenige Halbvolumen 20A bzw. 20B hineinlaufen, welches der entsprechenden Behandlungskammer 2, aus dem es stammt, zugewandt ist. Vorteilhafterweise sind die Halbvolumen 20A/B separat entleerbar, so dass der jeweilige Inhalt in der entsprechenden Behandlungskammer 2 wiederverwendet werden kann, wozu entsprechende Pumpvorrichtungen vorzusehen sind (jeweils nicht dargestellt).
In 5 ist eine Abfolge mehrerer bevorzugter Ausführungsformen erfindungsgemäßer Prozessmodule 1 mit dazwischen angeordneten Medienabtrennungen 14 dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle der vorstehend bereits beschriebenen Details dargestellt oder mit Bezugszeichen versehen. Gezeigt sind je Prozessmodul 1 die Behandlungskammer 2, die untere Behandlungsfläche 7A mit einer Megaschalleinrichtung 8, die vordere und hintere Vorschubeinrichtung 9A, 9B, sowie die Medienabtrennung 14. Wie aus der Figur unmittelbar ersichtlich, ist es für den Fall aufeinander folgender Prozessmodule 1 lediglich notwendig, dass jedes Prozessmodul 1 nur eine einzige Medienabtrennung 14 umfasst. Eine Ausnahme bilden hierbei das erste und letzte Prozessmodul 1, das gewünschtenfalls eine weitere Medienabtrennung 14 umfassen kann. Besonders bevorzugt weisen alle Prozessmodule 1 die gleiche Behandlungsebene 5 auf, so dass ein Wechsel derselben beim Substratdurchlauf mehrerer Prozessmodule 1 entfallen kann. Nicht unmittelbar ersichtlich, aber selbstverständlich ist dabei, dass die Vorschub- und ggf. Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb zumindest benachbarter Module insofern aufeinander abgestimmt oder synchronisiert sein müssen, dass es zu keinen Kollisionen der Substrate kommen kann. Die Synchronisierung bezieht sich aber lediglich auf die Übergabe eines Substrates von einem an ein folgendes Prozessmodul 1; innerhalb der Behandlungskammern 2 unterschiedlicher Prozessmodule 1 können die Vorschubgeschwindigkeiten voneinander abweichen.
Die 6A–D zeigen den typischen Bewegungsablauf einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mitnehmer 10 beim Hineinfördern, bei der Übergabe, und beim Herausfördern eines Substrates im Rahmen der Behandlung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Prozessmoduls 1 in einer Ansicht von schräg oben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht relevante Komponenten weggelassen. Gezeigt sind die aus zwei Teilen 9A und 9B bestehende Vorschubeinrichtung 9 mit den entsprechenden vorderen und hinteren Mitnehmern 10A und 10B, sowie die entsprechende Stellung der Kinematik 9C.
Die 6A zeigt ein erfindungsgemäßes Prozessmodul 1, an dessen Eingang 3 sich ein Substrat 22 befindet, das auf der unteren Behandlungsfläche 7A angeordnet ist. Es ragt soweit in die Behandlungskammer 2 hinein, dass sich die auf die breiteste Stelle des Substrates folgende Verjüngung desselben zumindest geringfügig im Inneren der Behandlungskammer 2 befindet. Da das Substrat 22 rund ausgebildet ist, bedeutet dies, dass das Zentrum des Substrates die Innenseite der Wandung des Eingangs 3 passiert hat. Die zum vorderen Teil der Vorschubeinrichtung 9A gehörenden vorderen Mitnehmer 10A sind zu diesem Zeitpunkt so positioniert, dass ihre Berührflächen 11 die im hinteren Bereich liegende Kante des Substrats berühren. Die Vorschubrichtung 21 ist dabei durch den Pfeil angedeutet.
In 6B befindet sich das Substrat 22 bereits vollständig im Inneren der Behandlungskammer 2. Die vorderen Mitnehmer 10A haben das Substrat in etwa ins Zentrum der Behandlungskammer vorgeschoben. Die Berührflächen 11 befinden sich immer noch in der Höhe der hinteren Kante des Substrats und somit in der Behandlungsebene 5. Die zum hinteren Teil der Vorschubeinrichtung 9B gehörenden hinteren Mitnehmer 10B greifen durch die vorderen Mitnehmer 10A hindurch und befinden sich bereits in der Nähe der im hinteren Bereich des Substrats liegenden Kante.
In 6C haben die hinteren Mitnehmer 10B das Substrat vollständig von den vorderen Mitnehmern 10A übernommen, welche das Substrat ihrerseits nicht mehr berühren. Nun bewegen die hinteren Mitnehmer 10B das Substrat weiter in Vorschubrichtung 21 bzw. in Richtung des Ausgangs 4. Sie bleiben während des Berührens jederzeit in der Höhe der Behandlungsebene 5.
In 6D haben die hinteren Mitnehmer 10B das Substrat so weit aus dem Ausgang 4 der Behandlungskammer 2 herausgeschoben, dass sich die auf die breiteste Stelle des Substrates folgende Verjüngung desselben zumindest geringfügig außerhalb der Behandlungskammer 2 befindet. Für den Fall eines runden Substrats bedeutet dies, dass dessen Zentrum die Wandung des Ausgangs 4 passiert hat. Besonders bevorzugt schieben die hinteren Mitnehmer 10B das Substrat soweit als möglich aus dem Ausgang 4 heraus, damit es so weit in eine ggf. nachfolgend angeordnete Behandlungskammer 2 eines weiteren Prozessmoduls einfährt, dass dessen vordere Mitnehmer analog zur 6A die im hinteren Bereich des Substrates liegende Kante desselben schiebend berühren können und sich der Bewegungsablauf entsprechend wiederholen kann.
7A–D veranschaulicht die Definition der Halterichtung sowie den bevorzugten Zusammenhang zwischen der Halterichtung und den Vektoren der Vorschubgeschwindigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidkissens.
Als Halterichtung wird demnach die Richtung eines Vektors verstanden, der die Summe der Vektoren darstellt, die von jeweils einem Mitnehmer in der Ebene des Substrats zum Schwerpunkt des Substrats zeigen, wie in 7A bis 7D veranschaulicht. 7A und 7C zeigen schematisch eine Draufsicht auf zwei beispielhafte Anordnungen eines Substrats 22 und zweier Mitnehmer 10, wobei der Vektor der Halterichtung h ebenfalls dargestellt ist. Die Halterichtung h zeigt somit immer von dem Bereich der Substratkante, an dem der Mitnehmer 10 angreift, zum Zentrum des Substrats 22. Bei mehreren Mitnehmern 10 ergibt sich die Halterichtung aus einer Vektoraddition der entsprechenden einzelnen Einheitsvektoren. Somit gibt die Halterichtung auch die Richtung an, in der Kräfte von den Mitnehmern auf das Substrat wirken können. 7A und 7C zeigen auch beispielhaft Vektoren der Vorschubgeschwindigkeit V_V und der Strömungsgeschwindigkeit V_F.
7B und 7D zeigen die entsprechenden Vektoren in einem polaren Koordinatensystem. Sowohl die Vorschubgeschwindigkeit V_V, d. h. die Geschwindigkeit, mit der die Vorschubeinrichtung bewegt wird, als auch die Strömungsgeschwindigkeit V_F des Fluidkissens können eine Komponente in Richtung der Halterichtung h aufweisen. Sind die Halterichtung und die entsprechende Geschwindigkeitskomponente gleich gerichtet (wie beispielsweise im Fall der Vorschubgeschwindigkeit V_V in 7A und 7B), so hat die Geschwindigkeitskomponente ein positives Vorzeichen, sind sie entgegengerichtet (wie beispielsweise im Fall der Strömungsgeschwindigkeit V_F in 7A und 7B sowie der Vorschubgeschwindigkeit V_V und der Strömungsgeschwindigkeit V_F in 7C und 7D), hat die Geschwindigkeitskomponente ein negatives Vorzeichen. Ist die Geschwindigkeit senkrecht zur Halterichtung gerichtet, so ist ihre Komponente in Halterichtung null.
Die 8A zeigt die Draufsicht auf eine Behandlungsfläche mit Mitnehmern, welche aus derselben heraus ragen. Die 8B zeigt eine Behandlungsfläche gemäß 8A in einer Seitenansicht. Gezeigt ist aus Übersichtsgründen lediglich die untere Behandlungsfläche 7A, auf der sich mehrere Substrate 22 befinden, sowie Mitnehmer 10, von denen nur die vorderen Mitnehmer 10A mit Bezugszeichen versehen sind. Die Mitnehmer 10, 10A ragen durch Durchführungsschlitze 16, von denen ebenfalls nur zwei mit Bezugszeichen versehen sind, durch die Behandlungsfläche 7A durch. Die Mitnehmer 10 sind in den Durchführungsschlitzen 16 bewegbar angeordnet. Dabei ist sowohl eine Bewegung entlang der Längsachse eines Durchführungsschlitzes 16, als auch eine senkrecht zur Behandlungsfläche 7A verlaufende Bewegung möglich. Die Bewegung entlang der Längsachse des Durchführungsschlitzes 16 resultiert demnach in einem Vorschub, der in Transportrichtung 21 auf die hinteren Kanten der Substrate 22 wirkt, und ferner in einer fortschreitenden Annäherung der Mitnehmer 10 eines Mitnehmerpaares 10' aneinander. Ein Mitnehmerpaar 10' bildet demnach einen Teil der mehrteiligen Vorschubeinrichtung. Vorliegend besteht also ein Mitnehmerpaar 10' aus zwei Mitnehmern 10, welche in Transportrichtung 21 gesehen jeweils die gleiche Position haben. In 8A trifft dies beispielsweise für die mit Bezugszeichen 10A versehenen Mitnehmer zu. Auf diese Weise ist es möglich, auch trotz begrenzter Länge der letzten (im Bild rechts dargestellten) Durchführungsschlitze 16 ein ausreichend weites Herausschieben eines Substrates 22 aus dem Bereich der Behandlungsfläche 7A zu erreichen. Die senkrecht zur Behandlungsfläche 7A verlaufende Bewegbarkeit der Mitnehmer 10, 10A, angedeutet durch den Pfeil 23, dient einer Rückführung der Mitnehmer 10 nach Übergabe eines Substrates 22 an die Ausgangsposition, ohne dass ein sich gerade im Bereich des jeweiligen Durchführungsschlitzes befindliches Substrat mit den zurückfahrenden Mitnehmern kollidiert. Die Ausgangsposition zeichnet sich dadurch aus, dass die Mitnehmer eines Mitnehmerpaares den größtmöglichen Abstand zueinander haben. Während des Rückführens sind die jeweiligen Mitnehmer erfindungsgemäß in der Behandlungsfläche 7A versenkt angeordnet.
Die jeweils links im Bild dargestellte Situation zeigt ein Substrat 22, welches von nur einem Mitnehmerpaar 10' transportiert wird. Der Kontakt zwischen den Mitnehmern 10A und dem Substrat 22 wirkt auf die hintere Kante des Substrats 22, wobei die Mitnehmer 10A bereits in etwa den halben Weg entlang ihres jeweiligen Durchführungsschlitzes 16 zurückgelegt haben.
Die jeweils rechts im Bild dargestellte Situation zeigt ein Substrat 22 kurz vor der Übergabe von einem Mitnehmerpaar 10' an ein darauf folgendes Mitnehmerpaar 10''. In dieser Situation sind die Mitnehmer des ersten Mitnehmerpaares 10' noch nicht ganz so weit einander angenähert wie in der nachfolgend beschriebenen Situation. Die darauf folgenden Mitnehmer 10'' befinden sich auch noch nicht in Kontakt mit der hinteren Kante des Substrates 22, der Kontakt steht jedoch unmittelbar bevor.
Die jeweils mittig im Bild dargestellte Situation zeigt ein Substrat 22 bei der Übergabe von einem ersten Mitnehmerpaar 10' zu einem darauf folgenden Mitnehmerpaar 10''. Dabei hat das Substrat 22 kurzfristig Kontakt mit beiden Mitnehmerpaaren 10', 10''. Während sich die Mitnehmer des in Transportrichtung 21 gesehen hinten liegenden Mitnehmerpaares 10' bereits stark einander angenähert haben und so das Substrat 22 weitest möglich in Transportrichtung 21 vorschieben, übernehmen die noch weit auseinander liegenden Mitnehmer des darauf folgenden Mitnehmerpaares 10'' das Substrat 22 durch Berühren an entsprechend weit auseinander liegenden Punkten der hinteren Kante desselben. Auf diese Weise ist eine Übergabe des Substrats 22 von einem zum darauf folgenden Mitnehmerpaar möglich, ohne dass die Mitnehmerpaare 10', 10'' miteinander kollidieren.
Die Bewegung der Mitnehmer 10 eines Mitnehmerpaares 10' ist demnach jeweils auf die Bewegung des darauf folgenden Mitnehmerpaares 10'' abzustimmen, um eine erfindungsgemäße Übergabe zu gewährleisten. Die Bewegung mehrerer aufeinander folgender Mitnehmerpaare kann hingegen in Gruppen synchron erfolgen. Das bedeutet, dass beispielsweise jedes dritte Mitnehmerpaar jeweils die gleiche Bewegung ausführt, so dass drei voneinander unabhängige Gruppen bereitgestellt werden. Während beispielsweise die Mitnehmer der ersten Gruppe gerade kurz vor dem Ende ihres Weges entlang des jeweiligen Durchführungsschlitzes 16 sind und mit den Mitnehmern der folgenden Gruppe die Übergabe vorbereiten, werden die Mitglieder der dritten Gruppe gerade in versenkter Position an ihren Ausgangspunkt zurückgeführt, usf. Auf diese Weise lässt sich der Aufwand bei der Bereitstellung der einzelnen Bewegungen reduzieren.
Die 9A zeigt die Draufsicht auf eine Behandlungsfläche mit Mitnehmern, die seitlich in den Bereich derselben hinein ragen. Die 9B zeigt eine Behandlungsfläche gemäß 9A in einer Seitenansicht. Wie schon in der 8A und 8B sind nur zur Erläuterung der Ausführungsform wesentliche Teile gezeigt und redundante Bezugszeichen weggelassen.
Die Mitnehmer sind erfindungsgemäß wieder zu Paaren 10', 10'' zusammengefasst, welche entsprechende Teile der mehrteiligen Vorschubeinrichtung bilden. In der Seitenansicht (9B) ist erkennbar, dass die Mitnehmer auch oberhalb der unteren Behandlungsfläche 7A sowie der Substrate 22 angeordnet sind. Die Berührflächen 11 der Mitnehmer erstrecken sich dabei soweit in Richtung der Behandlungsfläche 7A, dass sie die Kante eines Substrats 22 berühren können, wohingegen der übrige Mitnehmer in vertikaler Richtung bevorzugt so weit von der Behandlungsfläche 7A beabstandet ist, dass er nicht mit dem Substrat 22 kollidieren kann.
Die Mitnehmer sind dabei zum Einen in und entgegen der Transportrichtung 21 bewegbar, um einen entsprechend gerichteten Vorschub auf die Substrate ausüben zu können und anschießend wieder in eine Ausgangsposition zurück zu fahren. Diese Ausgangsposition ist diejenige Position, in welcher die Mitnehmer möglichst weit entgegen der Transportrichtung positioniert sind. Ferner sind die Mitnehmer eines Paares auch auf einander zu bewegbar, angedeutet durch die Pfeile 23. Diese Bewegung entspricht der in der 8A, 8B gezeigten Bewegung, bei welcher sich die Mitnehmer eines Paares aufeinander zu bewegen können. Dementsprechend kann auch mit den Mitnehmern gemäß der Ausführungsform aus 9A, 9B ein analoger Effekt erreicht werden. Ergänzend sei auf die obigen, entsprechenden Ausführungen verwiesen.
In der 9A, 9B mittig dargestellt ist die Situation, in der eine Übergabe eines Substrats von einem Mitnehmerpaar 10' zu einem darauf folgenden Mitnehmerpaar 10'' gezeigt ist. Aufgrund der sowohl in Transportrichtung 21 als auch in Richtung der Mitnehmerachsen möglichen Bewegung wird eine Übergabe ermöglicht, die analog zu dem in 8 beschriebenen Übergabevorgang erfolgt. Daher wird ergänzend wiederum auf die obigen, entsprechenden Ausführungen verwiesen. Gleiches gilt für die Abstimmung und Synchronisation der Bewegungen einzelner Mitnehmerpaare.
Die 10A zeigt die Draufsicht auf eine Behandlungsfläche mit Mitnehmern, die von oben in den Bereich derselben hinein ragen. Die 10B zeigt eine Behandlungsfläche gemäß 9A in einer Seitenansicht. Redundante Bezugszeichen wurden wieder aus Übersichtsgründen weggelassen.
Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Vorschubeinrichtung so ausgestaltet, dass die Mitnehmer 10A bzw. 10B eines Teils 9A bzw. 9B baulich miteinander verbunden sind. In Bezug auf ein Substrat 22 existiert jeweils ein vorderer Teil 9A einer mehrteiligen Vorschubeinrichtung, sowie ein hinterer Teil 9B. (Aus der Sicht eines darauf folgenden Substrates 22 wäre der hintere Teil der mehrteiligen Vorschubeinrichtung 9B wieder mit 9A zu bezeichnen, da er sich von diesem Substrat aus gesehen vor demselben befindet.) Damit ein fortdauernder Kontakt der Mitnehmer 10A, 10B an der jeweiligen Substratkante gewährleistet ist, sind die Mitnehmer teleskopierbar ausgestaltet. Das bedeutet, dass sie sich entlang ihrer Längsachse verlängern bzw. verkürzen können, angedeutet durch die Pfeile 23. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Berührflächen 11 der Mitnehmer 10A, 10B die Kante eines Substrats 22 immer in der Höhe der Kante kontaktieren können.
Jeweils links im Bild dargestellt ist die Situation kurz vor der Übergabe eines Substrats 22 von einem vorderen Teil 9A der mehrteiligen Vorschubeinrichtung zu einem (aus Sicht desselben Substrats 22) hinteren Teil 9B der mehrteiligen Vorschubeinrichtung. Die Mitnehmer 10A weisen eine kurze Länge auf, so dass ihre Berührflächen 11 in der Ebene der Substratkante (Behandlungsebene) angeordnet sind. Die Mitnehmer 10B weisen aus demselben Grund eine größere Länge auf. Dies ist besonders gut in 10B (Seitenansicht) erkennbar, in welcher beispielsweise der mittig im Bild angeordnete Teil nahezu senkrecht zur Behandlungsfläche 7A ausgerichtet ist, wohingegen der darauf folgende Teil (rechts im Bild) einen Winkel von ca. 45 Grad mit ihr einschließt. Um den erfindungsgemäßen Vorschub auf das jeweilige Substrat ausüben zu können, müssen die Berührflächen 11 der Mitnehmer 10A, 10B in Transportrichtung 21 bewegbar sein. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass jedes Teil 9A, 9B zusätzlich schwenkbar ist, wie jeweils durch den Pfeil 24 angedeutet. Auf diese Weise können die Mitnehmer 10A, 10B der einzelnen Teile der mehrteiligen Vorschubeinrichtung ganz unterschiedliche Positionen einnehmen, so dass auch die Berührflächen entlang der Transportrichtung 21 unterschiedliche Positionen einnehmen können. So stellt beispielsweise die in der 10A, 10B jeweils mittig und rechts gezeigte Situation den Transport eines Substrates 22 dar, welches nach der Übergabe nur noch mit einem Mitnehmerpaar in Kontakt ist. Das rechts im Bild gezeigte Mitnehmerpaar ist dabei so ausgerichtet und verschwenkt, dass es das kontaktierte Substrat 22 möglichst weit in Transportrichtung 21 vorschieben kann. Im Gegensatz dazu kontaktieren die Mitnehmer des Teils 10B das dort angeordnete Substrat (zunächst) mit einer ziehenden Bewegung, die (später, nicht dargestellt) in eine (aus Sicht des Teils 10B gesehen) schiebende Bewegung übergehen wird (nicht dargestellt).
Während der (nicht dargestellten) Rückführung der Mitnehmer eines Teils besteht kein Kontakt mit einem Substrat 22, was einfach dadurch zu erreichen ist, dass sie ihre Länge so weit reduzieren, bis keine Kollision während des Rückführens mit dem Substrat 22 mehr möglich ist. Im Übrigen gilt sinngemäß das im Rahmen der vorhergehenden Figuren im Hinblick auf die Abstimmung und Synchronisation der Bewegungen einzelner Mitnehmerpaare Gesagte.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines Prozessmoduls mit zwei Teilen einer mehrteilig ausgebildeten Vorschubeinrichtung erläutert. Es ist klar, dass die Erfindung auch mit einer anderen Anzahl derartiger Teile und Mitnehmer entsprechend oder anlehnend an die zuvor genannten Ausführungsformen realisiert werden kann, ohne vom Erfindungsgedanken abzukommen.
Ferner wurde gezeigt, dass die Erfindung eine Behandlung unter schonendem und kontrollierbarem Transport eines Substrats erlaubt, wobei insbesondere die beidseitige Behandlung ohne großen Aufwand möglich ist. Die Erfindung erlaubt eine weitgehend von unerwünschten Partikeln freie Behandlung, und sie erfüllt insbesondere auch die Anforderungen hochreiner Behandlungsprozesse. Mittels der Medienabtrennung einerseits und der bevorzugterweise entgegen der Vorschubrichtung gerichteten Strömung des das Substrat tragenden Fluidkissens andererseits ist eine Verschleppung von Behandlungsfluid bzw. eine Re-Kontamination des Substrats mit bereits abgereinigten Komponenten nicht zu befürchten.

1: Prozessmodul
2: Behandlungskammer
3: Eingang, Eingangsöffnung
4: Ausgang, Ausgangsöffnung
5: Behandlungsebene
6A: unteres Fluidkissen
6B: oberes Fluidkissen
7A: untere Behandlungsfläche
7B: obere Behandlungsfläche
8: Megaschalleinrichtung
9: Einrichtung zum kontrollierten Vorschub, Vorschubeinrichtung
9A: vorderer Teil einer mehrteiligen Vorschubeinrichtung
9B: hinterer Teil einer mehrteiligen Vorschubeinrichtung
9C: Kinematik
10: Mitnehmer
10A: vordere Mitnehmer
10B: hintere Mitnehmer
10': erstes Mitnehmerpaar
10'': folgendes Mitnehmerpaar
11: Berührflächen
12: Antriebselemente
13: Antriebsraum
14: Medienabtrennung
15: Abtrennspalt
16: Durchführungsschlitze
17: Gasdüse, Düse
18: Auffangwanne
19: Folie
20A/B: erstes/zweites Halbvolumen
21: Vorschubrichtung, Transportrichtung
22: Substrat
23: Pfeil
24: Pfeil
V_V: Vorschubgeschwindigkeit
V_F: Strömungsgeschwindigkeit
h: Halterichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19934300 C2 [0002]
- DE 19934301 A1 [0003]
- EP 650455 B1 [0036]
- EP 650456 B1 [0036]

Claims

Vorrichtung zur fluidischen Inline-Behandlung von flachen Substraten (22) mit mindestens einem Prozessmodul (1), welches eine Behandlungskammer (2) mit mindestens einer im Wesentlichen horizontal in einer Behandlungsebene (5) angeordneten Behandlungsfläche (7A), welche zur Ausbildung eines unteren Fluidkissens (6A) ausgestaltet ist und welcher zwei Öffnungen als Eingang (3) und Ausgang (4) zum linearen Durchführen der Substrate (22) in derselben Ebene zugeordnet sind, und mindestens einer wenigstens einen Mitnehmer (10) aufweisenden Vorschubeinrichtung (9) zum kontrollierten Vorschub der Substrate (22) innerhalb der Behandlungskammer (2) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeit des Vorschubes (V_V) derart einstellbar ist, dass sie die Komponente der Strömungsgeschwindigkeit (V_F) des Fluidkissens in Halterichtung (h) übersteigt, wobei die Halterichtung (h) als die Richtung definiert ist, die ein Vektor aufweist, der die Summe der Vektoren darstellt, die von jeweils einem Mitnehmer (10) in der Ebene des Substrats (22) zum Schwerpunkt des Substrats (22) zeigen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest einer der zwei Öffnungen als Eingang (3) und Ausgang (4) eine Einheit zur Medienabtrennung (14) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Einheiten zur Medienabtrennung (14) jeweils eine unterhalb der Behandlungsebene (5) in einer Auffangwanne (18) senkrecht angeordnete Folie (19) zum Abtrennen von Fluid aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Einheiten zur Medienabtrennung (14) jeweils mindestens eine Düse (17) zur Erzeugung eines Gasstroms aufweisen, mit welchem am ein- bzw. ausfahrenden Substrat (22) anhaftendes Fluid abstreifbar ist, und/oder mit welchem eine Gasbehandlung des Substrates (22) durchführbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine oberhalb der Behandlungsfläche (7A) und parallel zu ihr angeordnete weitere Fläche (7B), welche zur Ausbildung eines oberen Fluidkissens (6B) ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Einrichtung zum Beaufschlagen der nach oben weisenden Substratseite mit einem zweiten Fluid.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorschubeinrichtung (9) mehrteilig ausgeführt ist und jeder Teil dieser mehrteiligen Vorschubeinrichtung (9A, 9B) mindestens einen Mitnehmer (10A, 10B) aufweist, der derart ausgestaltet und steuerbar ist, dass er das Substrat (22) an der Kante berühren und in Vorschubrichtung (21) bewegen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die jeweiligen Mitnehmer (10A, 10B) der von einer Behandlungskammer (2) umfassten Teile der mehrteiligen Vorschubeinrichtung (9A, 9B) parallel zur Vorschubrichtung (21) voneinander beabstandet und derart angeordnet sind, dass eine Berührung der Mitnehmer (10A, 10B) benachbarter Teile ausgeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mitnehmer (10, 10A, 10B) stabförmig und kugelförmige oder kugelsegmentähnliche Berührflächen (11) aufweisend ausgebildet sowie an einer Kinematik (9C) angeordnet sind, mit welcher die Positionierung der Berührflächen (11) in Bezug zur Substratkante während der Behandlung jederzeit sicher einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Prozessmodule (1) hintereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die fluidische Behandlung den Transport sowie ggf. nasschemische Behandlungen flacher Substrate (22) betrifft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Mitnehmer (10, 10A, 10B) der mindestens einen Vorschubeinrichtung (9, 9A, 9B) oberhalb, unterhalb oder seitlich der Behandlungsebene (5) angeordnet ist.
Verfahren zur fluidischen Inline-Behandlung von flachen Substraten (22) unter Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend die folgenden Schritte: – Ausbildung eines unteren Fluidkissens (6A) auf der Behandlungsfläche (7A) und ausreichendes Einführen des Substrates (22) durch die Eingangsöffnung (3) in die Behandlungskammer (2), bis das Substrat (22) mit seiner nach unten weisenden Seite von der Fluidschicht des Fluidkissens (6A) ohne mechanischen Kontakt mit der Behandlungsfläche (7A) getragen wird und sich die auf die breiteste Stelle des Substrates (22) folgende Verjüngung desselben zumindest geringfügig im Inneren der Behandlungskammer (2) befindet, – Steuerung des wenigstens einen Mitnehmers (10, 10A, 10B) der mindestens einen Vorschubeinrichtung (9, 9A, 9B) zur Herstellung einer Berührung der Kante des Substrates (22), – Vorschub des Substrates (22) mit dem wenigstens einen Mitnehmer (10, 10A, 10B) der mindestens einen Vorschubeinrichtung (9, 9A, 9B) innerhalb der Behandlungskammer (2), wobei die Komponente der Vorschubgeschwindigkeit (V_V) in Halterichtung (h) die Komponente der Strömungsgeschwindigkeit (V_F) des Fluidkissens (6A, 6B) in Halterichtung (h) übersteigt, wobei die Halterichtung (h) als die Richtung definiert ist, die ein Vektor aufweist, der die Summe der Vektoren darstellt, die von jeweils einem Mitnehmer (10, 10A, 10B) in der Ebene des Substrats (22) zum Schwerpunkt des Substrats (22) zeigen, – ausreichendes Ausführen des Substrates (22) durch die Ausgangsöffnung (4) aus der Behandlungskammer (2), bis sich die auf die breiteste Stelle des Substrates (22) folgende Verjüngung desselben zumindest geringfügig außerhalb der Behandlungskammer (2) befindet, wobei die Kante des Substrats (22) während ihres gesamten Aufenthaltes in der Behandlungskammer (2) von dem wenigstens einen Mitnehmer (10, 10A, 10B) der mindestens einen Vorschubeinrichtung (9, 9A, 9B) berührt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der wenigstens eine Mitnehmer (10, 10A, 10B) die hintere oder im hinteren Bereich liegende Kante des Substrats (22) berührt, wobei sowohl die Strömungsgeschwindigkeit (V_F) des Fluidkissens (6A, 6B) als auch die Vorschubgeschwindigkeit (V_V) eine positive Komponente in Halterichtung (h) aufweisen und die Komponente der Vorschubgeschwindigkeit (V_V) derart eingestellt wird, dass sie die Komponente der Strömungsgeschwindigkeit (V_F) des Fluidkissens (6A, 6B) übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der wenigstens eine Mitnehmer (10, 10A, 10B) die hintere oder im hinteren Bereich liegende Kante des Substrats (22) berührt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit (V_F) des Fluidkissens (6A, 6B) eine negative Komponente in Halterichtung (h) und die Vorschubgeschwindigkeit (V_V) eine positive Komponente in Halterichtung (h) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der wenigstens eine Mitnehmer (10, 10A, 10B) die vordere oder im vorderen Bereich liegende Kante des Substrats (22) berührt, wobei sowohl die Strömungsgeschwindigkeit (V_F) des Fluidkissens (6A, 6B) als auch die Vorschubgeschwindigkeit (V_V) eine negative Komponente in Halterichtung (h) aufweisen und die Komponente der Strömungsgeschwindigkeit (V_F) des Fluidkissens (6A, 6B) derart eingestellt wird, dass der Betrag dieser Komponente den Betrag der Komponente der Vorschubgeschwindigkeit (V_V) in Halterichtung (h) übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Vorschubeinrichtung (9) mehrteilig ausgeführt ist und jeder Teil (9A, 9B) der mehrteiligen Vorschubeinrichtung (9) wenigstens einen Mitnehmer (10, 10A, 10B) aufweist, wobei das Substrat (22) im Verlauf seines Vorschubes durch die Behandlungskammer (2) von einem ersten Teil (9A) der Vorschubeinrichtung (9) an einen weiteren Teil (9B) der Vorschubeinrichtung (9) übergeben wird und der wenigstens eine Mitnehmer (10A) des ersten Teils (9A) die Kante des Substrates (22) solange berührt, bis diese Kante von dem wenigstens einen Mitnehmer (10B) des weiteren Teils (9B) ebenfalls berührt wird, und wobei das Substrat (22) nach der Übergabe mit dem wenigstens einen Mitnehmer (10B) des weiteren Teils (9B) bis zur Ausgangsöffnung (4) der Behandlungskammer (2) transportiert und aus dieser so weit ausgeführt wird, bis sich die auf die breiteste Stelle des Substrates (22) folgende Verjüngung desselben zumindest geringfügig außerhalb der Behandlungskammer (2) befindet.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der wenigstens eine Mitnehmer (10B) des weiteren Teils (9B) der mehrteiligen Vorschubeinrichtung (9) ein erstes Substrat (22) durch den Ausgang (4) aus der Behandlungskammer (2) heraus führt, während der wenigstens eine Mitnehmer (10A) des ersten Teils (9A) der mehrteiligen Vorschubeinrichtung (9) ein zweites Substrat (22) durch den Eingang (3) in die Behandlungskammer (2) einführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, ferner umfassend das Abtrennen von am einfahrenden und/oder am ausfahrenden Substrat (22) anhaftendem Fluid.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, welches ferner wahlweise einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst: – einseitige oder beidseitige Behandlung des Substrates (22) mit einem Behandlungsfluid, – einseitige oder beidseitige Behandlung des Substrates (22) mit Ultra- und/oder Megaschall.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei das Substrat (22) so weit aus dem Ausgang (4) herausgeführt wird, dass sich die auf die breiteste Stelle des Substrats (22) folgende Verjüngung desselben zumindest geringfügig im Inneren eines folgenden Prozessmoduls (1) befindet.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem mindestens die Übergabegeschwindigkeiten und ggf. auch die auf die jeweiligen Substrate (22) wirkenden Vorschubgeschwindigkeiten (V_V) und/oder Strömungsgeschwindigkeiten (V_F) mehrerer aufeinander folgender Prozessmodule (1) miteinander synchronisiert werden.